JP2005235958A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電変換モジュールやモジュール端子の取り付け、取り外しの作業を容易にするとともに、電気的接続の際、高い性能と高い信頼性を維持させる熱電変換装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る熱電変換装置は、熱電変換素子１５を備えた熱電変換モジュール１１，１１ａ，１１ｂにモジュール端子２０を設けた熱電変換装置において、前記モジュール端子２０を第１端子２１と第２端子２２とに区分けするとともに、区分けした第１端子２１および第２端子２２ともに、接離自在な構成の手段２３，２４，２５，２８を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、熱エネルギを電気エネルギに直接交換したり、あるいは、外部からの電流を加えて低温側から高温側に熱を移動させたりする熱電変換モジュールを備えた熱電変換装置に係り、特に外部との電気的取合いを行うモジュール端子に改良を加えて熱電変換モジュールの性能、信頼性の向上を図った熱電変換装置に関する。

熱電変換装置には、熱電変換モジュールあるいは複数の熱電変換モジュールを組み合わせた熱電変換ユニットが設けられている。

熱電変換モジュールは、Ｐ型半導体およびＮ型半導体の熱電変換素子を組み合わせたもので、トムソン効果、ペルチェ効果、ゼーベック効果等の熱伝導変換効果を利用して熱エネルギを電気エネルギに直接変換している。

従来、熱電変換装置には、例えば特開２００１−１１９０７６号公報や特開２００３−１７９２７４号公報等数多くの発明が開示されている。

開示された熱電変換装置は、Ｐ型およびＮ型半導体の熱電変換素子をセラミック基板または絶縁性樹脂の間に並列配置し、熱電変換素子と隣りの熱電変換素子との間に絶縁性樹脂を介装させて各熱電変換素子の補強を図るとともに、その上下端を電極に接続させる際、半田層を用いており（特開２００１−１１９０７６号公報）、また、境目に熱伝導板を介装させた熱電変換素子を積層状に配置して熱電変換素子群に構成し、熱電変換素子群の両側に電極を設け、電極を押圧手段によって固設している（特開２００３−１７９２７４号公報）。
特開２００１−１１９０７６号公報 特開２００３−１７９２７４号公報

従来、熱電変換装置は、熱電変換モジュールを構成するＰ型およびＮ型半導体の各熱電変換素子の両端温度差を利用して直接電気エネルギに変換し、モジュール外部に電力を取り出しているが、熱電変換モジュールと外部との電気的取り合い構造として図１５に示すものが実施されていた。

すなわち、熱電変換モジュール１は、Ｐ型半導体２とＮ型半導体３とをペアとする熱電変換素子４の両端を電極５で挟んで電気回路を構成し、その回路の端部に電気的な入出力端子８として電極５にリード線６を半田７で接続させていた。

このような、従来モジュールの電気的取り合いでは、数多くのモジュールを電気的に直列または並列に接続して使用するとき、異なるモジュール同士のリード線６を必要な長さに切断し、その都度、半田７で接続しなければならず、長時間に亘る労力を要していた。

また、故障などのために接続されたモジュール群のいずれかを交換する際にも長時間に亘る手間を要していた。

さらに、モジュール群の個々のモジュールのチェックなどのために、モジュールの入出力端子に計測器を接続する場合も、リード線を用いていたのでは、位置が不明確であり、計測がしづらい等の問題を抱えていた。

また、リード線のモジュール側の接続部分は、半田だけで支えられており、強度が弱いため、リード線に外力が加わると、その接続部分に損傷が発生する等の問題があった。特に、リード線が長い場合、何らかの事情で検査員が引っ掛るなど、リード線に外力が加わる危険性が高かった。

一方、特許文献１では、モジュールの入出力端子としてリード線を用いずに、外部に平面的に露出した金属材を用いている。このモジュールでは、端子をワイヤ（リード線）、半田、導電ペースト、導電性接着剤を用いて信号引出しピンに接続しており、端子と信号引き出しピンとの接続部分の補修が容易に行えるようになっている。

しかし、複数のモジュールを電気的に直列または並列に接続して使用する場合、やはり、一つ一つの端子をワイヤ（リード線）と半田で接続するので、多くの手間がかかるばかりか、故障などのため、接続されているモジュール群のいずれかを変換する際にも多くの手間がかかっていた。

