JPH1052077A - 熱電モジュール - Google Patents
熱電モジュールInfo
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- JPH1052077A JPH1052077A JP8197432A JP19743296A JPH1052077A JP H1052077 A JPH1052077 A JP H1052077A JP 8197432 A JP8197432 A JP 8197432A JP 19743296 A JP19743296 A JP 19743296A JP H1052077 A JPH1052077 A JP H1052077A
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- thermoelectric
- layers
- thermoelectric module
- sides
- material layer
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- 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
- H10N10/17—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 structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- 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
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/8556—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing germanium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い熱電性能を有する熱電モジュールを提供
する。 【解決手段】 板状熱電モジュールM1 は、両側にそれ
ぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料層4、両出力取出し
面3の両側に存する一対の電極層5および両電極層5の
両側に存する一対の金属層6を有すると共に相隣る両層
4,5;5,6が加圧接合されている板状積層体1と、
その板状積層体1の表面を覆う電気絶縁性の外層2とを
備えている。この板状熱電モジュールM1 はハンダを使
用しないので、その融点に制限されることなく作動温度
を高めて、その熱電性能を向上させることが可能であ
る。
する。 【解決手段】 板状熱電モジュールM1 は、両側にそれ
ぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料層4、両出力取出し
面3の両側に存する一対の電極層5および両電極層5の
両側に存する一対の金属層6を有すると共に相隣る両層
4,5;5,6が加圧接合されている板状積層体1と、
その板状積層体1の表面を覆う電気絶縁性の外層2とを
備えている。この板状熱電モジュールM1 はハンダを使
用しないので、その融点に制限されることなく作動温度
を高めて、その熱電性能を向上させることが可能であ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱電モジュール、即
ち、熱エネルギと電気エネルギとを相互に変換すること
が可能な熱電材料を用いた熱電モジュールの改良に関す
る。
ち、熱エネルギと電気エネルギとを相互に変換すること
が可能な熱電材料を用いた熱電モジュールの改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の熱電モジュールとして
は、多数のp型熱電半導体(以下、p型半導体と言う)
と多数のn型熱電半導体(以下、n型半導体と言う)と
を用い、そのp型半導体とn型半導体とを交互に、且つ
直列に並べると共に相隣るp型、n型半導体を電極を介
し接続してp−nジャンクション構造部を構成し、その
p−nジャンクション構造部と熱交換器である吸熱体と
を組合わせたものが知られている(特開昭63−262
075号公報参照)。
は、多数のp型熱電半導体(以下、p型半導体と言う)
と多数のn型熱電半導体(以下、n型半導体と言う)と
を用い、そのp型半導体とn型半導体とを交互に、且つ
直列に並べると共に相隣るp型、n型半導体を電極を介
し接続してp−nジャンクション構造部を構成し、その
p−nジャンクション構造部と熱交換器である吸熱体と
を組合わせたものが知られている(特開昭63−262
075号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱電モジュールにおいては、その吸熱体の温度分布が不
均一化し易く、これに起因して同一モジュール内の異な
る位置に在るp型,n型半導体ジャンクション間に温度
差が生じると、熱電モジュール内の各p−nジャンクシ
ョン間の内部抵抗がばらつき、この内部抵抗のばらつき
は熱電モジュール全体の内部抵抗の上昇を惹起するので
その熱電性能が低下する、という問題がある。これは、
複数の熱電モジュールを使用する場合には、同一モジュ
ール内だけでなく、異なるモジュール間でも生ずる問題
である。
熱電モジュールにおいては、その吸熱体の温度分布が不
均一化し易く、これに起因して同一モジュール内の異な
る位置に在るp型,n型半導体ジャンクション間に温度
差が生じると、熱電モジュール内の各p−nジャンクシ
ョン間の内部抵抗がばらつき、この内部抵抗のばらつき
は熱電モジュール全体の内部抵抗の上昇を惹起するので
その熱電性能が低下する、という問題がある。これは、
複数の熱電モジュールを使用する場合には、同一モジュ
ール内だけでなく、異なるモジュール間でも生ずる問題
である。
【0004】また電極とp型、n型半導体との接続はハ
ンダ付けにより行われており、そのハンダは比較的低融
点であるため、熱電モジュールの作動温度が比較的低
く、したがって熱電モジュールの熱電性能を十分に向上
させることができない、という問題もある。
ンダ付けにより行われており、そのハンダは比較的低融
点であるため、熱電モジュールの作動温度が比較的低
く、したがって熱電モジュールの熱電性能を十分に向上
させることができない、という問題もある。
【0005】さらに、p−nジャンクション構造の採用
に伴い熱電モジュールの構造が複雑となり、また部品点
数も多いことから熱電モジュールの生産コストが高い、
という問題もある。
に伴い熱電モジュールの構造が複雑となり、また部品点
数も多いことから熱電モジュールの生産コストが高い、
という問題もある。
