JP5642419B2 - Thermoelectric conversion module with airtight case - Google Patents

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本発明は、熱電半導体に加わる温度差を利用して発電する熱電変換モジュールに関する。さらに詳述すると、本発明は、熱電変換モジュールの大型化を可能とする気密ケース入りの熱電変換モジュールの改良に関する。   The present invention relates to a thermoelectric conversion module that generates power using a temperature difference applied to a thermoelectric semiconductor. More specifically, the present invention relates to an improvement of a thermoelectric conversion module containing an airtight case that enables an increase in size of the thermoelectric conversion module.

従来の量産規模の一般的構造の熱電変換素子は、複数対の熱電半導体の上下面に電極を備えることで電気回路を構成し、さらにそれぞれの電極の外側に電気絶縁性を備える板例えばセラミックス板あるいは電気絶縁膜を有する金属板を配置して挟み付けるように接着剤やろう材等の接合材で結合することによって組み立てられてモジュール化されている。   A conventional thermoelectric conversion element having a general structure on a mass-production scale is an electric circuit configured by providing electrodes on the upper and lower surfaces of a plurality of pairs of thermoelectric semiconductors, and a plate having electrical insulation on the outside of each electrode, for example, a ceramic plate Alternatively, a metal plate having an electrical insulating film is arranged and sandwiched so as to be assembled and modularized by bonding with a bonding material such as an adhesive or a brazing material.

この熱電変換モジュールは、高温の空気中などの酸化雰囲気であったり、ゴミ焼却炉の燃焼ガスのような腐食性雰囲気下に設置する場合、熱電半導体や電極部分が外気に晒される構造の熱電変換モジュールでは酸化または腐食の恐れが伴う。したがって、従来の熱電変換モジュールは、このような雰囲気下に剥き出しにして設置できないため、高温ガスをダクトや仕切壁で隔離して、間接的に熱電変換モジュールを加熱する方法が一般的である。しかし、このようなシステムは、ダクトや仕切壁などの構造物が新たに必要になるばかりか、間接加熱のために熱電半導体に加わる温度差が減少する分だけ熱電変換モジュールの発電性能が低下する欠点がある。   This thermoelectric conversion module has a structure in which the thermoelectric semiconductor and electrode parts are exposed to the outside air when installed in an oxidizing atmosphere such as high-temperature air or in a corrosive atmosphere such as combustion gas in a garbage incinerator. Modules are subject to oxidation or corrosion. Therefore, since the conventional thermoelectric conversion module cannot be installed by being exposed in such an atmosphere, a method of heating the thermoelectric conversion module indirectly by isolating high-temperature gas with a duct or a partition wall is generally used. However, such a system not only requires new structures such as ducts and partition walls, but also reduces the power generation performance of the thermoelectric conversion module by the amount of temperature difference applied to the thermoelectric semiconductor due to indirect heating. There are drawbacks.

そこで、本発明者等は、気密ケース入り熱電変換モジュールを提案した(特許文献1)。この気密ケース入り熱電変換モジュールは、気密ケースに複数対の熱電半導体を収容し、これら熱電半導体の高温熱源側の面に熱電半導体を電気的に直列に接続する熱源側電極部を設置すると共に、熱電半導体の低温熱源側の面に熱電半導体を電気的に直列に接続する放熱側電極部を設置し、ケース内部を減圧ないし真空にしたものである。ここで、気密ケースは、熱源側電極部を覆い高温熱源から熱を受ける加熱板と、放熱側電極部を覆い低温熱源へ熱を伝える冷却板と、冷却板と加熱板とを連結し滑り材を介して冷却板と加熱板との間で熱電半導体並びに電極部を挟んで一体化する連結板とで構成されている。そして、気密ケース内の少なくとも熱源側電極部と加熱板との間には加圧状態におけるこれらの間の相対的摺動を許容するように熱伝導性を有する滑り材が介在され、加熱板と冷却板との間に作用する加圧力により、滑り材が熱源側電極部に押圧されて熱源側電極部と一体に保持されるように設けられている。   Therefore, the present inventors have proposed a thermoelectric conversion module containing an airtight case (Patent Document 1). This thermoelectric conversion module with an airtight case accommodates a plurality of pairs of thermoelectric semiconductors in an airtight case, and on the surface on the high temperature heat source side of these thermoelectric semiconductors, a heat source side electrode part that electrically connects the thermoelectric semiconductors in series is installed, A heat radiation side electrode portion for connecting the thermoelectric semiconductors electrically in series is installed on the surface of the thermoelectric semiconductor on the low temperature heat source side, and the inside of the case is decompressed or vacuumed. Here, the airtight case includes a heating plate that covers the heat source side electrode portion and receives heat from the high temperature heat source, a cooling plate that covers the heat radiation side electrode portion and transfers heat to the low temperature heat source, and a cooling plate and the heating plate that are connected to each other. And a connecting plate that is integrated with the thermoelectric semiconductor and the electrode portion sandwiched between the cooling plate and the heating plate. Further, a sliding material having thermal conductivity is interposed between at least the heat source side electrode portion and the heating plate in the airtight case so as to allow relative sliding between them in a pressurized state, The sliding material is provided so that it is pressed against the heat source side electrode portion and held integrally with the heat source side electrode portion by the applied pressure acting between the cooling plates.

一方、熱電変換モジュールは、平面寸法が4cm角程度のものが一般的で、大きなものでも7cm角程度である。これ以上の大型化は、モジュールに負荷される温度差に起因する熱応力が温度差とモジュール寸法の積にほぼ比例するため、熱電半導体を挟みつける加熱板の熱膨張に起因するせん断力の発生が脆弱な熱電半導体を破壊したり、各部材間の接合面で剥離を生じる恐れがあることから、実現が難しいものとなっている。そこで、従来の気密ケース入り熱電変換モジュールは、4cm角〜7cm角程度の1個の熱電変換モジュールを気密ケースに封入した構造とされている。   On the other hand, the thermoelectric conversion module generally has a planar dimension of about 4 cm square, and even a large one is about 7 cm square. For larger size, the thermal stress due to the temperature difference applied to the module is almost proportional to the product of the temperature difference and the module size, so the generation of shear force due to the thermal expansion of the heating plate that sandwiches the thermoelectric semiconductor. However, this is difficult to realize because there is a risk of destroying the fragile thermoelectric semiconductor or causing peeling at the joint surfaces between the members. Therefore, a conventional thermoelectric conversion module with an airtight case has a structure in which one thermoelectric conversion module of about 4 cm square to 7 cm square is enclosed in an airtight case.

特開2006−49872JP 2006-49872 A

しかしながら、気密ケースには貫通電極を2個備える必要があり、またケース内部には貫通電極とモジュールをリード線で接続する必要があるため、1個の気密ケースに1個の熱電変換モジュールを封入する構造では、モジュールの実質的な充填密度(与えられた伝熱面積に対するモジュール設置面積の比率)が低くなる問題を有している。   However, it is necessary to provide two through electrodes in the airtight case, and it is necessary to connect the through electrode and the module with lead wires inside the case, so one thermoelectric conversion module is enclosed in one airtight case. This structure has a problem that the substantial packing density of the module (the ratio of the module installation area to the given heat transfer area) is lowered.

また、1個の気密ケースに1個の熱電変換モジュールを封入する構造では、モジュール本体に比べて貫通電極などを含む気密ケースのコストが相対的に大きくなり、気密ケース入り熱電変換モジュールの製造コストを押し上げてしまう問題がある。   In addition, in the structure in which one thermoelectric conversion module is enclosed in one airtight case, the cost of the airtight case including the through electrode and the like is relatively higher than the module body, and the manufacturing cost of the thermoelectric conversion module with the airtight case is increased. There is a problem that pushes up.

上述の問題を解決するには、1個の気密ケースに複数個の熱電変換モジュールを封入することが望まれる。しかしながら、気密ケース入り熱電変換モジュールにおいては、熱電変換モジュールの熱を受ける面(以下、受熱面と呼ぶ)とケースの受熱面(熱電変換モジュールの受熱面と平行な平面)との密着性が損なわれると、接触熱抵抗が増加して熱電変換モジュールに負荷される温度差が低減して出力低下を招く恐れがあるという問題を抱えている。そして、大型気密ケースに数百度の温度差が付加されると、ケースに熱変形(加熱面に近い方と冷却面に近い方の熱膨張差に起因するケースの面外変形)が生じ、モジュールとケース内面の密着性が損なわれて接触熱抵抗が増加しモジュールの出力低下を招く恐れがある。即ち、熱電変換モジュールを収容する容積を確保するため箱形となる気密ケースは、密着性を上げるために容器の肉厚を薄くして変形し易くしても、モノコック構造であるため構造物としての剛性が強く薄板でもケースが変形できずに密着できない問題がある。モノコック構造の特徴が熱電変換用モジュール用の気密ケースでは欠点となってしまう。このため、熱電変換モジュールの面外変形に対してケースの変形が追従できずに熱電変換モジュールとの間に隙間が発生する虞がある。   In order to solve the above problem, it is desired to enclose a plurality of thermoelectric conversion modules in one airtight case. However, in a thermoelectric conversion module with an airtight case, the adhesion between the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module (hereinafter referred to as a heat receiving surface) and the heat receiving surface of the case (a plane parallel to the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module) is impaired. If this occurs, there is a problem that the contact thermal resistance increases and the temperature difference applied to the thermoelectric conversion module decreases, leading to a decrease in output. When a temperature difference of several hundred degrees is added to the large airtight case, the case undergoes thermal deformation (out-of-plane deformation due to the difference in thermal expansion between the one close to the heating surface and the one close to the cooling surface). In addition, the adhesiveness of the inner surface of the case is impaired, and the contact thermal resistance increases, which may cause a decrease in the output of the module. That is, the airtight case in the form of a box to secure the capacity to accommodate the thermoelectric conversion module is a monocoque structure even if it is easy to deform by reducing the thickness of the container in order to improve adhesion, However, there is a problem that the case cannot be deformed even if it is a thin plate because the case cannot be deformed. The characteristic of the monocoque structure becomes a drawback in an airtight case for a thermoelectric conversion module. For this reason, the deformation of the case cannot follow the out-of-plane deformation of the thermoelectric conversion module, and a gap may be generated between the thermoelectric conversion module and the thermoelectric conversion module.

また、ケースの熱変形によりケースには熱応力が発生する。この熱応力の大きさはケースの大きさおよび上下面の温度差の積に比例する。従って大型ケースほど大きな熱応力が発生し、また大きな温度差が付加されるケースほど大きな熱応力が発生する。その結果、最悪の場合、ケースが破損する恐れがある。即ち、気密ケースは、熱を良く受ける受熱面部分が最も伸びあるい収縮するのに対し、受熱面部分から離れ溶接される周縁部に近づくに従って熱の影響が少なくなりあるいは他方のケース半体からの熱の影響を受け、伸張あるいは収縮し難くなる。したがって、箱形のケースの場合、例えば受熱面が加熱されて膨張する(面積が増加する)と、周縁部と受熱面との間を繋ぐ側面のうち加熱面に近い部分が引っ張られることになる。即ち、側面の薄板には引っ張り応力と剪断応力とが作用する。しかし、薄板といえども箱形(モノコック)構造であるため、引っ張り応力や剪断応力に対する抵抗は強く、箱の一部を構成する側面が部分的に伸びるように変形することは容易ではない。よってケースに大きな応力が発生し、ケースの破損に至る虞がある。   Further, thermal stress is generated in the case due to thermal deformation of the case. The magnitude of this thermal stress is proportional to the product of the case size and the temperature difference between the upper and lower surfaces. Therefore, a large thermal stress is generated in a large case, and a large thermal stress is generated in a case where a large temperature difference is added. As a result, in the worst case, the case may be damaged. That is, in the airtight case, the heat receiving surface portion that receives heat well expands or contracts the most, but as the distance from the heat receiving surface portion approaches the peripheral edge to be welded, the influence of heat decreases or from the other case half. It becomes difficult to stretch or shrink under the influence of heat. Therefore, in the case of a box-shaped case, for example, when the heat receiving surface is heated and expands (the area increases), a portion close to the heating surface is pulled out of the side surfaces connecting the peripheral portion and the heat receiving surface. . That is, tensile stress and shear stress act on the side thin plate. However, even a thin plate has a box-shaped (monocoque) structure, so it has a high resistance to tensile stress and shear stress, and it is not easy to deform so that the side surface constituting a part of the box partially extends. Therefore, a large stress is generated in the case, and the case may be damaged.

