KR20160065048A - 열전 변환 모듈 - Google Patents

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KR20160065048A
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히로시 스다
타카시 네모토
준이치 사토
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니뽄 서모스탯 가부시키가이샤
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Abstract

충분한 기전압을 확보하면서 신뢰성을 향상시킬 수 있는 열전 변환 모듈을 제공한다. 베이스부(5), 복수의 제1 전극(3), 한쪽의 단부가 제1 전극(3)에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 열전 변환 소자(2), 열전 변환 소자(2)의 다른 쪽의 단부에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극(4)을 구비하는 열전 변환 모듈(1)로서, 열전 변환 소자(2)를 병렬로 접속한 복수의 병렬군(17)을 구비하고, 병렬군(17)을 직렬로 접속한다. 또는 열전 변환 소자(2)를 직렬로 접속한 복수의 직렬군을 구비하고, 직렬군을 병렬로 접속한다.

Description

열전 변환 모듈{THERMOELECTRIC CONVERSION MODULE}
본 발명은 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용해서 발전을 실행하거나, 또는 펠티에 효과(Peltier Effect)를 이용해서 냉각이나 가열을 실행하는 열전 변환 모듈에 관한 것이다.
종래, 양단부에 전극을 각각 갖는 복수의 열전 변환 소자를 베이스부상에 배치한 열전 변환 모듈이 알려져있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1의 열전 변환 모듈은 n형의 열전 변환 소자와 p형의 열전 변환 소자의 2종류의 열전 변환 소자를 교대로 배치해서 전기적으로 직렬로 접속한 소위 π형의 열전 변환 모듈로 구성된다.
특허문헌 1의 열전 변환 모듈에서는 열전 변환 모듈의 고온 측을 단열재로 덮인 저항 가열로 내의 가열실에 대해 비접촉으로 되고, 열전 변환 모듈의 고온 측에서는 가열실로부터의 방사 전열을 받는 구조로 하고 있다. 따라서, 특허문헌 1의 열전 변환 모듈에서는 고온 측의 절연체로서의 베이스부가 생략되어 있다. 또한, 열전 변환 모듈의 고온 측을 저항 가열로 내의 가열실에 접촉시키는 경우에는 절연체로 구성되는 베이스부를 마련하게 된다.
또, n형 또는 p형 중의 어느 한쪽의 열전 변환 소자의 1종류만으로 구성되는 소위 유니레그형의 열전 변환 모듈도 알려져있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 2의 열전 변환 모듈은 열전 변환 소자의 한쪽의 전극과 인접하는 열전 변환 소자의 다른 쪽의 전극을 일체적으로 또한 전기적으로 직렬로 접속하는 접속부를 갖고 있으며, 2개의 전극과 접속부에 의해 U자형의 커넥터를 구성하고 있다. 이 U자형의 커넥터는 금속판을 절곡해서 형성되어 있다. 열전 변환 모듈을 제조할 때에는 이 U자형의 커넥터를 베이스부에 미리 복수 고정시켜 둔다. 그리고 열전 변환 소자는 이 U자형의 커넥터에 옆으로부터 밀어 넣어지도록 해서 2개의 전극간에 삽입되고, 커넥터와 접속된다.
특허문헌 1: 일본국 특허공보 제4834986호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2009-176919호
제벡 효과를 이용해서 열전 변환 소자로 발전시키는 경우, 열전 변환 소자의 기전압은 극히 낮다. 이 때문에, 실용화시에는 열전 변환 소자를 직렬로 접속해서 충분한 기전압이 얻어지도록 구성할 필요가 있다. 그러나 열전 변환 소자를 직렬로 접속하는 경우, 어느 하나의 열전 변환 소자가 파손되어 전기를 흘릴 수 없게 된 경우, 모듈 전체로서 사용 불능으로 되며, 신뢰성이 떨어진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상의 점을 감안해서, 충분한 기전압을 확보하면서 신뢰성을 향상시킬 수 있는 열전 변환 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[1] 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 제1 전극, 한쪽의 단부가 상기 제1 전극과 각각 전기적으로 접속되는 복수의 열전 변환 소자, 해당 열전 변환 소자의 다른 쪽의 단부에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극을 구비하는 열전 변환 모듈로서, 상기 열전 변환 소자를 직렬로 접속한 복수의 직렬군을 구비하고, 해당 직렬군을 병렬로 접속하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열전 변환 소자를 직렬로 접속한 복수의 직렬군을 병렬로 접속하고 있기 때문에, 직렬군의 하나의 열전 변환 소자가 파손되었다고 해도 다른 직렬군의 열전 변환 소자로 전기를 흘릴 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 각 직렬군에서는 열전 변환 소자가 직렬로 접속되어 있기 때문에, 열전 변환 모듈의 기전압을 높일 수 있다.
[2] 또, 본 발명은 복수의 제1 전극, 한쪽의 단부가 상기 제1 전극과 각각 전기적으로 접속되는 복수의 열전 변환 소자, 해당 열전 변환 소자의 다른 쪽의 단부에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극을 구비하는 열전 변환 모듈로서, 상기 열전 변환 소자를 병렬로 접속한 복수의 병렬군을 구비하고, 해당 병렬군을 직렬로 접속하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열전 변환 소자를 병렬로 접속한 복수의 병렬군을 직렬로 접속하고 있기 때문에, 병렬군의 하나의 열전 변환 소자가 파손되었다고 해도 다른 열전 변환 소자로 전기를 흘릴 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 병렬군끼리는 직렬로 접속된다. 이 때문에, 열전 변환 모듈의 기전압을 높일 수 있다.
[3] 또, 본 발명에서는 전기의 입출력을 실행하는 한 쌍의 단자부를 구비하고, 해당 단자부의 한쪽은 복수의 상기 열전 변환 모듈을 배열했을 때에 서로 인접하는 열전 변환 모듈의 다른 쪽의 단자부와 인접하도록 위치하고, 한쪽의 상기 단자부와, 인접하는 상기 열전 변환 모듈의 다른 쪽의 상기 단자부를 결속 부재로 연결할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 열전 변환 모듈을 연결해서 1개의 열전 변환 모듈과 같이 이용할 수 있으며, 소자 밀도를 고밀도로 유지하면서 열전 변환 모듈의 설치 면적을 변경하기 쉽게 할 수 있다.
