JP6958104B2 - 熱電変換セル及び熱電変換モジュール - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、ロータリーキルン炉の炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置が提案されている。このロータリーキルン炉用温度測定装置は、炉本体の内部に感温部が配置される温度センサと、炉本体に配設されて温度センサの測定データを送信する送信機と、送信機から送信された測定データを受信する受信機と、炉本体からの放熱を回収して送信機へ電力を供給する熱電池と、を備えている。そして、熱電池が、炉本体側に配置される熱吸収板と、熱吸収板と対向配置される熱放出板と、これら熱吸収板と熱放出板の間に配設された熱電変換素子(熱電素子)と、を備えた熱電変換モジュールとされている。
少なくとも1個の貫通孔を有し、該貫通孔の貫通方向の両端部のそれぞれに絶縁側ねじ部を有する絶縁部材と、
少なくとも1個の熱電変換素子を有し、前記貫通孔内に収容された熱電変換部材と、
前記絶縁部材の各端部にそれぞれ連結され、前記絶縁側ねじ部に対応する電極側ねじ部及び前記貫通孔内の前記熱電変換部材の端部に電気的に接続された電極部を有する電極部材と、
前記貫通方向の一端側に配設された第1磁石と、を備える。
前記第1磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端側の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されているとよい。
また、前記第2磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の他端と他端側の前記電極部材との間に前記第2磁石が配設されているとよい。
前記第1磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端側の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されているとよい。 また、前記第2磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の他端と他端側の前記電極部材との間に前記第2磁石が配設されているとよい。
また、第1磁石と第2磁石とを互いに接近する方向(吸着方向)に磁力が作用するように配設することで、絶縁部材を第1磁石と第2磁石との間に挟持した状態を維持することができるので、熱電変換セルの組み立てや分解の際に、各部品がばらけることがなく、容易に組み立てや分解を行うことができる。
前記絶縁部材は、前記貫通方向に複数の個片絶縁部材に分割された構成とされ、
各個片絶縁部材の間に前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有する第3磁石が配設されているとよい。
少なくとも1個の貫通孔を有し、該貫通孔の貫通方向の両端部のそれぞれに絶縁側ねじ部を有する絶縁部材と、
少なくとも1個の熱電変換素子を有し、前記貫通孔内に収容された熱電変換部材と、
前記絶縁部材の各端部にそれぞれ連結され、前記絶縁側ねじ部に対応する電極側ねじ部及び前記貫通孔内の前記熱電変換部材の端部に電気的に接続された電極部を有する電極部材と、を有する複数の熱電変換セルと、
前記貫通方向の一端側に配設された第1磁石と、を有し、
前記熱電変換セルは、前記熱電変換素子がP型熱電変換素子からなる第1熱電変換セルと、前記熱電変換素子がN型熱電変換素子からなる第2熱電変換セルとを有しており、前記第1熱電変換セルと前記第2熱電変換セルとが交互に直列に接続されてなる。
前記第1磁石が一端側に配設された前記接続部材に固定されているとよい。
また、前記第2磁石が他端側に配設された前記接続部材に固定されているとよい。
前記第1磁石が一端側に配設された前記連結型電極部材に固定されているとよい。
また、前記第2磁石が他端側に配設された前記接続部材に固定されているとよい。
また、前記第2磁石は、前記熱電変換セルのいずれかに内蔵されているとよい。
前記第1磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されているとよい。
また、前記第2磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の他端と他端の前記電極部材との間に前記第2磁石が配設されているとよい。
前記第1磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されているとよい。
