JP6641858B2

JP6641858B2 - Thermoelectric conversion module, thermoelectric converter, and method of manufacturing thermoelectric conversion module

Info

Publication number: JP6641858B2
Application number: JP2015198152A
Authority: JP
Inventors: 谷江　尚史; 尚史谷江; 孝広地主; 藤原　伸一; 伸一藤原; 知丈東平
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: JP2017073430A

Description

本発明は、熱電変換モジュール及び熱電変換器並びに熱電変換モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion module, a thermoelectric converter, and a method for manufacturing a thermoelectric conversion module.

特許文献１には、熱電変換素子と電極を備えた熱電変換モジュールと熱源の間に気孔率３０〜９０％の多孔質金属部材を挟み、加圧して多孔質金属部材を塑性変形させた構成とすることにより、熱電変換モジュールと熱源の密着性及び伝熱性を高めた熱電変換システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a porous metal member having a porosity of 30 to 90% is sandwiched between a thermoelectric conversion module including a thermoelectric conversion element and an electrode and a heat source, and the porous metal member is plastically deformed by applying pressure. Thus, a thermoelectric conversion system in which the thermoelectric conversion module and the heat source have improved adhesion and heat conductivity has been disclosed.

特許文献２には、低温側電極は、高温側基板に向かって突出し、押圧部材は、外側の熱電変換素子における低温側基板側の部分を、他の外側の熱電変換素子に向かって押圧することにより、押圧部材の熱による損傷、並びに高温側での押圧部材を介した放熱及びそれによる熱電変換効率の低下を抑制でき、熱電変換素子と電極とが接合材により接合されていない場合であっても、電気的に良好な接触状態を得る熱電変換モジュールが開示されている。 According to Patent Document 2, the low-temperature side electrode protrudes toward the high-temperature side substrate, and the pressing member presses the low-temperature side substrate side portion of the outer thermoelectric conversion element toward another outer thermoelectric conversion element. Thereby, damage due to heat of the pressing member, and heat radiation through the pressing member on the high temperature side and a decrease in thermoelectric conversion efficiency due thereto can be suppressed, and the thermoelectric conversion element and the electrode are not bonded by the bonding material. Also, a thermoelectric conversion module that obtains a good electrical contact state is disclosed.

特許文献３には、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを高温側の面と低温側の面とをそろえて交互に並べて配置し、ｐ型熱電変換素子とｎ型熱電変換素子との間に接合金属材料を挟み、高温側の面と低温側の面とが熱伝導性が良い絶縁材で覆われるように構成することにより、高温環境下や温度変動環境下で熱電素子と電極間に発生する熱応力を抑制し、実使用環境下でも高い信頼性を確保できる熱電変換モジュールが開示されている。 Patent Literature 3 discloses that a plurality of p-type thermoelectric conversion elements and a plurality of n-type thermoelectric conversion elements are alternately arranged with a high-temperature side surface and a low-temperature side surface aligned. By sandwiching the bonding metal material between the thermoelectric conversion element and the high-temperature side and low-temperature side surfaces are covered with an insulating material with good thermal conductivity, it can be used in a high-temperature environment or temperature fluctuation environment. There is disclosed a thermoelectric conversion module that suppresses thermal stress generated between a thermoelectric element and an electrode and can ensure high reliability even in an actual use environment.

特開２０１２−１９５４４１号公報JP 2012-195441 A 特開２０１０−２１２３３９号公報JP 2010-212339 A 特開２０１４−４９７１３号公報JP 2014-49713 A

熱電変換器は、温度の異なる高温源と低温源との温度差を利用して、熱電変換素子に温度分布を生じさせてゼーベック効果で熱電変換する。したがって、熱電変換素子を有する熱電変換モジュールの変換効率を向上するには、熱電変換素子以外の部分の熱抵抗を低減して、熱電変換素子の内部に生じる温度差を大きくすることが有効である。また、動作時における大きな温度変化によって生じる熱応力を低減して熱電変換器の信頼性を向上するには、各部材の熱変形差を吸収できる構造が有効である。 The thermoelectric converter uses a temperature difference between a high-temperature source and a low-temperature source having different temperatures to generate a temperature distribution in the thermoelectric conversion element to perform thermoelectric conversion by the Seebeck effect. Therefore, in order to improve the conversion efficiency of the thermoelectric conversion module having the thermoelectric conversion element, it is effective to reduce the thermal resistance of the portion other than the thermoelectric conversion element and increase the temperature difference generated inside the thermoelectric conversion element. . In order to reduce the thermal stress caused by a large temperature change during operation and improve the reliability of the thermoelectric converter, a structure that can absorb the thermal deformation difference of each member is effective.

特許文献１に記載の多孔質金属部材は、電極の高さのばらつきに対応して密着性を確保するものであるが、熱抵抗の低減の面では改善の余地がある。 The porous metal member described in Patent Literature 1 secures adhesion in response to variations in electrode height, but there is room for improvement in terms of reducing thermal resistance.

特許文献２に記載の押圧部材は、弾性体で狭い範囲を押圧する構成であるため、一様でかつ適切な力を加える観点からは改善の余地がある。 The pressing member described in Patent Literature 2 has a configuration in which a narrow range is pressed by an elastic body, and thus there is room for improvement from the viewpoint of applying a uniform and appropriate force.

特許文献３に記載の電極をなくした構成は、熱応力を抑制する効果は得られるが、熱電変換素子の伝熱面積を拡大することを想定したものではない。 The configuration in which the electrode described in Patent Literature 3 is eliminated has an effect of suppressing thermal stress, but does not assume that the heat transfer area of the thermoelectric conversion element is increased.

本発明の目的は、熱電変換素子以外の部材の熱抵抗が小さく、かつ、変形を吸収できる熱電変換モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion module that has a small thermal resistance of members other than the thermoelectric conversion element and can absorb deformation.

本発明は、熱電変換素子と、高温側電極と、低温側電極と、容器と、気密封止部材と、緩衝材と、を備えた熱電変換モジュールであって、熱電変換素子は、高温側電極と低温側電極との間に配置され、熱電変換素子、高温側電極及び低温側電極は、容器と気密封止部材とで形成された空間に配置され、緩衝材は、低温側電極と気密封止部材との間に挟み込まれ、低温側電極と緩衝材との接触面積は、熱電変換素子の横断面積より大きい。 The present invention is a thermoelectric conversion module including a thermoelectric conversion element, a high-temperature side electrode, a low-temperature side electrode, a container, a hermetic sealing member, and a cushioning material, wherein the thermoelectric conversion element has a high-temperature side electrode. And the low-temperature side electrode, the thermoelectric conversion element, the high-temperature side electrode and the low-temperature side electrode are disposed in a space formed by the container and the hermetic sealing member, and the cushioning material is hermetically sealed with the low-temperature side electrode. The contact area between the low-temperature-side electrode and the buffer material is larger than the cross-sectional area of the thermoelectric conversion element.

本発明によれば、熱電変換素子以外の部材の熱抵抗が小さく、かつ、変形を吸収できる熱電変換モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thermoelectric conversion module in which members other than the thermoelectric conversion element have small thermal resistance and can absorb deformation.

