JPH0992890A - 熱電気変換装置 - Google Patents
熱電気変換装置Info
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- JPH0992890A JPH0992890A JP7245808A JP24580895A JPH0992890A JP H0992890 A JPH0992890 A JP H0992890A JP 7245808 A JP7245808 A JP 7245808A JP 24580895 A JP24580895 A JP 24580895A JP H0992890 A JPH0992890 A JP H0992890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電素子及び電極にかかる熱ストレスを抑制
して信頼性の向上を図った熱電気変換装置を提供するこ
と。 【解決手段】 相対向する高温側及び低温側熱交換器1,
2 と、熱交換器の間にあって並設される少なくとも１対
のＰ型半導体5 とＮ型半導体6 を有する熱電素子4 と、
熱電素子のＰ型半導体とＮ型半導体とが交互に直列に配
設されるよう連結するとともに熱交換器に取着される電
極7 と、熱電素子及び電極を挟着するよう高温側及び低
温側熱交換器を所定位置に位置決めするものであって高
温側及び低温側熱交換器の連結方向に延設される固定部
10と、を具備する熱電気変換装置において、各熱交換器
の温度の変化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する
連結方向の挟着力が略所定値となるよう、固定部の連結
方向の熱膨張率を熱電素子及び電極の熱膨張率より大き
く形成した挟着力一定手段を設けた。
して信頼性の向上を図った熱電気変換装置を提供するこ
と。 【解決手段】 相対向する高温側及び低温側熱交換器1,
2 と、熱交換器の間にあって並設される少なくとも１対
のＰ型半導体5 とＮ型半導体6 を有する熱電素子4 と、
熱電素子のＰ型半導体とＮ型半導体とが交互に直列に配
設されるよう連結するとともに熱交換器に取着される電
極7 と、熱電素子及び電極を挟着するよう高温側及び低
温側熱交換器を所定位置に位置決めするものであって高
温側及び低温側熱交換器の連結方向に延設される固定部
10と、を具備する熱電気変換装置において、各熱交換器
の温度の変化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する
連結方向の挟着力が略所定値となるよう、固定部の連結
方向の熱膨張率を熱電素子及び電極の熱膨張率より大き
く形成した挟着力一定手段を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気を熱または熱
を電気に変換する熱電気変換装置に関する。
を電気に変換する熱電気変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ペルチェ効果を利用して電気を熱
に、ゼーベック効果を利用して熱を電気に変換する熱電
気変換装置がある。この熱電気変換装置は、図１に示す
ように、相対向するよう配設された略平板状の高温側熱
交換器1 及び低温側熱交換器2と、その熱交換器1,2 の
間にあって碁盤目状に並設される複数個のＰ型半導体5
とＮ型半導体6 を有する熱電素子4 と、熱電素子4 のＰ
型半導体5 とＮ型半導体6 とが交互に直列に配設される
よう連結するとともに熱交換器1,2 に取着される電極7
と、熱電素子4 及び電極7 を挟着するよう高温側及び低
温側熱交換器1,2を所定位置に位置決めするものであっ
て高温側及び低温側熱交換器1,2 の連結方向に延設され
る固定部10とを具備している。
に、ゼーベック効果を利用して熱を電気に変換する熱電
気変換装置がある。この熱電気変換装置は、図１に示す
ように、相対向するよう配設された略平板状の高温側熱
交換器1 及び低温側熱交換器2と、その熱交換器1,2 の
間にあって碁盤目状に並設される複数個のＰ型半導体5
とＮ型半導体6 を有する熱電素子4 と、熱電素子4 のＰ
型半導体5 とＮ型半導体6 とが交互に直列に配設される
よう連結するとともに熱交換器1,2 に取着される電極7
と、熱電素子4 及び電極7 を挟着するよう高温側及び低
温側熱交換器1,2を所定位置に位置決めするものであっ
て高温側及び低温側熱交換器1,2 の連結方向に延設され
る固定部10とを具備している。
【０００３】この熱電素子4 のＰ型半導体5 とＮ型半導
体6 は、焼結等で形成された重金属製の略直方体状であ
って、Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 と電極7 は、半田
等で接合されている。そして、その電極7 は、アルミニ
ウム製の高温側熱交換器1 または低温側熱交換器2 と接
着剤等で固着されている。さらに、固定部10は、ねじを
有していて、連結方向に締めつけることで各熱交換器1,
2 を所定位置に位置決めするとともに、各熱交換器1,2