したがって、従来の気密ケース入り熱電変換モジュールのケース構造では、大型化することに無理があるのが現状である。特に大きな温度差を負荷される大型の気密ケース入り熱電変換モジュールにおいてこの問題は重要である。   Therefore, in the current situation, it is impossible to increase the size of the case structure of a conventional thermoelectric conversion module with an airtight case. This problem is particularly important in a large-sized airtight cased thermoelectric conversion module loaded with a large temperature difference.

本発明は気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、大型の気密ケースに複数の熱電変換モジュールを封入可能とし、モジュールの実質的充填密度を向上させ、モジュール出力当たりの製造コストを低減することを目的とする。   An object of the present invention is to enable a plurality of thermoelectric conversion modules to be enclosed in a large airtight case in a thermoelectric conversion module with an airtight case, to improve the substantial packing density of the module, and to reduce the manufacturing cost per module output. .

かかる目的を達成するため、本発明は、熱電変換モジュールを気密ケースに収容して内部を減圧または真空とする気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、気密ケースは加熱側ケース半体と冷却側ケース半体との二部材で構成されると共に、少なくとも一方のケース半体が内方に収納する前記熱電変換モジュールの受熱面と平行な底面と他方のケース半体と接合される周縁及び底面と周縁との間を繋ぐ側面とを有し、かつ側面が周方向に波形を成している可撓性のケース半体であることを特徴としている。   In order to achieve this object, the present invention relates to a thermoelectric conversion module with an airtight case in which the thermoelectric conversion module is housed in an airtight case and the inside is decompressed or evacuated. The airtight case includes a heating side case half and a cooling side case half. And a bottom surface parallel to the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module accommodated in at least one case half, a peripheral edge joined to the other case half, and a bottom surface and a peripheral edge. It is characterized by being a flexible case half having side surfaces that connect each other and the side surfaces being corrugated in the circumferential direction.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、気密ケースの内部に冷却パネルを設置し、該冷却パネルを気密ケースの外の外部熱媒体供給源から供給される冷却媒体で冷却して熱電変換モジュールの冷却側の受熱面を気密ケース内で直接冷却すると共に熱電モジュールの加熱側の受熱面を加熱側ケース半体を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにしている。   According to a second aspect of the present invention, in the thermoelectric conversion module with the hermetic case according to the first aspect, a cooling panel is installed inside the hermetic case, and the cooling panel is supplied from an external heat medium supply source outside the hermetic case. The heat receiving surface on the cooling side of the thermoelectric conversion module is directly cooled in the airtight case by cooling with a cooling medium that is heated, and the heat receiving surface on the heating side of the thermoelectric module is connected to an external heat source through the heating side case half. I give and receive heat.

また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、気密ケースの内部に加熱パネルを設置し、該加熱パネルを気密ケースの外の外部熱媒体供給源から供給される加熱媒体で加熱して熱電変換モジュールの加熱側の受熱面を気密ケース内で直接加熱すると共に熱電モジュールの冷却側の受熱面を冷却側ケース半体を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにしている。   According to a third aspect of the present invention, in the thermoelectric conversion module with the hermetic case according to the first aspect, a heating panel is installed inside the hermetic case, and the heating panel is supplied from an external heat medium supply source outside the hermetic case. The heat receiving surface on the heating side of the thermoelectric conversion module is heated directly in the airtight case by heating with the heating medium to be heated and the heat receiving surface on the cooling side of the thermoelectric module is connected to an external heat source through the cooling side case half. I give and receive heat.

ここで、冷却パネルあるいは加熱パネルは、熱電変換モジュールと気密ケース外部に導出する電極とを備える一方の室と、外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成する他方の室との2室に気密ケースの内部を分画する仕切り板で構成されていることが好ましい。また、冷却パネルあるいは加熱パネルは、ケース半体とは分離された独立した容器から成り、気密ケースを貫通する媒体出入り口配管と接続されて外部熱媒体供給源との間で熱媒体を循環させるものであることが好ましい。 Here, the cooling panel or the heating panel is circulated between the one chamber provided with the thermoelectric conversion module and the electrode led out to the outside of the airtight case, and the external heat medium supply source by introducing the heat medium from the external heat medium supply source. It is preferable that the two chambers, which form the flow path to be formed, are composed of partition plates that partition the inside of the airtight case. The cooling panel or the heating panel is composed of an independent container separated from the case half, and is connected to a heat medium inlet / outlet pipe penetrating the airtight case to circulate the heat medium between the external heat medium supply source. It is preferable.

本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールによれば、少なくとも一方のケース半体の受熱面となる底面が加熱されて膨張(面積が増加)したり冷却されて収縮する(面積が減少する)と、底面に近い部分の波形の側面のピッチを広げたり狭めたりする変形を起こすことで、底面の膨張あるいは収縮に追従してケース全体を無理なく変形させてその健全性を維持するようにしている。即ち、気密ケースの側面を波形にすることにより、薄板の面方向のしなやかな曲がりで気密ケースの変形を可能にして、膨らみ易いあるいは縮み易い構造とできる。したがって、気密ケースの加熱側のケース半体の底面と冷却側のケース半体の底面との両面間に生ずる垂直方向の温度勾配に起因する熱応力緩和を実現することができる。   According to the thermoelectric conversion module with an airtight case of the present invention, when the bottom surface serving as the heat receiving surface of at least one of the case halves is heated to expand (increase in area) or cool and contract (increase in area), By causing a deformation that widens or narrows the corrugated side pitch near the bottom surface, the entire case is deformed without difficulty following the expansion or contraction of the bottom surface to maintain its soundness. That is, by making the side surface of the hermetic case corrugated, the hermetic case can be deformed by a flexible bend in the surface direction of the thin plate, and the structure can be easily expanded or contracted. Therefore, it is possible to realize thermal stress relaxation due to a vertical temperature gradient generated between both the bottom surface of the heating-side case half and the bottom surface of the cooling-side case half of the airtight case.

即ち、ケース半体の側面の底面側寄りでは波の間隔が広がりあるいは縮まり、底面から離れた溶接部・周縁側寄りの側面では波の間隔があまり大きく変化せずに、側面の底面側寄りと溶接部・周縁側寄りとで変形量を異ならせることができる。これにより、気密ケースの受熱面となるケース半体の底面はモジュールの面外変形(平面だったモジュールが凸レンズのように平面ではなくなる変形)に追従するように面方向に伸縮しあるいは変形し、密着状態を維持することができる。したがって、熱電変換モジュールの受熱面とケース半体の底面との接触界面における接触熱抵抗を小さくして、熱電半導体に大きな温度差を与えることができるので、出力低下を招く恐れがない。   That is, the wave interval widens or shrinks near the bottom side of the side surface of the case half, and the wave interval does not change much on the side near the welded part / periphery side away from the bottom surface. The amount of deformation can be made different between the welded part and the peripheral side. As a result, the bottom surface of the case half serving as the heat receiving surface of the airtight case expands or contracts in the surface direction so as to follow the out-of-plane deformation of the module (deformation in which the module that was a flat surface is not a flat surface like a convex lens), A close contact state can be maintained. Therefore, the contact thermal resistance at the contact interface between the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module and the bottom surface of the case half can be reduced, and a large temperature difference can be given to the thermoelectric semiconductor.

さらに、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールによれば、1個の気密ケースに複数個の熱電変換モジュールを封入することができるので、モジュールの実質的充填密度(与えられた伝熱面積に対するモジュール設置面積の比率)を向上させ、出力密度(単位面積当たりの出力)を増大させることができる。また、モジュール本体に比べて貫通電極などを含む気密ケースのコストを相対的に下げることができるので、気密ケース入り熱電変換モジュールの製造コストを低減できる。さらに、大型の気密ケースでも大きな温度差での使用が可能になる。   Furthermore, according to the thermoelectric conversion module with an airtight case of the present invention, a plurality of thermoelectric conversion modules can be enclosed in one airtight case, so that the substantial packing density of the module (the module for a given heat transfer area) The ratio of the installation area) can be improved, and the output density (output per unit area) can be increased. Moreover, since the cost of the airtight case including the through electrode can be relatively reduced as compared with the module body, the manufacturing cost of the thermoelectric conversion module with the airtight case can be reduced. Furthermore, even a large airtight case can be used with a large temperature difference.

また、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、外部熱媒体供給源から供給される冷却媒体を循環させる冷却パネルあるいは加熱媒体を循環させる加熱パネルを気密ケース内に内蔵して、熱電変換モジュールの一方の受熱面を気密ケース内で直接冷却あるいは加熱すると共に熱電モジュールの他方の受熱面をケース半体を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにすれば、気密ケースの片面に加熱流体あるいは冷却流体を流すダクトを加圧接触させて熱の授受を行う場合にも、ダクトを気密ケースの片面に押し付けるだけで済み、加圧機構を簡素化できる。また、気密ケース入り熱電変換モジュールに対向する放射熱源からの放射伝熱あるいは気密ケース入り熱電変換モジュールの周りを流れる熱媒体による対流伝熱によって熱電変換モジュールの一方の受熱面が加熱あるいは冷却されると共に、気密ケース内の冷却パネルあるいは加熱パネルを介して熱電変換モジュールの他方の受熱面が冷却あるいは加熱されるので、加圧接触させる機構あるいは気密ケースと熱媒体を通すダクトとの間での熱伝導性グリースなどの粘性熱伝導物質の塗布を必要としない。依って、本発明にかかる気密ケース入り熱電変換モジュールはその用途において制限を受けることが少ない。このため、高温熱源からの放射熱下、例えば粉末冶金焼結炉や各種電気炉などの工業炉内で発生する被加熱物などから発生する廃熱を放射伝熱の熱源としたり、あるいは産業廃棄物焼却炉などの熱を伴う各種産業設備から排出される廃ガスや廃液などの高温流体を対流伝熱の熱源としたり、さらには固体熱源に接触させて熱伝導により得られる熱を熱源とするなど、あらゆる環境下において、気密ケース入り熱電変換モジュールを配置するだけで使用することができる。   Further, in the thermoelectric conversion module with an airtight case of the present invention, a cooling panel for circulating the cooling medium supplied from the external heat medium supply source or a heating panel for circulating the heating medium is built in the airtight case, and the thermoelectric conversion module If one heat receiving surface is directly cooled or heated in the airtight case and the other heat receiving surface of the thermoelectric module is exchanged with an external heat source through the case half, one side of the airtight case can be obtained. Even when heat is transferred by bringing a duct through which a heating fluid or a cooling fluid flows into contact with pressure, it is only necessary to press the duct against one side of the airtight case, and the pressure mechanism can be simplified. In addition, one heat receiving surface of the thermoelectric conversion module is heated or cooled by radiant heat transfer from a radiant heat source facing the thermoelectric conversion module with the hermetic case or convection heat transfer by a heat medium flowing around the thermoelectric conversion module with the hermetic case. At the same time, the other heat receiving surface of the thermoelectric conversion module is cooled or heated via a cooling panel or a heating panel in the airtight case, so that the heat contact mechanism or the heat between the airtight case and the duct through which the heat medium passes is heated. It does not require the application of viscous heat conductive materials such as conductive grease. Therefore, the thermoelectric conversion module with a hermetic case according to the present invention is not limited in its use. For this reason, waste heat generated from an object to be heated generated in an industrial furnace such as a powder metallurgy sintering furnace or various electric furnaces under radiant heat from a high-temperature heat source can be used as a heat source for radiant heat transfer, or industrial waste High-temperature fluids such as waste gas and waste liquid discharged from various industrial facilities with heat such as incinerators are used as heat sources for convection heat transfer, and heat obtained by heat conduction by contacting with solid heat sources is also used as heat sources. In any environment, it can be used simply by disposing an airtight cased thermoelectric conversion module.