実施例１の熱電変換モジュールを示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating the thermoelectric conversion module according to the first embodiment. 実施例１の熱電変換モジュールを示す側面図である。FIG. 2 is a side view illustrating the thermoelectric conversion module according to the first embodiment. 図１ＢのＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 1B. 実施例１の熱電変換器における素子の配置を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an arrangement of elements in the thermoelectric converter according to the first embodiment. 実施例１の上側電極を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an upper electrode according to the first embodiment. 実施例１の上側電極を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an upper electrode according to the first embodiment. 実施例１の上側電極を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an upper electrode according to the first embodiment. 実施例１の熱電変換器における上側電極の配置を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an arrangement of upper electrodes in the thermoelectric converter according to the first embodiment. 実施例１の熱電変換器における下側電極の配置を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view illustrating an arrangement of a lower electrode in the thermoelectric converter according to the first embodiment. 実施例１の熱電変換器の下側電極と素子と上側電極とを接合した状態を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view showing a state where the lower electrode, the element, and the upper electrode of the thermoelectric converter of Example 1 are joined. 実施例１の熱電変換器の下側電極と素子と上側電極とを接合した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which joined the lower electrode of the thermoelectric converter of Example 1, the element, and the upper electrode. 図５ＢのＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 5B. 実施例１の熱電変換モジュールの下側流路とケースとを接合した状態を示す外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view illustrating a state where the lower flow path of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment and a case are joined. 実施例１の熱電変換モジュールの下側流路とケースとを接合した状態を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a state where the lower flow path of the thermoelectric conversion module of Example 1 and the case are joined. 図６ＢのＣ−Ｃ断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 6B. 図５Ａに示す熱電変換器と、図６Ａに示す構造体と、を接合した状態を示す外観斜視図である。FIG. 6B is an external perspective view illustrating a state where the thermoelectric converter illustrated in FIG. 5A and the structure illustrated in FIG. 6A are joined. 図５Ａに示す熱電変換器と、図６Ａに示す構造体と、を接合した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which joined the thermoelectric converter shown in FIG. 5A, and the structure shown in FIG. 6A. 図７ＢのＤ−Ｄ断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 7B. 図７Ａに示す構造体に更に緩衝材を配置した状態を示す外観斜視図である。FIG. 7B is an external perspective view illustrating a state where a cushioning material is further arranged on the structure illustrated in FIG. 7A. 図７Ａに示す構造体に更に緩衝材を配置した状態を示す側面図である。FIG. 7B is a side view showing a state where a cushioning material is further arranged on the structure shown in FIG. 7A. 図８ＢのＥ−Ｅ断面図である。It is EE sectional drawing of FIG. 8B. 図８Ａに示す構造体に接合するフタ等を示す外観斜視図である。FIG. 8B is an external perspective view illustrating a lid and the like joined to the structure illustrated in FIG. 8A. 図９Ａに示すフタ等に接合する気密封止部材を示す外観斜視図である。FIG. 9B is an external perspective view illustrating an airtight sealing member to be joined to the lid or the like illustrated in FIG. 9A. 図９Ａに示すフタ等と気密封止部材とを接合した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which joined the lid etc. which were shown in FIG. 9A, and the airtight sealing member. 図９ＣのＦ−Ｆ断面図である。It is FF sectional drawing of FIG. 9C. 図１Ｃの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 1C. 実施例２の熱電変換器を示す外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a second embodiment. 実施例２の熱電変換器を示す側面図である。FIG. 9 is a side view illustrating a thermoelectric converter according to a second embodiment. 図１１ＢのＧ−Ｇ断面図である。It is GG sectional drawing of FIG. 11B. 実施例３の熱電変換器を示す外観斜視図である。FIG. 10 is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a third embodiment. 実施例３の熱電変換器を示す側面図である。FIG. 11 is a side view illustrating a thermoelectric converter according to a third embodiment. 図１２ＢのＨ−Ｈ断面図である。It is HH sectional drawing of FIG. 12B. 実施例４の熱電変換器を示す外観斜視図である。FIG. 14 is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a fourth embodiment. 実施例４の熱電変換器を示す側面図である。FIG. 10 is a side view illustrating a thermoelectric converter according to a fourth embodiment. 図１３ＢのＩ−Ｉ断面図である。It is II sectional drawing of FIG. 13B. 実施例５の熱電変換器を示す外観斜視図である。FIG. 14 is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a fifth embodiment. 実施例５の熱電変換器を示す側面図である。FIG. 14 is a side view illustrating a thermoelectric converter according to a fifth embodiment. 図１４ＢのＪ−Ｊ断面図である。It is JJ sectional drawing of FIG. 14B. 実施例６の熱電変換器を示す外観斜視図である。FIG. 14 is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a sixth embodiment. 図１５Ａの上側電極２の組み立て前後を示す外観斜視図である。FIG. 15B is an external perspective view showing the upper electrode 2 of FIG. 15A before and after assembly. 図１５Ａの熱電変換器の側面図である。FIG. 15B is a side view of the thermoelectric converter of FIG. 15A. 図１５ＣのＫ−Ｋ断面図である。It is KK sectional drawing of FIG. 15C. 実施例７の熱電変換モジュールを示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric conversion module according to a seventh embodiment. 実施例８の熱電変換器を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric converter according to an eighth embodiment. 実施例８の熱電変換モジュールを示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric conversion module according to an eighth embodiment. 本発明の熱電変換モジュールを備えた自動車を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an automobile including a thermoelectric conversion module according to the present invention.

本発明の一実施形態に係る熱電変換モジュールは、熱電変換素子と、これに接合される電極と、を有し、電極の一部に凸形状となる箇所を備え、電極の凸形状となる箇所と熱源との間には、変形吸収のための緩衝材と、気密封止部材と、を配置し、熱電変換素子を搭載する領域の気圧を外部（外気圧）よりも減圧するものである。 A thermoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention includes a thermoelectric conversion element and an electrode bonded thereto, and includes a part where the electrode has a convex shape, and a part where the electrode has a convex shape. A cushioning member for absorbing deformation and a hermetic sealing member are arranged between the heat source and the heat source, and the pressure in a region where the thermoelectric conversion element is mounted is reduced more than the outside (outside pressure).

本発明の熱電変換モジュールの製造方法は、概略、次のとおりである。 The manufacturing method of the thermoelectric conversion module of the present invention is roughly as follows.

すなわち、当該製造方法は、熱電変換素子と、高温側電極と、低温側電極と、を有する熱電変換器を、高温流体流路を有する容器に、高温側電極が高温流体流路に接するように設置する工程と、低温側電極の表面に緩衝材を付設する工程と、気密封止部材を構成要素の一部として用いることにより形成した低温流体流路を緩衝材の表面に付設する工程と、を含む。 That is, the manufacturing method is such that a thermoelectric converter having a thermoelectric conversion element, a high-temperature side electrode, and a low-temperature side electrode is connected to a container having a high-temperature fluid flow path, so that the high-temperature side electrode is in contact with the high-temperature fluid flow path. The step of installing, the step of attaching a buffer to the surface of the low-temperature side electrode, and the step of attaching a low-temperature fluid flow path formed by using a hermetic sealing member as a part of a component, including.

さらに、気密封止部材と容器とで囲まれた領域を減圧する工程を含むことが望ましい。 Further, it is desirable to include a step of depressurizing a region surrounded by the hermetic sealing member and the container.

低温流体流路は、気密封止部材にフタ部を接合することにより形成することが望ましい。 It is desirable that the low-temperature fluid channel is formed by joining a lid portion to the hermetic sealing member.

以下、図面を用いて実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図１Ａは、本実施例の熱電変換モジュールを示す外観斜視図である。図１Ｂは、本実施例の熱電変換モジュールを示す側面図である。 FIG. 1A is an external perspective view illustrating the thermoelectric conversion module of the present embodiment. FIG. 1B is a side view illustrating the thermoelectric conversion module of the present embodiment.

これらの図に示すように、熱電変換モジュール１００は、ケース９、フタ１０（フタ部）、下側流路６（高温流体流路）、上側流路連結部材１１、電極端子１２及び電極絶縁部材１３を有する。 As shown in these drawings, the thermoelectric conversion module 100 includes a case 9, a lid 10 (lid portion), a lower flow path 6 (high-temperature fluid flow path), an upper flow path connecting member 11, an electrode terminal 12, and an electrode insulating member. 13.

図１Ｃは、図１ＢのＡ−Ａ断面図である。本図は、熱電変換モジュール１００の内部を示したものである。 FIG. 1C is a sectional view taken along line AA of FIG. 1B. This figure shows the inside of the thermoelectric conversion module 100.

ケース９及びフタ１０で覆われた熱電変換モジュール１００の内部には、ゼーベック効果を持つ熱電変換材料で構成された複数の素子１（熱電変換素子）と、上側電極２（低温側電極）と、下側電極３（高温側電極）と、が設置されている。上側電極２及び下側電極３はそれぞれ、素子１の異なる端部に接続されている。 Inside the thermoelectric conversion module 100 covered by the case 9 and the lid 10, a plurality of elements 1 (thermoelectric conversion elements) made of a thermoelectric conversion material having a Seebeck effect, an upper electrode 2 (low-temperature side electrode), And a lower electrode 3 (high temperature side electrode). The upper electrode 2 and the lower electrode 3 are respectively connected to different ends of the device 1.

なお、本明細書において「熱電変換器」とは、素子１と、上側電極２と、下側電極３と、を基本要素として含むものをいう。言い換えると、「熱電変換器」は、熱電変換モジュール１００の内部に設置された接合体であって、熱交換に用いる部材を除いた部分をいう。 In this specification, the term “thermoelectric converter” refers to a device that includes the element 1, the upper electrode 2, and the lower electrode 3 as basic elements. In other words, the “thermoelectric converter” is a joined body installed inside the thermoelectric conversion module 100 and refers to a portion excluding members used for heat exchange.

本実施例においては、上側電極２の主材料は銅であり、下側電極３は銅とセラミックスの積層構造体である。 In this embodiment, the main material of the upper electrode 2 is copper, and the lower electrode 3 is a laminated structure of copper and ceramics.

下側電極３は、下側流路６と接合され、下側流路６は、ケース９（容器）に固定されている。下側流路６やケース９は、厚さ約１ｍｍのステンレス鋼で構成される。下側電極３は、銅とセラミックスの積層構造体であることから、上下面が絶縁されており、素子１と下側流路６との間の絶縁性を確保できる。上側電極２は、緩衝材８を介して気密封止部材７と密着している。気密封止部材７の端部は、フタ１０と結合されている。気密封止部材７には厚さ約０．１ｍｍのステンレス鋼、フタ１０には厚さ約１ｍｍのステンレス鋼を用いている。 The lower electrode 3 is joined to the lower flow path 6, and the lower flow path 6 is fixed to a case 9 (container). The lower channel 6 and the case 9 are made of stainless steel having a thickness of about 1 mm. Since the lower electrode 3 is a laminated structure of copper and ceramics, the upper and lower surfaces are insulated, and insulation between the element 1 and the lower flow path 6 can be ensured. The upper electrode 2 is in close contact with the hermetic sealing member 7 via the buffer material 8. An end of the hermetic sealing member 7 is connected to the lid 10. The hermetic sealing member 7 is made of stainless steel having a thickness of about 0.1 mm, and the lid 10 is made of stainless steel having a thickness of about 1 mm.

