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JP2896496B2 - Thermoelectric converter - Google Patents

Thermoelectric converter

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Publication number
JP2896496B2
JP2896496B2 JP8186752A JP18675296A JP2896496B2 JP 2896496 B2 JP2896496 B2 JP 2896496B2 JP 8186752 A JP8186752 A JP 8186752A JP 18675296 A JP18675296 A JP 18675296A JP 2896496 B2 JP2896496 B2 JP 2896496B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermoelectric element
thermoelectric
conductive block
press
temperature side
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP8186752A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1022532A (en
Inventor
雍典 丹治
達夫 熊谷
信一 森谷
民夫 大島
正之 新野
保夫 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Original Assignee
KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
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 KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO filed Critical KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Priority to JP8186752A priority Critical patent/JP2896496B2/en
Publication of JPH1022532A publication Critical patent/JPH1022532A/en
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電変換装置、特
に中温ないしは高温の熱エネルギーによって発電を行う
熱電変換装置に適用して好適な熱電変換装置に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric conversion device, and more particularly to a thermoelectric conversion device suitable for being applied to a thermoelectric conversion device for generating electric power by using medium or high temperature thermal energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱電変換装置、例えば熱電変換モジュー
ルにおいて、対のp型の半導体熱電素子とn型の半導体
熱電素子とを平行に配列し、その各一端側を共通の第1
の金属セグメントに半田付けしたπ型接続構成による熱
電素子対を構成し、これら各熱電素子対を複数組用い
て、各熱電素子対の各熱電素子の他端と隣り合う他の熱
電素子対の互いに導電型を異にする熱電素子の他端と
を、第2の金属セグメントに半田付けし、第1および第
2の金属セグメントをそれぞれ熱的に高温側熱伝部と
低温側熱伝達部に固定するという構成が採られる。
2. Description of the Related Art In a thermoelectric conversion device, for example, a thermoelectric conversion module, a pair of a p-type semiconductor thermoelectric element and an n-type semiconductor thermoelectric element are arranged in parallel, and one end thereof is connected to a common first element.
A thermoelectric element pair is formed by a π-type connection configuration soldered to the metal segment of a plurality of thermoelectric element pairs, and another thermoelectric element pair adjacent to the other end of each thermoelectric element of each thermoelectric element pair is used. the other end of the thermoelectric elements having different conductivity type from each other, and soldered to the second metal segments, thermally hot side heat transfer us section first and second metal segments respectively and the low-temperature-side heat transfer unit The structure of fixing to is adopted.

【0003】このように、金属セグメント等が固着され
た構成による熱電変換装置は、特に中温ないしは高温を
取り扱う場合、その固着部において不均一な熱剪断応力
が発生し、熱電素子の破壊や、特性劣化を生じるなど、
特性の安定性、信頼性、寿命に問題があり、また製造時
における不良品の発生率が高いなど多くの問題を抱えて
いる。
As described above, in a thermoelectric conversion device having a structure in which metal segments and the like are fixed, non-uniform heat shear stress is generated in the fixing portion, particularly when medium or high temperatures are handled, and the thermoelectric element is destroyed and the characteristics are deteriorated. Such as deterioration
There are many problems such as the stability of characteristics, reliability, and life, and the high incidence of defective products during manufacturing.

【0004】一方、200℃〜600℃程度の中温域、
特に500℃近傍の温度領域において、PbTeは優れ
た熱電変換特性を示すことが知られている。しかしなが
ら、このPbTe熱電素子は、500℃近傍以上に長時
間保持されると、素子の成分、PbおよびTeの昇華お
よび酸化によって、その熱電変換特性は、時間経過とと
もに劣化する。
On the other hand, a medium temperature range of about 200 ° C. to 600 ° C.
In particular, it is known that PbTe exhibits excellent thermoelectric conversion characteristics in a temperature region around 500 ° C. However, when the PbTe thermoelectric element is kept at about 500 ° C. or more for a long time, the thermoelectric conversion characteristics of the element deteriorate with time due to sublimation and oxidation of the components of the element, Pb and Te.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した熱
剪断応力の問題、さらに上述の例えばPbTeにおける
成分の昇華および酸化等による熱電変換特性の劣化の問
題の解決をはかって、長時間、安定な熱電変換を行うこ
とができるようにする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problem of thermal shear stress and the above-mentioned problem of deterioration of thermoelectric conversion characteristics due to sublimation and oxidation of components in, for example, PbTe. To enable stable thermoelectric conversion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による熱電変換装
置は、熱電素子の少なくとも高温側端部すなわち熱エネ
ルギーが与えられる側の端部に、これを圧入する凹部を
有する導電性ブロックを被冠した構成とし、この熱電素
子を低温側端部において固定ねじによって固定する。
The thermoelectric conversion device according to the present invention is covered with a conductive block having a concave portion for press-fitting at least a high-temperature end of a thermoelectric element, that is, an end to which heat energy is applied. This thermoelectric element
The child is fixed at the cold end by a fixing screw .

