JP2011023581A - 熱電変換発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の熱電変換発電装置(1)は、金属熱源(2)と冷却機構(3)の間に熱電変換モジュール(4)を配置し、金属熱源と冷却機構との間の温度差を利用して発電出力を得るもので、金属熱源と熱電変換モジュールの基板(5)との間に受熱板(8)が配置されている。また、受熱板の金属熱源側若しくは熱電変換モジュールの基板側の少なくとも一方の面に耐熱性を有しかつ導電性を有する塗料が塗布された塗布層(10)が設けられていてもよい。さらにこの塗布層の上に耐熱性を有しかつ導電性を有する金属箔若しくは金属板からなる金属層(11)が設けられていてもよい。
【選択図】図1
Description
金属熱源 高温熱源に取り付けられたSUS310S製ハッチ扉
金属熱源(ハッチ扉)のサイズ 120mm×240mm×9mm(厚さ)
熱電変換モジュール 24対アルミナ基板モジュール
アルミナ基板サイズ 110mm×220mm×1mm(厚さ)
熱電変換素子 p型 Ca3Co4O9、n型 LaNiO3
熱電変換素子の高さ 5mm
冷却機構 銅製水冷板
冷却機構(銅製水冷板)のサイズ 120mm×220mm×15mm(厚さ)
受熱板 カーボランダム板(SiC粒子を含むセメント板)
受熱板のサイズ 120mm×220mm×11mm(厚さ)
上記の条件において、実施例として(1)受熱板のみ、(2)受熱板+塗布層(Agペースト)、(3)受熱板+塗布層(Agペースト)+金属層(Ag箔、厚さ20μm)、(4)受熱板+塗布層(Agペースト)+金属層(Ag板、厚さ300μm)の構造の熱電変換発電装置及び比較例として(1)受熱板を設けない従来の構造、(2)受熱板の厚さを薄くした(2mm)構造の熱電変換発電装置についてそれぞれ開放電圧及び温度差を測定した。結果を表2に示す。
2 金属熱源
3 冷却機構
4 熱電変換モジュール
5 セラミックス基板
6 熱電変換素子
7 電極
8 受熱板
9 熱電変換ユニット
10 塗布層
11 金属層
Claims (12)
- 金属熱源と冷却機構の間に熱電変換モジュールを配置し、前記金属熱源と前記冷却機構との間の温度差を利用して発電出力を得る熱電変換発電装置において、前記金属熱源と前記熱電変換モジュールの基板との間に受熱板が配置されていることを特徴とする熱電変換発電装置。
- 前記受熱板は炭化珪素(SiC)粒子、窒化アルミニウム(AlN)粒子、窒化珪素(Si3N4)粒子から選択された1種若しくは数種を含むセメント板であることを特徴とする請求項1記載の熱電変換発電装置。
- 前記セメント板は前記粒子の配合割合が85wt.%以上であることを特徴とする請求項2記載の熱電変換発電装置。
- 前記粒子の粒子径は1〜3mmであることを特徴とする請求項2または請求項3記載の熱電変換発電装置。
- 前記受熱板の前記金属熱源側若しくは前記熱電変換モジュールの基板側の少なくとも一方の面に耐熱性を有しかつ導電性を有する塗料が塗布された塗布層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4までに何れかの請求項に記載の熱電変換発電装置。
- 前記塗布層の上にさらに耐熱性を有しかつ導電性を有する金属箔若しくは金属板からなる金属層が設けられていることを特徴とする請求項5記載の熱電変換発電装置。
- 前記耐熱性を有しかつ導電性を有する塗料が塗布された塗布層は銀(Ag)ペーストからなることを特徴とする請求項5記載の熱電変換発電装置。
- 前記塗布層の厚さは0.05〜1.0mmであることを特徴とする請求項7記載の熱電変換発電装置。
- 前記耐熱性を有しかつ導電性を有する金属箔若しくは金属板からなる金属層は銀(Ag)からなることを特徴とする請求項6記載の熱電変換発電装置。
- 前記金属箔若しくは金属板の厚さは0.02〜1.0mmであることを特徴とする請求項9記載の熱電変換発電装置。
- 前記熱電変換モジュールは、p型酸化物系半導体及びn型酸化物系半導体からなる熱電変換素子により構成されていることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれかの請求項に記載の熱電変換発電装置。
- 前記酸化物系の熱電変換素子は、前記p型酸化物系半導体が、ナトリウムコバルト酸化物、カルシウムコバルト酸化物またはカルシウムビスマスコバルト酸化物から選択された1種であり、前記n型酸化物系半導体が、酸化亜鉛、ランタンニッケル酸化物、カルシウムマンガン酸化物またはストロンチウムチタン酸化物から選択された1種であることを特徴とする請求項11記載の熱電変換発電装置。
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