さらに、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、冷却パネルあるいは加熱パネルを、熱電変換モジュールと気密ケース外部に導出する電極とを備える一方の室と、外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成する他方の室との2室に気密ケースの内部を分画する仕切り板で構成する場合には、ケース半体をプレス加工などで成形する際に熱媒体を流す流路も同時に形成できるので、加工が容易である。しかも、熱電変換モジュールを収納する室と熱媒体が流れる室とを区画する仕切り板で密封するだけの簡単な構造のため液密性の高い構造となり、気密容器内を漏れなく熱媒体が流れて熱電変換モジュールの一面を冷却ないし加熱できる。   Furthermore, in the thermoelectric conversion module with the hermetic case of the present invention, the heat medium is introduced from one chamber provided with the cooling panel or the heating panel and the electrode for leading the thermoelectric conversion module and the outside of the airtight case, and the external heat medium supply source. When it is configured with a partition plate that separates the inside of the airtight case into two chambers that form a flow path that circulates between the external heat medium supply source, the case half is molded by pressing or the like Since the flow path through which the heat medium flows can be formed at the same time, processing is easy. In addition, it has a highly liquid-tight structure because it is simply sealed with a partition plate that divides the chamber containing the thermoelectric conversion module and the chamber through which the heat medium flows, so that the heat medium flows through the airtight container without leakage. One side of the thermoelectric conversion module can be cooled or heated.

また、冷却パネルあるいは加熱パネルをケース半体とは分離された独立した密閉容器で構成する場合には、比較的変形し難いケース半体側でも、側面が波形を成している可撓性のケース半体側でも、いずれのケース半体側にでも必要に応じて配置可能となる。   In addition, when the cooling panel or the heating panel is formed of an independent sealed container separated from the case half, the flexible case whose corrugated side surface is formed even on the case half side which is relatively difficult to deform. It can be arranged on the half body side or any case half body side as required.

本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールの一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the thermoelectric conversion module with an airtight case of this invention. 同気密ケース入り熱電変換モジュールの側面図である。It is a side view of the thermoelectric conversion module containing the same airtight case. 同気密ケース入り熱電変換モジュールのケース半体の側面の波形構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the waveform structure of the side surface of the case half of the thermoelectric conversion module containing the airtight case. 同気密ケース入り熱電変換モジュールの2つのケース半体を接合の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of joining the two case halves of the thermoelectric conversion module containing the same airtight case. 気密ケース内部に9個の熱電変換モジュールを収容した場合の配置例の1つを示す概略平面説明図である。It is a schematic plane explanatory drawing which shows one of the example of arrangement | positioning at the time of accommodating nine thermoelectric conversion modules in an airtight case. 可撓性のケース半体の一例を上ケースに適用した実施形態を示す図で、(A)は上から見た斜視図、(B)は下ケースの内部を下から見た斜視図である。It is a figure which shows embodiment which applied an example of a flexible case half to the upper case, (A) is the perspective view seen from the top, (B) is the perspective view which looked at the inside of the lower case from the bottom. . 図1に示す形状の気密ケースに、冷却面(下面)のみにセラミック板を備える片面スケルトン・モジュールを封入した例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example which enclosed the single-sided skeleton module provided with a ceramic board only in a cooling surface (lower surface) in the airtight case of the shape shown in FIG. 図1に示す形状の気密ケースに、加熱・冷却面(上下面)共にセラミック板を備える両面基板付きモジュールを封入した例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example which enclosed the module with a double-sided board which equips the airtight case of the shape shown in FIG. 1 with a heating / cooling surface (upper and lower surfaces) with a ceramic board. 図1に示す形状の気密ケースに、加熱・冷却面(上下面)共にセラミック板を備えない両面スケルトン・モジュールを封入した例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example which enclosed the double-sided skeleton module which does not equip the airtight case of the shape shown in FIG. 1 with a ceramic board on both heating and cooling surfaces (upper and lower surfaces). 図9の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the heating and cooling surfaces are reversed in the embodiment of FIG. 9. 図1に示す形状の容器において、両面スケルトン・モジュールおよび冷却パネルを収容した例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example which accommodated the double-sided skeleton module and the cooling panel in the container of the shape shown in FIG. 図9の気密ケースの外観を示す図で、(A)は上からみた斜視図、(B)は下から見た斜視図である。It is a figure which shows the external appearance of the airtight case of FIG. 9, (A) is the perspective view seen from the top, (B) is the perspective view seen from the bottom. 図9の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the heating and cooling surfaces are reversed in the embodiment of FIG. 9. 加熱側に図1と同様にプレス成形した薄肉の可撓性容器を採用しているが、一方で冷却側には金属板を採用した実施例を示す縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which shows the Example which employ | adopted the thin flexible container press-molded similarly to FIG. 1 on the heating side, but employ | adopted the metal plate on the cooling side. 図14の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例である。In the embodiment of FIG. 14, the heating / cooling surface is reversed. 図14の実施例において、両面スケルトン・モジュールおよび冷却パネルを収容した実施例を示す縦断面図である。FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the double-sided skeleton module and the cooling panel are accommodated in the embodiment of FIG. 14. 図16の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the Example which reversed the heating and cooling surface in the Example of FIG. 加熱側(上面側)に図1と同様にプレス成形した薄肉の可撓性容器を採用しているが、一方で冷却側(下側)には金属ケースを採用した実施例を示す縦断面図である。A vertical cross-sectional view showing an embodiment in which a thin flexible container press-molded in the same manner as in FIG. 1 is adopted on the heating side (upper side), but a metal case is adopted on the cooling side (lower side). It is. 図17の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the Example which reversed the heating / cooling surface in the Example of FIG. 図19の気密ケースの外観を示す図で、(A)は上からみた斜視図、(B)は下から見た斜視図である。It is a figure which shows the external appearance of the airtight case of FIG. 19, (A) is the perspective view seen from the top, (B) is the perspective view seen from the bottom. 図19の実施例において、両面スケルトン・モジュールおよび冷却パネルを収容した実施例を示す縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing an example in which the double-sided skeleton module and the cooling panel are accommodated in the example of FIG. 19. 図21の実施例において、加熱・冷却面を逆にした実施例を示す縦断面図である。FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the heating and cooling surfaces are reversed in the embodiment of FIG. 21. 本発明の熱電変換モジュールの実施の一形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the thermoelectric conversion module of this invention. 気密ケース内に設ける加熱・冷却パネルの他の実施形態を示すもので、ケース半体と一体に熱媒体の流路と電極用溝部とを形成した下ケースの内部を上から見た斜視図である。The other embodiment of the heating / cooling panel provided in an airtight case is shown, and it is the perspective view which looked at the inside of the lower case which formed the flow path of the heat carrier and the groove part for electrodes integrally with the case half. is there.

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

図1から図7に本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールの実施の一形態を示す。この気密ケース入り熱電変換モジュール1は、気密性の容器(以下、気密ケースと呼ぶ)13に熱電変換モジュール5を密封して内部を減圧または真空としているものである。尚、熱電変換モジュール5は、図7に示すように、少なくとも一対の熱電半導体2と、熱電半導体2と電気的に接続されている一方の電極3及び他方の電極4から構成され、各電極3,4を直列に接続して端部のリード線8から一対の電極9a,9bに導通させる電気回路を構成している。ここで、一対の電極9a,9bは電気絶縁体18並びに気密シール21を気密ケース13の電極取り出し用孔10との間に介在させて気密ケース13の一隅から気密ケース13の外に貫通するように設けられている。これにより、気密ケース13の密封性を保ちつつ、熱電変換モジュール5が発電した電力を気密ケース13の外側へと取り出すことができるようにしている。熱電変換モジュール5は、例えば図5に示すように、複数モジュールが互いに直列に接続され、その両端部が貫通電極9a,9bに接続されている。これらを例えば9個まとめて一つのケースに収容した場合、ケース本体の価格は9倍とはならず割安になるため、熱電変換モジュールの出力当たりの設備単価を低減できる。また各モジュールを近接して並べることができるため、熱電変換モジュール5を1個毎に気密ケース13に収容する場合に比べて単位面積当たりの熱電変換モジュール設置密度を高くできる。因みに、熱電変換モジュール5が発生した電力は図示を省略する電力回収用ラインを介して蓄電装置や電力利用機器に供給される。   1 to 7 show an embodiment of a thermoelectric conversion module with an airtight case of the present invention. In this thermoelectric conversion module 1 with an airtight case, the thermoelectric conversion module 5 is sealed in an airtight container (hereinafter referred to as an airtight case) 13 to reduce the pressure or vacuum inside. As shown in FIG. 7, the thermoelectric conversion module 5 includes at least a pair of thermoelectric semiconductors 2, one electrode 3 electrically connected to the thermoelectric semiconductor 2, and the other electrode 4. , 4 are connected in series to form an electrical circuit that conducts from the lead wire 8 at the end to the pair of electrodes 9a, 9b. Here, the pair of electrodes 9a and 9b penetrates from the corner of the airtight case 13 to the outside of the airtight case 13 with the electrical insulator 18 and the airtight seal 21 interposed between the electrode extraction holes 10 of the airtight case 13. Is provided. Thereby, the electric power generated by the thermoelectric conversion module 5 can be taken out to the outside of the hermetic case 13 while maintaining the hermeticity of the hermetic case 13. For example, as shown in FIG. 5, the thermoelectric conversion module 5 includes a plurality of modules connected in series with each other and both ends thereof connected to the through electrodes 9 a and 9 b. For example, when nine of these are housed together in one case, the price of the case body is not 9 times cheaper, so the unit cost per output of the thermoelectric conversion module can be reduced. Moreover, since each module can be arranged closely, compared with the case where the thermoelectric conversion module 5 is accommodated in the airtight case 13 for every one, the thermoelectric conversion module installation density per unit area can be made high. Incidentally, the electric power generated by the thermoelectric conversion module 5 is supplied to the power storage device and the power utilization device via a power recovery line (not shown).

気密ケース13は、本実施形態の場合、加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との二部材で構成されており、熱電変換モジュール5を間に挟んだ状態で周縁11a,12aが接合されて1つの気密性の容器を構成するように設けられている。ここで、少なくとも一方のケース半体、本実施形態の場合には加熱側ケース半体11は、図6に示すように、内方に収納する熱電変換モジュール5の受熱面と平行な底面11cと他方のケース半体12と接合される周縁11a及び底面11cと周縁11aとの間を繋ぐ側面11bとを有し、かつ側面11cが周方向に波形を成して可撓面32を形成するようにした可撓性の容器に構成されている。本発明において、少なくとも一方のケース半体とは、熱電変換モジュール5に温度差を与え発電するときの主たる温度変化を負担する側の熱源と面するケース半体を主に指すものであり、一般には加熱側のケース半体11であるが、冷熱源を利用して温度差を得る場合には冷却側のケース半体12とすることもある。勿論、図示していないが、加熱側と冷却側の双方のケース半体11,12を曲げ変形が容易な肉厚でかつ側面11b,12bが波形となった可撓面32を構成する可撓性のケース半体としても良いことは言うまでもない。さらに、他方のケース半体は、室温に晒されるなど、一方のケース半体に比べて大きな熱負荷の変動(温度変化)を受けることが少なく、一方のケース半体よりも受ける熱応力が遙かに小さいので、可撓性の容器に構成する必要はない。したがって、他方のケース半体は、特定の構造に限定されず、図4あるいは図7から図13に示すような比較的肉厚が厚い(0.1 mm〜0.5 mm程度)薄肉容器構造としても良いし、さらには図18から図22に示すようなより厚肉の容器構造、場合によっては図14から図17に示すような平坦な金属板28であっても良い。   In the case of this embodiment, the airtight case 13 is composed of two members, a heating side case half 11 and a cooling side case half 12, and the peripheral edges 11 a and 12 a are in a state where the thermoelectric conversion module 5 is sandwiched therebetween. It is provided to be joined to form one airtight container. Here, at least one of the case halves, in the case of the present embodiment, the heating side case halves 11 are, as shown in FIG. 6, a bottom surface 11c parallel to the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module 5 housed inside. It has the peripheral surface 11a joined to the other case half body 12 and the side surface 11b connecting the bottom surface 11c and the peripheral surface 11a, and the side surface 11c forms a waveform in the circumferential direction so as to form the flexible surface 32. It is comprised in the flexible container made into. In the present invention, the at least one case half mainly refers to a case half facing the heat source on the side that bears the main temperature change when generating power by giving a temperature difference to the thermoelectric conversion module 5. Is the case half 11 on the heating side, but may be the case half 12 on the cooling side when a temperature difference is obtained using a cold heat source. Of course, although not shown, the case halves 11 and 12 on both the heating side and the cooling side are thick enough to be easily bent and deformed, and the flexible surface 32 having the corrugated side surfaces 11b and 12b is formed. It goes without saying that it can also be used as a sex case half. Furthermore, the other case half is exposed to room temperature and is less susceptible to large thermal load fluctuations (temperature changes) than the other case half, and the thermal stress received from the other case half is less. Since it is very small, it does not need to be configured in a flexible container. Therefore, the other case half is not limited to a specific structure, and may be a thin-walled container structure having a relatively large thickness (about 0.1 mm to 0.5 mm) as shown in FIG. 4 or FIGS. Further, a thicker container structure as shown in FIGS. 18 to 22, or a flat metal plate 28 as shown in FIGS. 14 to 17 may be used.

