JP7363052B2 - thermoelectric conversion module - Google Patents
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Description
本発明は、熱電変換モジュールに関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion module.
従来、熱電変換素子を、フィルム基板に配置させた、熱電変換モジュールが知られている（例えば、特許文献１）。熱電変換素子は、熱を電力に変換可能な素子である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a thermoelectric conversion module in which a thermoelectric conversion element is arranged on a film substrate is known (for example, Patent Document 1). A thermoelectric conversion element is an element that can convert heat into electric power.
ところで、より大きな電力を得るためには、熱電変換モジュールにおいて、多くの熱電変換素子を接続させることが求められる。この場合、熱電変換モジュールが大型化してしまう場合がある。 By the way, in order to obtain larger electric power, it is required to connect many thermoelectric conversion elements in a thermoelectric conversion module. In this case, the thermoelectric conversion module may become larger.
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決し、小型化された熱電変換モジュールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a miniaturized thermoelectric conversion module.
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、折畳み構造を有し、熱源が放射する熱を電力に変換する熱電変換モジュールであって、シート基板と、前記シート基板に配置される第１配線及び第２配線と、前記シート基板に配置されるｐ型熱だい状態において第１方向に沿って延在する少なくとも１個のストリングを含むユニットで構成され、前記ストリングには、前記第１配線と前記第２配線とが前記第１方向に沿って隙間を空けて交互に並び、各前記隙間には、前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子が交互に位置し、前記ｐ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｐ型熱電変換素子の他端は、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｎ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｎ型熱電変換素子の他端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記第１配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第１方向と略直交する第２方向に沿って並び、前記第１配線には、前記第２方向に沿って延在する第１折り線が形成され、前記第２配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第２方向に沿って並び、前記第２配線には、前記第２方向に沿って延在する第２折り線が形成される。このような構成とすることで、熱電変換モジュールは、第１折り線及び第２折り線で、山折り又は谷折りに適宜されることにより、小型化され得る。なお、本開示において２個の要素が「隣接する」とは、当該２個の要素が隙間を空けて隣り合うこと、及び、当該２個の要素が隙間を空けずに隣り合うことを含む。 The present invention aims to advantageously solve the above problems, and provides a thermoelectric conversion module that has a folding structure and converts heat radiated by a heat source into electric power, which comprises a sheet substrate, and the sheet substrate. a unit including a first wiring and a second wiring disposed on the sheet substrate, and at least one string extending along the first direction in a p-type heating state disposed on the sheet substrate; In the above, the first wiring and the second wiring are arranged alternately along the first direction with a gap between them, and the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element are alternately arranged in each gap. one end of the p-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the p-type thermoelectric conversion element is adjacent to the other end. one end of the n-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the n-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and The other end of the type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the first wiring is substantially orthogonal to the first direction in the unfolded state of the folded structure. a first fold line extending along the second direction is formed in the first wiring, and the second wiring is arranged along the second direction in the unfolded state of the folded structure. A second fold line extending along the second direction is formed on the second wiring. With such a configuration, the thermoelectric conversion module can be miniaturized by appropriately mountain-folding or valley-folding the first folding line and the second folding line. Note that in the present disclosure, two elements being "adjacent" includes two elements adjacent to each other with a gap between them, and two elements adjacent to each other without a gap between them.
ここで、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第２方向において隣り合う前記ストリングでは、前記第１方向に沿って交互に並ぶ前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子の順序が逆になる、ことが好ましい。このような構成とすることで、第２方向において隣り合うストリングでは、生じる電流の向きが互いに逆向きになる。隣り合うストリングに生じる電流が逆向きとなることにより、隣り合うストリングを、その端部を電気的に接続することにより、直列接続させることができる。隣り合うストリングを直列接続させることにより、熱電変換モジュールは、より大きな電力を発電することができる。 Here, in the thermoelectric conversion module of the present invention, in the strings adjacent in the second direction, the order of the p-type thermoelectric conversion elements and the n-type thermoelectric conversion elements arranged alternately along the first direction is reversed. It is preferable that With this configuration, the directions of currents generated in strings adjacent in the second direction are opposite to each other. Since the currents generated in adjacent strings are in opposite directions, adjacent strings can be connected in series by electrically connecting their ends. By connecting adjacent strings in series, the thermoelectric conversion module can generate more power.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記ユニットは、前記第２方向に沿って並ぶ偶数個の前記ストリングを含む、ことが好ましい。ユニットが第２方向に沿って並ぶ偶数個のストリングを含むことで、熱電変換モジュールにおいて全てのストリングを、直列接続させることができる。このような構成とすることで、熱電変換モジュールは、より大きな電力を発電することができる。また、ユニットに含まれるストリングの個数を偶数個にすることで、熱電変換モジュールから電力を取り出すための（正極及び負極）電極を、熱電変換モジュールの２つの端部のうち、片方の端部に設けることができる。熱電変換モジュールの片方の端部に電極を設けることで、電極の構成が複雑化することを抑制することができる。 Moreover, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that the unit includes an even number of the strings lined up along the second direction. Since the unit includes an even number of strings lined up along the second direction, all the strings can be connected in series in the thermoelectric conversion module. With such a configuration, the thermoelectric conversion module can generate greater power. In addition, by making the number of strings included in the unit an even number, the electrodes (positive and negative electrodes) for extracting power from the thermoelectric conversion module can be placed at one of the two ends of the thermoelectric conversion module. can be provided. By providing an electrode at one end of the thermoelectric conversion module, it is possible to prevent the configuration of the electrode from becoming complicated.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第１配線は、前記第１折り線が形成される部分に、メッシュ構造を有し、前記第２配線は、前記第２折り線が形成される部分に、メッシュ構造を有する、ことが好ましい。このような構成とすることで、折り曲げに対する熱電変換モジュールの耐久性を向上させることができる。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the first wiring has a mesh structure in a portion where the first fold line is formed, and the second wiring has a mesh structure in a portion where the second fold line is formed. Preferably, it has a mesh structure. With such a configuration, the durability of the thermoelectric conversion module against bending can be improved.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記ｐ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｐ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、前記ｐ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｐ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、前記ｎ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｎ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、前記ｎ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｎ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置される、ことが好ましい。このような隙間を設けることにより、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子の各々と、第１配線及び第２配線の各々との間に、接合部材を配置することができる。そのため、熱電変換モジュールでは、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子の各々と、第１配線及び第２配線の各々とは、その断面に加えて、接合部材によって接続され得る。このような構成により、熱電変換モジュールでは、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子の各々と、第１配線及び第２配線の各々との間の接続強度が低下することを抑制することができる。そのため、熱電変換モジュールでは、第１配線、第２配線、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子がシート基板から剥離することを抑制することができる。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, a gap is provided between one end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the gap includes the A bonding member electrically connected to one end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end is arranged, and the joining member is arranged to connect the other end of the p-type thermoelectric conversion element and the other end. A gap is provided between the adjacent first wiring or the second wiring, and the gap includes the other end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the first wiring adjacent to the other end. A bonding member electrically connected to the second wiring is arranged, and a gap is provided between one end of the n-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the gap is provided with a joining member that electrically connects one end of the n-type thermoelectric conversion element to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the n-type thermoelectric conversion element, A gap is provided between the first wiring or the second wiring adjacent to the other end, and the gap includes the other end of the n-type thermoelectric conversion element and the first wiring adjacent to the other end. It is preferable that a bonding member electrically connected to the wiring or the second wiring is disposed. By providing such a gap, the joining member can be placed between each of the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element and each of the first wiring and the second wiring. Therefore, in the thermoelectric conversion module, each of the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element, and each of the first wiring and the second wiring can be connected by a joining member in addition to the cross section thereof. With such a configuration, in the thermoelectric conversion module, it is possible to suppress a decrease in connection strength between each of the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element and each of the first wiring and the second wiring. can. Therefore, in the thermoelectric conversion module, it is possible to suppress the first wiring, the second wiring, the p-type thermoelectric conversion element, and the n-type thermoelectric conversion element from peeling off from the sheet substrate.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第２方向において隣り合う前記ユニットの間には、前記第１方向に沿って延在する第３折り線が形成される、ことが好ましい。第１方向に沿って延在する第３折り線が形成されることにより、熱電変換モジュールは、第１折り線及び第２折り線に加えて、第３折り線で、山折り又は谷折りに適宜され得る。このような構成とすることで、熱電変換モジュールの折畳み構造を積層構造にすることができる。 Moreover, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that a third fold line extending along the first direction is formed between the units adjacent in the second direction. By forming the third fold line extending along the first direction, the thermoelectric conversion module can be folded into a mountain fold or a valley fold at the third fold line in addition to the first fold line and the second fold line. It can be done as appropriate. With such a configuration, the folded structure of the thermoelectric conversion module can be made into a laminated structure.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記シート基板は、前記第１折り線と前記第３折り線とが交差する位置、及び、前記第２折り線と前記第３折り線とが交差する位置に、貫通領域、又は、前記シート基板の他の部分よりも厚さが薄い領域を含む、ことが好ましい。このような構成とすることで、シート基板に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることができる。シート基板に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることにより、熱電変換モジュールが折畳み易くなり得る。また、シート基板に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることにより、シート基板の劣化を抑制することができる。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the sheet substrate is arranged at a position where the first fold line and the third fold line intersect, and a position where the second fold line and the third fold line intersect. Preferably, the sheet substrate preferably includes a through region or a region thinner in thickness than other portions of the sheet substrate. With such a configuration, the degree of stress concentrated on the sheet substrate can be reduced and dispersed. By reducing and dispersing the degree of stress concentrated on the sheet substrate, the thermoelectric conversion module can be made easier to fold. Further, by reducing and dispersing the degree of stress concentrated on the sheet substrate, deterioration of the sheet substrate can be suppressed.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、少なくとも２つの折り目を含んで構成される、ことが好ましい。このような構成とすることで、熱電変換モジュールは、少なくとも二箇所で折り曲がるため、折り線で緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュールが折り線で緩やかに折り曲がることにより、折り線にかかる負荷が分散され得る。折り線にかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュールの劣化を抑制することができる。 Moreover, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that at least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes at least two fold lines. With such a configuration, the thermoelectric conversion module is bent at at least two places, so it can be gently bent along the fold line. By gently bending the thermoelectric conversion module along the fold line, the load applied to the fold line can be distributed. By dispersing the load on the folding lines, deterioration of the thermoelectric conversion module can be suppressed.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、折り目と、当該折り目の近くに位置する補助部材とを含んで構成され、前記補助部材は、前記熱電変換モジュールに含まれる２つの面のうち、前記熱電変換モジュールが前記折り目で折畳まれた際に、内側に位置する面側に位置する、ことが好ましい。補助部材が当該面側に位置することで、熱電変換モジュールは、補助部材を挟むように、折り目で、折り曲げられ得る。このような構成により、熱電変換モジュールは、折り線で緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュールが折り線で緩やかに折り曲がることにより、折り線にかかる負荷が分散され得る。折り線にかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュール４０１の劣化を抑制することができる。
Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, at least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes a fold line and an auxiliary member located near the fold line. Preferably, the auxiliary member is located on the inner side of the two surfaces included in the thermoelectric conversion module when the thermoelectric conversion module is folded at the crease. By positioning the auxiliary member on the surface side, the thermoelectric conversion module can be folded at the crease so as to sandwich the auxiliary member. With such a configuration, the thermoelectric conversion module can be gently bent along the fold line. By gently bending the thermoelectric conversion module along the fold line, the load applied to the fold line can be distributed. By dispersing the load on the folding lines, deterioration of the
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、ミシン目を含む、ことが好ましい。このような構成とすることで、熱電変換モジュールを、展開状態から折畳み状態に、より容易にすることができる。 Moreover, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that at least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes a perforation. With such a configuration, the thermoelectric conversion module can be more easily changed from the unfolded state to the folded state.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記熱電変換モジュールの折畳み構造は、空洞を有し、前記熱源は、円筒状であり、前記空洞を通り、前記第１折り線は、前記第２方向に沿ってジグザグ状に延在し、前記第２折り線は、前記第２方向に沿ってジグザグ状に延在し、前記第３折り線は、前記第１方向に沿って直線状に延在し、且つ、前記ジグザグ状の前記第１折り線が折れ曲がる箇所、及び、前記ジグザグ状の前記第２折り線が折れ曲がる箇所を、通り、前記第３折り線は、前記第１方向に沿って交互に並ぶ、山折り線と谷折り線とを含み、前記熱電変換モジュールは、前記第１折り線及び前記谷折り線で谷折りにされ、前記熱電変換モジュールは、前記第２折り線及び前記山折り線で山折りにされる、ことが好ましい。 Furthermore, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the folded structure of the thermoelectric conversion module has a cavity, the heat source has a cylindrical shape, the first fold line passes through the cavity, and the first fold line extends in the second direction. The second fold line extends in a zigzag shape along the second direction, and the third fold line extends in a straight line along the first direction. , and the third fold line passes through a place where the first zigzag fold line is bent and a place where the second zigzag fold line is bent, and the third fold line is arranged alternately along the first direction. The thermoelectric conversion module includes a mountain fold line and a valley fold line that are lined up, the thermoelectric conversion module is valley folded on the first fold line and the valley fold line, and the thermoelectric conversion module is valley folded on the second fold line and the mountain fold line. Preferably, it is folded into a mountain along a line.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記山折り線の長さは、前記谷折り線の長さよりも、長く、前記第３折り線の上では、前記第１折り線と前記第２折り線の前記第１方向に沿う間隔は、前記第１方向に沿って狭い間隔と広い間隔とに交互になり、前記谷折り線は、前記狭い間隔に位置し、前記山折り線は、前記広い間隔に位置する、ことが好ましい。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the length of the mountain fold line is longer than the length of the valley fold line, and above the third fold line, the first fold line and the second fold line The intervals along the first direction alternate between narrow intervals and wide intervals along the first direction, the valley fold line is located at the narrow interval, and the mountain fold line is located at the wide interval. It is preferable that the
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第１折り線は、交互に並ぶ、第１線分と第２線分とを含み、前記第１折り線の第１線分は、前記第２方向に対して前記第１方向に、第１角度傾き、前記第１折り線の第２線分は、前記第２方向に対して前記第１方向とは反対の方向に、第１角度傾く、ことが好ましい。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the first fold line includes first line segments and second line segments arranged alternately, and the first line segment of the first fold line is arranged in the second direction. a second line segment of the first fold line is tilted at a first angle in a direction opposite to the first direction with respect to the second direction; is preferred.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第２折り線は、交互に並ぶ、第１線分と第２線分とを含み、前記第２折り線の第１線分は、前記第２方向に対して前記第１方向に第２角度傾き、前記第２折り線の第２線分は、前記第２方向に対して前記第１方向とは反対の方向に、前記第２角度傾き、前記第２角度は、前記第１角度よりも、大きい、ことが好ましい。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the second fold line includes first line segments and second line segments that are arranged alternately, and the first line segment of the second fold line is arranged in the second direction. , the second line segment of the second fold line is tilted at a second angle in a direction opposite to the first direction with respect to the second direction; Preferably, the second angle is larger than the first angle.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、１個の前記ストリングにおいて、前記ｐ型熱電変換素子の個数と前記ｎ型熱電変換素子の個数とは、同一である、ことが好ましい。このような構成とすることで、熱電変換モジュールを折畳み構造にする際、熱電変換モジュールの端部同士を、余分な隙間を設けることなく、接続させることができる。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that the number of the p-type thermoelectric conversion elements and the number of the n-type thermoelectric conversion elements in one string are the same. With such a configuration, when the thermoelectric conversion module is folded, the ends of the thermoelectric conversion module can be connected to each other without providing an extra gap.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記熱源は、平面状であり、前記熱電変換モジュールの折畳み構造の形状は、略直方体であり、前記熱電変換モジュールは、前記平面状の前記熱源に載置され、前記第１折り線は、前記第２方向に沿って交互に並ぶ、第１山折り線と第１谷折り線とを含み、前記第２折り線は、前記第２方向に沿って交互に並ぶ、第２山折り線と第２谷折り線とを含み、前記第２方向において、前記第１山折り線と前記第１谷折り線とが交互に並ぶ順番と、前記第２山折り線と前記第２谷折り線とが交互に並ぶ順番とは、逆であり、前記第３折り線は、前記第２方向において交互に位置する、第３山折り線と第３谷折り線とを含み、前記第３山折り線及び前記第３谷折り線の各々は、前記第１山折り線と前記第１谷折り線とが連結される位置、及び、前記第２山折り線と前記第２谷折り線とが連結される位置で、ジグザグ状に折れ曲がり、前記熱電変換モジュールは、前記第１山折り線、前記第２山折り線及び前記第３山折り線で山折りにされ、前記熱電変換モジュールは、前記第１谷折り線、前記第２谷折り線及び前記第３谷折り線で谷折りにされる、ことが好ましい。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the heat source is planar, the folded structure of the thermoelectric conversion module has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the thermoelectric conversion module is placed on the planar heat source. The first fold line includes a first mountain fold line and a first valley fold line that are arranged alternately along the second direction, and the second fold line includes a first mountain fold line and a first valley fold line that are arranged alternately along the second direction. including a second mountain fold line and a second valley fold line lined up in the second direction, and an order in which the first mountain fold line and the first valley fold line are arranged alternately in the second direction; The order in which the lines and the second valley fold lines are alternately arranged is opposite to the order in which the lines and the second valley fold lines are arranged alternately, and the third fold line is arranged in the order in which the lines and the second valley fold lines are arranged alternately in the second direction. The third mountain fold line and the third valley fold line each include a position where the first mountain fold line and the first valley fold line are connected, and a position where the second mountain fold line and the third valley fold line are connected. The thermoelectric conversion module is bent in a zigzag shape at a position where it is connected to a second valley fold line, and the thermoelectric conversion module is mountain folded at the first mountain fold line, the second mountain fold line, and the third mountain fold line, Preferably, the thermoelectric conversion module is valley-folded along the first valley-fold line, the second valley-fold line, and the third valley-fold line.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記第３山折り線がジグザグ状に折れ曲がる方向と、前記第３谷折り線がジグザグ状に折れ曲がる方向は、同一方向である、ことが好ましい。 Moreover, in the thermoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that the direction in which the third mountain fold line is bent in a zigzag shape and the direction in which the third valley fold line is bent in a zigzag shape are the same direction.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記山折りは、前記折畳み構造の展開状態において、前記第１方向及び前記第２方向に略直交する第３方向に、突出するように、折り曲げることであり、前記谷折りは、前記折畳み構造の展開状態において、前記第３方向とは反対の方向に、突出するように、折り曲げることである、ことが好ましい。 Further, in the thermoelectric conversion module of the present invention, the mountain folding may be performed by bending the folded structure so as to protrude in a third direction substantially perpendicular to the first direction and the second direction in the unfolded state. Preferably, the valley folding is performed by folding the folded structure so as to protrude in a direction opposite to the third direction when the folded structure is in an unfolded state.
また、本発明の熱電変換モジュールにおいて、前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子の各々は、カーボンナノチューブを含んで構成される、ことが好ましい。このような構成とすることで、熱電変換モジュールの機械的強度をさらに向上させると共に、軽量化することができる。 Furthermore, in the thermoelectric conversion module of the present invention, each of the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element preferably includes carbon nanotubes. With such a configuration, the mechanical strength of the thermoelectric conversion module can be further improved and the weight can be reduced.
本発明によれば、小型化された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, a miniaturized thermoelectric conversion module can be provided.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。各図において共通の構成要素には、同一符号を付す。なお、本開示において「延在」とは、折り線に関して用いられる場合、任意の形状で、所定方向に沿って延びるように存在することを意味する。任意の形状の一例として、直線状及びジグザグ状が挙げられる。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Common components in each figure are given the same reference numerals. Note that in the present disclosure, "extend" when used with respect to a fold line means that it exists in an arbitrary shape and extends along a predetermined direction. Examples of arbitrary shapes include linear shapes and zigzag shapes.
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１の外観図である。図２は、図１に示す熱電変換モジュール１の上面図である。なお、図２には、熱電変換モジュール１が備える第１配線１０Ｈ、第２配線１０Ｌ、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎの一部を実線で示す。図３は、図１に示す熱電変換モジュール１の展開状態を示す平面図である。換言すると、図３は、図１に示す熱電変換モジュール１の折畳み構造の展開図に相当する。なお、図３では、熱電変換モジュール１の第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａを主に示す。図４は、図３に示す熱電変換モジュール１の一部拡大図である。図５は、図４に示すＬ－Ｌ線に沿った熱電変換モジュール１の断面図である。図６は、図３に示す熱電変換モジュール１における電流の流れを示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an external view of a
図１に示す熱電変換モジュール１は、熱源としての配管２が放射する熱を電力に変換する。熱電変換モジュール１は、図１に示すように折畳み構造を有する。熱電変換モジュール１の折畳み構造は、空洞を有する。一例として、図２に示すように、折畳み構造の空洞の中心から、折畳み構造において最も外側に位置する部分までの距離は、３８．６ｍｍ程度であってよい。熱電変換モジュール１は、折畳み構造の空洞に配管２を通すことにより、配管２に取り付けられてよい。また、熱電変換モジュール１は、図４に示す展開状態の熱電変換モジュール１を、配管２に巻き付けることにより、配管２に取り付けられてよい。熱電変換モジュール１は、配管２が発する熱と外気温度との間の温度差を利用して、電力を発電する。
A
図１に示す配管２は、熱源である。配管２は、円筒状である。配管２は、図１に示すように、熱電変換モジュール１の折畳み構造が有する空洞を通る。配管２は、配管２の内部に熱水又は熱風を通すことにより、熱を発する。配管２は、工場等に設置され得る。一例として、配管２の半径は、１２ｍｍ程度であってよい。
Piping 2 shown in FIG. 1 is a heat source. Piping 2 has a cylindrical shape. As shown in FIG. 1, the
なお、図１及び図２において、周方向ａ１は、円筒状の配管２の周方向である。本実施形態では、周方向ａ１は、図２に示すように、反時計回りの方向であるものとする。また、延在方向ａ２は、図１に示す配管２が延在する方向である。本実施形態では、延在方向ａ２は、図１の紙面上側から紙面下側に向けて、延在する方向であるものとする。また、放射方向ａ３は、図２に示す配管２の中心軸Ｏから放射状に広がる方向である。放射方向ａ３は、熱源である配管２が発する熱が、配管２の外部に向けて放射状に広がる方向に対応する。
Note that in FIGS. 1 and 2, the circumferential direction a1 is the circumferential direction of the
また、図３乃至図６において、第１方向Ａ１と第２方向Ａ２は、略直交する。また、第３方向Ａ３は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に略直交する。本実施形態では、第１方向Ａ１は、図３の紙面左側から紙面右側に向かう方向であるものとする。また、第２方向Ａ２は、図３の紙面上側から紙面下側に向かう方向であるものとする。また、第３方向Ａ３は、図３の紙面に垂直な方向であって、図３の紙面手前側に向かう方向であるものとする。 Further, in FIGS. 3 to 6, the first direction A1 and the second direction A2 are substantially perpendicular to each other. Further, the third direction A3 is substantially perpendicular to the first direction A1 and the second direction A2. In the present embodiment, it is assumed that the first direction A1 is a direction from the left side of the page of FIG. 3 to the right side of the page. Further, it is assumed that the second direction A2 is a direction from the upper side of the paper surface of FIG. 3 to the lower side of the paper surface. Further, it is assumed that the third direction A3 is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3, and a direction toward the front side of the paper surface of FIG.