[4] 또, 본 발명에서는 제1 전극 또는 제2 전극에 열전 변환 소자를 위치결정하는 안내부를 마련할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열전 변환 소자를 제1 전극 또는 제2 전극에 접속시킬 때에, 안내부에 의해서 위치 결정되기 때문에, 열전 변환 소자를 제1 전극 또는 제2 전극에 잘못해서(위치가 어긋나) 접속되는 것을 방지하고, 신속하게 열전 변환 모듈을 조립할 수 있다.
[5] 또, 본 발명에서 제1 전극 또는 상기 제2 전극은 표면에 납재층을 구비하는 부재로 성형되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제1 전극 또는 제2 전극과 열전 변환 소자를 접합시키는 부분에 대응시켜, 납재를 마련하는 공정을 생략할 수 있으며, 열전 변환 모듈의 제조를 용이하게 할 수 있다.
[6] 또, 본 발명에서 열전 변환 모듈은 제1 전극 또는 제2 전극이 배치되는 베이스부를 구비하고, 베이스부는 복수로 분할되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 베이스부가 분할됨으로써, 베이스부의 크기를 용이하게 변경할 수 있게 되며, 종래와 같이, 열전 변환 모듈의 크기를 변경할 때마다 베이스부를 다시 만들 필요가 없게 되어 편리하다.
[7] 또, 본 발명에서 베이스부는 병렬군 또는 직렬군마다 분할되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 병렬군 또는 직렬군의 수를 증가시키는 동시에, 베이스부의 수도 증가시킬 수 있기 때문에, 열전 변환 모듈의 크기의 변경이 더욱 용이하게 된다.
[8] 또, 본 발명에서 복수의 열전 변환 소자는 n형과 p형 중의 어느 한쪽으로 구성되고, 제1 전극과 인접하는 열전 변환 소자에 전기적으로 접속되는 제2 전극을 전기적으로 접속하는 접속부가 마련되고, 접속부에는 열전 변환 소자의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형에의 추종성을 높이도록 구성된 추종부가 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 열전 변환 소자가 열 팽창 또는 열 수축해서 변형되어도, 추종부에서 그 변형에 대응시킬 수 있다.
[9] 또, 본 발명에서는 복수의 열전 변환 소자를 n형 및 p형으로 구성하는 경우에는 서로 인접하는 n형의 열전 변환 소자와 p형의 열전 변환 소자는 제1 전극끼리 또는 제2 전극끼리 접속되고, 접속되는 제1 전극끼리 또는 제2 전극끼리는 제1 전극 또는 제2 전극의 측 가장자리에서 다른 쪽의 전극측을 향해 굴곡된 후, 되꺾이도록 해서 인접하는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 측 가장자리에 접속하여, 상기 열전 변환 소자의 열 팽창에 의한 변형을 흡수하는 흡수부를 통해 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, n형의 열전 변환 소자와 p형의 열전 변환 소자의 열 팽창률의 차를 흡수부에서 흡수할 수 있다.
[10] 또, 본 발명에서는 전기의 입출력을 실행하는 한 쌍의 단자부를 구비하고, 단자부의 적어도 한쪽은 병렬군 또는 직렬군에 전기적으로 접속되는 제1 전극 또는 제2 전극에, 병렬군 또는 직렬군의 하나의 측 가장자리를 따라 절곡되고, 상기 적어도 한쪽의 단자부의 온도 상승을 억제하는 절곡편을 통해 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 절곡편에 의해, 단자부의 복사열에 의해 열전 변환 소자의 양단의 온도 차를 적절히 유지할 수 없게 되는 상태를 억제시킬 수 있다.
[11] 또, 본 발명에서는 제1 전극은 열전 변환 소자마다 대응시켜 복수 마련되고, 제2 전극은 베이스부에 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 전극은 열전 변환 소자마다 대응시켜 마련되기 때문에, 인접하는 제1 전극간의 간격이 확장 수축 가능하게 되고, 열전 변환 소자의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형을 제1 전극측에서 흡수시킬 수 있다.
[12] 또, 본 발명에서는 제2 전극을 베이스부에 고정시키는 경우에는 제2 전극은 병렬군에 대응시켜 일체로 형성된다.
본 발명에 따르면, 제2 전극을 병렬군에 대응시켜 일체로 형성하는 것에 의해, 복수의 열전 변환 소자에 접속되는 제2 전극을 한 번에 배치할 수 있어, 열전 변환 모듈의 조립을 간략화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 충분한 기전압을 확보하면서 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 열전 변환 모듈을 방향을 바꾸어서 나타내는 사시도.
도 3은 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈의 분해도.
도 4는 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈을 복수 연결시킨 상태에서 나타내는 사시도.
도 5는 도 4의 열전 변환 모듈을 분리해서 나타내는 사시도.
도 6은 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈의 변형예를 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 열전 변환 모듈을 나타내는 사시도.
도 8은 도 7의 열전 변환 모듈을 방향을 바꾸어서 나타내는 사시도.
도 9는 제2 실시 형태의 열전 변환 모듈의 분해도.
도 10은 제2 실시 형태의 제1 전극과 제2 전극과 양자를 접속하는 접속부를 나타내는 사시도.
도 11은 도 10의 XI-XI선의 단면도.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태의 열전 변환 모듈을 나타내는 사시도.
도 13은 도 12의 열전 변환 모듈을 방향을 바꾸어서 나타내는 사시도.
도 14는 제3 실시 형태의 열전 변환 모듈의 분해도.
도 15는 본 발명의 제4 실시 형태의 열전 변환 모듈을 나타내는 사시도.
도 16은 도 15의 열전 변환 모듈을 방향을 바꾸어서 나타내는 사시도.
도 17은 제4 실시 형태의 열전 변환 모듈의 분해도.
[제1 실시 형태]　
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 열전 변환 모듈의 제1 실시 형태를 설명한다. 도 1 내지 도 3에 나타내는 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 복수의 n형의 열전 변환 소자(2)가 전기적으로 접속된 소위 유니레그형의 것이다.
열전 변환 소자(2)는 Mg2Si제이며, 사각기둥형상으로 형성된다. 종래, 열전 변환 소자의 재료로서는 인체에의 유해성(유해화가 위구되는 것 포함)을 갖는 것이 많으며, 또 고가이다. 이에 대해, Mg2Si는 인체에 무해하며 환경 부하가 작고, 또 자원이 풍부하며 저렴하다. 또, Mg2Si는 비중이 가볍기 때문에, 매우 가벼운 열전 변환 소자(2)를 제작할 수 있다. 이 때문에, 근래, 열전 변환 소자의 재료로서, Mg2Si가 주목받고 있다.