図1〜図7に示す実施形態の場合には、加熱側ケース半体11にはプレス成形した薄肉の可撓性容器を採用し、冷却側ケース半体12にも薄肉容器を採用している。加熱側ケース半体11の可撓性容器は、例えば厚さ0.1 mm程度の薄肉の金属シートをプレス加工(深絞り加工)したものであり、その側面11bが周方向に波形を成すように形成された可撓面32を構成することにより、気密ケース13の上下の受熱面間の熱膨張差に対する熱応力緩和が容易な構造とされている。可撓性容器は、圧力差や熱変形によって破断しない程度の強度を維持できる範囲で可能な限り厚みを薄くすることが好ましい。他方、冷却側ケース半体12の薄肉容器は、例えば厚さ0.5 mm程度の薄肉の金属シートをプレス加工したものである。本実施形態では、気密ケース13を貫通する2つの電極9a,9bが少なくとも冷却側ケース半体12の底面12cに溶接される。さらには、必要に応じて冷却媒体または加熱媒体を気密ケース13内に導入して循環させるための出入り口配管19a,19bが冷却側ケース半体12の底面12cに溶接されている。これら貫通電極9a,9b、さらには出入り口配管19a,19bを冷却側ケース半体12に溶接するには、冷却側ケース半体12の厚さは0.5 mm以上あることが望ましい。この気密ケース13の構造では、加熱側ケース半体11および冷却側ケース半体12ともプレス加工品が使えるため、量産による大幅なコスト削減が期待できる。尚、可撓面32を構成する波形の大きさやピッチなどは特定の値に限定されず、熱電変換モジュールの面外変形に追従できる変形を実現できる材質に応じた曲率半径、高さ、ピッチで形成される。例えば、4cm角の4つの熱電変換モジュール5を組み込む気密ケース13を実施する場合、周縁の外寸が縦110mm、横130mm程度の矩形状を成すケース半体に、ピッチ約21mm、半径約7.25mmの波形で、側面が70°の斜面で形成されると共に5.6mmの高さに設定されることが好ましい。この実施形態の場合、厚み0.1mmの薄板で形成される。波形のピッチや半径などは上述の特定の値に限定されず、必要に応じて適宜値で設定される。   In the case of the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, a press-formed thin flexible container is used for the heating-side case half 11, and a thin-walled container is also used for the cooling-side case half 12. . The flexible container of the heating-side case half 11 is obtained by pressing (deep drawing) a thin metal sheet having a thickness of, for example, about 0.1 mm, and its side surface 11b forms a waveform in the circumferential direction. By configuring the flexible surface 32 formed in the above structure, it is possible to easily relax the thermal stress against the difference in thermal expansion between the upper and lower heat receiving surfaces of the airtight case 13. It is preferable to make the flexible container as thin as possible within a range that can maintain a strength that does not break due to a pressure difference or thermal deformation. On the other hand, the thin container of the cooling-side case half 12 is obtained by pressing a thin metal sheet having a thickness of about 0.5 mm, for example. In the present embodiment, the two electrodes 9 a and 9 b penetrating the airtight case 13 are welded to at least the bottom surface 12 c of the cooling side case half 12. Furthermore, inlet / outlet pipes 19 a and 19 b for introducing and circulating a cooling medium or a heating medium into the airtight case 13 as necessary are welded to the bottom surface 12 c of the cooling side case half 12. In order to weld the through electrodes 9a, 9b and the inlet / outlet pipes 19a, 19b to the cooling-side case half 12, the thickness of the cooling-side case half 12 is preferably 0.5 mm or more. In the structure of the airtight case 13, since the press-processed product can be used for both the heating side case half 11 and the cooling side case half 12, a significant cost reduction can be expected by mass production. In addition, the magnitude | size of the waveform which comprises the flexible surface 32, a pitch, etc. are not limited to a specific value, The curvature radius according to the material which can implement | achieve the deformation | transformation which can follow the out-of-plane deformation of a thermoelectric conversion module, height, and a pitch It is formed. For example, when the hermetic case 13 incorporating the four thermoelectric conversion modules 5 of 4 cm square is implemented, a case half body having a rectangular shape with an outer dimension of 110 mm in length and 130 mm in width is provided with a pitch of about 21 mm and a radius of about 7. It is preferable that the corrugation is 25 mm, the side surface is formed with a slope of 70 °, and the height is set to 5.6 mm. In this embodiment, it is formed of a thin plate having a thickness of 0.1 mm. The pitch, radius, and the like of the waveform are not limited to the specific values described above, and are appropriately set as necessary.

ここで、加熱側及び冷却側ケース半体11,12は、熱伝導性に優れる材料の薄板で形成されている。例えば、熱電半導体2としてBiTeなどを用いる低温用熱電変換モジュール(ケースの加熱側温度250℃以下)を構成する場合、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼(例えばSUS304,SUS316)などの使用が好ましい。また、熱電半導体2として例えばSiGeやFeSiなどを用いる高温用熱電変換モジュール(ケースの加熱側温度600℃程度)を構成する場合、例えばチタン(Ti)などの耐熱鋼の使用が好ましい。いずれも素材の厚さは0.1 mm〜0.5 mm程度が適するが、これに限定せずモジュールの大きさや差圧なども考慮して決定することが好ましい。勿論、使用環境に応じて耐熱性、耐蝕性、加工性などの観点から最も最適なものが、使用可能な材質として選定される。なお、1個の気密ケース13に収容できる熱電変換モジュール5の数に制約はないが、加熱側ケース半体11が各熱電変化モジュール5に均等に密着するためには、気密ケース13が正方形に近いことが望ましい。但し、ケース半体の材質は例示したものに限定されず、またプレス成形加工により一体成形されることには限定されない。   Here, the heating-side and cooling-side case halves 11 and 12 are formed of a thin plate made of a material excellent in thermal conductivity. For example, when a thermoelectric conversion module for low temperature using BiTe or the like is used as the thermoelectric semiconductor 2 (case heating side temperature 250 ° C. or less), aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel (for example, SUS304, SUS316), etc. Use is preferred. Further, when a thermoelectric conversion module for high temperature using SiGe, FeSi, or the like as the thermoelectric semiconductor 2 (a heating temperature of the case of about 600 ° C.) is used, it is preferable to use heat-resistant steel such as titanium (Ti). In any case, the thickness of the material is suitably about 0.1 mm to 0.5 mm, but is not limited to this, and is preferably determined in consideration of the size of the module and the differential pressure. Of course, the most suitable material is selected from the viewpoints of heat resistance, corrosion resistance, workability and the like according to the use environment. The number of thermoelectric conversion modules 5 that can be accommodated in one airtight case 13 is not limited, but in order for the heating-side case half 11 to be in close contact with each thermoelectric change module 5, the airtight case 13 is square. It is desirable to be close. However, the material of the case half is not limited to that illustrated, and is not limited to being integrally formed by press molding.

これら加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12とは、本実施形態の場合、例えば熱電変換モジュール5並びに電極9a,9bなどの付帯装備を収容した後に真空雰囲気下で加熱側ケース半体11および冷却側ケース半体12の周縁11a,12aを重ねて周縁11a,12a部分を電子ビーム溶接で接合することによって、内部を減圧または真空状態として一体化されている。このとき、加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との肉厚の差を解消するため、肉厚の薄いケース半体即ち加熱側ケース半体11の周縁11aに他方のケース半体即ち冷却側ケース半体12aとほぼ同じ厚さの補助リング23を宛がってビーム溶接によりへり継手24を形成するように溶接されている。尚、フランジ11a,12aの接合は電子ビーム溶接に限られず、ケース材料に適したその他の溶接法やろう材、接着剤などで接合することが可能である。また、フランジ11a,12aを設けずに直接突き合わされた加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12とを接合するようにしても良い。   In the case of this embodiment, these heating-side case half 11 and cooling-side case half 12 are, for example, the heating-side case half in a vacuum atmosphere after housing the auxiliary equipment such as the thermoelectric conversion module 5 and the electrodes 9a and 9b. 11 and the peripheral edges 11a and 12a of the cooling-side case half body 12 are overlapped and the peripheral edges 11a and 12a are joined by electron beam welding so that the inside is integrated in a reduced pressure or vacuum state. At this time, in order to eliminate the difference in thickness between the heating-side case half 11 and the cooling-side case half 12, the other case half is placed on the peripheral case 11 a of the thin case half, ie, the heating-side case half 11. In other words, the auxiliary ring 23 having substantially the same thickness as that of the cooling-side case half 12a is directed to be welded so as to form the edge joint 24 by beam welding. The joining of the flanges 11a and 12a is not limited to electron beam welding, but can be joined by other welding methods suitable for the case material, brazing material, adhesive, or the like. Moreover, you may make it join the heating side case half body 11 and the cooling side case half body 12 which were faced | matched directly, without providing the flanges 11a and 12a.

また、気密ケース13の内部即ち熱電変換モジュール収納室17の圧力は、たとえば、当該気密ケース13の外の圧力よりも低いものとして少なくとも運転時に0.4気圧以上の差圧が得られる減圧雰囲気又は真空とすることが好ましい。この差圧の存在により気密ケース13に外からかかる加圧力により、熱電変換モジュール5と加熱側ケース半体11並びに冷却パネルあるいは加熱パネル7とのそれぞれの接触界面において加圧・密着され、接触熱抵抗が低減される。因みに、本発明者等の実験によると(特許文献1参照)、例えば550℃、大気圧下で運転する気密ケース入り熱電変換モジュール1を想定すると、室温(27℃)での封入圧力(PRT)を−0.8気圧(ゲージ圧)とすると、550℃に加熱した際の内圧P550は絶対圧で0.55気圧、ゲージ圧で−0.45気圧となり、十分な温度差を与えるに十分な圧力を付与できることが判明した。この場合に容器7を外部から押しつける圧力は0.45kg/cm=4.5ton/mである。 The pressure inside the airtight case 13, that is, the pressure in the thermoelectric conversion module storage chamber 17 is lower than the pressure outside the airtight case 13, for example. A vacuum is preferred. Due to the presence of this differential pressure, pressure applied to the airtight case 13 from the outside is pressed and adhered to each of the contact interfaces between the thermoelectric conversion module 5 and the heating-side case half 11 and the cooling panel or the heating panel 7, thereby causing contact heat. Resistance is reduced. Incidentally, according to experiments by the present inventors (see Patent Document 1), for example, assuming a thermoelectric conversion module 1 with an airtight case that operates at 550 ° C. and atmospheric pressure, the sealed pressure (P RT at room temperature (27 ° C.)) ) Is −0.8 atm (gauge pressure), the internal pressure P 550 when heated to 550 ° C. is 0.55 atm in absolute pressure and −0.45 atm in gauge pressure, giving a sufficient temperature difference. It has been found that sufficient pressure can be applied. In this case, the pressure for pressing the container 7 from the outside is 0.45 kg / cm 2 = 4.5 ton / m 2 .