図３に示すように、熱電変換モジュール１は、第１折り線１Ｈと、第２折り線１Ｌと、第３折り線１Ａとを有する。図４に示すように、熱電変換モジュール１は、第１配線１０Ｈと、第２配線１０Ｌと、ｐ型熱電変換素子である熱電変換素子２０Ｐと、ｎ型熱電変換素子である熱電変換素子２０Ｎと、シート基板３０とを備える。さらに、熱電変換モジュール１は、導電性部材６０を備えてよい。また、熱電変換モジュール１の折畳み構造は、図３に示すユニットＵを単位ユニットとして、構成される。ユニットＵは、限定ではないが、図４に示すように、４個のストリングＳを含む。ストリングＳは、図４に示す展開状態において、熱電変換モジュール１の一端から他端に向けて、第１方向Ａ１に沿って延在する。複数のストリングＳは、その端部同士が導電性部材６０で電気的に接続されることにより、直列接続されてよい。
As shown in FIG. 3, the
熱電変換モジュール１は、図３に示す第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａの山折り線１Ｍで、山折りにされる。第１実施形態において「山折り」とは、図３に示す第３方向Ａ３に向けて、突出するように、折り曲げることを意味する。また、熱電変換モジュール１は、図３に示す第１折り線１Ｈ及び第３折り線１Ａの谷折り線１Ｖで、谷折りにされる。第１実施形態において「谷折り」とは、図３に示す第３方向Ａ３とは反対の方向に向けて、突出するように、折り曲げることを意味する。
The
図３に示す展開状態において、第１折り線１Ｈと第２折り線１Ｌは、第１方向Ａ１に沿って所定間隔を空けて、交互に位置する。
In the unfolded state shown in FIG. 3, the
図４に示すように、第１折り線１Ｈは、第１配線１０Ｈに形成される。図３に示す展開状態において、第１折り線１Ｈは、第２方向Ａ２に沿って、ジグザグ状に延在する。より詳細には、図３に示すように、第１折り線１Ｈは、第１間隔ｄ１で交互に並ぶ、第１線分１Ｈ１と第２線分１Ｈ２とを含む。第１線分１Ｈ１の長さと、第２線分１Ｈ２の長さは、同一である。第１線分１Ｈ１は、第２方向Ａ２に対して第１方向Ａ１に、第１角度θ１傾く。第２線分１Ｈ２は、第２方向Ａ２に対して第１方向Ａ１とは反対の方向に、第１角度θ１傾く。図２に示す配管２の半径が１２ｍｍ程度である場合、第１角度θ１は、一例として、４２度程度であってよい。図２に示す配管２の半径が１２ｍｍ程度である場合、第１間隔ｄ１は、一例として、２０ｍｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 4, the
図４に示すように、第２折り線１Ｌは、第２配線１０Ｌに形成される。図３に示す展開状態において、第２折り線１Ｌは、第２方向Ａ２に沿って、ジグザグ状に延在する。より詳細には、図３に示すように、第２折り線１Ｌは、第１間隔ｄ１で交互に並ぶ、第１線分１Ｌ１と第２線分１Ｌ２とを含む。第１線分１Ｌ１の長さと、第２線分１Ｌ２の長さは、同一である。第１線分１Ｌ１は、第２方向Ａ２に対して第１方向Ａ１に第２角度θ２傾く。第２線分１Ｌ２は、第２方向Ａ２に対して第１方向Ａ１とは反対の方向に、第２角度θ２傾く。第２角度θ２は、第１角度θ１よりも小さい。図２に示す配管２の半径が１２ｍｍ程度である場合、第２角度θ２は、一例として、１２度程度であってよい。
As shown in FIG. 4, the
図４に示すように、第３折り線１Ａは、シート基板３０に形成される。第３折り線１Ａは、第２方向Ａ２において隣り合うユニットＵの間に、形成される。例えば、図４に示すユニットＵ－１と、ユニットＵ－２は、第２方向Ａ２において隣り合うユニットＵである。図４に示すように、第３折り線１Ａは、ユニットＵ－１と、ユニットＵ－２との間に形成される。
As shown in FIG. 4, the
図３に示す展開状態において、第３折り線１Ａは、第１方向Ａ１に沿って直線状に延在する。図３に示す展開状態において、第３折り線１Ａは、ジグザグ状の第１折り線１Ｈが折れ曲がる箇所、及び、ジグザグ状の第２折り線１Ｌが折れ曲がる箇所を、通る。より詳細には、第３折り線１Ａは、第１線分１Ｈ１と第２線分１Ｈ２が連結される箇所、及び、第１線分１Ｌ１と第２線分１Ｌ２が連結される箇所を、通る。複数の第３折り線１Ａが、第２方向Ａ２に沿って、第１間隔ｄ１を空けて、位置する。第３折り線１Ａは、第１方向Ａ１に沿って交互に並ぶ、山折り線１Ｍと谷折り線１Ｖとを含む。
In the unfolded state shown in FIG. 3, the
山折り線１Ｍの長さは、谷折り線１Ｖの長さよりも、長い。ここで、同一の第３折り線１Ａ上では、第１折り線１Ｈと第２折り線１Ｌの第１方向Ａ１に沿う間隔は、第１方向Ａ１に沿って、狭い間隔ｅ１と広い間隔ｅ２とに交互になる。谷折り線１Ｖは、狭い間隔ｅ１に位置する。山折り線１Ｍは、広い間隔ｅ２に位置する。なお、図２に示す配管２の半径が１２ｍｍ程度である場合、図３に示す狭い間隔ｅ１の幅すなわち谷折り線１Ｖの長さは、一例として、２２ｍｍ程度であってよい。また、図３に示す広い間隔ｅ２の幅すなわち山折り線１Ｍの長さは、一例として、３５．７ｍｍ程度であってよい。
The length of the
図４に示す第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌは、シート基板３０に配置される。第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌは、導電性及び熱導電性を有する金属で形成されてよい。第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌを形成する金属としては、特に限定されることなく、Ａｇ及びＣｕ等が挙げられる。
The
図５に示すように、第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌは、薄膜状であってよい。図５に示す第３方向Ａ３における、第１配線１０Ｈの厚さ及び第２配線１０Ｌの厚さは、一例として、１６μｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 5, the
図４に示すように、第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌは、異なる形状の、略長方形である。図４に示す展開状態では、第１配線１０Ｈの長手方向及び第２配線１０Ｌの長手方向は、第１方向Ａ１に沿う。第１配線１０Ｈの長手方向の長さは、第２配線１０Ｌの長手方向の長さよりも、長くてよい。一例として、第２配線１０Ｌの長手方向の長さは、１５．７ｍｍ程度であってよい。一例として、第１配線１０Ｈの長手方向の長さは、２２ｍｍ程度であってよい。また、図４に示す展開状態では、第１配線１０Ｈの短手方向及び第２配線１０Ｌの短手方向は、第２方向Ａ２に沿う。第１配線１０Ｈの短手方向の長さと、第２配線１０Ｌの短手方向の長さは、同一であってよい。一例として、第１配線１０Ｈの短手方向の長さ及び第２配線１０Ｌの短手方向の長さは、３ｍｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 4, the
なお、複数の第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌにおいて、熱電変換モジュール１の端部に位置する第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌの長手方向の長さは、熱電変換モジュール１を折畳み構造にするために、適宜調整されてよい。図４に示す構成では、熱電変換モジュール１の端部に位置する第２配線１０Ｌの長手方向の長さは、熱電変換モジュール１を折畳み構造にするために、適宜調整されてよい。また、図４に示す構成では、熱電変換モジュール１の端部に位置する第２配線１０Ｌに形成される第２折り線１Ｌは、熱電変換モジュール１を折畳み構造にする際、重ね合わせられてよい。
Note that among the plurality of
図４に示す展開状態において、第１配線１０Ｈと第２配線１０Ｌは、各ストリングＳにおいて第１方向Ａ１に沿って、隙間を空けて交互に並ぶ。各ストリングＳにおける第１配線１０Ｈと第２配線１０Ｌの間の各隙間には、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎが交互に位置する。第１配線１０Ｈの第１方向Ａ１（長手方向）における一端は、当該一端と第２配線１０Ｌとの間の隙間に位置する、熱電変換素子２０Ｐ又は熱電変換素子２０Ｎに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。第１配線１０Ｈの第１方向Ａ１における他端は、当該他端と第２配線１０Ｌとの間の隙間に位置する、熱電変換素子２０Ｐ又は熱電変換素子２０Ｎに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。また、第２配線１０Ｌの第１方向Ａ１（長手方向）における一端は、当該一端と第１配線１０Ｈとの間の隙間に位置する、熱電変換素子２０Ｐ又は熱電変換素子２０Ｎに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。第２配線１０Ｌの第１方向Ａ１における他端は、当該他端と第１配線１０Ｈとの間の隙間に位置する、熱電変換素子２０Ｐ又は熱電変換素子２０Ｎに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
In the developed state shown in FIG. 4, the
図４に示す展開状態において、第１配線１０Ｈは、第２方向Ａ２に沿って、隙間を空けて並ぶ。同様に、第２配線１０Ｌは、第２方向Ａ２に沿って、隙間を空けて並ぶ。当該隙間は、一例として、１ｍｍ程度であってよい。換言すると、第２方向Ａ２において隣り合うストリングＳでは、第１配線１０Ｈの第１方向Ａ１における位置は、一致する。例えば、ストリングＳ－１とストリングＳ－２は、第２方向Ａ２において隣り合うストリングＳである。ストリングＳ－１の第１配線１０Ｈの第１方向Ａ１における位置と、ストリングＳ－２の第１配線１０Ｈの第１方向Ａ１における位置は、位置する。同様に、隣り合うストリングＳにおいて、第２配線１０Ｌの第１方向Ａ１における位置は、一致する。例えば、ストリングＳ－１の第２配線１０Ｌの第１方向Ａ１における位置と、ストリングＳ－２の第２配線１０Ｌの第１方向Ａ１における位置は、位置する。
In the unfolded state shown in FIG. 4, the
図４に示すように、第１配線１０Ｈには、第１折り線１Ｈが形成される。１個のユニットＵに含まれる第２方向Ａ２に沿って並ぶ４個の第１配線１０Ｈには、第１折り線１Ｈの第１線分１Ｈ１及び第２線分１Ｈ２の何れかが形成される。また、図４に示す第２配線１０Ｌには、第２折り線１Ｌが形成される。１個のユニットＵに含まれる第２方向Ａ２に沿って並ぶ４個の第２配線１０Ｌには、第２折り線１Ｌの第１線分１Ｌ１及び第２線分１Ｌ２の何れかが形成される。ここで、熱電変換モジュール１が折畳まれた状態では、図２に示すように、第１配線１０Ｈに形成される第１折り線１Ｈの位置は、第２配線１０Ｌに形成される第２折り線１Ｌの位置よりも、配管２に近くなり得る。つまり、熱電変換モジュール１が折畳まれた状態では、図２に示すように、第１配線１０Ｈの位置は、第２配線１０Ｌの位置よりも、配管２に近くなり得る。このような構成とすることで、第１配線１０Ｈの温度は、第２配線１０Ｌの温度よりも、高くなり得る。換言すると、第２配線１０Ｌの温度は、第１配線１０Ｈの温度よりも、低くなり得る。
As shown in FIG. 4, a
図４に示す熱電変換素子２０Ｐは、ｐ型熱電変換素子である。図４に示す熱電変換素子２０Ｎは、ｎ型熱電変換素子である。熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎは、シート基板３０に配置される。
The
図４に示すように、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１（長手方向）における一端は、第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに隣接する。熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における一端は、当該一端に隣接する第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。また、図４に示すように、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における他端は、第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに隣接する。熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における他端は、当該他端に隣接する第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 4, one end of the
図４に示すように、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１（長手方向）における一端は、第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに隣接する。熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における一端は、当該一端に隣接する第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。また、図４に示すように、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における他端は、第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに隣接する。熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における他端は、当該他端に隣接する第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌに、図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 4, one end of the
図５に示すように、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎは、薄膜状であってよい。図５に示す第３方向Ａ３における、熱電変換素子２０Ｐの厚さ及び熱電変換素子２０Ｎの厚さは、一例として、３５μｍ程度であってよい。熱電変換素子２０Ｐ，２０Ｎを形成するための熱電変換材料としては、特に限定されることなく、ビスマステルル系化合物、アンチモン系化合物、シリコン系化合物、金属酸化物系化合物、ホイスラー合金系化合物、導電性高分子化合物、導電性繊維、及び、これらの複合材料等を用いることができる。中でも、導電性繊維を用いることが好ましく、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」とも称する）等の繊維状の炭素ナノ構造体を用いることがより好ましい。ＣＮＴを用いれば、本発明の熱電変換モジュール１の機械的強度をさらに向上させると共に、軽量化することができるからである。さらに、ＣＮＴとしては特に限定されることなく、単層ＣＮＴ及び／又は多層ＣＮＴを用いることができるが、ＣＮＴは、単層ＣＮＴであることが好ましい。単層ＣＮＴの方が、熱電特性（ゼーベック係数）が優位である傾向があるからである。なお、単層カーボンナノチューブとしては、ＣＮＴ製造用の触媒層を表面に有する基材上に、原料化合物及びキャリアガスを供給して、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によりＣＮＴを合成する際に、系内に微量の酸化剤（触媒賦活物質）を存在させることで、触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させるという方法（スーパーグロース法；国際公開第２００６／０１１６５５号参照）に準じて製造したＣＮＴを用いることができる（以下、かかる方法に準じて製造されたＣＮＴを「ＳＧＣＮＴ」と称することがある）。さらにＳＧＣＮＴは折れ曲がりが多いという特徴を持っている。ここで、ＣＮＴは、電子移動による熱伝導性は高いが、フォノン振動による熱伝導性の低下効果も高いと考えられている。しかしながら、ＳＧＣＮＴは、他の一般的な方法に従って製造したＣＮＴよりも折れ曲がりが多いため、フォノン振動が増幅されにくい構造となっており、フォノン振動に起因した熱伝導性の低下を抑制することができる。よって、ＳＧＣＮＴは、他の一般的なＣＮＴと比較して、熱電変換材料としてより優位な材料であり得る。
As shown in FIG. 5, the
