JPH10144970A - 熱電変換モジュール - Google Patents
熱電変換モジュールInfo
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- JPH10144970A JPH10144970A JP8314249A JP31424996A JPH10144970A JP H10144970 A JPH10144970 A JP H10144970A JP 8314249 A JP8314249 A JP 8314249A JP 31424996 A JP31424996 A JP 31424996A JP H10144970 A JPH10144970 A JP H10144970A
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電変換モジュールにおいて、組み立て時等
の破損の問題、不良品の発生、信頼性の低下の問題、さ
らに部品点数が多いことに伴う組み立て工数が多く量産
性を阻害する問題の解決をはかるものである。 【解決手段】 熱電変換モジュールの熱伝達部２６Ｈお
よび２６Ｌが、セラミック層２７がコーティングされた
金属板２８もしくはセラミック層と金属層との積層体よ
り成り、熱電変換素子の金属セグメントと熱伝達部との
間の電気絶縁をはかり、かつ良好な熱伝導をはかる。
の破損の問題、不良品の発生、信頼性の低下の問題、さ
らに部品点数が多いことに伴う組み立て工数が多く量産
性を阻害する問題の解決をはかるものである。 【解決手段】 熱電変換モジュールの熱伝達部２６Ｈお
よび２６Ｌが、セラミック層２７がコーティングされた
金属板２８もしくはセラミック層と金属層との積層体よ
り成り、熱電変換素子の金属セグメントと熱伝達部との
間の電気絶縁をはかり、かつ良好な熱伝導をはかる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを電
力に変換する熱電変換モジュールに係わる。
力に変換する熱電変換モジュールに係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電変換モジュールにおける高温
側および低温側の熱伝達がなされる熱伝達部は、熱伝導
性にすぐれた金属板によって構成されていることから、
この熱伝達部と、熱電変換素子の電極に接続されるある
いは電極を兼ねる金属セグメントとの結合は、熱伝達部
と金属セグメントとの間に、セラミック板等の電気的絶
縁薄板を介在させる必要があった。すなわち、熱電変換
モジュールの低温側および高温側において、金属熱伝達
部とセラミック薄板、セラミック薄板と金属セグメント
との間の２箇所、合計４箇所の接触部が存在する。
側および低温側の熱伝達がなされる熱伝達部は、熱伝導
性にすぐれた金属板によって構成されていることから、
この熱伝達部と、熱電変換素子の電極に接続されるある
いは電極を兼ねる金属セグメントとの結合は、熱伝達部
と金属セグメントとの間に、セラミック板等の電気的絶
縁薄板を介在させる必要があった。すなわち、熱電変換
モジュールの低温側および高温側において、金属熱伝達
部とセラミック薄板、セラミック薄板と金属セグメント
との間の２箇所、合計４箇所の接触部が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４は、既に提案され
ている熱電変換モジュールの要部の概略断面図で、この
熱電変換モジュールは、図３にその概略断面図を示すよ
うに、対のｎ型およびｐ型の各熱電変換素子１０を、互
いにその一方の電極１２を、金属セグメント１５Ａに電
気的に接続し、各他方の電極１２を互いに他の金属セグ
メント１５Ｂに接続し、これら金属セグメント１５Ｂを
発電出力端子とするいわゆるπ型熱電変換素子対によっ
て構成される。このπ型熱電変換素子の、各電極１２の
各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂに対する固定は、
固定ねじ１８を各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを
貫通し、電極１２に形成したねじ穴１３に螺入すること
によって行うことができる。
ている熱電変換モジュールの要部の概略断面図で、この
熱電変換モジュールは、図３にその概略断面図を示すよ
うに、対のｎ型およびｐ型の各熱電変換素子１０を、互
いにその一方の電極１２を、金属セグメント１５Ａに電
気的に接続し、各他方の電極１２を互いに他の金属セグ
メント１５Ｂに接続し、これら金属セグメント１５Ｂを
発電出力端子とするいわゆるπ型熱電変換素子対によっ
て構成される。このπ型熱電変換素子の、各電極１２の
各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂに対する固定は、
固定ねじ１８を各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを
貫通し、電極１２に形成したねじ穴１３に螺入すること
によって行うことができる。
【０００４】そして、この構成によるπ型熱電変換素子
対を、図５の紙面と直交する面に２次元的にそれぞれ複
数個配列し、各π型熱電変換素子対の例えば金属セグメ
ント１５Ａ側において、共通の熱エネルギーを与える高
温側の熱伝達部１６Ｈに、例えばセラミック薄板等によ
る絶縁性薄板１７Ａを介して電気的に絶縁して熱的に結
合し、また、他方の金属セグメント１５Ｂを冷却側の熱
伝達部１６Ｌに同様の例えばセラミック薄板等による絶
縁性薄板１７Ａを介して電気的に絶縁して熱的に結合し
て、それぞれ絶縁性のセラミック、テフロン等の固定ね
じ１８によって固定する。また、各熱伝達部の各外側面
にもセラミック薄板等よりなる絶縁性薄板１７Ｂを配置
する。
対を、図５の紙面と直交する面に２次元的にそれぞれ複
数個配列し、各π型熱電変換素子対の例えば金属セグメ
ント１５Ａ側において、共通の熱エネルギーを与える高
温側の熱伝達部１６Ｈに、例えばセラミック薄板等によ
る絶縁性薄板１７Ａを介して電気的に絶縁して熱的に結
合し、また、他方の金属セグメント１５Ｂを冷却側の熱
伝達部１６Ｌに同様の例えばセラミック薄板等による絶
縁性薄板１７Ａを介して電気的に絶縁して熱的に結合し
て、それぞれ絶縁性のセラミック、テフロン等の固定ね
じ１８によって固定する。また、各熱伝達部の各外側面
にもセラミック薄板等よりなる絶縁性薄板１７Ｂを配置
する。
【０００５】このように、各熱伝達部と、金属セグメン
トとの間、更にその表面にセラミック薄板による絶縁性
薄板を配置した構成とする場合、各重ね合わせ面の熱的
結合を密に行う必要があることから、各重ね合わせは、
ボルト締めや、大きな荷重を掛けてることによって、互
いに圧接させる必要があり、この圧接や、ボルト締めの
ための加工によって、セラミック薄板に破損を来すな
ど、不良品の発生、信頼性の低下を来し易く、また部品
点数が多いことに伴う組み立て工数が多いなど量産性に
問題がある。
トとの間、更にその表面にセラミック薄板による絶縁性
薄板を配置した構成とする場合、各重ね合わせ面の熱的
結合を密に行う必要があることから、各重ね合わせは、
ボルト締めや、大きな荷重を掛けてることによって、互
いに圧接させる必要があり、この圧接や、ボルト締めの
ための加工によって、セラミック薄板に破損を来すな
ど、不良品の発生、信頼性の低下を来し易く、また部品
点数が多いことに伴う組み立て工数が多いなど量産性に
問題がある。
【０００６】本発明は、熱電変換モジュールにおいて、
上述した組み立て時の破損の問題、すなわち不良品の発
生、信頼性の低下の問題、さらに部品点数が多いことに
伴う組み立て工数が多く量産性を阻害する問題の解決を
はかるものである。
上述した組み立て時の破損の問題、すなわち不良品の発
生、信頼性の低下の問題、さらに部品点数が多いことに
伴う組み立て工数が多く量産性を阻害する問題の解決を
はかるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱電変換モジ
ュールの熱伝達部が、セラミック層がコーティングされ
た金属板もしくは金属層より構成するか、あるいはセラ
ミック層と金属層との積層体より構成し、熱電変換素子
の金属セグメントと熱伝達部との間の電気絶縁をはか
り、かつ良好な熱伝導をはかる。
ュールの熱伝達部が、セラミック層がコーティングされ
た金属板もしくは金属層より構成するか、あるいはセラ
ミック層と金属層との積層体より構成し、熱電変換素子
の金属セグメントと熱伝達部との間の電気絶縁をはか
り、かつ良好な熱伝導をはかる。
【０００８】上述したように、本発明構成によれば、熱
電変換モジュールの熱伝達部が、セラミック層をコーテ
ィングした金属板、あるいはセラミック層と金属層が積
層された構造、すなわち電気的絶縁を行う部材と良好な
熱伝導を行う部材とが一体化された構成とされているの
で、従来におけるような両部材の相互の熱的結合を密に
するために、熱電変換モジュールの組み立てに当たって
両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛けて圧接する作
業を回避でき、これに伴う各部の破損を回避できる。ま
た、部品点数の減少化がはかられることにより、これに
伴う組み立て工数の低減化をはかることができる。
電変換モジュールの熱伝達部が、セラミック層をコーテ
ィングした金属板、あるいはセラミック層と金属層が積
層された構造、すなわち電気的絶縁を行う部材と良好な
熱伝導を行う部材とが一体化された構成とされているの
で、従来におけるような両部材の相互の熱的結合を密に
するために、熱電変換モジュールの組み立てに当たって
両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛けて圧接する作
業を回避でき、これに伴う各部の破損を回避できる。ま