は熱電素子4 及び電極7 を挟着する。そして、図１に示
すように熱電気変換装置に電流を流すことにより、高温
側熱交換器1 で放熱が、低温側熱交換器2 で吸熱が行わ
れる。
体6 は、焼結等で形成された重金属製の略直方体状であ
って、Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 と電極7 は、半田
等で接合されている。そして、その電極7 は、アルミニ
ウム製の高温側熱交換器1 または低温側熱交換器2 と接
着剤等で固着されている。さらに、固定部10は、ねじを
有していて、連結方向に締めつけることで各熱交換器1,
2 を所定位置に位置決めするとともに、各熱交換器1,2
は熱電素子4 及び電極7 を挟着する。そして、図１に示
すように熱電気変換装置に電流を流すことにより、高温
側熱交換器1 で放熱が、低温側熱交換器2 で吸熱が行わ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した熱電気変換装
置は、固定部のねじを締めつけることで高温側及び低温
側熱交換器を所定位置に保持するとともに、高温側及び
低温側熱交換器と熱電素子及び電極との熱伝導性を向上
させている。しかし、各熱交換器は熱伝導性の良いアル
ミニウム等で形成されているため熱膨張が大きいので、
各熱交換器が固定部で位置決めされていると熱電素子及
び電極の挟着力が大きくなりすぎて、熱電素子及び電極
に大きな熱ストレスがかかることがある。
置は、固定部のねじを締めつけることで高温側及び低温
側熱交換器を所定位置に保持するとともに、高温側及び
低温側熱交換器と熱電素子及び電極との熱伝導性を向上
させている。しかし、各熱交換器は熱伝導性の良いアル
ミニウム等で形成されているため熱膨張が大きいので、
各熱交換器が固定部で位置決めされていると熱電素子及
び電極の挟着力が大きくなりすぎて、熱電素子及び電極
に大きな熱ストレスがかかることがある。
【０００５】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、熱電素子及び電極にかか
る熱ストレスを抑制して信頼性の向上を図った熱電気変
換装置を提供することである。
で、その目的とするところは、熱電素子及び電極にかか
る熱ストレスを抑制して信頼性の向上を図った熱電気変
換装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載の熱電気変換装置は、相対向する略
平板状の高温側及び低温側熱交換器と、該熱交換器の間
にあって並設される少なくとも１対のＰ型半導体とＮ型
半導体を有する熱電素子と、該熱電素子のＰ型半導体と
Ｎ型半導体とが交互に直列に配設されるよう連結すると
ともに熱交換器に取着される電極と、該熱電素子及び電
極を挟着するよう高温側及び低温側熱交換器を所定位置
に位置決めするものであって高温側及び低温側熱交換器
の連結方向に延設される固定部と、を具備する熱電気変
換装置において、高温側及び低温側熱交換器の温度の変
化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する連結方向の
挟着力が略所定値となる挟着力一定手段を設けた構成と
している。
めに、請求項１記載の熱電気変換装置は、相対向する略
平板状の高温側及び低温側熱交換器と、該熱交換器の間
にあって並設される少なくとも１対のＰ型半導体とＮ型
半導体を有する熱電素子と、該熱電素子のＰ型半導体と
Ｎ型半導体とが交互に直列に配設されるよう連結すると
ともに熱交換器に取着される電極と、該熱電素子及び電
極を挟着するよう高温側及び低温側熱交換器を所定位置
に位置決めするものであって高温側及び低温側熱交換器
の連結方向に延設される固定部と、を具備する熱電気変
換装置において、高温側及び低温側熱交換器の温度の変
化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する連結方向の
挟着力が略所定値となる挟着力一定手段を設けた構成と
している。
【０００７】また、請求項２記載の熱電気変換装置は、
請求項１記載の挟着力一定手段が、固定部の連結方向の
熱膨張率を熱電素子及び電極の熱膨張率より大きく形成
したことである構成としている。
請求項１記載の挟着力一定手段が、固定部の連結方向の
熱膨張率を熱電素子及び電極の熱膨張率より大きく形成
したことである構成としている。
【０００８】また、請求項３記載の熱電気変換装置は、
請求項１または２記載の挟着力一定手段が、少なくとも
一方の電極と交換器との間に配設されるものであって、
熱電素子もしくは電極の熱膨張率より小さな熱膨張率を
備えた低膨張部を有する構成としている。
請求項１または２記載の挟着力一定手段が、少なくとも
一方の電極と交換器との間に配設されるものであって、
熱電素子もしくは電極の熱膨張率より小さな熱膨張率を
備えた低膨張部を有する構成としている。
【０００９】また、請求項４記載の熱電気変換装置は、
請求項２または３記載の挟着力一定手段を、形状記憶合