【0007】この導電性ブロックの凹部への熱電素子の
端部の圧入によって、導電性ブロックの上記熱電素子の
上記端部に対する結合を行うが、このとき同時にこの導
電性ブロックによって熱電素子の端部を覆ってこの端部
を外囲雰囲気と遮断する構成とすることができる。
The end of the thermoelectric element is pressed into the recess of the conductive block to couple the end of the thermoelectric element to the end of the thermoelectric element. At the same time, the end of the thermoelectric element is connected to the end of the thermoelectric element by the conductive block. To cover the end portion from the surrounding atmosphere.

【0008】また、熱電素子の導電性ブロックの凹部へ
の圧入端部には、金属板を接合し、この金属板を介して
導電性ブロックの凹部への熱電素子の端部の圧入を行う
ようにする。
Also, a metal plate is joined to the press-fit end of the conductive block of the thermoelectric element into the recess, and the end of the thermoelectric element is press-fitted into the recess of the conductive block via the metal plate. To

【0009】上述の本発明構成によれば、少なくとも中
温ないしは高温の熱エネルギーが与えられる高温側端
部、すなわち素子成分の昇華や酸化が生じやすい側にお
いて、導電性ブロックを被冠した構成としたので、この
端部における他部との電気的、熱的結合をこの導電性ブ
ロックによって行うことができるものであるが、この熱
電素子と導電性ブロックの結合は、導電性ブロックの凹
部への熱電素子端部の圧入によって行うようにしたこと
から、微視的には熱電素子と導電性ブロックとの間に
“ずれ”の発生が可能であることから、熱剪断応力の発
生が回避される。
According to the configuration of the present invention described above, the conductive block is covered at least on the high-temperature side end to which the intermediate- or high-temperature thermal energy is applied, that is, on the side where the sublimation or oxidation of the element components is likely to occur. Therefore, electrical and thermal coupling with the other part at this end can be performed by the conductive block. However, the coupling between the thermoelectric element and the conductive block is performed by the thermoelectric element to the concave portion of the conductive block. Since this is performed by press-fitting the end of the element, a "displacement" can be generated between the thermoelectric element and the conductive block microscopically, so that the generation of thermal shear stress is avoided.

【0010】また、この熱電素子の少なくとも高温側端
部を導電性ブロックによって覆うことによって、この熱
電素子の成分の昇華や酸化の発生を効果的に回避でき成
分の変動や、特性の劣化を回避できるものである。
Further, by covering at least the high-temperature side end of the thermoelectric element with a conductive block, it is possible to effectively prevent sublimation and oxidation of the components of the thermoelectric element, thereby preventing fluctuation of the components and deterioration of characteristics. You can do it.

【0011】また、熱電素子の、導電性ブロックの凹部
への圧入がなされる端部に、予め金属板を接合してお
き、この金属板を介して導電性ブロックの凹部への圧入
を行うことにより、熱電素子端部の導電性ブロックの凹
部への圧入は、金属板の変形によって行うことができる
ので、この圧入による力が直接的に熱電素子に与えられ
ることを回避でき、これによって脆弱な熱電素子におい
ても、この圧入に際して破損させるような不都合を効果
的に回避できる。
Further, a metal plate is previously bonded to an end of the thermoelectric element where the conductive block is pressed into the concave portion, and the conductive block is pressed into the concave portion via the metal plate. Accordingly, the press-fitting of the conductive block at the end of the thermoelectric element into the concave portion can be performed by deformation of the metal plate, so that the force due to this press-fitting can be prevented from being directly applied to the thermoelectric element, thereby making the fragile. In the thermoelectric element, it is possible to effectively avoid the disadvantage that the thermoelectric element is damaged during the press-fitting.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明による熱電変換装置の実施
例を説明する。本発明装置においては、図1にその一例
の熱電素子部の概略断面図を示すように、例えぼPbT
eよりなるn型もしくはp型の半導体熱電素子1の少な
くとも高温側端部1Hに導電性ブロック3を被冠嵌着す
る。図示の例ではこの高温側端部1Hとこれとは反対側
の低温側端部1Lとの双方に、これら端部1Hおよび1
Lを圧入する凹部2を有する導電性ブロック3を被冠嵌
着した場合である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a thermoelectric converter according to the present invention will be described. FIG. 1 shows an example of the apparatus of the present invention.
As shown in a schematic cross-sectional view of the thermoelectric element portion of FIG.
The conductive block 3 is crowned and fitted to at least the high temperature side end 1H of the n-type or p-type semiconductor thermoelectric element 1 made of e. In the illustrated example, both the high-temperature side end 1H and the opposite low-temperature side end 1L have these ends 1H and 1H.
This is a case where a conductive block 3 having a concave portion 2 into which L is pressed is fitted with a crown.