緩衝材８は、低弾性で絶縁性を持つ材料で形成されていることが望ましい。このため、緩衝材８としては、樹脂材料が望ましい。緩衝材８を用いることで、密着した状態での緩衝効果を維持しながら素子１と気密封止部材７との間の絶縁を確保することができる。 The cushioning member 8 is desirably formed of a material having low elasticity and insulating properties. Therefore, a resin material is desirable as the cushioning material 8. By using the cushioning material 8, insulation between the element 1 and the hermetic sealing member 7 can be ensured while maintaining the cushioning effect in a close contact state.

気密封止部材７とフタ１０とで囲まれる領域が上側流路１４（低温流体流路）となっている。フタ１０の側面部には、上側流路連結部材１１が連結され、上側流路１４に冷却用の流体を供給することができるようになっている。 An area surrounded by the hermetic sealing member 7 and the lid 10 is an upper channel 14 (low-temperature fluid channel). An upper channel connecting member 11 is connected to the side surface of the lid 10 so that a cooling fluid can be supplied to the upper channel 14.

一般に、伝熱の観点から、上側電極２と緩衝材８との接触面積（伝熱面積）は、素子１の横断面積より大きいことが望ましい。ここで、横断面積は、素子１の通電方向に直交する断面の面積をいう。 Generally, from the viewpoint of heat transfer, it is desirable that the contact area (heat transfer area) between the upper electrode 2 and the buffer material 8 is larger than the cross-sectional area of the element 1. Here, the cross-sectional area refers to the area of a cross section of the element 1 perpendicular to the direction of current flow.

また、伝熱の観点から、上側電極２の横断面積は、素子１の横断面積より大きいことが望ましい。そして、下側電極３の横断面積は、素子１の横断面積より大きいことが望ましい。さらに、上側電極２と素子１との接触面積は、素子１の横断面積より大きいことが望ましい。そして、下側電極３と素子１との接触面積は、素子１の横断面積より大きいことが望ましい。 Further, from the viewpoint of heat transfer, it is desirable that the cross-sectional area of the upper electrode 2 be larger than the cross-sectional area of the element 1. It is desirable that the cross-sectional area of the lower electrode 3 be larger than the cross-sectional area of the element 1. Further, it is desirable that the contact area between the upper electrode 2 and the element 1 is larger than the cross-sectional area of the element 1. It is desirable that the contact area between the lower electrode 3 and the element 1 is larger than the cross-sectional area of the element 1.

なお、上側電極２と緩衝材８との接触面は、上側電極２の伝熱面である。 Note that the contact surface between the upper electrode 2 and the cushioning material 8 is a heat transfer surface of the upper electrode 2.

緩衝材８の具体例としては、ポリイミド、ポリイミドアミド等の樹脂、カーボンシートが挙げられる。ポリイミドとグリースとを組み合わせて用いてもよい。この場合に、高熱伝導性フィラを混合したグリースを用いてもよい。また、カーボンシートとしては、伝熱性の観点から、厚さ方向に繊維の長径部分を配置したものが望ましい。 Specific examples of the buffer material 8 include resins such as polyimide and polyimide amide, and carbon sheets. Polyimide and grease may be used in combination. In this case, grease mixed with a high thermal conductive filler may be used. Further, as the carbon sheet, from the viewpoint of heat conductivity, a sheet in which the major diameter portion of the fiber is arranged in the thickness direction is desirable.

また、図示していないが、下側電極３と下側流路６との間に緩衝材を設けてもよい。この場合の緩衝材の材料としては、カーボンシート、銅箔、ステンレス鋼箔、粉末金属等が望ましい。 Although not shown, a cushioning material may be provided between the lower electrode 3 and the lower channel 6. As the material of the cushioning material in this case, a carbon sheet, a copper foil, a stainless steel foil, a powder metal, or the like is desirable.

さらに、ケース９とフタ１０とが結合され、ケース９とフタ１０と気密封止部材７とで囲まれる領域が減圧領域１５となる。減圧領域１５の内部に配置される複数の素子１は、電極端子１２によって外部との電気的導通が確保されている。電極端子１２は、ケース９に電極絶縁部材１３で固定され、絶縁性が確保されている。電極端子１２の材料には銅、電極絶縁部材１３にはセラミックスを用いた。 Furthermore, the case 9 and the lid 10 are joined together, and a region surrounded by the case 9, the lid 10, and the hermetic sealing member 7 is a decompression region 15. The plurality of elements 1 arranged inside the decompression region 15 are electrically connected to the outside by the electrode terminals 12. The electrode terminal 12 is fixed to the case 9 with an electrode insulating member 13 to ensure insulation. Copper was used for the material of the electrode terminal 12 and ceramics was used for the electrode insulating member 13.

本構造において、減圧領域１５を減圧して外部よりも気圧を低くすることで、内外の気圧差によって薄い気密封止部材７が変形する。この変形によって、緩衝材８が圧縮され、上側電極２と気密封止部材７とが緩衝材８を介して密着される。 In this structure, by reducing the pressure in the decompression region 15 so that the pressure is lower than that of the outside, the thin hermetic sealing member 7 is deformed by the difference in pressure between the inside and outside. Due to this deformation, the cushioning material 8 is compressed, and the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 are brought into close contact with each other via the cushioning material 8.

本実施例の熱電変換モジュール１００を動作する際には、下側流路６と上側流路１４に温度の異なる流体を流す。本実施例では、下側流路６に高温のガスを流し、上側流路１４に低温の冷却水を流した。この温度差によって、それぞれの素子１の上下に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電する。これにより、熱から電気へと変換できる。 When operating the thermoelectric conversion module 100 of the present embodiment, fluids having different temperatures are passed through the lower flow path 6 and the upper flow path 14. In this embodiment, a high-temperature gas is flowed through the lower flow path 6, and a low-temperature cooling water is flowed through the upper flow path 14. This temperature difference causes a temperature difference between the upper and lower portions of each element 1, and generates power by the Seebeck effect. Thus, heat can be converted into electricity.

この熱電変換モジュール１００においては、上側電極２の上部を凸形状とし、その凸形状となる箇所と気密封止部材７との間に緩衝材８が配置され、熱電変換器が設置された減圧領域１５の気圧が外部よりも減圧されている。これが本発明の特徴である。 In this thermoelectric conversion module 100, the upper part of the upper electrode 2 has a convex shape, the buffer material 8 is arranged between the convex portion and the hermetic sealing member 7, and the decompression region in which the thermoelectric converter is installed. The pressure of 15 is reduced from the outside. This is a feature of the present invention.

本発明の熱電変換モジュール１００では、上側電極２と熱源となる上側流路１４との間に緩衝材８を配置することにより、動作時の温度変化で生じる熱変形を吸収でき、発生する熱応力を低減できる。また、上側電極２、下側電極３及び素子１の高さのばらつきなども緩衝材８で吸収できる。さらに、気密封止部材７が薄い蛇腹形状となっているため、気密封止部材７の変形によっても熱変形や高さのばらつきを吸収できる。これらの効果によって、熱変形や寸法ばらつきの大きい熱電変換器においても、高い信頼性を確保できる。 In the thermoelectric conversion module 100 of the present invention, by disposing the buffer material 8 between the upper electrode 2 and the upper flow path 14 serving as a heat source, it is possible to absorb thermal deformation caused by a temperature change during operation, and to generate thermal stress. Can be reduced. In addition, the buffer material 8 can also absorb variations in height of the upper electrode 2, the lower electrode 3, and the element 1. Further, since the hermetic sealing member 7 has a thin bellows shape, thermal deformation and height variations can be absorbed even by deformation of the hermetic sealing member 7. By these effects, high reliability can be ensured even in a thermoelectric converter having large thermal deformation and dimensional variation.

また、上側電極２の凸形状となる箇所で上側電極２と緩衝材８とを連結することで、電極が凸形状を持たない平面の場合と比較して、上側電極２と緩衝材８とが接する面積を大きくできる。緩衝材部分の熱抵抗は、緩衝材の厚さ／（緩衝材の熱伝導率×面積）である。緩衝材８には樹脂材料を用いており、電極などの材料である金属と比較して熱伝導率が小さいが、本発明によって面積を大きくできるので、緩衝材部分の熱抵抗を小さくできる。このとき、緩衝材８が気圧差によって上側電極２と気密封止部材７との間で圧縮されることで、上側電極２と気密封止部材７とが緩衝材８を介して強固に密着し、電極２と気密封止部材７との間の熱抵抗を低減できる。 Also, by connecting the upper electrode 2 and the buffer material 8 at a location where the upper electrode 2 has a convex shape, the upper electrode 2 and the buffer material 8 are compared with a case where the electrode is a flat surface having no convex shape. The contact area can be increased. The thermal resistance of the buffer material portion is (thickness of buffer material / (thermal conductivity of buffer material × area)). Although the resin material is used for the buffer material 8, the thermal conductivity is smaller than that of a metal which is a material such as an electrode. However, since the present invention can increase the area, the thermal resistance of the buffer material portion can be reduced. At this time, the cushioning material 8 is compressed between the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 due to the pressure difference, so that the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 are firmly adhered via the cushioning material 8. In addition, the thermal resistance between the electrode 2 and the hermetic sealing member 7 can be reduced.

ばねなどを用いて機械的に密着する構造では、面積の大きい領域を加圧するためにはその分大きな加圧力が必要になる。しかし、本発明では、気圧差を活用して緩衝材を加圧するので、面積の大きさにかかわらず均一に気圧差分の圧力で加圧できる。 In a structure in which a spring or the like is used for mechanically contacting, a large pressing force is required to press a region having a large area. However, in the present invention, since the cushioning material is pressurized by utilizing the pressure difference, the pressure can be uniformly increased by the pressure difference regardless of the size of the area.