【0006】さらにまた、多数のp−nジャンクション
が直列に接続されていることから、その一箇所でも断線
すると、熱電モジュールは直ちに作動不能となり、信頼
性に欠けるという問題もある。
が直列に接続されていることから、その一箇所でも断線
すると、熱電モジュールは直ちに作動不能となり、信頼
性に欠けるという問題もある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、高い熱電性能
を有し、また構造が簡素であり、しかも生産コストが安
価で信頼性の高い前記熱電モジュールを提供することを
目的とする。
を有し、また構造が簡素であり、しかも生産コストが安
価で信頼性の高い前記熱電モジュールを提供することを
目的とする。
【0008】前記目的を達成するため本発明によれば、
両側にそれぞれ出力取出し面を持つ熱電材料層、両出力
取出し面の両側に存する一対の電極層および両電極層の
両側に存する一対の高熱伝導性材料層を有すると共に相
隣る両層が密着している積層体と、その積層体の表面を
覆う電気絶縁性の外層とを備えている熱電モジュールが
提供される。
両側にそれぞれ出力取出し面を持つ熱電材料層、両出力
取出し面の両側に存する一対の電極層および両電極層の
両側に存する一対の高熱伝導性材料層を有すると共に相
隣る両層が密着している積層体と、その積層体の表面を
覆う電気絶縁性の外層とを備えている熱電モジュールが
提供される。
【0009】前記のように構成すると、熱電モジュール
は、その全体の平均温度に依存する内部抵抗を示すので
安定した熱電性能を有する。
は、その全体の平均温度に依存する内部抵抗を示すので
安定した熱電性能を有する。
【0010】また隣接層の密着に当り、加圧接合法を適
用してハンダを不用にし得るので、そのハンダの融点に
制限されることなく作動温度を高めて、熱電モジュール
の熱電性能を向上させることが可能である。
用してハンダを不用にし得るので、そのハンダの融点に
制限されることなく作動温度を高めて、熱電モジュール
の熱電性能を向上させることが可能である。
【0011】さらに熱電モジュールを構成する部品点数
が少ないので構造が簡素であると共に生産コストも安価
であり、信頼性も高い。
が少ないので構造が簡素であると共に生産コストも安価
であり、信頼性も高い。
【0012】さらにまた伝熱効率が高いので、熱電モジ
ュールの小型化が可能である。
ュールの小型化が可能である。
【0013】その上、熱電モジュールを板状、管状等に
形成することが可能であるから、それ自体を伝熱機器の
構成部品として使用することができ、これにより熱交換
器を不要にし、また熱電モジュール付伝熱機器の構造を
簡素化することができる。
形成することが可能であるから、それ自体を伝熱機器の
構成部品として使用することができ、これにより熱交換
器を不要にし、また熱電モジュール付伝熱機器の構造を
簡素化することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1,2に示す板状熱電モジュー
ルM1 は、平面長方形の板状積層体1と、その積層体1
の全表面を覆う電気絶縁性の外層2とを備えている。そ
の板状積層体1は両側にそれぞれ出力取出し面3を持つ
熱電材料層4、両出力取出し面3の両側に存する一対の
電極層5および両電極層5の両側に存する一対の高熱伝
導性材料層6を有すると共に相隣る両層4,5;5,6
が加圧接合により直接密着している。両電極層5の一端
部は外層2より突出してリード線として用いられる。
ルM1 は、平面長方形の板状積層体1と、その積層体1
の全表面を覆う電気絶縁性の外層2とを備えている。そ
の板状積層体1は両側にそれぞれ出力取出し面3を持つ
熱電材料層4、両出力取出し面3の両側に存する一対の
電極層5および両電極層5の両側に存する一対の高熱伝
導性材料層6を有すると共に相隣る両層4,5;5,6
が加圧接合により直接密着している。両電極層5の一端
部は外層2より突出してリード線として用いられる。
【0015】熱電材料層4は複数の短冊状薄膜積層ユニ
ット7を一直線上に並列させたもので、その薄膜積層ユ
ニット7は図3に示すように、伝導層8とバリヤ層9と
を交互に積層すると共に両最外側にそれぞれバリヤ層9
を配置したものである。この場合、薄膜積層ユニット7
は、薄膜作製工程で必要であった基板を有していても良
い。各薄膜積層ユニット7において、各伝導層8および
各バリヤ層9が露出する一方の面と、それと反対側に位
置する他方の面が出力取出し面3であり、両出力取出し
面3は両電極層5にそれぞれ接触している。
ット7を一直線上に並列させたもので、その薄膜積層ユ
ニット7は図3に示すように、伝導層8とバリヤ層9と
を交互に積層すると共に両最外側にそれぞれバリヤ層9
を配置したものである。この場合、薄膜積層ユニット7
は、薄膜作製工程で必要であった基板を有していても良
い。各薄膜積層ユニット7において、各伝導層8および
各バリヤ層9が露出する一方の面と、それと反対側に位
置する他方の面が出力取出し面3であり、両出力取出し
面3は両電極層5にそれぞれ接触している。
【0016】伝導層8を構成する半導体には、Fe0.9
Mn0.1 Si2 [FeSi2 系半導体]、(Si0.8 G
e0.2 )B0.003 [SiGe系半導体]、(PbTe
0.95Se0.05)Na0.01[PbTe系半導体]、(Ge
Te)0.85(AgSbTe2 ) 0.15[PbTe系代替え
半導体]等のp型半導体、Fe0.9 Co0.1 Si2 [F
eSi2 系半導体]、(Si0.8 Ge0.2 )P
0.002 [SiGe系半導体]、(Pb0.95Ge0.05T
e)(PbI2 )0.001 [PbTe系半導体]等のn型
半導体ならびにp型およびn型のBiTe系半導体のう
ちのいずれか一つが該当する。
Mn0.1 Si2 [FeSi2 系半導体]、(Si0.8 G
e0.2 )B0.003 [SiGe系半導体]、(PbTe
0.95Se0.05)Na0.01[PbTe系半導体]、(Ge
Te)0.85(AgSbTe2 ) 0.15[PbTe系代替え
半導体]等のp型半導体、Fe0.9 Co0.1 Si2 [F
eSi2 系半導体]、(Si0.8 Ge0.2 )P
0.002 [SiGe系半導体]、(Pb0.95Ge0.05T
e)(PbI2 )0.001 [PbTe系半導体]等のn型
半導体ならびにp型およびn型のBiTe系半導体のう
ちのいずれか一つが該当する。
【0017】バリヤ層9を構成する半導体には、Si、
FeSi2 [FeSi2 系半導体]、Si0.8 Ge0.2
[SiGe系半導体]、(Pb0.9 Eu0.07)Te[P
bTe系半導体]等のうちのいずれか一つが該当する。
FeSi2 [FeSi2 系半導体]、Si0.8 Ge0.2
[SiGe系半導体]、(Pb0.9 Eu0.07)Te[P
