热电转换模块的制作方法_3

文档序号:9816531阅读:来源:国知局
个热电转换元件2损坏,都能够由其他热电转换元件2将热转换成电或将电转换成热,能够提高可靠性。
[0100]另外,本实施方式的热电转换模块I具备串联连接热电转换元件2的部分,故而能够提高电动势电压。另外,在本实施方式中,通过追加或去掉大致Z形部件16、热电转换元件2及分割基板18,能够将热电转换模块I在Y方向变更为任意的大小。因此,本实施方式的热电转换模块I能够提高可靠性,且能够容易地进行大小的变更。
[0101]另外,在本实施方式中,第二电极4固定在基部5上,而在一体型第一电极9上设置狭缝11,其他第一电极3对应各自所连接的热电转换元件2互相保持间隔。因此,能够在第一电极3侧吸收热电转换元件2或基部5的热膨胀或热收缩引起的变形。
[0102]另外,在本实施方式中,对大致Z形部件16的第二电极4在X方向上与每个热电转换元件2分开的情况进行了说明。但是,如图6所示的第一实施方式的变形例,大致Z形部件16的第二电极4也可以像一体型第二电极6那样将在X方向上邻接的电极彼此一体形成。这种情况下,第一实施方式的位于两个并联组17之间的热电转换元件也成为在X方向上排列有四个的并联组。在图6所示的第一实施方式的变形例中,在第二电极4设有与在后述的第二实施方式中详细说明的用于热电转换元件2的定位的凹部4a相同的凹部4a (参照图10及图11)。
[0103]另外,在本实施方式中,将与一体型第二电极6电连接的四个热电转换元件2及与一体型第一电极9电连接的四个热电转换元件2作为并联组17进行了说明。但是,第一实施方式的热电转换模块如果改变观察方向,也可以定义为,将两个并联组17在四个部位串联连接的在Y方向上排列的三个大致Z形部件16及两个热电转换元件2分别构成串联组。
[0104]这种情况下,四个串联组利用一体型第二电极6及一体型第一电极9并联连接。另夕卜,这种情况下,基部5也可以与串联组对应而在X方向上分割成四个并由四个分割基板构成。这种情况下,在变更热电转换模块的大小时,需要变更一体型第二电极及一体型第一电极的大小,但由于只在X方向上增减串联组的数量即可变更热电转换模块的大小,故而使可靠性改善,且设计变更比较容易。
[0105]另外,也可以在第一实施方式的连接部13设置后述的第二实施方式的凹槽213a。如果在连接部13设置凹槽,连接部13在上下方向上容易伸缩,能够提高对热电转换元件2的热膨胀或热收缩引起的变形的追随性。另外,即使各热电转换元件2的高度产生偏差,也能够通过使凹槽变形而将第一电极3推压在热电转换元件2上,使热电转换元件2和第一电极3及第二电极4可靠地接合。这样,该凹槽相当于本发明的追随部。另外,本发明的追随部不限于凹槽,也可以是其他构成,只要是可以追随热电转换元件的热膨胀或热收缩而在上下方向上伸缩的构成即可。例如,追随部也可以为波形(折曲形状)、〈字形、弯曲形状。
[0106]另外,本实施方式的热电转换元件2在图2中表示了四棱柱状的形状,但不限于此,也可以采用其他形状,例如,圆柱状。
[0107]另外,在第一实施方式中,用Mg2Si制作热电转换元件2,但不限于此。例如,也可以使用包括Sb — Te系及Bi — Se系在内的Bi — Te系、包括Sn — Te系及Ge — Te系在内的Pb — Te系、Ag — Sb一Te 系、Ag — Sb一Ge一Te 系、Si—Ge 系、Fe — Si 系、Mn — Si 系、Zn — Sb 系、硫属化合物、方钴矿、填充方钴矿、络合物、半哈斯勒合金(八一 7本Y 7歹一)、哈斯勒合金(本彳7y —)、碳化硼、层状钴氧化物等任意的热电转换材料。
[0108]另外,在本实施方式中,对热电转换元件2只使用η形构成进行了说明,但不限于此,也可以只使用P形构成。另外,Mg2Si不需要高纯度,例如,也可以是利用研磨、抛光加工时排出的废渣而得到的Mg2Si。
[0109]另外,在热电转换元件2的两端部,为了减小其与电极的接触电阻,也可以设置接合层。接合层也能够与热电转换元件一体地形成。另外,接合层及电极可以使用N1、Al、Cu、W、Au、Ag、Co、Mo、Cr、T1、Pd等及由其构成的合金等任意的材料。
[0110]另外,在本实施方式中,对使用塞贝克效应的发电用的热电转换模块I进行了说明,但本发明的热电转换模块能够同样地用于使用珀耳帖效应进行冷却或加热的场合。
[0111]另外,在本实施方式中,对图1所示的将热电转换模块I的下方侧设为与热源接触的高温侧、将上方侧设为进行散热(冷却)的低温侧的使用方法进行了说明。但是,本发明的热电转换模块的使用方法不限于此,例如,在图1中,也可以将上方侧设定为高温侧、将下方侧设定为低温侧。
