JPH11274578A - Method for manufacturing thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion module - Google Patents

Method for manufacturing thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion module

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JPH11274578A
JPH11274578A JP10070145A JP7014598A JPH11274578A JP H11274578 A JPH11274578 A JP H11274578A JP 10070145 A JP10070145 A JP 10070145A JP 7014598 A JP7014598 A JP 7014598A JP H11274578 A JPH11274578 A JP H11274578A
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JP
Japan
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thermoelectric conversion
electrode plate
substrate
compound
conversion module
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Application number
JP10070145A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Notohara
康裕 能登原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion module which is easily manufactured and excellent in productivity. SOLUTION: First and second substrate 3 and 6 which, positioned on front and rear surfaces respectively, have electric-insulating characteristics and specified mechanical strength, first and second electrode plates 2 and 7 which are, extending in a single region, formed on the first and second substrates 3 and 6 respectively; thermoelectric conversion elements 12 wherein one end is electrically connected to the first electrode plate 2 while the other end to the second electrode plate 7, which are provided in plural numbers while mutually connected in parallel, comprising a single conduction type to provide a temperature difference on both ends for generating an electromotive force, and lead wires which, fitted to the first and second electrode plates 2 and 7 respectively, draw out a generated electric power to outside; are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電変換材料の製
造方法および熱電変換モジュールに関するものである。
[0001] The present invention relates to a method for producing a thermoelectric conversion material and a thermoelectric conversion module.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境問題の深刻化等から、熱
電変換素子による排熱を利用した発電がにわかに注目を
浴びてきている。これに伴い、熱電変換素子の熱から電
気への変換効率すなわち熱電変換効率を高めるために、
熱電材料の開発が盛んに行われるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, power generation using waste heat generated by thermoelectric conversion elements has been receiving a lot of attention due to serious global environmental problems. Along with this, in order to increase the conversion efficiency of the thermoelectric conversion element from heat to electricity, that is, to increase the thermoelectric conversion efficiency,
Development of thermoelectric materials has been actively carried out.

【0003】熱電材料の熱電特性は、ゼーベック係数
S、電気伝導度σ、熱伝導度κをパラメータとした性能
指数Zで表され、これはZ=S^2×σ/κとなる。そ
して、この性能指数Zの値が大きいほど熱から電気へ効
率よく変換されることを示す。なお、この式の分子であ
る、S^2×σは、特にパワーファクタと呼ばれてい
る。
The thermoelectric properties of a thermoelectric material are represented by a performance index Z using the Seebeck coefficient S, electrical conductivity σ, and thermal conductivity κ as parameters, and Z = S ^ 2 × σ / κ. The larger the value of the figure of merit Z, the more efficiently heat is converted to electricity. S 分子 2 × σ, which is a numerator of this equation, is particularly called a power factor.

【0004】熱電特性が良い、すなわち性能指数Zの大
きな材料を得るためには、上の式から導かれるように、
ゼーベック係数Sと電気伝導度σを大きくし、熱伝導度
κを小さくすればよい。
In order to obtain a material having good thermoelectric properties, that is, a material having a large figure of merit Z, as is derived from the above equation,
What is necessary is just to make the Seebeck coefficient S and the electric conductivity σ large and to make the thermal conductivity κ small.

【0005】それぞれのパラメータは、温度特性を有す
るために、発電のための熱源の温度に応じて最適な材料
が選ばれる。
Since each parameter has a temperature characteristic, an optimum material is selected according to the temperature of a heat source for power generation.

【0006】ここで、200℃から600℃程度のいわ
ゆる中温度領域は、自動車の排気ガスやごみの焼却熱
等、実用的な熱源が身の回りに多数存在しているので、
これらの熱源から利用しやすい電気エネルギーに高効率
で変換することには特に大きな期待がもたれている。こ
の温度領域の熱電変換材料としてはPbTe系などが知
られているが、性能指数Zが小さいこと、熱から電気へ
の変換効率が小さいこと、Pbを含んでいるので地球環
境への悪影響が懸念されることなどから、実用例は限ら
れたものとなっている。
Here, in the so-called medium temperature range of about 200 ° C. to 600 ° C., there are many practical heat sources around the body such as exhaust gas of automobiles and heat of incineration of refuse.
There is a particularly high expectation for the efficient conversion of these heat sources into usable electrical energy. PbTe-based materials and the like are known as thermoelectric materials in this temperature range. Therefore, practical examples are limited.

【0007】このような中で、近年、中温度領域で良好
な特性を有するCoSb3系の材料が注目を浴びてい
る。CoSb3は、P型と同様に大きなゼーベック係数
と大きな電気伝導度を示すP型の熱電半導体であり、P
dやPt、あるいはTe等の元素を添加することで電気
伝導型がN型に変わる優れた熱電特性が期待されている
にもかかわらず、熱伝導率が高いために実用化には至っ
ていない。このCoSb3については、熱伝導率の低下
のために種々の検討がなされているが、熱伝導率が低下
するとゼーベック係数と電気伝導度も同時に小さくなっ
てしまって総合的に性能指数Zの向上には至らないの
で、熱電変換効率は向上しない。
[0007] Under these circumstances, CoSb3-based materials having good properties in a medium temperature range have recently attracted attention. CoSb3 is a P-type thermoelectric semiconductor exhibiting a large Seebeck coefficient and a large electric conductivity like the P-type.
Despite the expectation of excellent thermoelectric properties that change the electrical conductivity type to N-type by adding elements such as d, Pt, and Te, it has not been put to practical use because of its high thermal conductivity. Various studies have been made on CoSb3 in order to reduce the thermal conductivity. However, when the thermal conductivity decreases, the Seebeck coefficient and the electrical conductivity also decrease, and the overall performance index Z is improved. Therefore, the thermoelectric conversion efficiency does not improve.

【0008】ところで、熱電変換材料は、その実用に当
たり、適当な形状に加工して作製した熱電変換素子を複
数個集めて組み立てた熱電変換モジュールとして用いら
れる。
By the way, the thermoelectric conversion material is used as a thermoelectric conversion module in which a plurality of thermoelectric conversion elements manufactured by processing into an appropriate shape are assembled and assembled.

【0009】ここで、従来の熱電変換モジュールについ
て説明する。図8は従来の熱電変換モジュールを示す斜
視図、図9は図8の熱電変換モジュールを示す平面図お
よび正面図である。
Here, a conventional thermoelectric conversion module will be described. FIG. 8 is a perspective view showing a conventional thermoelectric conversion module, and FIG. 9 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【0010】ここで、図9(a)は電気的絶縁性を有す
るセラミックス等からなる第1の基板3上に第1の電極
板2が形成された図、図9(b)は、図9(a)に対し
てさらに、第1の電極板2上にP型の熱電変換素子4と
N型の熱電変換素子5が交互に搭載された図、図9
(c)は、図9(b)に対してさらに、これらの熱電変
換素子4,5上に電気的絶縁性を有するセラミックス等
からなる第2の基板6が第2の電極板7を介して搭載さ
れた図である。
FIG. 9A is a view in which a first electrode plate 2 is formed on a first substrate 3 made of an electrically insulating ceramic or the like, and FIG. 9B is a view in which FIG. 9A is a view in which P-type thermoelectric conversion elements 4 and N-type thermoelectric conversion elements 5 are alternately mounted on the first electrode plate 2, FIG.
9C, a second substrate 6 made of an electrically insulating ceramic or the like is further provided on the thermoelectric conversion elements 4 and 5 via a second electrode plate 7 with respect to FIG. FIG.

【0011】図示するように、熱電変換モジュール1
は、この熱電変換モジュール1の機械的強度を保つため
に、電気的絶縁性を有するセラミックス等からなる第1
の基板3と第2の基板6が表裏面に位置している。そし
て、これら第1の基板3および第2の基板6に挟まれる
ようにして、両端に温度差を付与することで起電力を発
生するP型の熱電変換素子4とN型の熱電変換素子5が
複数設けられている。
As shown, the thermoelectric conversion module 1
In order to maintain the mechanical strength of the thermoelectric conversion module 1, a first material made of an electrically insulating ceramic or the like is used.
The substrate 3 and the second substrate 6 are located on the front and back surfaces. The P-type thermoelectric conversion element 4 and the N-type thermoelectric conversion element 5 which are sandwiched between the first substrate 3 and the second substrate 6 and generate an electromotive force by giving a temperature difference to both ends. Are provided.

【0012】第1の基板3には銅などからなる第1の電
極板2が、第2の基板6には同じく銅などからなる第2
の電極板7が、それぞれ複数の領域に分割形成されてい
る。そして、P型の熱電変換素子4とN型の熱電変換素
子5とは、分割形成された第1の電極板3および第2の
電極板7により直列接続されている。
The first substrate 3 has a first electrode plate 2 made of copper or the like, and the second substrate 6 has a second electrode plate 2 made of copper or the like.
Of the electrode plates 7 are divided into a plurality of regions. The P-type thermoelectric conversion element 4 and the N-type thermoelectric conversion element 5 are connected in series by the first electrode plate 3 and the second electrode plate 7 formed separately.

【0013】なお、このような熱電変換モジュール1に
は、電力を外部に取り出すためのリード線8が第1の電
極板2に接続されている。
In the thermoelectric conversion module 1, a lead wire 8 for extracting electric power to the outside is connected to the first electrode plate 2.

【0014】次に、このような従来の熱電変換モジュー
ルの動作について説明する。熱電変換モジュール1を図
10に示すような評価装置にセットする。評価装置は、
熱電変換モジュール1の一方の面を加熱するために電気
ヒータがセットされた加熱面9と、熱電変換モジュール
1のもう一方の面を冷却するための冷却水が流れる冷却
面10とからなる。そして、熱電変換モジュール1のリ
ード線8が電流計、負荷抵抗、電圧計からなる計測器1
1にセットされる。
Next, the operation of such a conventional thermoelectric conversion module will be described. The thermoelectric conversion module 1 is set in an evaluation device as shown in FIG. The evaluation device is
The thermoelectric conversion module 1 includes a heating surface 9 on which an electric heater is set to heat one surface of the thermoelectric conversion module 1 and a cooling surface 10 through which cooling water for cooling the other surface of the thermoelectric conversion module 1 flows. And the lead wire 8 of the thermoelectric conversion module 1 is a measuring instrument 1 comprising an ammeter, a load resistance, and a voltmeter.
Set to 1.

