JPH06275871A - 熱電発電モジュール - Google Patents

熱電発電モジュール

Info

Publication number
JPH06275871A
JPH06275871A JP5060224A JP6022493A JPH06275871A JP H06275871 A JPH06275871 A JP H06275871A JP 5060224 A JP5060224 A JP 5060224A JP 6022493 A JP6022493 A JP 6022493A JP H06275871 A JPH06275871 A JP H06275871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermoelectric semiconductor
thermoelectric
semiconductor element
power generation
generation module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5060224A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Hasezaki
和洋 長谷崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP5060224A priority Critical patent/JPH06275871A/ja
Publication of JPH06275871A publication Critical patent/JPH06275871A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、従来に比べ発電効率が向上し、か
つ熱応力による熱電半導体素子の破壊を回避し、熱電半
導体の成分が蒸発することを回避しえることを主要な目
的とする。 【構成】高温の熱から直接電気を取り出す熱電発電モジ
ュールにおいて、p型・n型の熱電半導体(21)の両側に
接着層(22)を介してアモルファスNi−Pめっき電極(2
3)を形成した熱電半導体素子と、この熱電半導体素子の
一端側に設けられた集熱板(24)と、前記熱電半導体素子
の他端側に設けられた放熱板(26)と、前記熱電半導体素
子の電極に電気的に接続された定電圧装置(27)とを具備
する熱電発電モジュール、あるいは側面にシリカガラス
をコートしたp型・n型の熱電半導体の両側に接着層を
介して電極を形成した熱電半導体素子を具備することを
特徴とする熱電発電モジュール、あるいは高温側の電極
と集熱板間に設けられた超塑性材料を具備することを特
徴とする熱電発電モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱を直接電気に変化
する熱電発電モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、熱電発電モジュールとしては、図
2に示すものが知られている。
【0003】この熱電発電モジュールは、セラミック製
等の絶縁性の集熱板1、電極2、p型・n型の熱電半導
体3、接着層4、放熱板5及び定電圧装置6からなる。
ここで、前記熱電半導体3及び電極2により熱電半導体
素子が構成される。
【0004】こうした構成の熱電発電モジュールにおい
て、高温熱源7から低温熱源8へ熱流9が流れるとき、
p型熱電半導体3では高温側から低温側へ正の電荷を持
つ正孔が拡散し、n型熱電半導体3では負の電荷を持つ
電子が拡散する。そのため、p型・n型の熱電半導体3
を対にして連結することにより、電力出力が発生し定電
圧装置を通じて定電力装置を通じて電力10を取り出すこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の熱電
発電モジュールにおいて、熱電半導体3にかかる温度差
が大きいほど、発電効率が高くなる。また、従来のモジ
ュールにおいては、高温部の電極部分では熱により、熱
電半導体3は高温熱源7から低温熱源8の方向に膨脹す
るので、応力が発生し、モジュールを構成する熱電半導
体素子の破壊等が起こる。それを防ぐために、接着層に
空隙の多い材料を挿入し熱応力を緩和している。
【0006】しかしながら、空隙の多い材料を挿入する
と熱伝達が低下するので、熱電半導体素子の温度差が低
下し、熱電発電モジュールの発電効率が低下するという
問題があった。
【0007】また、図示しないが、従来、図2と略同じ
構成で500℃以下の熱源に利用される熱電発電モジュ
ールが知られている。しかしながら、こうしたモジュー
ルにおいて、高温部の電極部分では熱により、雰囲気の
気圧が宇宙空間のように低い圧力では、熱電半導体は成
分が蒸発し熱電半導体の性能が低下する問題があった。
そこで、これを防ぐため、溶融ガラスをコーティングし