図４に示すように、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎは、同一形状の、略長方形である。図４に示す展開状態において、熱電変換素子２０Ｐの長手方向及び熱電変換素子２０Ｎの長手方向は、第１方向Ａ１に沿う。熱電変換素子２０Ｐの長手方向の長さと、熱電変換素子２０Ｎの長手方向の長さは、同一であってよい。一例として、熱電変換素子２０Ｐの長手方向の長さ及び熱電変換素子２０Ｎの長手方向の長さは、１０ｍｍ程度であってよい。また、図４に示す展開状態において、熱電変換素子２０Ｐの短手方向及び熱電変換素子２０Ｎの短手方向は、第２方向Ａ２に沿う。熱電変換素子２０Ｐの短手方向の長さ及び熱電変換素子２０Ｎの短手方向の長さは、第１配線１０Ｈの短手方向及び第２配線１０Ｌの短手方向の長さと同一であってよい。一例として、熱電変換素子２０Ｐの短手方向の長さ及び熱電変換素子２０Ｎの短手方向の長さは、３ｍｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 4, the
図４に示すように、熱電変換素子２０Ｐと熱電変換素子２０Ｎは、各ストリングＳにおいて第１方向Ａ１に沿って、隙間を空けて交互に並ぶ。各隙間には、第１配線１０Ｈと第２配線１０Ｌとが交互に位置する。このような構成とすることで、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における一端に第１配線１０Ｈが位置し、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における他端に第２配線１０Ｌが位置し得る。また、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における一端に第１配線１０Ｈが位置し、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における他端に第２配線１０Ｌが位置し得る。ここで、上述のように、第１配線１０Ｈの温度は、第２配線１０Ｌの温度よりも、高くなり得る。そのため、図５に示すように、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における一端は、高温となり得る。また、熱電変換素子２０Ｐの第１方向Ａ１における他端は低温となり得る。同様に、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における一端は、高温となり得る。また、熱電変換素子２０Ｎの第１方向Ａ１における他端は、低温となり得る。このような構成により、熱電変換素子２０Ｐの両端及び熱電変換素子２０Ｎの両端の各々において、温度差が生じる。熱電変換素子２０Ｐの両端及び熱電変換素子２０Ｎの両端の各々において温度差が生じることで、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎの各々において、温度勾配が生じる。この温度勾配に起因するゼーベック効果により起電力が生じて、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎは、発電し得る。熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎが発電することにより、図５に示すように、電流が流れ得る。
As shown in FIG. 4, the
図４に示すように、第２方向Ａ２において隣り合うストリングＳでは、第１方向Ａ１に沿って交互に並ぶ熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎの順序は、逆であってよい。換言すると、熱電変換素子２０Ｐと熱電変換素子２０Ｎは、第２方向Ａ２に沿って隙間を空けて交互に並んでよい。当該隙間は、一例として、１ｍｍ程度であってよい。例えば、ストリングＳ－１とストリングＳ－２は、第２方向Ａ２において隣り合うストリングＳである。ストリングＳ－１では、第１方向Ａ１に沿って、熱電変換素子２０Ｎ、熱電変換素子２０Ｐ、熱電変換素子２０Ｎ、熱電変換素子２０Ｐ…と並ぶ。一方、ストリングＳ－２では、第１方向Ａ１に沿って、熱電変換素子２０Ｐ、熱電変換素子２０Ｎ、熱電変換素子２０Ｐ、熱電変換素子２０Ｎ…と並ぶ。このような構成とすることで、図６に示すように、第２方向Ａ２において隣り合うストリングＳでは、逆向きの電流が生じ得る。例えば、ストリングＳ－１で生じる電流の向きと、ストリングＳ－２で生じる電流の向きとは、逆向きになる。隣り合うストリングＳに生じる電流が逆向きとなることにより、隣り合うストリングＳを、その端部を導電性部材６０によって電気的に接続することにより、直列接続させることができる。隣り合うストリングＳを直列接続させることにより、熱電変換モジュール１は、より大きな電力を発電することができる。さらに、ユニットＵが偶数個（図４に示す例では、４個）のストリングＳを含む場合、熱電変換モジュール１において全てのストリングＳを、導電性部材６０によって、直列接続させることができる。このような構成とすることで、熱電変換モジュール１は、より大きな電力を発電することができる。全てのストリングＳを導電性部材６０によって直列接続させると、図６に示すように、各ストリングＳを流れる１本の電流経路が生じ得る。また、ユニットＵに含まれるストリングＳの個数を偶数個にすることで、熱電変換モジュール１から電力を取り出すための（正極及び負極）電極を、熱電変換モジュール１の２つの端部のうち、片方の端部に設けることができる。例えば、図６に示すように、正極Ｅ１及び負極Ｅ２を、熱電変換モジュール１の第１方向Ａ１における２つの端部のうち、第１方向Ａ１の負方向側の端部に、設けることができる。熱電変換モジュール１の片方の端部に正極Ｅ１及び負極Ｅ２を設けることで、正極Ｅ１及び負極Ｅ２の構成が複雑化することを抑制することができる。
As shown in FIG. 4, in strings S adjacent in the second direction A2, the order of the
図４に示す１個のストリングＳにおいて、熱電変換素子２０Ｐの個数と、熱電変換素子２０Ｎの個数とは、同一であってよい。換言すると、第１方向Ａ１に沿って並ぶ、熱電変換素子２０Ｐの個数と熱電変換素子２０Ｎの個数とは、同一であってよい。ここで、本実施形態では、熱電変換素子２０Ｐと熱電変換素子２０Ｎとは、第１方向Ａ１に沿って交互に並ぶ。このような構成において、熱電変換素子２０Ｐの個数と熱電変換素子２０Ｎの個数を同一にすると、熱電変換モジュール１０の両端部に位置する配線を、第１配線１０Ｈ又は第２配線１０Ｌの何れかに統一することができる。例えば、図４に示す構成では、熱電変換モジュール１の両端部に位置する配線を、第１配線１０Ｈに統一することができる。このような構成により、図４に示す熱電変換モジュール１を、図２に示すような筒状にする際、熱電変換モジュール１０の端部同士を、余分な隙間を設けることなく、接続させることができる。
In one string S shown in FIG. 4, the number of
図５に示すように、シート基板３０は、カバー層３２と、カバー層３３と、カバー層３４とを有する。図４に示すように、シート基板３０は、領域３１をさらに有してよい。以下、図５に示す断面図において、第１配線１０Ｈ、第２配線１０Ｌ、熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎが位置する層は、「熱電変換層」とも記載する。
As shown in FIG. 5, the
図４に示すように、領域３１は、第１折り線１Ｈと第３折り線１Ａとが交差する位置、及び、第２折り線１Ｌと第３折り線１Ａとが交差する位置に、設けられる。領域３１は、限定ではないが、円形であってよい。
As shown in FIG. 4, the
図４に示す領域３１は、貫通領域であってよい。又は、領域３１は、シート基板３０の他の部分よりも厚さが薄い領域であってよい。ここで、熱電変換モジュール１が折畳まれた状態では、第１折り線１Ｈと第３折り線１Ａとが交差する位置、及び、第２折り線１Ｌと第３折り線１Ａとが交差する位置には、応力が集中し得る。シート基板３０に領域３１を形成することにより、シート基板３０に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることができる。シート基板３０に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることにより、熱電変換モジュール１が折畳み易くなり得る。また、シート基板３０に集中する応力の度合いを軽減及び分散させることにより、シート基板３０の劣化を抑制することができる。
The
図５に示す断面図において、カバー層３２は、第３方向Ａ３側に位置する上層として、設けられる。カバー層３３は、カバー層３２と熱電変換層との間に設けられる。カバー層３４は、第３方向Ａ３とは反対側に位置する下層として設けられる。一例として、カバー層３２，３３，３４の第３方向Ａ３における各々の厚さは、３７．５μｍ程度であってよい。
In the cross-sectional view shown in FIG. 5, the
カバー層３２は、樹脂層４０と、接着層４１とを含む。カバー層３３は、樹脂層４２と、接着層４３とを含む。カバー層３４は、樹脂層４４と、接着層４５とを含む。
樹脂層４０，４２，４４は、限定ではないが、ポリミイドを含んで構成される。樹脂層４０は、接着層４１の上に位置する。樹脂層４２は、接着層４１と接着層４３との間に位置する。樹脂層４４は、接着層４５の下に位置する。
The resin layers 40, 42, and 44 include, but are not limited to, polymide. The
接着層４１，４３，４５は、限定ではないが、ポリキシを含んで構成される。接着層４１は、樹脂層４０と樹脂層４２とを接着する。接着層４３は、樹脂層４２と熱電変換層とを接着する。接着層４５は、熱電変換層と、樹脂層４４とを接着する。
The adhesive layers 41, 43, and 45 include, but are not limited to, polyoxy. Adhesive layer 41
図５に示す接合部材５０は、銀ペースト等の導電性ペーストであってよい。接合部材５０は、第１配線１０Ｈと熱電変換素子２０Ｐとの間に位置する。接合部材５０は、第１配線１０Ｈと熱電変換素子２０Ｐとを電気的に接続する。また、接合部材５０は、第２配線１０Ｌと熱電変換素子２０Ｐとの間に位置する。接合部材５０は、第２配線１０Ｌと熱電変換素子２０Ｐとを電気的に接続する。また、接合部材５０は、第１配線１０Ｈと熱電変換素子２０Ｎとの間に位置する。接合部材５０は、第１配線１０Ｈと熱電変換素子２０Ｎとを電気的に接続する。また、接合部材５０は、第２配線１０Ｌと熱電変換素子２０Ｎとの間に位置する。接合部材５０は、第２配線１０Ｌと熱電変換素子２０Ｎとを電気的に接続する。
The bonding
図４に示す導電性部材６０は、第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌと同様の材料で、形成されてよい。導電性部材６０は、熱電変換モジュール１の複数のストリングＳが直列接続されるように、ストリングＳの端部同士を電気的に接続する。導電性部材６０が複数のストリングＳを直列接続させることにより、より高い電圧の電力を得ることができる。
The
以上のように、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１は、第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａを有する。熱電変換モジュール１は、上述のように、第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａで、山折り又は谷折りに適宜されることにより、図１に示すように小型化され得る。
As described above, the
なお、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１において、第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａの少なくとも何れかは、ミシン目を含んでよい。第１折り線１Ｈ等がミシン目を含むことで、熱電変換モジュール１を、展開状態から折畳み状態に、より容易にすることができる。
In addition, in the
また、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１において、第１配線１０Ｈは、第１折り線１Ｈが形成される部分に、メッシュ構造を有してよい。同様に、第２配線１０Ｌは、第２折り線１Ｌが形成される部分に、メッシュ構造を有してよい。第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌの各々がメッシュ構造を有することにより、折り曲げに対する熱電変換モジュール１の耐久性を向上させることができる。
Furthermore, in the
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１の外観図である。図８は、図７に示す熱電変換モジュール１０１の展開状態を示す平面図である。換言すると、図８は、図７に示す熱電変換モジュール１０１の折畳み構造の展開図に相当する。なお、図８では、熱電変換モジュール１０１の第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、山折り線１０１Ｍ及び谷折り線１０１Ｖを主に示す。図９は、図８に示す熱電変換モジュール１０１の一部拡大図である。
(Second embodiment)
FIG. 7 is an external view of a
図７に示す熱電変換モジュール１０１は、熱源としてのプレート１０２が放射する熱を電力に変換する。熱電変換モジュール１０１は、折畳み構造を有する。熱電変換モジュール１０１の折畳み構造の形状は、略直方体となる。一例として、略直方体の高さ（放射方向ｂ１における長さ）は、１５ｍｍ程度であってよい。また、略直方体の幅（幅方向ｂ２における長さ）は、２５ｍｍ程度であってよい。また、略直方体の奥行き（奥行き方向ｂ３における長さ）は、５ｍｍ程度であってよい。
The
熱電変換モジュール１０１は、図７に示すように、平面状のプレート１０２上に載置される。熱電変換モジュール１０１は、プレート１０２が発する熱と外気温度との間の温度差を利用して、電力を発電する。プレート１０２は、熱源である。プレート１０２は、平面状である。プレート１０２は、熱を発生する。
The
なお、図７において、放射方向ｂ１は、熱源であるプレート１０２が発する熱が、外部に向けて放射させる方向である。放射方向ｂ１は、平面状のプレート１０２に対して垂直な方向となり得る。また、幅方向ｂ２は、略直方体状の熱電変換モジュール１０１の幅の方向である。奥行き方向ｂ３は、略直方体状の熱電変換モジュール１０１の奥行きの方向である。幅方向ｂ２及び奥行き方向ｂ３は、熱電変換モジュール１０１がプレート１０２に載置されるとき、平面状のプレート１０２の面内の方向となり得る。
Note that in FIG. 7, a radiation direction b1 is a direction in which heat generated by the
また、図８及び図９において、第１方向Ｂ１と第２方向Ｂ２は、略直交する。また、第３方向Ｂ３は、第１方向Ｂ１及び第２方向Ｂ２に略直交する。本実施形態では、第１方向Ｂ１は、図８の紙面左側から紙面右側に向かう方向であるものとする。また、第２方向Ｂ２は、図８の紙面下側から紙面上側に向かう方向であるものとする。また、第３方向Ｂ３は、図８の紙面に垂直な方向であって、図８の紙面手前側に向かう方向であるものとする。 Moreover, in FIGS. 8 and 9, the first direction B1 and the second direction B2 are substantially perpendicular to each other. Further, the third direction B3 is substantially perpendicular to the first direction B1 and the second direction B2. In this embodiment, it is assumed that the first direction B1 is a direction from the left side of the page to the right side of the page in FIG. Further, it is assumed that the second direction B2 is a direction from the bottom of the page to the top of the page in FIG. Further, it is assumed that the third direction B3 is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 8, and a direction toward the near side of the paper surface of FIG.