金により形成した構成としている。
請求項２または３記載の挟着力一定手段を、形状記憶合
金により形成した構成としている。
【００１０】さらに、請求項５記載の熱電気変換装置
は、請求項１記載の挟着力一定手段が、高温側熱交換器
の熱電素子側を低温側熱交換器に対して所定角度を有す
るよう斜面に形成した摺動面と、高温側熱交換器に取着
される電極の高温側熱交換器側を摺動面と当接するよう
斜面に形成した当接面と、より形成される構成としてい
る。
は、請求項１記載の挟着力一定手段が、高温側熱交換器
の熱電素子側を低温側熱交換器に対して所定角度を有す
るよう斜面に形成した摺動面と、高温側熱交換器に取着
される電極の高温側熱交換器側を摺動面と当接するよう
斜面に形成した当接面と、より形成される構成としてい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１に基づいて説明する。なお、従来例で説明したもの
と基本的な機能が同じ部材には、同一の符号を付してあ
る。図１は熱電気変換装置の断面図であり、熱電気変換
装置は、高温側熱交換器1 と、低温側熱交換器2 と、Ｐ
型半導体5,5 …及びＮ型半導体6,6 …からなる熱電素子
4 と、電極7 と、固定部8 とを主要構成部材としてい
る。
図１に基づいて説明する。なお、従来例で説明したもの
と基本的な機能が同じ部材には、同一の符号を付してあ
る。図１は熱電気変換装置の断面図であり、熱電気変換
装置は、高温側熱交換器1 と、低温側熱交換器2 と、Ｐ
型半導体5,5 …及びＮ型半導体6,6 …からなる熱電素子
4 と、電極7 と、固定部8 とを主要構成部材としてい
る。
【００１２】高温側熱交換器1 は、後述する熱電素子4
の一方の端部で発熱した熱を外部に放熱するもので、外
方面1a及び内方面1bを有する略平板状にアルミニウム等
の熱伝導の良好な材料で形成される。この外方面1aは、
熱を伝達したい気体や固体等と接触する。また、図１で
は見えないが、後述する固定部8 を係止するものであっ
て段付孔状の第１係止部を各端部1c,1c …に有する。
の一方の端部で発熱した熱を外部に放熱するもので、外
方面1a及び内方面1bを有する略平板状にアルミニウム等
の熱伝導の良好な材料で形成される。この外方面1aは、
熱を伝達したい気体や固体等と接触する。また、図１で
は見えないが、後述する固定部8 を係止するものであっ
て段付孔状の第１係止部を各端部1c,1c …に有する。
【００１３】低温側熱交換器2 は、後述する熱電素子4
の他方の端部が冷却されることに伴い外部より吸熱する
もので、高温側熱交換器1 と同様に外方面2aび内方面2b
を有する略平板状にアルミニウム等の熱伝導の良好な材
料で形成される。この外方面2aも、熱を吸収したい気体
や固体等と接触する。そして、この低温側熱交換器2と
高温側熱交換器1 は、その対向する内方面2b,1b が略平
行で、後述する熱電素子4 、及び電極7 が収納される間
隔を有するよう配設される。また、高温側熱交換器1 と
同様に固定部8 を係止するものであって段付孔状の第２
係止部を各端部2c,2c …に有する。
の他方の端部が冷却されることに伴い外部より吸熱する
もので、高温側熱交換器1 と同様に外方面2aび内方面2b
を有する略平板状にアルミニウム等の熱伝導の良好な材
料で形成される。この外方面2aも、熱を吸収したい気体
や固体等と接触する。そして、この低温側熱交換器2と
高温側熱交換器1 は、その対向する内方面2b,1b が略平
行で、後述する熱電素子4 、及び電極7 が収納される間
隔を有するよう配設される。また、高温側熱交換器1 と
同様に固定部8 を係止するものであって段付孔状の第２
係止部を各端部2c,2c …に有する。
【００１４】熱電素子4 は、電気を熱に変換するもので
あり、複数のＰ型半導体5,5 …とＮ型半導体6,6 …を有
する。各Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 は、重金属製で
略直方体状に形成され、Ｐ型半導体5 とＮ型半導体6 が
交互となるように碁盤目状に並設されるとともに、その
Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 の端面は後述する電極7
に接合される。従って、電極7 を介してＰ型半導体5 と
Ｎ型半導体6 とが交互となるように直列に配設される。
なお、この直列は、全てが直列になっている必要は特に
なく、直列のものが複数個ある構造でもよい。そして、
このＰ型半導体5 及びＮ型半導体6 は、Ｐ型半導体5 か
らＮ型半導体6 に向かって電流が流れるところでは、そ
の端部5a,6a が発熱し、Ｎ型半導体6 からＰ型半導体5
に向かって電流が流れるところでは、その端部5b,6b が
冷却される。
あり、複数のＰ型半導体5,5 …とＮ型半導体6,6 …を有
する。各Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 は、重金属製で
略直方体状に形成され、Ｐ型半導体5 とＮ型半導体6 が