【0015】熱電変換モジュール1をこのような評価装
置にセットし、この熱電変換モジュール1の一方の面と
他方の面との間に温度差を付与すると、熱電変換モジュ
ール1を構成するP型の熱電変換素子4とN型の熱電変
換素子5の両端に、温度差に応じた起電力がゼーベック
効果により発生する。P型の熱電変換素子4では正孔
が、N型の熱電変換素子5では電子が、それぞれ起電力
発生の基となるために、P型の熱電変換素子4ではこの
素子内を高温端から低温端へ向かって電流が流れるよう
な起電力が発生し、N型の熱電変換素子5ではこの素子
内を低温側から高温側へ向かって電流が流れるような起
電力が発生する。従って、P型の熱電変換素子4とN型
の熱電変換素子5とを電気的に直列に接続した熱電変換
モジュール1のリード8線からは、P型の熱電変換素子
4とN型の熱電変換素子5とから発生する熱起電力が加
算されたものが電力として取り出されることになる。
When the thermoelectric conversion module 1 is set in such an evaluation device and a temperature difference is applied between one surface and the other surface of the thermoelectric conversion module 1, a P-type thermoelectric conversion module 1 is formed. An electromotive force corresponding to the temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric conversion element 4 and the N-type thermoelectric conversion element 5 by the Seebeck effect. Holes are generated in the P-type thermoelectric conversion element 4, and electrons are generated in the N-type thermoelectric conversion element 5, respectively. An electromotive force is generated such that a current flows toward the end, and an electromotive force is generated in the N-type thermoelectric conversion element 5 such that a current flows from the low-temperature side to the high-temperature side in the element. Accordingly, the P-type thermoelectric conversion element 4 and the N-type thermoelectric conversion element 4 are electrically connected in series with the lead 8 wire of the thermoelectric conversion module 1 to connect the P-type thermoelectric conversion element 4 and the N-type thermoelectric conversion element. The sum of the thermoelectromotive forces generated from the element 5 is taken out as power.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、CoS
b3系の材料は利用しやすい中温度領域で有望な材料で
あるにも係わらず、熱伝導率が高いために熱電特性が向
上せず、熱電変換効率が低いという問題点がある。
As described above, the CoS
Although the b3 type material is a promising material in an easy-to-use medium temperature range, it has a problem that thermoelectric properties are not improved due to high thermal conductivity, and thermoelectric conversion efficiency is low.

【0017】また、従来の熱電変換モジュール1は、P
型の熱電変換素子4とN型の熱電変換素子5とを交互に
直列に接続する必要があるために、絶縁板(第1の基板
3、第2の基板6)上に熱電変換素子4,5の形状に応
じた複数の電極板(第1の電極板2、第2の電極板7)
を形成したり、この電極板上にP型の熱電変換素子4と
N型の熱電変換素子5とを交互に並べる必要があり、組
立が煩雑で量産性に欠けるという問題点がある。
The conventional thermoelectric conversion module 1 has a P
Type thermoelectric conversion elements 4 and N-type thermoelectric conversion elements 5 need to be alternately connected in series, so that thermoelectric conversion elements 4 and 4 are provided on insulating plates (first substrate 3 and second substrate 6). Plural electrode plates (first electrode plate 2, second electrode plate 7) according to shape of 5
Or it is necessary to alternately arrange the P-type thermoelectric conversion elements 4 and the N-type thermoelectric conversion elements 5 on this electrode plate, which causes a problem that the assembly is complicated and lacks mass productivity.

【0018】そこで、本発明は、熱伝導率の小さいCo
Sb3系の材料からなる熱電変換材料を提供することを
目的とする。
Therefore, the present invention provides a method for producing Co having a low thermal conductivity.
An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion material made of an Sb3-based material.

【0019】また、本発明は、製造が容易で優れた量産
性を有する熱電変換モジュールを提供することを目的と
する。
Another object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion module which is easy to manufacture and has excellent mass productivity.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の熱電変換材料の製造方法は、CoとSbに
Pd,PtおよびNiの少なくとも何れか一種類を添加
してなる第1の化合物を作製し、CoとSbにS,Se
およびTeの少なくとも何れか一種類を添加してなる第
2の化合物を作製し、第1の化合物と第2の化合物とを
所定の混合量で混合して焼結したものである。
Means for Solving the Problems In order to solve this problem, a method for producing a thermoelectric conversion material according to the present invention comprises a first method comprising adding at least one of Pd, Pt and Ni to Co and Sb. Is prepared, and S and Se are added to Co and Sb.
And a second compound to which at least one of Te and Te is added, and the first compound and the second compound are mixed in a predetermined mixing amount and sintered.

【0021】これにより、CoSb3系の材料からなる
熱電変換材料の熱伝導率を、ゼーベック係数と電気伝導
度を大幅に減少させることなく小さくすることができ
る。
Thus, the thermal conductivity of the thermoelectric conversion material made of a CoSb3-based material can be reduced without greatly reducing the Seebeck coefficient and the electrical conductivity.

【0022】また、本発明の熱電変換モジュールは、表
裏面にそれぞれ位置し、電気的絶縁性および所定の機械
的強度を有する第1の基板および第2の基板と、単一領
域に広がって第1の基板および第2の基板にそれぞれ形
成された第1の電極板および第2の電極板と、一方端が
第1の電極板に、他方端が第2の電極板にそれぞれ電気
的に接続されるとともに相互に並列接続されて複数設け
られ、単一の伝導型からなって両端に温度差を付与する
ことで起電力を発生する熱電変換素子と、第1の電極板
および第2の電極板にそれぞれ取り付けられ、生成され
た電力を外部に取り出すリード線とを有する構成とした
ものである。
Further, the thermoelectric conversion module of the present invention is located on each of the front and back surfaces, and has a first substrate and a second substrate having electrical insulation properties and a predetermined mechanical strength. A first electrode plate and a second electrode plate respectively formed on the first substrate and the second substrate, one end electrically connected to the first electrode plate, and the other end electrically connected to the second electrode plate, respectively; A plurality of thermoelectric conversion elements which are provided in parallel with each other and which are of a single conductivity type and generate an electromotive force by giving a temperature difference to both ends; a first electrode plate and a second electrode And a lead wire which is attached to each of the plates and takes out the generated electric power to the outside.

【0023】これにより、製造が容易で優れた量産性を
有する熱電変換モジュールが得られる。
Thus, a thermoelectric conversion module which is easy to manufacture and has excellent mass productivity can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、CoとSbにPd,PtおよびNiの少なくとも何
れか一種類を添加してなる第1の化合物を作製し、Co
とSbにS,SeおよびTeの少なくとも何れか一種類
を添加してなる第2の化合物を作製し、第1の化合物と
第2の化合物とを所定の混合量で混合して焼結する熱電
変換材料の製造方法であり、N型の電気伝導を示すCo
Sb3系の材料からなる熱電変換材料の熱伝導率を、ゼ
ーベック係数と電気伝導度を大幅に減少させることなく
小さくすることが可能になるという作用を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The first aspect of the present invention is to produce a first compound obtained by adding at least one of Pd, Pt and Ni to Co and Sb.
A second compound is prepared by adding at least one of S, Se, and Te to Sb and Sb, and the first compound and the second compound are mixed in a predetermined mixing amount and sintered. This is a method for producing a conversion material, wherein Co is an N-type conductive material.
This has the effect of making it possible to reduce the thermal conductivity of a thermoelectric conversion material made of an Sb3-based material without significantly reducing the Seebeck coefficient and the electrical conductivity.

【0025】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、第1の化合物と第2の化合物と
の混合量は、第1の化合物に対する第2の化合物の占有
量が分子比で5%から95%の範囲である熱電変換材料
の製造方法であり、N型の電気伝導を示すCoSb3系
の材料からなる熱電変換材料の熱伝導率を、ゼーベック
係数と電気伝導度を大幅に減少させることなく小さくす
ることが可能になるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mixing amount of the first compound and the second compound is determined based on the occupation amount of the second compound with respect to the first compound. Is a method for producing a thermoelectric conversion material having a molecular ratio in the range of 5% to 95%. The thermal conductivity of a thermoelectric conversion material made of a CoSb3-based material exhibiting N-type electrical conductivity is determined by the Seebeck coefficient and the electrical conductivity. Has the effect of being able to be reduced without significantly reducing it.

【0026】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、第1の化合物と第2の化合物と
の混合量は、第1の化合物に対する第2の化合物の占有
量が分子比で10%から90%の範囲である熱電変換材
料の製造方法であり、N型の電気伝導を示すCoSb3
系の材料からなる熱電変換材料の熱伝導率を、ゼーベッ
ク係数と電気伝導度を大幅に減少させることなく小さく
することが可能になるという作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mixing amount of the first compound and the second compound is determined by determining the occupation amount of the second compound with respect to the first compound. Is a method for producing a thermoelectric conversion material having a molecular ratio in the range of 10% to 90%, wherein CoSb3 exhibiting N-type electric conductivity.
This has the effect that the thermal conductivity of a thermoelectric conversion material made of a system material can be reduced without greatly reducing the Seebeck coefficient and the electrical conductivity.

【0027】本発明の請求項4に記載の発明は、表裏面
にそれぞれ位置し、電気的絶縁性および所定の機械的強
度を有する第1の基板および第2の基板と、単一領域に
広がって第1の基板および第2の基板にそれぞれ形成さ
れた第1の電極板および第2の電極板と、一方端が第1
の電極板に、他方端が第2の電極板にそれぞれ電気的に
接続されるとともに相互に並列接続されて複数設けら
れ、単一の伝導型からなって両端に温度差を付与するこ
とで起電力を発生する熱電変換素子と、第1の電極板お
よび第2の電極板にそれぞれ取り付けられ、生成された
電力を外部に取り出すリード線とを有する熱電変換モジ
ュールであり、単一の伝導型の熱電変換素子が用いられ
ているので、絶縁板上に複数の領域に分割して電極板を
形成してP型とN型の熱電変換素子を交互に直列に接続
する必要がなくなり、製造が容易で優れた量産性を有す
る熱電変換モジュールが得られるという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, a first substrate and a second substrate having electrical insulation properties and predetermined mechanical strength, which are located on the front and back surfaces, respectively, are spread over a single area. A first electrode plate and a second electrode plate respectively formed on the first substrate and the second substrate,
The other end is electrically connected to the second electrode plate, and the other end is connected in parallel with each other. A single conductive type is provided, and a temperature difference is applied to both ends. A thermoelectric conversion module having a thermoelectric conversion element for generating electric power, and a lead wire attached to each of the first electrode plate and the second electrode plate to take out generated electric power to the outside. Since a thermoelectric conversion element is used, there is no need to divide the electrode plate into a plurality of regions on the insulating plate and form an electrode plate to connect the P-type and N-type thermoelectric conversion elements alternately in series, which facilitates manufacturing. Thus, a thermoelectric conversion module having excellent mass productivity can be obtained.