열전 변환 소자(2)의 상단에는 제1 전극(3)이 접합된다. 이것에 의해, 열전 변환 소자(2)와 제1 전극(3)이 전기적으로 접속된다. 열전 변환 소자(2)의 하단에는 제2 전극(4)이 접합된다. 이것에 의해, 열전 변환 소자(2)와 제2 전극(4)이 전기적으로 접속된다.
제1 전극(3) 및 제2 전극(4)은 열전 변환 소자(2)가 접속되는 측의 표면에 납재층을 구비하는 니켈판(Ni판)으로 성형되어 있다. 이 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)은 납재층을 일체로 형성한 것이어도 좋고, 또는 니켈판의 표면에 납재를 스크린 인쇄한 후, 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)의 형상으로 펀칭해서 형성해도 좋다.
이와 같이 구성되는 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)을 이용하는 것에 의해, 제1 전극(3) 또는 제2 전극(4)마다 납재의 프린트 등을 실행할 필요가 없어지며, 납재의 인쇄회수를 줄여 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.
또한, 전극(3, 4)은 니켈(Ni)에 한정되지 않으며, 다른 재료의 것, 예를 들면 니켈(Ni)로 도금한 동(Cu)을 이용해도 좋다. 또, 접합 방법으로서는 납땜, 납땜 등의 납접 또는 은 페이스트 등의 도전성 접착제에 의한 접착, 확산 접합을 이용할 수도 있으며, 열전 변환 모듈의 용도 등에 따라 적절히 선택해서 접합한다.
납접에 의해 접합하는 경우에는 납(땜납)을 열전 변환 소자(2)의 양단부에 미리 페이스트해 두어도 좋지만, 본 실시 형태에서는 미리 표면(양면 또는 편면)에 납재층을 구비하는 판형상의 부재를 전극(3, 4)으로서 이용하고 있다. 열전 변환 소자(2)의 표면은 미세한 요철을 갖는 면으로 되어 있지만, 납(땜납)이나 은 페이스트 등으로 표면의 요철을 덮는 것에 의해 평활한 면으로 할 수 있으며, 이것에 의해, 열전 변환 소자(2)와 전극(3, 4)의 접합 상태가 양호하게 되며, 우수한 도전성을 확보할 수 있다. 또, 열전 변환 소자(2)를 제작할 때에, 열전 변환 소자(2)의 양단(상하단)에 니켈 등의 접합층을 형성시켜, 열전 변환 소자(2)와 전극(3, 4)의 접합을 용이하게 해도 좋다.
제2 전극(4)은 판형상의 베이스부(5)상에 고정되어 있다. 베이스부(5)는 산화 알루미늄으로 성형된 절연성을 갖는 판형상체로 구성된다. 또한, 베이스부(5)는 산화 알루미늄에 한정되지 않으며, 다른 재료로 성형해도 좋다. 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)에서는 아래쪽을 고온 측, 위쪽을 저온측으로 해서 이용하는 것으로서 설명한다.
또, 도면에서는 열전 변환 모듈(1)의 내부를 보기 쉽게 하기 위해, 위쪽에 위치하는 베이스부를 생략하고 있다. 또한, 위쪽에 위치하는 베이스부는 열전 변환 모듈(1)을 금속과 같은 도전성의 외장을 갖는 것에 대해 접촉시켜 이용할 때에는 단락 방지 등의 이유로부터 필요하지만, 열전 변환 모듈(1)을 접촉시키는 것이 절연되어 있는 경우, 또는 접촉시키는 일 없이 방열(냉각)할 수 있도록 구성하는 경우에는 위쪽에 위치하는 베이스부는 없어도 좋다. 또, 베이스부의 재질은 접촉시키는 것에 따라 적절히 변경해도 좋다. 예를 들면, 위쪽의 베이스부를 가요성을 구비하는 절연성의 열전도 시트로 구성해도 좋다. 또, 위쪽의 베이스부만을 남기고, 아래쪽의 베이스부(5)를 없애고 열전 변환 모듈(1)을 구성할 수도 있다. 또, 상하 양쪽의 베이스부가 없어도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이 X 방향과 Y 방향을 정의한다. 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 X 방향에 4개의 열전 변환 소자(2)가 배열되고, Y 방향에 4개의 열전 변환 소자(2)가 배열되는 합계 16개의 열전 변환 소자(2)로 1개의 열전 변환 모듈(1)이 구성된다.
도 3에 분해해서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)의 가장 바로 앞(도 2에서는 가장 안쪽)에 위치하는 X 방향에 배열되는 4개의 열전 변환 소자(2)에 전기적으로 접속되는 4개의 제2 전극(4)은 일체로 형성된 일체형 제2 전극(6)으로서 구성되어 있다.
일체형 제2 전극(6)의 Y 방향 측가장자리에는 위쪽을 향해 절곡되는 절곡편(7)이 형성되어 있다. 그리고 절곡편(7)의 가장 바로 앞측의 선단 가장자리로부터 L자 형상의 제1 단자부(8)가 마련되어 있다. 제1 단자부(8)는 L자 형상의 선단 부분이 열전 변환 소자(2)의 위쪽 측(저온 측)에 위치하도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 제1 단자부(8)가 열원(고온 측)에서 멀어져 제1 단자부(8)의 온도 상승을 억제할 수 있으며, 온도 상승에 수반하는 제1 단자부(8)에서의 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다. 또, 제1 단자부(8)의 L자 형상의 선단 부분은 베이스부(5)보다 바깥쪽으로 연장되어 있다.
절곡편(7)을 마련하는 것에 의해, 제1 단자부(8)를 흐르는 전류에 대해 필요한 단면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 절곡편(7)을 마련하는 것에 의해, 제1 단자부(8)의 면적을 작게 할 수 있으며, 고온 측으로부터 열이 전도되고, 또 전류의 흐름에 의해서 발열하는 제1 단자부(8)의 복사열의 영향으로, 열전 변환 소자(2)의 양단부의 온도 차가 작아지는 것을 억제할 수 있다.
일체형 제2 전극(6)의 열전 변환 소자(2)와 전기적으로 접속되는 부분에는 열전 변환 소자(2)에 대응시켜 오목하게 한 오목부(6a)가 마련되어 있다. 이 오목부(6a)에 의해서, 열전 변환 소자(2)가 일체형 제2 전극(6)에 고정될 때에 위치 결정된다. 이것에 의해, 일체형 제2 전극(6)에 열전 변환 소자(2)를 잘못해서(위치가 어긋나) 접합되는 것을 방지하며, 신속하게 열전 변환 모듈(1)을 조립할 수 있다.