図８に示すように、熱電変換モジュール１０１は、第１折り線１０１Ｈと、第２折り線１０１Ｌとを有する。熱電変換モジュール１０１は、第３折り線として、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖを有する。図９に示すように、熱電変換モジュール１０１は、第１配線１１０Ｈと、第２配線１１０Ｌと、ｐ型熱電変換素子である熱電変換素子１２０Ｐと、ｎ型熱電変換素子である熱電変換素子１２０Ｎと、シート基板１３０とを備える。さらに、熱電変換モジュール１０１は、導電性部材６０を備えてよい。また、図７に示す熱電変換モジュール１０１の折畳み構造は、図８に示すユニットＵ１を単位ユニットとして、構成される。図９に示すように、ユニットＵ１は、限定ではないが、４個のストリングＳ１を含む。図４に示すストリングＳと同様に、ストリングＳ１は、図９に示す展開状態において、熱電変換モジュール１０１の一端から他端に向けて、第１方向Ｂ１に沿って延在する。複数のストリングＳ１は、その端部同士が導電性部材６０で電気的に接続されることにより、直列接続されてよい。
As shown in FIG. 8, the
熱電変換モジュール１０１は、第１折り線１０１Ｈの第１山折り線１０１ＨＭ、第２折り線１０１Ｌの第２山折り線１０１ＬＭ及び第３山折り線１０１Ｍで、山折りにされる。第２実施形態において「山折り」とは、図８に示す展開状態において、第３方向Ｂ３に向けて、突出するように折り曲げることを意味する。また、熱電変換モジュール１０１は、第１折り線１０１Ｈの第１谷折り線１０１ＨＶ、第２折り線１０１Ｌの第２谷折り線１０１ＬＶ及び第３谷折り線１０１Ｖで、谷折りにされる。第２実施形態において「谷折り」とは、図８に示す展開状態において、第３方向Ｂ３とは反対の方向に向けて、突出するように折り曲げることを意味する。
The
図９に示すように、第１折り線１０１Ｈは、第１配線１１０Ｈに形成される。第２折り線１０１Ｌは、第２配線１１０Ｌに形成される。図８に示すように、第１折り線１０１Ｈと第２折り線１０１Ｌは、第１方向Ｂ１に沿って第２間隔ｄ２を空けて、交互に位置する。一例として、第２間隔ｄ２は、１５ｍｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 9, the
図８に示すように、第１折り線１０１Ｈは、第１山折り線１０１ＨＭと第１谷折り線１０１ＨＶとを含む。第１山折り線１０１ＨＭと第１谷折り線１０１ＨＶは、第２方向Ｂ２に沿って交互に並ぶ。第２折り線１０１Ｌは、第２山折り線１０１ＬＭと第２谷折り線１０１ＬＶとを含む。第２山折り線１０１ＬＭと第２谷折り線１０１ＬＶは、第２方向Ｂ２に沿って交互に並ぶ。第２方向Ｂ２において、第１山折り線１０１ＨＭと第１谷折り線１０１ＨＶとが交互に並ぶ順番と、第２山折り線１０１ＬＭと第２谷折り線１０１ＬＶとが交互に並ぶ順番は、逆である。第１山折り線１０１ＨＭの長さ、第１谷折り線１０１ＨＶの長さ、第２山折り線１０１ＬＭの長さ、及び、第２谷折り線１０１ＬＶの長さは、同一であってよい。一例として、これらの長さは、後述の第３間隔ｄ３の幅と同一であってよい。
As shown in FIG. 8, the
図９に示すように、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖは、シート基板１３０に形成される。第３山折り線１０１Ｍは、ジグザグ状に、第１方向Ｂ１に沿って延在する。より詳細には、第３山折り線１０１Ｍは、第１山折り線１０１ＨＭと第１谷折り線１０１ＨＶとが連結される位置、及び、第２山折り線１０１ＬＭと第２谷折り線１０１ＬＶとが連結される位置で、ジグザグ状に折れ曲がる。また、第３谷折り線１０１Ｖは、ジグザグ状に、第１方向Ｂ１に沿って延在する。より詳細には、第３谷折り線１０１Ｖは、第１山折り線１０１ＨＭと第１谷折り線１０１ＨＶとが連結される位置、及び、第２山折り線１０１ＬＭと第２谷折り線１０１ＬＶとが連結される位置で、ジグザグ状に折れ曲がる。
As shown in FIG. 9, the third
図８に示すように、第３山折り線１０１Ｍがジグザグ状に折れ曲がる方向と、第３谷折り線１０１Ｖがジグザグ状に折れ曲がる方向とは、同一方向である。第３折り線１０１Ｍがジグザグ状に折れ曲がる角度と、第３谷折り線１０１Ｖがジグザグ状に折れ曲がる角度は、同一の角度、第３角度θ３であってよい。一例として、第３角度θ３は、１７４度であってよい。
As shown in FIG. 8, the direction in which the third
図９に示すように、第３山折り線１０１Ｍと第３谷折り線１０１Ｖは、第２方向Ｂ２において隣り合うユニットＵ１の間に、形成される。例えば、ユニットＵ１－１とユニットＵ１－２は、第２方向Ｂ２において隣り合うユニットＵ１である。第３谷折り線１０１Ｖは、ユニットＵ１－１とユニットＵ１－２との間に、形成される。また、ユニットＵ１－２とユニットＵ１－３は第２方向Ｂ２において隣り合うユニットＵ１である。第３山折り線１０１Ｍは、ユニットＵ１－２とユニットＵ１－３との間に、形成される。
As shown in FIG. 9, the third
図８に示すように、第３山折り線１０１Ｍと第３谷折り線１０１Ｖは、第２方向Ｂ２に沿って、第３間隔ｄ３を空けて、交互に位置する。一例として、第３間隔ｄ３は、２５ｍｍ程度であってよい。
As shown in FIG. 8, the third
図９に示す第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌは、シート基板１３０に配置される。第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌは、図４に示す第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌと同様の材料で形成されてよい。また、第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌは、図４に示す第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌと同様に、薄膜状であってよい。
The
図９に示す展開状態において、第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌは、同一形状の、略長方形である。第１配線１１０Ｈの長手方向及び第２配線１１０Ｌの長手方向は、第１方向Ｂ１に沿う。一例として、第１配線１１０Ｈの長手方向の長さ及び第２配線１１０Ｌの長手方向の長さは、５ｍｍ程度であってよい。第１配線１１０Ｈの短手方向及び第２配線１１０Ｌの短手方向は、第２方向Ｂ２に沿う。一例として、第１配線１１０Ｈの短手方向の長さ及び第２配線１１０Ｌの短手方向の長さは、３ｍｍ程度であってよい。
In the developed state shown in FIG. 9, the
図９に示すように、第１配線１１０Ｈと第２配線１１０Ｌは、各ストリングＳ１において第１方向Ｂ１に沿って、隙間を空けて交互に並ぶ。各ストリングＳ１における第１配線１１０Ｈと第２配線１１０Ｌの間の各隙間には、熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎが交互に位置する。第１配線１１０Ｈの第１方向Ｂ１（長手方向）における一端は、当該一端と第２配線１１０Ｌとの間の隙間に位置する、熱電変換素子１２０Ｐ又は熱電変換素子１２０Ｎに、上述の図５に示す接合部材５０を介して、電気的に接続される。第１配線１１０Ｈの第１方向Ｂ１における他端は、当該他端と第２配線１１０Ｌとの間の隙間に位置する、熱電変換素子１２０Ｐ又は熱電変換素子１２０Ｎに、上述の図５に示す接合部材５０を介して、電気的に接続される。また、第２配線１１０Ｌの第１方向Ｂ１（長手方向）における一端は、当該一端と第１配線１１０Ｈとの間の隙間に位置する、熱電変換素子１２０Ｐ又は熱電変換素子１２０Ｎに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。第２配線１１０Ｌの第１方向Ｂ１における他端は、当該他端と第１配線１１０Ｈとの間の隙間に位置する、熱電変換素子１２０Ｐ又は熱電変換素子１２０Ｎに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 9, the
図９に示す展開状態において、第１配線１１０Ｈは、第２方向Ｂ２に沿って、隙間を空けて並ぶ。同様に、第２配線１１０Ｌは、第２方向Ｂ２に沿って、隙間を空けて並ぶ。一例として、隙間は、１ｍｍ程度であってよい。
In the unfolded state shown in FIG. 9, the
図９に示すように、第１配線１１０Ｈには、第１折り線１０１Ｈが形成される。より詳細には、１個のユニットＵ１に含まれる第２方向Ｂ２に沿って並ぶ４個の第１配線１１０Ｈには、第１山折り線１０１ＨＭ又は第１谷折り線１０１ＨＶが形成される。また、第２配線１１０Ｌには、第２折り線１０１Ｌが形成される。より詳細には、１個のユニットＵ１に含まれる第２方向Ｂ２に沿って並ぶ４個の第２配線１１０Ｌには、第２山折り線１０１ＬＭ又は第２谷折り線１０１ＬＶが形成される。ここで、熱電変換モジュール１０１が折畳まれた状態になると、図７に示すように、第１配線１１０Ｈの位置は、第２配線１１０Ｌの位置よりも、プレート１０２に近くなり得る。このような構成とすることで、第１配線１１０Ｈの温度は、第２配線１１０Ｌの温度よりも、高くなり得る。換言すると、第２配線１１０Ｌの温度は、第１配線１１０Ｈの温度よりも、低くなり得る。
As shown in FIG. 9, a
図９に示す熱電変換素子１２０Ｐは、ｐ型熱電変換素子である。図９に示す熱電変換素子１２０Ｎは、ｎ型熱電変換素子である。熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎは、シート基板１３０に配置される。熱電変換素子１２０Ｐ，１２０Ｎを形成するための熱電変換材料としては、第１実施形態にて上述したものが用いられてよい。また、熱電変換素子１２０Ｐの厚さ及び熱電変換素子１２０Ｎの厚さは、一例として、第１実施形態と同様に、３５μｍ程度であってよい。
The
図９に示す展開状態において、熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎは、同一形状の、略長方形である。熱電変換素子１２０Ｐの長手方向及び熱電変換素子１２０Ｎの長手方向は、第１方向Ｂ１に沿う。一例として、熱電変換素子１２０Ｐの長手方向の長さ及び熱電変換素子１２０Ｎの長手方向の長さは、１０ｍｍ程度であってよい。熱電変換素子１２０Ｐの短手方向及び熱電変換素子１２０Ｎの短手方向は、第２方向Ｂ２に沿う。熱電変換素子１２０Ｐの短手方向の長さ及び熱電変換素子１２０Ｎの短手方向の長さは、第１配線１１０Ｈの短手方向及び第２配線１１０Ｌの短手方向の長さと同一であってよい。一例として、熱電変換素子１２０Ｐの短手方向の長さ及び熱電変換素子１２０Ｎの短手方向の長さは、３ｍｍ程度であってよい。
In the unfolded state shown in FIG. 9, the
図９に示すように、熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１（長手方向）における一端は、第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに隣接する。熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１における一端は、当該一端に隣接する第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。また、図９に示すように、熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１における他端は、第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに隣接する。熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１における他端は、当該他端に隣接する第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 9, one end of the
図９に示すように、熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１（長手方向）における一端は、第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに隣接する。熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１における一端は、当該一端に隣接する第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。また、図９に示すように、熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１における他端は、第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに隣接する。熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１における他端は、当該他端に隣接する第１配線１１０Ｈ又は第２配線１１０Ｌに、上述の図５に示す接合部材５０を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 9, one end of the
図９に示すように、熱電変換素子１２０Ｐと熱電変換素子１２０Ｎは、各ストリングＳ１において第１方向Ｂ１に沿って、隙間を空けて交互に並ぶ。各隙間には、第１配線１１０Ｈと第２配線１１０Ｌとが交互に位置する。このような構成とすることで、熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１における一端に第１配線１１０Ｈが位置し、熱電変換素子１２０Ｐの第１方向Ｂ１における他端に第２配線１１０Ｌが位置し得る。また、熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１における一端に第１配線１１０Ｈが位置し、熱電変換素子１２０Ｎの第１方向Ｂ１における他端に第２配線１１０Ｌが位置し得る。ここで、上述のように、第１配線１１０Ｈの温度は、第２配線１１０Ｌの温度よりも、高くなり得る。そのため、第１実施形態にて図５を参照して説明したように、熱電変換素子１２０Ｐの両端及び熱電変換素子１２０Ｎの両端の各々では、温度差が生じることにより、温度勾配が生じる。この温度勾配が生じることにより、第１実施形態にて図５を参照して上述したように、熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎが発電する。
As shown in FIG. 9, the
図９に示すように、第２方向Ｂ２において隣り合うストリングＳ１では、第１方向Ｂ１に沿って交互に並ぶ熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎの順序が逆になる。換言すると、熱電変換素子１２０Ｐと熱電変換素子１２０Ｎは、第２方向Ｂ２に沿って隙間を空けて交互に並ぶ。当該隙間は、一例として、１ｍｍ程度であってよい。このような構成とすることで、第１実施形態にて図６を参照して説明したように、第２方向Ｂ２において隣り合うストリングＳ１では、生じる電流の向きが互いに逆向きになる。隣り合うストリングＳ１に生じる電流が逆向きとなることにより、隣り合うストリングＳ１を、その端部を導電性部材６０によって電気的に接続することにより、直列接続させることができる。隣り合うストリングＳ１を直列接続させることにより、熱電変換モジュール１０１は、より大きな電力を発電することができる。さらに、ユニットＵ１が偶数個（図９に示す例では、４個）のストリングＳ１を含む場合、熱電変換モジュール１０１において全てのストリングＳ１を、導電性部材６０によって、直列接続させることができる。このような構成とすることで、熱電変換モジュール１０１は、より大きな電力を発電することができる。全てのストリングＳ１を導電性部材６０によって直列接続させると、上述の図６を参照して説明したような、各ストリングＳ１を流れる１本の電流経路が生じ得る。
As shown in FIG. 9, in strings S1 adjacent in the second direction B2, the order of the
図９に示すように、シート基板１３０は、領域１３１を有する。シート基板１３０は、上述の図５に示すシート基板３０と同様に、カバー層３２と、カバー層３３と、カバー層３４とを有する。
As shown in FIG. 9, the
図９に示すように、領域１３１は、第１折り線１０１Ｈと、第３折り線としての第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖとが交差する位置に、設けられる。さらに、領域１３１は、第２折り線１０１Ｌと、第３折り線としての第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖとが交差する位置に、設けられる。領域１３１は、限定ではないが、円形であってよい。
As shown in FIG. 9, the
図９に示す領域１３１は、図４に示す領域３１と同様に、貫通領域であってよい。又は、領域１３１は、図４に示す領域３１と同様に、シート基板１３０の他の部分よりも厚さが薄い領域であってよい。このような領域１３１が形成されることにより、第１実施形態にて上述したように、熱電変換モジュール１０１が折畳み易くなり得る。また、第１実施形態にて上述したように、シート基板１３０の劣化を抑制することができる。
