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JPH07326802A - Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion device using the same - Google Patents

Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion device using the same

Info

Publication number
JPH07326802A
JPH07326802A JP6120145A JP12014594A JPH07326802A JP H07326802 A JPH07326802 A JP H07326802A JP 6120145 A JP6120145 A JP 6120145A JP 12014594 A JP12014594 A JP 12014594A JP H07326802 A JPH07326802 A JP H07326802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film layer
thermoelectric conversion
type semiconductor
semiconductor film
module
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6120145A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Kogo
正▲徳▼ 古後
Yasunori Tanji
雍典 丹治
Takeshi Masumoto
健 増本
Minoru Kuboki
實 久保木
Takejiro Kaneko
武次郎 金子
Risaburo Sato
利三郎 佐藤
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.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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 Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP6120145A priority Critical patent/JPH07326802A/en
Publication of JPH07326802A publication Critical patent/JPH07326802A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱電変換効率が優れると共に、半田を使用し
ない小型構造の熱電気変換モジュールを提供すること。 【構成】 熱電気変換モジュールは、一対の導体板1
a,1b間に絶縁体膜層5と熱伝達を向上させるために
それぞれ異なる組成の複数の異種部を組み合わせたN型
半導体膜層4及びP型半導体膜層3とを介在させた構造
の積層ブロック100を基体としている。N型半導体膜
層4及びP型半導体膜層3は、絶縁体膜層5の一部に導
体により形成された導体結合膜層2が設けられることに
よって、互いに電気的に直列結合されている。複数の異
種部の一部分は高温度領域用の熱電気変換素子材料より
成り、他部分は低温度領域用の熱電気変換素子材料より
成っている。N型半導体膜層4ではN1 型及びN2 型が
繋ぎ合わされ、P型半導体膜層3ではP1 型及びP2
が繋ぎ合わされている。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a thermoelectric conversion module having excellent thermoelectric conversion efficiency and having a small structure that does not use solder. [Constitution] The thermoelectric conversion module includes a pair of conductor plates 1
Lamination of a structure in which an insulator film layer 5 and an N-type semiconductor film layer 4 and a P-type semiconductor film layer 3 in which a plurality of different parts having different compositions are combined are interposed between a and 1b. The block 100 is used as a base. The N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3 are electrically connected in series with each other by providing the conductor coupling film layer 2 formed of a conductor on a part of the insulator film layer 5. A part of the plurality of different types of parts is made of thermoelectric conversion element material for high temperature region, and the other part is made of thermoelectric conversion element material for low temperature region. In the N-type semiconductor film layer 4, N 1 type and N 2 type are connected, and in the P type semiconductor film layer 3, P 1 type and P 2 type are connected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、N型半導体膜及びP型
半導体膜を熱電気変換素子(熱電対素子)とすると共
に、ゼーベック効果並びにペルチェ効果を原理とする熱
電気変換モジュール,及びそれを使用した熱電気変換装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a N-type semiconductor film and a P-type semiconductor film as thermoelectric conversion elements (thermocouple elements), and a thermoelectric conversion module based on the Seebeck effect and Peltier effect. The present invention relates to a thermoelectric conversion device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、熱エネルギーを電気エネルギーに
変換するゼーベック効果や、電気エネルギーを熱エネル
ギーに変換するペルチェ効果を利用した熱電気変換素
子,並びにそのモジュールは、古くから開発されてい
る。この熱電気変換モジュールでは、N型半導体及びP
型半導体を熱電気変換素子材料とするチップと金属セグ
メントとを半田接合した構造を基本としている。この構
造はπ字型と呼ばれるが、数十年来殆ど変えられていな
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thermoelectric conversion element utilizing the Seebeck effect for converting heat energy into electric energy and the Peltier effect for converting electric energy into heat energy, and a module thereof have been developed for a long time. In this thermoelectric conversion module, the N-type semiconductor and P
It is based on a structure in which a chip using a die semiconductor as a thermoelectric conversion element material and a metal segment are joined by soldering. This structure, called the π-shape, has remained largely unchanged for decades.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したπ字型構造の
熱電気変換モジュールの場合、多くのチップと金属セグ
メントとを半田によって接合しているが、この半田接合
を行うこと自体に大きな問題がある。本来、半田接合は
一旦半田を凝固させた後、室温近傍でその接合機能が果
たされるので、例えばこの熱電気変換モジュールを用い
た熱電気変換装置においては、半田が高温に晒されてそ
の組織が粗大化されてしまい、熱電気変換モジュールの
基本特性である熱電変換効率が損なわれてしまう危険が
ある。
In the case of the thermoelectric conversion module having the π-shaped structure described above, many chips and metal segments are joined by solder. However, there is a big problem in performing this solder joining itself. is there. Originally, in solder bonding, after the solder is once solidified, its bonding function is fulfilled at around room temperature. Therefore, for example, in a thermoelectric conversion device using this thermoelectric conversion module, the solder is exposed to high temperature and its structure is There is a risk that the particles become coarse and the thermoelectric conversion efficiency, which is a basic characteristic of the thermoelectric conversion module, is impaired.