交互となるように碁盤目状に並設されるとともに、その
Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6 の端面は後述する電極7
に接合される。従って、電極7 を介してＰ型半導体5 と
Ｎ型半導体6 とが交互となるように直列に配設される。
なお、この直列は、全てが直列になっている必要は特に
なく、直列のものが複数個ある構造でもよい。そして、
このＰ型半導体5 及びＮ型半導体6 は、Ｐ型半導体5 か
らＮ型半導体6 に向かって電流が流れるところでは、そ
の端部5a,6a が発熱し、Ｎ型半導体6 からＰ型半導体5
に向かって電流が流れるところでは、その端部5b,6b が
冷却される。
【００１５】電極7 は、熱電素子4 のＰ型半導体5 とＮ
型半導体6 とを連結するとともに熱交換器1,2 に取着さ
れるもので、第１電極8,8 …及び第２電極9,9 …より構
成される。この第１電極8,8 …及び第２電極9,9 …は、
銅等の導電材料でもって略平板状に形成され、第１電極
8,8 …は高温側熱交換器1 の内方面1bに、第２電極9,9
…は低温側熱交換器2 の内方面2bに、接着剤またはグリ
ース等を介して取着される。また、第１電極8,8 …及び
第２電極9,9 …は、熱電素子4 と半田等で接合される。
型半導体6 とを連結するとともに熱交換器1,2 に取着さ
れるもので、第１電極8,8 …及び第２電極9,9 …より構
成される。この第１電極8,8 …及び第２電極9,9 …は、
銅等の導電材料でもって略平板状に形成され、第１電極
8,8 …は高温側熱交換器1 の内方面1bに、第２電極9,9
…は低温側熱交換器2 の内方面2bに、接着剤またはグリ
ース等を介して取着される。また、第１電極8,8 …及び
第２電極9,9 …は、熱電素子4 と半田等で接合される。
【００１６】固定部10は、熱電素子4 及び電極7 を挟着
するよう高温側熱交換器1 及び低温側熱交換器2 を所定
位置に位置決めするもので、高温側熱交換器1 と低温側
熱交換器2 の連結方向に延設される。また、この固定部
10は、挟着力一定手段でもあり、高温側熱交換器1 及び
低温側熱交換器2 の温度変化にかかわらず、熱電素子4
及び電極7 に対する連結方向の挟着力が略所定値となる
よう作用する。
するよう高温側熱交換器1 及び低温側熱交換器2 を所定
位置に位置決めするもので、高温側熱交換器1 と低温側
熱交換器2 の連結方向に延設される。また、この固定部
10は、挟着力一定手段でもあり、高温側熱交換器1 及び
低温側熱交換器2 の温度変化にかかわらず、熱電素子4
及び電極7 に対する連結方向の挟着力が略所定値となる
よう作用する。
【００１７】具体的には、固定部10は、頭部とネジ部を
有するボルト状の固定本体10a と、ナット状であって固
定本体10a と螺合する締結体（図示せず）とを有してお
り、固定本体10a は、熱膨張率が熱電素子4 や電極7 よ
り大きな、例えば亜鉛合金ダイカスト（熱膨張率：約４
０×１０-6）で、締結体はステンレス等で形成される。
また、固定本体10a の頭部は、低温側熱交換器2 の第２
係止部に係止され、固定本体10a のネジ部を高温側熱交
換器1 の第１係止部に挿通して締結体と螺合することに
より、高温側熱交換器1 及び低温側熱交換器2 を所定位
置に位置決めする。なお、熱電素子4 の熱膨張率は約２
２．２×１０-6、電極7 の熱膨張率は約１６．６×１０
-6である。
有するボルト状の固定本体10a と、ナット状であって固
定本体10a と螺合する締結体（図示せず）とを有してお
り、固定本体10a は、熱膨張率が熱電素子4 や電極7 よ
り大きな、例えば亜鉛合金ダイカスト（熱膨張率：約４
０×１０-6）で、締結体はステンレス等で形成される。
また、固定本体10a の頭部は、低温側熱交換器2 の第２
係止部に係止され、固定本体10a のネジ部を高温側熱交
換器1 の第１係止部に挿通して締結体と螺合することに
より、高温側熱交換器1 及び低温側熱交換器2 を所定位
置に位置決めする。なお、熱電素子4 の熱膨張率は約２
２．２×１０-6、電極7 の熱膨張率は約１６．６×１０
-6である。
【００１８】このものは、図１に示す方向に電流を流す
と、Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6の端部5a,6a が発熱
し、端部5b,6b が冷却される。したがって、端部5a,6a
で発生した熱は、第１電極8 を介して高温側熱交換器1
に伝わり、外方面1aより放熱するとともに、低温側熱交
換器2 の外方面2aより熱が吸収されて、第２電極9 を介
してＰ型半導体5 及びＮ型半導体6 の端部5b,6b に熱が
伝わる。
と、Ｐ型半導体5 及びＮ型半導体6の端部5a,6a が発熱
し、端部5b,6b が冷却される。したがって、端部5a,6a
で発生した熱は、第１電極8 を介して高温側熱交換器1
に伝わり、外方面1aより放熱するとともに、低温側熱交
換器2 の外方面2aより熱が吸収されて、第２電極9 を介