The
以上のように、第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１は、第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖを有する。熱電変換モジュール１０１は、上述のように、第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖで、山折り又は谷折りに適宜されることにより、図１に示すように小型化され得る。
As described above, the
なお、第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１において、第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖの少なくとも何れかは、ミシン目を含んでよい。第１折り線１０１Ｈ等がミシン目を含むことで、熱電変換モジュール１０１を、展開状態から折畳み状態に、より容易することができる。
Note that in the
また、第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１において、第１配線１１０Ｈは、第１折り線１０１Ｈが形成される部分に、メッシュ構造を有してよい。同様に、第２配線１１０Ｌは、第２折り線１０１Ｌが形成される部分に、メッシュ構造を有してよい。第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌの各々がメッシュ構造を有することにより、折り曲げに対する熱電変換モジュール１０１の耐久性を向上させることができる。
Furthermore, in the
（第３実施形態）
第３実施形態では、熱電変換モジュールの第１配線及び第２配線と熱電変換素子との間の構造について説明する。第３実施形態に係る構造は、上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１及び第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１の何れにも適用可能である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a structure between the first wiring and second wiring of a thermoelectric conversion module and a thermoelectric conversion element will be described. The structure according to the third embodiment is applicable to both the
図１０は、本発明の第３実施形態に係る熱電変換モジュール２０１の製造途中の一部断面図である。図１０に示す熱電変換モジュール２０１には、後の製造工程において、図５に示すカバー層３２，３３が設けられる。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a
図１０に示すように、熱電変換モジュール２０１は、カバー層３４と、接合部材５０と、第１配線２１０Ｈと、第２配線２１０Ｌと、熱電変換素子２２０Ｐと、熱電変換素子２２０Ｎとを備える。
As shown in FIG. 10, the
なお、第３実施形態に係る構造が上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１に適用される場合、図１０に示す第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々は、上述の図４に示す第１配線１０Ｈ及び第２配線１０Ｌの各々に対応する。また、図１０に示す熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々は、上述の図４に示す熱電変換素子２０Ｐ及び熱電変換素子２０Ｎの各々に対応する。また、図１０に示す第１方向Ｃ１、第２方向Ｃ２及び第３方向Ｃ３の各々は、上述の図４に示す第１方向Ａ１、第２方向Ａ２及び第３方向Ａ３の各々に対応する。
Note that when the structure according to the third embodiment is applied to the
また、第３実施形態に係る構造が上述の第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１に適用される場合、図１０に示す第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々は、上述の図９に示す第１配線１１０Ｈ及び第２配線１１０Ｌの各々に対応する。また、図１０に示す熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々は、上述の図９に示す熱電変換素子１２０Ｐ及び熱電変換素子１２０Ｎの各々に対応する。また、図１０に示す第１方向Ｃ１及び第３方向Ｃ３の各々は、上述の図９に示す第１方向Ｂ１及び第３方向Ｂ３の各々に対応する。また、図１０に示す第２方向Ｃ２は、上述の図９に示す第２方向Ｂ２の負方向に対応する。
Furthermore, when the structure according to the third embodiment is applied to the
図１０に示すように、熱電変換素子２２０Ｐの第１方向Ｃ１（長手方向）における一端と、当該一端に隣接する第１配線２１０Ｈ（又は第２配線２１０Ｌ）との間には、隙間Ｄが設けられる。この隙間Ｄには、接合部材５０が配置される。この隙間Ｄに配置される接合部材５０は、熱電変換素子２２０Ｐの第１方向Ｃ１における一端と、当該一端に隣接する第１配線２１０Ｈ（又は第２配線２１０Ｌ）とを電気的に接続する。また、熱電変換素子２２０Ｐの第１方向Ｃ１における他端と、当該他端に隣接する第２配線２１０Ｌ（又は第１配線２１０Ｈ）との間には、隙間Ｄが設けられる。この隙間Ｄには、接合部材５０が配置される。この隙間Ｄに配置される接合部材５０は、熱電変換素子２２０Ｐの第１方向Ｃ１における他端と、当該他端に隣接する第２配線２１０Ｌ（又は第１配線２１０Ｈ）とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 10, a gap D is provided between one end of the
図１０に示すように、熱電変換素子２２０Ｎの第１方向Ｃ１（長手方向）における一端と、当該一端に隣接する第１配線２１０Ｈ（又は第２配線２１０Ｌ）との間には、隙間Ｄが設けられる。この隙間Ｄには、接合部材５０が配置される。この隙間Ｄに配置される接合部材５０は、熱電変換素子２２０Ｎの第１方向Ｃ１における一端と、当該一端に隣接する第１配線２１０Ｈ（又は第２配線２１０Ｌ）とを電気的に接続する。また、熱電変換素子２２０Ｎの第１方向Ｃ１における他端と、当該他端に隣接する第２配線２１０Ｌ（又は第１配線２１０Ｈ）との間には、隙間Ｄが設けられる。この隙間Ｄには、接合部材５０が配置される。この隙間Ｄに配置される接合部材５０は、熱電変換素子２２０Ｎの第１方向Ｃ１における他端と、当該他端に隣接する第２配線２１０Ｌ（又は第１配線２１０Ｈ）とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 10, a gap D is provided between one end of the
このような隙間Ｄを設けることで、後述のように、第１配線２１０Ｈ、第２配線２１０Ｌ、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎが、カバー層３４から剥離することが抑制され得る。ここで、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌは、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々のカバー層３４に対向する全ての面と、カバー層３４とが接するように、カバー層３４に配置されてよい。同様に、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎは、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々のカバー層３４に対向する全ての面と、カバー層３４とが接するように、カバー層３４に配置されてよい。このような構成とすることで、第１配線２１０Ｈ、第２配線２１０Ｌ、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎが、カバー層３４から剥離することがより確実に抑制され得る。
By providing such a gap D, peeling of the
（第３実施形態の比較例１）
図１１は、本発明の第３実施形態の比較例１に係る熱電変換モジュール２０１Ｘの一部断面図である。比較例１に係る熱電変換モジュール２０１Ｘでは、図１０に示す熱電変換モジュール２０１とは異なり、図１０に示す隙間Ｄが設けられない。
(Comparative example 1 of the third embodiment)
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a
図１１に示す熱電変換モジュール２０１Ｘでは、図１０に示す隙間Ｄが設けられないため、図１１に示す熱電変換素子２２０Ｐと、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌとの間に、接合部材５０を配置することができない。熱電変換素子２２０Ｐと第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌとの間に接合部材５０が配置されないと、熱電変換素子２２０Ｐと、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々とは、その断面でのみ接続されることになる。そのため、熱電変換素子２２０Ｐと、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間の接続強度が低下し得る。熱電変換素子２２０Ｐと、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間の接続強度が低下すると、第１配線２１０Ｈ、第２配線２１０Ｌ、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎがカバー層３４から剥離する蓋然性が高まり得る。
In the
これに対して、図１０に示す熱電変換モジュール２０１では、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間に、隙間Ｄが設けられる。このような隙間Ｄを設けることにより、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間に、接合部材５０を配置することができる。そのため、熱電変換モジュール２０１では、比較例１とは異なり、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々とは、その断面に加えて、接合部材５０によって接続され得る。このような構成により、熱電変換モジュール２０１では、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間の接続強度が低下することを抑制することができる。そのため、熱電変換モジュール２０１では、第１配線２１０Ｈ、第２配線２１０Ｌ、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎがカバー層３４から剥離することを抑制することができる。
On the other hand, in the
（第３実施形態の比較例２）
図１２は、本発明の第３実施形態の比較例２に係る熱電変換モジュール２０１Ｙの一部断面図である。比較例２１に係る熱電変換モジュール２０１Ｙでは、図１０に示す熱電変換モジュール２０１とは異なり、図１０に示す隙間Ｄが設けられない。
(Comparative example 2 of third embodiment)
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a
図１２に示す熱電変換モジュール２０１Ｙでは、図１０に示す隙間Ｄが設けられないため、熱電変換素子２２０Ｐの一部と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの一部とが重なっている。具体的には、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌが、熱電変換素子２２０Ｐの上に重なっている。このように第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌが熱電変換素子２２０Ｐの上に重なると、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌは、熱電変換素子２２０Ｐの上に重なる部分を除き、他の部材から浮いた状態となり得る。第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌが他の部材から浮いた状態になると、熱電変換モジュール２０１Ｙに応力等の力が加えられたとき、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌが剥がれる蓋然性が高まり得る。
In the
これに対して、図１０に示す熱電変換モジュール２０１では、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎの各々と、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌの各々との間に、隙間Ｄが設けられる。このような隙間Ｄを設けることにより、熱電変換モジュール２０１では、比較例２とは異なり、第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌ等が、他の部材から浮いた状態になることを抑制することができる。第１配線２１０Ｈ及び第２配線２１０Ｌ等が他の部材から浮いた状態になることを抑制することで、第１配線２１０Ｈ、第２配線２１０Ｌ、熱電変換素子２２０Ｐ及び熱電変換素子２２０Ｎがカバー層３４から剥離することを抑制することができる。
On the other hand, in the
（第４実施形態）
第４実施形態では、折り線の構造について説明する。第４実施形態に係る折り線の構造は、上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１及び第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１の何れにも適用可能である。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the structure of the folding line will be described. The fold line structure according to the fourth embodiment is applicable to both the
図１３は、本発明の第４実施形態に係る熱電変換モジュール３０１の一部断面図である。図１４は、図１３に示す構造の折畳み状態を示す図である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a
熱電変換モジュール３０１は、折り線３１０を有する。ここで、第４実施形態に係る構造が上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１に適用される場合、折り線３１０は、上述の図３に示す第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａの少なくとも何れかに対応する。また、第４実施形態に係る構造が上述の第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１に適用される場合、折り線３１０は、上述の図８に示す第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖの少なくとも何れかに対応する。
The
折り線３１０は、折り目３１１及び折り目３１２を含んで構成される。ここで、本開示において「折り目」とは、図１３に示すような、溝であってよい。なお、本開示における「折り目」は、溝に限定されない。例えば、本開示における「折り目」は、曲げ癖又は折り癖等であってよい。また、本開示における「折り目」には、上述のミシン目が形成されてよい。
The
なお、第４実施形態に係る折り線は、少なくとも２個の折り目を含んで構成されればよい。後述のように、第４実施形態に係る折り線は、３個以上の折り目を含んで構成されてよい。 Note that the fold line according to the fourth embodiment may include at least two fold lines. As described below, the fold line according to the fourth embodiment may include three or more fold lines.