bTe系半導体]等のうちのいずれか一つが該当する。
【0018】熱電材料層4は前記各種半導体のうちのい
ずれか一つからなる、いわゆるバルク材料、例えば焼結
体でもよい。
ずれか一つからなる、いわゆるバルク材料、例えば焼結
体でもよい。
【0019】両電極層5はCu、Al等より構成され、
また網状、薄膜状(箔状を含む)等の形状を有する。さ
らに各電極層5はプリント配線板でもよい。
また網状、薄膜状(箔状を含む)等の形状を有する。さ
らに各電極層5はプリント配線板でもよい。
【0020】両高熱伝導性材料層6は、軟鋼、ステンレ
ス鋼等の特殊鋼、Cu、Al、Ti若しくはそれらの合
金、Mg合金、FRM等の金属複合材料、またはAlN
(窒化アルミニウム)、金属フィラー含有樹脂等の非金
属材料より構成され、例えば薄板状をなす。両高熱伝導
性材料層6の一方は加熱部として、また他方は冷却部と
してそれぞれ機能するか、または一方は吸熱部として、
また他方は放熱部としてそれぞれ機能する。
ス鋼等の特殊鋼、Cu、Al、Ti若しくはそれらの合
金、Mg合金、FRM等の金属複合材料、またはAlN
(窒化アルミニウム)、金属フィラー含有樹脂等の非金
属材料より構成され、例えば薄板状をなす。両高熱伝導
性材料層6の一方は加熱部として、また他方は冷却部と
してそれぞれ機能するか、または一方は吸熱部として、
また他方は放熱部としてそれぞれ機能する。
【0021】板状積層体1の製造に当っては、例えば各
層4,5,6を重ね合せて、プレス、圧延、押出し、引
抜き等の一軸応力またはラバープレス、CIP、HIP
等の静水圧応力を利用して相隣る両層4,5;5,6を
加圧接合する。
層4,5,6を重ね合せて、プレス、圧延、押出し、引
抜き等の一軸応力またはラバープレス、CIP、HIP
等の静水圧応力を利用して相隣る両層4,5;5,6を
加圧接合する。
【0022】この場合、熱電材料層4として焼結体を用
い、それが超塑性特性を示す温度領域で加工を行う、い
わゆる超塑性加工を行うと、熱電性能を向上させる上に
有効である。
い、それが超塑性特性を示す温度領域で加工を行う、い
わゆる超塑性加工を行うと、熱電性能を向上させる上に
有効である。
【0023】高熱伝導性材料層6として、Al等の軟ら
かい金属を用いることにより、電極層5を除いても、そ
の高熱伝導性材料層6と熱電材料層4との密着性を良好
にして接触抵抗を低減し得るので、この場合には高熱伝
導性材料層6に電極層5を兼ねさせることが可能であ
る。
かい金属を用いることにより、電極層5を除いても、そ
の高熱伝導性材料層6と熱電材料層4との密着性を良好
にして接触抵抗を低減し得るので、この場合には高熱伝
導性材料層6に電極層5を兼ねさせることが可能であ
る。
【0024】熱電材料層4を前記のように焼結体より構
成する場合には、熱電材料層4と両電極層5の三層また
は熱電材料層4、両電極層5および両高熱伝導性材料層
6の五層を、粉末プレス法、粉末射出成形法(MIM)
等の粉末冶金法により一体に製造することも可能であ
る。
成する場合には、熱電材料層4と両電極層5の三層また
は熱電材料層4、両電極層5および両高熱伝導性材料層
6の五層を、粉末プレス法、粉末射出成形法(MIM)
等の粉末冶金法により一体に製造することも可能であ
る。
【0025】電気絶縁性の外層2はAl2 O3 、ZrO
2 等のセラミックス、高分子材料等より構成される。そ
の外層2の形成には、湿式または乾式の各種コーティン
グ法、例えば、電気メッキ法、ディッピング、スプレー
法、プラズマ溶射法等が適用される。
2 等のセラミックス、高分子材料等より構成される。そ
の外層2の形成には、湿式または乾式の各種コーティン
グ法、例えば、電気メッキ法、ディッピング、スプレー
法、プラズマ溶射法等が適用される。
【0026】板状熱電モジュールM1 の使用に当って
は、例えば、一方の高熱伝導性材料層6側を熱源に接触
させ、他方の高熱伝導性材料層6側を冷却し、これによ
り熱電材料層4において積層方向Lに温度勾配を現出さ
せる。
は、例えば、一方の高熱伝導性材料層6側を熱源に接触
させ、他方の高熱伝導性材料層6側を冷却し、これによ
り熱電材料層4において積層方向Lに温度勾配を現出さ
せる。
【0027】図4〜6に示す管状熱電モジュールM
2 は、管状積層体10と、その全表面、したがって内、
外周面および両環状端面を覆う電気絶縁性の外層2とを
備えている。その管状積層体10は、両側、つまり内、
外周側にそれぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料層4、
両出力取出し面3の両側、つまり内、外周側に存する一
対の電極層5および両電極層5の両側、つまり内、外周
側に存する一対の高熱伝導性材料層6を有すると共に相
隣る両層4,5;5,6が加圧接合により直接密着して
いる。両電極層5の両端部は外層2より突出してリード
線として用いられる。
2 は、管状積層体10と、その全表面、したがって内、
外周面および両環状端面を覆う電気絶縁性の外層2とを
備えている。その管状積層体10は、両側、つまり内、
外周側にそれぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料層4、
両出力取出し面3の両側、つまり内、外周側に存する一
対の電極層5および両電極層5の両側、つまり内、外周
側に存する一対の高熱伝導性材料層6を有すると共に相
隣る両層4,5;5,6が加圧接合により直接密着して
いる。両電極層5の両端部は外層2より突出してリード
線として用いられる。
【0028】熱電材料層4は、複数の前記同様の短冊状
薄膜積層ユニット7を同一円周上に並列させたもので、
各薄膜積層ユニット7による両出力取出し面3は前記同
様に両電極層5にそれぞれ接触している。
薄膜積層ユニット7を同一円周上に並列させたもので、
各薄膜積層ユニット7による両出力取出し面3は前記同
様に両電極層5にそれぞれ接触している。
【0029】各電極層5、各高熱伝導性材料層6および
外層2の材質等は前記板状熱電モジュールM1 のそれら
と同じである。
外層2の材質等は前記板状熱電モジュールM1 のそれら
と同じである。
【0030】管状熱電モジュールM2 の使用に当って
は、例えばその内部に高温流体を流し、一方、外周側の
高熱伝導性材料層6を冷却し、これにより熱電材料層4
において積層方向L、つまり半径方向に温度勾配を現出
させる。
は、例えばその内部に高温流体を流し、一方、外周側の
高熱伝導性材料層6を冷却し、これにより熱電材料層4
において積層方向L、つまり半径方向に温度勾配を現出
させる。
【0031】図7に示す管状熱電モジュールM2 におい
て、その熱電材料層4は、図8に示すように、前記各種
半導体のうちのいずれか一つからなるリング状焼結体1
1を重ね合せて構成される。その他の構造は図4〜6に