【0028】本発明の請求項5に記載の発明は、表裏面
にそれぞれ位置し、電気的絶縁性および所定の機械的強
度を有する第1の基板および第2の基板と、単一領域に
広がって第1の基板および第2の基板にそれぞれ形成さ
れた第1の電極板および第2の電極板と、第1の基板に
形成された第3の電極板と、一方端が第1の電極板に、
他方端が第2の電極板にそれぞれ電気的に接続されると
ともに相互に並列接続されて複数設けられ、単一の伝導
型からなって両端に温度差を付与することで起電力を発
生する熱電変換素子と、一方端が第3の電極板に、他方
端が第2の電極板にそれぞれ電気的に接続され、熱電変
換素子により第2の電極板に生成された電力を第3の電
極板に送る導電体と、第1の電極板および第3の電極板
にそれぞれ取り付けられ、生成された電力を外部に取り
出すリード線とを有する熱電変換モジュールであり、単
一の伝導型の熱電変換素子が用いられているので、絶縁
板上に複数の領域に分割して電極板を形成してP型とN
型の熱電変換素子を交互に直列に接続する必要がなくな
り、製造が容易で優れた量産性を有する熱電変換モジュ
ールが得られるという作用を有する。また、第1の電極
板および第3の電極板という同一温度域の電極板に取り
付けられた2本のリード線から、熱電変換モジュールの
特性を劣化させることなく電力を取り出すことが可能に
なるので、熱交換機等への組み込みが容易になるという
作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, a first substrate and a second substrate having electrical insulation properties and a predetermined mechanical strength, which are located on the front and back surfaces, respectively, are spread over a single region. A first electrode plate and a second electrode plate respectively formed on the first substrate and the second substrate; a third electrode plate formed on the first substrate; On the board,
The other end is electrically connected to the second electrode plate and is connected in parallel with each other. A plurality of thermoelectric generators are provided, each of which has a single conductivity type and generates an electromotive force by giving a temperature difference to both ends. A converter element, one end of which is electrically connected to the third electrode plate, and the other end of which is electrically connected to the second electrode plate, and which generates electric power generated in the second electrode plate by the thermoelectric conversion element; And a lead wire attached to the first electrode plate and the third electrode plate, respectively, for extracting generated power to the outside, and is a single conduction type thermoelectric conversion element. Is used, an electrode plate is formed by dividing the insulating plate into a plurality of regions, and a P-type and an N-type are formed.
This eliminates the need to alternately connect the thermoelectric conversion elements of the type in series, and has the effect of obtaining a thermoelectric conversion module that is easy to manufacture and has excellent mass productivity. In addition, power can be taken out from two lead wires attached to the first and third electrode plates in the same temperature range without deteriorating the characteristics of the thermoelectric conversion module. Has the effect that it can be easily incorporated into a heat exchanger or the like.

【0029】本発明の請求項6に記載の発明は、請求項
5記載の発明において、導電体が熱電変換素子の導電型
とは異なる導電型の接続素子である熱電変換モジュール
であり、製造が容易で優れた量産性を有する熱電変換モ
ジュールが得られるという作用を有する。また、熱交換
機等への組み込みが容易になるという作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric conversion module according to the fifth aspect, wherein the conductor is a connection element of a conductivity type different from the conductivity type of the thermoelectric conversion element. This has the effect of obtaining a thermoelectric conversion module that is easy and has excellent mass productivity. In addition, it has an effect that it can be easily incorporated into a heat exchanger or the like.

【0030】本発明の請求項7に記載の発明は、請求項
5記載の発明において、導電体が金属である熱電変換モ
ジュールであり、製造が容易で優れた量産性を有する熱
電変換モジュールが得られるという作用を有する。ま
た、熱交換機等への組み込みが容易になるという作用を
有する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the thermoelectric conversion module according to the fifth aspect, wherein the conductor is a metal, and the thermoelectric conversion module is easy to manufacture and has excellent mass productivity. Has the effect of being In addition, it has an effect that it can be easily incorporated into a heat exchanger or the like.

【0031】本発明の請求項8に記載の発明は、表裏面
にそれぞれ位置し、導電性および所定の機械的強度を有
する第1の基板および第2の基板と、一方端が第1の基
板に、他方端が第2の基板にそれぞれ電気的に接続され
るとともに相互に並列接続されて複数設けられ、単一の
伝導型からなって両端に温度差を付与することで起電力
を発生する熱電変換素子と、第1の基板および第2の基
板にそれぞれ取り付けられ、生成された電力を外部に取
り出すリード線とを有する熱電変換モジュールであり、
機械的強度を保つ第1の基板および第2の基板が電気伝
導性を有して電極板を兼ねているので、電極板をあらた
めて形成することなく、熱電変換素子を直接第1の基板
と第2の基板とに固定するだけで電気的接続が行われる
ことになり、より量産性に優れた熱電変換モジュールが
得られるという作用を有する。また、外部から付与され
た温度を第1の基板と第2の基板から効率的に熱電変換
素子の両端に伝達することができるので、熱電変換素子
により、大きな温度差を付与することができ、熱電変換
効率が一層高くなって、電力を極めて効率よく取り出す
ことが可能になるという作用を有する。
[0031] The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that a first substrate and a second substrate having conductivity and a predetermined mechanical strength are respectively located on the front and back surfaces, and one end of the first substrate and the first substrate. The other end is electrically connected to the second substrate, and a plurality of the other end are connected in parallel with each other. The plurality of end portions are of a single conductivity type, and a temperature difference is applied to both ends to generate an electromotive force. A thermoelectric conversion module having a thermoelectric conversion element and a lead wire attached to the first substrate and the second substrate, respectively, for extracting generated power to the outside;
Since the first substrate and the second substrate that maintain mechanical strength have electrical conductivity and also serve as an electrode plate, the thermoelectric conversion element can be directly connected to the first substrate without forming the electrode plate again. The electrical connection is established simply by fixing the thermoelectric conversion module to the second substrate, which has an effect of obtaining a thermoelectric conversion module having more excellent mass productivity. Moreover, since the temperature given from the outside can be efficiently transmitted from the first substrate and the second substrate to both ends of the thermoelectric conversion element, a large temperature difference can be given by the thermoelectric conversion element, This has the effect that the thermoelectric conversion efficiency is further increased and electric power can be extracted extremely efficiently.

【0032】本発明の請求項9に記載の発明は、請求項
4、5、6、7または8記載の発明において、熱電変換
素子は請求項1、2または3記載の熱電変換材料の製造
方法により得られた熱電変換材料が用いられている熱電
変換モジュールであり、200℃から600℃程度のい
わゆる中温度領域で、効率よく熱から電力を取り出すこ
とが可能になるという作用を有する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thermoelectric conversion material according to the first, second, or third aspect, wherein the thermoelectric conversion element is provided in the fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth aspect. Is a thermoelectric conversion module using the thermoelectric conversion material obtained by the method described above, and has an effect that power can be efficiently extracted from heat in a so-called middle temperature range of about 200 ° C. to 600 ° C.

【0033】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図7を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In these drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0034】(実施の形態1)以下、CoSb3にPt
を固溶させた第1の化合物とCoSb3にTeを固溶さ
せた第2の化合物とを混合させてなる本実施の形態にお
ける熱電変換材料について説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, Pt is added to CoSb3.
A thermoelectric conversion material according to the present embodiment, which is obtained by mixing a first compound in which is dissolved in a solid solution with a second compound in which Te is dissolved in CoSb3 will be described.

【0035】この熱電変換材料において、CoとSbと
Ptとからなる第1の化合物は次のようにして作製され
る。
In this thermoelectric conversion material, the first compound consisting of Co, Sb and Pt is produced as follows.

【0036】まず、純度99.99%以上のCoとSb
とPtとの原料粉をそれぞれ(CoSb3)0.9、P
t0.1の原子比となるように秤量する。秤量後、良く
攪拌して原料粉同士が均質になるように混合する。混合
後成型を行い、これを第1のペレットにする。そして、
成型後、炭素被覆を施した石英管中に第1のペレットを
入れる。
First, Co and Sb having a purity of 99.99% or more are used.
The raw material powders of Pt and Pt were (CoSb3) 0.9, P
Weigh to an atomic ratio of t0.1. After weighing, the mixture is thoroughly stirred and mixed so that the raw material powders are homogeneous. After mixing, molding is performed to form a first pellet. And
After molding, the first pellet is placed in a quartz tube coated with carbon.

【0037】次に、第1のペレットを入れた石英管を電
気炉にセットして原料粉を化合させるために一次反応を
行う。電気炉は、真空引きを行った後Arガスを置換す
る。一次反応は、Arガス雰囲気にてたとえば800℃
の温度で30時間程度行う。その後、徐冷して電気炉の
温度が室温になった時点で第1のペレットを取り出す
と、CoとSbとPtとからなる第1の化合物が作製さ
れる。
Next, the quartz tube containing the first pellets is set in an electric furnace, and a primary reaction is performed to combine the raw material powders. The electric furnace replaces the Ar gas after performing evacuation. The primary reaction is performed, for example, at 800 ° C. in an Ar gas atmosphere.
At about 30 hours. Thereafter, the first pellets are taken out when the temperature of the electric furnace is lowered to room temperature by slow cooling, whereby a first compound composed of Co, Sb and Pt is produced.

【0038】また、CoとSbとTeとからなる第2の
化合物はCoとSbとPtとからなる第1の化合物と同
様にして作製される。
The second compound composed of Co, Sb and Te is prepared in the same manner as the first compound composed of Co, Sb and Pt.

【0039】すなわち、純度99.99%以上のCoと
SbとTeとの原料粉をそれぞれ(CoSb3)0.
9、Te0.1の原子比となるように秤量する。秤量
後、良く攪拌して原料粉同士が均質になるように混合す
る。混合後成型を行い、これを第2のペレットにする。
そして、成型後、炭素被覆を施した石英管中に第2のペ
レットを入れる。
That is, the raw material powders of Co, Sb and Te having a purity of 99.99% or more were respectively (CoSb3) 0.
9. Weigh to an atomic ratio of Te0.1. After weighing, the mixture is thoroughly stirred and mixed so that the raw material powders are homogeneous. After mixing, molding is performed to form a second pellet.
Then, after molding, the second pellet is put into a quartz tube coated with carbon.