また、ワイヤ（リード線）は、検査員等の足に引っ掛かるなどの外力が作用する可能性が高いため、半田で接続されるワイヤの接続端は損傷が受けやすく、性能、信頼性に一抹の不安があった。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、複数の熱電変換モジュールやモジュール端子を電気的に接続する手間作業や、モジュール群の中から一つを取り外して交換する手間、作業などを削減させ、しかもモジュール端子相互の電気的接続の際、高い性能と高い信頼性を維持させる熱電変換装置を提供することを目的とする。

本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記モジュール端子を第１端子と第２端子とに区分けするとともに、区分けした第１端子および第２端子ともに、接離自在な構成の手段を備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子を矩形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子を多角形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子を隅部に面取り加工を行った四辺形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子と断面円柱状の基端部と、この基端部に較べて相対的に小さい断面円柱状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を球面凹陥状の第２電気接触子で構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、断面Ｌ字状の第１片と断面凹陥球面状の第２片とで構成し、中間に空間を備えるとともに、前記第１端子を、隣接する熱電変換モジュールのモジュール端子における第２端子に跨いで接続させる接続片を備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、接続片は、折り曲げ可能であるとともに、両端に***部を備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、第１端子、第２端子および接続片は、ともに締結具を挿通する締結具孔を備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子を先端に***部を備えた折り曲げ可能な接続片で構成するとともに、第２端子を断面Ｌ字状の第１片と断面凹陥球面状の第２片とで構成し、中間に空間を備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、先端の鉤部に締結具を挿通する挿通孔を備えた支持片で構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、締結具孔を備えた柱体と、この柱体に締結具を介して装着する接続片とで構成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子のそれぞれから延長して延びる接続片と隣接する熱電変換モジュールのモジュール端子における第１端子および第２端子のそれぞれから延長して延びる接続片とに締結具を挿通して接続させる構成にしたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、横断面方向に沿って山形形状に形成したものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、凹陥部と突き出し片とを備えたものである。

また、本発明に係る熱電変換装置は、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、突き出し片と溝とを備えたものである。

本発明に係る熱電変換装置は、モジュール端子を第１端子と第２端子とに区分けするとともに、区分けした第１端子および第２端子ともに接離自在な構成の手段を備えたので、複数の熱電変換モジュールの取り付け、取り外しの作業が容易になり、モジュール相互の電気的接続に高い性能と高い信頼性を維持させて安定な電力の供給を確保することができる。

以下、本発明に係る熱電変換装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。

本発明に係る熱電変換装置の説明に先立ち、先ず、その概略的な原理を説明する。

図１は、熱電変換装置の概略的な構成を説明する概念図である。

熱電変換装置１０は、ゼーベック効果を利用して熱エネルギを電気エネルギに直接変換したり、あるいはペルチェ効果を利用して外部から電流を加えて低温側から高温側に熱移動させるもので、これらエネルギ変換のために熱電変換モジュール１１を備えている。

この熱電変換モジュール１１は、高温側あるいは吸熱側絶縁基板１２と低温側あるいは放熱側絶縁基板１３との間に設けられた熱電変換素子群１５を備えている。

高温側および低温側絶縁基板１２，１３は、熱伝導性に優れた電気絶縁特性を持ったセラミックス等の耐熱性材料で作製される。なお、熱電変換素子群１５は、セラミックス製の耐熱性材料に挟持されて使用する場合のほかに、例えばエポキシ樹脂に埋め込まれて使用する場合もある。この場合、熱電変換素子群１５を埋め込んだ樹脂を、以下に絶縁性物質１４と記す。

熱電変換素子群１５は、Ｐ型半導体１６およびＮ型半導体１７をペアにして複数個にし、全体として、例えば、マトリックス状に配置した多数の熱電変換素子で構成される。各熱電変換素子１５（１６，１７）は、例えば円柱の柱状であり、一端が高温面または吸熱面とし、他端を低温面または放熱面としている。

各熱電変換素子１５（１６，１７）のうち、高温面（吸熱面）側および低温面（放熱面）側は、ともに電極１８，１９に接続される。また、各熱電変換素子１５（１６，１７）の高温面側に設けられた電極１８および低温面側に設けられた電極１９のうち、少なくともいずれか一方は、半田層２７を介して接続されるか、あるいは各熱電変換素子１５（１６，１７）および電極１８，１９のすべてが絶縁性物質１４に埋め込まれる。