【0013】この導電性ブロック3は、例えば純鉄より
なり、その凹部2は、それぞれ圧入する熱電素子1の端
部1Hおよび1Lの断面形状、大きさに対応する内形
状、大きさに選定され、その深さは、例えば1mmに形
成される。
The conductive block 3 is made of, for example, pure iron, and the recess 2 is selected to have an inner shape and size corresponding to the cross-sectional shape and size of the ends 1H and 1L of the thermoelectric element 1 to be press-fitted. , The depth of which is, for example, 1 mm.

【0014】導電性ブロック3の凹部2に圧入される熱
電素子1の端部1Hおよび1Lには、図2にその斜視図
を示すように、予め例えば純鉄よりなる例えば厚さ0.
1mm〜0.5mmの金属板4を例えば熱電素子の成型
と共に一体に接合しておき、熱電素子1の端部の凹部2
への圧入に際しては、この金属板4が変形して、熱電素
子1の端部1Hおよび1Lと凹部2との間、主として端
部1Hおよび1Lの周面と、凹部2の内周面との間に介
在して、端部1Hおよび1Lと導電性ブロック3との機
械的、電気的、熱的結合が良好に行われるようにする。
As shown in FIG. 2, the ends 1H and 1L of the thermoelectric element 1 press-fitted into the recesses 2 of the conductive block 3 are made of, for example, pure iron and have a thickness of 0.1 mm.
For example, a metal plate 4 of 1 mm to 0.5 mm is integrally joined together with, for example, molding of a thermoelectric element, and a recess 2 at an end of the thermoelectric element 1 is formed.
When the metal plate 4 is press-fitted, the metal plate 4 is deformed, and the gap between the end portions 1H and 1L of the thermoelectric element 1 and the concave portion 2, mainly the peripheral surfaces of the end portions 1H and 1L and the inner peripheral surface of the concave portion 2 is formed. The intermediate portions 1H and 1L and the conductive block 3 are preferably mechanically, electrically, and thermally coupled to each other.

【0015】各熱電素子1は、図示のように、四角柱状
に構成することもできるし、他の多角柱状体、あるいは
円柱状体等の形状とすることができる。
Each thermoelectric element 1 can be formed in a quadrangular prism shape as shown in the figure, or can be formed in another polygonal column shape or a cylindrical shape.

【0016】n型の半導体熱電素子は、例えばドーパン
トとしてPbI2 が添加されたPbTe系素子によって
構成することができ、この端部に純鉄の金属板4を衝合
させた状態で、例えば858℃で、20分〜30分間の
加圧加熱を行うことによって金属板4のn型熱電素子1
の端部への接合を行うことができる。
The n-type semiconductor thermoelectric element can be constituted by, for example, a PbTe-based element to which PbI 2 is added as a dopant. C. for 20 minutes to 30 minutes under pressure to heat the n-type thermoelectric element 1 of the metal plate 4.
Can be joined to the end of the wire.

【0017】p型の半導体熱電素子は、例えばドーパン
トとしてNaが添加されたPbTe系素子によって構成
することができる。そしてこの場合、ZnTe粉末を塗
布した純鉄の金属板4を用意し、これを例えば850℃
で加熱溶解して1時間保持することによって金属板の表
面に0.05mm〜0.01mm程度の厚さのFePb
Teの化合物膜を形成し、その後この化合物膜の形成面
をp型熱電素子の端部に当接させるようにして金属板4
を配置し、この状態で808℃で、2分〜4分間の加圧
加熱を行うことによって金属板4のp型熱電素子1の端
部への接合を行うようにすることができる。
The p-type semiconductor thermoelectric element can be constituted by, for example, a PbTe-based element to which Na is added as a dopant. In this case, a pure iron metal plate 4 coated with ZnTe powder is prepared,
Is heated and melted for 1 hour, so that the surface of the metal plate has an FePb thickness of about 0.05 mm to 0.01 mm.
A compound film of Te is formed, and then the surface on which the compound film is formed is brought into contact with the end of the p-type thermoelectric element so that the metal plate 4
By pressing and heating at 808 ° C. for 2 minutes to 4 minutes in this state, the metal plate 4 can be joined to the end of the p-type thermoelectric element 1.