또, 열전 변환 소자(2)의 위치결정을 위한 지그를 별도로 준비할 필요가 없으며, 또, 지그 설치용의 스페이스도 필요없기 때문에, 베이스부(5)의 단위 면적당 열전 변환 소자(2)의 밀도를 향상시킬 수 있다. 오목부(6a)는 본 실시 형태의 일체형 제2 전극(6)에서의 본 발명의 안내부로서 기능한다.
또, 도 3에 분해해서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)의 가장 안쪽(도 2에서는 가장 바로 앞)에 위치하는 X 방향에 배열되는 4개의 열전 변환 소자(2)에 전기적으로 접속되는 4개의 제1 전극(3)은 일체로 형성된 일체형 제1 전극(9)으로서 구성되어 있다.
일체형 제1 전극(9)은 Y 방향 측가장자리는 아래쪽을 향해 굴곡된 굴곡편(10)이 형성되어 있다. 일체형 제1 전극(9)의 각 제1 전극(3)은 굴곡편(10)을 통해 일체로 접속되어 있다.
또, 굴곡편(10)에는 각 제1 전극(3)의 사이에 위치시켜 위가장자리에서 아래쪽을 향해 잘라내어진 슬릿(11)이 마련되어 있다.
굴곡편(10)의 X 방향 바로 앞측(도 2에서는 안쪽측)의 측가장자리에는 제1 단자부(8)에 대응시켜 제2 단자부(12)가 마련되어 있다.
일체형 제1 전극(9) 이외의 제1 전극(3)은 Y 방향에 인접하는 열전 변환 소자(2)에 전기적으로 접속되는 제2 전극(4)과 접속부(13)를 통해 대략 Z자 형상으로 일체로 형성된다. 접속부(13)에는 그 중앙부분이 잘라내어진 절결부(14)가 마련되어 있다. 이 절결부(14)에 의해, 접속부(13)의 단면적이 접속부(13)를 흐르는 전류에 대해 필요 최소한으로 되며, 접속부(13)에서의 고온 측에서 저온측으로의 열전도를 최소한으로 억제하여, 열전 변환 소자(2)의 양단의 온도차가 작아지는 것을 방지할 수 있다.
접속부(13)에서 접속되는 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)에는 X 방향 측가장자리에서 열전 변환 소자(2) 측을 향해 되꺾이는 되꺾음부(15)가 마련되어 있다. 이 되꺾음부(15)는 열전 변환 소자(2)의 X 방향 측면에 대응해서 마련되어 있으며, 열전 변환 소자(2)와 제1 전극(3) 또는 제2 전극(4)의 위치결정으로서 이용된다. 본 실시 형태에서는 오목부(6a)에 부가해서, 되꺾음부(15)도 본 발명의 안내부로서 기능한다. 또한, 되꺾음부(15)는 제1 전극(3) 또는 제2 전극(4)의 한쪽에만 마련해도 좋고, 예를 들면 제1 전극(3)에는 마련하지 않아도 좋다.
본 실시 형태에서는 제1 전극(3), 제2 전극(4) 및 접속부(13)로 구성되는 대략 Z자 형상의 부재를 대략 Z자 형상 부재(16)로 정의한다.
본 실시 형태에서는 일체형 제2 전극(6)에 전기적으로 접속되는 4개의 열전 변환 소자(2) 및 일체형 제1 전극(9)에 전기적으로 접속되는 4개의 열전 변환 소자(2)가 병렬군(17)을 구성한다. 2개의 병렬군(17)은 Y 방향에 배열되는 3개의 대략 Z자 형상 부재(16) 및 2개의 열전 변환 소자(2)를 통해 4개소에서 직렬로 접속된다.
또, 본 실시 형태의 베이스부(5)는 병렬군(17)에 대응시켜, Y 방향으로 4개로 분할된 분할 기판(18)으로 구성된다. 이와 같이, 베이스부(5)가 분할되는 것에 의해, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 설치 개소가 볼록 곡면과 같은 만곡된 장소에서도 설치하기 쉬워진다.
또, 분할 기판(18)의 수를 변경하는 것에 의해 베이스부(5)의 크기를 용이하게 변경할 수 있다. 이것에 의해, 열전 변환 모듈(1)의 크기를 변경하는 것이 용이하게 되며, 설계 자유도가 높아진다. 또, 베이스부(5)를 복수의 분할 기판(18)으로 구성하는 것에 의해, 열전 변환 소자(2)의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형도 흡수하기 쉬워진다. 또, 본 실시 형태의 분할 기판(18)은 병렬군(17)에 대응시켜 마련하고 있기 때문에, 병렬군(17)의 수의 증감에 대응시켜 분할 기판(18)의 수도 증감시킬 수 있으며, 열전 변환 모듈(1)의 설계 자유도가 더욱 높아진다.
도 4 및 도 5는 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)을 3개 Y 방향으로 배열하여, 인접하는 제1 단자부(8)와 제2 단자부(12)를 대략 통형상으로 형성된 탄성력을 구비하는 결속 부재(19)로 결속한 것이다.
이와 같이, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 복수 배열하여 중첩되는 제1 단자부(8)와 제2 단자부(12)를 결속 부재(19)로 결속하는 것에 의해, 마치 1개의 열전 변환 모듈로서 구성하는 것이 가능하게 되며, 열전 변환 모듈(1)의 설치 개소의 넓이에 따라, 소자 밀도를 고밀도로 유지하면서 설치 면적의 변경이 용이하게 된다. 환언하면, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)에 의하면, 설치 자유도가 향상된다. 또, 열전 변환 모듈(1)의 사이의 쓸데없는 스페이스를 최소한에 머무르게 할 수 있으며, 열전 변환 모듈(1)의 연결체의 소형화를 도모할 수도 있다.
다음에, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)의 작동에 대해 설명한다. 열전 변환 모듈(1)의 하측의 베이스부(5)를 예를 들면 300℃ 내지 600℃의 열원에 부착하고, 상측의 베이스부(도시 생략)를 냉각시키면, 열전 변환 소자(2)의 양단에서 온도 차가 생기며, 제벡 효과에 의해 전류가 흘러 발전한다. 이때, 계속해서 발전하기 위해서는 열전 변환 소자(2)의 양단에서 소정의 온도차가 계속해서 유지될 필요가 있지만, 제1 실시 형태에서는 열전 변환 소자(2)의 재료로서 열전도율이 작은 Mg2Si를 이용하고 있기 때문에, 온도차를 양호하게 유지할 수 있다.