折り目３１１及び折り目３１２は、折り線３１０が延在する方向に延在する。例えば、折り線３１０が上述の図３に示す第３折り線１Ａである場合、折り目３１１及び折り目３１２は、上述の図３に示す第１方向Ａ１に沿って延在する。また、折り目３１１と折り目３１２との間の間隔は、適宜調整されてよい。一例として、折り目３１１と折り目３１２との間の間隔は、１００μｍ程度であってよい。
The
このような熱電変換モジュール３０１を折畳むと、図１４に示すように、熱電変換モジュール３０１は、折り目３１１及び折り目３１２の二箇所で、折り曲げられ得る。熱電変換モジュール３０１は、二箇所で折り曲がることにより、折り線３１０で緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュール３０１が折り線３１０で緩やかに折り曲がることにより、折り線３１０にかかる負荷が分散され得る。折り線３１０にかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュール３０１の劣化を抑制することができる。
When such a
（第４実施形態の比較例１）
図１５は、本発明の第４実施形態の比較例１に係る熱電変換モジュール３０１Ｘの一部断面図である。図１６は、図１５に示す構造の折畳み状態を示す図である。
(Comparative example 1 of the fourth embodiment)
FIG. 15 is a partial cross-sectional view of a
比較例１に係る熱電変換モジュール３０１Ｘは、折り線３１０Ｘを有する。折り線３１０Ｘは、図１３に示す熱電変換モジュール３０１とは異なり、１個の折り目３１１を含んで構成される。
The
このような熱電変換モジュール３０１Ｘを折畳むと、図１６に示すように、熱電変換モジュール３０１Ｘは、折り目３１１の一箇所で、折り曲げられ得る。熱電変換モジュール３０１Ｘは、折り目３１１の一箇所で曲がることにより、折り線３１０Ｘで鋭く折れ曲がり得る。熱電変換モジュール３０１Ｘが折り線３１０Ｘで鋭く折れ曲がることにより、折り線３１０Ｘに負荷が集中し得る。折り線３１０Ｘに負荷が集中することにより、熱電変換モジュール３０１Ｘの劣化を進む虞がある。
When such a
これに対して、図１３に示す熱電変換モジュール３０１では、折り線３１０は、折り目３１１及び折り目３１２を含んで構成される。折り線３１０が折り目３１１及び折り目３１２を含んで構成されることで、熱電変換モジュール３０１は、比較例とは異なり、折り線３１０で緩やかに折れ曲がり得る。このような構成により、折り線３１０にかかる負荷が分散されて、熱電変換モジュール３０１の劣化を抑制することができる。
In contrast, in the
（第４実施形態の他の例）
図１７は、本発明の第４実施形態の他の例に係る熱電変換モジュール３０１Ａの一部断面図である。図１８は、図１７に示す構造の折畳み状態を示す図である。
(Other examples of the fourth embodiment)
FIG. 17 is a partial cross-sectional view of a
図１７に示すように、熱電変換モジュール３０１Ａは、折り線３１０Ａを備える。折り線３１０Ａは、折り目３１１と、折り目３１２と、折り目３１３とを含んで構成される。
As shown in FIG. 17, the
このような熱電変換モジュール３０１Ａを折畳むと、図１８に示すように、熱電変換モジュール３０１Ａは、折り目３１１、折り目３１２及び折り目３１３の三箇所で、折り曲げられ得る。熱電変換モジュール３０１Ａは、三箇所で折り曲がることにより、折り線３１０Ａで緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュール３０１Ａが折り線３１０Ａで緩やかに折り曲がることにより、折り線３１０Ａにかかる負荷が分散され得る。折り線３１０Ａにかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュール３０１Ａの劣化を抑制することができる。
When such a
（第４実施形態のさらに他の例）
図１９は、本発明の第４実施形態のさらに他の例に係る熱電変換モジュール３０１Ｂの一部断面図である。図２０は、図１９に示す構造の折畳み状態を示す図である。
(Yet another example of the fourth embodiment)
FIG. 19 is a partial sectional view of a
図１９に示すように、熱電変換モジュール３０１Ｂは、折り線３１０Ｂを備える。折り線３１０Ｂは、折り目３１１と、折り目３１２と、折り目３１３と、折り目３１４とを含んで構成される。
As shown in FIG. 19, the
このような熱電変換モジュール３０１Ｂを折畳むと、図２０に示すように、熱電変換モジュール３０１Ｂは、折り目３１１、折り目３１２、折り目３１３及び折り目３１４の四箇所で、折り曲がり得る。熱電変換モジュール３０１Ｂは、四箇所で折り曲がることにより、折り線３１０Ｂで緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュール３０１Ｂが折り線３１０Ｂで緩やかに折り曲がることにより、折り線３１０Ｂにかかる負荷が分散され得る。折り線３１０Ｂにかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュール３０１Ｂの劣化を抑制することができる。
When such a
（第５実施形態）
第５実施形態では、折り線の構造について説明する。第５実施形態に係る折り線の構造は、上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１及び第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１の何れにも適用可能である。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the structure of the folding line will be described. The fold line structure according to the fifth embodiment is applicable to both the
図２１は、本発明の第５実施形態に係る熱電変換モジュール４０１の一部断面図である。図２２は、図２１に示す構造の折畳み状態を示す図である。
FIG. 21 is a partial cross-sectional view of a
図２１に示すように、熱電変換モジュール４０１は、折り線４１０を有する。ここで、第５実施形態に係る構造が上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１に適用される場合、折り線４１０は、上述の図３に示す第１折り線１Ｈ、第２折り線１Ｌ及び第３折り線１Ａの少なくとも何れかに対応する。また、第５実施形態に係る構造が上述の第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１に適用される場合、折り線４１０は、上述の図８に示す第１折り線１０１Ｈ、第２折り線１０１Ｌ、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖの少なくとも何れかに対応する。
As shown in FIG. 21, the
図２１に示すように、折り線４１０は、折り目４１１と、補助部材４１２とを含んで構成される。補助部材４１２は、折り目４１１に沿って配置される。
As shown in FIG. 21, the
図２２に示すように、補助部材４１２は、熱電変換モジュール４０１に含まれる２つの面４０１ａ，４０１ｂのうち、熱電変換モジュール４０１が折り目４１１で折畳まれた際に、内側に位置する面４０１ａ側に位置する。補助部材４１２は、円柱状であってよい。補助部材４１２の直径は、熱電変換モジュール４０１の厚さよりも、大きくてよい。一例として、補助部材４１２の直径は、０．５ｍｍ又は１ｍｍ程度であってよい。なお、補助部材４１２は、円柱状に限定されない。例えば、補助部材４１２は、三角形状及び四角形状等であってよい。また、補助部材４１２は、針金又はプラスチック棒を含んで構成されてよい。
As shown in FIG. 22, of the two
補助部材２１が面４０１ａ側に位置することで、図２２に示すように、熱電変換モジュール４０１は、補助部材４１２を挟むように、折り目４１１で、折り曲げられ得る。このような構成により、熱電変換モジュール４０１は、補助部材４１２の外形に依拠して、折り線４１０で緩やかに折り曲がり得る。熱電変換モジュール４０１が折り線４１０で緩やかに折り曲がることにより、折り線４１０にかかる負荷が分散され得る。折り線４１０にかかる負荷が分散されることにより、熱電変換モジュール４０１の劣化を抑制することができる。
By locating the auxiliary member 21 on the side of the
前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。 What has been described above merely shows one embodiment of the present invention, and it goes without saying that various changes may be made within the scope of the claims.
例えば、上述の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１は、図３に示すように、第３折り線１Ａを有するものとして説明した。また、上述の第２実施形態に係る熱電変換モジュール１０１は、上述の図８に示すように、第３折り線として、第３山折り線１０１Ｍ及び第３谷折り線１０１Ｖを有するものとして説明した。ただし、本発明の熱電変換モジュールの折畳み構造を積層構造にしない場合、当該熱電変換モジュールは、第３折り線を有しなくてよい。
For example, the
本発明によれば、本発明によれば、小型化された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, according to the present invention, it is possible to provide a downsized thermoelectric conversion module.
１，１０１，２０１，３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ，４０１ 熱電変換モジュール
２ 配管（熱源）
１Ｈ，１０１Ｈ 第１折り線
１Ｌ，１０１Ｌ 第２折り線
１Ａ 第３折り線
１Ｍ 山折り線
１Ｖ 谷折り線
１０Ｈ，１１０Ｈ，２１０Ｈ 第１配線
１０Ｌ，１１０Ｌ，２１０Ｌ 第２配線
２０Ｐ，１２０Ｐ，２２０Ｐ 熱電変換素子（ｐ型熱電変換素子）
２０Ｎ，１２０Ｎ，２２０Ｎ 熱電変換素子（ｎ型熱電変換素子）
３０，１３０ シート基板
３１，１３１ 領域
３２，３３，３４ カバー層
４０，４２，４４ 樹脂層
４１，４３，４５ 接着層
５０ 接合部材
６０ 導電性部材
１０１ＨＭ 第１山折り線
１０１ＨＶ 第１谷折り線
１０１ＬＭ 第２山折り線
１０１ＬＶ 第２谷折り線
１０１Ｍ 第３山折り線
１０１Ｖ 第３谷折り線
１０２ プレート（熱源）
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ，４１０ 折り線
３１１，３１２，３１３，３１４ 折り目
４０１ａ，４０１ｂ 面
４１２ 補助部材
Ｕ，Ｕ１ ユニット
Ｓ，Ｓ１ ストリング
Ｅ１ 正極
Ｅ２ 負極
1,101,201,301,301A,301B,401
1H, 101H
20N, 120N, 220N thermoelectric conversion element (n-type thermoelectric conversion element)
30,130 Sheet substrate 31,131
310, 310A, 310B, 410
Claims (19)
シート基板と、
前記シート基板に配置される第１配線及び第２配線と、
前記シート基板に配置されるｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子と、を備え、
前記折畳み構造は、前記折畳み構造の展開状態において第１方向に沿って延在する少なくとも１個のストリングを含むユニットで構成され、
前記ストリングには、前記第１配線と前記第２配線とが前記第１方向に沿って隙間を空けて交互に並び、各前記隙間には、前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子が交互に位置し、
前記ｐ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｐ型熱電変換素子の他端は、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、
前記ｎ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｎ型熱電変換素子の他端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、
前記第１配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第１方向と略直交する第２方向に沿って並び、前記第１配線には、前記第２方向に沿って延在する第１折り線が形成され、
前記第２配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第２方向に沿って並び、前記第２配線には、前記第２方向に沿って延在する第２折り線が形成され、
前記ｐ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｐ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、
前記ｐ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｐ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、
前記ｎ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｎ型熱電変換素子の一端と、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置され、
前記ｎ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線との間には隙間が設けられ、当該隙間には、当該ｎ型熱電変換素子の他端と、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線と電気的に接続する接合部材が配置される、熱電変換モジュール。 A thermoelectric conversion module having a folding structure and converting heat radiated by a heat source into electric power,
a sheet substrate;
a first wiring and a second wiring arranged on the sheet substrate;
comprising a p-type thermoelectric conversion element and an n-type thermoelectric conversion element arranged on the sheet substrate,
The folded structure is configured with a unit including at least one string extending along a first direction in the unfolded state of the folded structure,
In the string, the first wiring and the second wiring are arranged alternately with gaps in between along the first direction, and in each gap, the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element are arranged. are located alternately,
One end of the p-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the p-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the other end. 1 wiring or the second wiring,
One end of the n-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the n-type thermoelectric conversion element is connected to the first wiring adjacent to the one end. electrically connected to the wiring or the second wiring,
The first wires are arranged along a second direction substantially orthogonal to the first direction in the unfolded state of the folded structure, and the first wires include a first fold line extending along the second direction. is formed,
The second wires are arranged along the second direction in the unfolded state of the folded structure, and a second fold line extending along the second direction is formed on the second wires ,
A gap is provided between one end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the gap includes one end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end. A joining member electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to one end is arranged,
A gap is provided between the other end of the p-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the other end, and the other end of the p-type thermoelectric conversion element is provided in the gap. and a joining member electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the other end,
A gap is provided between one end of the n-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the gap includes one end of the n-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the one end. A joining member electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to one end is arranged,
A gap is provided between the other end of the n-type thermoelectric conversion element and the first wiring or the second wiring adjacent to the other end, and the other end of the n-type thermoelectric conversion element is provided in the gap. and a joining member electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the other end .