ているが、溶融ガラスの軟化点は550℃と高く、溶融
ガラスコーティング時に熱電半導体の成分が蒸発する問
題があった。
【0008】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、従来に比べ発電効率が向上するとともに、熱
応力による熱電半導体素子の破壊を回避しえ、更に溶融
ガラスコーティング時に熱電半導体の成分が蒸発するこ
とを回避しえる熱電発電モジュールを提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、高温
の熱から直接電気を取り出す熱電発電モジュールにおい
て、p型・n型の熱電半導体の両側に接着層を介してア
モルファスNi−Pめっき電極を形成した熱電半導体素
子と、この熱電半導体素子の一端側に設けられた集熱板
と、前記熱電半導体素子の他端側に設けられた放熱板
と、前記熱電半導体素子の電極に電気的に接続された定
電圧装置とを具備することを特徴とする熱電発電モジュ
ールである。
【0010】本願第2の発明は、高温の熱から直接電気
を取り出す熱電発電モジュールにおいて、側面にシリカ
ガラスをコートしたp型・n型の熱電半導体の両側に接
着層を介して電極を形成した熱電半導体素子と、この熱
電半導体素子の一端側に設けられた集熱板と、前記熱電
半導体素子の他端側に設けられた放熱板と、前記熱電半
導体素子の電極に電気的に接続された定電圧装置とを具
備することを特徴とする熱電発電モジュールである。
【0011】本願第3の発明は、高温の熱から直接電気
を取り出す熱電発電モジュールにおいて、p型・n型の
熱電半導体の両側に接着層を介して電極を形成した熱電
半導体素子と、この熱電半導体素子の一端側に設けられ
た集熱板と、高温側の前記電極と集熱板間に設けられた
超塑性材料と、前記熱電半導体素子の他端側に設けられ
た放熱板と、前記熱電半導体素子の電極に電気的に接続
された定電圧装置とを具備することを特徴とする熱電発
電モジュールである。
【0012】
【作用】本願第1の発明においては、高温部の電極にア
モルファスNi−Pめっきすることにより、熱応力が発
生しても、アモルファスの構造不規則性が応力緩和を起
こす。
【0013】本願第2の発明においては、400℃以下
でシリカガラスを形成するTEOS(Si(OC
2 5 4 )をコーティングし、かつシリカガラスを熱
電半導体の表面に形成させることにより、熱電半導体の
材料成分の蒸発を防ぐことができる。
【0014】本願第3の発明においては、高温部の電極
と集熱板間に超塑性材料を設けることにより、熱応力が
発生しても超塑性材料が伸びて厚みを変化するので、応
力緩和が起こる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。 (実施例1)図1を参照する。
【0016】図中の符号21は、複数のp型あるいはn型
の熱電半導体である。これらの熱電半導体21の高温熱源
側には、接着層22を介してアモルファスNi−Pめっき
電極23が隣り合うp型の熱電半導体とn型の熱電半導体
とを対にして複数個設けられている。ここで、前記電極
23へのめっきの厚みは0.5mmである。これらの電極23
には、セラミック製等の絶縁性の集熱板24が接続されて
いる。前記熱電半導体21の低温熱源側には、接着層22を
介して電極25が任意のp型の熱電半導体,n型の熱電半
導体,及び所定のp型の熱電半導体とn型の熱電半導体
とを対にして複数個設けられている。これらの電極25に
は、放熱板26が接続されている。前記電極25の内、任意
のp型の熱電半導体21とn型の熱電半導体21には定電圧
装置27が接続されている。
【0017】こうした構成の熱電発電モジュールにおい
て、高温熱源(1000℃)28から低温熱源(100
℃)29へ熱流30が流れるとき、p型・n型の熱電半導体
21は熱により膨脹を起こす。しかるに、この実施例1に
おいて、アモルファスNi−Pめっきは、不規則な格子
構造を持つので、熱応力を緩和し、熱電半導体が破壊す
ることなく良好な熱伝達を起こす。そのため、p型・n
型の熱電半導体21にかかる温度差が大きくなり、従来の
発電モジュールと比べ、発電効率が向上する。更に、熱
応力による熱電気半導体の破壊は発生しなかった。 (実施例2)図3及び図4を参照する。
【0018】図中の符号31は、表面にシリカガラス層
(TEOS(Si(OC2 5 4 )32がコーティング
された複数個の熱電半導体である。これらの熱電半導体
31の高温熱源側には、接着層22を介して電極33が隣り合
うp型の熱電半導体とn型の熱電半導体とを対にして複
数個設けられている。
【0019】この実施例2で、前記熱電半導体31の表面
にシリカガラス層32をコーティングするには、図4に示
すように行なう。まず、熱電半導体の表面をアセトンで
脱脂洗浄し、不必要なコーティング面がないようにマス
キングした(A)。次に、前記熱電半導体をTEOS
(Si(OC2 5 4 とNH4 OHと水をモル比で
1:0.01:4で混合した溶液に2時間浸した
(B)。更に、取り出した後、真空炉で400℃30分
加熱し、硬化処理を行なった(C)。
【0020】真空中で高温源を500℃に、低温源を0
℃に維持して100時間(TEOS(Si(OC
2 5 4 )を使ってコーティングした熱電発電モジュ
ールとコーティング処理を行なわない場合の発電出力を
下記「表1」に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から明らかのように、(TEOS(S
i(OC2 5 4 )によるコーティング処理を行なっ
た熱電発電モジュールの発電出力が低下しにくい原因
は、熱電半導体成分の蒸発が防止されているためであ
る。 (実施例3)図5を参照する。但し、図1及び図3と同
部材は同符号を付して説明を省略する。
【0023】図中の符号41は、高温側の電極33と集熱板
24間に設けられたTiの超塑性材料(Ti−6Al−4
V)である。この実施例3では、超塑性材料で750℃
以上で超塑性効果を起こすTi(Ti−6Al−4V)
を使用した。
【0024】こうした構成の熱電発電モジューッルにお
いて、高温熱源(1000℃)28から低温熱源(0℃)
29へ熱流30が流れるとき、p型・n型の熱電半導体21は
熱により膨脹を起こす。しかし、この実施例3におい
て、超塑性材料41は、超塑性効果を起こすので、密着性
を維持しながら厚みが薄くなり、良好な熱伝達を起こ
す。そのため、p型・n型の熱電半導体21に係る温度差
が大きくなり、従来の熱電発電モジュールと比べ、発電
効率が向上する。また、熱応力による熱電半導体21の破
壊は発生しなかった。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
従来に比べ発電効率が向上するとともに、熱応力による
熱電半導体素子の破壊を回避しえ、更に溶融ガラスコー
ティング時に熱電半導体の成分が蒸発することを回避し
える熱電発電モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1に係る熱電発電モジュール
の説明図。
【図2】従来の熱電発電モジュールの説明図。
【図3】この発明の実施例2に係る熱電発電モジュール
の説明図。
【図4】図3の熱電発電モジュールの一構成である熱電
半導体にシリカガラスをコーティングする説明図。
【図5】この発明の実施例3に係る熱電発電モジュール
の説明図。
【符号の説明】
21…熱電半導体、 22…接着層、 23…アモルファ
スNi−Pめっき層、24…集熱板、 25,33…電
極、 26…放熱板、27…定電圧装置、 28…高温熱
源、 29…低温熱源、30…熱流、 31…シリカ
ガラスコートした熱電半導体、41…超塑性材料。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温の熱から直接電気を取り出す熱電発
    電モジュールにおいて、p型・n型の熱電半導体の両側
    に接着層を介してアモルファスNi−Pめっき電極を形
    成した熱電半導体素子と、この熱電半導体素子の一端側
    に設けられた集熱板と、前記熱電半導体素子の他端側に
    設けられた放熱板と、前記熱電半導体素子の電極に電気
    的に接続された定電圧装置とを具備することを特徴とす
    る熱電発電モジュール。
  2. 【請求項2】 高温の熱から直接電気を取り出す熱電発
    電モジュールにおいて、側面にシリカガラスをコートし
    たp型・n型の熱電半導体の両側に接着層を介して電極
    を形成した熱電半導体素子と、この熱電半導体素子の一
    端側に設けられた集熱板と、前記熱電半導体素子の他端
    側に設けられた放熱板と、前記熱電半導体素子の電極に
    電気的に接続された定電圧装置とを具備することを特徴
    とする熱電発電モジュール。
  3. 【請求項3】 高温の熱から直接電気を取り出す熱電発
    電モジュールにおいて、p型・n型の熱電半導体の両側
    に接着層を介して電極を形成した熱電半導体素子と、こ
    の熱電半導体素子の一端側に設けられた集熱板と、高温
    側の前記電極と集熱板間に設けられた超塑性材料と、前
    記熱電半導体素子の他端側に設けられた放熱板と、前記
    熱電半導体素子の電極に電気的に接続された定電圧装置
    とを具備することを特徴とする熱電発電モジュール。
JP5060224A 1993-03-19 1993-03-19 熱電発電モジュール Withdrawn JPH06275871A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5060224A JPH06275871A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 熱電発電モジュール