ところで、熱電変換モジュール１１は、各熱電変換素子１５（１６，１７）の高温面（吸熱面）側と低温面（放熱面）側との間の温度差に基づいて起電力を得るものであるから、高い起電力を確保するために高い熱源の確保が必要とされる。この場合、例えば発電プラントでは、多量の熱エネルギが放出されているので、高い熱源の確保は容易である。

また、熱電変換モジュール１１は、各熱電変換素子１５（１６，１７）に設けた高温面（吸熱面）側の電極１８と低温面（放熱面）側の電極１９とを交互に、ジグザグ状に、あるいは互い違いに跨ぐように配置され、各熱電変換素子１５（１６，１７）で生成された起電力をモジュール端子２０を介して外部に動力源（電力負荷）として取り出しているが、多量の動力源を確保するために、数多くの各熱電変換素子１５（１６，１７）が必要になる。

数多くの各熱電変換素子１５（１６，１７）を必要とする場合、熱電変換モジュール１１は、個々のモジュールの接離作業が容易で、破損や変形等のない強度的に優れ、数多くのモジュールの中から１個単位毎の取り付け、取り外しが容易で、しかも取り付けの際、電気的通電の良好なものが求められる。

本発明に係る熱電変換装置は、このような点を考慮してなされたもので、熱電変換モジュール１１のモジュール端子２０に改良を加えたものである。なお、モジュール端子２０は、入力側と出力側とに分かれるが、熱エネルギを電気エネルギに変換する場合と低温面側から高温面側へ熱移動させる場合とで入力側と出力側が逆になるので、ここでは第１端子２１と第２端子２２として記す。

図２は、モジュール端子２０を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態を示す概念図である。

なお、図２中、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図である。

本実施形態に係る熱電変換装置は、熱電変換モジュール１１のうち、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂとの接離作業を容易にするために、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれの構造に改良を加えたものである。

すなわち、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）は、各熱電変換素子１５（１６，１７）、各熱電変換素子１５（１６，１７）間を繋ぐ電極（図示せず）、各熱電変換素子１５（１６，１７）を埋め込む絶縁性物質１４、第１端子２１、第２端子２２のそれぞれを備えている。

第１端子２１および第２端子２２のうち、第１端子２１は、雄部２６として構成し、一端に矩形状の基端部２３を備えるとともに、他端に球形状の第１電気接触子２４を備え、基端部２３と第１電気接触子２４とを一体連続に、または連結片２５を介装して互いを接続させる構造になっている。

また、第２端子２２は、雌部２７として構成し、凹陥球面状に形成する第２電気接触子２８を備える構造になっている。

一方、絶縁性物質１４は、基板として用いる場合、アルミナ等のセラミックス材が用いられ、絶縁性樹脂で各熱電変換素子１５（１６，１７）を埋め込む場合、エポキシ樹脂等が用いられる。

また、第１端子２１の第１電気接触子２４および第２端子２２の第２電気接触子２８は、ともに銅、アルミニウム等の導電性材料が用いられる一方、ニッケル、クロム等によるメッキの表面処理が行われ、酸化防止や接触抵抗の低減化が図られている。

このように、本実施形態は、一つの熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２のうち、第１端子２１を雄部２６として構成し、基端部２３と球形状の第１電気接触子２４を備える構造にし、第２端子２２を雌部２７として構成し、凹陥球面状に形成する第２電気接触子２８を備える構造にし、熱電変換モジュール１１のうち、一つの熱電変換モジュール１１ａに隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂを接続、離脱させる際、第１端子２１に第２端子２２を嵌装させる構造にしたので、モジュールの取り付け、取り外し作業を容易に行うことができ、取り付けの際の電気通電が良好になって安定した電力を供給することができるとともに、従来のリード線のように、検査員が引掛けてモジュールに損傷を与えることもなく、電気安定供給の下、信頼性を向上させることができる。

なお、本実施形態は、第１端子２１の基端部２３を矩形状にしたが、この例に限らず、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基端部２３を多角形状にしても取り付けを強固にしてもよく、また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基端部２３を隅部に球面状の面取り２９の加工を行った正方形にしてもよく、さらに図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１端子２１の基端部２３を比較的大きな断面円柱状にし、第１電気接触子２４を一体として、または連結片２５を介装して基端部２３に較べて相対的に小さな断面円柱状にしてもよい。

これらの形状は、使用時に発生する応力の局所集中を緩和させ、基端部２３の強度を高めて信頼性の向上を図ることができる。

図６は、モジュール端子２０を備えた本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態を示す概念図である。