してＰ型半導体5 及びＮ型半導体6 の端部5b,6b に熱が
伝わる。
【００１９】また、高温側熱交換器1 は、高温になるた
めに膨張するが、その熱が固定部10に伝導して固定部10
の特に固定本体10a が膨張する。この固定部10の連結方
向の熱膨張率は、熱電素子4 及び電極7 の熱膨張率より
大きいため、温度が上昇しても熱電素子4 及び電極7 に
かかる挟着力が増加せず、熱電素子4 及び電極7 にかか
る熱ストレスを抑制することができる。したがって、剛
体で一般に強度的に弱い材質の熱電素子4 や電極7 や半
田等での熱ストレスが低減され、クラック等による断線
等が起こりにくい。
めに膨張するが、その熱が固定部10に伝導して固定部10
の特に固定本体10a が膨張する。この固定部10の連結方
向の熱膨張率は、熱電素子4 及び電極7 の熱膨張率より
大きいため、温度が上昇しても熱電素子4 及び電極7 に
かかる挟着力が増加せず、熱電素子4 及び電極7 にかか
る熱ストレスを抑制することができる。したがって、剛
体で一般に強度的に弱い材質の熱電素子4 や電極7 や半
田等での熱ストレスが低減され、クラック等による断線
等が起こりにくい。
【００２０】なお、固定部10の固定本体10a の材質とし
て亜鉛合金ダイカストを用いたがこのものに限定される
ものではなく、熱膨張率の大きな、例えばポリエステル
（熱膨張率：約５０〜１００×１０-6）等を用いること
ができる。また、固定部10をボルト状の固定本体10a と
ナット状の締結体を有する構成としたが、このものに限
定されるものではなく、万力等の形状など、要は高温側
熱交換器1 と低温側熱交換器2 の連結方向に延設される
ものであればよい。
て亜鉛合金ダイカストを用いたがこのものに限定される
ものではなく、熱膨張率の大きな、例えばポリエステル
（熱膨張率：約５０〜１００×１０-6）等を用いること
ができる。また、固定部10をボルト状の固定本体10a と
ナット状の締結体を有する構成としたが、このものに限
定されるものではなく、万力等の形状など、要は高温側
熱交換器1 と低温側熱交換器2 の連結方向に延設される
ものであればよい。
【００２１】次に、第２の実施形態を図２に基づいて説
明する。このものは、第１の実施形態とは、挟着力一定
手段の構成が異なる。
明する。このものは、第１の実施形態とは、挟着力一定
手段の構成が異なる。
【００２２】11は低膨張部で、高温側熱交換器1 及び低
温側熱交換器2 の温度変化にかかわらず、熱電素子4 及
び電極7 に対する連結方向の挟着力が略所定値となるよ
う作用する挟着力一定手段である。低膨張部11は、電極
7 の第１電極8 と高温側熱交換器1 との間に配設される
略平板状のもので、熱電素子4 及び電極7 より熱膨張率
の小さな、例えば石英ガラス（熱膨張率：約０．５×１
０-6）により形成される。また、固定部10の固定本体10
a は、挟着力一定手段ではなく、ステンレス等の材料に
より形成される。
温側熱交換器2 の温度変化にかかわらず、熱電素子4 及
び電極7 に対する連結方向の挟着力が略所定値となるよ
う作用する挟着力一定手段である。低膨張部11は、電極
7 の第１電極8 と高温側熱交換器1 との間に配設される
略平板状のもので、熱電素子4 及び電極7 より熱膨張率
の小さな、例えば石英ガラス（熱膨張率：約０．５×１
０-6）により形成される。また、固定部10の固定本体10
a は、挟着力一定手段ではなく、ステンレス等の材料に
より形成される。
【００２３】このものは、低膨張部11が熱電素子4 及び
電極7 の熱膨張率より小さいため、温度の上昇により固
定部10が熱膨張しても熱電素子4 及び電極7 にかかる挟
着力が増加せず、一層熱ストレスを抑制することができ
る。
電極7 の熱膨張率より小さいため、温度の上昇により固
定部10が熱膨張しても熱電素子4 及び電極7 にかかる挟
着力が増加せず、一層熱ストレスを抑制することができ
る。
【００２４】なお、低膨張部11を石英ガラスにより形成
したが、このものに限定されるものではなく、低膨張合
金（Ｎｉ３９％のＦｅ−Ｎｉ合金、熱膨張率：約０．５
〜２．０×１０-6）や、ムライトセラミックス（３Ａｌ
2 Ｏ3 −２ＳｉＯ2 、熱膨張率：約５×１０-6）等な
ど、熱電素子4 もしくは電極7 より熱膨張率の小さなも
のであればよい。また、低膨張部11は、電極7 の第２電
極9 と低温側熱交換器2との間に配設してもよく、固定
部10も挟着力一定手段として形成してもよい。
したが、このものに限定されるものではなく、低膨張合
金（Ｎｉ３９％のＦｅ−Ｎｉ合金、熱膨張率：約０．５
〜２．０×１０-6）や、ムライトセラミックス（３Ａｌ
2 Ｏ3 −２ＳｉＯ2 、熱膨張率：約５×１０-6）等な
ど、熱電素子4 もしくは電極7 より熱膨張率の小さなも
のであればよい。また、低膨張部11は、電極7 の第２電
極9 と低温側熱交換器2との間に配設してもよく、固定
部10も挟着力一定手段として形成してもよい。
【００２５】次に、第３の実施形態について説明する。
このものは、第１の実施形態の固定部10の固定本体10a