た、部品点数の減少化がはかられることにより、これに
伴う組み立て工数の低減化をはかることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による熱電変換モ
ジュールの一実施例の要部の概略断面図を示す。まず、
図２に、その一例の概略断面図を示す、熱電変換モジュ
ールを構成する熱電変換素子１０を構成する。この場
合、熱電変換素子本体１１の作製と同時にこれと一体に
この熱電変換素子本体１１に対する電極１２を形成する
ことができる。この熱電変換素子本体１１と電極１２と
を一体に形成する方法としては、カーボンダイスの中空
内に、熱電変換素子本体１１の構成材料とその上下に電
極１２を構成する金属板を配置して、その上下からカー
ボンパンチを押圧し、大電流の通電によってプラズマア
ークを発生させて焼結ないしは接合を行うことができ
る。
ジュールの一実施例の要部の概略断面図を示す。まず、
図２に、その一例の概略断面図を示す、熱電変換モジュ
ールを構成する熱電変換素子１０を構成する。この場
合、熱電変換素子本体１１の作製と同時にこれと一体に
この熱電変換素子本体１１に対する電極１２を形成する
ことができる。この熱電変換素子本体１１と電極１２と
を一体に形成する方法としては、カーボンダイスの中空
内に、熱電変換素子本体１１の構成材料とその上下に電
極１２を構成する金属板を配置して、その上下からカー
ボンパンチを押圧し、大電流の通電によってプラズマア
ークを発生させて焼結ないしは接合を行うことができ
る。
【００１０】電極１２を構成する金属板の厚さは、任意
に選定し得るが、例えば最終的に得る熱電変換素子本体
１１の厚さが４ｍｍとする場合、電極金属板の厚さは、
３ｍｍ程度に選定し得る。また、電極１２には、後述す
る固定ねじを螺入するねじ穴１３が形成される。
に選定し得るが、例えば最終的に得る熱電変換素子本体
１１の厚さが４ｍｍとする場合、電極金属板の厚さは、
３ｍｍ程度に選定し得る。また、電極１２には、後述す
る固定ねじを螺入するねじ穴１３が形成される。
【００１１】このようにして熱電変換素子本体１１の導
電型が、それぞれｎ型およびｐ型の各熱電変換素子を構
成する。
電型が、それぞれｎ型およびｐ型の各熱電変換素子を構
成する。
【００１２】このような構成による熱電変換素子１０
は、図３に示すように、対のｎ型およびｐ型の各熱電変
換素子１０を、互いにその一方の電極１２を、金属セグ
メント１５Ａに、電気的に接続し、各他方の電極１２を
互いに他の金属セグメント１５Ｂに接続するいわゆるπ
型熱電変換素子対を構成する。各電極１２の各金属セグ
メント１５Ａおよび１５Ｂに対する固定は、固定ねじ１
８を各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを貫通し、電
極１２に形成したねじ穴１３に螺入することによって行
うことができる。
は、図３に示すように、対のｎ型およびｐ型の各熱電変
換素子１０を、互いにその一方の電極１２を、金属セグ
メント１５Ａに、電気的に接続し、各他方の電極１２を
互いに他の金属セグメント１５Ｂに接続するいわゆるπ
型熱電変換素子対を構成する。各電極１２の各金属セグ
メント１５Ａおよび１５Ｂに対する固定は、固定ねじ１
８を各金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを貫通し、電
極１２に形成したねじ穴１３に螺入することによって行
うことができる。
【００１３】そして、このπ型熱電変換素子対を、図１
に示すように、この図１の紙面と直交する面に２次元的
にそれぞれ複数個配列し、各π型熱電変換素子対の例え
ばセグメント１５Ａ側において、共通の熱エネルギーを
与える高温側の熱伝達部２６Ｈに結合し、他方のセグメ
ント１５Ｂを冷却側の熱伝達部２６Ｌに結合する。この
場合、それぞれ絶縁性のセラミック、テフロン等の固定
ねじ１８によって固定して熱電変換モジュールを構成す
ることができる。
に示すように、この図１の紙面と直交する面に２次元的
にそれぞれ複数個配列し、各π型熱電変換素子対の例え
ばセグメント１５Ａ側において、共通の熱エネルギーを
与える高温側の熱伝達部２６Ｈに結合し、他方のセグメ
ント１５Ｂを冷却側の熱伝達部２６Ｌに結合する。この
場合、それぞれ絶縁性のセラミック、テフロン等の固定
ねじ１８によって固定して熱電変換モジュールを構成す
ることができる。
【００１４】そして、本発明による熱電変換モジュール
においては、高温側熱伝達部２６Ｈおよび冷却側熱伝達
部２６Ｌを、セラミックコーティングがなされた金属板
もしくは金属層によって構成する。すなわち、例えば金
属板２８の必要箇所にねじ穴等を貫通穿設して後、全表
面に、厚さ１０μｍ〜５０μｍに熱伝導度の高い、例え
ばＡｌ2 Ｏ3 を溶射してセラミック層２７をコーティン
グすることによって構成する。このようにして、熱伝達
部２６Ｈおよび２６Ｌおいて、セラミック層２７によっ