【0004】即ち、熱電気変換装置では熱電気変換モジ
ュールにおける素子両端に大きな温度差を与えて発電及
び冷却機能を高めて稼働させる必要があるが、このとき
にSn及びPbを主成分とし,且つこれらの共晶点近傍
に組成を持つ高温側の半田部が長時間に及んで融点直下
温度に晒されることによって、半田の組織がSbとPb
との2層に細かく分散され、層状組織が粗大化され易く
なる。このような半田組織の粗大化は、熱電気変換モジ
ュールにおけるそれぞれの接合層で生じるため、該当す
る箇所では形状の変化を生じ、熱電気変換素子に対して
不均一な熱剪断応力を与えることになる。
That is, in the thermoelectric conversion device, it is necessary to give a large temperature difference to both ends of the elements in the thermoelectric conversion module to enhance the power generation and cooling functions and to operate the thermoelectric conversion module. At this time, Sn and Pb are the main components, and The high temperature side solder part having a composition near these eutectic points is exposed to the temperature just below the melting point for a long time, so that the structure of the solder becomes Sb and Pb.
And 2 are finely dispersed, and the layered structure is likely to be coarsened. Since such coarsening of the solder structure occurs in each bonding layer in the thermoelectric conversion module, a change in shape occurs at the corresponding portion, and uneven thermal shear stress is applied to the thermoelectric conversion element. Become.

【0005】こうした熱電気変換モジュールを使用する
と、一部の箇所に応力集中が起こり、これが熱電気変換
素子自体を劈開,或いは破壊させる原因となる。因み
に、熱電気変換モジュールにおいては、熱電気変換素子
の数がn個であると、各熱電気変換素子の自由度は1/
2nであるので、熱電気変換素子の数が多い程、劈開や
破壊の確率が高くなる。
When such a thermoelectric conversion module is used, stress concentration occurs in a part of the area, which causes cleavage or destruction of the thermoelectric conversion element itself. Incidentally, in the thermoelectric conversion module, if the number of thermoelectric conversion elements is n, the degree of freedom of each thermoelectric conversion element is 1 /.
Since it is 2n, the greater the number of thermoelectric conversion elements, the higher the probability of cleavage and destruction.