あるいは第２の実施形態の低膨張部11を形状記憶合金で
形成したものである。
このものは、第１の実施形態の固定部10の固定本体10a
あるいは第２の実施形態の低膨張部11を形状記憶合金で
形成したものである。
【００２６】形状記憶合金は、Ｎｉ−Ｔｉ系のものであ
り、第１の実施形態の固定本体10aは、約５０℃の変態
温度に温度が上昇すると膨張する。また、第２の実施形
態の低膨張部11は、約５０℃の変態温度に温度が上昇す
ると収縮する。
り、第１の実施形態の固定本体10aは、約５０℃の変態
温度に温度が上昇すると膨張する。また、第２の実施形
態の低膨張部11は、約５０℃の変態温度に温度が上昇す
ると収縮する。
【００２７】このものは、挟着力一定手段である固定部
10または低膨張部11が形状記憶合金で形成されているた
め、その挟着力一定手段が所定温度で膨張あるいは収縮
することで、熱ストレスにおける危険領域を回避するこ
とができ、信頼性がさらに向上する。
10または低膨張部11が形状記憶合金で形成されているた
め、その挟着力一定手段が所定温度で膨張あるいは収縮
することで、熱ストレスにおける危険領域を回避するこ
とができ、信頼性がさらに向上する。
【００２８】次に、第４の実施形態を図３に基づいて説
明する。このものは、高温側熱交換器1 と第１電極8 を
斜面で当接するようにしたものである。
明する。このものは、高温側熱交換器1 と第１電極8 を
斜面で当接するようにしたものである。
【００２９】12は摺動面で、高温側熱交換器1 の内方面
1bを低温側熱交換器2 の内方面2bに対して所定角度を有
するよう斜面に形成したもので、内方面1bの略中点1bc
と低温側熱交換器2 の内方面2bとの距離がいちばん遠
く、内方面1bの端点1be,1be と内方面2bとの距離がいち
ばん短くなるよう形成される。
1bを低温側熱交換器2 の内方面2bに対して所定角度を有
するよう斜面に形成したもので、内方面1bの略中点1bc
と低温側熱交換器2 の内方面2bとの距離がいちばん遠
く、内方面1bの端点1be,1be と内方面2bとの距離がいち
ばん短くなるよう形成される。
【００３０】13は当接面で、第１電極8 の外方面8aが摺
動面12と当接するよう斜面に形成したもので、第１電極
8 の位置により当接面13の形状が少し異なる。
動面12と当接するよう斜面に形成したもので、第１電極
8 の位置により当接面13の形状が少し異なる。
【００３１】このものは、高温側熱交換器1 が熱により
長手方向に膨張すると、図４に示すように、高温側熱交
換器1 と低温側熱交換器2 の締めつけ圧力が低減され、
高温側熱交換器1 と第１電極8 の間の摩擦力が減少し、
両者の間に隙間が生じようとする。したがって、熱電素
子4 等の熱ストレスが低減される。なお、図４におい
て、Ｘは隙間量、αは熱膨張係数、ΔＴは温度変化であ
る。また、摺動面12及び当接面13で挟着力一定手段を構
成する。さらに、この実施形態では、紙面の垂直な方向
に同じ断面が続く構造としたが、この摺動面12及び当接
面13の斜面の形状は、この実施形態に限定されるもので
はない。
長手方向に膨張すると、図４に示すように、高温側熱交
換器1 と低温側熱交換器2 の締めつけ圧力が低減され、
高温側熱交換器1 と第１電極8 の間の摩擦力が減少し、
両者の間に隙間が生じようとする。したがって、熱電素
子4 等の熱ストレスが低減される。なお、図４におい
て、Ｘは隙間量、αは熱膨張係数、ΔＴは温度変化であ
る。また、摺動面12及び当接面13で挟着力一定手段を構
成する。さらに、この実施形態では、紙面の垂直な方向
に同じ断面が続く構造としたが、この摺動面12及び当接
面13の斜面の形状は、この実施形態に限定されるもので
はない。
【００３２】なお、本発明の熱電気変換装置は、ペルチ
ェ効果を利用して電気を熱に変換するものについて説明
したが、ゼーベック効果を利用して熱を電気に変換する
のに用いることもできる。また、各実施形態の断面図
は、その断面が紙面に垂直な方向に連続する構造を示し
ているが、そのものに限定されるものではない。
ェ効果を利用して電気を熱に変換するものについて説明
したが、ゼーベック効果を利用して熱を電気に変換する
のに用いることもできる。また、各実施形態の断面図
は、その断面が紙面に垂直な方向に連続する構造を示し
ているが、そのものに限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】請求項１記載の熱電気変換装置は、挟着
力一定手段により、高温側及び低温側熱交換器の温度変
化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する連結方向の
挟着力が略所定値となるため、熱電素子及び電極にかか
る熱ストレスを抑制して信頼性の向上を図ることができ
る。
力一定手段により、高温側及び低温側熱交換器の温度変
化にかかわらず、熱電素子及び電極に対する連結方向の
挟着力が略所定値となるため、熱電素子及び電極にかか
る熱ストレスを抑制して信頼性の向上を図ることができ
る。