て電気的絶縁の機能例えば熱電変換素子１０の金属セグ
メント１５Ａおよび１５Ｂに対する電気的絶縁の機能を
持たしめ、金属板２８によって主として熱伝達機能を持
たしめる。
においては、高温側熱伝達部２６Ｈおよび冷却側熱伝達
部２６Ｌを、セラミックコーティングがなされた金属板
もしくは金属層によって構成する。すなわち、例えば金
属板２８の必要箇所にねじ穴等を貫通穿設して後、全表
面に、厚さ１０μｍ〜５０μｍに熱伝導度の高い、例え
ばＡｌ2 Ｏ3 を溶射してセラミック層２７をコーティン
グすることによって構成する。このようにして、熱伝達
部２６Ｈおよび２６Ｌおいて、セラミック層２７によっ
て電気的絶縁の機能例えば熱電変換素子１０の金属セグ
メント１５Ａおよび１５Ｂに対する電気的絶縁の機能を
持たしめ、金属板２８によって主として熱伝達機能を持
たしめる。
【００１５】このように、セラミック層２７を金属板２
８にコーティングした熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌは、
セラミック層２７と金属板２８とが密着して一体化して
構成されることによって、セラミックの欠点である脆性
を内部の金属板２８の靱性によって補償することができ
る。また、セラミック層２７を、熱伝導度の高いアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）によって構成することによって、金属
セグメントと金属板２８との熱伝導、さらに金属板２８
と他部との熱伝導を効率良く行うことができると共に、
電気的には確実に絶縁することができる。
８にコーティングした熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌは、
セラミック層２７と金属板２８とが密着して一体化して
構成されることによって、セラミックの欠点である脆性
を内部の金属板２８の靱性によって補償することができ
る。また、セラミック層２７を、熱伝導度の高いアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）によって構成することによって、金属
セグメントと金属板２８との熱伝導、さらに金属板２８
と他部との熱伝導を効率良く行うことができると共に、
電気的には確実に絶縁することができる。
【００１６】そして、金属板２８の表面にコーティング
したセラミック層２７の表面を平滑にすることによっ
て、これら熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌと、金属セグメ
ント１５Ａおよび１５Ｂとをより密着させることがで
き、熱的結合をより密に行うことができる。
したセラミック層２７の表面を平滑にすることによっ
て、これら熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌと、金属セグメ
ント１５Ａおよび１５Ｂとをより密着させることがで
き、熱的結合をより密に行うことができる。
【００１７】また、上述の熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌ
において、その厚さ方向に生じる温度勾配によって熱伝
達部に反りが生じ、セラミック層２７と金属板２８との
結合が充分でなくなるおそれがある場合は、セラミック
層と金属層とをそれぞれ交互に溶射して積層した多層構
造とすることによって、各層間の相互作用によって温度
勾配による熱応力が熱伝達部内部で緩和され、セグメン
ト１５Ａおよび１５Ｂと熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌと
の熱的結合および電気的絶縁を確実に行うことができる
ようにすることができる。また、このようなセラミック
スと金属の溶射による積層の際、セラミックスと金属を
混合するようにし、積層する際にセラミックスと金属の
混合の割合を連続的または階段状にすることによって、
熱伝達部に発生する熱応力を低減することができる。
において、その厚さ方向に生じる温度勾配によって熱伝
達部に反りが生じ、セラミック層２７と金属板２８との
結合が充分でなくなるおそれがある場合は、セラミック
層と金属層とをそれぞれ交互に溶射して積層した多層構
造とすることによって、各層間の相互作用によって温度
勾配による熱応力が熱伝達部内部で緩和され、セグメン
ト１５Ａおよび１５Ｂと熱伝達部２６Ｈおよび２６Ｌと
の熱的結合および電気的絶縁を確実に行うことができる
ようにすることができる。また、このようなセラミック
スと金属の溶射による積層の際、セラミックスと金属を
混合するようにし、積層する際にセラミックスと金属の
混合の割合を連続的または階段状にすることによって、
熱伝達部に発生する熱応力を低減することができる。
【００１８】また、本発明構成において、熱電変換素子
本体１１は、例えば、中温域用において高い熱電変換効
率を示す熱電変換素子として知られているＰｂＴｅ系