ところで、本実施例の上側電極２は、凸形状を持つことで厚さが増加し、電極が平面の場合と比較して厚さ方向の熱抵抗が増加する。しかし、上側電極２の材料は熱伝導率の大きい銅であり、上側電極２の厚さ方向の熱抵抗は問題にならない。一方、上側電極２に熱伝導率の大きい銅を用いることで、水平方向の熱広がり効果が大きくなり、全体の熱抵抗を低減できる。また、気密封止部材７が蛇腹形状となって冷却水と面することで、気密封止部材７がフィンの効果を持ち、冷却水との伝熱量が大きくなる効果も得ることができる。 By the way, the upper electrode 2 of the present embodiment has a convex shape, so that the thickness increases, and the thermal resistance in the thickness direction increases as compared with the case where the electrode is a flat surface. However, the material of the upper electrode 2 is copper having a high thermal conductivity, and the thermal resistance in the thickness direction of the upper electrode 2 does not matter. On the other hand, by using copper having a high thermal conductivity for the upper electrode 2, the effect of spreading heat in the horizontal direction is increased, and the overall thermal resistance can be reduced. In addition, since the hermetic sealing member 7 has a bellows shape and faces the cooling water, the hermetic sealing member 7 has a fin effect, and an effect of increasing the amount of heat transfer with the cooling water can be obtained.

気密封止部材７が平面の場合、冷却水との伝熱量を向上するために気密封止部材７の表面にフィンなどを設けることが有効であるが、本発明を備えた熱電変換器では気密封止部材７自体がフィンとなるため、フィンを設ける必要がない。したがって、フィンを追加することで気密封止部材７の剛性が増加することがなく、より上側電極２に密着させることができる。 When the hermetic sealing member 7 is flat, it is effective to provide fins or the like on the surface of the hermetic sealing member 7 in order to improve the amount of heat transfer with the cooling water. Since the hermetically sealing member 7 itself becomes a fin, there is no need to provide a fin. Therefore, the rigidity of the hermetic sealing member 7 does not increase by the addition of the fins, and the airtight sealing member 7 can be more closely attached to the upper electrode 2.

これらの効果によって、高い変換効率を持つと共に、高い信頼性を持つ熱電変換器を提供できる。なお、本実施例では電極２や電極３の材料に銅を用いたが、アルミニウムなどの材料を用いても良い。アルミニウムを用いた場合、熱伝導率は銅よりは小さいが、他の部材と比較して大きく、熱抵抗の増加は小さい。一方、アルミニウムは、銅よりも軽いので、熱電変換器の重量軽減に有効である。 By these effects, a thermoelectric converter having high conversion efficiency and high reliability can be provided. Although copper is used as the material of the electrodes 2 and 3 in this embodiment, a material such as aluminum may be used. When aluminum is used, the thermal conductivity is smaller than that of copper, but is larger than other members, and the increase in thermal resistance is small. On the other hand, aluminum is lighter than copper and is therefore effective in reducing the weight of the thermoelectric converter.

以下、図２〜１０を用いて、本実施例の熱電変換モジュールを構成する部品および製造方法の特徴を説明する。 Hereinafter, the components of the thermoelectric conversion module according to the present embodiment and the features of the manufacturing method will be described with reference to FIGS.

図２は、実施例１の熱電変換器における素子の配置を示す外観斜視図である。 FIG. 2 is an external perspective view illustrating an arrangement of elements in the thermoelectric converter according to the first embodiment.

本図においては、素子１は、直方体状である。本図に示すように、複数の素子１を所定の間隔で配置する。本実施例では、素子１は、３行３列の合計９個とした。素子１は、ｐ型とｎ型とが隣り合うように配置されている。 In the figure, the element 1 has a rectangular parallelepiped shape. As shown in the figure, a plurality of elements 1 are arranged at predetermined intervals. In the present embodiment, the number of the elements 1 is nine in three rows and three columns. The element 1 is arranged such that the p-type and the n-type are adjacent to each other.

図３Ａ〜３Ｃは、実施例１において用いた上側電極を示す外観斜視図である。 3A to 3C are external perspective views illustrating the upper electrode used in the first embodiment.

図３Ａに示す上側電極２ａは、凸部を２つ有するものである。図３Ｂに示す上側電極２ｂは、稜線が長い凸部を１つ有するものである。図３Ｃに示す上側電極２ｃは、１個の素子１に結合するものである。 The upper electrode 2a shown in FIG. 3A has two convex portions. The upper electrode 2b shown in FIG. 3B has one convex portion having a long ridge. The upper electrode 2c shown in FIG. 3C is to be coupled to one element 1.

図３Ｄは、図３Ａ〜３Ｃの上側電極を配置した状態を示す外観斜視図である。 FIG. 3D is an external perspective view showing a state where the upper electrodes of FIGS. 3A to 3C are arranged.

隣接する２つの素子１は、上側電極又は下側電極により電気的に連結され、全体としてｐ型とｎ型とが交互に直列に接続される必要がある。また、上側電極の形状は、図１Ｃに示す上側流路１４の形状に影響するため、上側流路１４の内部を流れる冷却水の流れを妨げない形状とすることが望ましい。そこで、図３Ｄに示すように、冷却水の流れに直交する２素子を連結する場合には上側電極２ａを用い、冷却水の流れに並行する２素子を連結する場合には上側電極２ｂを用い、隣接する素子と連結せず外部と連結する場合には上側電極２ｃを用いて、これらを組み合わせることにより、上側電極２全体で冷却水の流れに対して直交する方向の蛇腹形状を形成できる。 Two adjacent elements 1 are electrically connected by an upper electrode or a lower electrode, and the p-type and the n-type need to be alternately connected in series as a whole. In addition, since the shape of the upper electrode affects the shape of the upper channel 14 shown in FIG. 1C, it is preferable that the shape of the upper electrode does not hinder the flow of the cooling water flowing inside the upper channel 14. Therefore, as shown in FIG. 3D, the upper electrode 2a is used when connecting two elements orthogonal to the flow of cooling water, and the upper electrode 2b is used when connecting two elements parallel to the flow of cooling water. When connecting to the outside without connecting to an adjacent element, by using the upper electrode 2c and combining them, it is possible to form a bellows shape in the direction orthogonal to the flow of the cooling water in the entire upper electrode 2.

それぞれの上側電極２ａ、２ｂ、２ｃは、本実施例では押し出し加工にて作製した。プレス打ち抜き加工などで作製することもできる。電極形状によっては、プレス打ち抜き加工時に生じる端部形状のダレを活用して、目的とする電極形状を作製することもできる。 In this embodiment, the upper electrodes 2a, 2b, and 2c are formed by extrusion. It can also be manufactured by press punching or the like. Depending on the shape of the electrode, a desired electrode shape can be produced by utilizing the sag of the end shape generated during press punching.

図４は、実施例１の熱電変換器における下側電極の配置を示す外観斜視図である。 FIG. 4 is an external perspective view illustrating the arrangement of the lower electrode in the thermoelectric converter according to the first embodiment.

図４においては、図３Ｄに示す上側電極２ａ、２ｂ、２ｃの配置に対応して、隣接する２つの素子１が全体として交互に直列に接続されるように下側電極３ａ、３ｂを配置する。隣接する素子１と連結する場合には下側電極３ａを用い、隣接する素子と連結せず外部と連結する場合には下側電極３ｂを用い、これらを組み合わせることにより、下側電極３全体を構成する。 In FIG. 4, the lower electrodes 3a, 3b are arranged so that two adjacent elements 1 are alternately connected in series as a whole, corresponding to the arrangement of the upper electrodes 2a, 2b, 2c shown in FIG. 3D. . The lower electrode 3a is used when connected to the adjacent element 1, and the lower electrode 3b is used when connected to the outside without being connected to the adjacent element. Constitute.

図５Ａは、図２〜４に示す下側電極と素子と上側電極とを接合した状態を示す外観斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの熱電変換器の側面図である。図５Ｃは、図５ＢのＢ−Ｂ断面図である。 FIG. 5A is an external perspective view showing a state where the lower electrode, the element, and the upper electrode shown in FIGS. FIG. 5B is a side view of the thermoelectric converter of FIG. 5A. FIG. 5C is a sectional view taken along line BB of FIG. 5B.

図５Ａ〜５Ｃに示すように、素子１の上に上側電極２、下に下側電極３を接合する。このとき、図３Ａ〜４に示すように、上側電極２が連結する２つの素子１と下側電極３が連結する２つの素子１を互い違いにすることで、全ての素子１を電気的に直列に配置することができる。 As shown in FIGS. 5A to 5C, the upper electrode 2 is joined on the element 1 and the lower electrode 3 is joined below. At this time, as shown in FIGS. 3A to 4, all the elements 1 are electrically connected in series by staggering the two elements 1 connected to the upper electrode 2 and the two elements 1 connected to the lower electrode 3. Can be arranged.

図６Ａは、実施例１の熱電変換モジュールの下側流路とケースとを接合した状態を示す外観斜視図である。図６Ｂは、その側面図である。図６Ｃは、図６ＢのＣ−Ｃ断面図である。 FIG. 6A is an external perspective view illustrating a state where the lower channel of the thermoelectric conversion module of the first embodiment and the case are joined. FIG. 6B is a side view thereof. FIG. 6C is a sectional view taken along line CC of FIG. 6B.