【0006】本発明は、かかる問題点を解消すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、熱電変換効率が優れる
と共に、半田を使用しない小型構造の熱電気変換モジュ
ール,及びそれを使用した熱電気変換装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and its technical problem is to provide a thermoelectric conversion module having a small structure which is excellent in thermoelectric conversion efficiency and which does not use solder, and a thermoelectric conversion module using the same. An object is to provide an electric conversion device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
対向した一対の導体板間に絶縁体膜層,N型半導体膜
層,及びP型半導体膜層を介在させた構造の積層ブロッ
クを基体とし、N型半導体膜層及びP型半導体膜層は、
絶縁体膜層の一部に設けられた導体結合膜層により、互
いに電気的に直列結合された熱電気変換モジュールが得
られる。
According to the present invention, there is provided a laminated block having a structure in which an insulator film layer, an N-type semiconductor film layer and a P-type semiconductor film layer are interposed between a pair of conductor plates facing each other. Using the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer as a base,
Due to the conductor coupling film layer provided on a part of the insulating film layer, a thermoelectric conversion module electrically coupled in series is obtained.

【0008】又、本発明によれば、上記熱電気変換モジ
ュールにおいて、N型半導体膜層とP型半導体膜層との
それぞれは、異なる組成の複数の異種部の組み合わせよ
り成る熱電気変換モジュールが得られる。
Further, according to the present invention, in the thermoelectric conversion module, the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer each include a combination of a plurality of different parts having different compositions. can get.

【0009】更に、本発明によれば、上記熱電気変換モ
ジュールにおいて、複数の異種部の一部分は高温度領域
用の熱電気変換素子材料より成り,且つ他部分は低温度
領域用の熱電気変換素子材料より成り、導体結合膜層
は、N型半導体膜層及びP型半導体膜層の相互間を,複
数の異種部のうち,高温度領域用の熱電気変換素子材料
より成るもの同士,及び低温度領域用の熱電気変換素子
材料より成るもの同士を結合して成る熱電気変換モジュ
ールが得られる。
Further, according to the present invention, in the thermoelectric conversion module, a part of the plurality of different parts is made of a thermoelectric conversion element material for a high temperature region, and the other part is a thermoelectric conversion device for a low temperature region. And a conductor coupling film layer between the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer, which is made of a thermoelectric conversion element material for a high temperature region among a plurality of different parts, and A thermoelectric conversion module can be obtained in which thermoelectric conversion element materials for the low temperature region are joined together.

【0010】加えて、本発明によれば、上記何れかの熱
電気変換モジュールにおいて、複数の異種部は、N型半
導体膜層及びP型半導体膜層のそれぞれの組成を傾斜す
ることで形成された熱電気変換モジュールが得られる。
In addition, according to the present invention, in any one of the thermoelectric conversion modules described above, the plurality of different portions are formed by grading the respective compositions of the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer. A thermoelectric conversion module is obtained.

【0011】一方、本発明によれば、上記何れか一つの
熱電気変換モジュールの複数個を一対の導体板の対向方
向で電気的に直列結合したモジュール結合体と、モジュ
ール結合体の結合方向と平行して延在し,該モジュール
結合体に高温熱を伝達する高温熱伝達手段と、モジュー
ル結合体の結合方向と平行して延在し,該モジュール結
合体に低温熱を伝達する低温熱伝達手段と、モジュール
結合体を高温熱伝達手段及び低温熱伝達手段の間に保持
固定した保持固定手段とを含む熱電気変換装置が得られ
る。
On the other hand, according to the present invention, a plurality of any one of the thermoelectric conversion modules described above are electrically connected in series in a direction in which a pair of conductor plates face each other, and a module connecting direction. High temperature heat transfer means extending in parallel and transferring high temperature heat to the module combination, and low temperature heat transfer extending in parallel to the connection direction of the module combination and transferring low temperature heat to the module combination. A thermoelectric conversion device is obtained that includes means and holding and fixing means for holding and fixing the module assembly between the high temperature heat transfer means and the low temperature heat transfer means.

【0012】[0012]

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の熱電気変換モ
ジュール,及びそれを使用した熱電気変換装置につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
The thermoelectric conversion module of the present invention and the thermoelectric conversion device using the same will be described in detail below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明の一実施例に係る熱電気変
換モジュールの基本構成を側面断面図により示したもの
である。
FIG. 1 is a side sectional view showing the basic structure of a thermoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention.