示した管状熱電モジュールM 2 と同じである。
て、その熱電材料層4は、図8に示すように、前記各種
半導体のうちのいずれか一つからなるリング状焼結体1
1を重ね合せて構成される。その他の構造は図4〜6に
示した管状熱電モジュールM 2 と同じである。
【0032】板状および管状熱電モジュールM1 ,M2
を前記のように構成すると、各熱電モジュールM1 ,M
2 は、その全体の平均温度に依存する内部抵抗を示すの
で安定した熱電性能を有する。
を前記のように構成すると、各熱電モジュールM1 ,M
2 は、その全体の平均温度に依存する内部抵抗を示すの
で安定した熱電性能を有する。
【0033】またハンダを使用しないので、その融点に
制限されることなく作動温度を高めて、各熱電モジュー
ルM1 ,M2 の熱電性能を向上させることが可能であ
る。
制限されることなく作動温度を高めて、各熱電モジュー
ルM1 ,M2 の熱電性能を向上させることが可能であ
る。
【0034】さらに各熱電モジュールM1 ,M2 を構成
する部品点数が少ないので構造が簡素であると共に生産
コストも安価であり信頼性も高い。
する部品点数が少ないので構造が簡素であると共に生産
コストも安価であり信頼性も高い。
【0035】さらにまた伝熱効率が高いので、各熱電モ
ジュールM1 ,M2 の小型化が可能である。
ジュールM1 ,M2 の小型化が可能である。
【0036】その上、各熱電モジュールM1 ,M2 を板
状、管状等に形成することが可能であるから、それ自体
を伝熱機器の構成部品として使用することができ、これ
により熱交換器を不要にし、また熱電モジュール付伝熱
機器の構造を簡素化することができる。
状、管状等に形成することが可能であるから、それ自体
を伝熱機器の構成部品として使用することができ、これ
により熱交換器を不要にし、また熱電モジュール付伝熱
機器の構造を簡素化することができる。
【0037】以下、具体例について説明する。
【0038】実施例1として図1,2に示す板状熱電モ
ジュールM1 を、また実施例2,3として図4〜6に示
す管状熱電モジュールM2 を、さらに実施例4として図
7に示す管状熱電モジュールM2 を製造した。この場
合、各層4,5,6の加圧接合には実施例1ではプレス
法を、実施例2,3ではラバープレス法を、実施例4で
は超塑性押出し加工法(セラミックスの塑性加工法)を
それぞれを適用した。また外層2の形成に当ってはプラ
ズマ溶射法を適用した。
ジュールM1 を、また実施例2,3として図4〜6に示
す管状熱電モジュールM2 を、さらに実施例4として図
7に示す管状熱電モジュールM2 を製造した。この場
合、各層4,5,6の加圧接合には実施例1ではプレス
法を、実施例2,3ではラバープレス法を、実施例4で
は超塑性押出し加工法(セラミックスの塑性加工法)を
それぞれを適用した。また外層2の形成に当ってはプラ
ズマ溶射法を適用した。
【0039】表1は実施例1〜4の構成を示す。
【0040】
【表1】
【0041】図9,10は比較例1を示し、その比較例
1は耐火れんが製基板12と、その上面に設けられたp
−nジャンクション構造部13とよりなる。p−nジャ
ンクション構造部13は、熱電材料である同一寸法のp
型半導体14とn型半導体15とよりなる複数の熱電素
子16を基板12上面に開口する複数の盲孔17に差込
むと共に相隣る両熱電素子16のp型半導体14とn型
半導体15とをリード線18によりハンダを介して電気
的に接続したものである。一端側に存する熱電素子16
のp型半導体14は、基板12に設けられた一方の電極
19にリード線18によりハンダを介して接続され、ま
た他端側に存する熱電素子16のn型半導体15は、基
板12に設けられた他方の電極20にリード線18によ
りハンダを介して接続される。各p型、n型半導体1
4,15のリード線18との接続部には、ハンダの濡れ
性を良好にするためNiメッキ層が設けられている。
1は耐火れんが製基板12と、その上面に設けられたp
−nジャンクション構造部13とよりなる。p−nジャ
ンクション構造部13は、熱電材料である同一寸法のp
型半導体14とn型半導体15とよりなる複数の熱電素
子16を基板12上面に開口する複数の盲孔17に差込
むと共に相隣る両熱電素子16のp型半導体14とn型
半導体15とをリード線18によりハンダを介して電気
的に接続したものである。一端側に存する熱電素子16
のp型半導体14は、基板12に設けられた一方の電極
19にリード線18によりハンダを介して接続され、ま
た他端側に存する熱電素子16のn型半導体15は、基
板12に設けられた他方の電極20にリード線18によ
りハンダを介して接続される。各p型、n型半導体1
4,15のリード線18との接続部には、ハンダの濡れ
性を良好にするためNiメッキ層が設けられている。
【0042】p型半導体14は、Si0.8 Ge0.2 B
0.003 よりなる焼結体であり、一方、n型半導体15
は、Si0.8 Ge0.2 P0.002 よりなる焼結体である。
各熱電素子16においてp型、n型半導体14,15は
それらの焼結と同時に接合されている。
0.003 よりなる焼結体であり、一方、n型半導体15
は、Si0.8 Ge0.2 P0.002 よりなる焼結体である。
各熱電素子16においてp型、n型半導体14,15は
それらの焼結と同時に接合されている。
【0043】図11,12は熱電モジュールの比較例2
を示し、その比較例2は一対のアルミナ製基板12とそ
れらの間に在って蛇行するp−nジャンクション構造部
13とよりなる。p−nジャンクション構造部13は、
熱電材料である同一寸法の多数のp型半導体14と多数
のn型半導体15とを用い、そのp型半導体14とn型
半導体15とを交互に、且つ直列に並べると共に相隣る
p型半導体14とn型半導体15とを接合電極21によ
り鉛ハンダ22を介し接続したものである。p−nジャ
ンクション構造部13の両端に存する両接合電極21に
はそれぞれ電極19,20が接続される。
を示し、その比較例2は一対のアルミナ製基板12とそ
れらの間に在って蛇行するp−nジャンクション構造部
13とよりなる。p−nジャンクション構造部13は、
熱電材料である同一寸法の多数のp型半導体14と多数
のn型半導体15とを用い、そのp型半導体14とn型
半導体15とを交互に、且つ直列に並べると共に相隣る
p型半導体14とn型半導体15とを接合電極21によ
り鉛ハンダ22を介し接続したものである。p−nジャ
ンクション構造部13の両端に存する両接合電極21に
はそれぞれ電極19,20が接続される。
【0044】p型半導体14は、(Bi2 Te3 )0.25
(Sb2 Te3 )0.75よりなる焼結体であり、一方、n
型半導体15は(BiTe)0.8 (Bi2 Se3 )0.20
よりなる焼結体である。
(Sb2 Te3 )0.75よりなる焼結体であり、一方、n