また、前記第2磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の他端と他端の前記電極部材との間に前記第2磁石が配設されているとよい。
図4に、熱電変換モジュール201の実施形態を示す。この熱電変換モジュール201は、複数の熱電変換セル101A,101Bを有し、導電性を有する接続部材5Aを介してP型熱電変換素子31を備える第1熱電変換セル101AとN型熱電変換素子32を備える第2熱電変換セル101Bとが接続されており、P型熱電変換素子31とN型熱電変換素子32とが直列に接続された構成とされる。熱電変換セル101A,101Bを構成する熱電変換素子として、P型熱電変換素子31又はN型熱電変換素子32が用いられる。なお、図1〜図3には、P型熱電変換素子31を用いた第1熱電変換セル101Aを一例として図示している。
なお、各電極部材2A,2Aと各磁石42A,42Bとの固定は、電極部材2Aの頭部21に固定爪を形成して各磁石42A,42Bをカシメ固定してもよいし、セラミックス製の接着剤や、エポキシ等の耐熱樹脂により接合してもよい。
なお、図6では、絶縁部材1Bが2個の個片絶縁部材13,13を有する構成とされるが、2個以上の個片絶縁部材13を組み合わせて絶縁部材を構成することもできる。この場合、各個片絶縁部材13の間にそれぞれ第3磁石4Cが配設される。
この場合、絶縁部材1Aの一端側から突出する電極部材2Cの雄ねじ部22aにナット6を取り付ける際に、雄ねじ部22aを第1磁石45Aの挿通孔415に挿通した状態で雄ねじ部22aとナット6の雌ねじ部62aとを螺合させることにより、絶縁部材1Aの一端と一端側に配設されたナット6との間に第1磁石45Aを挟持して取り付けることができる。また、絶縁部材1Aの他端側に突出する電極部材2Cの雄ねじ部22aにナット6を取り付ける際に、雄ねじ部22aを第2磁石45Bの挿通孔415に挿通した状態で雄ねじ部22aとナット6の雌ねじ部62aとを螺合させることにより、絶縁部材1Aの他端と他端側に配設されたナット6との間に第2磁石45Bを挟持して取り付けることができる。
この場合、第1熱電変換セル106Aと第2熱電変換セル106B、第2熱電変換セル106Bと第3熱電変換セル106Cとが、それぞれの絶縁部材1Aの貫通孔11の雌ねじ部12aに取り付けられる電極部材2Cを介して接続される。電極部材2Cは、前述したように、外周面全体に雄ねじ部22aが設けられており、いわゆる止めねじ(イモねじ)により構成されるものである。そして、電極部材2Cには、その上面と下面とにそれぞれ電極部22,22が形成されており、電極部材2Cは2個の電極部材を一体に形成した構成とされる。そして、この電極部材2Cにより、本発明における連結型電極部材が構成され、第1熱電変換セル106Aと第2熱電変換セル106Bとが電極部材2Cにより接続され、第2熱電変換セル106Bと第3熱電変換セル106Cとが電極部材2Cにより接続される。
なお、熱電変換モジュール204においては、第1磁石42A又は第2磁石42Bを有する電極部材2Bは、マトリクス状に配置された16個の貫通孔11のうち、4つの角部に配置された4個の貫通孔11の一端と他端とに取り付けられている。このように、第1磁石42Aと第2磁石42Bとは、熱電変換モジュール204の一部に配設されていればよい。
2A,2B,2C,2D,2G,9A,9B…電極部材
2E,2F,2H,2I,9C,9D…連結型電極部材(電極部材)
3A〜3J…熱電変換部材
5A…接続部材
5B…スペーサ部材
6…ナット
11…貫通孔
12a,12b…雌ねじ部(絶縁側ねじ部)
13…個片絶縁部材
62a…雌ねじ部
21,25…頭部
22…電極部
22a,22b…雄ねじ部(電極側ねじ部)
23,24…収容凹部
31,34A〜34C,35A,35B…P型熱電変換素子
32,36A,36B…N型熱電変換素子
33…メタライズ層
40A〜49A…第1磁石
40B〜49B…第2磁石
41C…第3磁石
71…セラミックス板
72…熱伝達金属層
81…貫通孔
82a,82b…雄ねじ部(絶縁側ねじ部)
83…角柱部
91…電極部
92a,92b…雌ねじ部(電極側ねじ部)
93,94…収容凹部
101A,101B,102,103,104,105,106A〜106C,107,108,109,110A,110B,112A,112B,113A,113B,301,302,303A,303B…熱電変換セル
201〜208,401〜403…熱電変換モジュール
411,414,415,417…挿通孔
Claims (12)
- 少なくとも1個の貫通孔を有し、該貫通孔の貫通方向の両端部のそれぞれに絶縁側ねじ部を有する絶縁部材と、
少なくとも1個の熱電変換素子を有し、前記貫通孔内に収容された熱電変換部材と、