以上のように構成された気密ケースと熱電変換モジュールとの組み立てに際しては、溶接前の加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との間で構成される気密ケース13の内部高さは、収納する熱電変換モジュール5およびカーボンシートなどの滑り材30やマイカシート27などの各種構成物の合計高さよりも0.2mm程度小さく設定されている。即ち、下側となる冷却側ケース半体12に熱電変換モジュール5および各種構成物を入れ、さらに上側となる加熱側ケース反対11を乗せると、加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との間には0.2mm程度の隙間が生ずる。この隙間をケースの周囲から治具により押さえつけて真空下で電子ビーム溶接すると、上側の薄肉の可撓性容器たる加熱側ケース半体11と下側の薄肉容器たる冷却側ケース反対12とが変形する(膨らむ)ことにより密封される。電子ビーム溶接は真空チェンバーの中で行うため、容器内部は真空となっている。したがって、収納する熱電変換モジュール5および各種構成物は、波形の可撓面32付近が変形することにより上下のケース半体11,12が完全に密着した状態で1気圧(0.1 MPa=1 kg/cm2)の力で上下から押さえつけられるため、各種構成要素の接触面間に存在する接触熱抵抗が低減でき、熱電変換モジュール5に大きな温度差を与えることができる。 When assembling the airtight case and the thermoelectric conversion module configured as described above, the internal height of the airtight case 13 formed between the heating-side case half 11 and the cooling-side case half 12 before welding is The total height of various components such as the thermoelectric conversion module 5 and the sliding material 30 such as a carbon sheet and the mica sheet 27 is set to be smaller by about 0.2 mm. That is, when the thermoelectric conversion module 5 and various components are placed in the lower cooling side case half 12 and the heating side case opposite 11 is further placed on the upper side, the heating side case half 11 and the cooling side case half 12 are placed. A gap of about 0.2 mm occurs between the two. When this gap is pressed from the periphery of the case with a jig and electron beam welding is performed under vacuum, the heating side case half 11 which is the upper thin flexible container and the cooling side case opposite 12 which is the lower thin container are deformed. It is sealed by doing (swelling). Since electron beam welding is performed in a vacuum chamber, the inside of the container is evacuated. Therefore, the thermoelectric conversion module 5 and various components to be housed are 1 atm (0.1 MPa = 1) with the upper and lower case halves 11 and 12 being in close contact with each other due to the deformation of the vicinity of the corrugated flexible surface 32. Since it is pressed from above and below by the force of kg / cm 2 ), the contact thermal resistance existing between the contact surfaces of various components can be reduced, and a large temperature difference can be given to the thermoelectric conversion module 5.

本実施形態における熱電変換モジュール5は、図7に示すように電気絶縁性を有する基板6例えばセラミック基板によって支持されている片面スケルトンモジュールとしているが、これに特に限られるものでない。例えば図8に示すような両面を電気絶縁性基板6で支持した両面基板付きモジュールを組みこんだり、図9などに示すような両面を電気絶縁性基板6で支持せずにマイカシート27などの電気絶縁材料などを備えるだけの両面スケルトンモジュールを組み込むことも可能である。ここで、両面スケルトン・モジュールは非常に脆弱で曲げの力に対して弱く破損しやすいため、図9及び図10に示すように、熱電変換モジュール5の冷却側(または少なくとも片面)に例えば厚さ20μm程度のマイカ(雲母)・シート27および厚さ1 mm程度のバックアップ用金属板33を挿入することが好ましい。マイカ・シート27は主に電気絶縁のためであり、同程度の厚さの高分子シートまたはガラス板を用いるようにしても良い。また、バックアップ用金属板33はモジュール本体に曲げ力が作用することを防ぐためであり、熱伝導率の高い金属など(例えば銅板)が適し、剛性を得るに必要な厚さであればよい。このことから、図11及び図13に示すように、熱電変換モジュール5の一方の面に冷却パネル25(あるいは加熱パネル)を設置する場合、あるいは図14や図15に示すように他方のケース半体を厚さ数mmの平坦な金属板とする場合、あるいは図18や図19に示すように他方のケース半体をプレス成形品よりも厚肉の箱形の非可撓性の金属ケースとする場合には、これらが両面スケルトン・モジュールに曲げ力が作用することを防ぐためバックアップ用金属板33を組み込む必要はない。   The thermoelectric conversion module 5 in the present embodiment is a single-sided skeleton module supported by a substrate 6 having electrical insulation, for example, a ceramic substrate, as shown in FIG. 7, but is not particularly limited thereto. For example, a module with a double-sided board in which both sides are supported by an electrically insulating substrate 6 as shown in FIG. 8 or a mica sheet 27 such as that shown in FIG. It is also possible to incorporate a double-sided skeleton module that only comprises an electrically insulating material or the like. Here, since the double-sided skeleton module is very fragile and weak against bending force and easily breaks, as shown in FIGS. 9 and 10, for example, a thickness is formed on the cooling side (or at least one side) of the thermoelectric conversion module 5. It is preferable to insert a mica sheet 27 having a thickness of about 20 μm and a backup metal plate 33 having a thickness of about 1 mm. The mica sheet 27 is mainly for electrical insulation, and a polymer sheet or glass plate having a similar thickness may be used. Further, the backup metal plate 33 is for preventing a bending force from acting on the module body, and a metal having a high thermal conductivity (for example, a copper plate) is suitable and may have a thickness necessary for obtaining rigidity. Accordingly, as shown in FIGS. 11 and 13, when the cooling panel 25 (or heating panel) is installed on one surface of the thermoelectric conversion module 5, or the other case half as shown in FIGS. When the body is a flat metal plate with a thickness of several millimeters, or the other case half is thicker than a press-molded product as shown in FIGS. In order to prevent the bending force from acting on the double-sided skeleton module, it is not necessary to incorporate the backup metal plate 33.

また、電気絶縁性を有する基板6としては、例えばアルミナの板に銅を電極の形状に蒸着した製品がDBC(Direct Bonding Copper)として入手することも可能であり、これを基板6および電極3あるいは4として利用することもできる。また、基板6としては、セラミック基板の他、電気絶縁性接合剤により電極3あるいは4が接合される構造の金属製基板を用いるようにしても良い。いずれにしても、基板6と加熱側ケース半体11の底面11cあるいは冷却側ケース半体12の底面12cとは、例えば接着剤やろう材による接合によって密着されるか、または熱伝導性グリースやカーボンシートなどの滑り材30を介して密着される。   In addition, as the substrate 6 having electrical insulation, for example, a product obtained by depositing copper on an alumina plate in the shape of an electrode can be obtained as DBC (Direct Bonding Copper), and this can be obtained by using the substrate 6 and the electrode 3 or 4 can also be used. Further, as the substrate 6, in addition to the ceramic substrate, a metal substrate having a structure in which the electrode 3 or 4 is bonded by an electrically insulating bonding agent may be used. In any case, the substrate 6 and the bottom surface 11c of the heating-side case half 11 or the bottom surface 12c of the cooling-side case half 12 are brought into close contact, for example, by bonding with an adhesive or a brazing material, or heat conductive grease or It adheres via the sliding material 30, such as a carbon sheet.

このパッケージ熱電変換システム1の加熱側ケース半体11の熱電変換モジュール5と対向する面と電極板3との間には、図7に示すように、熱伝導性を有する滑り材30を介在させることが好ましい。熱伝導性滑り材30の介在により加熱側ケース半体11と電極3との間の熱的連結が図られると共に、加熱側ケース半体11と電極3との間の相対的摺動即ちずれを容易ならしめる。ここで、滑り材30は、少なくとも熱伝導性と摺動性(滑り)を備えているものであるが、より好ましくは電気絶縁性を備えていることである。しかし、電極部3と滑り材30との間に電気絶縁材あるいは電気絶縁層が介在されれば、滑り材30そのものが電気絶縁性を備える必要はない。そこで、滑り材30としては、熱伝導性を有する低摩擦係数のシート材あるいはグリースのような粘性物の使用が好ましい。具体的には、シート材としては、カーボンシートあるいは高分子シートの使用が好ましい。カーボンシートは、摺動性に優れる上に熱伝導性並びに耐熱性にも優れるのでより高い最高使用温度の熱電半導体の使用を可能とすると共に、カーボンシートが介在する界面の熱抵抗をこれが存在しない場合の1/10以下に低減することができる。加えて、図7に示すように、マイカシート27との併用により電気絶縁を確実なものとした上に界面での熱の伝導と滑りを良好なものとすることができる。特に、気密ケース13に収めて使用する場合には、大気中で使用する場合よりも高温まで使用することができる。また、高分子シートは、摺動性に優れると共に電気絶縁性であることから、電極材にも直接接触させることができる。さらに、粘性物質であるグリースを滑り材として加熱側ケース半体11と電極3との間に介在させる場合には、せん断応力の発生を防ぐと共に、粘性物質であるために加熱板と電極部とを隙間なく密着させて当該界面における接触熱抵抗を小さくできる。これにより熱電半導体に大きな温度差を負荷できる。しかも、気密ケース13に密封されているため、熱酸化によるグリースの劣化やグリースの蒸発などの問題が無くなり、グリースを長期に安定して容器と熱源側電極部との間に保持できる。   As shown in FIG. 7, a sliding material 30 having thermal conductivity is interposed between the surface of the heating case half 11 of the package thermoelectric conversion system 1 facing the thermoelectric conversion module 5 and the electrode plate 3. It is preferable. The thermal conduction between the heating-side case half 11 and the electrode 3 is achieved by the interposition of the heat conductive sliding material 30 and the relative sliding or deviation between the heating-side case half 11 and the electrode 3 is prevented. Make it easy. Here, the sliding material 30 has at least thermal conductivity and slidability (sliding), but more preferably has electrical insulation. However, if an electrical insulating material or an electrical insulating layer is interposed between the electrode portion 3 and the sliding material 30, the sliding material 30 itself does not need to have electrical insulation. Therefore, it is preferable to use a viscous material such as a low friction coefficient sheet material having thermal conductivity or grease as the sliding material 30. Specifically, it is preferable to use a carbon sheet or a polymer sheet as the sheet material. The carbon sheet is excellent in slidability, heat conductivity and heat resistance, so that it is possible to use a thermoelectric semiconductor at a higher maximum operating temperature and there is no thermal resistance at the interface where the carbon sheet is interposed. It can be reduced to 1/10 or less of the case. In addition, as shown in FIG. 7, the electrical insulation can be ensured by the combined use with the mica sheet 27, and heat conduction and slipping at the interface can be made favorable. In particular, when used in the airtight case 13, it can be used up to a higher temperature than when used in the atmosphere. Moreover, since the polymer sheet is excellent in slidability and electrically insulating, it can be brought into direct contact with the electrode material. Furthermore, when the grease, which is a viscous material, is interposed between the heating-side case half 11 and the electrode 3 as a sliding material, the generation of shear stress is prevented, and since the viscous material is a viscous material, It is possible to reduce the contact thermal resistance at the interface by closely adhering. Thereby, a large temperature difference can be loaded on the thermoelectric semiconductor. In addition, since it is hermetically sealed in the airtight case 13, there are no problems such as grease deterioration or grease evaporation due to thermal oxidation, and the grease can be stably held between the container and the heat source side electrode portion for a long period of time.

以上のように構成された気密ケース入り熱電変換モジュールによれば、気密ケース13は容器内外の差圧により外側から押圧力を受ける。この押圧力を利用して気密ケース13の加熱側ケース半体11の熱電変換モジュール5と対向する底面11cが熱電変換モジュール5に均一に押しつけられる。そして、気密ケースの加熱側ケース半体11に受ける熱が熱電変換モジュール5に均一に授受される。そして、加熱側ケース半体11の受熱面となる底面11cが加熱されることにより、膨張(面積が増加)を起こしても、側面11bの底面11cに近い部分では波形の可撓面32のピッチが広がるように曲げ変形を起こすことで、底面11cの膨張に追従してケース全体を無理なく変形させる。これにより、加熱側ケース半体11の底面11cは熱電変換モジュール5の面外変形に追従するように面方向に変形し、密着状態を維持することができる。したがって、熱電変換モジュールの受熱面とケース半体の底面との接触界面における接触熱抵抗を小さくして、熱電半導体に大きな温度差を与えることができるので、出力低下を招く恐れがない。   According to the thermoelectric conversion module with an airtight case configured as described above, the airtight case 13 receives a pressing force from the outside due to a differential pressure inside and outside the container. Using this pressing force, the bottom surface 11c of the heating side case half 11 of the airtight case 13 facing the thermoelectric conversion module 5 is uniformly pressed against the thermoelectric conversion module 5. The heat received by the heating case half 11 of the airtight case is uniformly transferred to the thermoelectric conversion module 5. And even if it raise | generates expansion (an area increases) by heating the bottom face 11c used as the heat receiving surface of the heating side case half body 11, the pitch of the corrugated flexible surface 32 in the part close | similar to the bottom face 11c of the side surface 11b. By causing the bending deformation to spread, the entire case is deformed without difficulty following the expansion of the bottom surface 11c. Thereby, the bottom face 11c of the heating-side case half 11 can be deformed in the surface direction so as to follow the out-of-plane deformation of the thermoelectric conversion module 5, and the contact state can be maintained. Therefore, the contact thermal resistance at the contact interface between the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module and the bottom surface of the case half can be reduced, and a large temperature difference can be given to the thermoelectric semiconductor.