【0018】このように、n型およびp型の各熱電素子
1への金属板4の接合はそれぞれ独立に行うことができ
るものであり、したがってそれぞれの熱電素子1の組
成、およびこれに適した金属板の材料選定、および接合
方法を適用できる。
As described above, the bonding of the metal plate 4 to each of the n-type and p-type thermoelectric elements 1 can be performed independently. Therefore, the composition of each thermoelectric element 1 and the composition suitable for the thermoelectric element 1 can be achieved. The material selection of the metal plate and the joining method can be applied.

【0019】導電性ブロック3の凹部2は、熱電素子1
の端部1Hおよび1Lの圧入状態で、端部1Hおよび1
Lを、覆ってこれら端部1Hおよび1Lを外気と気密的
に遮断する有底形状とする。
The recess 2 of the conductive block 3 is
In the press-fit state of the ends 1H and 1L, the ends 1H and 1L
L has a bottomed shape which covers these ends 1H and 1L in a gas-tight manner from outside air.

【0020】導電性ブロック3は、図1で示すように、
熱電素子1の両端部1Hおよび1Lにそれぞれ個々に嵌
着することもできるし、図示しないが熱電素子の高温側
の一方の端部1Hのみに嵌着する構成とし、低温側端部
1Lに関しては、従来と同様に金属セグメントないしは
導電性ブロックを半田付け等によって固着する構成とす
ることもできる。
The conductive block 3 includes, as shown in FIG.
The thermoelectric element 1 may be individually fitted to both ends 1H and 1L, or may be fitted to only one end 1H on the high temperature side of the thermoelectric element (not shown). As in the conventional case, the metal segments or the conductive blocks may be fixed by soldering or the like.

【0021】また、例えばn型およびp型の複数の熱電
素子をいわゆるπ型に接続する構成を採る場合は、図3
に示すように、導電性ブロック3に例えば対の凹部2を
形成し、これら凹部2にそれぞれ端部に金属板4を固着
したn型およびp型の複数の熱電素子1の各一端部を、
図4にその断面図を示すように、金属板4を変形させる
ように圧入して、これら端部に共通の導電性ブロック3
を被冠して、この導電性ブロック3によって、対のn型
およびp型の熱電素子1の各一端の電気的連結をも行う
構成とすることもできる。
In the case where a plurality of n-type and p-type thermoelectric elements are connected in a so-called π-type, for example, FIG.
As shown in FIG. 1, for example, a pair of concave portions 2 are formed in the conductive block 3, and one end portion of each of a plurality of n-type and p-type thermoelectric elements 1 in each of which a metal plate 4 is fixed at an end portion,
As shown in the sectional view of FIG. 4, the metal plate 4 is press-fitted so as to be deformed, and a common conductive block 3 is attached to these ends.
And electrically connecting each end of the pair of n-type and p-type thermoelectric elements 1 by the conductive block 3.

【0022】この場合、各熱電素子1の各他方の低温側
端部1Lに対しては、図5にその断面図を示すように、
個々に各1個の凹部2を有する導電性ブロック3を同様
に金属板4を介してそれぞれ被冠することもできるし、
図6に示すように、高温側端部1Hにおけると同様に対
の凹部2を有する導電性ブロック3を、互いに他の導電
型のp型およびn型の熱電素子1の各低温側端部1Lに
被冠させ、π型接続による各対のn型およびp型による
熱電対が、各導電性ブロックによって複数組順次π型接
続によって直列に接続された多数の熱電素子による熱電
変換装置を構成することもできる。
In this case, the other low-temperature side end 1L of each thermoelectric element 1 is, as shown in a sectional view of FIG.
Each of the conductive blocks 3 each having one recess 2 can be similarly covered with a metal plate 4.
As shown in FIG. 6, a conductive block 3 having a pair of concave portions 2 as in the high temperature side end 1H is connected to each low temperature side end 1L of the p-type and n-type thermoelectric elements 1 of another conductivity type. A plurality of thermocouples of n-type and p-type of each pair by π-type connection constitute a thermoelectric conversion device by a large number of thermoelectric elements sequentially connected in series by π-type connection by each conductive block. You can also.