【0040】次に、第2のペレットを入れた石英管を電
気炉にセットして原料粉を化合させるために一次反応を
行う。電気炉は、真空引きを行った後Arガスを置換す
る。一次反応は、Arガス雰囲気にてたとえば800℃
の温度で30時間程度行う。その後、徐冷して電気炉の
温度が室温になった時点で第2のペレットを取り出す
と、CoとSbとTeとからなる第2の化合物が作製さ
れる。
Next, the quartz tube containing the second pellets is set in an electric furnace, and a primary reaction is performed to combine the raw material powders. The electric furnace replaces the Ar gas after performing evacuation. The primary reaction is performed, for example, at 800 ° C. in an Ar gas atmosphere.
At about 30 hours. Thereafter, the second pellet is taken out when the temperature of the electric furnace is lowered to room temperature by slow cooling, whereby a second compound composed of Co, Sb, and Te is produced.

【0041】次に、第1の化合物と第2の化合物とを混
合して焼結を行う。ここでは、先ず、第1の化合物と第
2の化合物とを均質に混合させるために、第1の化合物
と第2の化合物とをそれぞれ粉砕して90μm以下程度
の粉末とする。
Next, the first compound and the second compound are mixed and sintered. Here, first, in order to uniformly mix the first compound and the second compound, each of the first compound and the second compound is pulverized into a powder having a size of about 90 μm or less.

【0042】次に、第1の化合物の粉末と第2の化合物
の粉末とを所定の混合比となるように秤量し、2種類の
粉末を良く攪拌して粉末同士が均質になるように混合し
て焼結のための原料粉末を作製する。
Next, the powder of the first compound and the powder of the second compound are weighed so as to have a predetermined mixing ratio, and the two kinds of powder are mixed well so that the powders are homogeneous. To produce a raw material powder for sintering.

【0043】このようにして作製した原料粉をホットプ
レス法により焼結して、本実施の形態の熱電変換材料を
作製する。
The raw material powder thus manufactured is sintered by a hot press method to manufacture the thermoelectric conversion material of the present embodiment.

【0044】ホットプレスは、次のようにして行う。ダ
イスとパンチはグラファイト製を用いる。ダイスに原料
粉を充填し、パンチを挿入した後にホットプレス装置に
セットする。ホットプレスを真空引きした後にArガス
を導入する。そして、たとえば温度730℃、加圧20
MPaの焼結条件で60分間の焼結を行う。
The hot pressing is performed as follows. The dies and punches are made of graphite. The die is filled with the raw material powder, and after inserting a punch, it is set in a hot press. After evacuating the hot press, Ar gas is introduced. Then, for example, a temperature of 730 ° C. and a pressure of 20
Sintering is performed for 60 minutes under the sintering conditions of MPa.

【0045】このようにして、CoSb3にPtを固溶
させた第1の化合物とCoSb3にTeを固溶させた第
2の化合物とが混合された熱電変換材料が作製される。
Thus, a thermoelectric conversion material in which the first compound in which Pt is dissolved in CoSb3 and the second compound in which Te is dissolved in CoSb3 is mixed is produced.

【0046】このような熱電変換材料を評価するための
比較例の試料、すなわち当該材料と同じ組成を有するC
oとSbとPtとTeとからなる熱電変換材料は次のよ
うにして作製される。
A sample of a comparative example for evaluating such a thermoelectric conversion material, that is, C having the same composition as the material
A thermoelectric conversion material composed of o, Sb, Pt, and Te is manufactured as follows.

【0047】先ず、純度99.99%以上のCoとSb
とPtとTeの原料粉を秤量後良く攪拌して原料粉同士
が均質になるように混合する。混合後、成型を行いペレ
ットにする。そして、成型後、炭素被覆を施した石英管
中にこのペレットを入れる。
First, Co and Sb having a purity of 99.99% or more are used.
After weighing the raw material powders of Pt and Te, they are mixed well so that the raw material powders are homogeneous. After mixing, the mixture is molded into pellets. After molding, the pellets are placed in a quartz tube coated with carbon.

【0048】次に、ペレットを入れた石英管を電気炉に
セットして原料粉を化合させるために一次反応を行う。
電気炉は、真空引きを行った後Arガスを置換する。一
次反応は、Arガス雰囲気にてたとえば800℃の温度
で30時間程度行う。その後、徐冷して電気炉の温度が
室温になった時点でペレットを取り出す。次に、粉体同
士の混合は行わないものの、一次反応物内での組成の均
質化を図るために、一次反応を終えたペレットを粉砕し
90μm以下程度の粉末とする。そして、この粉体をホ
ットプレスの装置にセットし、ホットプレス装置を真空
引きした後にArガスを導入する。そして、たとえば温
度730℃、加圧20MPaの焼結条件で60分間の焼
結を行う。
Next, the quartz tube containing the pellets is set in an electric furnace, and a primary reaction is performed to combine the raw material powders.
The electric furnace replaces the Ar gas after performing evacuation. The primary reaction is performed in an Ar gas atmosphere at a temperature of, for example, 800 ° C. for about 30 hours. Thereafter, the pellets are gradually cooled and the pellets are taken out when the temperature of the electric furnace reaches room temperature. Next, although mixing of the powders is not performed, the pellets after the primary reaction are pulverized into powder having a size of about 90 μm or less in order to homogenize the composition in the primary reaction product. Then, the powder is set in a hot press apparatus, and after the hot press apparatus is evacuated, Ar gas is introduced. Then, sintering is performed for 60 minutes at a temperature of 730 ° C. and a pressure of 20 MPa, for example.

【0049】このようにしてCoとSbとPtとTeと
からなる比較例の資料が作製される。
In this manner, a comparative example consisting of Co, Sb, Pt, and Te is prepared.

【0050】ここで、本実施の形態に係る熱電変換材料
が、CoとSbとPtとからなる化合物と、CoとSb
とTeとからなる化合物とを混合して焼結することで作
製されているのに対し、比較例の試料は、CoとSbと
PtとTeを原料粉の段階から混合し反応させた後に粉
砕し、他の化合物等と混合することなく焼結して作製さ
れている。
Here, the thermoelectric conversion material according to the present embodiment is a compound comprising Co, Sb and Pt, and a compound comprising Co and Sb.
On the other hand, the sample of the comparative example is manufactured by mixing and sintering a compound comprising Ti and Te, and then pulverizing after mixing and reacting Co, Sb, Pt and Te from the stage of the raw material powder. It is manufactured by sintering without mixing with other compounds.

【0051】次に、上記のようにして作製された本実施
の形態の熱電変換材料および比較例の試料について、パ
ワーファクタと熱伝導率を測定して性能指数を求めるこ
とで熱電特性の評価を行った。
Next, for the thermoelectric conversion material of the present embodiment and the sample of the comparative example manufactured as described above, the power factor and the thermal conductivity were measured to obtain a figure of merit, thereby evaluating the thermoelectric characteristics. went.

【0052】ここで、図1は本発明の実施の形態1にお
ける熱電変換材料と比較例の試料についての熱電特性を
示すグラフであり、図1(a)は混合量を変えたときの
パワーファクタの変化を、図1(b)は混合量を変えた
ときの熱伝導率の変化を、図1(c)は混合量を変えた
ときの性能指数の変化をそれぞれ示している。なお、横
軸の混合量は、第1の化合物の粉末への第2の化合物の
粉末の分子比での混合量の割合を示す。
FIG. 1 is a graph showing the thermoelectric characteristics of the thermoelectric conversion material according to the first embodiment of the present invention and the sample of the comparative example. FIG. 1A shows the power factor when the mixing amount is changed. 1 (b) shows the change in the thermal conductivity when the mixing amount is changed, and FIG. 1 (c) shows the change in the figure of merit when the mixing amount is changed. The mixing amount on the horizontal axis indicates the ratio of the mixing amount in the molecular ratio of the powder of the second compound to the powder of the first compound.

【0053】図1(a)、図1(b)および図1(c)
に示すように、第1の化合物の粉末への第2の化合物の
粉末の混合に対して、パワーファクタはほとんど変化し
ていない。また、第1の化合物の粉末と第2の化合物の
粉末とを混合したものは、第1の化合物の粉末および第
2の化合物の粉末の単体の場合よりも熱伝導率が小さく
なっている。さらに、熱電変換材料の性能を示す性能指
数は、第1の化合物の粉末と第2の化合物の粉末とを混
合したものは、第1の化合物の粉末および第2の化合物
の粉末の単体の場合よりも大きな値を示している。
FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c)
As shown in the figure, the power factor hardly changes when the powder of the second compound is mixed with the powder of the first compound. The mixture of the powder of the first compound and the powder of the second compound has a lower thermal conductivity than that of the powder of the first compound and the powder of the second compound alone. Further, the figure of merit indicating the performance of the thermoelectric conversion material is obtained by mixing the powder of the first compound and the powder of the second compound in the case of a single powder of the first compound and the powder of the second compound. It shows a value larger than.

【0054】一方、実施の形態1の組成と同じ組成では
あるが、一次反応の段階からCoとSbとPtとTeの
原料粉を混合して作製した比較例の試料は、第1の化合
物の粉末および第2の化合物の粉末の単体のものよりも
熱伝導率は小さくなっているが、同時にパワーファクタ
も小さくなっているために、性能指数の向上には至って
いない。
On the other hand, although the composition is the same as that of the first embodiment, the sample of the comparative example prepared by mixing the raw material powders of Co, Sb, Pt, and Te from the stage of the primary reaction is the same as the first compound. Although the thermal conductivity is smaller than that of the powder and the powder of the second compound alone, the power factor is also reduced at the same time, so that the figure of merit has not been improved.

【0055】このように、単にCoとSbとPtとTe
の組成によれば熱電特性が向上するというものではな
く、本実施の形態で示したように、先ず、CoとSbと
Ptとからなる第1の化合物の粉末とCoと、SbとT
eとからなる第2の化合物の粉末とをそれぞれ作製し、
次にそれらを混合して焼結することにより、熱電特性が
向上するのである。
As described above, simply Co, Sb, Pt, and Te
Does not necessarily improve the thermoelectric properties. As shown in the present embodiment, first, the first compound powder composed of Co, Sb, and Pt, Co, Sb, and Tb
e) and a powder of a second compound consisting of
Then, by mixing and sintering them, the thermoelectric properties are improved.