なお、図６中、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は１つの熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとを跨いで接続させる接続片を示す斜視図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図である。

本実施形態に係る熱電変換装置は、熱電変換モジュール１１のうち、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂの運転中、何らかの事情で不測の外力が加わっても、１つの熱電変換モジュール１１ａから隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂが離反しないように、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれの構造に改良を加えたものである。

すなわち、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２は、ともに構造形状を同じくし、雌部２７として構成し、断面Ｌ字状の第１片３０に断面凹陥球面状の第２片３１とを接続させ、第１片３０と第２片３１との間に空間３２を備え、この空間３２に図６（ｂ）で示す折り曲げ可能な弾性材の接続片３３を接離自在に収容する構造になっている。

なお、第１端子２１と第２端子２２とは、第２片３１の断面凹陥球面状側を互いに対峙させる配置にしている。

一方、第１端子２１から跨いで第２端子２２に接続させる雄部２６として構成する折り曲げ可能な弾性材の接続片３３は、断面コ字状の片３４に形成し、片３４の端部に外側に向って形成する***部３５を備えている。

このように、本実施形態は、一つの熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１、第２端子２２をともに、雌部２７として構成し、断面Ｌ字状の第１片３０に断面凹陥球面状の第２片３１とを接続させ、第１片３０と第２片３１との間に空間３２を備え、空間３２から跨いで第１端子２１と第２端子２２とを互いに接続させる折り曲げ可能な弾性材の接続片３３を断面コ字状の片３４で形成し、片３４の端部に***部３５を備え、***部３５と第２片３１の断面凹陥球面状の面との摩擦抵抗力を利用する構成にしたので、運転中、不測の外力が加わっても１つの熱電変換モジュール１１ａからの隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂの離反を確実に防止することができる。

なお、本実施形態は、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂとを接続させる際、第１端子２１から跨いで第２端子２２に接続させる接続片３３を設けたが、この例に限らず、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１端子２１、第２端子２２、接続片３３のそれぞれにボルト等の締結具孔３６を形成し、締結具孔３６に、例えばボルト等の締結具３７を挿通させてもよい。

また、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した締結具３７に代えて、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、雄部２６としての第１端子２１を、先端に***部３５を備えた折り曲げ可能な弾性材の接続片３９で構成し、雌部２７としての第２端子２２を、断面Ｌ字状の第１片３０と断面凹陥球面状の第２片３１とで構成し、熱電変換モジュール１１ａ，１１ｂを互いに接続させる際、第１端子２１の接続片３９を折り曲げ、折り曲げた接続片３９の***部３５を、第２端子２２における第１片３０と第２片３１とで形成した空間３２に収容して接触させてもよい。

図７は、モジュール端子２０を備えた本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態を示す概念図である。

なお、図７中、（ａ）は一方の熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに適用する第１端子および第２端子を示す斜視図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図である。

本実施形態に係る熱電変換装置は、熱電変換モジュール１１のうち、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂとの接続をより一層確実に接続させるために、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれに改良を加えたものである。

すなわち、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２は、ともに構造、形状を同じくし、先端に鉤部３８を備えた支持片３９ａとし、支持片３９の鉤部３８に挿通孔４０を設けた構成になっている。

なお、第１端子２１と第２端子２２は、鉤部３８，３８が反対方向に向き合うように配置される。

このように、本実施形態は、一つの熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２ともに鉤部３８を備えた支持片３９ａとして構成するとともに、支持片３９ａに設けた挿通孔４０を介して、例えばボルト等の締結具３７を用いて第１端子２１と第２端子２２とを互いに接続させる構成にしたので、１つの熱電変換モジュール１１ａに隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂを確実に接続させることができる。

図８は、モジュール端子２０を備えた本発明に係る熱電変換装置の第７実施形態を示す概念図である。

なお、図８中（ａ）は一方の熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとを接続させる接続片を示す斜視図、（ｂ）は一方の熱電変換モジュールおよび隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに設けた第１端子および第２端子のそれぞれを示す斜視図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールを隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図である。

本実施形態に係る熱電変換装置は、第６実施形態と同様に、熱電変換モジュール１１のうち、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂの接続をより一層確実にさせるために、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれに改良を加えたものである。

すなわち、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２は、ともに構造、形状を同じくし、例えばボルト等の締結具４４を螺合させる締結具孔４１を備えた、例えば角柱の柱体４２になっている。