や、Ａｇ−Ｓｂ−Ｇｅ−Ｔｅ系、あるいは高温用の熱電
変換素子として知られているＳｉ−Ｇｅ系熱電変換半導
体材料等によって構成することができる。
本体１１は、例えば、中温域用において高い熱電変換効
率を示す熱電変換素子として知られているＰｂＴｅ系
や、Ａｇ−Ｓｂ−Ｇｅ−Ｔｅ系、あるいは高温用の熱電
変換素子として知られているＳｉ−Ｇｅ系熱電変換半導
体材料等によって構成することができる。
【００１９】例えば、熱電変換素子本体１１の熱電半導
体が、ＰｂＴｅ系熱電半導体材料によって構成される場
合は、電極１２はＦｅ系電極材料によって構成すること
によって、熱電変換素子本体１１に対して電極１２が良
好にオーミックコンタクトされる。また、この場合に
は、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂは、Ｆｅより成
る構成とすることが電極１２との電気的に安定にコンタ
クトする上で好ましい。そして、この場合には、熱伝達
部２６は、Ｆｅ金属板２８にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）セ
ラミック層２７をコーティングした構成とすることが好
ましい。
体が、ＰｂＴｅ系熱電半導体材料によって構成される場
合は、電極１２はＦｅ系電極材料によって構成すること
によって、熱電変換素子本体１１に対して電極１２が良
好にオーミックコンタクトされる。また、この場合に
は、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂは、Ｆｅより成
る構成とすることが電極１２との電気的に安定にコンタ
クトする上で好ましい。そして、この場合には、熱伝達
部２６は、Ｆｅ金属板２８にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）セ
ラミック層２７をコーティングした構成とすることが好
ましい。
【００２０】また、例えば熱電変換素子本体１１の熱電
半導体が、Ｓｉ−Ｇｅ系半導体材料によって構成される
場合は、電極１２はＭｏ系またはＷ系電極材料によって
構成することが、熱電変換素子本体１１に対して電極１
２が良好にオーミックコンタクトする上で好ましい。ま
た、この場合には、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂ
は、ＭｏまたはＷより成る構成とすることが電極１２と
の電気的に安定にコンタクトする上で好ましい。そし
て、この場合には、熱伝達部２６は、Ｍｏ金属板２８に
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）セラミック層２７をコーティン
グした構成とすることが好ましい。
半導体が、Ｓｉ−Ｇｅ系半導体材料によって構成される
場合は、電極１２はＭｏ系またはＷ系電極材料によって
構成することが、熱電変換素子本体１１に対して電極１
２が良好にオーミックコンタクトする上で好ましい。ま
た、この場合には、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂ
は、ＭｏまたはＷより成る構成とすることが電極１２と
の電気的に安定にコンタクトする上で好ましい。そし
て、この場合には、熱伝達部２６は、Ｍｏ金属板２８に
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）セラミック層２７をコーティン
グした構成とすることが好ましい。
【００２１】また、例えば熱電変換素子本体１１の熱電
半導体が、Ｂｉ−Ｔｅ系半導体材料によって構成される
場合は、電極１２はＣｕ系電極材料によって構成するこ
とが、熱電変換素子本体１１に対して電極１２が良好に
オーミックコンタクトされる上で好ましい。また、この
場合には、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂは、Ｃｕ
より成る構成とすることが電極１２との電気的に安定に
コンタクトする上で好ましい。そして、この場合には、
熱伝達部２６は、ＣｕまたはＷより成る金属板２８にア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック層２７をコーティング
した構成とすることが好ましい。
半導体が、Ｂｉ−Ｔｅ系半導体材料によって構成される
場合は、電極１２はＣｕ系電極材料によって構成するこ
とが、熱電変換素子本体１１に対して電極１２が良好に
オーミックコンタクトされる上で好ましい。また、この
場合には、金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂは、Ｃｕ
より成る構成とすることが電極１２との電気的に安定に
コンタクトする上で好ましい。そして、この場合には、
熱伝達部２６は、ＣｕまたはＷより成る金属板２８にア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック層２７をコーティング
した構成とすることが好ましい。
【００２２】また、電極１２についても、熱電変換素子
の使用態様に応じて種々の形状を採ることができる。例
えば図３に示すように、固定ねじを螺入させるねじ穴１
３や、凹部等が形成された電極構成とする場合には、上
述したプラズマ活性化焼結工程で用いる電極材料の金属
板として、予め上述したねじ穴１３や、凹部等が形成さ
れた金属板を用いるとか、熱電変換素子本体１１と一体
に形成された電極１２に対してねじ穴、凹部、透孔等を
形成することもできる。
の使用態様に応じて種々の形状を採ることができる。例
えば図３に示すように、固定ねじを螺入させるねじ穴１
３や、凹部等が形成された電極構成とする場合には、上
述したプラズマ活性化焼結工程で用いる電極材料の金属
板として、予め上述したねじ穴１３や、凹部等が形成さ
れた金属板を用いるとか、熱電変換素子本体１１と一体
に形成された電極１２に対してねじ穴、凹部、透孔等を
形成することもできる。
【００２３】図１の構成においては、両熱伝達部１６Ｈ
および１６Ｌ側からそれぞれ固定ねじ１８によって固定
する構成としたが、或る場合は、熱伝導性の低い絶縁性
の固定ねじを、例えば予め熱電変換素子本体１１に形成
した透孔を貫通させて固定する構成とすることができ
る。
および１６Ｌ側からそれぞれ固定ねじ１８によって固定
する構成としたが、或る場合は、熱伝導性の低い絶縁性
の固定ねじを、例えば予め熱電変換素子本体１１に形成
した透孔を貫通させて固定する構成とすることができ
る。
【００２４】また、上述した例では、熱電変換素子の電
極１２とは別体に金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを
設けた場合であるが、金属セグメント１５Ａおよび１５
Ｂを電極１２を兼ねる構成とすることができる。また金
属セグメントを熱伝達部２６Ｈ，２６Ｌのセラミック層
２７に所定のパターンに被着形成した金属層によって構
成することもできる。
極１２とは別体に金属セグメント１５Ａおよび１５Ｂを
設けた場合であるが、金属セグメント１５Ａおよび１５
Ｂを電極１２を兼ねる構成とすることができる。また金
属セグメントを熱伝達部２６Ｈ，２６Ｌのセラミック層
２７に所定のパターンに被着形成した金属層によって構
成することもできる。
【００２５】上述したように、本発明構成によれば、熱
電変換モジュールの熱伝達部が、セラミック層をコーテ
ィングした金属板もしくは金属層によって構成すると
か、セラミック層と金属層との繰り返し積層構造とし
て、電気的絶縁を行う部材と良好な熱伝導を行う部材と
が一体化された構成とされているので、両部材の相互の
熱的結合を密にするために、熱電変換モジュールの組み
立てに当たり、両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛
けて圧接する作業を回避でき、これに伴う各部材の破損
を回避できる。また、部品点数の減少化がはかられるこ
とにより、これに伴う組み立て工数の低減化をはかるこ
とができる。
電変換モジュールの熱伝達部が、セラミック層をコーテ
ィングした金属板もしくは金属層によって構成すると
か、セラミック層と金属層との繰り返し積層構造とし
て、電気的絶縁を行う部材と良好な熱伝導を行う部材と
が一体化された構成とされているので、両部材の相互の
熱的結合を密にするために、熱電変換モジュールの組み
立てに当たり、両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛
けて圧接する作業を回避でき、これに伴う各部材の破損
を回避できる。また、部品点数の減少化がはかられるこ
とにより、これに伴う組み立て工数の低減化をはかるこ
とができる。
【００２６】
【発明の効果】上述したように、本発明構成によれば、
熱電変換モジュールの熱伝達部が、電気的絶縁を行うセ
ラミック層と熱的伝達を行う金属板もしくは金属層とが
一体化された構成とされているので、熱電変換モジュー
ルの組み立てに当たり、両部材の相互の熱的結合を密に
するために、両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛け
て圧接する作業を回避でき、これに伴う各部材の破損を
回避でき、熱電変換特性および信頼性にすぐれ、したが
って長寿命化がはかられる熱電変換モジュールを構成す
ることができる。
熱電変換モジュールの熱伝達部が、電気的絶縁を行うセ
ラミック層と熱的伝達を行う金属板もしくは金属層とが
一体化された構成とされているので、熱電変換モジュー
ルの組み立てに当たり、両部材の相互の熱的結合を密に
するために、両部材をボルト締めや、大きな荷重を掛け
て圧接する作業を回避でき、これに伴う各部材の破損を
回避でき、熱電変換特性および信頼性にすぐれ、したが
って長寿命化がはかられる熱電変換モジュールを構成す
ることができる。