型半導体15は(BiTe)0.8 (Bi2 Se3 )0.20
よりなる焼結体である。
【0045】比較例1,2において、p型半導体14お
よびn型半導体15、したがって熱電材料の全使用数、
寸法および断面積ならびに基板12の寸法および面積は
表2の通りである。
よびn型半導体15、したがって熱電材料の全使用数、
寸法および断面積ならびに基板12の寸法および面積は
表2の通りである。
【0046】
【表2】
【0047】表3は実施例1〜4および比較例1,2に
おける熱電材料の電気伝導度σと各熱電モジュールにお
ける有効伝熱面積率Aを示す。
おける熱電材料の電気伝導度σと各熱電モジュールにお
ける有効伝熱面積率Aを示す。
【0048】
【表3】
【0049】実施例1等の電気伝導度σの測定は公知の
四端子法により行った。
四端子法により行った。
【0050】表3より、電気伝導度σにおいて、実施例
1〜3は比較例1の4倍に、また実施例4は比較例1の
2倍にそれぞれ向上していることが判る。比較例2は、
電気伝導度σは高いが後述するように耐熱性に乏しい。
1〜3は比較例1の4倍に、また実施例4は比較例1の
2倍にそれぞれ向上していることが判る。比較例2は、
電気伝導度σは高いが後述するように耐熱性に乏しい。
【0051】表3において有効伝熱面積率Aは熱電材料
の断面積の合計をB、モジュールの面積をCとすると、
A=(B/C)×100として表わされる。
の断面積の合計をB、モジュールの面積をCとすると、
A=(B/C)×100として表わされる。
【0052】したがって、実施例1においてはB=55
×80mm2 であり、またB=CであるからA=100%
となる。また実施例2においては、前記断面積Bは熱電
材料層4の内周面の面積であって、B=38π×200
mm2 であり、またモジュールの面積Cは内側の高熱伝導
性材料層6の外周面の面積であるからB=CとなってA
=100%となる。これは実施例3,4において同じで
ある。
×80mm2 であり、またB=CであるからA=100%
となる。また実施例2においては、前記断面積Bは熱電
材料層4の内周面の面積であって、B=38π×200
mm2 であり、またモジュールの面積Cは内側の高熱伝導
性材料層6の外周面の面積であるからB=CとなってA
=100%となる。これは実施例3,4において同じで
ある。
【0053】比較例1においては、B=a×b×10=
562.5mm2 であり、またC=3250mm2 であるか
ら、A=(562.5/3250)×100=17.3
%となる。比較例2においては、B=a×b×254=
571.5mm2 であり、またC=1600であるから、
A=(571.5×1600)×100=35.7%と
なる。
562.5mm2 であり、またC=3250mm2 であるか
ら、A=(562.5/3250)×100=17.3
%となる。比較例2においては、B=a×b×254=
571.5mm2 であり、またC=1600であるから、
A=(571.5×1600)×100=35.7%と
なる。
【0054】このように実施例1〜4は、比較例1,2
に比べて、有効伝熱面積率Aが極めて高く、したがって
単位面積当りの熱電材料層4への通過熱量が多く、優れ
た伝熱効率を有する。
に比べて、有効伝熱面積率Aが極めて高く、したがって
単位面積当りの熱電材料層4への通過熱量が多く、優れ
た伝熱効率を有する。
【0055】次に、実施例1〜4および比較例1,2に
ついて次のような方法で熱電性能を測定した。
ついて次のような方法で熱電性能を測定した。
【0056】実施例1については、図13に示すように
箱形チャンバ23の底部外面に実施例1の板状熱電モジ
ュールM1 を付設し、またチャンバ23の導入管24に
流量計25を設ける。そして、チャンバ23内に高温流
体を矢印gのように流すと共に板状熱電モジュールM1
の外面側を空冷し、両電極層5を用いて熱電材料層4の
出力を計測した。
箱形チャンバ23の底部外面に実施例1の板状熱電モジ
ュールM1 を付設し、またチャンバ23の導入管24に
流量計25を設ける。そして、チャンバ23内に高温流
体を矢印gのように流すと共に板状熱電モジュールM1
の外面側を空冷し、両電極層5を用いて熱電材料層4の
出力を計測した。
【0057】空冷条件は20℃、風速11.1m/sec
であり、また冷却風の向きを、高温流体の矢印gの流れ
に対し矢印hのように対向させた。また流量計25によ
り高温流体の質量流量を計測し、さらに、1つの熱電対
26により高温流体の温度を測定し、また2つの熱電対
27,28により熱電材料層4の高温側および低温側の
温度をそれぞれ測定した。さらにまた板状熱電モジュー
ルM1 全体の抵抗、つまり全抵抗を開放電圧および開放
電流から求めた。
であり、また冷却風の向きを、高温流体の矢印gの流れ
に対し矢印hのように対向させた。また流量計25によ
り高温流体の質量流量を計測し、さらに、1つの熱電対
26により高温流体の温度を測定し、また2つの熱電対
27,28により熱電材料層4の高温側および低温側の
温度をそれぞれ測定した。さらにまた板状熱電モジュー
ルM1 全体の抵抗、つまり全抵抗を開放電圧および開放
電流から求めた。
【0058】比較例1,2についても実施例1に関する
測定法を適用した。
測定法を適用した。
【0059】実施例2〜4については、図14に示すよ
うに、管状熱電モジュールM2 の両端部にそれぞれ導入
管24を有する閉鎖部材29と導出管30を有する閉鎖
部材29を取付け、また導入管に流量計25を設ける。
そして、管状熱電モジュールM2 内に高温流体を矢印g
のように流すと共に管状熱電モジュールM2 の外周面側
を空冷し、両電極層5を用いて熱電材料層4の出力を計
測した。
うに、管状熱電モジュールM2 の両端部にそれぞれ導入
管24を有する閉鎖部材29と導出管30を有する閉鎖
部材29を取付け、また導入管に流量計25を設ける。
そして、管状熱電モジュールM2 内に高温流体を矢印g
のように流すと共に管状熱電モジュールM2 の外周面側
を空冷し、両電極層5を用いて熱電材料層4の出力を計
測した。
【0060】空冷条件は20℃、風速11.1m/sec
であり、また冷却風の向きを、高温流体の矢印gの流れ
に対し矢印hのように交差させた。また流量計25によ
り高温流体の質量流量を計測し、さらに1つの熱電対2
6により高温流体の温度を測定し、また2つの熱電対2
7,28により熱電材料層4の高温側および低温側の温
度をそれぞれ測定した。さらにまた管状熱電モジュール
M2 全体の抵抗、つまり全抵抗を開放電圧および開放電
流から求めた。
であり、また冷却風の向きを、高温流体の矢印gの流れ
に対し矢印hのように交差させた。また流量計25によ
り高温流体の質量流量を計測し、さらに1つの熱電対2
6により高温流体の温度を測定し、また2つの熱電対2
7,28により熱電材料層4の高温側および低温側の温