また、加熱側ケース半体11の底面11cと電極3との間にマイカシート27と滑り材30を介在させているので、底面11cが熱膨張しても、底面11cを滑り材30の上で面方向に滑らせるので、熱電変換モジュール5には、大きなせん断応力は作用しない。したがって、気密ケース入り熱電変換モジュール1を大型化しても、脆弱な熱電半導体2を破壊したり、接合面で剥離を生じることはない。   Further, since the mica sheet 27 and the sliding material 30 are interposed between the bottom surface 11c of the heating-side case half 11 and the electrode 3, even if the bottom surface 11c is thermally expanded, the bottom surface 11c is placed on the sliding material 30. Since it is slid in the surface direction, a large shear stress does not act on the thermoelectric conversion module 5. Therefore, even if the thermoelectric conversion module 1 with the hermetic case is enlarged, the fragile thermoelectric semiconductor 2 is not broken and peeling does not occur on the joint surface.

ここで、気密ケース13の加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との配置は、図7に示す関係に特に限定されず、例えば図10に示すように、加熱側ケース半体11を下にして、冷却側ケース半体12を上に配置するようにしても良い。そして、可撓面32を有する可撓性容器としては、上述のように必ずしも反対側のケース半体よりも肉薄にする必要はない。可撓面32の波形を曲げ変形させ得る厚さであれば、0.1mmの厚さに限定されるものでなはく、それ以上の厚みを有していても問題はない。例えば、図10に示す実施形態で、可撓性容器としての冷却側ケース半体12には電極9a,9bを貫通させて溶接する必要があるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。その反面、2個の貫通電極9a,9bを溶接しない加熱側ケース半体11の厚さは0.1 mm程度としても良い。   Here, the arrangement of the heating-side case half 11 and the cooling-side case half 12 of the airtight case 13 is not particularly limited to the relationship shown in FIG. 7. For example, as shown in FIG. 10, the heating-side case half 11 The cooling-side case half 12 may be arranged on the upper side. The flexible container having the flexible surface 32 does not necessarily need to be thinner than the opposite case half as described above. The thickness of the flexible surface 32 is not limited to a thickness of 0.1 mm as long as the corrugated shape of the flexible surface 32 can be bent and deformed. For example, in the embodiment shown in FIG. 10, it is necessary to penetrate the electrodes 9a and 9b through the cooling side case half 12 as a flexible container and weld it, so that a thickness of about 0.5 mm is desirable. On the other hand, the thickness of the heating-side case half 11 that does not weld the two through electrodes 9a and 9b may be about 0.1 mm.

また、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールは、気密ケース13の上下の受熱面(加熱側ケース半体11の底面11cと冷却側ケース半体12の底面12c)を介して外部から加熱されることに限られず、例えば、図11及び図13に示すように、気密ケース13の内部に冷却パネル25あるいは加熱パネルを配置して気密ケース13の外から導入する熱媒体を循環させてその熱で熱電変換モジュール5の一方の面を直接に冷却あるいは加熱するようにしても良い。ここで、冷却パネル(あるいは加熱パネル)25は、密閉された函体内に熱媒体を通過させる流路を形成したもので、例えばチューブを内蔵したり、あるいは図24に示すようにプレス成形によって底面に溝が形成された函体を蓋で封するようにしたものでも良い。図11の実施例の場合、図1に示す形状の気密ケース13の冷却側ケース半体12側に冷却パネル25を配置すると共にその上にマイカシート27を介して両面スケルトン・モジュール5を収容し、さらに両面スケルトン・モジュール5の上受熱面をマイカシート27とカーボンシート30を介して可撓性容器から成る加熱側ケース半体11の底面11cに接触させるようにしている。この場合、熱電変換モジュール5の下の受熱面は冷却パネル25の内部流路(図示省略)を流れる熱媒体の熱で効率良く冷却される。したがって、気密ケース入り熱電変換モジュール1に加圧機構を用いて外力を付与しなくとも、熱電変換モジュール5には適宜温度差が与えられる。尚、気密ケース13の下部の冷却側ケース半体12の底面12cには、2個の貫通電極9a,9bおよび2本の冷却配管19a,19bが溶接されている。この気密ケースの外観を図12に示す。   Further, the thermoelectric conversion module with the hermetic case of the present invention is heated from the outside via the upper and lower heat receiving surfaces of the hermetic case 13 (the bottom surface 11c of the heating case half 11 and the bottom surface 12c of the cooling case half 12). For example, as shown in FIGS. 11 and 13, a cooling panel 25 or a heating panel is arranged inside the airtight case 13 and a heat medium introduced from the outside of the airtight case 13 is circulated to generate heat. One surface of the thermoelectric conversion module 5 may be directly cooled or heated. Here, the cooling panel (or heating panel) 25 is formed by forming a flow path through which a heat medium passes in a sealed box. For example, the cooling panel (or heating panel) 25 has a tube built in or is bottom-formed by press molding as shown in FIG. It is also possible to use a box in which a groove is formed with a lid. In the case of the embodiment of FIG. 11, the cooling panel 25 is arranged on the cooling side case half 12 side of the airtight case 13 having the shape shown in FIG. 1, and the double-sided skeleton module 5 is accommodated thereon via the mica sheet 27. Furthermore, the upper heat receiving surface of the double-sided skeleton module 5 is brought into contact with the bottom surface 11c of the heating-side case half 11 made of a flexible container via the mica sheet 27 and the carbon sheet 30. In this case, the heat receiving surface under the thermoelectric conversion module 5 is efficiently cooled by the heat of the heat medium flowing through the internal flow path (not shown) of the cooling panel 25. Therefore, a temperature difference is appropriately given to the thermoelectric conversion module 5 without applying an external force to the thermoelectric conversion module 1 with an airtight case using a pressurizing mechanism. Note that two through electrodes 9a and 9b and two cooling pipes 19a and 19b are welded to the bottom surface 12c of the cooling side case half 12 below the airtight case 13. The external appearance of this airtight case is shown in FIG.

また、冷却パネル25は他方のケース半体たる薄肉容器側に配置される場合に限られず、波形の可撓面32を有する可撓性容器側に配置するようにしても良い。例えば、図13に示す実施例のように、図11の実施例の気密ケース13の加熱・冷却面を逆にしたものにも適用可能である。この場合の加熱側(下面側)の容器は厚さ0.1 mm程度でよい。一方、冷却側(上面側)の可撓性容器は2個の貫通電極9a,9bおよび2本の冷却配管19a,19bを溶接する必要があるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。   Further, the cooling panel 25 is not limited to the case where the cooling panel 25 is disposed on the thin container side which is the other half of the case, and may be disposed on the flexible container side having the corrugated flexible surface 32. For example, as in the embodiment shown in FIG. 13, the present invention can also be applied to a case where the heating / cooling surface of the airtight case 13 of the embodiment of FIG. 11 is reversed. In this case, the heating side (lower surface side) container may have a thickness of about 0.1 mm. On the other hand, since the flexible container on the cooling side (upper surface side) needs to weld the two through electrodes 9a and 9b and the two cooling pipes 19a and 19b, a thickness of about 0.5 mm is desirable.

以上のように気密ケース13の内部に冷却パネル25(あるいは加熱パネル)を配置した気密ケース入り熱電変換モジュール1によると、熱電変換モジュール5に温度差を与える他方の熱源として放射熱や対流熱、あるいはダクトを介した伝熱などを用いることができるので、様々な用途に使用できる。しかも、加熱ダクトまたは冷却ダクトを一方の熱源とする場合にも、気密ケース入り熱電変換モジュール1と加熱ダクトまたは冷却ダクトとを加圧接触させる必要はあるが、従来の熱電変換システムのように加熱ダクトと冷却ダクトの双方で気密ケース入り熱電変換モジュール1を挟んで加圧する方式に比べて、加圧機構を簡素化できる。他方、放射伝熱あるいは対流伝熱を利用する場合にも、気密ケース13内の冷却パネル(あるいは加熱パネル)を流れる冷却流体あるいは加熱流体によって熱電変換モジュール5の一方の受熱面が冷却あるいは加熱されるので、加圧接触させる機構を必要としない。このように、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュール1は、気密ケース13内に冷却流体あるいは加熱流体を流すように設けられているので、あらゆる環境下において気密ケース入り熱電変換モジュール1を配置するだけで使用することができるものである。   As described above, according to the thermoelectric conversion module 1 with the hermetic case in which the cooling panel 25 (or the heating panel) is arranged inside the hermetic case 13, radiant heat or convection heat is provided as the other heat source that gives the thermoelectric conversion module 5 a temperature difference. Or since heat transfer etc. can be used through a duct, it can be used for various uses. Moreover, even when the heating duct or the cooling duct is used as one heat source, it is necessary to press-contact the thermoelectric conversion module 1 with the airtight case and the heating duct or the cooling duct, but heating is performed as in a conventional thermoelectric conversion system. The pressurization mechanism can be simplified as compared with the method of pressurizing the thermoelectric conversion module 1 with the airtight case sandwiched between the duct and the cooling duct. On the other hand, when using radiant heat transfer or convective heat transfer, one heat receiving surface of the thermoelectric conversion module 5 is cooled or heated by the cooling fluid or the heating fluid flowing through the cooling panel (or heating panel) in the airtight case 13. Therefore, a mechanism for pressing contact is not required. Thus, since the thermoelectric conversion module 1 with the airtight case of the present invention is provided so that the cooling fluid or the heating fluid flows in the airtight case 13, the thermoelectric conversion module 1 with the airtight case is disposed in any environment. It can only be used.

また、気密ケース13を構成する加熱側ケース半体11と冷却側ケース半体12との2部材は、必ずしも図1−図13に示すような、比較的薄肉のプレス成形品を重ね合わせるような構造のものに限られず、伝熱性材料の板とケース半体との組み合わせによって構成するようにしても良い。例えば、図14に示すように、加熱側ケース半体11に図1と同様にプレス成形した薄肉の可撓性容器を採用し、冷却側ケース半体として金属板28を採用するようにしても良い。この場合、金属板28としては、熱伝導率が高く、使用雰囲気における耐食性に優れ、かつ加熱側の可撓性容器と溶接可能なものであることが望まれる。金属板28の厚さはケースの大きさにも依存するが、数mmあればよい。ただし、腐食性雰囲気で使用する場合の腐食代を考慮する場合は、使用条件および耐用年数に応じた厚さとすることが望ましい。尚、この金属板28には2個の貫通電極9a,9bが溶接される。また、金属板28は冷却側に配置される場合に限られず、例えば、図15に示すように、図14の実施例とは反対に加熱側に金属板28を配置するようにしても良い。この場合の冷却側ケース半体(上面側)12を構成する可撓性容器は、2個の貫通電極9a,9bが溶接されるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。   Further, the two members of the heating side case half 11 and the cooling side case half 12 constituting the airtight case 13 are not necessarily overlapped with a relatively thin press-formed product as shown in FIGS. The structure is not limited to the above, and a combination of a thermally conductive material plate and a case half may be used. For example, as shown in FIG. 14, a thin flexible container press-molded in the same manner as in FIG. 1 may be used for the heating case half 11, and a metal plate 28 may be used as the cooling case half. good. In this case, it is desirable that the metal plate 28 has high thermal conductivity, excellent corrosion resistance in the use atmosphere, and can be welded to the flexible container on the heating side. The thickness of the metal plate 28 depends on the size of the case, but may be several mm. However, when considering the corrosion allowance when used in a corrosive atmosphere, it is desirable to set the thickness according to the use conditions and the service life. Two through electrodes 9a and 9b are welded to the metal plate 28. The metal plate 28 is not limited to the case where it is disposed on the cooling side. For example, as shown in FIG. 15, the metal plate 28 may be disposed on the heating side as opposed to the embodiment of FIG. In this case, the flexible container constituting the cooling-side case half (upper surface side) 12 is desirably about 0.5 mm in thickness because the two through electrodes 9a and 9b are welded.