【0023】このように、熱電素子1の端部1Hおよび
1Lに、導電性ブロック3を被冠させることによって熱
電素子1の端部1Hおよび1Lを覆ってこれら端部を外
囲雰囲気と遮断するようにする。
As described above, the ends 1H and 1L of the thermoelectric element 1 are covered with the conductive block 3 so as to cover the ends 1H and 1L of the thermoelectric element 1 and shut off these ends from the surrounding atmosphere. To do.

【0024】このようにして、導電性ブロック3が結合
された複数の熱電素子1は、例えば図7に示すように、
それぞれ中温ないしは高温の熱エネルギーが供給される
高温側熱伝導板11Hと、冷却側の低温側熱伝導板11
Lとの間に、挟み込んで保持する。この場合、各熱電素
子1の、高温側端部1Hおよび1Lを、各熱伝導板11
Hおよび11Lに、それぞれ例えばマイカ等の絶縁性薄
膜12を介して衝合させ、両熱伝導板11Hおよび11
Lを、例えば締めつけねじによって熱電素子1を挟み込
んだ状態で挟持する。このようにして各熱電素子1の高
温側端部1Hを、高温側熱伝導板11Hに、また低温側
端部1Lを低温側熱伝導板11Lにそれぞれ熱的に密
に、かつ電気的に絶縁して結合する。
As described above, the plurality of thermoelectric elements 1 to which the conductive blocks 3 are coupled are, for example, as shown in FIG.
The high-temperature side heat conduction plate 11H to which medium- or high-temperature heat energy is supplied, and the low-temperature side heat conduction plate 11
And L. In this case, the high temperature side ends 1H and 1L of each thermoelectric element 1 are
H and 11L, respectively, via an insulating thin film 12 such as mica.
L is clamped while the thermoelectric element 1 is clamped by, for example, a tightening screw. In this way, the high-temperature side end 1H of each thermoelectric element 1 is thermally insulated and electrically insulated from the low-temperature end 1L to the low-temperature side heat conduction plate 11L, respectively. And combine.

【0025】上述の構成によれば、熱電素子1の端部1
Hおよび1Lに導電性ブロック3を被冠した構成とした
ので、この端部における他部との電気的、熱的結合をこ
の導電性ブロックによって行うことができるものである
が、この熱電素子1と導電性ブロック3の結合は、導電
性ブロック3の凹部1への熱電素子端部の圧入によって
行うようにしたことから、微視的には熱電素子と導電性
ブロックとの間に“ずれ”の発生が可能であることか
ら、高温側端部1Hにおいて高温加熱がなされてもこれ
による熱剪断応力の発生が回避される。
According to the above configuration, the end 1 of the thermoelectric element 1
Since the conductive block 3 is covered with H and 1L, electrical and thermal coupling with other portions at this end can be performed by the conductive block. And the conductive block 3 are joined by press-fitting the end of the thermoelectric element into the concave portion 1 of the conductive block 3, so that microscopically, "shift" between the thermoelectric element and the conductive block. Can be generated, even if high-temperature heating is performed at the high-temperature side end 1H, generation of thermal shear stress due to this is avoided.

【0026】また、この熱電素子の端部、特に少なくと
も高温側端部を導電性ブロック3によって覆う構成とし
たことによって、この熱電素子1の構成成分の昇華や酸
化の発生を効果的に回避でき成分の変動や、特性の劣化
を回避できるものである。
In addition, since the end of the thermoelectric element, particularly at least the high-temperature end, is covered with the conductive block 3, sublimation and oxidation of the components of the thermoelectric element 1 can be effectively avoided. Variation of components and deterioration of characteristics can be avoided.

【0027】また、熱電素子1の、導電性ブロック3の
凹部2への圧入がなされる端部に、予め金属板4を接合
しておき、この金属板4を介して導電性ブロックの凹部
への圧入を行うことにより、この圧入は金属板4の変形
によってなされることから、この圧入に際して加わる力
が直接的に熱電素子に与えられることを回避でき、これ
によって脆弱なPbTe等の熱電素子1においても、こ
の圧入に際して破損させるような不都合を効果的に回避
でき、またその圧入による熱電素子1と導電性ブロック
3の結合を確実に行うことができる。
Further, a metal plate 4 is previously bonded to the end of the thermoelectric element 1 where the conductive block 3 is pressed into the recess 2, and the thermoelectric element 1 is connected to the recess of the conductive block via the metal plate 4. Since the press-fitting is performed by deformation of the metal plate 4, the force applied at the time of press-fitting can be prevented from being directly applied to the thermoelectric element, whereby the fragile thermoelectric element 1 such as PbTe can be avoided. In this case, it is possible to effectively avoid inconveniences such as breakage at the time of press-fitting, and it is possible to securely connect the thermoelectric element 1 and the conductive block 3 by the press-fitting.