【００３４】また、請求項２記載の熱電気変換装置は、
請求項１の効果に加えて、挟着力一定手段である固定部
の連結方向の熱膨張率が、熱電素子及び電極の熱膨張率
より大きいため、温度が上昇しても熱電素子及び電極に
かかる挟着力が増加せず、さらに熱ストレスを抑制する
ことができる。
請求項１の効果に加えて、挟着力一定手段である固定部
の連結方向の熱膨張率が、熱電素子及び電極の熱膨張率
より大きいため、温度が上昇しても熱電素子及び電極に
かかる挟着力が増加せず、さらに熱ストレスを抑制する
ことができる。
【００３５】また、請求項３記載の熱電気変換装置は、
請求項１または２の効果に加えて、低膨張部が電極もし
くは熱電素子の熱膨張率より小さいため、温度の上昇に
より固定部が熱膨張しても熱電素子及び電極にかかる挟
着力が増加せず、一層熱ストレスを抑制することができ
る。
請求項１または２の効果に加えて、低膨張部が電極もし
くは熱電素子の熱膨張率より小さいため、温度の上昇に
より固定部が熱膨張しても熱電素子及び電極にかかる挟
着力が増加せず、一層熱ストレスを抑制することができ
る。
【００３６】また、請求項４記載の熱電気変換装置は、
請求項２または３の効果に加えて、挟着力一定手段であ
る固定部または低膨張部が形状記憶合金で形成されてい
るため、その挟着力一定手段が所定温度で膨張あるいは
収縮することで、熱ストレスにおける危険領域を回避す
ることができ、信頼性がさらに向上する。
請求項２または３の効果に加えて、挟着力一定手段であ
る固定部または低膨張部が形状記憶合金で形成されてい
るため、その挟着力一定手段が所定温度で膨張あるいは
収縮することで、熱ストレスにおける危険領域を回避す
ることができ、信頼性がさらに向上する。
【００３７】さらに、請求項５記載の熱電気変換装置
は、請求項１の効果に加えて、高温側熱交換器が変形し
た際に摺動面と当接面との間に隙間が開くことになるた
め、熱電素子等にかかる熱ストレスがさらに抑制するこ
とができるので、さらに信頼性が向上する。
は、請求項１の効果に加えて、高温側熱交換器が変形し
た際に摺動面と当接面との間に隙間が開くことになるた
め、熱電素子等にかかる熱ストレスがさらに抑制するこ
とができるので、さらに信頼性が向上する。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す熱電気変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す熱電気変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明の第４の実施形態を示す熱電気変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図４】その高温側熱交換器の変化を示す模式図であ
る。
る。
1 高温側熱交換器 2 低温側熱交換器 4 熱電素子 5 Ｐ型半導体 6 Ｎ型半導体 7 電極 8 第１接合部 9 第２接合部 10 固定部 10a 固定本体 11 低膨張部 12 摺動面 13 当接面
Claims (5)
- 【請求項１】 相対向する略平板状の高温側及び低温
側熱交換器と、該熱交換器の間にあって並設される少な
くとも１対のＰ型半導体とＮ型半導体を有する熱電素子
と、該熱電素子のＰ型半導体とＮ型半導体とが交互に直
列に配設されるよう連結するとともに熱交換器に取着さ
れる電極と、該熱電素子及び電極を挟着するよう高温側
及び低温側熱交換器を所定位置に位置決めするものであ
って高温側及び低温側熱交換器の連結方向に延設される
固定部と、を具備する熱電気変換装置において、 高温側及び低温側熱交換器の温度の変化にかかわらず、
熱電素子及び電極に対する連結方向の挟着力が略所定値
となる挟着力一定手段を設けたことを特徴とする熱電気
変換装置。 - 【請求項２】 前記挟着力一定手段は、固定部の連結
方向の熱膨張率を熱電素子及び電極の熱膨張率より大き
く形成したことであることを特徴とする請求項１記載の
熱電気変換装置。 - 【請求項３】 前記挟着力一定手段は、少なくとも一
方の電極と交換器との間に配設されるものであって、熱
電素子もしくは電極の熱膨張率より小さな熱膨張率を備
えた低膨張部を有することを特徴とする請求項１または
２記載の熱電気変換装置。 - 【請求項４】 前記挟着力一定手段を、形状記憶合金
により形成したことを特徴とする請求項２または３記載
の熱電気変換装置。 - 【請求項５】 前記挟着力一定手段は、高温側熱交換
器の熱電素子側を低温側熱交換器に対して所定角度を有
するよう斜面に形成した摺動面と、高温側熱交換器に取
着される電極の高温側熱交換器側を摺動面と当接するよ
う斜面に形成した当接面と、より形成されることを特徴