본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)에 의하면, 2개의 병렬군(17)을 Y 방향으로 배열하는 3개의 대략 Z자 형상 부재(16) 및 2개의 열전 변환 소자(2)를 통해 4개소에서 직렬로 접속된다. 이것에 의해, 병렬군(17)의 어느 하나의 열전 변환 소자(2)가 파손되었다고 해도, 다른 열전 변환 소자(2)에서, 열을 전기로 또는 전기를 열로 변환할 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 열전 변환 소자(2)가 직렬로 접속되는 부분을 구비하기 때문에, 기전압을 높일 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는 대략 Z자 형상 부재(16), 열전 변환 소자(2) 및 분할 기판(18)을 추가하거나 삭제함으로써, 열전 변환 모듈(1)을 Y 방향으로 임의의 크기로 변경할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)은 신뢰성을 향상시키면서, 크기의 변경을 용이하게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 제2 전극(4)은 베이스부(5)에 고정되지만, 일체형 제1 전극(9)에는 슬릿(11)이 마련되며, 다른 제1 전극(3)은 각각 접속되는 열전 변환 소자(2)에 대응시켜 서로 간격을 유지하고 있다. 따라서, 열전 변환 소자(2)나 베이스부(5)의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형을 제1 전극(3) 측에서 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 대략 Z자 형상 부재(16)의 제2 전극(4)이 X 방향에서 열전 변환 소자(2)마다 분리되어 있는 것을 설명하였다. 그러나 도 6에 나타내는 제1 실시 형태의 변형 예와 같이, 대략 Z자 형상 부재(16)의 제2 전극(4)은 X 방향에 인접하는 것끼리를 일체형 제2 전극(6)과 같이 일체로 형성해도 좋다. 이 경우, 제1 실시 형태의 2개의 병렬군(17)의 사이에 위치하는 열전 변환 소자도 X 방향으로 4개 배열된 병렬군으로 된다. 도 6에 나타내는 제1 실시 형태의 변형예에서는 제2 전극(4)에, 후술하는 제2 실시 형태에서 상세하게 설명하는 열전 변환 소자(2)의 위치결정을 위한 오목부(4a)와 동일한 오목부(4a)가 마련되어 있다(도 10 및 도 11 참조).
또, 본 실시 형태에서는 일체형 제2 전극(6)에 전기적으로 접속되는 4개의 열전 변환 소자(2) 및 일체형 제1 전극(9)에 전기적으로 접속되는 4개의 열전 변환 소자(2)를 병렬군(17)으로서 설명하였다. 그러나 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈은 견해를 바꾸면, 2개의 병렬군(17)을, 4개소에서 직렬로 접속하는 Y 방향에 배열되는 3개의 대략 Z자 형상 부재(16) 및 2개의 열전 변환 소자(2)가 각각 직렬군을 구성하고 있다고 정의할 수도 있다.
이 경우, 4개의 직렬군은 일체형 제2 전극(6) 및 일체형 제1 전극(9)에서 병렬로 접속되어 있게 된다. 또, 이 경우, 베이스부(5)는 직렬군에 대응시켜, X 방향으로 4개로 분할해서 4개의 분할 기판으로 구성해도 좋다. 이 경우, 열전 변환 모듈의 크기를 변경하기 위해서는 일체형 제2 전극 및 일체형 제1 전극의 크기를 변경할 필요가 있지만, 직렬군의 수를 X 방향으로 증감시키는 것만으로 열전 변환 모듈의 크기를 변경할 수 있기 때문에, 신뢰성을 향상시키면서, 설계 변경이 비교적 용이하게 된다.
또, 제1 실시 형태의 접속부(13)에 후술하는 제2 실시 형태의 절결 홈(213a)을 마련해도 좋다. 접속부(13)에 절결 홈을 마련하면, 접속부(13)는 상하 방향으로 신축하기 쉬워지며, 열전 변환 소자(2)의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형으로의 추종성을 높일 수 있다. 또, 각 열전 변환 소자(2)의 높이에 편차가 생겼다고 해도 절결 홈을 변형시킴으로써 제1 전극(3)을 열전 변환 소자(2)에 꽉 눌러 열전 변환 소자(2)와 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)을 확실하게 접합시킬 수 있다. 이와 같이, 해당 절결 홈은 본 발명의 추종부에 해당한다. 또한, 본 발명의 추종부는 절결 홈에 한정되지 않으며, 열전 변환 소자의 열 팽창이나 열 수축에 추종하도록 상하 방향으로 신축할 수 있는 것이면 다른 구성이어도 좋다. 예를 들면, 추종부는 물결형상(주름상자 형상), 'く'형상, 만곡 형상이어도 좋다.
또, 본 실시 형태의 열전 변환 소자(2)는 도 2에 사각기둥형상의 것을 나타냈지만, 이것에 한정하지 않으며, 다른 형상 예를 들면 원기둥형상으로 해도 좋다.
또, 제1 실시 형태에서는 열전 변환 소자(2)를 Mg2Si로 제작하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, Sb-Te계 및 Bi-Se계를 포함시킨 Bi-Te계, Sn-Te계 및 Ge-Te계를 포함시킨 Pb-Te계, Ag-Sb-Te계, Ag-Sb-Ge-Te계, Si-Ge계, Fe-Si계, Mn-Si계, Zn-Sb계, 칼코게나이드, 스커터루다이트, 채워진(filled) 스커터루다이트, 클래스레이트, 반(half)호이슬러, 호이슬러, 탄화 붕소, 층형상 코발트 산화물 등의 임의의 열전 변환 재료를 이용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 열전 변환 소자(2)로서 n형의 것만을 이용한 것을 설명했지만, 이것에 한정하지 않으며, p형의 열전 변환 소자만을 이용해도 좋다. 또, Mg2Si는 고순도일 필요는 없으며, 예를 들면 연삭·연마 가공시에 배출되는 폐실리콘 슬러지를 이용해서 얻어지는 것이어도 좋다.