【0028】図7の構成では、各熱電素子1の両端部1
Hおよび1Lにおける隣り合う互いに他の熱電素子相互
の直列接続を、それぞれ導電性ブロック3によって行う
構成とした場合であるが、図5で説明したように例えば
低温側端部1Lにおいて、各熱電素子1に関して個々に
導電性ブロック3を嵌着する構成とする場合には、図8
にその要部の断面図を示すように、低温側端部1Lにお
いては、互いに電気的に接続すべき隣り合う熱電素子1
の各導電性ブロック3に差し渡って金属セグメント13
を衝合させて配置し、これら金属セグメント13によっ
て相互の電気的接続を行うようにすることもできる。
In the configuration shown in FIG. 7, both ends 1 of each thermoelectric element 1 are provided.
In this case, the adjacent thermoelectric elements in H and 1L are connected in series to each other by the conductive block 3, respectively. For example, as shown in FIG. In the case where the conductive blocks 3 are individually fitted with respect to 1, FIG.
As shown in the cross-sectional view of the main part, adjacent thermoelectric elements 1 to be electrically connected to each other at a low temperature side end 1L.
Metal segments 13 over each conductive block 3
Can be arranged in abutment, and these metal segments 13 can be electrically connected to each other.

【0029】そして、特に本発明においては、例えば図
8に示すように、図7と対応する部分には同一符号を付
して重複説明を省略するが、低温側においては、熱伝導
板11側から絶縁性のセラミック、テフロン等による固
定ねじ14を、金属セグメント13とこれに衝合する導
電性ブロック3とに貫通して螺入させることによって、
熱電素子1、金属セグメント13等の相互の位置関係を
設定および組み立ての簡易化、さらに全体の機械的強度
の向上等を図ることができるようにする。
[0029] In particular the present invention, for example as shown in FIG. 8, the parts corresponding to those in FIG. 7 is a repeated explanation thereof are denoted by the same reference numerals, in the low temperature side, the heat conduction plate 11 By screwing a fixing screw 14 made of insulating ceramic, Teflon, or the like from the side through the metal segment 13 and the conductive block 3 which abuts on the metal segment 13,
It is intended to simplify the setting and assembling of the mutual positional relationship between the thermoelectric element 1, the metal segment 13, and the like, and to improve the overall mechanical strength .

【0030】この場合、固定ねじ14を螺入する母螺
は、導電性ブロック3を貫通することのない深さに選定
することによって、熱電素子1の導電性ブロック3によ
る気密的被覆を阻害することがないようにすることもで
きるが、低温側においてこのような昇華や、酸化等の問
題が生じない場合においては、固定ねじ14を螺入する
母螺を導電性ブロック3まで貫通して形成することもで
きる。
In this case, the hermetic screw into which the fixing screw 14 is screwed is selected to a depth that does not penetrate the conductive block 3, thereby preventing the thermoelectric element 1 from being hermetically covered by the conductive block 3. In the case where such a problem as sublimation or oxidation does not occur on the low temperature side, a core screw into which the fixing screw 14 is screwed is formed to penetrate the conductive block 3. You can also.

【0031】熱電素子1は、高温側熱伝導板11Hおよ
び低温側熱伝導板11L間において、2次元的にすなわ
ち縦横にそれぞれ複数の行および列をもって配置するこ
とができる。図9はその一例の平面図で、図10はその
側面図を示す。図9および図10において、図8と対応
する部分には同一符号を付して重複説明を省略するが、
図9および図10においては、高温側熱伝導板11Hお
よび低温側熱伝導板11Lが、スプリング15を介在さ
せた締めつけねじ15によって、熱電素子1を挟み込ん
で固定した構成がとられている。
The thermoelectric elements 1 can be arranged two-dimensionally, that is, with a plurality of rows and columns, between the high-temperature-side heat conductive plate 11H and the low-temperature-side heat conductive plate 11L. FIG. 9 is a plan view of an example thereof, and FIG. 10 is a side view thereof. 9 and 10, parts corresponding to those in FIG.
9 and 10, a configuration is adopted in which the high-temperature-side heat conductive plate 11H and the low-temperature-side heat conductive plate 11L are fixed with the thermoelectric element 1 sandwiched therebetween by a tightening screw 15 with a spring 15 interposed.