前記第２方向において隣り合う前記ストリングでは、前記第１方向に沿って交互に並ぶ前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子の順序が逆になる、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 1,
In the strings adjacent in the second direction, the p-type thermoelectric conversion elements and the n-type thermoelectric conversion elements arranged alternately along the first direction are arranged in reverse order.
前記ユニットは、前記第２方向に沿って並ぶ偶数個の前記ストリングを含む、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 2,
The unit is a thermoelectric conversion module including an even number of the strings arranged along the second direction.
前記第１配線は、前記第１折り線が形成される部分に、メッシュ構造を有し、
前記第２配線は、前記第２折り線が形成される部分に、メッシュ構造を有する、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 3 ,
The first wiring has a mesh structure in a portion where the first fold line is formed,
In the thermoelectric conversion module, the second wiring has a mesh structure in a portion where the second fold line is formed.
前記第２方向において隣り合う前記ユニットの間には、前記第１方向に沿って延在する第３折り線が形成される、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4 ,
A thermoelectric conversion module, wherein a third fold line extending along the first direction is formed between the units adjacent in the second direction.
前記シート基板は、前記第１折り線と前記第３折り線とが交差する位置、及び、前記第２折り線と前記第３折り線とが交差する位置に、貫通領域、又は、前記シート基板の他の部分よりも厚さが薄い領域を含む、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 5 ,
The sheet substrate has a penetration region or the sheet substrate at a position where the first fold line and the third fold line intersect, and a position where the second fold line and the third fold line intersect. A thermoelectric conversion module that includes an area that is thinner than other parts of the module.
前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、少なくとも２つの折り目を含んで構成される、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 5 or 6 ,
A thermoelectric conversion module, wherein at least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes at least two fold lines.
前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、折り目と、当該折り目の近くに位置する補助部材とを含んで構成され、
前記補助部材は、前記熱電変換モジュールに含まれる２つの面のうち、前記熱電変換モジュールが前記折り目で折畳まれた際に、内側に位置する面側に位置する、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 5 or 6 ,
At least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes a fold line and an auxiliary member located near the fold line,
The auxiliary member is a thermoelectric conversion module located on the inner side of the two surfaces included in the thermoelectric conversion module when the thermoelectric conversion module is folded at the crease.
シート基板と、
前記シート基板に配置される第１配線及び第２配線と、
前記シート基板に配置されるｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子と、を備え、
前記折畳み構造は、前記折畳み構造の展開状態において第１方向に沿って延在する少なくとも１個のストリングを含むユニットで構成され、
前記ストリングには、前記第１配線と前記第２配線とが前記第１方向に沿って隙間を空けて交互に並び、各前記隙間には、前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子が交互に位置し、
前記ｐ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｐ型熱電変換素子の他端は、当該他端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、
前記ｎ型熱電変換素子の一端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、前記ｎ型熱電変換素子の他端は、当該一端に隣接する前記第１配線又は前記第２配線に電気的に接続され、
前記第１配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第１方向と略直交する第２方向に沿って並び、前記第１配線には、前記第２方向に沿って延在する第１折り線が形成され、
前記第２配線は、前記折畳み構造の展開状態において前記第２方向に沿って並び、前記第２配線には、前記第２方向に沿って延在する第２折り線が形成され、
前記第２方向において隣り合う前記ユニットの間には、前記第１方向に沿って延在する第３折り線が形成され、
前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、折り目と、当該折り目の近くに位置する補助部材とを含んで構成され、
前記補助部材は、前記熱電変換モジュールに含まれる２つの面のうち、前記熱電変換モジュールが前記折り目で折畳まれた際に、内側に位置する面側に位置する、熱電変換モジュール。 A thermoelectric conversion module having a folding structure and converting heat radiated by a heat source into electric power,
a sheet substrate;
a first wiring and a second wiring arranged on the sheet substrate;
comprising a p-type thermoelectric conversion element and an n-type thermoelectric conversion element arranged on the sheet substrate,
The folded structure is configured with a unit including at least one string extending along a first direction in the unfolded state of the folded structure,
In the string, the first wiring and the second wiring are arranged alternately with gaps in between along the first direction, and in each gap, the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element are arranged. are located alternately,
One end of the p-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the p-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the other end. 1 wiring or the second wiring,
One end of the n-type thermoelectric conversion element is electrically connected to the first wiring or the second wiring adjacent to the one end, and the other end of the n-type thermoelectric conversion element is connected to the first wiring adjacent to the one end. electrically connected to the wiring or the second wiring,
The first wires are arranged along a second direction substantially orthogonal to the first direction in the unfolded state of the folded structure, and the first wires include a first fold line extending along the second direction. is formed,
The second wires are arranged along the second direction in the unfolded state of the folded structure, and a second fold line extending along the second direction is formed on the second wires,
A third fold line extending along the first direction is formed between the units adjacent in the second direction,
At least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes a fold line and an auxiliary member located near the fold line,
The auxiliary member is a thermoelectric conversion module located on the inner side of the two surfaces included in the thermoelectric conversion module when the thermoelectric conversion module is folded at the crease.
前記第１折り線、前記第２折り線及び前記第３折り線の少なくとも何れかは、ミシン目を含む、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 6 to 9 ,
A thermoelectric conversion module, wherein at least one of the first fold line, the second fold line, and the third fold line includes a perforation.
前記熱電変換モジュールの折畳み構造は、空洞を有し、
前記熱源は、円筒状であり、前記空洞を通り、
前記第１折り線は、前記第２方向に沿ってジグザグ状に延在し、
前記第２折り線は、前記第２方向に沿ってジグザグ状に延在し、
前記第３折り線は、前記第１方向に沿って直線状に延在し、且つ、前記ジグザグ状の前記第１折り線が折れ曲がる箇所、及び、前記ジグザグ状の前記第２折り線が折れ曲がる箇所を、通り、
前記第３折り線は、前記第１方向に沿って交互に並ぶ、山折り線と谷折り線とを含み、
前記熱電変換モジュールは、前記第１折り線及び前記谷折り線で谷折りにされ、
前記熱電変換モジュールは、前記第２折り線及び前記山折り線で山折りにされる、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 6 to 10 ,
The folding structure of the thermoelectric conversion module has a cavity,
the heat source is cylindrical and passes through the cavity;
The first fold line extends in a zigzag shape along the second direction,
The second fold line extends in a zigzag shape along the second direction,
The third folding line extends linearly along the first direction, and includes a location where the zigzag-shaped first folding line is bent, and a location where the zigzag-shaped second folding line is bent. , street,
The third fold line includes mountain fold lines and valley fold lines that are arranged alternately along the first direction,
The thermoelectric conversion module is valley folded along the first fold line and the valley fold line,
The thermoelectric conversion module is a thermoelectric conversion module that is mountain-folded along the second fold line and the mountain-fold line.
前記山折り線の長さは、前記谷折り線の長さよりも、長く、
前記第３折り線の上では、前記第１折り線と前記第２折り線の前記第１方向に沿う間隔は、前記第１方向に沿って狭い間隔と広い間隔とに交互になり、
前記谷折り線は、前記狭い間隔に位置し、
前記山折り線は、前記広い間隔に位置する、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 11,
The length of the mountain fold line is longer than the length of the valley fold line,
On the third fold line, the intervals between the first fold line and the second fold line along the first direction alternate between narrow intervals and wide intervals along the first direction,
the valley fold line is located at the narrow interval;
The mountain fold lines are located at the wide intervals in the thermoelectric conversion module.
前記第１折り線は、交互に並ぶ、第１線分と第２線分とを含み、
前記第１折り線の第１線分は、前記第２方向に対して前記第１方向に、第１角度傾き、
前記第１折り線の第２線分は、前記第２方向に対して前記第１方向とは反対の方向に、第１角度傾く、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 11 or 12,
The first fold line includes first line segments and second line segments that are arranged alternately,
The first line segment of the first fold line has a first angular inclination in the first direction with respect to the second direction,
In the thermoelectric conversion module, a second line segment of the first fold line is inclined at a first angle in a direction opposite to the first direction with respect to the second direction.
前記第２折り線は、交互に並ぶ、第１線分と第２線分とを含み、
前記第２折り線の第１線分は、前記第２方向に対して前記第１方向に第２角度傾き、
前記第２折り線の第２線分は、前記第２方向に対して前記第１方向とは反対の方向に、前記第２角度傾き、
前記第２角度は、前記第１角度よりも、大きい、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 13,
The second fold line includes first line segments and second line segments that are arranged alternately,
the first line segment of the second fold line is inclined at a second angle in the first direction with respect to the second direction;
The second line segment of the second fold line has the second angular inclination in a direction opposite to the first direction with respect to the second direction,
In the thermoelectric conversion module, the second angle is larger than the first angle.
１個の前記ストリングにおいて、前記ｐ型熱電変換素子の個数と前記ｎ型熱電変換素子の個数とは、同一である、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 11 to 14 ,
In the thermoelectric conversion module, the number of the p-type thermoelectric conversion elements and the number of the n-type thermoelectric conversion elements are the same in one string.
前記熱源は、平面状であり、
前記熱電変換モジュールの折畳み構造の形状は、略直方体であり、
前記熱電変換モジュールは、前記平面状の前記熱源に載置され、
前記第１折り線は、前記第２方向に沿って交互に並ぶ、第１山折り線と第１谷折り線とを含み、
前記第２折り線は、前記第２方向に沿って交互に並ぶ、第２山折り線と第２谷折り線とを含み、
前記第２方向において、前記第１山折り線と前記第１谷折り線とが交互に並ぶ順番と、前記第２山折り線と前記第２谷折り線とが交互に並ぶ順番とは、逆であり、
前記第３折り線は、前記第２方向において交互に位置する、第３山折り線と第３谷折り線とを含み、
前記第３山折り線及び前記第３谷折り線の各々は、前記第１山折り線と前記第１谷折り線とが連結される位置、及び、前記第２山折り線と前記第２谷折り線とが連結される位置で、ジグザグ状に折れ曲がり、
前記熱電変換モジュールは、前記第１山折り線、前記第２山折り線及び前記第３山折り線で山折りにされ、
前記熱電変換モジュールは、前記第１谷折り線、前記第２谷折り線及び前記第３谷折り線で谷折りにされる、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 6 to 10 ,
The heat source is planar,
The shape of the folded structure of the thermoelectric conversion module is approximately a rectangular parallelepiped,
The thermoelectric conversion module is placed on the planar heat source,
The first fold line includes a first mountain fold line and a first valley fold line that are arranged alternately along the second direction,
The second fold line includes a second mountain fold line and a second valley fold line that are arranged alternately along the second direction,
In the second direction, the order in which the first mountain fold lines and the first valley fold lines are alternately arranged is opposite to the order in which the second mountain fold lines and the second valley fold lines are alternately arranged. and
The third fold line includes a third mountain fold line and a third valley fold line that are alternately located in the second direction,
Each of the third mountain fold line and the third valley fold line has a position where the first mountain fold line and the first valley fold line are connected, and a position where the second mountain fold line and the second valley fold line are connected. Bend in a zigzag shape at the position where the fold line is connected,
The thermoelectric conversion module is mountain-folded along the first mountain-fold line, the second mountain-fold line, and the third mountain-fold line,
The thermoelectric conversion module is a thermoelectric conversion module that is valley-folded along the first valley-fold line, the second valley-fold line, and the third valley-fold line.
前記第３山折り線がジグザグ状に折れ曲がる方向と、前記第３谷折り線がジグザグ状に折れ曲がる方向は、同一方向である、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 16,
In the thermoelectric conversion module, the direction in which the third mountain fold line is bent in a zigzag shape and the direction in which the third valley fold line is bent in a zigzag shape are the same direction.
前記山折りは、前記折畳み構造の展開状態において、前記第１方向及び前記第２方向に略直交する第３方向に、突出するように、折り曲げることであり、
前記谷折りは、前記折畳み構造の展開状態において、前記第３方向とは反対の方向に、突出するように、折り曲げることである、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 11 to 17 ,
The mountain folding is to bend the folded structure so as to protrude in a third direction substantially orthogonal to the first direction and the second direction in the unfolded state,
The thermoelectric conversion module is characterized in that the valley folding is folding the folded structure so as to protrude in a direction opposite to the third direction in the unfolded state.
前記ｐ型熱電変換素子及び前記ｎ型熱電変換素子の各々は、カーボンナノチューブを含んで構成される、熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 18 ,
A thermoelectric conversion module, wherein each of the p-type thermoelectric conversion element and the n-type thermoelectric conversion element includes carbon nanotubes.
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