또, 열전 변환 소자(2)의 양단부에, 전극과의 접촉 저항을 저감시키기 위해, 접합층을 마련해도 좋다. 접합층은 열전 변환 소자와 일체적으로 형성할 수도 있다. 또, 접합층 및 전극은 Ni, Al, Cu, W, Au, Ag, Co, Mo, Cr, Ti, Pd 등 및 이들로 이루어지는 합금 등의 임의의 재료를 이용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 제벡 효과를 이용한 발전용의 열전 변환 모듈(1)을 설명했지만, 본 발명의 열전 변환 모듈은 펠티에 효과를 이용해서 냉각 또는 가열하는 것에도 마찬가지로 이용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 도 1에 나타내는 열전 변환 모듈(1)의 아래쪽 측을 열원에 접촉시키는 고온 측, 위쪽측을 방열(냉각)시키는 저온측으로 한 것을 설명하였다. 그러나 본 발명의 열전 변환 모듈의 사용 방법은 이것에 한정되지 않으며, 예를 들면 도 1에서, 위쪽 측을 고온 측으로 하고, 아래쪽 측을 저온측으로 설정해도 좋다.
또, 제1 단자부(8) 및 제2 단자부(12)의 방향은 열전 변환 모듈(1)끼리를 결속 부재(19)로 연결시킬지의 여부를 고려한 후에, 적절히 변경 가능하다.
[제2 실시 형태]　
다음에, 도 7 내지 도 11을 참조해서, 본 발명의 열전 변환 모듈의 제2 실시 형태를 설명한다. 또한, 제1 실시 형태의 것과 동일한 것은 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또, 도 7 및 도 8의 부호 '217'은 제2 실시 형태의 병렬군을 나타낸다.
도 7 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태의 열전 변환 모듈(201)은 제1 실시 형태의 변형 예로서 보충으로 설명한 바와 같이 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)의 대략 Z자 형상 부재(16)의 제2 전극(4)을 X 방향에서 일체로 형성하는 동시에(도 9 내지 도 11 참조), 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)을 2개 배열해서 연결하고 1개의 열전 변환 모듈로 한 것이다.
도 8의 Y 방향 바로 앞(도 7 및 도 9에서는 Y 방향 안쪽)에 나타내는 바와 같이, X 방향으로 일체로 연결된 4개의 제1 전극(3)은 X 방향으로 일체로 연결된 4개의 제2 전극(4)(도 9의 분해도 참조)과 일체적으로 연결되어 있다. 이 연결 부분은 크랭크형상으로 굴곡된 크랭크부(203a)를 구비한다.
이 크랭크부(203a)에 의해, X 방향으로 일체로 연결된 4개의 제1 전극(3)의 도 8에서의 Y 방향 바로 앞의 측가장자리(도 7 및 도 9에서는 Y 방향 안쪽의 측가장자리)에서 아래쪽으로 수하(垂下; 늘어뜨림)하는 수하부(203b)가 열전 변환 소자(2)에서 약간 멀어지도록 구성된다. 이것에 의해, 수하부(203b)의 복사열의 영향을 열전 변환 소자(2)가 받기 어렵게 하고 있다.
또, 크랭크부(203a)에 의해, 연결된 4개의 제1 전극(3)과 연결된 4개의 제2 전극(4)의 상하 방향의 거리를 열전 변환 소자(2)의 열 팽창 또는 열 수축에 추종할 수 있도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 크랭크부(203a)도 본 발명의 추종부에 해당한다.
또, 제2 실시 형태의 열전 변환 모듈(201)에서는 접속부(213)의 형상이 제1 실시 형태의 것과 다르다. 제1 실시 형태의 접속부(13)는 그 중앙부분이 잘라내어진 절결부(14)가 마련되어 있다. 이에 대해, 제2 실시 형태의 접속부(213)는 그 중앙부분만을 남기고, 측가장자리 부분이 잘라내어진 절결부(214)가 마련되어 있다.
이 절결부(214)에 의해서도, 접속부(213)의 단면적이 접속부(213)를 흐르는 전류에 대해 필요 최소한으로 되고, 접속부(213)에서의 고온 측에서 저온 측으로의 열전도를 최소한으로 억제하며, 열전 변환 소자(2)의 양단의 온도차가 작아지는 것을 방지할 수 있다.
또, 접속부(213)에는 그 표면에 X 방향으로 수평 홈 형상으로 잘라내어진 절결 홈(213a)이 상하 방향에 간격을 두고 2개소에 마련되어 있다. 이 절결 홈(213a)에 의해, 접속부(213)는 상하 방향으로 신축하기 쉬워지고, 열전 변환 소자(2)의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형에의 추종성을 높일 수 있다. 또, 각 열전 변환 소자(2)의 높이에 편차가 생겼다고 해도 절결 홈(213a)을 변형시킴으로써 제1 전극(3)을 열전 변환 소자(2)에 꽉 눌러 열전 변환 소자(2)와 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)을 확실하게 접합시킬 수 있다.
따라서, 이 절결 홈(213a)은 본 발명의 추종부에 해당한다. 또한, 본 발명의 추종부는 절결 홈에 한정되지 않으며, 열전 변환 소자의 열 팽창이나 열 수축에 추종하도록 상하 방향으로 신축할 수 있는 것이면 다른 구성이어도 좋다. 예를 들면, 추종부는 물결형상(주름상자 형상), 'く'형상, 만곡 형상이어도 좋다.
제2 실시 형태의 열전 변환 모듈(201)에 의해서도, 신뢰성을 향상, 고(高) 기전압, 크기의 변경 용이성이라고 하는 제1 실시 형태의 열전 변환 모듈(1)과 동일한 작용 효과를 얻는 동시에, 마찬가지의 변형 예를 적용할 수 있다.
또한, 도 11에 단면으로 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에서는 접속부(213)와 접속하는 제1 전극(3)에 열전 변환 소자(2)를 위치 결정하는 오목부(3a)(안내부)를 마련하고, 접속부(213)와 접속하는 제2 전극(4)에 열전 변환 소자(2)를 위치 결정하는 오목부(4a)(안내부)를 마련하고 있다. 그러나 안내부로서의 오목부(3a, 4a)는 어느 한쪽의 전극에만 마련해도 좋다.
또, 오목부(3a) 대신에, 제1 실시 형태의 되꺾음부(15)와 마찬가지로, 제1 전극(3)의 X 방향 측가장자리에 열전 변환 소자(2)측(아래쪽)을 향해 되꺾이는 되꺾음부를 마련해도 좋다. 또, 제1 단자부(8) 및 제2 단자부(12)의 방향은 제1 실시 형태와 같이 열전 변환 모듈끼리를 결속 부재(19)로 연결시킬지의 여부를 고려한 후에, 적절히 변경 가능하다.
[제3 실시 형태]　
다음에, 도 12 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 열전 변환 모듈의 제3 실시 형태를 설명한다. 또한, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 것과 동일한 것은 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또, 도 12 및 도 13에서의 부호 "17'"은 제3 실시 형태의 직렬군을 나타낸다.