度をそれぞれ測定した。さらにまた管状熱電モジュール
M2 全体の抵抗、つまり全抵抗を開放電圧および開放電
流から求めた。
【0061】表4,5は測定結果を示す。表4は高温流
体として高温水を用いた場合に該当し、また表5は高温
流体として高温炭酸ガスを用いた場合に該当する。表
4,5において容量流量(W/K)は、容量流量(W/
K)=定圧比熱〔J/(kg・K)〕×質量流量(kg/se
c )として表わされる。
体として高温水を用いた場合に該当し、また表5は高温
流体として高温炭酸ガスを用いた場合に該当する。表
4,5において容量流量(W/K)は、容量流量(W/
K)=定圧比熱〔J/(kg・K)〕×質量流量(kg/se
c )として表わされる。
【0062】
【表4】
【0063】
【表5】
【0064】表4,5から明らかなように、実施例1〜
4は、比較例1,2に比べて、平均温度80℃および6
00℃の高温流体に対して安定で、且つ高い熱電性能お
よび伝熱性能を有し、また高温流体の温度上昇に伴い熱
電性能が大幅に向上することが判る。特に、熱電モジュ
ールには低抵抗(高電気伝導)であることが要求される
が、実施例1〜4はこれを十分に満足している。
4は、比較例1,2に比べて、平均温度80℃および6
00℃の高温流体に対して安定で、且つ高い熱電性能お
よび伝熱性能を有し、また高温流体の温度上昇に伴い熱
電性能が大幅に向上することが判る。特に、熱電モジュ
ールには低抵抗(高電気伝導)であることが要求される
が、実施例1〜4はこれを十分に満足している。
【0065】図15は、板状熱電モジュールM1 におい
て、各電極層5をAl箔より構成し、その電極層5にC
u製網よりなるリード線31を接続したものである。こ
れは板状熱電モジュールM1 の生産コストを低減する上
で有効である。
て、各電極層5をAl箔より構成し、その電極層5にC
u製網よりなるリード線31を接続したものである。こ
れは板状熱電モジュールM1 の生産コストを低減する上
で有効である。
【0066】図16は図8のリング状焼結体11と代替
し得るリング状薄膜積層ユニット32を示す。このリン
グ状薄膜積層ユニット32は、打抜き加工により容易に
製作することができる。
し得るリング状薄膜積層ユニット32を示す。このリン
グ状薄膜積層ユニット32は、打抜き加工により容易に
製作することができる。
【0067】図17,18は、板状熱電モジュールM1
において、両電極層5の両側にそれぞれ、例えば外層2
と同材質の電気絶縁層33を配置した場合を示す。この
場合、外層2は板状積層体1の各層4,5,6,33が
露出する外面にのみ設けられる。これら電気絶縁層33
は、例えば、高熱伝導性材料層6の表面に、Al2 O 3
を用いたプラズマ溶射法を施すことによって形成され
る。
において、両電極層5の両側にそれぞれ、例えば外層2
と同材質の電気絶縁層33を配置した場合を示す。この
場合、外層2は板状積層体1の各層4,5,6,33が
露出する外面にのみ設けられる。これら電気絶縁層33
は、例えば、高熱伝導性材料層6の表面に、Al2 O 3
を用いたプラズマ溶射法を施すことによって形成され
る。
【0068】図19,20は、図17,18の構造を管
状熱電モジュールM2 に適用した場合を示す。
状熱電モジュールM2 に適用した場合を示す。
【0069】図17〜20のように構成すると、高熱伝
導性材料層6の外側に外層2が無いので熱電モジュール
M1 ,M2 の取付や高温流体との衝突等による外層2の
はがれを防止することができる。
導性材料層6の外側に外層2が無いので熱電モジュール
M1 ,M2 の取付や高温流体との衝突等による外層2の
はがれを防止することができる。
【0070】図21〜23に示す板状熱電モジュールM
1 は、平面長方形の板状積層体1を備え、その板状積層
体1は、両側にそれぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料
層4、両出力取出し面3間において熱電材料層4の両側
に存する一対の電気絶縁層33および両電気絶縁層33
の両側に存する一対の高熱伝導性材料層6を有すると共
に相隣る両層4,33;33,6が加圧接合により直接
密着している。その板状積層体1の各層4,33,6が
露出する面において、熱電材料層4の両出力取出し面3
にそれぞれ電極34が設けられ、また各電極34を除く
領域にその領域を覆う電気絶縁性の外層2が設けられて
いる。各電極34には一対または複数対のリード線35
が接続される。また、リード線35は前述のCu製網で
も良い。
1 は、平面長方形の板状積層体1を備え、その板状積層
体1は、両側にそれぞれ出力取出し面3を持つ熱電材料
層4、両出力取出し面3間において熱電材料層4の両側
に存する一対の電気絶縁層33および両電気絶縁層33
の両側に存する一対の高熱伝導性材料層6を有すると共
に相隣る両層4,33;33,6が加圧接合により直接
密着している。その板状積層体1の各層4,33,6が
露出する面において、熱電材料層4の両出力取出し面3
にそれぞれ電極34が設けられ、また各電極34を除く
領域にその領域を覆う電気絶縁性の外層2が設けられて
いる。各電極34には一対または複数対のリード線35
が接続される。また、リード線35は前述のCu製網で
も良い。
【0071】熱電材料層4は複数の前記同様の短冊状薄
膜積層ユニット7を一直線上に並列させたもので、各薄
膜積層ユニット7の各層が露出する面に存する両出力取
出し面3は両電極34にそれぞれ接触している。
膜積層ユニット7を一直線上に並列させたもので、各薄
膜積層ユニット7の各層が露出する面に存する両出力取
出し面3は両電極34にそれぞれ接触している。
【0072】各電極34はNiメッキ層よりなり、また
各電気絶縁層33の材質は図17,18の板状熱電モジ
ュールM1 のそれと同じである。さらに各高熱伝導性材
料層6および外層2の材質等は図1,2に示した板状熱
電モジュールM1 のそれらと同じである。
各電気絶縁層33の材質は図17,18の板状熱電モジ
ュールM1 のそれと同じである。さらに各高熱伝導性材
料層6および外層2の材質等は図1,2に示した板状熱
電モジュールM1 のそれらと同じである。
【0073】この板状熱電モジュールM1 の使用に当っ
ては、一方の電極34側が高温側に、他方の電極34側
が低温側にそれぞれ配置され、これにより熱電材料層4
の積層方向Lと交差する方向Nに温度勾配を現出させ
る。
ては、一方の電極34側が高温側に、他方の電極34側
が低温側にそれぞれ配置され、これにより熱電材料層4
の積層方向Lと交差する方向Nに温度勾配を現出させ
る。
【0074】この場合、両高熱伝導性材料層6の各電極
34側端部を、相対向するように内側に屈曲して熱電モ
ジュールM1 を密封型としても良い。この場合には、熱
電モジュールM1 がより堅牢となる。