[0112]另外,第一端子部8及第二端子部12的方向,在考虑了是否用捆扎部件19将热电转换模块I彼此连结的基础上,能够适当变更。
[0113][第二实施方式]
[0114]接着,参照图7?图11说明本发明的热电转换模块的第二实施方式。另外,对与第一实施方式的结构相同的部件标注相同的标记并省略其说明。另外,图7及图8的标记217表示第二实施方式的并联组。
[0115]如图7?图9所示,第二实施方式的热电转换模块201是,作为第一实施方式的变形例如附文中说明的那样,在X方向一体形成第一实施方式的热电转换模块I的大致Z形部件16的第二电极4(参照图9?图11),并且将两个第一实施方式的热电转换模块I并列连结成一个热电转换模块的热电转换模块。
[0116]如图8的Y方向跟前(图7及图9中为Y方向里边)所示,在X方向上一体连结的四个第一电极3与在X方向上一体连结的四个第二电极4(参照图9的分解图)一体地连结。该连结部分具备弯曲成曲柄状的曲柄部203a。
[0117]通过该曲柄部203a构成为从在X方向上一体连结的四个第一电极3的从图8中的Y方向跟前的侧缘(图7及图9中为Y方向里边的侧缘)向下方垂下的垂下部203b自热电转换元件2稍离开。由此,热电转换元件2不易受垂下部203b的辐射热的影响。
[0118]另外,通过曲柄部203a使得连结的四个第一电极3和连结的四个第二电极4的上下方向的距离能够追随热电转换元件2的热膨胀或热收缩。即,在本实施方式中,曲柄部203a也相当于本发明的追随部。
[0119]另外,在第二实施方式的热电转换模块201中,连接部213的形状与第一实施方式的连接部的形状不同。第一实施方式的连接部13设有将其中央部分切口的切口部14。与此相对,第二实施方式的连接部213设有仅保留其中央部分,侧缘部分被切口的切口部214。
[0120]通过该切口部214,连接部213的截面面积相对于流过连接部213的电流设定为必要最小限度,将连接部213中的从高温侧向低温侧的热传导抑制在最小限度,能够防止热电转换元件2两端的温度差变小。
[0121]另外,在连接部213,在其表面沿X方向切成水平槽状的凹槽213a,在上下方向上保持间隔而设置在两处。通过该凹槽213a,连接部213在上下方向上容易伸缩,能够提高对热电转换元件2的热膨胀或热收缩引起的变形的追随性。另外,即使各热电转换元件2的高度产生了偏差,通过使凹槽213a变形也能够将第一电极3压靠在热电转换元件2上,使热电转换元件2和第一电极3及第二电极4可靠地接合。
[0122]因此,该凹槽213a相当于本发明的追随部。另外,本发明的追随部不限于凹槽,也可以是其他构成,只要是能够按照追随热电转换元件的热膨胀或热收缩的方式在上下方向上伸缩的构成即可。例如,追随部也可以为波形状(折曲形状)、〈字形状、弯曲形状。
[0123]通过第二实施方式的热电转换模块201,能够起到提高可靠性、高电动势电压、大小的变更容易这样的、与第一实施方式的热电转换模块I相同的作用效果,并且,能够应用同样的变形例。
[0124]另外,如图11中截面所示,在第二实施方式中,设有将热电转换元件2在与连接部213连接的第一电极3上定位的凹部3a(导向部),并且设有将热电转换元件2在与连接部213连接的第二电极4上定位的凹部4a(导向部)。但是,也可以仅在某一方的电极上设置作为导向部的凹部3a、4a。
[0125]另外,也可以代替凹部3a而与第一实施方式的折回部15同样地,在第一电极3的X方向侧缘设置朝向热电转换元件2侧(下方)折回的折回部。另外,第一端子部8及第二端子部12的方向能够如第一实施方式那样地在考虑了是否用捆扎部件19将热电转换模块彼此连结的基础上而适当变更。
[0126][第三实施方式]
[0127]接着,参照图12?图14说明本发明的热电转换模块的第三实施方式。另外,对与第一实施方式或第二实施方式的结构相同的部件标注相同的标记并省略其说明。另外,图12及图13中的标记17 ’表示第三实施方式的串联组。
[0128]第三实施方式的热电转换模块301为将η形热电转换元件2和P形热电转换元件2’电连接的所谓η型的热电转换模块。如图12所示,在Y方向上,从跟前起按照P形、η形、P形、η形的顺序排列。在X方向上排列有四个相同种类的热电转换元件。
[0129]在所谓π型的热电转换模块中,P形热电转换元件2’作为将第一电极和与邻接的热电转换元件电连接的第二电极连接的连接部发挥作用。因此,在所谓型的热电转换模块中,不存在连接部。
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