さらに、冷却パネル25と金属板28とは併用するようにしても良い。例えば、図16に示すように、図14の実施例において、冷却側の金属板28の上に冷却パネル25を配置してからマイカシート27を介在させて両面スケルトン・モジュール5を収容するようにしても良い。この実施例の場合、冷却側ケース半体となる金属板28には、2個の貫通電極9a,9bおよび2本の冷却配管19a,19bが溶接可能となる。また、図17に示すように、金属板28を加熱面側として上方の冷却面側の可撓性容器即ち冷却側ケース半体12に冷却パネル25を配置するようにして、図16の実施例とは逆の配置関係としても良い。この場合の冷却側(上面側)の可撓性容器は2個の貫通電極9a,9bを溶接する必要があるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。   Further, the cooling panel 25 and the metal plate 28 may be used in combination. For example, as shown in FIG. 16, in the embodiment of FIG. 14, the cooling panel 25 is disposed on the cooling side metal plate 28 and then the double-sided skeleton module 5 is accommodated with the mica sheet 27 interposed. May be. In the case of this embodiment, two penetration electrodes 9a and 9b and two cooling pipes 19a and 19b can be welded to the metal plate 28 which is a cooling side case half. Further, as shown in FIG. 17, the cooling panel 25 is arranged in the flexible container on the upper cooling surface side, that is, the cooling side case half 12 with the metal plate 28 as the heating surface side, and the embodiment of FIG. It is good also as arrangement | positioning relationship contrary to. In this case, since the flexible container on the cooling side (upper surface side) needs to weld two through electrodes 9a and 9b, a thickness of about 0.5 mm is desirable.

また、可撓性を必要としない他方のケース半体としては、プレス成形品よりも厚肉の非可撓性のケース半体を採用するようにしても良い。例えば、図18に示すように、加熱側(上面側)に図1と同様にプレス成形した薄肉の可撓性容器から成る加熱側ケース半体11を採用し、冷却側(下側)には非可撓性の金属ケースから成る冷却側ケース半体12を採用するようにしても良い。この場合、非可撓性の金属ケースから成る冷却側ケース半体12には2個の貫通電極9a,9bが溶接されている。また、図19に示すように、非可撓性の金属ケースを加熱面側として、上方の可撓性容器から成る冷却側ケース半体12から2個の貫通電極9a,9bを取り出すようにしても良い。この場合の冷却側(上面側)の可撓性容器は貫通電極9a,9bを溶接する必要があるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。尚、図20に図19のケースの外観を示す。   Further, as the other case half that does not require flexibility, an inflexible case half that is thicker than the press-formed product may be employed. For example, as shown in FIG. 18, a heating-side case half 11 made of a thin flexible container press-molded in the same manner as in FIG. 1 is adopted on the heating side (upper side), and on the cooling side (lower side). You may make it employ | adopt the cooling side case half body 12 which consists of an inflexible metal case. In this case, two penetration electrodes 9a and 9b are welded to the cooling-side case half 12 made of an inflexible metal case. Further, as shown in FIG. 19, the two through-electrodes 9a and 9b are taken out from the cooling-side case half 12 made of an upper flexible container with the non-flexible metal case as the heating surface side. Also good. In this case, since the flexible container on the cooling side (upper surface side) needs to weld the through electrodes 9a and 9b, a thickness of about 0.5 mm is desirable. FIG. 20 shows the appearance of the case of FIG.

さらに、プレス成形品よりも厚肉の非可撓性のケース半体と冷却パネル25(あるいは加熱パネル)とを併用するようにしても良い。例えば、図21に示すように、図19の実施例において、非可撓性の金属ケースを冷却面側として、非可撓性の冷却側ケース半体12の上に冷却パネル25を配置してからマイカシート27を介在させて両面スケルトン・モジュール5を収容するようにしても良い。この実施例の場合、冷却側ケース半体12となる金属ケースには、2個の貫通電極9a,9bおよび2本の冷却配管19a,19bが溶接されている。また、図22に示すように、非可撓性の金属ケースを加熱面側(加熱側ケース半体11)として、上方の冷却面側の可撓性容器即ち冷却側ケース半体12に冷却パネル25を配置するようにして、図21の実施例とは逆の配置関係としても良い。この場合の冷却側(上面側)の可撓性容器は2個の貫通電極9a,9bを溶接する必要があるため、厚さ0.5mm程度が望ましい。   Further, the inflexible case half that is thicker than the press-molded product and the cooling panel 25 (or heating panel) may be used in combination. For example, as shown in FIG. 21, in the embodiment of FIG. 19, the cooling panel 25 is arranged on the inflexible cooling side case half 12 with the inflexible metal case as the cooling surface side. Alternatively, the double-sided skeleton module 5 may be accommodated with the mica sheet 27 interposed therebetween. In the case of this embodiment, two penetration electrodes 9a and 9b and two cooling pipes 19a and 19b are welded to the metal case which becomes the cooling-side case half 12. Further, as shown in FIG. 22, a non-flexible metal case is used as the heating surface side (heating side case half 11), and the cooling container is placed on the upper cooling surface side flexible container, that is, the cooling side case half 12. 25 may be arranged so that the arrangement relationship is opposite to that of the embodiment of FIG. In this case, since the flexible container on the cooling side (upper surface side) needs to weld two through electrodes 9a and 9b, a thickness of about 0.5 mm is desirable.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述の実施形態では、冷却媒体あるいは加熱媒体を気密ケース13の中に導入して気密ケース13内で熱電変換モジュール5の一方の受熱面を直接冷却あるいは加熱するための手法として気密ケース13とは別体の冷却パネル25あるいは加熱パネル(図示省略)を内蔵する例を挙げて主に説明しているが、場合によっては図23及び図24に示すように、一方のケース半体例えば冷却側ケース半体12の底部に流路16を形成する凹凸を設けて仕切り板7で塞ぐことにより、熱電変換モジュールと気密ケース外部に導出する電極とを備える熱電変換モジュール収納室17と、外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成する熱媒体循環室14との2室に気密ケースの内部を分画し、かつ仕切り板7を冷却パネルあるいは加熱パネルとして機能させることも可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, as a method for introducing a cooling medium or a heating medium into the airtight case 13 and directly cooling or heating one heat receiving surface of the thermoelectric conversion module 5 in the airtight case 13, Is mainly described with an example in which a separate cooling panel 25 or a heating panel (not shown) is built in, but depending on the case, as shown in FIGS. A thermoelectric conversion module storage chamber 17 including a thermoelectric conversion module and an electrode led out of the hermetic case by providing an unevenness forming the flow path 16 at the bottom of the case half 12 and closing it with the partition plate 7, and an external heat medium The inside of the airtight case is divided into two chambers, a heat medium circulation chamber 14 that forms a flow path for introducing a heat medium from a supply source and circulating between the heat medium supply source and a partition. It is also possible to work the plate 7 as a cooling panel or heating panels.

この実施形態の気密ケース13では、冷却側ケース半体12の全域を熱媒体循環室14とせずに、一側に電極を取り出し配置するための電極用溝部22を設け、仕切り板7の上方の空間と連通して熱電変換モジュール収納室17の一部を構成させている。この熱媒体循環室14と電極用溝部22とは、堰20によって区切られており、熱媒体循環室14を包囲する堰20の上面に載置するように冷却パネルあるいは加熱パネル7を被せることによって冷却側ケース半体12の一部、即ち熱電変換モジュール5が配置される部分の下にのみ熱媒体が偏り無く均一に流れる流路16が設けられている。仕切り板7は、堰20の上面に段差を設けて形成された受座31に嵌合させて接合されることによって冷却側ケース半体12との間に液密の流路16を形成する。このとき、仕切り板7はその周囲を受座31で支えられると共に内側を複数の仕切り壁15によって支えられている。これにより、図示していない外部の熱媒体供給源から供給される熱媒体で直接仕切り板7を冷却ないし加熱し、熱電変換モジュール基板6を介して熱電変換モジュール5の一面に熱を効率的に与えることを実現できる。なお、熱媒体としては、特定の物質に限られるものではなく、通常には水あるいは油、冷媒などから適宜選択される。熱媒体が偏り無く均一に流れ、熱電変換モジュール5の一面に熱を効率的に与えることを実現できる。また、冷却側ケース半体12は、本実施形態の場合、熱媒体との共存性に優れた材料からなる薄板をプレスによる絞り加工によって図示形状に成形されている。さらに、仕切り板7および出入り口配管19a,19bの材質は、冷却または加熱流体との共存性に優れたものが好ましく、例えば水に対してはステンレス鋼が適する。   In the airtight case 13 of this embodiment, the entire area of the cooling-side case half 12 is not used as the heat medium circulation chamber 14, but an electrode groove portion 22 for taking out and arranging the electrode is provided on one side, and above the partition plate 7. A part of the thermoelectric conversion module storage chamber 17 is configured to communicate with the space. The heat medium circulation chamber 14 and the electrode groove portion 22 are separated by a weir 20, and are covered with a cooling panel or a heating panel 7 so as to be placed on the upper surface of the weir 20 surrounding the heat medium circulation chamber 14. A flow path 16 in which the heat medium flows uniformly is provided only under a part of the cooling-side case half 12, that is, a portion where the thermoelectric conversion module 5 is disposed. The partition plate 7 is fitted and joined to a receiving seat 31 formed with a step on the upper surface of the weir 20, thereby forming a liquid-tight channel 16 with the cooling-side case half 12. At this time, the partition plate 7 is supported by the receiving seat 31 at the periphery thereof and supported by the plurality of partition walls 15 at the inside. Thus, the partition plate 7 is directly cooled or heated with a heat medium supplied from an external heat medium supply source (not shown), and heat is efficiently applied to one surface of the thermoelectric conversion module 5 via the thermoelectric conversion module substrate 6. Can be given. The heat medium is not limited to a specific substance, and is usually selected as appropriate from water, oil, refrigerant, and the like. It is possible to realize that the heat medium flows uniformly without unevenness and efficiently applies heat to one surface of the thermoelectric conversion module 5. In the case of this embodiment, the cooling-side case half 12 is formed into a shape shown in the drawing by drawing a thin plate made of a material excellent in coexistence with the heat medium. Furthermore, the material of the partition plate 7 and the inlet / outlet pipes 19a and 19b is preferably excellent in coexistence with cooling or heating fluid, and stainless steel is suitable for water, for example.

熱媒体を流す流路16は、例えば図23及び24に示すように、冷却側ケース半体12の底面から仕切り板7へ向けて隆起しかつ互いに入り組むように交互に逆方向に突出する複数の仕切り壁15によって形成された幾重にも曲がりくねった1本の溝であり、その両端に熱媒体の出入り口となる入口管19aと出口管19bとがそれぞれ形成されている。熱媒体の入口管19aと出口管19bとは、冷却側ケース半体12の底面に開口された孔29にろう付けや溶接で接合された配管によって構成され、図示していない外部の熱媒体供給源と接続されている。これにより、熱媒体循環室14には、外部熱媒体供給源(図示省略)から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路16を形成し、仕切り板7を介在させて流路16内を循環する熱媒体で熱電半導体2の一方の面に熱授受を図るようにしている。   For example, as shown in FIGS. 23 and 24, the flow path 16 through which the heat medium flows includes a plurality of protrusions that protrude in the opposite directions alternately so as to protrude from the bottom surface of the cooling-side case half 12 toward the partition plate 7 and to be entangled with each other. It is one groove formed by the partition wall 15 that is tortuously wound, and an inlet pipe 19a and an outlet pipe 19b are formed at both ends of the groove, respectively. The heat medium inlet pipe 19a and the outlet pipe 19b are configured by piping joined by brazing or welding to a hole 29 opened in the bottom surface of the cooling-side case half 12, and an external heat medium supply (not shown) is provided. Connected to the source. As a result, the heat medium circulation chamber 14 is formed with a flow path 16 through which the heat medium is introduced from an external heat medium supply source (not shown) and circulated with the external heat medium supply source, and the partition plate 7 is interposed. Thus, heat is transferred to one surface of the thermoelectric semiconductor 2 by a heat medium circulating in the flow path 16.