【0032】[0032]

【発明の効果】上述したように本発明構成によれば、熱
電素子1の少なくとも高温側端部1Hに導電性ブロック
3を被冠した構成としたので、この端部における他部と
の電気的、熱的結合をこの導電性ブロックによって行う
ことができるものであるが、この熱電素子1と導電性ブ
ロック3の結合は、導電性ブロック3の凹部1への熱電
素子端部の圧入によって行うようにしたことから、微視
的には熱電素子と導電性ブロックとの間に“ずれ”の発
生が可能であることから、高温側端部1Hにおいて高温
加熱がなされてもこれによる熱剪断応力の発生が回避さ
れる。そして、低温側端部においては、固定ねじ14に
よって固定することから、より安定した保持を行うこと
ができる。
As described above, according to the structure of the present invention, at least the high temperature side end 1H of the thermoelectric element 1 is covered with the conductive block 3, so that the end of the thermoelectric element 1 is electrically connected to other parts. The thermal coupling can be performed by the conductive block. The coupling between the thermoelectric element 1 and the conductive block 3 is performed by press-fitting the end of the thermoelectric element into the recess 1 of the conductive block 3. Therefore, microscopically, "displacement" can be generated between the thermoelectric element and the conductive block. Therefore, even if high-temperature heating is performed at the high-temperature side end 1H, the thermal shear stress caused by this is reduced. Occurrence is avoided. And, at the low temperature side end, the fixing screw 14
Therefore, since it is fixed, more stable holding is performed.
Can be.

【0033】また、この熱電素子の端部、特に少なくと
も高温側端部を導電性ブロック3によって覆う構成とす
ることによって、この熱電素子1の構成成分の昇華や酸
化の発生を効果的に回避でき成分の変動や、特性の劣化
を回避できるものである。
Further, by constituting the end of the thermoelectric element, particularly at least the end on the high-temperature side, with the conductive block 3, the sublimation and oxidation of the components of the thermoelectric element 1 can be effectively avoided. Variation of components and deterioration of characteristics can be avoided.

【0034】また、熱電素子1の、導電性ブロック3の
凹部2への圧入がなされる端部に、予め金属板4を接合
しておき、この金属板4を介して導電性ブロックの凹部
への圧入を行うことにより、この圧入は金属板4の変形
によってなされることから、この圧入に際して加わる力
が直接的に熱電素子に与えられることを回避でき、これ
によって脆弱なPbTe等の熱電素子1においても、こ
の圧入に際して破損させるような不都合を効果的に回避
でき、またその圧入による熱電素子1と導電性ブロック
3の結合を確実に行うことができる。
Further, a metal plate 4 is previously bonded to the end of the thermoelectric element 1 where the conductive block 3 is pressed into the recess 2, and the thermoelectric element 1 is connected to the recess of the conductive block via the metal plate 4. Since the press-fitting is performed by deformation of the metal plate 4, it is possible to avoid that the force applied at the time of the press-fitting is directly applied to the thermoelectric element, whereby the fragile thermoelectric element 1 made of PbTe or the like can be avoided. In this case, it is possible to effectively avoid inconveniences such as breakage at the time of press-fitting, and it is possible to securely connect the thermoelectric element 1 and the conductive block 3 by the press-fitting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による熱電変換装置の熱電素子部の一例
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a thermoelectric element section of a thermoelectric conversion device according to the present invention.

【図2】図1に示す熱電装置の熱電素子の斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric element of the thermoelectric device shown in FIG.

【図3】本発明による熱電変換装置の他の一例の熱電素
子部の分解斜視図である。
FIG. 3 shows another example of a thermoelectric device according to the present invention.
It is an exploded perspective view of a child part .

【図4】図3に示す熱電変換装置の熱電素子部の製造過
程の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing the thermoelectric element of the thermoelectric conversion device shown in FIG.

【図5】本発明による熱電変換装置の他の一例の熱電素
子部の断面図である。
FIG. 5 shows another example of a thermoelectric device according to the present invention.
It is sectional drawing of a child part .

【図6】本発明による熱電変換装置の他の一例の熱電素
子部の断面図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a thermoelectric device according to the present invention.
It is sectional drawing of a child part .

【図7】本発明による熱電変換装置の他の一例の熱電素
子部の断面図である。
FIG. 7 shows another example of a thermoelectric device according to the present invention.
It is sectional drawing of a child part .

【図8】本発明による熱電変換装置の一例の断面図であ
る。
8 is a cross-sectional view of one example of a thermoelectric conversion device according to the present invention.