【0056】また、混合量は、図1(c)から読み取れ
るように、5%から95%の範囲で性能指数の向上に効
果があるが、性能の安定性を考慮すれば、10%から9
0%の範囲が望ましい。
As can be seen from FIG. 1C, the mixing amount is effective in improving the figure of merit in the range of 5% to 95%. However, considering the stability of performance, the mixing amount is 10% to 9%.
A range of 0% is desirable.

【0057】なお、本実施の形態では、添加元素をP
t,Teとした場合について示したが、添加元素はP
t,Teに限定されるものではなく、第1の化合物はC
oとSbにNi,PtおよびPdの少なくとも何れか一
種類を添加してなるものであれば、また、第2の化合物
はCoとSbにS,SeおよびTeの少なくとも何れか
一種類を添加してなるものであれば、どの組み合わせで
もパワーファクタが減少することなく熱伝導率が小さく
なり、性能指数が向上する。
In this embodiment, the additive element is P
Although the case where t and Te are shown is shown, the additive element is P
The first compound is not limited to t and Te,
If at least one of Ni, Pt and Pd is added to o and Sb, the second compound is at least one of S, Se and Te to Co and Sb. In any combination, the thermal conductivity is reduced and the figure of merit is improved without reducing the power factor in any combination.

【0058】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2における熱電変換モジュールを示す斜視図、図3は
図2の熱電変換モジュールを示す平面図および正面図で
ある。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 3 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【0059】なお、実施の形態2、3および4の熱電変
換モジュールにおける熱電変換素子は実施の形態1で作
製された熱電変換材料が用いられている。
The thermoelectric conversion elements in the thermoelectric conversion modules according to the second, third and fourth embodiments use the thermoelectric conversion materials manufactured in the first embodiment.

【0060】ここで、図3(a)は電気的絶縁性を有す
るセラミックス等からなる第1の基板3上に第1の電極
板2が形成された図、図3(b)は、図3(a)に対し
てさらに、第1の電極板2上に複数のN型の熱電変換素
子12が搭載された図、図3(c)は、図3(b)に対
してさらに、これらの熱電変換素子12上に電気的絶縁
性を有するセラミックス等からなる第2の基板6が第2
の電極板7を介して搭載された図である。
FIG. 3A is a view in which a first electrode plate 2 is formed on a first substrate 3 made of an electrically insulating ceramic or the like, and FIG. 3B is a view in which FIG. FIG. 3A is a view in which a plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 are mounted on the first electrode plate 2, and FIG. 3C is further a view of FIG. A second substrate 6 made of ceramics or the like having electrical insulation properties is provided on the thermoelectric conversion element 12.
FIG. 3 is a diagram mounted via an electrode plate 7 of FIG.

【0061】図示するように、熱電変換モジュール1
は、この熱電変換モジュール1の機械的強度を保つため
に、電気的絶縁性を有するセラミックス等からなる第1
の基板3と第2の基板6が表裏面に位置している。そし
て、これら第1の基板3および第2の基板6に挟まれる
ようにして、両端に温度差を付与することで起電力を発
生するN型の熱電変換素子12が複数設けられている。
As shown, the thermoelectric conversion module 1
In order to maintain the mechanical strength of the thermoelectric conversion module 1, a first material made of an electrically insulating ceramic or the like is used.
The substrate 3 and the second substrate 6 are located on the front and back surfaces. A plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 are provided between the first substrate 3 and the second substrate 6 to generate an electromotive force by applying a temperature difference to both ends.

【0062】第1の基板3には第1の電極板2が、第2
の基板6には第2の電極板7がそれぞれ単一領域に広が
って形成されており、熱電変換素子12は一方端が第1
の電極板3に、他方端が第2の電極板7にそれぞれ電気
的に接続されて相互に並列接続されている。
The first substrate 3 has the first electrode plate 2
A second electrode plate 7 is formed on each of the substrates 6 so as to extend in a single region, and one end of the thermoelectric conversion element 12 has the first end.
And the other end is electrically connected to the second electrode plate 7 and connected in parallel with each other.

【0063】なお、このような熱電変換モジュール1に
は、電力を外部に取り出すための2本のリード線8がそ
れぞれ第1の電極板2および第2の電極板7に接続され
ている。
In this thermoelectric conversion module 1, two lead wires 8 for extracting electric power to the outside are connected to the first electrode plate 2 and the second electrode plate 7, respectively.

【0064】本実施の形態では、電気的絶縁性を有する
第2の基板6と第1の基板3には、アルミナを主成分と
するセラミックス材が用いられ、第2の電極板7と第1
の電極板2にはNiを主成分とする電極材が用いられて
いる。また、前述のように、熱電変換素子12には、実
施の形態1で示したN型の熱電変換材料が用いられてい
る。
In the present embodiment, a ceramic material containing alumina as a main component is used for the second substrate 6 and the first substrate 3 having electrical insulation, and the second electrode plate 7 and the first
The electrode plate 2 is made of an electrode material mainly composed of Ni. Further, as described above, the N-type thermoelectric conversion material described in Embodiment 1 is used for the thermoelectric conversion element 12.

【0065】次に、本実施の形態に示す熱電変換モジュ
ール1の動作を説明する。熱電変換モジュール1を図1
0に示す評価装置にセットし、この熱電変換モジュール
1の一方の面と他方の面との間に温度差を付与すると、
ゼーベック効果により熱電変換素子12の両端に温度差
に応じた起電力が発生する。N型の熱電変換素子12で
は電子が起電力発生の基となるために、この熱電変換素
子12内を低温側から高温側へ向かって電流が流れるよ
うな起電力が発生する。従って、N型の熱電変換素子1
2を電気的に並列に接続した熱電変換モジュール1のリ
ード線8からは、N型の熱電変換素子12から発生した
起電力により、熱電変換モジュール1を構成するN型の
熱電変換素子12の数に応じて加算された電流量の電力
が取り出せる。
Next, the operation of the thermoelectric conversion module 1 shown in this embodiment will be described. FIG. 1 shows a thermoelectric conversion module 1.
When the thermoelectric conversion module 1 is set in the evaluation device shown in FIG. 0 and a temperature difference is given between one surface and the other surface of the thermoelectric conversion module 1,
An electromotive force corresponding to the temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric conversion element 12 by the Seebeck effect. In the N-type thermoelectric conversion element 12, electrons serve as a basis for generating an electromotive force, so that an electromotive force is generated in the thermoelectric conversion element 12 such that a current flows from a lower temperature side to a higher temperature side. Therefore, the N-type thermoelectric conversion element 1
From the lead wires 8 of the thermoelectric conversion module 1 electrically connected in parallel to each other, the number of N-type thermoelectric conversion elements 12 constituting the thermoelectric conversion module 1 is determined by the electromotive force generated from the N-type thermoelectric conversion element 12. The electric power of the added current amount can be taken out according to.

【0066】ここで、N型の熱電変換素子12には、実
施の形態1で示した熱電変換効率の高い熱電変換材料が
用いられているので、熱電変換モジュール1に付与され
た熱から効率的に電力を取り出すことができる。
Here, the N-type thermoelectric conversion element 12 uses the thermoelectric conversion material having high thermoelectric conversion efficiency described in the first embodiment, so that the heat applied to the thermoelectric conversion module 1 is efficiently reduced. Power can be extracted.

【0067】そして、実施の形態2の熱電変換モジュー
ル1は、N型という単一の伝導型の熱電変換素子12か
らなるので、従来のように、N型とP型の熱電変換素子
を直列に接続する必要がない。さらに、これにより、熱
電変換素子12を電気的に接続するための第2の電極板
7と第1の電極板2は単一領域に形成されたものでよ
く、従来のように複数の領域に分割形成する必要がな
い。したがって、熱電変換モジュール1の製造が容易に
なり、優れた量産性を得ることができる。
Since the thermoelectric conversion module 1 of the second embodiment is composed of a single conduction type thermoelectric conversion element 12 called N-type, the N-type and P-type thermoelectric conversion elements are connected in series as in the prior art. No need to connect. In addition, the second electrode plate 7 and the first electrode plate 2 for electrically connecting the thermoelectric conversion elements 12 may be formed in a single region, and may be formed in a plurality of regions as in the related art. There is no need to divide and form. Therefore, the manufacture of the thermoelectric conversion module 1 is facilitated, and excellent mass productivity can be obtained.

【0068】なお、本実施の形態では、熱電変換素子1
2にはN型の熱電変換材料が用いられているが、P型の
熱電変換材料を用いてもよい。
In this embodiment, the thermoelectric conversion element 1
Although an N-type thermoelectric conversion material is used for 2, a P-type thermoelectric conversion material may be used.

【0069】また、本実施の形態の熱電変換素子12に
は、中温度領域で良好な特性を有するCoSb系の熱電
変換材料が用いられているが、CoSb系に限らず、優
れた熱電特性を示す他の種々の材料を用いることができ
る。但し、材料選択の際は、熱電変換モジュールを動作
させる温度領域で良好な熱電特性を有する熱電変換材料
を選ぶ必要がある。
The thermoelectric conversion element 12 of the present embodiment uses a CoSb-based thermoelectric conversion material having good characteristics in a middle temperature range. Various other materials as shown can be used. However, when selecting a material, it is necessary to select a thermoelectric conversion material having good thermoelectric properties in a temperature range in which the thermoelectric conversion module operates.

【0070】(実施の形態3)図4は本発明の実施の形
態3における熱電変換モジュールを示す斜視図、図5は
図4の熱電変換モジュールを示す平面図および正面図で
ある。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 5 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【0071】ここで、図5(a)は電気的絶縁性を有す
るセラミックス等からなる第1の基板3上に第1の電極
板2と第3の電極板13が形成された図、図5(b)
は、図5(a)に対してさらに、第1の電極板2上に複
数のN型の熱電変換素子12が、第3の電極板13に接
続素子(導電体)14がそれぞれ搭載された図、図5
(c)は、図5(b)に対してさらに、熱電変換素子1
2および接続素子14上に電気的絶縁性を有するセラミ
ックス等からなる第2の基板6が第2の電極板7を介し
て搭載された図である。
Here, FIG. 5A is a view in which a first electrode plate 2 and a third electrode plate 13 are formed on a first substrate 3 made of an electrically insulating ceramic or the like. (B)
5A, a plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 are mounted on the first electrode plate 2, and a connection element (conductor) 14 is mounted on the third electrode plate 13. FIG. 5
FIG. 5C further shows the thermoelectric conversion element 1 shown in FIG.
FIG. 2 is a view in which a second substrate 6 made of an electrically insulating ceramic or the like is mounted on a second electrode plate 7 and a connection element 14 via a second electrode plate 7.