これらの図は、下側流路６とケース９とを接合した状態を示したものである。下側流路６とケース９とは、ケース９の両端部のみで接合し、ケース９の内部では下側流路６とケース９は接しない。このことにより、下側流路６からケース９に伝わる熱量を小さくでき、下側流路６の温度低下を低減できる。なお、図６Ａに示すように、ケース９には、電極絶縁部材１３を配置するための穴６１を設けている。なお、図６Ａ〜６Ｃに示すものをまとめて高温側熱交換ユニットと呼んでもよい。 These figures show a state where the lower channel 6 and the case 9 are joined. The lower flow path 6 and the case 9 are joined only at both ends of the case 9, and the lower flow path 6 and the case 9 are not in contact inside the case 9. Thus, the amount of heat transmitted from the lower flow path 6 to the case 9 can be reduced, and a decrease in the temperature of the lower flow path 6 can be reduced. As shown in FIG. 6A, the case 9 is provided with a hole 61 for disposing the electrode insulating member 13. 6A to 6C may be collectively referred to as a high-temperature side heat exchange unit.

図７Ａは、図５Ａに示す熱電変換器と、図６Ａに示す構造体と、を接合した状態を示す外観斜視図である。図７Ｂは、その側面図である。図７Ｃは、図７ＢのＤ−Ｄ断面図である。 FIG. 7A is an external perspective view showing a state where the thermoelectric converter shown in FIG. 5A and the structure shown in FIG. 6A are joined. FIG. 7B is a side view thereof. FIG. 7C is a sectional view taken along line DD of FIG. 7B.

これらの図においては、図６Ａ〜６Ｃに示す下側流路６の上面に、図５Ａ〜５Ｃに示す素子１や上側電極２と接合された下側電極３を接合した状態を示している。 These figures show a state where the lower electrode 3 joined to the element 1 and the upper electrode 2 shown in FIGS. 5A to 5C is joined to the upper surface of the lower flow path 6 shown in FIGS. 6A to 6C.

図８Ａは、図７Ａに示す構造体に更に緩衝材を配置した状態を示す外観斜視図である。図８Ｂは、その側面図である。図８Ｃは、図８ＢのＥ−Ｅ断面図である。 FIG. 8A is an external perspective view showing a state where a cushioning material is further arranged on the structure shown in FIG. 7A. FIG. 8B is a side view thereof. FIG. 8C is a sectional view taken along line EE of FIG. 8B.

これらの図においては、上側電極２の上部に緩衝材８を配置している。緩衝材８は上側電極２の凸部の形状に沿って配置している。本実施例では、１枚のシート状の緩衝材８で複数の上側電極２の凸部形状を覆ったが、複数の緩衝材８で覆うこともできる。材料の作製方法や組み立て方法に応じて選択すれば良い。 In these figures, a cushioning material 8 is arranged above the upper electrode 2. The buffer material 8 is arranged along the shape of the projection of the upper electrode 2. In the present embodiment, the projections of the plurality of upper electrodes 2 are covered with one sheet-like cushioning material 8, but may be covered with a plurality of cushioning materials 8. What is necessary is just to select according to the manufacturing method and assembling method of a material.

上側電極２の外部と連結する上側電極２ｃ（図３Ｄに示す。）と電極端子１２を電気的に接合し、電極端子１２をケース９の穴６１から外部に突出させる。下側電極３の外部と連結する電極３ｂと電極端子１２も電気的に接合し、電極端子１２をケース９の穴６１から外部に突出させている。電極端子１２は、電極絶縁部材１３によって固定され、ケース９から絶縁されている。電極端子１２を外部に突出させることで、熱電変換器の内部で発電した電力を外部に取り出すことができる。 The upper electrode 2c (shown in FIG. 3D) connected to the outside of the upper electrode 2 is electrically connected to the electrode terminal 12, and the electrode terminal 12 is protruded from the hole 61 of the case 9 to the outside. The electrode 3b connected to the outside of the lower electrode 3 and the electrode terminal 12 are also electrically joined, and the electrode terminal 12 is projected from the hole 61 of the case 9 to the outside. The electrode terminal 12 is fixed by an electrode insulating member 13 and is insulated from the case 9. By projecting the electrode terminals 12 to the outside, the power generated inside the thermoelectric converter can be taken out.

図９Ａは、図８Ａに示す構造体に接合するフタ等を示す外観斜視図である。図９Ｂは、図９Ａに示すフタ等に接合する気密封止部材を示す外観斜視図である。図９Ｃは、図９Ａに示すフタ等と気密封止部材とを接合した状態を示す側面図である。図９Ｄは、図９ＣのＦ−Ｆ断面図である。 FIG. 9A is an external perspective view showing a lid and the like joined to the structure shown in FIG. 8A. FIG. 9B is an external perspective view showing the hermetic sealing member joined to the lid or the like shown in FIG. 9A. FIG. 9C is a side view showing a state where the lid or the like shown in FIG. 9A and the hermetic sealing member are joined. FIG. 9D is a sectional view taken along line FF of FIG. 9C.

図９Ａにおいては、フタ１０と上側流路連結部材１１とを接合した状態を示している。 FIG. 9A shows a state in which the lid 10 and the upper channel connecting member 11 are joined.

図９Ｂに示すように、気密封止部材７は、外周部が平面形状で中央部が蛇腹形状を持つ薄板であり、プレス加工によって製造したものである。図９Ｃに示すように、フタ１０の下面に気密封止部材７の外周部をロウ付けで接合することで、図９Ｄに示すように、上側流路１４を構成する。フタ１０と上側流路連結部材１１と気密封止部材７とを接合したものを低温側熱交換ユニットと呼ぶ。 As shown in FIG. 9B, the hermetic sealing member 7 is a thin plate having an outer peripheral portion having a planar shape and a central portion having a bellows shape, and is manufactured by press working. As shown in FIG. 9C, by joining the outer peripheral portion of the airtight sealing member 7 to the lower surface of the lid 10 by brazing, the upper flow path 14 is formed as shown in FIG. 9D. What joined the lid 10, the upper channel connection member 11, and the airtight sealing member 7 is called a low-temperature side heat exchange unit.

図８Ａ〜８Ｃに示す構造体と、図９Ｃに示す低温側熱交換ユニットとをロウ付けで接合することにより、図１Ａ〜１Ｃに示す熱電変換モジュールを作製する。このとき、上側電極２の凸部形状と、気密封止部材７の蛇腹形状が合致するように配置する。各部材の寸法誤差などによって、上側電極２の凸部形状と気密封止部材７の蛇腹形状は完全には合致しないが、これらの間に配置される低弾性の緩衝材８が形状の差異を吸収することで、上側電極２と気密封止部材７が緩衝材８を介して密着する。 The thermoelectric conversion modules shown in FIGS. 1A to 1C are manufactured by joining the structure shown in FIGS. 8A to 8C and the low-temperature side heat exchange unit shown in FIG. 9C by brazing. At this time, the upper electrode 2 is arranged such that the shape of the convex portion matches the shape of the bellows of the hermetic sealing member 7. Due to the dimensional error of each member, etc., the convex shape of the upper electrode 2 and the bellows shape of the hermetic sealing member 7 do not completely match, but the low elastic cushioning material 8 arranged between them causes the difference in shape. By absorbing, the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 adhere to each other via the buffer material 8.

次に、減圧領域１５を略真空に減圧すると、減圧領域１５は外部から１気圧で加圧される。 Next, when the decompression region 15 is decompressed to a substantially vacuum, the decompression region 15 is externally pressurized at 1 atm.

図１０は、図１Ｃの部分拡大図である。 FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. 1C.

図１０に示すように、気密封止部材７の蛇腹形状は各面がそれぞれ垂直に１気圧で加圧され、緩衝材８が圧縮されて密着する。これにより、気密封止部材７と上側電極２との間の熱抵抗を小さくすることができる。 As shown in FIG. 10, in the bellows shape of the hermetic sealing member 7, each surface is vertically pressed at 1 atm, and the cushioning material 8 is compressed and adhered. Thereby, the thermal resistance between the hermetic sealing member 7 and the upper electrode 2 can be reduced.

以上のように、図２〜１０に示すような部材や構造体を作製し、組み立てることにより、図１Ａ〜１Ｃに示す熱電変換モジュールを作製することができる。 As described above, the thermoelectric conversion modules shown in FIGS. 1A to 1C can be manufactured by manufacturing and assembling members and structures as shown in FIGS.

以上のことから、本発明を備えた熱電変換モジュールの構造および製造方法を用いることで、高い変換効率を持つと共に、高い信頼性を持つ熱電変換器を提供できる。 As described above, by using the structure and the manufacturing method of the thermoelectric conversion module provided with the present invention, a thermoelectric converter having high conversion efficiency and high reliability can be provided.

図１１Ａは、実施例２の熱電変換器を示す外観斜視図である。図１１Ｂは、その側面図である。図１１Ｃは、図１１ＢのＧ−Ｇ断面図である。 FIG. 11A is an external perspective view illustrating the thermoelectric converter according to the second embodiment. FIG. 11B is a side view thereof. FIG. 11C is a sectional view taken along line GG of FIG. 11B.

実施例１との相違点は、次のとおりである。 The difference from the first embodiment is as follows.