とする請求項１記載の熱電気変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245808A JPH0992890A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電気変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245808A JPH0992890A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電気変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992890A true JPH0992890A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17139157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7245808A Withdrawn JPH0992890A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電気変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992890A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237547A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-09-07 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール、これを用いた発電装置及び冷却装置 |
| JP2006271163A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Toshiba Corp | 温度差発電システム |
| JP2011216803A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 熱電モジュール |
| EP2544255A2 (en) | 2011-07-08 | 2013-01-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Thermoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| CN104335373A (zh) * | 2012-06-06 | 2015-02-04 | 排放技术有限公司 | 热电模块及其运行方法 |
| JP2015522943A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-08-06 | フォノニック デバイセズ、インク | 保護用熱拡散蓋および最適な熱界面抵抗を含む熱電熱交換器部品 |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP7245808A patent/JPH0992890A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237547A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-09-07 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール、これを用いた発電装置及び冷却装置 |
| JP2006271163A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Toshiba Corp | 温度差発電システム |
| JP4660240B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 温度差発電システム |
| JP2011216803A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 熱電モジュール |
| EP2544255A2 (en) | 2011-07-08 | 2013-01-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Thermoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| JP2015522943A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-08-06 | フォノニック デバイセズ、インク | 保護用熱拡散蓋および最適な熱界面抵抗を含む熱電熱交換器部品 |
| CN104335373A (zh) * | 2012-06-06 | 2015-02-04 | 排放技术有限公司 | 热电模块及其运行方法 |
| JP2015524171A (ja) * | 2012-06-06 | 2015-08-20 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 熱電モジュールおよびその動作方法 |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |