WO2010084718A1 - パッケージ熱電変換モジュール - Google Patents

パッケージ熱電変換モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2010084718A1
WO2010084718A1 PCT/JP2010/000185 JP2010000185W WO2010084718A1 WO 2010084718 A1 WO2010084718 A1 WO 2010084718A1 JP 2010000185 W JP2010000185 W JP 2010000185W WO 2010084718 A1 WO2010084718 A1 WO 2010084718A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conversion module
thermoelectric conversion
heat
package
heat medium
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/000185
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
神戸満
Original Assignee
財団法人電力中央研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財団法人電力中央研究所 filed Critical 財団法人電力中央研究所
Priority to EP10733326A priority Critical patent/EP2383809A1/en
Priority to US13/144,539 priority patent/US20110265838A1/en
Priority to JP2010547427A priority patent/JP5432927B2/ja
Publication of WO2010084718A1 publication Critical patent/WO2010084718A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric conversion module that generates power using a temperature difference applied to a thermoelectric semiconductor. More specifically, the present invention relates to an improvement of a packaged thermoelectric conversion module in an airtight container that enables an increase in size of the thermoelectric conversion module.
  • thermoelectric conversion module having a general structure on a mass production scale is configured by providing electrodes on the upper and lower surfaces of a plurality of pairs of thermoelectric semiconductors to form an electric circuit, and further, a plate having electrical insulation on the outside of each electrode, for example, a ceramic plate Alternatively, it is assembled by bonding with a bonding material such as an adhesive or a brazing material so that a metal plate having an electrical insulating film is disposed and sandwiched.
  • a bonding material such as an adhesive or a brazing material
  • thermoelectric conversion module it is difficult to increase the size, and the planar dimension is generally about 4 cm square, and even a large one is about 6 cm square. Since further enlargement may destroy the thermoelectric semiconductor where the generation of shearing force due to the thermal expansion of the heating plate sandwiching the thermoelectric semiconductor is fragile, or may cause peeling at the joint surface between the members, It is difficult to realize. This problem is particularly serious in a high-temperature thermoelectric conversion module having a use temperature of 500 ° C. or higher assuming waste heat from industrial equipment with heat such as automobiles and industrial furnaces as a heat source.
  • thermoelectric conversion system including a plurality of thermoelectric conversion modules
  • reducing the thermal resistance is important for improving the output of the thermoelectric conversion module, but if the thermoelectric semiconductor is strongly sandwiched between the heating plate and the cooling plate in order to adhere the thermoelectric module components, Since there is a possibility that the fragile thermoelectric semiconductor may be crushed, it is difficult to reduce the thermal resistance.
  • thermoelectric conversion module when the atmosphere in which the thermoelectric conversion module is installed is an oxidizing atmosphere such as in high-temperature air or a corrosive atmosphere such as combustion gas in a garbage incinerator, the thermoelectric semiconductor and the electrode part are exposed to the outside air. In the thermoelectric conversion module of the structure, there is a risk of oxidation or corrosion. Therefore, since the conventional thermoelectric conversion module cannot be installed in such an atmosphere, it is common to indirectly heat the thermoelectric conversion module by isolating the high temperature gas with a duct or a partition wall. . However, such a system not only requires new structures such as ducts and partition walls, but also reduces the power generation performance of the thermoelectric conversion module by the amount of temperature difference applied to the thermoelectric semiconductor due to indirect heating. There are drawbacks.
  • thermoelectric conversion module in an airtight container (Patent Document 1).
  • the hermetic container-containing thermoelectric conversion module accommodates a plurality of pairs of thermoelectric semiconductors in the hermetic container, and installs a heat source side electrode portion that electrically connects the thermoelectric semiconductors in series on the surface of the thermoelectric semiconductor on the high temperature heat source side, A heat radiation side electrode portion for connecting the thermoelectric semiconductors electrically in series is installed on the surface of the thermoelectric semiconductor on the low temperature heat source side, and the inside of the case is decompressed or vacuumed.
  • the airtight container includes a heating plate that covers the heat source side electrode portion and receives heat from the high temperature heat source, a cooling plate that covers the heat radiation side electrode portion and transfers heat to the low temperature heat source, and a cooling plate and the heating plate that are connected to each other. And a connecting plate that is integrated with the thermoelectric semiconductor and the electrode portion sandwiched between the cooling plate and the heating plate. Further, a sliding material having thermal conductivity is interposed between at least the heat source side electrode portion and the heating plate in the hermetic container so as to allow relative sliding between them in a pressurized state, and the heating plate The sliding material is provided so that it is pressed against the heat source side electrode portion and held integrally with the heat source side electrode portion by the applied pressure acting between the cooling plates.
  • thermoelectric conversion module with an airtight container has a problem that requires a pressurizing mechanism for reducing contact thermal resistance. That is, even when heating is performed by radiation from a high-temperature heat source, it is necessary to make pressure contact with the cooling duct in order to reduce contact thermal resistance.
  • the output of the thermoelectric conversion module is approximately proportional to the square of the temperature difference of the thermoelectric semiconductor, if the contact thermal resistance is large, the temperature difference given to the thermoelectric semiconductor is reduced and the output of the thermoelectric conversion module is greatly increased. descend.
  • the present invention simplifies or does not require a pressure mechanism for reducing contact thermal resistance in a module with an airtight container, or applies a viscous heat conductive material such as heat conductive grease to the contact interface between a duct and an airtight container. It is an object to provide a thermoelectric conversion module that does not need to be used.
  • the present invention provides a package thermoelectric conversion module in which a thermoelectric conversion module is housed in an airtight container and the inside is decompressed or evacuated, and the inside of the airtight container is partitioned into at least two chambers by a partition plate.
  • One chamber is provided with a thermoelectric conversion module and an electrode leading out of the hermetic container, and a flow path is formed in the other chamber for introducing the heat medium from the external heat medium supply source and circulating it between the external heat medium supply source.
  • heat is transferred to one surface of the thermoelectric semiconductor with a heat medium through a partition plate, while the other surface of the thermoelectric semiconductor is transferred with an external heat source through an airtight container.
  • the partition plate in the airtight container is directly cooled or heated by the heat medium circulating between the external heat medium supply source.
  • the thermoelectric semiconductor since the periphery of the thermoelectric semiconductor is reduced in pressure or vacuum, the thermoelectric semiconductor is brought into close contact with the partition plate by the pressure difference between the inside and outside of the hermetic container and is always pressurized, so that the contact thermal resistance is reduced.
  • the contact interface between the upper case of the hermetic container and the thermoelectric semiconductor is also pressurized, and the contact thermal resistance is reduced.
  • thermoelectric semiconductor of the hermetic container that is, the surface of the hermetic container in contact with the surface of the thermoelectric semiconductor opposite to the chamber in which the heat medium is circulated, be a flexible heat transfer material.
  • the hermetic container is composed of an upper case and a lower case, and the heat medium circulation chamber is defined by a weir provided at the bottom of the lower case, and is formed on the upper surface of the weir surrounding the heat medium circulation chamber. It is preferable to form a liquid-tight channel between the lower case by fitting and joining the partition plate to the seat.
  • the flow path is formed by a plurality of winding grooves formed by a plurality of partition walls that protrude from the bottom surface of the lower case toward the partition plate and project from one of the alternately facing weirs toward the other.
  • an inlet pipe and an outlet pipe serving as an entrance and exit for the heat medium are respectively connected to both ends thereof.
  • the thermoelectric conversion module is supported by the thermoelectric conversion module board
  • the thermoelectric conversion module is a double-sided skeleton type module without a board
  • the heat medium is preferably either a cooling fluid or a heating fluid.
  • the contact interfaces on both sides of the thermoelectric conversion module are in close contact with each other due to the pressure applied due to the pressure difference between the inside and outside of the hermetic container, and the contact thermal resistance at the contact interface can be reduced. That is, because of the pressure difference between the inside and outside of the case, the thermoelectric conversion module inside the case and the partition plate that becomes the cooling or heating panel and the upper case portion that becomes the heating or cooling panel are pressurized. A large temperature difference can be given to the thermoelectric semiconductor.
  • thermoelectric conversion module In addition, one heat medium for giving a temperature difference to the thermoelectric conversion module circulates in the hermetic container, and heat of the heat medium can be stably supplied to the thermoelectric conversion module. Therefore, one surface of the thermoelectric semiconductor is heated or cooled by radiant heat transfer from a radiant heat source facing the package thermoelectric conversion module or by convective heat transfer by a heat medium flowing around the package thermoelectric conversion module, and in the airtight container. Since the other surface of the thermoelectric semiconductor is cooled or heated by the cooling fluid or heating fluid flowing through the flow path via the partition plate, the heat conduction between the mechanism for press contact or between the airtight container and the duct through which the heat medium passes It is not necessary to apply viscous heat conductive materials such as conductive grease.
  • the duct is pressed against one side of the hermetic container of the package thermoelectric conversion module.
  • the pressurizing mechanism can be simplified. Therefore, the package thermoelectric conversion module according to the present invention is less restricted in its use.
  • waste heat generated from an object to be heated generated in an industrial furnace such as a powder metallurgy sintering furnace or various electric furnaces under radiant heat from a high-temperature heat source can be used as a heat source for radiant heat transfer
  • industrial waste High-temperature fluids such as waste gas and waste liquid discharged from various industrial facilities with heat such as incinerators are used as heat sources for convection heat transfer, and heat obtained by heat conduction by contacting with solid heat sources is also used as heat sources.
  • it can be used simply by disposing the package thermoelectric conversion module.
  • the components of the thermoelectric conversion module are hermetically sealed in the hermetic container, so that the components of the thermoelectric conversion module housed in the container are not affected by outside air. Deterioration due to can be prevented.
  • the components of the thermoelectric conversion module are housed in an airtight container, it can mitigate sudden fluctuations in the external atmosphere, such as external physical shocks and external pressure and temperature, and can be strong against external forces. Rise.
  • thermoelectric semiconductor of the hermetic container that is, the surface of the hermetic container that is in contact with the surface of the thermoelectric semiconductor opposite to the chamber in which the heat medium is circulated is made of a flexible heat transfer material, Since the surface facing the conversion module is deformed by the pressure difference between the inside and outside of the container and is pressed and brought into close contact with the thermoelectric conversion module, the thermal resistance can be reduced.
  • the hermetic container is composed of an upper case and a lower case, and the heat medium circulation chamber is defined by a weir provided at the bottom of the lower case, and is formed on the upper surface of the weir surrounding the heat medium circulation chamber.
  • the heat medium flows without leakage in the hermetic container, and one surface of the thermoelectric conversion module. Can be cooled or heated.
  • thermoelectric conversion module when the heat medium is allowed to pass through a single groove that is formed by multiple windings, the heat medium flows evenly without unevenness, so that heat can be efficiently applied to one surface of the thermoelectric conversion module. Can be realized.
  • the package thermoelectric conversion module of the present invention since either the cooling fluid or the heating fluid is allowed to flow through the flow path in the airtight container as the heat medium, the package thermoelectric conversion module is disposed in any environment. The temperature difference can be applied to the thermoelectric conversion module to generate electricity.
  • thermoelectric conversion module of this invention It is a bottom view which shows one Embodiment of the thermoelectric conversion module of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which follows the II-II line of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which follows the III-III line of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which follows the IV-IV line of FIG. It is the perspective view which looked at the external appearance of the lower case which comprises an airtight container from the bottom part. It is the perspective view which looked at the inside of a lower case from the top, (A) mainly represents the flow path of a heat carrier, and (B) represents the relation between the flow path of a heat carrier, and the groove part for electrodes.
  • thermoelectric conversion module which accommodated nine thermoelectric conversion modules in one airtight container
  • A is a top view
  • B is a center longitudinal cross-sectional view.
  • It is a perspective view which shows the exposed thermoelectric conversion module used for the comparison in the experiment which confirms the performance of the package thermoelectric conversion module of this invention.
  • It is a graph which shows the measurement result of the output of the thermoelectric conversion module of the bare state shown in FIG.
  • It is a graph which shows the measurement result of the output at the time of accommodating the module shown in FIG. 13 in an airtight container, and comprising the package thermoelectric conversion module of this invention.
  • thermoelectric conversion module 1 to 4 show an embodiment of the thermoelectric conversion module of the present invention.
  • the module 5 of the thermoelectric semiconductor 2 is sealed in an airtight container (hereinafter referred to as an airtight container) 13 so that the inside is decompressed or vacuumed.
  • the thermoelectric conversion module 5 is generally composed of at least a pair of thermoelectric semiconductors 2, one electrode 3 and the other electrode 4 electrically connected to the thermoelectric semiconductor 2, and the electrodes 3 and 4 are connected in series.
  • An electric circuit is formed to conduct from the lead wire 8 at the end to the pair of electrodes 9a and 9b.
  • the pair of electrodes 9a and 9b are arranged so as to penetrate the outside of the container 13 from one corner of the hermetic container 13 with the electrical insulator 18 and the hermetic seal 21 interposed between the electrode extraction holes 10 of the hermetic container 13. Is provided. Thereby, the electric power generated by the thermoelectric conversion module 5 can be taken out to the outside of the container 13 while maintaining the hermeticity of the hermetic container 13. In addition, the electric power generated by the thermoelectric conversion module 5 is supplied to the power storage device and the power utilization device via a power recovery line (not shown).
  • the airtight container 13 is constituted by an upper case 11 with a flange and a lower case 12 with a flange.
  • the interior is integrated in a reduced pressure or vacuum state.
  • the inside of the airtight container 13 is divided into at least two chambers of a thermoelectric conversion module storage chamber 17 and a heat medium circulation chamber 14 by a partition plate 7.
  • thermoelectric conversion module 5 is accommodated in the thermoelectric conversion module storage chamber 17, and it is provided so that a pressure difference may be produced
  • the surface of the upper case 11 facing the thermoelectric conversion module 5 corresponds to a heat receiving plate that transfers heat to one surface of the thermoelectric conversion module 5.
  • the joining of the flanges 11a and 12a is not limited to electron beam welding, but can be joined by other welding methods suitable for the case material, brazing material, adhesive, or the like. Moreover, you may make it join the upper case 11 and the lower case 12 which were directly faced without providing the flanges 11a and 12a.
  • the pressure inside the hermetic container 13, that is, the pressure in the thermoelectric conversion module storage chamber 17 is lower than the pressure outside the hermetic container 13, for example.
  • a vacuum is preferable. Due to the pressure applied to the hermetic container 13 from the outside due to the presence of this differential pressure, the thermoelectric conversion module 5, the upper case 11 and the partition plate 7 are pressed and brought into close contact with each other, and the contact thermal resistance is reduced.
  • Patent Document 1 for example, assuming a package thermoelectric conversion module 1 operating at 550 ° C.
  • the flexibility and pressure so that at least the surface of the hermetic container 13 facing the thermoelectric conversion module 5 (the other surface of the thermoelectric semiconductor 2) is deformed by the pressure difference inside and outside the container and is pressed against the thermoelectric conversion module 5. It is preferable that it is made of a heat conductive material having rigidity sufficient to ensure airtightness without breaking due to the difference. Therefore, in the case of this embodiment, the upper case 11 is formed of a thin plate made of a material having excellent thermal conductivity. For example, when the thermoelectric conversion module 1 for low temperature is configured using BiTe as the thermoelectric semiconductor 2, the temperature of the heating side of the hermetic container 13, that is, the upper case 11 portion is, for example, about 250 ° C. or less.
  • thermoelectric conversion module 1 for high temperature is configured using, for example, FeSi as the thermoelectric semiconductor 2
  • the temperature of the heating side of the hermetic container 13, that is, the upper case 11 portion is assumed to be about 600 ° C.
  • heat-resistant steel such as Inconel (registered trademark of Special Metals Corporation) can be used.
  • a usable material may be selected depending on the use environment.
  • the number of thermoelectric conversion modules 5 that can be accommodated in one airtight container 13 is not limited, but it is desirable that the airtight container 13 is nearly square in order for the upper case 11 to be in close contact with each module.
  • the material of the upper case 11 is not limited to those exemplified above, and is not necessarily limited to metal, and may be appropriately selected from the viewpoints of heat resistance, corrosion resistance, workability, and the like. Moreover, it is not limited to producing the upper case 11 of an integral product by press molding. For example, in the case of a material that is difficult to be drawn by press molding, the upper surface portion of the upper case 11 facing the thermoelectric conversion module 5 and the peripheral curvature portion (a part of the connecting plate) are formed by press molding. Prepare the other side part, that is, the remaining connecting plate part integrally with the cooling plate or by another member (metal or ceramic), and assemble them by welding or joining methods using brazing material or adhesive Thus, the airtight container 13 may be configured.
  • a heat medium circulation chamber 14 in which a flow path 16 through which the heat medium flows is formed, and electrodes 9a and 9b from which the electrodes 3 and 4 of the thermoelectric conversion module 5 are drawn out of the container.
  • An electrode groove 22 for placement is provided.
  • the heat medium circulation chamber 14 and the electrode groove portion 22 are separated by a weir 20, and the lower case 12 is covered by covering the partition plate 7 so as to be placed on the upper surface of the weir 20 surrounding the heat medium circulation chamber 14.
  • a flow path 16 in which the heat medium flows uniformly without unevenness is provided only under a part of the thermoelectric conversion module 5.
  • the partition plate 7 is fitted and joined to a receiving seat 31 formed with a step on the upper surface of the weir 20, thereby forming a liquid-tight channel 16 between the partition plate 7 and the lower case 12.
  • the partition plate 7 is supported by the receiving seat 31 at the periphery thereof and supported by the plurality of partition walls 15 at the inside.
  • the partition plate 7 is directly cooled or heated by a cooling fluid or a heating fluid supplied from an external heat medium supply source (not shown), and the thermoelectric conversion module substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 6 is used for thermoelectric conversion. It is possible to efficiently apply heat to one surface of the conversion module 5.
  • the heat medium is not limited to a specific substance, and is usually selected as appropriate from water, oil, refrigerant, and the like. It is possible to realize that the heat medium flows uniformly without unevenness and efficiently applies heat to one surface of the thermoelectric conversion module 5.
  • the entire area of the lower case 12 is not used as the heat medium circulation chamber 14, but an electrode groove 22 for taking out and arranging the electrode is provided on one side, and communicates with the space above the partition plate 7.
  • a part of the thermoelectric conversion module storage chamber 17 is configured.
  • the lower case 12 is formed into a shape shown in the drawing by drawing a thin plate made of a material excellent in coexistence with the heat medium.
  • the material of the partition plate 7 and the inlet / outlet pipes 19a and 19b, which are cooling or heating panels, is preferably excellent in coexistence with cooling or heating fluid.
  • stainless steel is suitable for water.
  • the flow path 16 through which the heat medium flows is raised from the bottom surface of the lower case 12 toward the partition plate 7 and alternately directed from one side of the weir to the other side.
  • the groove is formed by a plurality of tortuously formed grooves formed by a plurality of protruding partition walls 15, and an inlet pipe 19 a and an outlet pipe 19 b are formed at both ends of the groove, respectively.
  • the heat medium inlet pipe 19a and the outlet pipe 19b are configured by piping joined by brazing or welding to a hole 29 opened in the bottom surface of the lower case 12, and are connected to an external heat medium supply source (not shown). Has been.
  • the heat medium circulation chamber 14 is formed with a flow path 16 through which the heat medium is introduced from an external heat medium supply source (not shown) and circulated with the external heat medium supply source, and the partition plate 7 is interposed.
  • heat is transferred to one surface of the thermoelectric semiconductor 2 by a heat medium circulating in the flow path 16.
  • thermoelectric conversion module 5 may be supported by a substrate 6 having electrical insulation.
  • the substrate 6 is, for example, a metal plate, and the electrode 4 is bonded by an electrically insulating bonding material.
  • the partition plate 7 and the substrate 6 are in close contact, for example, by bonding with an adhesive or a brazing material, or are in close contact by applying a heat conductive grease.
  • a ceramic substrate on which the electrode 4 is deposited can be adopted. Since the substrate 6 is formed using an electrically insulating ceramic, an electrically insulating bonding material is not required between the substrate 6 and the electrode 4.
  • a product obtained by evaporating copper in the shape of an electrode on an alumina plate is available as DBC (Direct Bonding Copper), which can be used as the substrate 6 and the electrode 4.
  • DBC Direct Bonding Copper
  • the partition plate 7 and the substrate 6 are bonded and adhered, for example, by bonding or brazing.
  • the substrate 6 made of the present ceramic can also serve as the partition plate 7, and this may be bonded to the case 20 with a metal / ceramic adhesive.
  • thermoelectric conversion module 5 can employ a double-sided skeleton type module (not shown) having no substrate on both the upper and lower surfaces.
  • a double-sided skeleton type module (not shown) having no substrate on both the upper and lower surfaces.
  • the electrode 4 since the electrode 4 is exposed, it is necessary to perform electrical insulation by inserting a thin sheet of electrical insulation and heat resistance such as mica and a polymer sheet into the upper and lower surfaces of the module.
  • the contact thermal resistance can be reduced by applying and thermally adhering heat conductive grease to one or both sides of the electrically insulating and heat resistant sheet.
  • a sliding material 30 having thermal conductivity is interposed between the surface of the upper case 11 of the package thermoelectric conversion system 1 facing the thermoelectric conversion module 5 and the electrode plate 3.
  • the thermal conduction between the upper case 11 and the electrode 3 is facilitated by the intervention of the heat conductive sliding material 30 and the relative sliding or deviation between the upper case 11 and the electrode 3 is facilitated.
  • the sliding material 30 has at least thermal conductivity and slidability (sliding), but more preferably has electrical insulation.
  • an electrical insulating material or an electrical insulating layer is interposed between the electrode portion 3 and the sliding material 30, the sliding material 30 itself does not need to have electrical insulation.
  • a viscous material such as a low friction coefficient sheet material having thermal conductivity or grease
  • a carbon sheet or a polymer sheet as the sheet material.
  • the carbon sheet is excellent in slidability, heat conductivity and heat resistance, so that it is possible to use a thermoelectric semiconductor at a higher maximum operating temperature and there is no thermal resistance at the interface where the carbon sheet is interposed. It can be reduced to 1/10 or less of the case.
  • combined use with a mica sheet can ensure electrical insulation and can improve heat conduction and sliding at the interface. In particular, when used in an airtight container, it can be used at a higher temperature than when used in the atmosphere.
  • the polymer sheet is excellent in slidability and electrically insulating, it can be brought into direct contact with the electrode material. Furthermore, when grease, which is a viscous material, is interposed between the upper case 11 and the electrode 3 as a sliding material, shear stress is prevented from occurring, and since the viscous material is used, there is no gap between the heating plate and the electrode portion. The contact thermal resistance at the interface can be reduced by closely contacting. Thereby, a large temperature difference can be loaded on the thermoelectric semiconductor.
  • the airtight container 13 receives a pressing force from the outside due to the differential pressure inside and outside the container.
  • the surface facing the thermoelectric conversion module 5 of the upper case 11 of the airtight container 13 is uniformly pressed against the thermoelectric conversion module 5 using this pressing force.
  • the heat received by the upper case 11 of the hermetic container is uniformly transferred to the thermoelectric conversion module 5.
  • the heat of the heat medium flowing through the flow path 16 in the hermetic container 13 is efficiently transferred to the lower surface of the thermoelectric conversion module 5 through the partition plate 7 and the substrate 6. Therefore, even if an external force is not applied to the package thermoelectric conversion module 1 using a pressure mechanism, a temperature difference is appropriately given to the thermoelectric conversion module 5.
  • thermoelectric semiconductor 2 is interposed between the upper case 11 portion of the hermetic container 13 and the electrode 3, for example, even if the hermetic container 13 is thermally expanded, the upper case 11 portion of the hermetic container 13 is moved to the sliding material 30. Therefore, a large shear stress does not act on the thermoelectric semiconductor 2, the electrode 3, and the electrode 4. Therefore, even if the package thermoelectric conversion module 1 is increased in size, the fragile thermoelectric semiconductor 2 is not broken or peeled off at the joint surface.
  • the interface where the sheet material or the grease is interposed is pressurized from the outside of the airtight container 13 by the differential pressure inside and outside the airtight container 13, the contact thermal resistance at the interface can be reduced due to good adhesion. Thereby, a large temperature difference can be given to the thermoelectric semiconductor 2.
  • thermoelectric conversion module 1 since it becomes possible to enlarge the thermoelectric conversion module 1 by setting it as the structure which accept
  • the package thermoelectric conversion module 1 configured as described above can be used for various purposes.
  • the cooling fluid 26 is circulated through the flow path 16 inside the hermetic container 13, while the outside of the upper surface of the upper case 11 (the surface with which the upper side of the thermoelectric conversion module 5 contacts) is a radiant heat source 23. It is possible to heat.
  • the lower case 12 portion of the hermetic container 13 is surrounded by the heat insulating material 24 so that only the upper case 11 is exposed to the radiant heat source 23.
  • FIG. 8 it is also possible to generate electricity by circulating a cooling fluid 26 through a flow path 16 inside the hermetic container 13 and flowing a heating fluid 25 around and outside the upper case 11.
  • FIG. 9 it is also possible to generate power by circulating a heating fluid 25 through a flow path 16 inside the hermetic container 13 and flowing a cooling fluid 26 around and outside the upper case 11.
  • the cooling fluid 26 is circulated through the flow path 16 inside the hermetic container 13, the heating duct 27 is brought into pressure contact with the outside and the outside of the upper case 11, and the heating fluid is placed in the heating duct 27.
  • heat by flowing 25 it is also possible to heat by flowing 25.
  • the heating fluid 25 is circulated through the flow path 16 inside the hermetic container 13, the cooling duct 28 is brought into pressure contact with the outside and the outside of the upper case 11, and the cooling duct 28 is cooled. It is also possible to cool by flowing the fluid 26.
  • thermoelectric conversion module 1 of the present invention is provided so that the cooling fluid 26 or the heating fluid 25 flows in the hermetic container 13. Therefore, the package thermoelectric conversion module 1 can be simply disposed in any environment. It can be used.
  • thermoelectric conversion modules 5 housed in the airtight container 13 can be provided.
  • nine thermoelectric conversion modules 5 may be accommodated and connected in series with each other.
  • one thermoelectric conversion module 5 has a side of about 4 cm square, and even a large one is about 6 cm square.
  • the price of the airtight container itself is not nine times cheaper, so the unit cost per module output can be reduced.
  • the modules can be arranged close to each other, the module installation density per unit area can be increased as compared with the case where the modules are housed in the airtight container 13 one by one.
  • thermoelectric conversion module of the present invention was compared with the exposed thermoelectric conversion module of FIG. 13 that is not housed in an airtight container.
  • symbol is attached
  • thermoelectric conversion module 5 for low temperature shown in FIG. 13 was configured using 4 mm square BiTe as the thermoelectric semiconductor 2. Then, the output was measured when a high temperature side of the module was 150 ° C., a low temperature side was 20 ° C., and a temperature difference of 130 K was applied. The result is shown in FIG. From this result, it was confirmed that an output of 3.2 W was obtained.
  • thermoelectric conversion module having the structure shown in FIG. 13 was accommodated in the hermetic container 13, and the package thermoelectric conversion module 1 for low temperature having a sealed structure as shown in FIG. 12 was configured.
  • the result is shown in FIG.
  • the output is 25% lower than the measurement result of the comparative example shown in FIG.
  • V Cooling water flow velocity (cm / s)
  • the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • one or both of the electrodes 9a and 9b and the heat medium inlet / outlet pipes 19a and 19b can be installed on the side surface instead of the bottom surface of the lower case 12.
  • the electrodes 9a and 9b are installed on the side surface of the lower case 12, the entire lower case 12 is divided into two layers by the partition plate 7, and the thermoelectric conversion module 5 and the electrodes 9a and 9b are formed on the upper layer of the partition plate 7. Is formed, and a flow path 16 through which a cooling or heating heat medium flows can be formed in the entire layer below the partition plate 7.
  • the present invention utilizes a waste heat radiated from a heated part inside or outside an industrial furnace such as a powder metallurgy sintering furnace or various electric furnaces, which is heated by radiation from a high-temperature heat source.
  • thermoelectric conversion module 2 Thermoelectric semiconductor 3
  • One electrode 4 The other electrode 5
  • Thermoelectric conversion module 6 Thermoelectric conversion module board 7 Partition plate (heat transfer panel) 9a, 9b Electrode 11 Upper case 12 Lower case 13 Airtight container 14 Heat medium circulation chamber 16 Flow path 17 through which the heat medium circulates Thermoelectric conversion module storage chambers 19a, 19b Heat medium inlet / outlet (pipe) connected to a heat medium supply source (not shown) )

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

　気密容器に密封された熱電変換モジュールの熱源との間に接触熱抵抗低減のための加圧機構あるいは熱伝導性グリースの塗布を必要としないものであり、熱電変換モジュール５を気密容器１３に収容して内部を減圧または真空とするパッケージ熱電変換モジュール１の気密容器１３の内部を仕切り板７で２室１４，１７に分画すると共に一方の室１７に熱電変換モジュール５と気密容器１３の外部に導出する電極９ａ，９ｂとを備え、他方の室１４に外部熱媒体供給源から熱媒体２６あるいは２５を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路１６を形成し、仕切り板７を介在させて熱媒体２６あるいは２５で熱電半導体２の一方の面に熱授受を図る一方、熱電半導体２の他方の面は気密容器１３を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにしている。

Description

パッケージ熱電変換モジュール
　本発明は、熱電半導体に加わる温度差を利用して発電する熱電変換モジュールに関する。さらに詳述すると、本発明は、熱電変換モジュールの大型化を可能とする気密容器入りのパッケージ熱電変換モジュールの改良に関する。
　従来の量産規模の一般的構造の熱電変換モジュールは、複数対の熱電半導体の上下面に電極を備えることで電気回路を構成し、さらにそれぞれの電極の外側に電気絶縁性を備える板例えばセラミックス板あるいは電気絶縁膜を有する金属板を配置して挟み付けるように接着剤やろう材等の接合材で結合することによって組み立てられている。
　ところが、この熱電変換モジュールの構造では、大型化が難しく、平面寸法が４ｃｍ角程度のものが一般的で、大きなものでも６ｃｍ角程度である。これ以上の大型化は、熱電半導体を挟みつける加熱板の熱膨張に起因するせん断力の発生が脆弱な熱電半導体を破壊したり、各部材間の接合面で剥離を生じる恐れがあることから、実現が難しいものとなっている。この問題は特に自動車や工業炉などの熱を伴う産業設備からの廃熱を熱源として想定した使用温度５００℃以上の高温用熱電変換モジュールにおいて重大である。
　一方、複数の熱電変換モジュールを備えた熱電変換システムにおいて単位面積当たりの出力を上げるには、熱電半導体の充填密度を上げる必要がある。そして、充填密度を上げるには、できるだけ熱電変換モジュールを大型化することが望まれる。しかし、上述したように、大型化には別の問題が伴い困難である。また、熱抵抗を低減させることが熱電変換モジュールの出力を向上させる上で重要だが、熱電モジュールの構成要素を密着させるために加熱板と冷却板との間で熱電半導体を強力に挟みつけると、脆弱な熱電半導体が圧潰する虞があるので、熱抵抗を低減させることが難しかった。
　また、熱電変換モジュールの設置される雰囲気が、高温の空気中などの酸化雰囲気であったり、ゴミ焼却炉の燃焼ガスのような腐食性雰囲気である場合、熱電半導体や電極部分が外気に晒される構造の熱電変換モジュールでは酸化または腐食の恐れが伴う。したがって、従来の熱電変換モジュールは、このような雰囲気下に剥き出しにして設置できないため、上記高温ガスをダクトや仕切壁で隔離して、間接的に熱電変換モジュールを加熱する方法が一般的である。しかし、このようなシステムは、ダクトや仕切壁などの構造物が新たに必要になるばかりか、間接加熱のために熱電半導体に加わる温度差が減少する分だけ熱電変換モジュールの発電性能が低下する欠点がある。
　そこで、先に本発明者等は気密容器入り熱電変換モジュールを提案した（特許文献１）。この気密容器入り熱電変換モジュールは、気密容器に複数対の熱電半導体を収容し、これら熱電半導体の高温熱源側の面に熱電半導体を電気的に直列に接続する熱源側電極部を設置すると共に、熱電半導体の低温熱源側の面に熱電半導体を電気的に直列に接続する放熱側電極部を設置し、ケース内部を減圧ないし真空にしたものである。ここで、気密容器は、熱源側電極部を覆い高温熱源から熱を受ける加熱板と、放熱側電極部を覆い低温熱源へ熱を伝える冷却板と、冷却板と加熱板とを連結し滑り材を介して冷却板と加熱板との間で熱電半導体並びに電極部を挟んで一体化する連結板とで構成されている。そして、気密容器内の少なくとも熱源側電極部と加熱板との間には加圧状態におけるこれらの間の相対的摺動を許容するように熱伝導性を有する滑り材が介在され、加熱板と冷却板との間に作用する加圧力により、滑り材が熱源側電極部に押圧されて熱源側電極部と一体に保持されるように設けられている。
特開２００６－４９８７２
　しかしながら、従来の気密容器入り熱電変換モジュールにおいても、接触熱抵抗低減のための加圧機構を必要とする問題を抱えている。すなわち、高温熱源からの放射で加熱する場合においても、接触熱抵抗低減のために冷却ダクトに対して加圧接触させる必要がある。ここで、熱電変換モジュールの出力は熱電半導体の温度差のほぼ２乗に比例することから、接触熱抵抗が大きいと、熱電半導体に与えられる温度差が低減し、熱電変換モジュールの出力が大幅に低下する。
　そこで、接触熱抵抗を低減するには、まず、互いの接触面の平面度および表面仕上げ精度を高め、強く加圧する必要がある。しかし平面度および表面仕上げ精度を高めることはコスト増大につながり、また運転温度にかかわらず所定の加圧力を維持するには、複雑な機構を必要とし、これもコスト増大につながる。
　次いで、冷却ダクトと気密容器との接触界面に熱伝導性グリースなどの粘性熱伝導物質を塗布することで接触熱抵抗を低減させることが考えられる。しかし、外気に晒されたグリースは短期間で劣化するため、頻繁に装置を分解してグリースを再度塗布する必要があり、実用システムには適さない。このことから、上述の接触熱抵抗の問題を解決できる、安価で高性能の熱電変換モジュールおよびシステムが求められているのが現状である。
　本発明は気密容器入りモジュールにおいて、接触熱抵抗低減のための加圧機構を簡素化あるいは全く必要としない、あるいはダクトと気密容器との接触界面に熱伝導性グリースなどの粘性熱伝導物質の塗布を必要としない熱電変換モジュールを提供することを目的とする。
　かかる目的を達成するため、本発明は、熱電変換モジュールを気密容器に収容して内部を減圧または真空とするパッケージ熱電変換モジュールにおいて、気密容器の内部を仕切り板で少なくとも２室に分画すると共に一方の室に熱電変換モジュールと気密容器外部に導出する電極とを備え、他方の室に外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成し、仕切り板を介在させて熱媒体で熱電半導体の一方の面に熱授受を図る一方、熱電半導体の他方の面は気密容器を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにしている。
　したがって、本発明のパッケージ熱電変換モジュールは、外部熱媒体供給源との間を循環する熱媒体によって気密容器内の仕切り板が直接冷却あるいは加熱される。他方、熱電半導体はその周囲が減圧または真空とされているため、気密容器の内外の圧力差によって仕切り板に密着させられ、常に加圧されるため、接触熱抵抗が低減される。また、気密容器の上ケースと熱電半導体との間の接触界面も加圧され、接触熱抵抗が低減される。
　ここで、気密容器の少なくとも熱電半導体の他方の面、即ち熱媒体を循環させる室とは反対側の熱電半導体の面と接する気密容器面を可撓性のある伝熱性素材とすることが好ましい。また、気密容器は、上ケースと下ケースとで構成され、下ケースの底部に設けられた堰によって熱媒体循環室が区画されると共に、熱媒体循環室を包囲する堰の上面に形成された受座に仕切り板を嵌合させて接合されることによって下ケースとの間に液密の流路を形成することが好ましい。また、流路は、下ケースの底面から仕切り板へ向けて***しかつ交互に対向する堰の一方から他方へ向けて突出する複数の仕切り壁によって形成された幾重にも曲がりくねった１本の溝であり、その両端に熱媒体の出入り口となる入口管と出口管とがそれぞれ接続されているものであることが好ましい。また、熱電変換モジュールは電気絶縁性を有する熱電変換モジュール基板によって支持され、該基板を介して仕切り板の上に搭載されていることが好ましい。また、熱電変換モジュールは上下面共に基板のない両面スケルトン型モジュールであることが好ましい。さらに、熱媒体は冷却流体あるいは加熱流体のいずれかであることが好ましい。
　本発明のパッケージ熱電変換モジュールによれば、熱電変換モジュールの両面の接触界面は、気密容器の内外の圧力差に起因する加圧力により良好に密着し、当該接触界面における接触熱抵抗を小さくできる。すなわち、ケース内外の圧力差により、ケース内部の熱電変換モジュールと冷却または加熱パネルとなる仕切り板並びに加熱または冷却パネルとなる上ケース部分とが加圧されるため、接触熱抵抗を小さくでき、さらに熱電半導体に大きな温度差を与えることができる。
　加えて、熱電変換モジュールに温度差を与えるための一方の熱媒体が気密容器内を循環し、熱電変換モジュールに対して安定的に熱媒体の熱を与えることができる。したがって、パッケージ熱電変換モジュールに対向する放射熱源からの放射伝熱あるいはパッケージ熱電変換モジュールの周りを流れる熱媒体による対流伝熱によって熱電半導体の一方の面が加熱あるいは冷却されると共に、気密容器内の流路を流れる冷却流体あるいは加熱流体によって仕切り板を介して熱電半導体の他方の面が冷却あるいは加熱されるので、加圧接触させる機構あるいは気密容器と熱媒体を通すダクトとの間での熱伝導性グリースなどの粘性熱伝導物質の塗布を必要としない。また、熱半導体の一方の面即ち気密容器の片面に加熱流体あるいは冷却流体を流すダクトを加圧接触させて熱の授受を行う場合にも、ダクトをパッケージ熱電変換モジュールの気密容器の片面に押し付けるだけで済み、加圧機構を簡素化できる。依って、本発明にかかるパッケージ熱電変換モジュールはその用途において制限を受けることが少ない。このため、高温熱源からの放射熱下、例えば粉末冶金焼結炉や各種電気炉などの工業炉内で発生する被加熱物などから発生する廃熱を放射伝熱の熱源としたり、あるいは産業廃棄物焼却炉などの熱を伴う各種産業設備から排出される廃ガスや廃液などの高温流体を対流伝熱の熱源としたり、さらには固体熱源に接触させて熱伝導により得られる熱を熱源とするなど、あらゆる環境下において、パッケージ熱電変換モジュールを配置するだけで使用することができる。　
　また、本発明のパッケージ熱電変換モジュールによれば、気密容器に熱電変換モジュールの構成部品が密封されるので、外気の影響を受けず、容器の内部に収容された熱電変換モジュールの構成部品の酸化による劣化を防止できる。加えて、熱電変換モジュールの構成部品が気密容器内に収容されるので、外部からの物理的衝撃や外部の圧力や温度などの外部雰囲気の急激な変動を緩和し、外部からの力に対する強度が高まる。
　また、気密容器の少なくとも熱電半導体の他方の面、即ち熱媒体を循環させる室とは反対側の熱電半導体の面と接する気密容器面を可撓性のある伝熱性素材とする場合には、熱電変換モジュールと対向する面が容器内外の圧力差によって変形して熱電変換モジュールに押圧されて密着されることから、熱抵抗を少なくできる。
　また、気密容器は、上ケースと下ケースとで構成され、下ケースの底部に設けられた堰によって熱媒体循環室が区画されると共に、熱媒体循環室を包囲する堰の上面に形成された受座に仕切り板を嵌合させて接合されることによって下ケースとの間に液密の流路を形成するようにすれば、気密容器内を漏れなく熱媒体が流れて熱電変換モジュールの一面を冷却ないし加熱できる。
　また、流路を幾重にも曲がりくねった１本の溝で構成して熱媒体を通過させる場合には、熱媒体が偏り無く均一に流れので、熱電変換モジュールの一面に熱を効率的に与えることを実現できる。
　さらに、本発明のパッケージ熱電変換モジュールによれば、熱媒体として冷却流体あるいは加熱流体のいずれかを気密容器内の流路に流すようにしているので、あらゆる環境下においてパッケージ熱電変換モジュールを配置するだけで温度差を熱電変換モジュールに与えて発電することができる。
本発明の熱電変換モジュールの実施の一形態を示す底面図である。 図１のII-II線に沿う縦断面図である。 図１のIII-III線に沿う縦断面図である。 図１のIV-IV線に沿う縦断面図である。 気密容器を構成する下ケースの外観を底部から見た斜視図である。 下ケースの内部を上から見た斜視図で、（Ａ）は熱媒体の流路を主に表し、（Ｂ）は熱媒体の流路と電極用溝部との関係を表すものである。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの使用例の１つを示す縦断面図で、冷却流体を容器内に循環させて放射熱源で加熱する例である。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの他の使用例を示す縦断面図で、冷却流体を容器内に循環させてケース上面（モジュールが接する面）の外側に加熱流体を流して加熱する例である。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの他の使用例を示す縦断面図で、加熱流体を容器内に循環させてケース上面の外側に冷却流体を流して冷却する例である。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの他の使用例を示す縦断面図で、冷却流体を容器内に循環させてケース上面の外側に加熱流体を流す加熱ダクトを配置して加熱する例である。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの他の使用例を示す縦断面図で、加熱流体を容器内に循環させてケース上面の外側に冷却流体を流す冷却ダクトを配置して冷却する例である。 ９個の熱電変換モジュールを一つの気密容器に収容したパッケージ熱電変換モジュールの構成を示す概略図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は中央縦断面図である。 本発明のパッケージ熱電変換モジュールの性能を確認する実験において比較のために用いた剥き出し状態の熱電変換モジュールを示す斜視図である。 図１３に示す剥き出し状態の熱電変換モジュールの出力の測定結果を示すグラフである。 図１３に示すモジュールを気密容器に収容して本発明のパッケージ熱電変換モジュールを構成した場合の出力の測定結果を示すグラフである。
　以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
　図１から図４に本発明の熱電変換モジュールの実施の一形態を示す。このパッケージ熱電変換モジュール１は、気密性の容器（以下、気密容器と呼ぶ）１３に熱電半導体２のモジュール５を密封して内部を減圧または真空としているものである。熱電変換モジュール５は、一般に少なくとも一対の熱電半導体２と、熱電半導体２と電気的に接続されている一方の電極３及び他方の電極４から構成され、各電極３，４を直列に接続して端部のリード線８から一対の電極９ａ，９ｂに導通させる電気回路を構成している。ここで、一対の電極９ａ，９ｂは電気絶縁体１８並びに気密シール２１を気密容器１３の電極取り出し用孔１０との間に介在させて気密容器１３の一隅から容器１３の外に貫通するように設けられている。これにより、気密容器１３の密封性を保ちつつ、熱電変換モジュール５が発電した電力を容器１３の外側へと取り出すことができるようにしている。なお、熱電変換モジュール５が発生した電力は図示を省略する電力回収用ラインを介して蓄電装置や電力利用機器に供給される。
　気密容器１３は、本実施形態の場合、フランジ付き上ケース１１とフランジ付き下ケース１２とで構成され、例えば熱電変換モジュール５並びに電極９ａ，９ｂなどの付帯装備を収容した後に真空雰囲気下で上ケース１１および下ケース１２の突き合わされたフランジ１１ａ，１２ａ部分を電子ビーム溶接で接合することによって、内部を減圧または真空状態として一体化されている。具体的には、気密容器１３は、その内部を仕切り板７で熱電変換モジュール収納室１７と熱媒体循環室１４との少なくとも２室に分画されている。そして、熱電変換モジュール収納室１７に熱電変換モジュール５が収納されると共に減圧ないし真空引きにより容器外部との間に圧力差が生成されるように設けられている。ここで、上ケース１１の熱電変換モジュール５と対向する面が熱電変換モジュール５の一面に熱を伝える受熱板に相当する。尚、フランジ１１ａ，１２ａの接合は電子ビーム溶接に限られず、ケース材料に適したその他の溶接法やろう材、接着剤などで接合することが可能である。また、フランジ１１ａ，１２ａを設けずに直接突き合わされた上ケース１１と下ケース１２とを接合するようにしても良い。
　ここで、気密容器１３の内部即ち熱電変換モジュール収納室１７の圧力は、たとえば、当該気密容器１３の外の圧力よりも低いものとして少なくとも運転時に０．４気圧以上の差圧が得られる減圧雰囲気又は真空とすることが好ましい。この差圧の存在により気密容器１３に外からかかる加圧力により、熱電変換モジュール５と上ケース１１並びに仕切り板７とのそれぞれの接触界面において加圧・密着され、接触熱抵抗が低減される。因みに、本発明者等の実験によると（特許文献１参照）、例えば５５０℃、大気圧下で運転するパッケージ熱電変換モジュール１を想定すると、室温（２７℃）での封入圧力（ＰＲＴ）を－０．８気圧（ゲージ圧）とすると、５５０℃に加熱した際の内圧Ｐ５５０は絶対圧で０．５５気圧、ゲージ圧で－０．４５気圧となり、十分な温度差を与えるに十分な圧力を付与できることが判明した。この場合に容器７を外部から押しつける圧力は０．４５ｋｇ／ｃｍ２＝４．５ｔｏｎ／ｍ２である。
　ここで、気密容器１３の少なくとも熱電変換モジュール５（熱電半導体２の他方の面）と対向する面が容器内外の圧力差によって変形して熱電変換モジュール５に押圧される程度の柔軟性と、圧力差で破壊せずに気密性を確保できる程度の剛性とを備える伝熱性素材で構成されていることが好ましい。そこで、本実施形態の場合には、上ケース１１が熱伝導性に優れる材料の薄板で形成されている。例えば、熱電半導体２としてＢｉＴｅを用いて低温用の熱電変換モジュール１を構成する場合、気密容器１３の加熱側即ち上ケース１１部分の温度は例えば２５０℃程度以下となるため、上ケース１１の材質としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６）などを採用できる。また、熱電半導体２として例えばＦｅＳｉを用いて高温用の熱電変換モジュール１を構成する場合、気密容器１３の加熱側即ち上ケース１１部分の温度は６００℃程度と想定されるため、上ケース１１の材質としては例えばインコネル（Special Metals Corporationの登録商標）などの耐熱鋼を採用できる。勿論、使用環境に応じて使用可能な材質を選定することもある。なお１個の気密容器１３に収容できる熱電変換モジュール５の数に制約はないが、上ケース１１が各モジュールに均等に密着するためには、気密容器１３が正方形に近いことが望ましい。
　但し、上ケース１１の材質は上記に例示したものに限定されず、また必ずしも金属に限定されず、耐熱性、耐蝕性、加工性などの観点から適宜選択して良い。またプレス成形加工により一体品の上ケース１１を作製することには限定されない。例えばプレス成形により絞り加工することが困難な材質の場合は、上ケース１１の熱電変換モジュール５と対向する上面部分とその周辺の曲率部（連結板の一部）をプレス成形により一枚の板で加工し、他の側面部即ち残りの連結板部分を冷却板と一体にあるいは別の部材（金属またはセラミック）で用意して、これらを溶接またはろう材や接着剤を用いた接合方法により組み立てて、気密容器１３を構成するようにしても良い。
　また、下ケース１２の内側には、熱媒体が流される流路１６が形成される熱媒体循環室１４と、熱電変換モジュール５の電極３，４が容器の外に引き出される電極９ａ，９ｂを配置するための電極用溝部２２とが設けられている。この熱媒体循環室１４と電極用溝部２２とは、堰２０によって区切られており、熱媒体循環室１４を包囲する堰２０の上面に載置するように仕切り板７を被せることによって下ケース１２の一部、即ち熱電変換モジュール５が配置される部分の下にのみ熱媒体が偏り無く均一に流れる流路１６が設けられている。仕切り板７は、堰２０の上面に段差を設けて形成された受座３１に嵌合させて接合されることによって下ケース１２との間に液密の流路１６を形成する。このとき、仕切り板７はその周囲を受座３１で支えられると共に内側を複数の仕切り壁１５によって支えられている。これにより、図示していない外部の熱媒体供給源から供給される冷却流体あるいは加熱流体で直接仕切り板７を冷却ないし加熱し、熱電変換モジュール基板（以下、単に基板と呼ぶ）６を介して熱電変換モジュール５の一面に熱を効率的に与えることを実現できる。なお、熱媒体としては、特定の物質に限られるものではなく、通常には水あるいは油、冷媒などから適宜選択される。熱媒体が偏り無く均一に流れ、熱電変換モジュール５の一面に熱を効率的に与えることを実現できる。
　本実施形態の気密容器１３では、下ケース１２の全域を熱媒体循環室１４とせずに、一側に電極を取り出し配置するための電極用溝部２２を設け、仕切り板７の上方の空間と連通して熱電変換モジュール収納室１７の一部を構成させている。なお、下ケース１２は、本実施形態の場合、熱媒体との共存性に優れた材料からなる薄板をプレスによる絞り加工によって図示形状に成形されている。また、冷却または加熱パネルとなる仕切り板７および出入り口配管１９ａ，１９ｂの材質は、冷却または加熱流体との共存性に優れたものが好ましく、例えば水に対してはステンレス鋼が適する。
　熱媒体を流す流路１６は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、下ケース１２の底面から仕切り板７へ向けて***しかつ交互に対向する堰の一方から他方へ向けて突出する複数の仕切り壁１５によって形成された幾重にも曲がりくねった１本の溝であり、その両端に熱媒体の出入り口となる入口管１９ａと出口管１９ｂとがそれぞれ形成されている。熱媒体の入口管１９ａと出口管１９ｂとは、下ケース１２の底面に開口された孔２９にろう付けや溶接で接合された配管によって構成され、図示していない外部の熱媒体供給源と接続されている。これにより、熱媒体循環室１４には、外部熱媒体供給源（図示省略）から熱媒体を導入し外部熱媒体供給源との間で循環させる流路１６を形成し、仕切り板７を介在させて流路１６内を循環する熱媒体で熱電半導体２の一方の面に熱授受を図るようにしている。
　また、熱電変換モジュール５は電気絶縁性を有する基板６によって支持されている場合もある。この基板６は例えば金属板であり、電気絶縁性接合材により電極４が接合されている。この場合は仕切り板７と基板６とは、例えば接着剤やろう材による接合によって密着されるか、または熱伝導性グリースを塗布して密着されている。また、金属製の基板６と電極４に代えて、電極４が蒸着されたセラミック製の基板を採用することも可能である。電気絶縁性のセラミックを用いて基板６を構成するため、基板６と電極４との間に電気絶縁性接合材が不要となる。例えばアルミナの板に銅を電極の形状に蒸着した製品がＤＢＣ（Direct Bonding Copper）として入手可能であり、これを基板６および電極４として利用することができる。この場合、仕切り板７と基板６とは、例えば接着やろう付けなどで接合され密着されている。この場合には、本セラミック製の基板６は仕切り板７を兼ねることができ、金属・セラミック接着剤によりこれをケース２０に接着すればよい。
　さらに熱電変換モジュール５は上下面共に基板のない両面スケルトン型モジュール（図示省略）を採用することも可能である。この場合は電極４が露出しているため、雲母や高分子シートなど電気絶縁性・耐熱性の薄いシートをモジュール上下面に挿入して電気絶縁を行う必要がある。この際にも電気絶縁性・耐熱性のシートの片面または両面に熱伝導性グリースを塗布して密着させることで接触熱抵抗を低減できる。
　このパッケージ熱電変換システム１の上ケース１１の熱電変換モジュール５と対向する面と電極板３との間には、熱伝導性を有する滑り材３０を介在させることが好ましい。熱伝導性滑り材３０の介在により上ケース１１と電極３との間の熱的連結が図られると共に、上ケース１１と電極３との間の相対的摺動即ちずれを容易ならしめる。ここで、滑り材３０は、少なくとも熱伝導性と摺動性（滑り）を備えているものであるが、より好ましくは電気絶縁性を備えていることである。しかし、電極部３と滑り材３０との間に電気絶縁材あるいは電気絶縁層が介在されれば、滑り材３０そのものが電気絶縁性を備える必要はない。そこで、滑り材３０としては、熱伝導性を有する低摩擦係数のシート材あるいはグリースのような粘性物の使用が好ましい。具体的には、シート材としては、カーボンシートあるいは高分子シートの使用が好ましい。カーボンシートは、摺動性に優れる上に熱伝導性並びに耐熱性にも優れるのでより高い最高使用温度の熱電半導体の使用を可能とすると共に、カーボンシートが介在する界面の熱抵抗をこれが存在しない場合の１／１０以下に低減することができる。加えて、マイカシートとの併用により電気絶縁を確実なものとした上に界面での熱の伝導と滑りを良好なものとすることができる。特に、気密容器に収めて使用する場合には、大気中で使用する場合よりも高温まで使用することができる。また、高分子シートは、摺動性に優れると共に電気絶縁性であることから、電極材にも直接接触させることができる。さらに、粘性物質であるグリースを滑り材として上ケース１１と電極３との間に介在させる場合には、せん断応力の発生を防ぐと共に、粘性物質であるために加熱板と電極部とを隙間なく密着させて当該界面における接触熱抵抗を小さくできる。これにより熱電半導体に大きな温度差を負荷できる。しかも、気密容器に密封されているため、熱酸化によるグリースの劣化やグリースの蒸発などの問題が無くなり、グリースを長期に安定して容器と熱源側電極部との間に保持できる。
　以上のように構成されたパッケージ熱変換モジュールによれば、気密容器１３は容器内外の差圧により外側から押圧力を受ける。この押圧力を利用して気密容器１３の上ケース１１の熱電変換モジュール５と対向する面が熱電変換モジュール５に均一に押しつけられる。そして、気密容器の上ケース１１に受ける熱が熱電変換モジュール５に均一に授受される。他方、熱電変換モジュール５の下面には気密容器１３内の流路１６を流れる熱媒体の熱が仕切り板７及び基板６を介して効率良く伝熱される。したがって、パッケージ熱電変換モジュール１に加圧機構を用いて外力を付与しなくとも、熱電変換モジュール５には適宜温度差が与えられる。
　また、気密容器１３の上ケース１１部分と電極３との間に滑り材３０を介在させておけば、例えば気密容器１３が熱膨張しても、気密容器１３の上ケース１１部分を滑り材３０の上で面方向に滑らせるので、熱電半導体２および電極３および電極４には、大きなせん断応力は作用しない。従って、パッケージ熱電変換モジュール１を大型化しても、脆弱な熱電半導体２を破壊したり、接合面で剥離を生じることはない。また、シート材またはグリースが介在する界面は、気密容器１３内外の差圧により気密容器１３の外から加圧されるため、良好な密着性により当該界面における接触熱抵抗を小さくできる。これにより熱電半導体２に大きな温度差を与えることができる。
　また、上記のように構成部材の熱膨張を許容する構造とすることで、熱電変換モジュール１を大型化することが可能となるので、熱電半導体２の実質的な充填密度を向上でき、出力密度（単位面積当たりの出力）を増大することができる。また、熱電変換モジュール１の構成部品は気密容器１３内に収容されるので、外部からの力に対する強度が高まる。また、熱電変換モジュール１の構成部品は気密容器１３に密封されるため、いかなる雰囲気の下でも、例えば酸化雰囲気や腐食性雰囲気の下でも、熱電変換モジュール１を直接設置して使用できる。
　以上のように構成されたパッケージ熱電変換モジュール１によると、様々な用途に使用できる。たとえば、図７に示すように、気密容器１３の内部の流路１６に冷却流体２６を循環させる一方、上ケース１１の上面（熱電変換モジュール５の上側が接する面）の外側を放射熱源２３で加熱することが可能である。この場合には、気密容器１３の下ケース１２部分が断熱材２４で包囲され、上ケース１１のみが放射熱源２３に晒されるように設置されることが好ましい。また、図８に示すように、気密容器１３の内部の流路１６に冷却流体２６を循環させ、上ケース１１の周り・外側に加熱流体２５を流して発電することも可能である。さらに、図９に示すように、気密容器１３の内部の流路１６に加熱流体２５を循環させ、上ケース１１の周り・外側に冷却流体２６を流して発電することも可能である。さらに、図１０に示すように、気密容器１３の内部の流路１６に冷却流体２６を循環させ、上ケース１１の周り・外側に加熱ダクト２７を加圧接触させ、加熱ダクト２７内に加熱流体２５を流して加熱することも可能である。さらには、図１１に示すように、気密容器１３の内部の流路１６に加熱流体２５を循環させ、上ケース１１の周り・外側に冷却ダクト２８を加圧接触させ、冷却ダクト２８内に冷却流体２６を流して冷却することも可能である。ここで、図１０及び図１１に示す例では、パッケージ熱電変換モジュール１と加熱ダクト２７または冷却ダクト２８を加圧接触させる必要があるが、従来の熱電変換システムのように加熱ダクト２７と冷却ダクト２８の双方でパッケージ熱電変換モジュール１を挟んで加圧する方式に比べて、加圧機構を簡素化できる。他方、図７から図９に示す例では、パッケージ熱電変換モジュール１の上ケース１１に対向する放射熱源２３からの放射伝熱あるいはパッケージ熱電変換モジュール１の上ケース１１の周りを流れる熱媒体による対流伝熱によって熱電半導体２の一方の面が加熱あるいは冷却されると共に、気密容器１３内の流路１６を流れる冷却流体あるいは加熱流体によって仕切り板７を介して熱電半導体２の他方の面が冷却あるいは加熱されるので、加圧接触させる機構を必要としない。このように、本発明のパッケージ熱電変換モジュール１は、気密容器１３内に冷却流体２６あるいは加熱流体２５を流すように設けられているので、あらゆる環境下においてパッケージ熱電変換モジュール１を配置するだけで使用することができるものである。
　また、気密容器１３内に収納される熱電変換モジュール５は複数とすることも可能である。たとえば、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、９個の熱電変換モジュール５を収容し、互いに直列に結線しても良い。通常、１個の熱電変換モジュール５の寸法は一辺が4 cm角程度であり、大きなものでも6 cm角程度である。これらを例えば９個まとめて一つの気密容器１３に収容した場合、気密容器そのものの価格は９倍とはならず割安になるため、モジュールの出力当たりの設備単価を低減できる。また各モジュールを近接して並べることができるため、モジュールを1個毎に気密容器１３に収容する場合に比べて単位面積当たりのモジュール設置密度を高くできる。
　次に、本発明のパッケージ熱電変換モジュールの性能について、気密容器に収納されていない図１３の剥き出しの熱電変換モジュールと比較した。尚、パッケージ熱電変換モジュール並びに熱電変換モジュールの構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　まず、熱電半導体２として４ｍｍ角のＢｉＴｅを用いて図１３に示す低温用の熱電変換モジュール５を構成した。そして、モジュールの高温側に150℃、低温側に20℃、温度差130 Kを与えた場合の出力を測定した。その結果を図１４に示す。この結果から、出力3.2 Wが得られることを確認した。
　次に、図１３に示す構造の熱電変換モジュールを気密容器１３に収容し、図１２に示すような密封構造の低温用のパッケージ熱電変換モジュール１を構成した。そして、気密容器１３の高温側を150℃に保持し、容器内部の熱媒体が流される流路１６に20℃の冷却水を流量約1 g/sで流した場合の出力を測定した。その結果を図１５に示す。ここで、冷却水の出口温度は約25℃であり、出力 2.4 Wが得られることを確認した。図１４に示す比較例の測定結果よりも出力が25%低いが、これは上ケース１１および仕切り板７の熱抵抗が原因であり、妥当な傾向を示している。このことから、接触熱抵抗低減のための加圧機構を設けたり、あるいは熱伝導性グリースを加熱ダクトや冷却ダクトとの間に塗布する従来のモジュールに比べても同じかそれ以上の性能が得られているといえる。しかも、加圧機構を設けたり、あるいは熱伝導性グリースの塗り直しを必要とせずに、この性能を長期的に維持することができると考えられる。
　ここで、冷却流体２６として水を使用する場合において、水の入り口温度が25℃で、出口温度を45℃とする場合の必要流量は、以下の手順で求められる。因みに、熱電変換モジュールの変換効率を10%、1個当たりの出力を10Wとすると、冷却水で除去すべき熱量は90Wである。
　　　　　　P ＝ WCpΔT
　　ここに　P 　：冷却水で除去すべき熱量　（＝90 W＝0.09 kW）
　　　　　　W　 ：水の流量　　　　　　　　（kg/s）
　　　　　　Cp　：水の比熱　　　　　　　　（＝4.2 kWs/kgK）
　　　　　　ΔT ：水の出入り口温度差　　　（＝20 K）
　　　　　　W　＝ P/（CpΔT) ＝ 0.09/（4.2×20）
　　　　　　　　　＝0.0011（kg/s）＝ 1.1（g/s）
　また、冷却パネル内部、即ち仕切り板７の下の流路１６での水の流速は、次式で計算される。仕切り板７の下の流路１６の流路幅を7 mm、流路高さを5 mmとすると、流路断面積は0.35 cm2である。よって、
　　　V=Q/A=1.1/0.35=3.1 (cm/s)
ここにV：冷却水流速（cm/s）
　　　 Q：冷却水流量（=1.1 cm3/s）
　　　Ａ：流路断面積（=0.35 cm2）
　上記流速3.1 (cm/s)であれば、その流動圧損は極めて小さく問題とならない程度である。
　なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば電極９ａ，９ｂおよび熱媒体出入口配管１９ａ，１９ｂの一方または両方を下ケース１２の底面ではなく側面に設置することもできる。このうち電極９ａ，９ｂを下ケース１２の側面に設置する場合には、下ケース１２全体を仕切り板７で２層に分け、仕切り板７の上の層に熱電変換モジュール５と電極９ａ，９ｂが置かれる熱電変換モジュール収納室１７が形成され、仕切り板７の下の層に冷却用または加熱用の熱媒体を流す流路１６が全面的に形成することができる。
　本発明は、高温熱源からの放射で加熱する熱電変換モジュール、例えば粉末冶金焼結炉や各種電気炉などの工業炉の内部において若しくは炉外部で被加熱部品から放射される廃熱を利用して発電する熱電変換モジュール、あるいは産業廃棄物焼却炉などの熱を利用あるいは伴う各種産業設備から排出される廃ガスや廃液などの高温流体の廃熱を対流伝熱により利用して発電する熱電変換モジュールや、さらには固体の加熱源あるいは冷却源に接触させて加熱あるいは冷却して発電する熱電変換モジュールに適するものであり、あらゆる環境下においてパッケージ熱電変換モジュールを配置するだけで使用することができるものである。
１　パッケージ熱電変換モジュール
２　熱電半導体
３　一方の電極
４　他方の電極
５　熱電変換モジュール
６　熱電変換モジュール基板
７　仕切り板（伝熱パネル）
９ａ，９ｂ　電極
１１　上ケース
１２　下ケース
１３　気密容器
１４　熱媒体循環室
１６　熱媒体が循環する流路
１７　熱電変換モジュール収納室
１９ａ，１９ｂ　図示しない熱媒体供給源と接続される熱媒体出入り口（配管）

Claims (8)

  1. 熱電変換モジュールを気密容器に収容して内部を減圧または真空とするパッケージ熱電変換モジュールにおいて、前記気密容器の内部を仕切り板で少なくとも２室に分画すると共に一方の室に前記熱電変換モジュールと前記気密容器外部に導出する電極とを備え、他方の室に外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し前記外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成し、前記仕切り板を介在させて前記熱媒体で前記熱電半導体の一方の面に熱授受を図る一方、前記熱電半導体の他方の面は前記気密容器を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うものであるパッケージ熱電変換モジュール。
  2. 前記気密容器は少なくとも前記熱電半導体の他方の面と接する面を可撓性のある伝熱性素材としたものである請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  3. 前記気密容器は、上ケースと下ケースとで構成され、前記下ケースの底部に設けられた堰によって前記熱媒体循環室が区画されると共に、前記熱媒体循環室を包囲する前記堰の上面に形成された受座に前記仕切り板を嵌合させて接合されることによって前記下ケースとの間に液密の流路を形成するものである請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  4. 前記流路は、前記下ケースの底面から前記仕切り板へ向けて***しかつ交互に対向する堰の一方から他方へ向けて突出する複数の仕切り壁によって形成された幾重にも曲がりくねった１本の溝であり、その両端に熱媒体の出入り口となる入口管と出口管とがそれぞれ接続されているものである請求項３記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  5. 前記熱電変換モジュールは電気絶縁性を有する熱電変換モジュール基板によって支持され、該基板を介して前記仕切り板の上に搭載されているものである請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  6. 前記熱電変換モジュールは上下面共に基板のない両面スケルトン型モジュールである請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  7. 前記熱媒体は冷却流体である請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
  8. 前記熱媒体は加熱流体である請求項１記載のパッケージ熱電変換モジュール。
PCT/JP2010/000185 2009-01-21 2010-01-14 パッケージ熱電変換モジュール WO2010084718A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10733326A EP2383809A1 (en) 2009-01-21 2010-01-14 Packaged thermoelectric conversion module
US13/144,539 US20110265838A1 (en) 2009-01-21 2010-01-14 Packaged thermoelectric conversion module
JP2010547427A JP5432927B2 (ja) 2009-01-21 2010-01-14 パッケージ熱電変換モジュール

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009011006 2009-01-21
JP2009-011006 2009-01-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010084718A1 true WO2010084718A1 (ja) 2010-07-29

Family

ID=42355776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/000185 WO2010084718A1 (ja) 2009-01-21 2010-01-14 パッケージ熱電変換モジュール

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110265838A1 (ja)
EP (1) EP2383809A1 (ja)
JP (1) JP5432927B2 (ja)
WO (1) WO2010084718A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014049713A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Hitachi Chemical Co Ltd 熱電変換モジュールおよびその製造方法
JP2014075959A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Hitachi Chemical Co Ltd 熱電変換式発電装置
JP2014212590A (ja) * 2013-04-17 2014-11-13 日立化成株式会社 熱電変換式発電装置
JP2015520836A (ja) * 2012-04-13 2015-07-23 エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー 熱電発電機を備えた熱交換機
WO2016098679A1 (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 ヤンマー株式会社 熱電発電ユニット、それを用いた熱電発電装置およびその取付構造、その取付構造を有する排気ダクトならびにエンジン
JP2017059821A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置及びその製造方法
WO2017047563A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置
WO2017047562A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置及びその製造方法
KR102150308B1 (ko) * 2019-04-02 2020-09-01 엘지전자 주식회사 열전발전모듈
WO2021145621A1 (ko) * 2020-01-13 2021-07-22 엘지이노텍 주식회사 발전장치
WO2022060026A1 (ko) * 2020-09-17 2022-03-24 엘지이노텍 주식회사 열전 모듈 및 이를 포함하는 발전 장치

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104685646A (zh) * 2012-10-05 2015-06-03 日立化成株式会社 热电变换式发电装置
DE102012222635A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
BR112015022574B1 (pt) 2013-03-15 2022-01-25 Vecarius, Inc Dispositivo e sistema termoelétrico
WO2016134285A1 (en) * 2015-02-19 2016-08-25 Novus Energy Technologies, Inc. Large footprint, high power density thermoelectric modules for high temperature applications
KR20160129637A (ko) * 2015-04-30 2016-11-09 엘지이노텍 주식회사 열전모듈 및 이를 포함하는 열전환장치
KR101827120B1 (ko) * 2016-05-30 2018-02-07 현대자동차주식회사 열전모듈용 하우징
DE102016209683A1 (de) * 2016-06-02 2017-12-07 Mahle International Gmbh Thermoelektrisches Modul
KR101846685B1 (ko) * 2016-07-11 2018-05-18 현대자동차주식회사 열전모듈 패키징방법
CN110447166B (zh) * 2017-04-10 2022-03-29 株式会社村田制作所 热电变换元件模块
US20190041104A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-07 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat exchange structure of heat dissipation device
JP2021125645A (ja) * 2020-02-07 2021-08-30 三菱マテリアル株式会社 熱電変換構造体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0918059A (ja) * 1995-06-28 1997-01-17 Technova:Kk 熱電変換装置
JP2002100816A (ja) * 2000-09-22 2002-04-05 Matsushita Refrig Co Ltd 熱電冷却装置
JP2006049872A (ja) 2004-07-06 2006-02-16 Central Res Inst Of Electric Power Ind 熱電変換モジュール
JP2006066431A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toshiba Corp 熱−電気直接変換装置
JP2007311656A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Toyota Motor Corp 熱電モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0918059A (ja) * 1995-06-28 1997-01-17 Technova:Kk 熱電変換装置
JP2002100816A (ja) * 2000-09-22 2002-04-05 Matsushita Refrig Co Ltd 熱電冷却装置
JP2006049872A (ja) 2004-07-06 2006-02-16 Central Res Inst Of Electric Power Ind 熱電変換モジュール
JP2006066431A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toshiba Corp 熱−電気直接変換装置
JP2007311656A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Toyota Motor Corp 熱電モジュール

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015520836A (ja) * 2012-04-13 2015-07-23 エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー 熱電発電機を備えた熱交換機
JP2014049713A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Hitachi Chemical Co Ltd 熱電変換モジュールおよびその製造方法
JP2014075959A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Hitachi Chemical Co Ltd 熱電変換式発電装置
JP2014212590A (ja) * 2013-04-17 2014-11-13 日立化成株式会社 熱電変換式発電装置
WO2016098679A1 (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 ヤンマー株式会社 熱電発電ユニット、それを用いた熱電発電装置およびその取付構造、その取付構造を有する排気ダクトならびにエンジン
JP2016116363A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 ヤンマー株式会社 熱電発電ユニット、それを用いた熱電発電装置およびその取付構造、その取付構造を有する排気ダクトならびにエンジン
US10557395B2 (en) 2014-12-16 2020-02-11 Yanmar Co., Ltd Thermoelectric generating unit, thermoelectric generator using the thermoelectric generating unit, mounting structure of the thermoelectric generator, and exhaust duct and engine including the mounting structure
WO2017047562A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置及びその製造方法
WO2017047563A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置
JP2017060305A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置
EP3352366A4 (en) * 2015-09-16 2018-11-07 Denso Corporation Thermoelectric power generation device and method for manufacturing same
JP2017059821A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー 熱電発電装置及びその製造方法
US10629794B2 (en) 2015-09-16 2020-04-21 Denso Corporation Thermoelectric power generation device and method for manufacturing same
US11024787B2 (en) 2015-09-16 2021-06-01 Denso Corporation Thermoelectric power generation device
KR102150308B1 (ko) * 2019-04-02 2020-09-01 엘지전자 주식회사 열전발전모듈
WO2020204446A1 (ko) * 2019-04-02 2020-10-08 엘지전자 주식회사 열전발전모듈
WO2021145621A1 (ko) * 2020-01-13 2021-07-22 엘지이노텍 주식회사 발전장치
EP4092770A4 (en) * 2020-01-13 2023-12-27 LG Innotek Co., Ltd. POWER GENERATING DEVICE
WO2022060026A1 (ko) * 2020-09-17 2022-03-24 엘지이노텍 주식회사 열전 모듈 및 이를 포함하는 발전 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010084718A1 (ja) 2012-07-12
JP5432927B2 (ja) 2014-03-05
US20110265838A1 (en) 2011-11-03
EP2383809A1 (en) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5432927B2 (ja) パッケージ熱電変換モジュール
JP5642419B2 (ja) 気密ケース入り熱電変換モジュール
JP4829552B2 (ja) 熱電変換モジュール
EP1615274A2 (en) Thermoelectric conversion module
JP5999665B2 (ja) 熱移動ユニットおよび温度調節装置
JP2004350479A (ja) 熱電変換発電ユニットおよびこの熱電変換発電ユニットを備えるトンネル型炉
JP2006049872A5 (ja)
ITMI990347A1 (it) Dispositivo termoelettrico a stato solido
KR20180055696A (ko) 종합성능이 양호한 방열구조부재 및 그 제조 공정
TWI259828B (en) Ozonizer
CN109152311A (zh) 一种新型散热电路板
JP5478518B2 (ja) 発電装置
JP5970222B2 (ja) 熱電発電装置
EP2539945B1 (en) Micron-gap thermal photovoltaic large scale sub-micron gap method and apparatus
JP4775932B2 (ja) 伝熱用クッションおよびこれを備える熱電変換モジュール
JP2013211471A (ja) 熱電発電装置
CN111586901B (zh) 电加热装置
Kambe et al. Encapsulated thermoelectric modules for advanced thermoelectric systems
JP5049533B2 (ja) 熱電変換装置
JP2017063091A (ja) 熱電変換システム
NL2012372C2 (en) Spring-loaded heat exchanger fins.
JP2013232500A (ja) 熱電変換モジュールの評価装置
RU2230397C1 (ru) Термоэлектрическая батарея
JP2000124509A (ja) 熱電モジュールジャケット、熱電加熱冷却装置、熱電モジュールジャケットの製造方法、及び熱電加熱冷却装置の製造方法
RU2736734C1 (ru) Термоэлектрическая батарея.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10733326

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010547427

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13144539

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010733326

Country of ref document: EP