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5060224A JPH06275871A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 熱電発電モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06275871A true JPH06275871A (ja) 1994-09-30

Family

ID=13135987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5060224A Withdrawn JPH06275871A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 熱電発電モジュール

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06275871A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09321354A (ja) * 1996-05-28 1997-12-12 Matsushita Electric Works Ltd 金属パターンプレート
JPH09321356A (ja) * 1996-05-28 1997-12-12 Matsushita Electric Works Ltd 熱電モジュール及びその製造方法
JP2012523110A (ja) * 2009-04-02 2012-09-27 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 保護層でコーティングされている熱電材料
JP2013500608A (ja) * 2009-07-27 2013-01-07 コーニング インコーポレイテッド 熱電材料被覆及び熱電材料を含む装置
US11424399B2 (en) 2015-07-07 2022-08-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated thermoelectric devices in Fin FET technology

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09321354A (ja) * 1996-05-28 1997-12-12 Matsushita Electric Works Ltd 金属パターンプレート
JPH09321356A (ja) * 1996-05-28 1997-12-12 Matsushita Electric Works Ltd 熱電モジュール及びその製造方法
JP2012523110A (ja) * 2009-04-02 2012-09-27 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 保護層でコーティングされている熱電材料
JP2013500608A (ja) * 2009-07-27 2013-01-07 コーニング インコーポレイテッド 熱電材料被覆及び熱電材料を含む装置
US11424399B2 (en) 2015-07-07 2022-08-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated thermoelectric devices in Fin FET technology
US11631796B2 (en) 2015-07-07 2023-04-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated thermoelectric devices in Fin FET technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5517468A (en) Electronic timepiece with thermoelectric element
US20160315242A1 (en) Thermoelectric conversion module
KR20140002158A (ko) 열전냉각모듈 및 이의 제조 방법
JPH06275871A (ja) 熱電発電モジュール
JP2896497B2 (ja) フレキシブル熱電素子モジュール
JP2002110844A (ja) 電子回路基板、および電子回路基板を用いた電子モジュール
JP3188070B2 (ja) 熱電発電モジュール
JPH0951126A (ja) 熱電変換装置
JP3506199B2 (ja) 熱電変換装置
JPH0219975Y2 (ja)
JP2020505773A (ja) 凹形湾曲部を備えた底部プレートを有する半導体モジュール
JP2003179274A (ja) 熱電変換装置
US6175148B1 (en) Electrical connection for a power semiconductor component
JP2000091650A (ja) 高温度熱電変換素子
JPH02198179A (ja) 熱電素子および熱電素子の製造方法
JP3062754B1 (ja) 熱電発電モジュ―ル
JP3404841B2 (ja) 熱電変換装置
JPH0870142A (ja) 熱電素子
JP2003318455A (ja) ペルチェ素子とその製造方法
JP2002374010A (ja) 電極構造と半導体装置と熱電装置ならびにその製造方法
JP2004152921A (ja) 熱電モジュール及びその製造方法
JPH06188464A (ja) 薄膜熱電素子及びその製造方法
KR200206613Y1 (ko) 열전 반도체 냉각모듈
JP3056047B2 (ja) 熱電変換素子用熱応力緩和パッド及び熱電変換素子
JPS63102382A (ja) 薄膜型熱電変換素子モジユ−ルの製造方法とその構造体

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000530