34側端部を、相対向するように内側に屈曲して熱電モ
ジュールM1 を密封型としても良い。この場合には、熱
電モジュールM1 がより堅牢となる。
【0075】図24〜26は、図21〜23の構造を管
状熱電モジュールM2 に適用した場合を示す。
状熱電モジュールM2 に適用した場合を示す。
【0076】図27は、図21〜23の板状熱電モジュ
ールM1 において、各電気絶縁層33が、その出力取出
し面3側の両端部を構成すべく熱電材料層4および高熱
伝導性材料層6に加圧接合された一対の電気絶縁体36
と、両電気絶縁体36間に存する間隙37とよりなる場
合を示す。各電気絶縁体36の材質は図21〜23の各
電気絶縁層33のそれと同じである。
ールM1 において、各電気絶縁層33が、その出力取出
し面3側の両端部を構成すべく熱電材料層4および高熱
伝導性材料層6に加圧接合された一対の電気絶縁体36
と、両電気絶縁体36間に存する間隙37とよりなる場
合を示す。各電気絶縁体36の材質は図21〜23の各
電気絶縁層33のそれと同じである。
【0077】この場合、各電気絶縁層33の材料が大部
分不要になるので、コストが安くなると共に製造時熱電
材料層4および高熱伝導性材料層6間の加圧力を減少で
きるので、板状熱電モジュールM1 の品質を向上させる
ことができる。
分不要になるので、コストが安くなると共に製造時熱電
材料層4および高熱伝導性材料層6間の加圧力を減少で
きるので、板状熱電モジュールM1 の品質を向上させる
ことができる。
【0078】図28は図27の構造を管状熱電モジュー
ルM2 に適用した場合を示す。
ルM2 に適用した場合を示す。
【0079】このように、板状、管状熱電モジュールM
1 ,M2 は温度勾配に応じて電気的出力を取出すことが
できるので、設置方向等の制約が少なく、したがって設
計の自由度を増す、といった利点を有する。
1 ,M2 は温度勾配に応じて電気的出力を取出すことが
できるので、設置方向等の制約が少なく、したがって設
計の自由度を増す、といった利点を有する。
【0080】図29〜32は、図1,2の板状熱電モジ
ュールM1 および図4〜7の管状熱電モジュールM2 の
熱電発電器としての適用例を示す。
ュールM1 および図4〜7の管状熱電モジュールM2 の
熱電発電器としての適用例を示す。
【0081】図29の場合は、自動車用ラジエータにお
いて、そのラジエータ本体38の偏平な冷却水チューブ
39および冷却水給排出管40の少なくとも一部が管状
熱電モジュールM2 より構成される。
いて、そのラジエータ本体38の偏平な冷却水チューブ
39および冷却水給排出管40の少なくとも一部が管状
熱電モジュールM2 より構成される。
【0082】図30の場合は、自動車用エンジンの排気
系統において、排気管41の少なくとも一部、触媒コン
バータ42のケーシング43、消音器44のケーシング
45等が管状熱電モジュールM2 より構成される。この
場合、ケーシング43,45に板状熱電モジュールM1
を適用することも可能である。また触媒コンバータ42
のケーシング43内に、管状熱電モジュールM2 を、ハ
ニカムコアを囲繞するように配置してもよい。
系統において、排気管41の少なくとも一部、触媒コン
バータ42のケーシング43、消音器44のケーシング
45等が管状熱電モジュールM2 より構成される。この
場合、ケーシング43,45に板状熱電モジュールM1
を適用することも可能である。また触媒コンバータ42
のケーシング43内に、管状熱電モジュールM2 を、ハ
ニカムコアを囲繞するように配置してもよい。
【0083】図31の場合は、エンジン46のシリンダ
スリーブ47の外周に管状熱電モジュールM2 が配置さ
れる。この場合、内側の高熱伝導性材料層6にシリンダ
スリーブ47を兼ねさせることも可能である。またエン
ジンブロック46aに板状熱電モジュールM1 が設置さ
れる。
スリーブ47の外周に管状熱電モジュールM2 が配置さ
れる。この場合、内側の高熱伝導性材料層6にシリンダ
スリーブ47を兼ねさせることも可能である。またエン
ジンブロック46aに板状熱電モジュールM1 が設置さ
れる。
【0084】図32の場合は自動車51のボンネット5
2およびトーボード53に板状熱電モジュールM1 が設
置される。
2およびトーボード53に板状熱電モジュールM1 が設
置される。
【0085】図33は、板状熱電モジュールM1 を自動
車の車体関係に設置して熱電冷却または熱電加熱を行う
場合を示す。(a)はルーフパネル48の内側へ、また
(b)はシート49の内側へ、さらに(c)はドア50
の内側へそれぞれ板状熱電モジュールM1 が設置され
る。
車の車体関係に設置して熱電冷却または熱電加熱を行う
場合を示す。(a)はルーフパネル48の内側へ、また
(b)はシート49の内側へ、さらに(c)はドア50
の内側へそれぞれ板状熱電モジュールM1 が設置され
る。
【0086】その他、熱電発電を行う場合の熱電モジュ
ールの適用場所としては、汎用発電機;発電所,焼却
場,製鉄所,化学プラント等の熱交換器(例えば、日本
機械学会編、伝熱工学資料(改定第4版)、(198
9)、244、丸善発行、を参照)および各種炉壁;燃
料電池の電極用冷却水管;電気モータのハウジング用冷
却水管;2次バッテリの冷却水管等を挙げることができ
る。
ールの適用場所としては、汎用発電機;発電所,焼却
場,製鉄所,化学プラント等の熱交換器(例えば、日本
機械学会編、伝熱工学資料(改定第4版)、(198
9)、244、丸善発行、を参照)および各種炉壁;燃
料電池の電極用冷却水管;電気モータのハウジング用冷
却水管;2次バッテリの冷却水管等を挙げることができ
る。
【0087】また熱電冷却または熱電加熱を行う場合の
熱電モジュールの適用場所としては、自動車,船舶,航
空機等の乗員室や機器室の内壁,ルーフ,フロア,ドア
パネル;乗員用のシート;乗員用のヘルメット,ジャケ
ット,ブーツ等を挙げることができる。
熱電モジュールの適用場所としては、自動車,船舶,航
空機等の乗員室や機器室の内壁,ルーフ,フロア,ドア
パネル;乗員用のシート;乗員用のヘルメット,ジャケ
ット,ブーツ等を挙げることができる。
【0088】さらに温度調節を行う場合の熱電モジュー
ルの適用場所としては、家屋の天井,壁,フロア,屋
根,外壁;天然ガス等のタンク外壁等を挙げることがで
きる。
ルの適用場所としては、家屋の天井,壁,フロア,屋
根,外壁;天然ガス等のタンク外壁等を挙げることがで
きる。
【0089】さらにまた、熱電モジュールの発電、冷却
および加熱のマルチユースとしては、(a)ラジエー
タ、触媒、2次バッテリ等において、これらの機器が定
常に近い状態で発熱している場合には熱電発電および熱
電冷却を行い、低温始動時などで作動が不安定な場合に
は、その機器を加熱すべく熱電加熱を行う、(b)車体