【0014】この熱電気変換モジュールは、互いに対向
した一対の導体板1a,1b間に絶縁体膜層5,N型半
導体膜層4,及びP型半導体膜層3を介在させた構造の
積層ブロック100を基体としている。即ち、積層ブロ
ック100は、導体板1a上に絶縁体膜層5,N型半導
体膜層4,及びP型半導体膜層3をこの順で複数回積層
し、最上層を絶縁体膜層5とした上でこの絶縁体膜層5
上に導体板1bを重ねて構成されている。
This thermoelectric conversion module is a laminated block having a structure in which an insulator film layer 5, an N-type semiconductor film layer 4, and a P-type semiconductor film layer 3 are interposed between a pair of conductor plates 1a and 1b facing each other. The base is 100. That is, in the laminated block 100, the insulator film layer 5, the N-type semiconductor film layer 4, and the P-type semiconductor film layer 3 are laminated on the conductor plate 1a a plurality of times in this order, and the uppermost layer is the insulator film layer 5. After that, this insulator film layer 5
It is configured by stacking a conductor plate 1b on top.

【0015】このうち、N型半導体膜層4及びP型半導
体膜層3は、絶縁体膜層5の一部に導体により形成され
た導体結合膜層2が設けられることによって、互いに電
気的に直列結合されている。又、N型半導体膜層4とP
型半導体膜層3とのそれぞれは、異なる組成の複数の異
種部の組み合わせにより成っており、図示するものの場
合、N型半導体膜層4ではN1 型層及びN2 型層が繋ぎ
合わされ、P型半導体膜層3ではP1 型層及びP2 型層
が繋ぎ合わされている。
Of these, the N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3 are electrically connected to each other by providing the conductor coupling film layer 2 formed of a conductor on a part of the insulator film layer 5. It is connected in series. In addition, the N-type semiconductor film layer 4 and P
Each of the N-type semiconductor film layer 3 and the N-type semiconductor film layer 3 is formed by combining a plurality of heterogeneous portions having different compositions. In the illustrated case, the N-type semiconductor film layer 4 is formed by connecting the N 1 -type layer and the N 2 -type layer together. In the type semiconductor film layer 3, the P 1 type layer and the P 2 type layer are joined together.

【0016】この複数の異種部の一部分はFeSi2
化合物等の高温度領域用の熱電気変換素子材料より成る
もので、他部分はBi2 Te3 系化合物等の低温度領域
用の熱電気変換素子材料より成っている。このため、導
体結合膜層2はそれぞれN型半導体膜層4及びP型半導
体膜層3の相互間を,高温度領域用の熱電気変換素子材
料より成るもの同士,即ち、P1 型層及びN1 型層と、
低温度領域用の熱電気変換素子材料より成るもの同士,
即ち、P2 型層及びN2 型層とを結合して成っている。
A part of the plurality of different parts is made of a thermoelectric conversion element material such as FeSi 2 type compound for high temperature region, and the other part is made of thermoelectric conversion material for low temperature region such as Bi 2 Te 3 type compound. Made of conversion element material. Therefore, the conductor coupling film layers 2 are formed of thermoelectric conversion element materials for high temperature regions, that is, the P 1 type layer and the P 1 type layer between the N type semiconductor film layer 4 and the P type semiconductor film layer 3, respectively. An N 1 type layer,
Composed of thermoelectric conversion element materials for low temperature regions,
That is, it is formed by combining the P 2 type layer and the N 2 type layer.