【0072】図示するように、熱電変換モジュール1
は、この熱電変換モジュール1の機械的強度を保つため
に、電気的絶縁性を有するセラミックス等からなる第1
の基板3と第2の基板6が表裏面に位置している。そし
て、これら第1の基板3および第2の基板6に挟まれる
ようにして、両端に温度差を付与することで起電力を発
生する複数のN型の熱電変換素子12と接続素子14が
設けられている。
As shown, the thermoelectric conversion module 1
In order to maintain the mechanical strength of the thermoelectric conversion module 1, a first material made of an electrically insulating ceramic or the like is used.
The substrate 3 and the second substrate 6 are located on the front and back surfaces. A plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 and connection elements 14 that generate an electromotive force by applying a temperature difference to both ends so as to be sandwiched between the first substrate 3 and the second substrate 6 are provided. Have been.

【0073】第1の基板3には第1の電極板2が、第2
の基板6には第2の電極板7がそれぞれ単一領域に広が
って形成されており、さらに、第1の基板3には第3の
電極板13が形成されている。そして、熱電変換素子1
2は一方端が第1の電極板3に、他方端が第2の電極板
7にそれぞれ電気的に接続されて相互に並列接続され、
接続素子14は一方端が第3の基板13に、他方端が第
2の基板7にそれぞれ電気的に接続されている。なお、
接続素子14は、極めてゼーベック係数の小さい材料に
より形成されている。
The first substrate 3 has the first electrode plate 2
A second electrode plate 7 is formed on a single substrate 6 to extend over a single region, and a third electrode plate 13 is formed on the first substrate 3. And the thermoelectric conversion element 1
2 has one end electrically connected to the first electrode plate 3 and the other end electrically connected to the second electrode plate 7, respectively, and is connected in parallel with each other;
The connection element 14 has one end electrically connected to the third substrate 13 and the other end electrically connected to the second substrate 7. In addition,
The connection element 14 is formed of a material having a very small Seebeck coefficient.

【0074】このような熱電変換モジュール1には、電
力を外部に取り出すための2本のリード線8がそれぞれ
第1の電極板2および第3の電極板13に接続されてい
る。
In such a thermoelectric conversion module 1, two lead wires 8 for extracting electric power to the outside are connected to the first electrode plate 2 and the third electrode plate 13, respectively.

【0075】このように、本実施の形態の熱電変換モジ
ュール1では、発生した電力を外部に取り出すための2
本のリード線8のうちの一本は、熱電変換素子12が接
続された第1の電極板2に取り付けられ、残りの一本
は、接続素子14が接続された第3の電極板13に取り
付けられている。
As described above, in the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment, the 2
One of the lead wires 8 is attached to the first electrode plate 2 to which the thermoelectric conversion element 12 is connected, and the other is connected to the third electrode plate 13 to which the connection element 14 is connected. Installed.

【0076】前述した実施の形態2では、熱電変換モジ
ュール1からの電力を外部に取り出すための2本のリー
ド線8は、対向位置にある第1の基板3と第2の基板7
に、つまり熱電変換モジュール1の高温側と低温側と取
り付けられている。これは、熱電変換モジュール1の特
性上からは何等問題はないのであるが、熱電変換モジュ
ール1を実際に熱交換機等に取り付ける場合、2本のリ
ード線8は、高温側と高温側あるいは低温側と低温側の
ように、同一温度域の電極板から取り出されていた方が
使いやすいことがある。
In the second embodiment described above, the two lead wires 8 for taking out the electric power from the thermoelectric conversion module 1 to the outside are connected to the first substrate 3 and the second substrate 7 at the opposing positions.
That is, the thermoelectric conversion module 1 is attached to the high temperature side and the low temperature side. This has no problem from the viewpoint of the characteristics of the thermoelectric conversion module 1. However, when the thermoelectric conversion module 1 is actually mounted on a heat exchanger or the like, the two lead wires 8 are connected to the high temperature side and the high temperature side or the low temperature side. In some cases, it is easier to use the battery pack taken out from the electrode plate in the same temperature range, such as the low temperature side.

【0077】そこで、本実施の形態の熱電変換モジュー
ル1では、同一温度域の電極板から2本のリード線8が
取り出された構成とした。
Therefore, the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment has a configuration in which two lead wires 8 are taken out from the electrode plates in the same temperature range.

【0078】本実施の形態では、電気的絶縁性を有する
第2の基板6と第1の基板3にはアルミナを主成分とす
るセラミックス材が用いられ、第2の電極板7、第1の
電極板2および第3の電極板13にはNiを主成分とす
る電極材が用いられている。また、熱電変換素子12に
は、実施の形態1で示したN型の熱電変換材料が用いら
れている。そして、第2の電極板7で生成された電力を
第3の電極板13へ送るための接続素子14には、Ni
を主成分とする材料が用いられている。
In the present embodiment, a ceramic material containing alumina as a main component is used for the second substrate 6 and the first substrate 3 having electrical insulation, and the second electrode plate 7 and the first For the electrode plate 2 and the third electrode plate 13, an electrode material containing Ni as a main component is used. The thermoelectric conversion element 12 uses the N-type thermoelectric conversion material described in the first embodiment. The connection element 14 for transmitting the electric power generated by the second electrode plate 7 to the third electrode plate 13 includes Ni
Is used as a main component.

【0079】次に、実施の形態3の熱電変換モジュール
1の動作を説明する。本実施の形態の熱電変換モジュー
ル1を図10に示す評価装置にセットし、この熱電変換
モジュール1の一方の面と他方の面との間に温度差を付
与すると、ゼーベック効果により電変換素子12の両端
に温度差に応じた起電力が発生する。N型の熱電変換素
子12では、この素子内を低温側から高温側へ向かって
電流が流れるような起電力が発生する。
Next, the operation of the thermoelectric conversion module 1 according to the third embodiment will be described. When the thermoelectric conversion module 1 of the present embodiment is set on the evaluation device shown in FIG. 10 and a temperature difference is applied between one surface and the other surface of the thermoelectric conversion module 1, the electric conversion element 12 is formed by the Seebeck effect. An electromotive force corresponding to the temperature difference is generated at both ends of the. In the N-type thermoelectric conversion element 12, an electromotive force is generated such that a current flows from the low temperature side to the high temperature side in the element.

【0080】ここで、接続素子14は極めてゼーベック
係数が小さい材料で構成されているために、この接続素
子14の両端に温度差があったとしても、これにより発
生する起電力は極めて僅かとなる。したがって、熱電変
換モジュール1の特性を劣化させることなく、接続素子
14を介して第2の電極板7と第3の電極板13とを電
気的に接続することができる。これにより、実施の形態
2の熱電変換モジュールが、低温側に接続されたリード
線8と高温側に接続されたリード線8とから電力を取り
出したのに対して、本実施の形態の熱電変換モジュール
1では、第1の電極板3と第3の電極板13という同一
温度域の電極板に取り付けられた2本のリード線8か
ら、熱電変換モジュール1の特性を劣化させることなく
電力を取り出すことが可能になる。
Here, since the connecting element 14 is made of a material having an extremely small Seebeck coefficient, even if there is a temperature difference between both ends of the connecting element 14, the electromotive force generated by this is extremely small. . Therefore, the second electrode plate 7 and the third electrode plate 13 can be electrically connected via the connection element 14 without deteriorating the characteristics of the thermoelectric conversion module 1. Thus, the thermoelectric conversion module according to the second embodiment extracts power from the lead wire 8 connected to the low-temperature side and the lead wire 8 connected to the high-temperature side, whereas the thermoelectric conversion module according to the present embodiment In the module 1, electric power is extracted from the two lead wires 8 attached to the first electrode plate 3 and the third electrode plate 13 in the same temperature range, without deteriorating the characteristics of the thermoelectric conversion module 1. It becomes possible.

【0081】なお、ここでは、熱電変換モジュール1か
らの出力の劣化を防ぐために、接続素子14には極めて
ゼーベック係数が小さい材料が用いられているが、熱電
変換モジュール1の熱電変換素子12がN型であること
から、接続素子にはP型の電気伝導型を有する熱電変換
素子を用いることもできる。但し、熱電変換モジュール
1の特性を劣化させないためには、そのP型の熱電変換
素子の特性がN型の熱電変換素子12の特性と大幅に異
なっていないことが必要である。
Here, in order to prevent the output from the thermoelectric conversion module 1 from deteriorating, a material having an extremely small Seebeck coefficient is used for the connection element 14, but the thermoelectric conversion element 12 of the thermoelectric conversion module 1 has N Since the connection element is a type, a thermoelectric conversion element having a P-type electric conduction type can be used as the connection element. However, in order to prevent the characteristics of the thermoelectric conversion module 1 from deteriorating, it is necessary that the characteristics of the P-type thermoelectric conversion element do not significantly differ from the characteristics of the N-type thermoelectric conversion element 12.

【0082】すなわち、熱電変換素子12がN型である
本実施の形態の熱電モジュール1では、生成された電力
を劣化することなく取り出すためには、第2の電極板7
からの電力を第3の電極板13へ送るための接続素子1
4は、極めてゼーベック係数の小さな材料、若しくは熱
電変換素子12と伝導型と異なるP型の素子を用いれば
良い。
That is, in the thermoelectric module 1 of the present embodiment in which the thermoelectric conversion element 12 is of the N type, in order to take out the generated power without deteriorating, the second electrode plate 7
Connection element 1 for sending power from the third electrode plate 13
For 4, a material having an extremely small Seebeck coefficient or a P-type element different from the conduction type with the thermoelectric conversion element 12 may be used.