제3 실시 형태의 열전 변환 모듈(301)은 n형의 열전 변환 소자(2)와 p형의 열전 변환 소자(2')를 전기적으로 접속하는 소위 π형의 것이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, Y 방향에 바로 앞부터 p형, n형, p형, n형의 순번으로 배열되어 있다. X 방향에는 동일 종류의 열전 변환 소자가 4개 배열되어 있다.
소위 π형의 열전 변환 모듈에서는 p형의 열전 변환 소자(2')가 제1 전극과 인접하는 열전 변환 소자에 전기적으로 접속되는 제2 전극을 접속하는 접속부로서 기능한다. 이 때문에, 소위 π형의 열전 변환 모듈에서는 접속부는 존재하지 않는다.
제3 실시 형태의 2개의 일체형 제1 전극(9)의 Y 방향간에 위치하는 제1 전극(3)은 Y 방향에서 인접하는 제1 전극(3)끼리 전기적으로 접속된다. 제3 실시 형태에서는 제1 전극(3)의 X 방향 바로 앞의 측가장자리에서 아래쪽으로 굴곡된 W자 형상 굴곡편(20)을 통해 Y 방향에서 인접하는 제1 전극(3)끼리가 전기적으로 접속된다.
이 W자 형상 굴곡편(20)은 제1 전극(3)의 측가장자리에서 수하하는 굴곡부와 2개의 굴곡부끼리를 Y 방향에서 접속하는 만곡부로 구성된다. n형의 열전 변환 소자(2)와 p형의 열전 변환 소자(2')는 열 팽창률이 다르기 때문에, W자 형상 굴곡편(20)은 이 팽창 차(수축 차)에 대응할 수 있도록 변형되기 쉬운 W자 형상으로 형성하고 있다. 또, W자 형상 굴곡편(20)에 의해서, 베이스부(5)의 열 팽창에 의한 Y 방향(수평 방향)으로의 열전 변환 소자(2) 간의 거리의 변화도 흡수할 수 있다. 본 실시 형태의 W자 형상 굴곡편(20)이 본 발명의 흡수부에 해당한다.
또, 도 14에 분해해서 나타내는 바와 같이, 제3 실시 형태의 제2 전극(304)은 Y 방향에서 인접하는 n형의 열전 변환 소자(2)와 p형의 열전 변환 소자(2')를 전기적으로 접속하도록, n형의 열전 변환 소자(2)의 제2 전극과 p형의 열전 변환 소자(2')의 제2 전극이 Y 방향에서 접속되고 일체화되어 있다.
제3 실시 형태의 열전 변환 모듈(301)에서는 Y 방향으로 p형, n형이 교대로 배열되는 4개의 열전 변환 소자(2, 2')로 1개의 직렬군(17')을 구성하고, 이 직렬군(17')이 X 방향으로 4개 배치되어 있다. 각 직렬군(17')은 Y 방향 양단에 마련된 일체형 제1 전극(9)에서 병렬로 접속되어 있다.
바로 앞측의 일체형 제1 전극(9)에는 제1 단자부(8)가 마련되고, 안쪽 측의 일체형 제1 전극(9)에는 제1 실시 형태와 마찬가지로 제2 단자부(12)가 마련되어 있다. 제3 실시 형태의 일체형 제1 전극(9)은 좌우 대칭형으로 되어 있다. 또, 제3 실시 형태의 베이스부(5)는 직렬군(17')에 대응시켜 X 방향으로 4개로 분할된 분할 기판(318)으로 구성된다.
제3 실시 형태의 열전 변환 모듈(301)에 의해서도, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 기전압이 높아지며, 크기를 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태의 제2 전극(304)은 X 방향에 배열되는 것끼리를 후술하는 제4 실시 형태의 제2 전극과 같이 일체로 구성해도 좋다. 이 경우, 바로 앞측의 4개의 p형의 열전 변환 소자(2')와 4개의 n형의 열전 변환 소자(2)로 1개의 병렬군을 구성한다. 이 경우, 베이스부(5)를 후술하는 제4 실시 형태의 베이스부와 같이, Y 방향에서 2개로 분할한 분할 기판으로 구성할 수도 있다.
또, 제3 실시 형태에서도, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 변형예를 적용할 수 있다. 또, n형의 열전 변환 소자(2)와 p형의 열전 변환 소자(2')의 위치를 교체해도 좋다. 또, 제1 단자부(8) 및 제2 단자부(12)의 방향은 제1 실시 형태와 같이 열전 변환 모듈끼리를 결속 부재(19)로 연결시킬지의 여부를 고려한 후에, 적절히 변경 가능하다.
[제4 실시 형태]　
다음에, 도 15 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 열전 변환 모듈의 제4 실시 형태를 설명한다. 또한, 제1 내지 제3 실시 형태의 것과 동일한 것은 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또, 도 15 및 도 16의 부호 '417'은 제4 실시 형태에서의 병렬군을 나타내고 있다.
제4 실시 형태의 열전 변환 모듈(401)은 제3 실시 형태와 마찬가지로, n형의 열전 변환 소자(2)와 p형의 열전 변환 소자(2')를 전기적으로 접속하는 소위 π형의 것이다. 제4 실시 형태의 열전 변환 모듈(401)은 제3 실시 형태의 열전 변환 모듈(301)에 비해, 제2 전극, 분할 기판, 2개의 일체형 제1 전극의 Y 방향간에 위치하는 제1 전극(3)끼리의 접속 구조가 다르다.
도 17에 분해해서 나타내는 바와 같이, 2개의 일체형 제1 전극(9)의 Y 방향간에 위치하는 X 방향에 4개, Y 방향에 2개로 합계 8개의 제1 전극(3)은 1개의 금속판을 펀칭해서 후술하는 바와 같이 접속 부분을 절곡하는 것에 의해 형성된다. 도 15 및 도 17에서 X 방향 바로 앞측(도 16에서는 안쪽측)에 위치하고 Y 방향에 배열되는 2개의 제1 전극(3)끼리는 X 방향 바로 앞의 측가장자리에서 아래쪽으로 굴곡된 W자 형상 굴곡편(420)을 통해 접속되어 있다. 또, 도 15 및 도 17에서 X 방향 안쪽측(도 16에서는 바로 앞측)에 위치하고 Y 방향에 배열되는 2개의 제1 전극(3)끼리는 X 방향 안쪽의 측가장자리에서 아래쪽으로 굴곡된 W자 형상 굴곡편(420)을 통해 접속되어 있다.