【図9】本発明による熱電変換装置の他の一例の平面図
である。
FIG. 9 is a plan view of another example of the thermoelectric conversion device according to the present invention.

【図10】図9に示す熱電変換装置の側面図である。FIG. 10 is a side view of the thermoelectric converter shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱電素子 1H 高温側端部 1L 低温側端部 2 凹部 3 導電性ブロック 4 金属板 11H 高温側熱伝導板 11L 低温側熱伝導板 12 絶縁性薄膜 13 金属セグメント REFERENCE SIGNS LIST 1 thermoelectric element 1H high-temperature side end 1L low-temperature side end 2 recess 3 conductive block 4 metal plate 11H high-temperature side heat conduction plate 11L low-temperature side heat conduction plate 12 insulating thin film 13 metal segment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 信一 宮城県角田市君萱字小金沢1 科学技術 庁 航空宇宙技術研究所 角田宇宙推進 技術研究センター内 (72)発明者 大島 民夫 宮城県角田市君萱字小金沢1 科学技術 庁 航空宇宙技術研究所 角田宇宙推進 技術研究センター内 (72)発明者 新野 正之 宮城県角田市君萱字小金沢1 科学技術 庁 航空宇宙技術研究所 角田宇宙推進 技術研究センター内 (72)発明者 多田 保夫 宮城県角田市君萱字小金沢1 科学技術 庁 航空宇宙技術研究所 角田宇宙推進 技術研究センター内 (56)参考文献 特開 昭61−156781(JP,A) 特開 平5−152615(JP,A) 実公 昭37−20025(JP,Y1) 実公 昭34−12473(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 35/32 H01L 35/06 H01L 35/08 H01L 35/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Moriya 1 Koganezawa, Kuniki, Kakuta-shi, Miyagi Japan Science and Technology Agency, Aerospace Research Institute Kanagaya 1 Koganezawa 1 Science and Technology Agency Aerospace Research Laboratory Kakuda Space Propulsion Research Center (72) Inventor Masayuki Niino 1 Kungaya 1 Koganazawa Research Institute of Aerospace Technology Kakuda City, Miyagi Pref. (72) Inventor Yasuo Tada 1 Koganezawa, Kunigaya-shi, Kakuda-shi, Miyagi Pref. Japan Science and Technology Agency Aerospace Research Institute Kakuda Space Propulsion Research Center (56) References JP-A-61-156781 (JP, A) Hei 5-152615 (JP, A) Jiko 37-20025 (JP, Y1) Jiko 34-12473 (JP, Y 1) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 35/32 H01L 35/06 H01L 35/08 H01L 35/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱電素子の少なくとも高温側端部に、該
端部を圧入する凹部を有する導電性ブロックが被冠され
て成り、 上記熱電素子を、低温側端部において固定ねじによって
固定したことを特徴とする熱電変換装置。
An electroconductive block having a concave portion for press-fitting the end portion is covered at least on a high temperature side end of the thermoelectric element, and the thermoelectric element is fixed at a low temperature side end by a fixing screw. A thermoelectric conversion device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 上記導電性ブロックの上記凹部への上記
熱電素子の端部の圧入によって、該導電性ブロックの上
記熱電素子の上記端部に対する結合を行うとともに、上
記導電性ブロックによって上記熱電素子の上記端部を覆
って該端部を外囲雰囲気と遮断するようにしたことを特
徴とする請求項1に記載の熱電変換装置。
2. The thermoelectric element is connected to the end of the thermoelectric element by press-fitting the end of the thermoelectric element into the recess of the conductive block, and the thermoelectric element is connected to the thermoelectric element by the conductive block. 2. The thermoelectric conversion device according to claim 1, wherein said end portion is covered to shield the end portion from the surrounding atmosphere.
【請求項3】 熱電素子の少なくとも高温側端部に金属
板が結合され、 該金属板を介して上記導電性ブロックの上記凹部への上
記熱電素子の上記端部の圧入を行うようにしたことを特
徴とする請求項1または2に記載の熱電変換装置。
3. A thermoplate, wherein a metal plate is connected to at least a high temperature side end of the thermoelectric element, and the end of the thermoelectric element is press-fitted into the recess of the conductive block via the metal plate. The thermoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 上記熱電素子が、PbTe系熱電素子で
あることを特徴とする請求項1、2または3に記載の熱
電変換装置。
4. The thermoelectric conversion device according to claim 1, wherein the thermoelectric element is a PbTe-based thermoelectric element.
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