【0083】なお、本実施の形態では、熱電変換素子1
2にはCoSbを主成分とするN型の熱電変換材料が用
いられているが、熱電変換材料には、熱電特性に優れた
金属などの他の種々の材料を用いることができ、その素
子の伝導型がP型であってもよい。但し、P型の熱電変
換材料の場合には、熱電変換モジュール1からの電力を
劣化することなく取り出すために、第2の電極板7から
第3の電極板13へ電力を送るための接続素子14に
は、極めてゼーベック係数の小さな材料、若しくはP型
の熱電変換素子と伝導型と異なるN型のものを用いなけ
ればならない。
In this embodiment, the thermoelectric conversion element 1
For N, an N-type thermoelectric conversion material containing CoSb as a main component is used, but as the thermoelectric conversion material, various other materials such as a metal having excellent thermoelectric characteristics can be used. The conductivity type may be P-type. However, in the case of a P-type thermoelectric conversion material, a connection element for transmitting power from the second electrode plate 7 to the third electrode plate 13 in order to extract the power from the thermoelectric conversion module 1 without deterioration. 14 must be made of a material having an extremely small Seebeck coefficient, or an N-type material different from the P-type thermoelectric conversion element and the conduction type.

【0084】(実施の形態4)図6は本発明の実施の形
態4における熱電変換モジュールを示す斜視図、図7は
図6の熱電変換モジュールを示す平面図および正面図で
ある。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 7 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【0085】ここで、図7(a)は導電性を有する第1
の基板15を示す図、図7(b)は、図7(a)に対し
てさらに、第1の基板15上に複数のN型の熱電変換素
子12が搭載された図、図7(c)は、図7(b)に対
してさらに、熱電変換素子12上に導電性を有する第2
の基板16が搭載された図である。
Here, FIG. 7A shows the first conductive material.
FIG. 7B is a diagram showing a plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 mounted on a first substrate 15 in addition to FIG. 7A, and FIG. ) Is a second conductive layer on the thermoelectric conversion element 12 as compared with FIG.
FIG.

【0086】図示するように、熱電変換モジュール1
は、この熱電変換モジュール1の機械的強度を保つため
に、たとえば銅合金からなり導電性を有する第1の基板
15と第2の基板16が表裏面に位置している。
As shown, the thermoelectric conversion module 1
In order to maintain the mechanical strength of the thermoelectric conversion module 1, a first substrate 15 and a second substrate 16 made of, for example, a copper alloy and having conductivity are located on the front and back surfaces.

【0087】そして、これら第1の基板3および第2の
基板6に挟まれるようにして、両端に温度差を付与する
ことで起電力を発生する複数のN型の熱電変換素子12
が設けられている。すなわち、熱電変換素子12は一方
端が第1の基板15に、他方端が第2の基板16にそれ
ぞれ電気的に接続されて相互に並列接続されている。
Then, a plurality of N-type thermoelectric conversion elements 12 which generate an electromotive force by applying a temperature difference to both ends so as to be sandwiched between the first substrate 3 and the second substrate 6 are provided.
Is provided. That is, one end of the thermoelectric conversion element 12 is electrically connected to the first substrate 15 and the other end is electrically connected to the second substrate 16, and are mutually connected in parallel.

【0088】このような熱電変換モジュール1には、電
力を外部に取り出すための2本のリード線8がそれぞれ
第1の基板15および第2の基板16に接続されてい
る。
In such a thermoelectric conversion module 1, two lead wires 8 for extracting electric power to the outside are connected to the first substrate 15 and the second substrate 16, respectively.

【0089】このように、本実施の形態の熱電変換モジ
ュール1では、前述の実施の形態2および3の熱電変換
モジュール1と異なり、機械的強度を保つための第1の
基板15および第2の基板16が電気伝導性を有して電
極板を兼ねている。
As described above, the thermoelectric conversion module 1 of the present embodiment differs from the thermoelectric conversion modules 1 of the second and third embodiments in that the first substrate 15 and the second substrate 15 for maintaining the mechanical strength are maintained. The substrate 16 has electrical conductivity and also serves as an electrode plate.

【0090】これにより、電極板をあらためて形成する
ことなく、熱電変換素子12を直接第1の基板15と第
2の基板16とに固定するだけでこれを電気的に接続す
ることが可能になるので、より効率的に熱電変換モジュ
ール1を製造することができる。
As a result, it is possible to electrically connect the thermoelectric conversion elements 12 only by directly fixing them to the first substrate 15 and the second substrate 16 without newly forming an electrode plate. Therefore, the thermoelectric conversion module 1 can be manufactured more efficiently.

【0091】また、第1の基板15と第2の基板16は
銅合金により形成されているために熱伝導性が高いの
で、外部から付与された温度を効率的に熱電変換素子1
2の両端に伝達することができる。したがって、この熱
電変換素子12により、大きな温度差を付与することが
でき、熱電変換効率が一層高くなって、電力を極めて効
率よく取り出すことが可能になる。
Further, since the first substrate 15 and the second substrate 16 are formed of a copper alloy and have high thermal conductivity, the temperature applied from the outside can be efficiently reduced by the thermoelectric conversion element 1.
2 can be transmitted to both ends. Therefore, a large temperature difference can be provided by the thermoelectric conversion element 12, the thermoelectric conversion efficiency is further increased, and electric power can be extracted very efficiently.

【0092】ここで、従来のようにP型素子とN型素子
とから構成される熱電変換モジュールの場合、P型素子
とN型素子とを電気的に直列に接続する必要があるため
に、本実施の形態に示すように、電気的導電性を有する
とともに熱伝導性に優れる銅合金板を機械的強度を保つ
ための保護材である第1の基板15および第2の基板1
6として用いることはできなかった。
Here, in the case of a conventional thermoelectric conversion module composed of a P-type element and an N-type element, it is necessary to electrically connect the P-type element and the N-type element in series. As shown in the present embodiment, a first substrate 15 and a second substrate 1 serving as protective materials for maintaining a mechanical strength of a copper alloy plate having electrical conductivity and excellent thermal conductivity.
6 could not be used.

【0093】しかしながら、実施の形態1で示した熱電
変換素子の場合には、P型素子と組み合わせることな
く、N型素子のみで使用することができるために、この
実施の形態4に示すように、導電性と機械的強度とを有
する第1の基板15と第2の基板16とを用いた熱電変
換モジュール1を作製することができる。
However, in the case of the thermoelectric conversion element shown in the first embodiment, since it can be used only with the N-type element without being combined with the P-type element, as shown in the fourth embodiment, Thus, the thermoelectric conversion module 1 using the first substrate 15 and the second substrate 16 having conductivity and mechanical strength can be manufactured.

【0094】なお、本実施の形態では、熱電変換素子に
CoSbを主成分とするN型の熱電変換材料が用いられ
ているが、熱電変換素子はこれに限定されるものではな
く、熱電特性に優れた他の種々の材料を用いることがで
きる。また、熱電変換素子の伝導型は、P型でもN型で
もよい。
In the present embodiment, an N-type thermoelectric conversion material whose main component is CoSb is used for the thermoelectric conversion element. However, the thermoelectric conversion element is not limited to this. Various other excellent materials can be used. In addition, the conduction type of the thermoelectric conversion element may be P-type or N-type.

【0095】また、機械的な強度を保ち導電性を有する
第1の基板15と第2の基板16とは銅合金に限られる
ものではなく、電気伝導性を有し、熱伝導率が高く、熱
電変換モジュールの機械的強度を保てるものであればよ
い。このように、本実施の形態の熱電変換モジュールに
よれば、熱電変換素子自体が耐環境特性に優れ、電気的
接触性に優れた信頼性あるモジュールを量産性良く製造
することができる。そして、この熱電変換モジュールを
用いれば、自動車の排ガスに含まれる廃熱を利用した熱
電発電、ごみの焼却廃熱を利用した熱電発電、工場の廃
熱、発電所の廃熱、放射性廃棄物からの廃熱等を利用し
た熱電発電などにより、従来廃棄されていた熱エネルギ
ーを利用しやすい電気エネルギーへ効率よく変換できる
ようになるので、特に地球の温暖化防止等の環境問題に
対して有効である。
Further, the first substrate 15 and the second substrate 16 having mechanical strength and conductivity are not limited to copper alloy, but have electrical conductivity, high thermal conductivity, What is necessary is just to maintain the mechanical strength of the thermoelectric conversion module. As described above, according to the thermoelectric conversion module of the present embodiment, it is possible to manufacture a reliable module having excellent environmental resistance characteristics and excellent electrical contact with good mass productivity. With this thermoelectric conversion module, thermoelectric generation using waste heat contained in automobile exhaust gas, thermoelectric generation using waste incineration waste heat, factory waste heat, power plant waste heat, radioactive waste Thermal energy generation using waste heat, etc., enables efficient conversion of conventionally discarded thermal energy into easy-to-use electrical energy, which is especially effective for environmental issues such as prevention of global warming. is there.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、CoS
b3系の材料からなる熱電変換材料の熱伝導率を、ゼー
ベック係数と電気伝導度を大幅に減少させることなく小
さくすることが可能になるという有効な効果が得られ
る。
As described above, according to the present invention, CoS
An advantageous effect is obtained in that the thermal conductivity of the thermoelectric conversion material made of a b3 material can be reduced without significantly reducing the Seebeck coefficient and the electrical conductivity.

【0097】これにより、熱電特性が向上して、熱から
電力への変換を効率よく行うことが可能になるという有
効な効果が得られる。
As a result, an effective effect is obtained in that the thermoelectric characteristics are improved and the conversion from heat to electric power can be performed efficiently.

【0098】また、本発明によれば、単一の伝導型の熱
電変換素子が用いられているので、絶縁板上に複数の領
域に分割して電極板を形成してP型とN型の熱電変換素
子を交互に直列に接続する必要がなくなり、製造が容易
で優れた量産性を有する熱電変換モジュールが得られる
という有効な効果が得られる。
Further, according to the present invention, since a single conduction type thermoelectric conversion element is used, the electrode plate is divided into a plurality of regions on the insulating plate to form P-type and N-type. There is no need to alternately connect the thermoelectric conversion elements in series, and an effective effect of obtaining a thermoelectric conversion module that is easy to manufacture and has excellent mass productivity can be obtained.

【0099】また、第1の基板および第2の基板に第1
の電極板および第2の電極板を、さらに第1の基板に第
3の電極板を形成し、第2の電極板に生成された電力を
導伝体で第3の電極板に送るようにすれば、第1の電極
板および第3の電極板という同一温度域の電極板に取り
付けられた2本のリード線から、熱電変換モジュールの
特性を劣化させることなく電力を取り出すことが可能に
なるので、熱交換機等への組み込みが容易になるという
有効な効果が得られる。
The first substrate and the second substrate have the first
And a third electrode plate formed on the first substrate, and the electric power generated on the second electrode plate is transmitted to the third electrode plate by a conductor. Then, it is possible to extract power from the two lead wires attached to the first and third electrode plates in the same temperature range without deteriorating the characteristics of the thermoelectric conversion module. Therefore, an effective effect that the incorporation into a heat exchanger or the like becomes easy can be obtained.