電極9a,9bおよび熱媒体出入口配管19a,19bの一方または両方を気密ケース13の底面ではなく側面あるいは上面(加熱側ケース半体11の底面11c)に設置することもできる。電極9a,9bを冷却側ケース半体12の側面に設置する場合には、冷却側ケース半体12全体を仕切り板7で2層に分け、仕切り板7の上の層に熱電変換モジュール5と電極9a,9bが置かれる熱電変換モジュール収納室17が形成され、仕切り板7の下の層に冷却用または加熱用の熱媒体を流す流路16が全面的に形成することができる。   One or both of the electrodes 9a, 9b and the heat medium inlet / outlet pipes 19a, 19b can be installed on the side surface or the upper surface (the bottom surface 11c of the heating case half 11) instead of the bottom surface of the airtight case 13. When the electrodes 9a and 9b are installed on the side surface of the cooling side case half 12, the entire cooling side case half 12 is divided into two layers by the partition plate 7, and the thermoelectric conversion module 5 and the layer above the partition plate 7 are arranged. A thermoelectric conversion module housing chamber 17 in which the electrodes 9 a and 9 b are placed is formed, and a flow path 16 through which a cooling or heating heat medium flows can be formed in the entire layer below the partition plate 7.

また、上述の図11〜図22の各実施例においては、両面スケルトン・モジュールを封入したもので説明しているが、これに特に限られず、片面スケルトン・モジュールでも両面基板付きモジュールでも良い。   In each of the above-described embodiments shown in FIGS. 11 to 22, the description has been made with the double-sided skeleton module enclosed, but the present invention is not limited to this, and a single-sided skeleton module or a module with a double-sided board may be used.

(パネルおよび出入り口配管の材質・形状)
ケースの材質は、耐熱性、耐蝕性、加工性などの観点で選択する。例えば熱電半導体としてBiTeなどを用いる低温用モジュール(ケースの加熱側温度250℃以下)では、アルミニウム(Al)、銅(Cu) およびステンレス鋼(SUS304,SUS316など)などが使用できる。また熱電半導体としてSiGeなどを用いる高温用モジュール(ケースの加熱側温度600℃程度)では、チタン(Ti)などが使用できる。いずれも素材の厚さは0.1 mm〜0.5 mm程度が適するが、これに限定せずモジュールの大きさや差圧なども考慮して決定するべきである。冷却または加熱パネルおよび出入り口配管の材質は、冷却または加熱媒体との共存性に優れたものが好ましい。例えば水に対してはステンレス鋼などが適する。
(冷却または加熱媒体の流量)
ここで、冷却流体として水を使用する場合において、水の入り口温度が25℃で、出口温度を45℃とする場合の必要流量は、以下の手順で求められる。因みに、熱電変換モジュールの変換効率を10%、1個当たりの出力を10Wとすると、冷却水で除去すべき熱量は90Wである。
P = WCpΔT
ここに P :冷却水で除去すべき熱量 (=90 W=0.09 kW)
W :水の流量 (kg/s)
Cp :水の比熱 (=4.2 kWs/kgK)
ΔT :水の出入り口温度差 (=20 K)
W = P/(CpΔT) = 0.09/(4.2×20)
=0.0011(kg/s)= 1.1(g/s)
また、冷却パネル25の内部での水の流速は、次式で計算される。冷却パネル25内の流路の流路幅を7mm、流路高さを5mmとすると、流路断面積は0.35cmである。よって、
V=Q/A=1.1/0.35=3.1 (cm/s)
ここにV:冷却水流速(cm/s)
Q:冷却水流量(=1.1 cm3/s)
A:流路断面積(=0.35 cm2
前記流速3.1(cm/s)であれば、その流動圧損は極めて小さく問題とならない程度である。
(Material and shape of panel and entrance / exit piping)
The material of the case is selected from the viewpoint of heat resistance, corrosion resistance, workability, and the like. For example, in a low-temperature module using BiTe or the like as a thermoelectric semiconductor (case heating temperature: 250 ° C. or less), aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel (SUS304, SUS316, etc.) can be used. In addition, titanium (Ti) or the like can be used in a high-temperature module using SiGe or the like as the thermoelectric semiconductor (case heating side temperature of about 600 ° C.). In any case, the thickness of the material is suitably about 0.1 mm to 0.5 mm, but is not limited to this and should be determined in consideration of the size of the module and the differential pressure. The materials of the cooling or heating panel and the entrance / exit piping are preferably those excellent in coexistence with the cooling or heating medium. For example, stainless steel is suitable for water.
(Cooling or heating medium flow rate)
Here, when water is used as the cooling fluid, the required flow rate when the water inlet temperature is 25 ° C. and the outlet temperature is 45 ° C. is obtained by the following procedure. Incidentally, if the conversion efficiency of the thermoelectric conversion module is 10% and the output per one is 10 W, the amount of heat to be removed by the cooling water is 90 W.
P = WCpΔT
Where P is the amount of heat to be removed with cooling water (= 90 W = 0.09 kW)
W: Flow rate of water (kg / s)
Cp: Specific heat of water (= 4.2 kWs / kgK)
ΔT: Water inlet / outlet temperature difference (= 20 K)
W = P / (CpΔT) = 0.09 / (4.2 × 20)
= 0.0011 (kg / s) = 1.1 (g / s)
Further, the flow rate of water inside the cooling panel 25 is calculated by the following equation. If the channel width of the channel in the cooling panel 25 is 7 mm and the channel height is 5 mm, the channel cross-sectional area is 0.35 cm 2 . Therefore,
V = Q / A = 1.1 / 0.35 = 3.1 (cm / s)
Where V: Cooling water flow velocity (cm / s)
Q: Cooling water flow rate (= 1.1 cm 3 / s)
A: Channel cross-sectional area (= 0.35 cm 2 )
If the flow velocity is 3.1 (cm / s), the flow pressure loss is extremely small and does not cause a problem.

本発明は、高温熱源からの放射で加熱する熱電変換モジュール、例えば粉末冶金焼結炉や各種電気炉などの工業炉の内部において若しくは炉外部で被加熱部品から放射される廃熱を利用して発電する熱電変換モジュール、あるいは産業廃棄物焼却炉などの熱を利用あるいは伴う各種産業設備から排出される廃ガスや廃液などの高温流体の廃熱を対流伝熱により利用して発電する熱電変換モジュールや、さらには固体の加熱源あるいは冷却源に接触させて加熱あるいは冷却して発電する熱電変換モジュールに適するものであり、あらゆる環境下において気密ケース入り熱電変換モジュールを配置するだけで使用することができるものである。   The present invention utilizes a waste heat radiated from a heated part inside or outside an industrial furnace such as a powder metallurgy sintering furnace or various electric furnaces, which is heated by radiation from a high-temperature heat source. Thermoelectric conversion module that generates electricity, or thermoelectric conversion module that uses waste heat of high-temperature fluid such as waste gas and waste liquid discharged from various industrial facilities using or accompanying heat from industrial waste incinerators, etc., by convective heat transfer Furthermore, it is suitable for thermoelectric conversion modules that generate electricity by heating or cooling in contact with a solid heating source or cooling source, and can be used by simply placing an airtight cased thermoelectric conversion module in any environment. It can be done.

1 気密ケース入り熱電変換モジュール
5 熱電変換モジュール
7 仕切り板(冷却パネルあるいは加熱パネルとして機能する)
11 加熱側ケース半体
11a 周縁
11b 側面
11c 底面
12 冷却側ケース半体
12a 周縁
12b 側面
12c 底面
13 気密ケース
14 熱媒体循環室
16 熱媒体が循環する流路
17 熱電変換モジュール収納室
19a,19b 図示しない熱媒体供給源と接続される熱媒体出入り口(配管)
25 冷却パネル
28 他方のケース半体を構成する金属板
32 可撓面(波形の側面)
1 Thermoelectric conversion module with airtight case 5 Thermoelectric conversion module 7 Partition plate (functions as cooling panel or heating panel)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heating side case half 11a Periphery 11b Side surface 11c Bottom surface 12 Cooling side case half 12a Periphery 12b Side surface 12c Bottom surface 13 Airtight case 14 Heat medium circulation chamber 16 Flow path 17 through which heat medium circulates Thermoelectric conversion module housing chambers 19a, 19b Heat medium inlet / outlet (pipe) connected to the heat medium supply source
25 Cooling panel 28 Metal plate 32 constituting the other case half Flexible surface (corrugated side surface)

Claims (5)

熱電変換モジュールを気密ケースに収容して内部を減圧または真空とする気密ケース入り熱電変換モジュールにおいて、前記気密ケースは加熱側ケース半体と冷却側ケース半体との二部材で構成されると共に、少なくとも一方の前記ケース半体が内方に収納する前記熱電変換モジュールの受熱面と平行な底面と他方の前記ケース半体と接合される周縁及び前記底面と前記周縁との間を繋ぐ側面とを有し、かつ前記側面が周方向に波形を成している可撓性のケース半体であることを特徴とする気密ケース入り熱電変換モジュール。 In the thermoelectric conversion module with an airtight case in which the thermoelectric conversion module is housed in an airtight case and the inside is depressurized or vacuumed, the airtight case is composed of two members, a heating side case half and a cooling side case half, A bottom surface parallel to the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module housed in at least one of the case halves, a periphery joined to the other case half, and a side surface connecting the bottom and the periphery. A thermoelectric conversion module containing an airtight case, wherein the thermoelectric conversion module is a flexible case half having a side surface corrugated in the circumferential direction. 前記気密ケースの内部に冷却パネルを設置し、該冷却パネルを前記気密ケースの外の外部熱媒体供給源から供給される冷却媒体で冷却して前記熱電変換モジュールの冷却側の受熱面を前記気密ケース内で直接冷却すると共に前記熱電モジュールの加熱側の受熱面を前記加熱側ケース半体を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うものである請求項1記載の気密ケース入り熱電変換モジュール。 A cooling panel is installed inside the airtight case, the cooling panel is cooled with a cooling medium supplied from an external heat medium supply source outside the airtight case, and a heat receiving surface on the cooling side of the thermoelectric conversion module is sealed with the airtight 2. The thermoelectric case-encased thermoelectric device according to claim 1, wherein the thermoelectric module is directly cooled in the case and the heat receiving surface on the heating side of the thermoelectric module is exchanged with an external heat source through the heating case half. Conversion module. 前記気密ケースの内部に加熱パネルを設置し、該加熱パネルを前記気密ケースの外の外部熱媒体供給源から供給される加熱媒体で加熱して前記熱電変換モジュールの加熱側の受熱面を前記気密ケース内で直接加熱すると共に前記熱電モジュールの冷却側の受熱面を前記冷却側ケース半体を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うものである請求項1記載の気密ケース入り熱電変換モジュール。 A heating panel is installed inside the airtight case, the heating panel is heated with a heating medium supplied from an external heat medium supply source outside the airtight case, and the heat receiving surface on the heating side of the thermoelectric conversion module is 2. The thermoelectric case-encased thermoelectric device according to claim 1, wherein the thermoelectric module is directly heated in the case and the heat receiving surface on the cooling side of the thermoelectric module is exchanged with an external heat source through the cooling side case half. Conversion module. 前記冷却パネルあるいは加熱パネルは、熱電変換モジュールと気密ケース外部に導出する電極とを備える一方の室と、外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成する他方の室との2室に前記気密ケースの内部を分画する仕切り板で構成されているものである請求項2または3記載の気密ケース入り熱電変換モジュール。 The cooling panel or the heating panel is a flow that introduces a heat medium from an external heat medium supply source and circulates between the one chamber provided with a thermoelectric conversion module and an electrode leading out of the hermetic case, and the external heat medium supply source. The thermoelectric conversion module with an airtight case according to claim 2 or 3, wherein the thermoelectric conversion module is composed of a partition plate that partitions the inside of the airtight case into two chambers, the other chamber forming a path. 前記冷却パネルあるいは加熱パネルは、前記ケース半体とは分離された独立した容器から成り、前記気密ケースを貫通する媒体出入り口配管と接続されて外部熱媒体供給源との間で熱媒体を循環させるものである請求項2または3記載の気密ケース入り熱電変換モジュール。 The cooling panel or heating panel is composed of an independent container separated from the case half, and is connected to a heat medium inlet / outlet pipe penetrating the airtight case to circulate the heat medium between an external heat medium supply source. The thermoelectric conversion module containing an airtight case according to claim 2 or 3.
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