前記絶縁部材の各端部にそれぞれ連結され、前記絶縁側ねじ部に対応する電極側ねじ部及び前記貫通孔内の前記熱電変換部材の端部に電気的に接続された電極部を有する電極部材と、
前記貫通方向の一端側に配設された第1磁石と、を備えることを特徴とする熱電変換セル。 - 前記絶縁側ねじ部が雄ねじ部であり、前記電極側ねじ部が雌ねじ部であり、前記貫通孔の貫通方向において、前記熱電変換部材が前記絶縁部材よりも大きく形成された構成とされ、
前記第1磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端側の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換セル。 - 前記絶縁側ねじ部が雌ねじ部であり、前記電極側ねじ部が雄ねじ部であり、前記貫通孔の貫通方向において、前記熱電変換部材が前記絶縁部材よりも小さく形成された構成とされ、
前記第1磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端側の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換セル。 - 前記貫通方向の他端側に配設された第2磁石を備えることを特徴とする請求項2又は3のいずれか一項に記載の熱電変換セル。
- 前記第2磁石が前記熱電変換部材又は前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の他端と他端側の前記電極部材との間に前記第2磁石が配設されていることを特徴とする請求項4に記載の熱電変換セル。
- 前記絶縁部材は、前記貫通方向に複数の個片絶縁部材に分割された構成とされ、
各個片絶縁部材の間に前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有する第3磁石が配設されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱電変換セル。 - 少なくとも1個の貫通孔を有し、該貫通孔の貫通方向の両端部のそれぞれに絶縁側ねじ部を有する絶縁部材と、
少なくとも1個の熱電変換素子を有し、前記貫通孔内に収容された熱電変換部材と、
前記絶縁部材の各端部にそれぞれ連結され、前記絶縁側ねじ部に対応する電極側ねじ部及び前記貫通孔内の前記熱電変換部材の端部に電気的に接続された電極部を有する電極部材と、を有する複数の熱電変換セルと、
前記貫通方向の一端側に配設された第1磁石と、を有し、
前記熱電変換セルは、前記熱電変換素子がP型熱電変換素子からなる第1熱電変換セルと、前記熱電変換素子がN型熱電変換素子からなる第2熱電変換セルとを有しており、前記第1熱電変換セルと前記第2熱電変換セルとが交互に直列に接続されてなることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 前記第1熱電変換セルと前記第2熱電変換セルとは、導電性を有する接続部材により接続され、
前記第1磁石が一端側に配設された前記接続部材に固定されていることを特徴とする請求項7に記載の熱電変換モジュール。 - 前記第1熱電変換セルの前記電極部材と前記第2熱電変換セルの前記電極部材とが一体に形成された連結型電極部材を有し、前記連結型電極部材により前記第1熱電変換セルと前記第2熱電変換セルとが接続され、
前記第1磁石が一端側に配設された前記連結型電極部材に固定されていることを特徴とする請求項7に記載の熱電変換モジュール。 - 前記絶縁側ねじ部が雄ねじ部であり、前記電極側ねじ部が雌ねじ部であり、前記貫通孔の貫通方向において、前記熱電変換部材が前記絶縁部材よりも大きく形成された構成とされ、
前記第1磁石が前記熱電変換部材を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されていることを特徴とする請求項7に記載の熱電変換モジュール。 - 前記絶縁側ねじ部が雌ねじ部であり、前記電極側ねじ部が雄ねじ部であり、前記貫通孔の貫通方向において、前記熱電変換部材が前記絶縁部材よりも小さく形成された構成とされ、
前記第1磁石が前記雄ねじ部を挿通可能な挿通孔を有しており、前記絶縁部材の一端と一端の前記電極部材との間に前記第1磁石が配設されていることを特徴とする請求項7に記載の熱電変換モジュール。 - 前記貫通方向の他端側に配設された第2磁石を備えることを特徴とする請求項7〜11のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。
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