実施例１では、１つの素子に対して上側電極２が１つの凸部を持つ。これに対して、本実施例では、図１１Ｃに示すように、１つの素子に対して上側電極２が複数の凸部を持つ。すなわち、上側電極２には、凹部も形成されている。 In the first embodiment, the upper electrode 2 has one protrusion for one element. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 11C, the upper electrode 2 has a plurality of convex portions for one element. That is, a concave portion is also formed in the upper electrode 2.

本実施例においても、複数の凸部それぞれが緩衝材８に密着し、かつ、緩衝材８が気密封止部材７と密着する。これにより、密着する面積（すなわち伝熱面積）を更に増加できるので、熱抵抗をより低減できる。また、冷却水に対するフィンのピッチを小さくできる効果を持つ。最適なフィンのピッチは、冷却水の冷媒や流速や圧力損失によって異なるため、熱電変換モジュールを用いる条件に合わせて実施例１又は本実施例を選択すれば良い。 Also in the present embodiment, each of the plurality of protrusions is in close contact with the cushioning member 8, and the cushioning member 8 is in close contact with the hermetic sealing member 7. As a result, the contact area (that is, the heat transfer area) can be further increased, so that the thermal resistance can be further reduced. Further, there is an effect that the pitch of the fin with respect to the cooling water can be reduced. Since the optimum pitch of the fins varies depending on the coolant of the cooling water, the flow velocity, and the pressure loss, the first embodiment or the present embodiment may be selected according to the conditions for using the thermoelectric conversion module.

本実施例において、冷却水の流れに直交する２つの素子を連結する電極２がｎ個の凸部を持つ場合、冷却水の流れに並行する２つの素子を連結する電極は２ｎ個の凸部を持つ。 In this embodiment, when the electrode 2 connecting two elements orthogonal to the flow of the cooling water has n projections, the electrode connecting the two elements parallel to the flow of the cooling water has 2n projections. have.

図１２Ａは、実施例３の熱電変換器を示す外観斜視図である。図１２Ｂは、その側面図である。図１２Ｃは、図１２ＢのＨ−Ｈ断面図である。 FIG. 12A is an external perspective view illustrating the thermoelectric converter according to the third embodiment. FIG. 12B is a side view thereof. FIG. 12C is a sectional view taken along line HH of FIG. 12B.

実施例１及び２との相違点は、本実施例では上側電極２の凸部が曲面で構成される点である。上側電極２の凸部が曲面で構成される場合でも、気圧差による加圧は上側電極２の表面各位置に垂直に作用するため、気密封止部材７と上側電極２を緩衝材８で密着させて熱抵抗を小さくすることができる。また、上側電極２の凸部が角部を持たず滑らかな表面となることで、熱変形や寸法ばらつきを吸収する場合に、角部が変形を拘束することがなく滑らかに吸収できる。冷却水の冷媒や流速や圧力損失などの条件を基に、実施例１若しくは２又は本実施例のようにフィン形状を選択することができる。 The difference from the first and second embodiments is that, in the present embodiment, the convex portion of the upper electrode 2 is formed by a curved surface. Even when the convex portion of the upper electrode 2 is formed with a curved surface, the pressure due to the pressure difference acts vertically on each position on the surface of the upper electrode 2, so that the airtight sealing member 7 and the upper electrode 2 are closely adhered by the buffer material 8. As a result, the thermal resistance can be reduced. In addition, since the convex portion of the upper electrode 2 has a smooth surface without a corner, when absorbing thermal deformation and dimensional variation, the corner can smoothly absorb without restraining the deformation. The fin shape can be selected as in the first or second embodiment or the present embodiment based on conditions such as the coolant of the cooling water, the flow velocity, and the pressure loss.

図１３Ａは、実施例４の熱電変換器を示す外観斜視図である。図１３Ｂは、その側面図である。図１３Ｃは、図１３ＢのＩ−Ｉ断面図である。 FIG. 13A is an external perspective view illustrating a thermoelectric converter according to a fourth embodiment. FIG. 13B is a side view thereof. FIG. 13C is a cross-sectional view along II of FIG. 13B.

他の実施例との相違点は、実施例１〜３では上側電極２の凸部が冷却水の流れに垂直方向にテーパを持っているのに対して、本実施例では冷却水の流れ方向にもテーパ（傾斜する面）を持つ点である。実施例１〜３では、冷却水の流れ方向に対して上側電極２の前面および後面が垂直となる。冷却水の冷媒や流速や圧力損失などの条件によっては、本実施例のように前面や後面にテーパを持たせた方が適切な場合があるので、使用条件によって選択することができる。 The difference from the other embodiments is that in the first to third embodiments, the convex portion of the upper electrode 2 has a taper in the direction perpendicular to the flow of the cooling water, whereas in the present embodiment, the flow direction of the cooling water is different. This is also a point having a taper (inclined surface). In Examples 1 to 3, the front surface and the rear surface of the upper electrode 2 are perpendicular to the flow direction of the cooling water. Depending on the conditions such as the coolant of the cooling water, the flow velocity, and the pressure loss, it may be more appropriate to have a tapered front surface or rear surface as in this embodiment, so that it can be selected according to the use conditions.

なお、本実施例では、上側電極２の凸部の冷却水流れ方向のテーパを高さ方向に設けているが、水平方向に設けることもできる。冷却水の冷媒や流速や圧力損失などの条件によって選択すれば良い。 In the present embodiment, the taper of the convex portion of the upper electrode 2 in the flow direction of the cooling water is provided in the height direction, but may be provided in the horizontal direction. What is necessary is just to select according to conditions, such as a cooling water refrigerant, a flow velocity, and a pressure loss.

図１４Ａは、実施例５の熱電変換器を示す外観斜視図である。図１４Ｂは、実施例５の熱電変換器を示す側面図である。図１４Ｃは、図１４ＢのＪ−Ｊ断面図である。 FIG. 14A is an external perspective view illustrating the thermoelectric converter according to the fifth embodiment. FIG. 14B is a side view illustrating the thermoelectric converter according to the fifth embodiment. FIG. 14C is a JJ cross-sectional view of FIG. 14B.

他の実施例との相違点は、実施例１〜４では、図３Ａ〜３Ｄに示すように、連結する素子の方向に合わせて形状の異なる複数の上側電極２を用いたが、本実施例では、素子１つに対して１つの同じ形状の上側電極２を用いている点である。 The difference from the other embodiments is that in the first to fourth embodiments, as shown in FIGS. 3A to 3D, a plurality of upper electrodes 2 having different shapes according to the directions of the elements to be connected are used. Is that one upper electrode 2 of the same shape is used for one element.

このため、本実施例においては、上側電極２の電気的な接続が問題となる。これを解決するため、本実施例においては、上側電極連結部材１５１（単に「連結部材」ともいう。）を用いて隣接する上側電極２を連結している。 For this reason, in this embodiment, the electrical connection of the upper electrode 2 becomes a problem. In order to solve this, in the present embodiment, the adjacent upper electrodes 2 are connected using the upper electrode connecting member 151 (also simply referred to as “connecting member”).

本実施例では、複数の形状の上側電極２を用意する必要がないので、製造に必要な部品の種類を削減できる。その一方、上側電極２を上側電極連結部材１５１で連結する工程が必要になる。これらを鑑み、用いる上側電極２を選定すれば良い。 In the present embodiment, since it is not necessary to prepare the upper electrode 2 having a plurality of shapes, it is possible to reduce the types of components required for manufacturing. On the other hand, a step of connecting the upper electrode 2 with the upper electrode connecting member 151 is required. In consideration of these, the upper electrode 2 to be used may be selected.

図１５Ａは、実施例６の熱電変換器を示す外観斜視図である。図１５Ｂは、図１５Ａの上側電極２の組み立て前後を示す外観斜視図である。図１５Ｃは、図１５Ａの熱電変換器の側面図である。図１５Ｄは、図１５ＣのＫ−Ｋ断面図である。 FIG. 15A is an external perspective view illustrating the thermoelectric converter according to the sixth embodiment. FIG. 15B is an external perspective view showing the upper electrode 2 of FIG. 15A before and after assembly. FIG. 15C is a side view of the thermoelectric converter of FIG. 15A. FIG. 15D is a sectional view taken along line KK of FIG. 15C.

他の実施例との相違点は、本実施例では、図１５Ａに示すように、上側電極２は、凸部がすべて四角錐状（ピラミッド状）の同一の形状を有する点である。図１５Ｂに示すように、これらの凸部１０２（凸形状部材）の下面は、板状の導体１１２（平面部材）により電気的に接続されている。凸部１０２と導体１１２とを接合したものが上側電極２である。凸部１０２と導体１１２とを別部材とすることにより、冷却水の冷媒や流速や圧力損失などの条件に応じて凸部１０２のみを変更することができ、平面部材を共通化することができる。 The difference from the other embodiments is that, in the present embodiment, as shown in FIG. 15A, the upper electrode 2 has the same shape in which all the protrusions are quadrangular pyramids (pyramids). As shown in FIG. 15B, the lower surfaces of these protrusions 102 (convex members) are electrically connected by plate-like conductors 112 (planar members). The upper electrode 2 is formed by joining the protrusion 102 and the conductor 112. By forming the convex portion 102 and the conductor 112 as separate members, only the convex portion 102 can be changed in accordance with conditions such as the coolant of the cooling water, the flow velocity, and the pressure loss, and the planar member can be shared. .