【0100】導電性および機械的強度を有する第1の基
板および第2の基板に熱電変換素子を接続すれば、熱電
変換素子を直接第1の基板と第2の基板とに固定するだ
けで電気的接続が行われることになるので、より量産性
に優れた熱電変換モジュールが得られるという有効な効
果が得られる。
If the thermoelectric conversion element is connected to the first substrate and the second substrate having conductivity and mechanical strength, the electric power can be obtained simply by fixing the thermoelectric conversion element directly to the first substrate and the second substrate. Since the electrical connection is performed, an effective effect of obtaining a thermoelectric conversion module having more excellent mass productivity can be obtained.

【0101】また、外部から付与された温度を第1の基
板と第2の基板から効率的に熱電変換素子の両端に伝達
することができるので、熱電変換素子により、大きな温
度差を付与することができ、熱電変換効率が一層高くな
って、電力を極めて効率よく取り出すことが可能になる
という有効な効果が得られる。
Further, since a temperature applied from the outside can be efficiently transmitted from the first substrate and the second substrate to both ends of the thermoelectric conversion element, a large temperature difference can be provided by the thermoelectric conversion element. As a result, the thermoelectric conversion efficiency is further increased, and an effective effect that power can be taken out very efficiently can be obtained.

【0102】そして、このような熱電変換モジュールに
おける熱電変換素子に前述した熱電変換材料の製造方法
により得られた熱電変換材料を用いれば、中温度領域で
効率よく熱から電力を取り出すことが可能になるという
有効な効果が得られる。
If the thermoelectric conversion element obtained by the above-described method for manufacturing a thermoelectric conversion material is used for the thermoelectric conversion element in such a thermoelectric conversion module, power can be efficiently extracted from heat in a medium temperature range. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における熱電変換材料と
比較例の試料についての熱電特性を示すグラフ
FIG. 1 is a graph showing thermoelectric characteristics of a thermoelectric conversion material according to a first embodiment of the present invention and a sample of a comparative example.

【図2】本発明の実施の形態2における熱電変換モジュ
ールを示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 2 of the present invention.

【図3】図2の熱電変換モジュールを示す平面図および
正面図
FIG. 3 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG. 2;

【図4】本発明の実施の形態3における熱電変換モジュ
ールを示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】図4の熱電変換モジュールを示す平面図および
正面図
5 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【図6】本発明の実施の形態4における熱電変換モジュ
ールを示す斜視図
FIG. 6 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module according to Embodiment 4 of the present invention.

【図7】図6の熱電変換モジュールを示す平面図および
正面図
FIG. 7 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG. 6;

【図8】従来の熱電変換モジュールを示す斜視図FIG. 8 is a perspective view showing a conventional thermoelectric conversion module.

【図9】図8の熱電変換モジュールを示す平面図および
正面図
9 is a plan view and a front view showing the thermoelectric conversion module of FIG.

【図10】熱電変換モジュールの評価装置の構成を示す
概略図
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a thermoelectric conversion module evaluation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱電変換モジュール 2 第1の電極板 3 第1の基板 6 第2の基板 7 第2の電極板 8 リード線 12 熱電変換素子 13 第3の電極板 14 接続素子(導伝体) 15 第1の基板 16 第2の基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermoelectric conversion module 2 1st electrode plate 3 1st substrate 6 2nd substrate 7 2nd electrode plate 8 Lead wire 12 Thermoelectric conversion element 13 3rd electrode plate 14 Connection element (conductor) 15 1st Substrate 16 Second substrate

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】CoとSbにPd,PtおよびNiの少な
くとも何れか一種類を添加してなる第1の化合物を作製
し、 CoとSbにS,SeおよびTeの少なくとも何れか一
種類を添加してなる第2の化合物を作製し、 前記第1の化合物と前記第2の化合物とを所定の混合量
で混合して焼結することを特徴とする熱電変換材料の製
造方法。
1. A first compound is prepared by adding at least one of Pd, Pt and Ni to Co and Sb, and at least one of S, Se and Te is added to Co and Sb. A method for producing a thermoelectric conversion material, comprising: preparing a second compound, and mixing and sintering the first compound and the second compound in a predetermined mixing amount.
【請求項2】前記第1の化合物と前記第2の化合物との
混合量は、前記第1の化合物に対する前記第2の化合物
の占有量が分子比で5%から95%の範囲であることを
特徴とする請求項1記載の熱電変換材料の製造方法。
2. The mixing amount of the first compound and the second compound is such that the occupation amount of the second compound with respect to the first compound is in a range of 5% to 95% in molecular ratio. The method for producing a thermoelectric conversion material according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記第1の化合物と前記第2の化合物との
混合量は、前記第1の化合物に対する前記第2の化合物
の占有量が分子比で10%から90%の範囲であること
を特徴とする請求項1記載の熱電変換材料の製造方法。
3. The mixing amount of the first compound and the second compound is such that the occupation amount of the second compound with respect to the first compound is in a range of 10% to 90% in molecular ratio. The method for producing a thermoelectric conversion material according to claim 1, wherein:
【請求項4】表裏面にそれぞれ位置し、電気的絶縁性お
よび所定の機械的強度を有する第1の基板および第2の
基板と、 単一領域に広がって前記第1の基板および前記第2の基
板にそれぞれ形成された第1の電極板および第2の電極
板と、 一方端が前記第1の電極板に、他方端が前記第2の電極
板にそれぞれ電気的に接続されるとともに相互に並列接
続されて複数設けられ、単一の伝導型からなって両端に
温度差を付与することで起電力を発生する熱電変換素子
と、 前記第1の電極板および前記第2の電極板にそれぞれ取
り付けられ、生成された電力を外部に取り出すリード線
とを有することを特徴とする熱電変換モジュール。
4. A first substrate and a second substrate which are respectively located on the front and back surfaces and have electrical insulation properties and a predetermined mechanical strength; and a first region and a second region which spread over a single region. A first electrode plate and a second electrode plate respectively formed on the substrate, and one end electrically connected to the first electrode plate and the other end electrically connected to the second electrode plate. A plurality of thermoelectric conversion elements that are connected in parallel to each other, are of a single conductivity type, and generate an electromotive force by applying a temperature difference to both ends; and the first electrode plate and the second electrode plate. A thermoelectric conversion module, wherein the thermoelectric conversion module has a lead wire that is attached to each other and that takes out generated power to the outside.
【請求項5】表裏面にそれぞれ位置し、電気的絶縁性お
よび所定の機械的強度を有する第1の基板および第2の
基板と、 単一領域に広がって前記第1の基板および前記第2の基
板にそれぞれ形成された第1の電極板および第2の電極
板と、 前記第1の基板に形成された第3の電極板と、 一方端が前記第1の電極板に、他方端が前記第2の電極
板にそれぞれ電気的に接続されるとともに相互に並列接
続されて複数設けられ、単一の伝導型からなって両端に
温度差を付与することで起電力を発生する熱電変換素子
と、 一方端が前記第3の電極板に、他方端が前記第2の電極
板にそれぞれ電気的に接続され、前記熱電変換素子によ
り前記第2の電極板に生成された電力を前記第3の電極
板に送る導電体と、 前記第1の電極板および前記第3の電極板にそれぞれ取
り付けられ、生成された電力を外部に取り出すリード線
とを有することを特徴とする熱電変換モジュール。
5. A first substrate and a second substrate which are respectively located on the front and back surfaces and have electrical insulation properties and a predetermined mechanical strength, and a first region and a second region which spread over a single region. A first electrode plate and a second electrode plate respectively formed on the first substrate, a third electrode plate formed on the first substrate, one end of the first electrode plate, and the other end of the third electrode plate. A plurality of thermoelectric conversion elements each of which is electrically connected to the second electrode plate and connected in parallel with each other, is provided in a plurality, has a single conductivity type, and generates an electromotive force by giving a temperature difference to both ends. The other end is electrically connected to the third electrode plate, and the other end is electrically connected to the second electrode plate. The power generated on the second electrode plate by the thermoelectric conversion element is transferred to the third electrode plate. A conductor to be sent to the first electrode plate and the third electrode plate; Respectively attached to the plate, the thermoelectric conversion module; and a lead wire for taking out the generated power to outside.
【請求項6】前記導電体は、前記熱電変換素子の導電型
とは異なる導電型の接続素子であることを特徴とする請
求項5記載の熱電変換モジュール。
6. The thermoelectric conversion module according to claim 5, wherein the conductor is a connection element of a conductivity type different from the conductivity type of the thermoelectric conversion element.
【請求項7】前記導電体は金属であることを特徴とする
請求項5記載の熱電変換モジュール。
7. The thermoelectric conversion module according to claim 5, wherein said conductor is a metal.
【請求項8】表裏面にそれぞれ位置し、導電性および所
定の機械的強度を有する第1の基板および第2の基板
と、 一方端が前記第1の基板に、他方端が前記第2の基板に
それぞれ電気的に接続されるとともに相互に並列接続さ
れて複数設けられ、単一の伝導型からなって両端に温度
差を付与することで起電力を発生する熱電変換素子と、 前記第1の基板および前記第2の基板にそれぞれ取り付
けられ、生成された電力を外部に取り出すリード線とを
有することを特徴とする熱電変換モジュール。
8. A first substrate and a second substrate which are respectively located on the front and back surfaces and have conductivity and predetermined mechanical strength, one end of the first substrate and the other end of the second substrate. A plurality of thermoelectric conversion elements, each of which is electrically connected to the substrate and connected in parallel with each other, is provided with a single conductivity type, and generates an electromotive force by applying a temperature difference to both ends; And a lead wire attached to the substrate and the second substrate, respectively, for extracting generated power to the outside.
【請求項9】前記熱電変換素子は、請求項1、2または
3記載の熱電変換材料の製造方法により得られた熱電変
換材料が用いられていることを特徴とする請求項4、
5、6、7または8記載の熱電変換モジュール。
9. The thermoelectric conversion element, wherein a thermoelectric conversion material obtained by the method for producing a thermoelectric conversion material according to claim 1, 2 or 3 is used.
The thermoelectric conversion module according to 5, 6, 7 or 8.
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