【００２７】また、部品点数の減少化がはかられること
により、これに伴う組み立て工数の低減化をはかること
ができ、量産性の向上、したがって、コストの低廉化を
はかることができる。
により、これに伴う組み立て工数の低減化をはかること
ができ、量産性の向上、したがって、コストの低廉化を
はかることができる。
【図１】本発明による熱電変換モジュールの一例の概略
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明による熱電変換モジュールにおける熱電
変換素子の一例の概略断面図である。
変換素子の一例の概略断面図である。
【図３】本発明による熱電変換モジュールにおけるπ型
熱電変換素子対の一例の構成図である。
熱電変換素子対の一例の構成図である。
【図４】既に提案された熱電変換モジュールの概略断面
図である。
図である。
１０ 熱電変換素子 １１ 熱電変換素子本体 １２ 電極 １５Ａ，１５Ｂ 金属セグメント ２６Ｈ 高温側熱伝達部 ２６Ｌ 低温側熱伝達部 ２７ セラミック層 ２８ 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 信一 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術庁 航空宇宙研究所 角田宇宙推進技術研究セ ンター内 (72)発明者 須藤 孝幸 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術庁 航空宇宙研究所 角田宇宙推進技術研究セ ンター内 (72)発明者 毛呂 明夫 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術庁 航空宇宙研究所 角田宇宙推進技術研究セ ンター内
Claims (5)
- 【請求項１】 熱電変換モジュールの熱伝達部が、セラ
ミック層をコーティングした金属板もしくは金属層より
成り、 熱電変換素子の金属セグメントと熱伝達部との間の電気
絶縁をはかり、かつ良好な熱伝導をはかったことを特徴
とする熱電変換モジュール。 - 【請求項２】 熱電変換モジュールの熱電変換素子の熱
電半導体が、ＰｂＴｅ系熱電半導体材料より成り、 上記熱電変換素子の電極がＦｅ系電極材料より成り、 金属セグメントが、Ｆｅより成り、 熱伝達部が、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック層をコ
ーティングしたＦｅよりなる金属板もしくは金属層より
成ることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 【請求項３】 熱電変換モジュールの熱電変換素子の熱
電半導体が、Ｓｉ−Ｇｅ系半導体材料より成り、 上記熱電変換素子の電極がＭｏ系またはＷ系電極材料よ
り成り、 金属セグメントが、ＭｏまたはＷより成り、 熱伝達部が、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック層をコ
ーティングしたＭｏまたはＷの金属板もしくは金属層よ
り成ることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 【請求項４】 熱電変換モジュールの熱電変換素子の熱
電半導体が、Ｂｉ−Ｔｅ系半導体材料より成り、 上記熱電変換素子の電極がＣｕ系電極材料より成り、 金属セグメントが、Ｃｕより成り、 熱伝達部が、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック層をコ
ーティングしたＣｕまたはＷの金属板もしくは金属層よ
り成ることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 【請求項５】 上記熱電変換モジュールの熱伝達部が、
セラミック層と金属層とが交互に繰り返し積層された構
成を有することを特徴とする請求項１、２、３または４
に記載の熱電変換モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314249A JP2884070B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314249A JP2884070B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144970A true JPH10144970A (ja) | 1998-05-29 |