第１端子２１および第２端子２２として構成する柱体４２は、締結具孔４１を備えた、例えば矩形状の接続片４３を装着させ、締結具４４を介して接離自在に支持される。

このように、本実施形態は、一つの熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に設けた第１端子２１および第２端子２２ともに柱体４２として構成するとともに、柱体４２に装着した接続片４３を介して締結具４４で接離自在に支持させ、第１端子２１と第２端子２２とを互いに接続させる構成にしたので、１つの熱電変換モジュール１１ａに隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂを確実に接続させることができる。

なお、本実施形態は、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂとを接続させる際、１つの熱電変換モジュール１１ａおよび隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに設けた第１端子２１および第２端子２２ともに柱体４２として構成し、柱体４２に接続片４３を介して締結具４４で支持させたが、この例に限らず、例えば図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に、例えば平板状の第１端子２１および第２端子２２を設けるとともに、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれから延長させて接続片４５を設け、設けた接続片４５を、図１０（ｂ）に示すように、鉛直面で重ね合わせて締結具４４で接続させるか、あるいは設けた接続片４５を、図１０（ｃ）に示すように、折り曲げて横断面で重ね合わせて締結具４４で接続させてもよい。

本実施形態は、第１端子２１および第２端子２２のそれぞれに延長して接続片４５を設け、設けた接続片４５に柔軟性を持たせる構成にしているので、運転中、何らかの事情で熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）が移動して充分に対処することができる。

図１２は、モジュール端子２０を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１１実施形態を示す概念図である。

なお、図１２中、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図である。

本実施形態に係る熱電変換装置は、熱電変換モジュール１１のうち、１つの熱電変換モジュール１１ａと隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂとを予め定められた位置にずれることもなく整合配置させるために、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）に改良を加えたものである。

すなわち、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）は、四辺形状に形成し、四辺形状の辺４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄのうち、辺４６ｂ，４６ｄの２辺を横断面方向に沿って山形形状に形成し、残りの辺４６ａ，４６ｃのうち、辺４６ａに設けた第１端子２１および第２端子２２のそれぞれにリード線４７ａ，４７ｂを接続させ、辺４６ｂ，４６ｄに形成する山形形状を配置の際の位置決めとして利用したものである。

なお、符号４８は、１つの熱電変換モジュール１１ａに隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂを電気的に接続させる接続線４８である。

このように、本実施形態は、四辺形状に形成した熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）の辺４６ａ〜４６ｄのうち、辺４６ｂ，４６ｄを横断面方向に沿って山形形状に形成し、形成された山形形状を位置決めに利用し、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）を順次配置させる構成にしたので、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）を、予め定められた位置からずれることもなく順次整合配置することができ、熱電変換モジュール１１（１１ａ，１１ｂ）の表裏を取りちがえることもない。

なお、本実施形態は、１つの熱電変換モジュール１１ａに隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂを配置する際、熱電変換モジュール１１ａ，１１ｂの辺４６ｂ，４６ｄは横断面方向に沿って山形形状に形成し、山形形状の辺４６ｂ，４６ｄを位置決めとして利用したが、この例に限らず、例えば図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、熱電変換モジュール１１ａ，１１ｂのそれぞれに、***部４８と凹陥部４９を設け、１つの熱電変換モジュール１１ａの***部４８を隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂの凹陥部４９に嵌合させて接続してもよく、また図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、熱電変換モジュール１１ａ，１１ｂのそれぞれの表面に設けた突き出し片５０とその裏面に設けた溝５１とを備え、１つの熱電変換モジュール１１ａの突き出し片５０を隣接する他の熱電変換モジュール１１ｂの溝５１に嵌合させて積層状に重ねて接続させてもよい。

熱電変換装置の概略的な構成を説明する概念図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態を示すもので、（ａ）は、数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第２実施形態を示すもので、（ａ）はモジュール端子を示す斜視図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第３実施形態を示すもので、（ａ）はモジュール端子を示す斜視図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第４実施形態を示すもので、（ａ）はモジュール端子を示す斜視図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は１つの熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとを跨いで接続させる接続片を示す斜視図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態を示すもので、（ａ）は一方の熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに適用する第１端子および第２端子を示す斜視図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第７実施形態を示すもので、（ａ）は一方の熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとを接続させる接続片を示す斜視図、（ｂ）は一方の熱電変換モジュールおよび隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに設けた第１端子および第２端子のそれぞれを示す斜視図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第８実施形態を示すもので、（ａ）は一方の熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとを接続させる接続片を示す斜視図、（ｂ）は一方の熱電変換モジュールおよび隣接する他の熱電変換モジュールのそれぞれに設けた第１端子および第２端子のそれぞれを示す斜視図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第９実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１０実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１１実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１２実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 モジュール端子を備えた本発明に係る熱電変換装置の第１３実施形態を示すもので、（ａ）は数多くの熱電変換モジュールの中から１個を取り出した熱電変換モジュールの平面図、（ｂ）は（ａ）の裏面から見た平面図、（ｃ）は数多くの熱電変換モジュールの中から取り出した熱電変換モジュールと隣接する他の熱電変換モジュールとの接続を示す図。 従来の熱電変換装置を示す部分図。