도 15 및 도 17에서 Y 방향 바로 앞측(도 16에서는 안쪽측)에 위치하고 X 방향에 배열되는 4개의 제1 전극(3)은 Y 방향 바로 앞의 측가장자리에서 아래쪽으로 굴곡된 굴곡편(421)을 각각 구비한다. 각 굴곡편(421)의 하단은 연결부(422)에 의해 연결된다. 이 굴곡편(421)과 연결부(422)에 의해, 4개의 제1 전극(3)이 X 방향간에서 접속된다. X 방향 사이에서는 동일한 열전 변환 소자(2, 2')가 배열되기 때문에, 연결부(422)는 Y 방향의 W자 형상 굴곡편(420)과 같이 변형되기 쉬운 W자 형상의 형상으로 할 필요는 없다.
도 15 및 도 17에서 Y 방향 안쪽측(도 16에서는 바로 앞측)에 위치하고 X 방향에 배열되는 4개의 제1 전극(3)은 Y 방향 안쪽의 측가장자리에서 아래쪽으로 굴곡된 굴곡편(421)을 각각 구비한다. 각 굴곡편(421)의 하단은 연결부(422)에 의해 연결된다. 이 굴곡편(421)과 연결부(422)에 의해, 4개의 제1 전극(3)이 X 방향 사이에서 접속된다.
또, 제4 실시 형태의 제2 전극(404)은 제3 실시 형태의 제2 전극(304)을 X 방향에 배열되는 것끼리 일체로 하는 것에 의해 구성되어 있다. 또, 제4 실시 형태의 베이스부(5)는 병렬군(417)에 대응시켜 Y 방향으로 2개로 분할된 분할 기판(418)으로 구성된다.
제4 실시 형태의 열전 변환 모듈(401)에 의해서도, 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지로, 신뢰성을 향상, 고 기전압, 크기의 변경 용이성이라고 하는 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제4 실시 형태의 제2 전극(404) 및 분할 기판(418)은 제3 실시 형태의 제2 전극(304) 및 분할 기판(318)으로 치환할 수도 있다.
또, 제4 실시 형태의 열전 변환 모듈(401)에서도, 제1 내지 제3 실시 형태의 열전 변환 모듈과 마찬가지의 변형예를 적용할 수 있다. 또, 제1 단자부(8) 및 제2 단자부(12)의 방향은 제1 실시 형태와 같이 열전 변환 모듈끼리를 결속 부재(19)로 연결시킬지의 여부를 고려한 후에, 적절히 절곡하는 등 해서 변경 가능하다.
1; 열전 변환 모듈 2; 열전 변환 소자
3; 제1 전극 4; 제2 전극
5; 베이스부 6; 일체형 제2 전극
6a; 오목부(안내부) 7; 절곡편
8; 제1 단자부 9; 일체형 제1 전극
10; 굴곡편 11; 슬릿
12; 제2 단자부 13; 접속부
14; 절결부 15; 되꺾음부(안내부)
16; 대략 Z자 형상 부재 17; 병렬군
18; 분할 기판 19; 결속 부재
20; W자 형상 굴곡편(제3 실시 형태의 흡수부)
213; 접속부(제2 실시 형태)
213a; 절결 홈(추종부)

Claims (12)

  1. 복수의 제1 전극,
    한쪽의 단부가 상기 제1 전극과 각각 전기적으로 접속되는 복수의 열전 변환 소자,
    상기 열전 변환 소자의 다른 쪽의 단부에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극을 구비하는 열전 변환 모듈로서,
    상기 열전 변환 소자를 직렬로 접속한 복수의 직렬군을 구비하고,
    상기 직렬군을 병렬로 접속하는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  2. 복수의 제1 전극,
    한쪽의 단부가 상기 제1 전극과 각각 전기적으로 접속되는 복수의 열전 변환 소자,
    상기 열전 변환 소자의 다른 쪽의 단부에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극을 구비하는 열전 변환 모듈로서,
    상기 열전 변환 소자를 병렬로 접속한 복수의 병렬군을 구비하고,
    상기 병렬군을 직렬로 접속하는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    전기의 입출력을 실행하는 한 쌍의 단자부를 구비하고,
    상기 단자부의 한쪽은 복수의 상기 열전 변환 모듈을 배열했을 때에 서로 인접하는 열전 변환 모듈의 다른 쪽의 단자부와 인접하도록 위치하고,
    한쪽의 상기 단자부와 인접하는 상기 열전 변환 모듈의 다른 쪽의 상기 단자부를 결속 부재로 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에는 상기 열전 변환 소자를 위치 결정하는 안내부가 마련되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은 표면에 납재층을 구비하는 부재로 성형되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 배치되는 베이스부를 구비하고, 해당 베이스부는 복수로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 베이스부는 상기 병렬군 또는 상기 직렬군마다 분할되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에서,
    상기 복수의 열전 변환 소자는 n형과 p형의 어느 한쪽으로 구성되고,
    상기 제1 전극과 인접하는 상기 열전 변환 소자에 전기적으로 접속되는 상기 제2 전극을 전기적으로 접속하는 접속부가 마련되고,
    상기 접속부에는 상기 열전 변환 소자의 열 팽창이나 열 수축에 의한 변형에의 추종성을 높이도록 구성된 추종부가 마련되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  9. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에서,
    상기 복수의 열전 변환 소자는 n형 및 p형으로 구성되고,
    서로 인접하는 상기 n형의 열전 변환 소자와 상기 p형의 열전 변환 소자는 상기 제1 전극끼리 또는 상기 제2 전극끼리 접속되고,
    상기 접속되는 제1 전극끼리 또는 상기 제2 전극끼리는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 측가장자리에서 다른 쪽의 전극측을 향해 굴곡된 후, 되꺾이도록 해서 인접하는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 측가장자리에 접속하여, 상기 열전 변환 소자의 열 팽창에 의한 변형을 흡수하는 흡수부를 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에서,
    전기의 입출력을 실행하는 한 쌍의 단자부를 구비하고,
    상기 단자부의 적어도 한쪽은 상기 병렬군 또는 상기 직렬군에 전기적으로 접속되는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에, 상기 병렬군 또는 상기 직렬군의 하나의 측가장자리를 따라 절곡되고, 상기 적어도 한쪽의 단자부의 온도 상승을 억제하는 절곡편을 통해 마련되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극은 상기 열전 변환 소자마다 대응시켜 복수 마련되고,
    상기 제2 전극은 베이스부에 고정되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 전극은 상기 병렬군에 대응시켜 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 변환 모듈.
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