上側電極２や素子１や下側電極３や下側流路６を接合する際に加圧が必要な場合、上側電極２が凸部を持っていると加圧箇所が平面にならないので、加圧のための治具などが必要になる場合がある。 When pressurization is required when joining the upper electrode 2, the element 1, the lower electrode 3, and the lower flow path 6, if the upper electrode 2 has a convex portion, the pressurized portion does not become a flat surface. A jig for pressure may be required.

一方、本実施例では、凸部を持たない上側電極２を用いて素子１や下側電極３や下側流路６を接合し、最後に凸部を追加することで、素子１や下側電極３や下側流路６は平面の加圧で接合できる。その一方、部品数が増加する。また、上側電極２の平面部材と凸部の接合工程が必要になる。これらを鑑み、用いる上側電極２を選定すれば良い。 On the other hand, in this embodiment, the element 1, the lower electrode 3, and the lower flow path 6 are joined by using the upper electrode 2 having no convex portion, and the convex portion is added at the end, whereby the element 1 or the lower The electrode 3 and the lower flow path 6 can be joined by flat pressure. On the other hand, the number of parts increases. In addition, a bonding step between the flat member of the upper electrode 2 and the projection is required. In consideration of these, the upper electrode 2 to be used may be selected.

図１６は、実施例７の熱電変換モジュールを示す断面図である。 FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the thermoelectric conversion module according to the seventh embodiment.

他の実施例との相違点は、実施例１〜６では下側流路６の一面に素子１を配置したが、本実施例では、図１６に示すように、下側流路６の複数の面に素子１を配置している点である。さらに、上側流路１４も両側に配置し、それに対応して上側電極２や気密封止部材７も両側に配置される。下側流路６、素子１等は、ケース１０９に収納され、フタ１０も両側に付設される。低温流体流路１１４も両側に形成される。 The difference from the other embodiments is that the elements 1 are arranged on one surface of the lower passage 6 in the embodiments 1 to 6, but in the present embodiment, as shown in FIG. Is that the element 1 is disposed on the surface. Furthermore, the upper flow path 14 is also disposed on both sides, and the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 are disposed on both sides correspondingly. The lower flow path 6, the element 1, and the like are housed in a case 109, and the lids 10 are provided on both sides. Cryogenic fluid channels 114 are also formed on both sides.

本実施例では、下側流路６を流れる高温ガスの熱エネルギーを回収するための伝熱面積を大きくし、熱エネルギーをより有効に電気に変換することができる。その一方、熱電変換器が大きくなり、部品数が増加する。これらを鑑み、用いる熱電変換器の構造を選定すれば良い。 In this embodiment, the heat transfer area for recovering the heat energy of the high-temperature gas flowing through the lower flow path 6 can be increased, and the heat energy can be more effectively converted to electricity. On the other hand, the thermoelectric converter becomes large, and the number of parts increases. In view of these, the structure of the thermoelectric converter to be used may be selected.

なお、図１６では、下側流路６の上下面に素子１を配置しているが、側面など他の面に素子１を配置しても良い。また、下側流路６が曲面を持つ場合には、曲面に沿って素子１を配置することも可能である。その場合、気密封止部材７を素子１の配置位置に合わせた形状とする。 In FIG. 16, the element 1 is disposed on the upper and lower surfaces of the lower channel 6, but the element 1 may be disposed on another surface such as a side surface. When the lower channel 6 has a curved surface, the element 1 can be arranged along the curved surface. In that case, the shape of the hermetic sealing member 7 is adjusted to the position where the element 1 is arranged.

いずれの素子配置においても、気密封止部材７はそれぞれ垂直に気圧差分の圧力が加圧されるので、本発明の効果を得ることができる。 In any of the element arrangements, the hermetic sealing members 7 are vertically pressurized by the pressure difference, so that the effects of the present invention can be obtained.

図１７は、実施例８の熱電変換器を示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the thermoelectric converter according to the eighth embodiment.

他の実施例との相違点は、次のとおりである。 The differences from the other embodiments are as follows.

実施例１〜７では、緩衝材８に絶縁性の樹脂材料を用いることにより、上側電極２と気密封止部材７との間の絶縁を確保している。これに対し、本実施例では、図１７に示すように、上側電極２の凸部の表面に絶縁層１８１を設けてある。これにより、上側電極２と気密封止部材７との間の絶縁を確保する。 In Examples 1 to 7, the insulation between the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 is ensured by using an insulating resin material for the buffer material 8. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 17, an insulating layer 181 is provided on the surface of the convex portion of the upper electrode 2. Thereby, insulation between the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 is ensured.

本実施例では、上側電極２と気密封止部材７との間の絶縁を上側電極２で確保できるので、緩衝材８の材料に銅箔やアルミニウム箔等の導電性の材料を選ぶことができる。そのため、より熱伝導率の大きい材料を用いることで熱抵抗を低減することや、より低弾性の材料を用いることで変形吸収性を向上することや、より密着力の大きい材料を用いることで密着界面の熱抵抗を低減するなど、材料選択の幅が広がる。 In the present embodiment, since insulation between the upper electrode 2 and the hermetic sealing member 7 can be secured by the upper electrode 2, a conductive material such as a copper foil or an aluminum foil can be selected as the material of the cushioning material 8. . Therefore, reducing the thermal resistance by using a material with a higher thermal conductivity, improving the deformation absorption by using a material with a lower elasticity, and using a material with a higher adhesive force The range of material selection is expanded, such as by reducing the thermal resistance at the interface.

図１８は、実施例８の熱電変換モジュールを示す断面図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the thermoelectric conversion module according to the eighth embodiment.

本図において、上側電極２の凸部の表面に設けられた絶縁層１８１は、上側電極２の下部にまで達している、これに対して、気密封止部材７や緩衝材８は、上側電極２の下部までは到達しない。そのため、各部材の寸法誤差があった場合であっても、上側電極２の端部で電気的短絡が生じることはない。 In the figure, the insulating layer 181 provided on the surface of the convex portion of the upper electrode 2 reaches the lower portion of the upper electrode 2, whereas the hermetic sealing member 7 and the cushioning material 8 are not It does not reach the bottom of 2. Therefore, even if there is a dimensional error in each member, no electrical short circuit occurs at the end of the upper electrode 2.

絶縁層１８１は、セラミックスの溶射により形成することが望ましい。このようにして形成した絶縁層１８１は、熱電変換モジュールを稼働している際に、不要なガスが発生しにくい。また、絶縁層１８１は、エナメル塗料（一般に樹脂塗料）を塗布することにより形成してもよいし、スプレーにより樹脂を塗布してもよい。 It is desirable that the insulating layer 181 be formed by spraying ceramics. The insulating layer 181 thus formed does not easily generate unnecessary gas when the thermoelectric conversion module is operating. Further, the insulating layer 181 may be formed by applying an enamel paint (generally, a resin paint) or by applying a resin by spraying.

図１９は、本発明の熱電変換モジュールを備えた自動車を示す概略断面図である。 FIG. 19 is a schematic sectional view showing an automobile provided with the thermoelectric conversion module of the present invention.

本図において、熱電変換モジュール２１０は、自動車の車体２０１の前部に配置されている。熱電変換モジュール２１０の下側流路６（図１）には、エンジン２２０から出る高温の排気ガスを供給する。下側流路６を通過した排気ガスは、車体２０１の後部の排気口２３０から排出される。一方、熱電変換モジュール２１０の上側流路１４（図１）には、外気を流す。ここで、外気の代わりに、空冷され車体２０１の内部を循環する冷却水を用いてもよい。 In the figure, a thermoelectric conversion module 210 is arranged at the front of a vehicle body 201 of an automobile. High-temperature exhaust gas from the engine 220 is supplied to the lower flow path 6 (FIG. 1) of the thermoelectric conversion module 210. The exhaust gas that has passed through the lower flow path 6 is exhausted from an exhaust port 230 at the rear of the vehicle body 201. On the other hand, outside air flows through the upper channel 14 (FIG. 1) of the thermoelectric conversion module 210. Here, instead of outside air, cooling water that is air-cooled and circulates inside the vehicle body 201 may be used.

本実施例の構成により、従来外気に放出されていた排気ガスの熱エネルギーの一部を回収し、電気エネルギーに変化して利用することができる。 According to the configuration of the present embodiment, a part of the heat energy of the exhaust gas which has been conventionally discharged to the outside air can be collected and converted into electric energy for use.

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、本発明の効果についてまとめて説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be described together.

本発明によれば、電極と熱源との間に配置された緩衝材で動作時に生じる熱変形を吸収することで、発生する熱応力を低減できる。また、電極の凸形状となる箇所で電極と緩衝材を連結することで、電極が平面の場合と比較して電極と緩衝材が連結する面積を大きくできる。緩衝材部分の熱抵抗は、緩衝材の厚さ／（緩衝材の熱伝導率×面積）である。一般に、緩衝材となる材料は、電極などの材料と比較して熱伝導率が小さいが、本発明によって面積を大きくできるので、緩衝材部分の熱抵抗を小さくできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal stress generate | occur | produced at the time of operation | movement is absorbed by the buffering material arrange | positioned between an electrode and a heat source, and the thermal stress which generate | occur | produces can be reduced. In addition, by connecting the electrode and the buffer at a location where the electrode has a convex shape, the area where the electrode and the buffer are connected can be increased as compared with the case where the electrode is flat. The thermal resistance of the buffer material portion is (thickness of buffer material / (thermal conductivity of buffer material × area)). In general, a material serving as a buffer has a lower thermal conductivity than a material such as an electrode. However, since the present invention can increase the area, the thermal resistance of the buffer can be reduced.