符号の説明

１ 熱電変換モジュール
２ Ｐ型半導体
３ Ｎ型半導体
４ 熱電変換素子
５ 電極
６ リード線
７ 半田
８ 入出力端子
１０ 熱電変換装置
１１，１１ａ，１１ｂ 熱電変換モジュール
１２ 吸熱側絶縁基板
１３ 放熱側絶縁基板
１４ 絶縁性物質
１５ 熱電変換素子
１５ａ 熱電変換素子群
１６ Ｐ型半導体
１７ Ｎ型半導体
１８ 電極
１９ 電極
２０ モジュール端子
２１ 第１端子
２２ 第２端子
２３ 基端部
２４ 第１電気接触子
２５ 連結片
２６ 雄部
２７ 雌部
２８ 第２電気接触子
２９ 面取り
３０ 第１片
３１ 第２片
３２ 空間
３３ 接続片
３４ 片
３５ ***部
３６ 締結具孔
３７ 締結具
３８ 鉤部
３９ 接続片
３９ａ 支持片
４０ 挿通孔
４１ 締結具孔
４２ 柱体
４３ 接続片
４４ 締結具
４５ 接続片
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 辺
４７ａ，４７ｂ リード線
４８ ***部
４９ 凹陥部
５０ 突き出し片
５１ 溝

Claims (15)

1. 熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記モジュール端子を第１端子と第２端子とに区分けするとともに、区分けした第１端子および第２端子ともに、接離自在な構成の手段を備えたことを特徴とする熱電変換装置。
2. 接離自在な構成の手段は、第１端子を矩形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
3. 接離自在な構成の手段は、第１端子を多角形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
4. 接離自在な構成の手段は、第１端子を隅部に面取り加工を行った四辺形状の基端部と球形状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を凹陥球面状の第２電気接触子で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
5. 接離自在な構成の手段は、第１端子と断面円柱状の基端部と、この基端部に較べて相対的に小さい断面円柱状の第１電気接触子とで構成するとともに、第２端子を球面凹陥状の第２電気接触子で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
6. 接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、断面Ｌ字状の第１片と断面凹陥球面状の第２片とで構成し、中間に空間を備えるとともに、前記第１端子を、隣接する熱電変換モジュールのモジュール端子における第２端子に跨いで接続させる接続片を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
7. 接続片は、折り曲げ可能であるとともに、両端に***部を備えたことを特徴とする請求項６記載の熱電変換装置。
8. 第１端子、第２端子および接続片は、ともに締結具を挿通する締結具孔を備えたことを特徴とする請求項６記載の熱電変換装置。
9. 接離自在な構成の手段は、第１端子を先端に***部を備えた折り曲げ可能な接続片で構成するとともに、第２端子を断面Ｌ字状の第１片と断面凹陥球面状の第２片とで構成し、中間に空間を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
10. 接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、先端の鉤部に締結具を挿通する挿通孔を備えた支持片で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
11. 接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子ともに、締結具孔を備えた柱体と、この柱体に締結具を介して装着する接続片とで構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
12. 接離自在な構成の手段は、第１端子および第２端子のそれぞれから延長して延びる接続片と隣接する熱電変換モジュールのモジュール端子における第１端子および第２端子のそれぞれから延長して延びる接続片とに締結具を挿通して接続させる構成にしたことを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
13. 熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、横断面方向に沿って山形形状に形成したことを特徴とする熱電変換装置。
14. 熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、凹陥部と突き出し片とを備えたことを特徴とする熱電変換装置。
15. 熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールにモジュール端子を設けた熱電変換装置において、前記熱電変換モジュールは、突き出し片と溝とを備えたことを特徴とする熱電変換装置。

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