| JP2884070B2 JP2884070B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=18051085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8314249A Expired - Lifetime JP2884070B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884070B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006120670A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Okano Electric Wire Co Ltd | 熱電変換モジュール |
| KR100729936B1 (ko) | 2006-06-09 | 2007-06-19 | 한국전기연구원 | 열전모듈 접속용 기판 및 그를 이용한 열전모듈의 접속방법 |
| WO2010113257A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 富士通株式会社 | 熱電変換モジュール及びその修復方法 |
| JP2014514904A (ja) * | 2011-03-29 | 2014-06-19 | ユーリ・フェリコヴィッチ・ヴェルニコフスキー | 熱電クラスター、それを動作させるための方法、それに基づく熱電駆動部、発電機（変形）およびヒートポンプ（変形）に前記クラスターでの能動素子を接続するためのデバイス |
| JP2015088577A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | アイシン高丘株式会社 | 熱電素子及び熱電モジュール |
| WO2017146014A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱電変換セル及び熱電変換モジュール |
| JP2017152694A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱電変換セル及び熱電変換モジュール |
-
1996
- 1996-11-11 JP JP8314249A patent/JP2884070B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006120670A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Okano Electric Wire Co Ltd | 熱電変換モジュール |
| KR100729936B1 (ko) | 2006-06-09 | 2007-06-19 | 한국전기연구원 | 열전모듈 접속용 기판 및 그를 이용한 열전모듈의 접속방법 |
| WO2010113257A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 富士通株式会社 | 熱電変換モジュール及びその修復方法 |
| US8685758B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-04-01 | Fujitsu Limited | Thermoelectric conversion module and method of restoring the same |
| JP2014514904A (ja) * | 2011-03-29 | 2014-06-19 | ユーリ・フェリコヴィッチ・ヴェルニコフスキー | 熱電クラスター、それを動作させるための方法、それに基づく熱電駆動部、発電機（変形）およびヒートポンプ（変形）に前記クラスターでの能動素子を接続するためのデバイス |
| JP2015088577A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | アイシン高丘株式会社 | 熱電素子及び熱電モジュール |
| WO2017146014A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱電変換セル及び熱電変換モジュール |
| JP2017152694A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱電変換セル及び熱電変換モジュール |
| US10510939B2 (en) | 2016-02-24 | 2019-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Thermoelectric conversion cell and thermoelectric conversion module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2884070B2 (ja) | 1999-04-19 |
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Legal Events
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