さらに、緩衝材と熱電との間に気密封止部材を配置して熱電変換素子を搭載する領域の気圧を外部よりも減圧することで、気圧差によって緩衝材が電極と気密封止部材の間で圧縮され、電極と気密封止部材が緩衝材を介して強固に密着する。その結果、電極と気密封止部材の間の熱抵抗を低減できる。ばねなどを用いて機械的に密着する構造では、面積の大きい領域を加圧するためにはその分大きな加圧力が必要になるが、本発明では気圧差を活用して緩衝材を加圧するので、面積の大きさにかかわらず均一に気圧差分の圧力で加圧できる。 Furthermore, by disposing a hermetic sealing member between the cushioning material and the thermoelectric and reducing the pressure of the region where the thermoelectric conversion element is mounted from the outside, the cushioning material is disposed between the electrode and the hermetic sealing member due to a pressure difference. , And the electrode and the airtight sealing member are firmly adhered to each other via the cushioning material. As a result, the thermal resistance between the electrode and the hermetic sealing member can be reduced. In a structure that mechanically adheres using a spring or the like, in order to press a large area, a correspondingly large pressing force is required, but in the present invention, the cushioning material is pressed by utilizing a pressure difference. Irrespective of the size of the area, pressure can be uniformly applied with a pressure difference of the atmospheric pressure.

これらの効果によって、高い変換効率を持つと共に、高い信頼性を持つ熱電変換器を提供できる。 By these effects, a thermoelectric converter having high conversion efficiency and high reliability can be provided.

１：素子、２：上側電極、２ａ、２ｂ、２ｃ：上側電極、３：下側電極、３ａ、３ｂ：下側電極、６：下側流路、７：気密封止部材、８：緩衝材、９、１０９：ケース、１０：フタ、１１：上側流路連結部材、１２：電極、１３：電極絶縁部材、１４：上側流路、１５：減圧領域、６１：電極用穴、１００：熱電変換モジュール、１５１：上側電極連結部材、１８１：絶縁層、２０１：車体、２１０：熱電変換モジュール、２２０：エンジン、２３０：排気口。 1: element, 2: upper electrode, 2a, 2b, 2c: upper electrode, 3: lower electrode, 3a, 3b: lower electrode, 6: lower flow path, 7: hermetic sealing member, 8: buffer material , 9, 109: Case, 10: Lid, 11: Upper flow path connecting member, 12: Electrode, 13: Electrode insulating member, 14: Upper flow path, 15: Reduced pressure area, 61: Electrode hole, 100: Thermoelectric conversion Module: 151: upper electrode connecting member, 181: insulating layer, 201: vehicle body, 210: thermoelectric conversion module, 220: engine, 230: exhaust port.

Claims

熱電変換素子と、高温側電極と、低温側電極と、容器と、気密封止部材と、緩衝材と、を備え、
前記熱電変換素子は、前記高温側電極と前記低温側電極との間に配置され、
前記熱電変換素子、前記高温側電極及び前記低温側電極は、前記容器と前記気密封止部材とで形成された空間に配置され、
前記緩衝材は、前記低温側電極と前記気密封止部材との間に挟み込まれ、
前記低温側電極と前記緩衝材との接触面積は、前記熱電変換素子の横断面積より大きく、
前記低温側電極が前記緩衝材に接触する面は、前記低温側電極の凸部である、熱電変換モジュール。 A thermoelectric conversion element, a high-temperature side electrode, a low-temperature side electrode, a container, a hermetic sealing member, and a cushioning material,
The thermoelectric conversion element is disposed between the high-temperature side electrode and the low-temperature side electrode,
The thermoelectric conversion element, the high-temperature side electrode and the low-temperature side electrode are arranged in a space formed by the container and the hermetic sealing member,
The buffer material is sandwiched between the low-temperature side electrode and the hermetic sealing member,
Contact area between the buffer material and the low temperature side electrode is much larger than the cross-sectional area of the thermoelectric conversion element,
The thermoelectric conversion module , wherein a surface of the low-temperature side electrode in contact with the buffer is a projection of the low-temperature side electrode .

前記緩衝材は、前記低温側電極と前記気密封止部材とに密着している、請求項１記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the cushioning material is in close contact with the low-temperature side electrode and the hermetic sealing member.

前記空間の気圧は、外気圧よりも低い、請求項１又は２に記載の熱電変換モジュール。 3. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein a pressure in the space is lower than an outside pressure. 4.

前記気密封止部材の一部は、蛇腹形状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 3 , wherein a part of the hermetic sealing member has a bellows shape.

前記低温側電極は、１つの凸部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the low-temperature-side electrode has one protrusion.

前記低温側電極は、複数の凸部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the low-temperature side electrode has a plurality of protrusions.

前記凸部は、曲面である、請求項５又は６に記載の熱電変換モジュール。 The convex portion is a curved surface, the thermoelectric conversion module according to claim 5 or 6.

前記凸部は、前記気密封止部材の表面を流れる低温流体の流れ方向に傾斜する面を有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 5 to 7 , wherein the protrusion has a surface inclined in a flow direction of a low-temperature fluid flowing on a surface of the hermetic sealing member.

前記熱電変換素子と前記低温側電極とは、個数が等しく、前記低温側電極のすべてが同一の形状を有し、隣接する前記低温側電極同士は、連結部材により電気的に接続されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion element and the low-temperature side electrode are equal in number, all of the low-temperature side electrodes have the same shape, and the adjacent low-temperature side electrodes are electrically connected by a connecting member. The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 8 .

前記低温側電極は、平面部材及び凸形状部材で構成され、前記平面部材は、前記熱電変換素子と前記凸形状部材との間に配置され、隣接する前記前記凸形状部材同士は、平面部材により電気的に接続されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The low-temperature side electrode is configured by a planar member and a convex member, the planar member is disposed between the thermoelectric conversion element and the convex member, and the adjacent convex members are formed by a planar member. The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 8 , which is electrically connected.

前記気密封止部材を複数有し、それぞれの前記気密封止部材が前記緩衝材を介して前記低温側電極と密着している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 10 , comprising a plurality of the hermetic sealing members, wherein each of the hermetic sealing members is in close contact with the low-temperature side electrode via the buffer material. .

前記低温側電極の表面には、絶縁層を設け、
前記緩衝材は、導電性を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 An insulating layer is provided on the surface of the low-temperature side electrode,
The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 11 , wherein the buffer has conductivity.

さらに、フタ部を備え、
前記気密封止部材と前記フタ部との間には、低温流体流路が形成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。 In addition, it has a lid part,
Wherein between the airtight sealing member and the lid, cryogen flow paths are formed, the thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 12.

熱電変換素子と、高温側電極と、緩衝材と接触するように構成された面を介して低温流体との熱交換をする低温側電極と、を備え、
前記熱電変換素子は、前記高温側電極と前記低温側電極との間に配置され、
前記低温側電極の伝熱面積は、前記熱電変換素子の横断面積より大きく、
前記低温側電極の伝熱面は、前記低温側電極の凸部である、熱電変換器。 A thermoelectric conversion element, a high-temperature side electrode, and a low-temperature side electrode that performs heat exchange with a low-temperature fluid through a surface configured to be in contact with the buffer material,
The thermoelectric conversion element is disposed between the high-temperature side electrode and the low-temperature side electrode,
Heat transfer area of the low temperature side electrode is much larger than the cross-sectional area of the thermoelectric conversion element,
The thermoelectric converter , wherein the heat transfer surface of the low-temperature side electrode is a projection of the low-temperature side electrode .

前記低温側電極は、１つ又は複数の凸部を有する、請求項１４記載の熱電変換器。 The thermoelectric converter according to claim 14 , wherein the low-temperature side electrode has one or a plurality of protrusions.

熱電変換素子と、高温側電極と、低温側電極と、を有し、前記低温側電極の伝熱面は、前記低温側電極の凸部である熱電変換器を、高温流体流路を有する容器に、前記高温側電極が前記高温流体流路に接するように設置する工程と、
前記低温側電極の表面に緩衝材を付設する工程と、
気密封止部材を構成要素の一部として用いることにより形成した低温流体流路を前記緩衝材の表面に付設する工程と、を含む、熱電変換モジュールの製造方法。 A container having a thermoelectric conversion element, and the high temperature side electrode, possess a low-temperature side electrode, a heat transfer surface of the low-temperature side electrode, a thermoelectric converter which is convex portion of said cold-side electrode, the hot fluid flow path A step of installing the high-temperature side electrode so as to be in contact with the high-temperature fluid flow path;
A step of providing a buffer material on the surface of the low-temperature side electrode,
Attaching a low-temperature fluid flow path formed by using a hermetic sealing member as a part of a component to the surface of the cushioning material.

さらに、前記気密封止部材と前記容器とで囲まれた領域を減圧する工程を含む、請求項１６記載の熱電変換モジュールの製造方法。 17. The method for manufacturing a thermoelectric conversion module according to claim 16 , further comprising a step of depressurizing a region surrounded by the hermetic sealing member and the container.

前記低温流体流路は、前記気密封止部材にフタ部を接合することにより形成する、請求項１６又は１７に記載の熱電変換モジュールの製造方法。 The cryogen flow path is formed by joining the lid to the hermetic seal member, the manufacturing method of the thermoelectric conversion module according to claim 16 or 17.