や家屋の屋根および外壁、タンクの外壁等において、そ
れらが直射日光により高温に加熱されている状態では熱
電発電および熱電冷却を行い、逆に、外気温が低下した
時はこれらを加熱すべく熱電加熱を行う、等の例を挙げ
ることができる。
および加熱のマルチユースとしては、(a)ラジエー
タ、触媒、2次バッテリ等において、これらの機器が定
常に近い状態で発熱している場合には熱電発電および熱
電冷却を行い、低温始動時などで作動が不安定な場合に
は、その機器を加熱すべく熱電加熱を行う、(b)車体
や家屋の屋根および外壁、タンクの外壁等において、そ
れらが直射日光により高温に加熱されている状態では熱
電発電および熱電冷却を行い、逆に、外気温が低下した
時はこれらを加熱すべく熱電加熱を行う、等の例を挙げ
ることができる。
【0090】以上のように熱電モジュールM1 ,M2 を
板状または管状に構成することによって、前記各種高温
熱源に熱電モジュールM1 ,M2 を直接接触させること
が可能であり、これにより熱電モジュールM1 ,M2 の
伝熱性能および熱電性能を向上させることができる。
板状または管状に構成することによって、前記各種高温
熱源に熱電モジュールM1 ,M2 を直接接触させること
が可能であり、これにより熱電モジュールM1 ,M2 の
伝熱性能および熱電性能を向上させることができる。
【0091】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、高い熱電性能を有し、また構造が簡素で
あり、しかも生産コストの安価な熱電モジュールを提供
することができる。
ことによって、高い熱電性能を有し、また構造が簡素で
あり、しかも生産コストの安価な熱電モジュールを提供
することができる。
【図1】板状熱電モジュールの第1例の斜視図である。
【図2】図1の2−2線断面図である。
【図3】薄膜積層ユニットの斜視図である。
【図4】管状熱電モジュールの第1例の斜視図である。
【図5】図4の5−5線断面図である。
【図6】図4の6−6線断面図である。
【図7】管状熱電モジュールの第2例の断面図で、図6
に対応する。
に対応する。
【図8】リング状焼結体よりなる熱電材料層の斜視図で
ある。
ある。
【図9】比較例1の要部斜視図である。
【図10】比較例1の平面図である。
【図11】比較例2の一部切欠き平面図である。
【図12】図11の12−12矢視図である。
【図13】熱電性能測定法の第1例の説明図である。
【図14】熱電性能測定法の第2例の説明図である。
【図15】板状熱電モジュールの第2例の要部平面図で
ある。
ある。
【図16】リング状薄膜積層ユニットの斜視図である。
【図17】板状熱電モジュールの第3例の斜視図であ
る。
る。
【図18】図17の18−18線断面図である。
【図19】管状熱電モジュールの第3例の斜視図であ
る。
る。
【図20】図19の20−20線断面図である。
【図21】板状熱電モジュールの第4例の斜視図であ
る。
る。
【図22】図21の22−22線断面図である。
【図23】図21の23−23線断面図である。
【図24】管状熱電モジュールの第4例の斜視図であ
る。
る。
【図25】図24の25−25線断面図である。
【図26】図24の26−26線断面図である。
【図27】板状熱電モジュールの第5例の断面図で、図
22に対応する。
22に対応する。
【図28】管状熱電モジュールの第5例の断面図で、図
25に対応する。
25に対応する。
【図29】自動車用ラジエータの斜視図である。
【図30】自動車の排気系統の斜視図である。
【図31】自動車用エンジンの要部切欠き斜視図であ
る。
る。
【図32】自動車の斜視図である。
【図33】自動車の車体関係の斜視図である。
1 板状積層体 2 外層 3 出力取出し面 4 熱電材料層 5 電極層 6 高熱伝導性材料層 10 管状積層体 33 電気絶縁層 34 電極 36 電気絶縁体 37 間隙
Claims (6)
- 【請求項1】 両側にそれぞれ出力取出し面(3)を持
つ熱電材料層(4)、両出力取出し面(3)の両側に存
する一対の電極層(5)および両電極層(5)の両側に
存する一対の高熱伝導性材料層(6)を有すると共に相
隣る両層(4,5;5,6)が密着している積層体
(1,10)と、その積層体(1,10)の表面を覆う
電気絶縁性の外層(2)とを備えていることを特徴とす
る熱電モジュール。 - 【請求項2】 両側にそれぞれ出力取出し面(3)を持
つ熱電材料層(4)、両出力取出し面(3)の両側に存
する一対の電極層(5)、両電極層(5)の両側に存す
る一対の電気絶縁層(33)および両電気絶縁層(3
3)の両側に存する一対の高熱伝導性材料層(6)を有
すると共に相隣る両層(4,5;5,33;33,6)
が密着している積層体(1,10)と、その積層体
(1,10)の各層(4,5,6,33)が露出する外
面を覆う電気絶縁性の外層(2)とを備えていることを
特徴とする熱電モジュール。 - 【請求項3】 両側にそれぞれ出力取出し面(3)を持
つ熱電材料層(4)、両出力取出し面(3)間において
前記熱電材料層(4)の両側に存する一対の電気絶縁層
(33)および両電気絶縁層(33)の両側に存する一
対の高熱伝導性材料層(6)を有すると共に相隣る両層
(4,33;33,6)が密着している積層体(1,1
0)を備え、その積層体(1,10)の各層(4,6,
33)が露出する面において、前記熱電材料層(4)の
両出力取出し面(3)にそれぞれ電極(34)を設け、
また各電極(34)を除く領域にその領域を覆う電気絶
縁性の外層(2)を設けたことを特徴とする熱電モジュ
ール。 - 【請求項4】 両側にそれぞれ出力取出し面(3)を持
つ熱電材料層(4)、両出力取出し面(3)間において
前記熱電材料層(4)の両側に存する一対の電気絶縁層
(33)および両電気絶縁層(33)の両側に存する一
対の高熱伝導性材料層(6)を有すると共に相隣る両層
(4,33;33,6)が密着している積層体(1,1
0)を備え、各電気絶縁層(33)は、前記両出力取出
し面(3)側の両端部を構成すべく前記熱電材料層
(4)および前記高熱伝導性材料層(6)間に存する一
対の電気絶縁体(36)と、両電気絶縁体(36)間に
存する間隙(37)とよりなり、前記積層体(1,1
0)の各層(4,6,33)が露出する面において、前
記熱電材料層(4)の両出力取出し面(3)にそれぞれ
電極(34)を設け、また各電極(34)を除く領域に
その領域を覆う電気絶縁性の外層(2)を設けたことを
特徴とする熱電モジュール。 - 【請求項5】 前記積層体(1)は板状をなす、請求項
1,2,3または4記載の熱電モジュール。 - 【請求項6】 前記積層体(10)は管状をなす、請求
項1,2,3または4記載の熱電モジュール。
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