【0017】この積層ブロック100では、導体板1
a,1bを電極板とし、この電極板の延在方向とは垂直
な方向の両側面から適度な高温度差を与えると、導体板
1a,1bに所望の電力が発生する。この積層ブロック
100の場合、N型半導体膜層4及びP型半導体膜層3
では熱伝達が向上するようにN型半導体膜層4及びP型
半導体膜層3を異なる組成の複数の異種部の組み合わせ
による構成としているため、熱電変換効率が高められ
る。又、この積層ブロック100の場合、半田を一切使
用していないため、熱電気変換装置に適用すると従来の
π字型構造の熱電気変換モジュールの場合のように使用
中に層状組織が粗大化されたり、劈開や破壊を生じるこ
とがなくなり、その結果、熱電変換効率が劣化され難い
ものになる。更に、この積層ブロック100の場合、熱
電気変換素子材料のチップを用いていないので、従来の
π字型構造のものに比べて小型化することができる。
In this laminated block 100, the conductor plate 1
When a and 1b are used as electrode plates and a suitable high temperature difference is applied from both side surfaces in a direction perpendicular to the extending direction of the electrode plates, desired power is generated in the conductor plates 1a and 1b. In the case of this laminated block 100, the N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3
Since the N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3 are composed of a combination of a plurality of different kinds of parts having different compositions so as to improve heat transfer, the thermoelectric conversion efficiency is enhanced. Further, in the case of this laminated block 100, since no solder is used at all, when it is applied to a thermoelectric conversion device, the layered structure becomes coarse during use as in the case of a conventional π-shaped thermoelectric conversion module. In addition, no cleavage or destruction occurs, and as a result, the thermoelectric conversion efficiency is less likely to deteriorate. Further, in the case of this laminated block 100, since the chip of the thermoelectric conversion element material is not used, it can be downsized as compared with the conventional π-shaped structure.

【0018】尚、図1ではN型半導体膜層4やP型半導
体膜層3が明確に区別される例,即ち、N1 型層及びN
2 型層とP1 型層及びP2 型層とが繋ぎ合わされた例を
示したが、これに代えてN型半導体膜層4及びP型半導
体膜層3のそれぞれの組成を傾斜させても同等の効果が
得られる。
In FIG. 1, an example in which the N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3 are clearly distinguished, that is, N 1 -type layer and N-type layer
Although the example in which the 2- type layer, the P 1 -type layer and the P 2 -type layer are connected to each other is shown, the composition of each of the N-type semiconductor film layer 4 and the P-type semiconductor film layer 3 may be graded instead. The same effect can be obtained.

【0019】図2は、上述した熱電気変換モジュール
(積層ブロック100)を使用した熱電気変換装置の基
本構成を示したもので、同図(a)は側面図であり、同
図(b)は正面図である。
FIG. 2 shows a basic structure of a thermoelectric conversion device using the thermoelectric conversion module (laminated block 100) described above. FIG. 2 (a) is a side view and FIG. 2 (b). Is a front view.

【0020】この熱電気変換装置には、熱電気変換モジ
ュールである積層ブロック100の7個を一対の導体板
1a,1bの対向方向で直列結合したものを4列並設
し,これらを電気的に直列結合したモジュール結合体6
が使用されている。即ち、このモジュール結合体6では
合計28個の積層ブロック100が用いられている。
又、この熱電気変換装置には、モジュール結合体6の結
合方向と平行して延在し,モジュール結合体6に高温熱
を伝達する高温熱伝達管9と、モジュール結合体6の結
合方向と平行して延在し,モジュール結合体6に低温熱
を伝達する低温熱伝達管10とが用いられている。
In this thermoelectric conversion device, four laminated blocks 100, which are thermoelectric conversion modules, are connected in series in the opposing direction of a pair of conductor plates 1a and 1b, and are arranged in four rows in parallel. Module combination 6 connected in series to
Is used. That is, in this module assembly 6, a total of 28 laminated blocks 100 are used.
Further, in this thermoelectric conversion device, a high temperature heat transfer tube 9 extending in parallel with the coupling direction of the module coupling body 6 and transmitting high temperature heat to the module coupling body 6, and a coupling direction of the module coupling body 6 are provided. A low temperature heat transfer tube 10 is used which extends in parallel and transfers low temperature heat to the module assembly 6.

【0021】この熱電気変換装置では、高温熱伝達管9
及び低温熱伝達管10がモジュール固定板12a,12
bに挿着され、更に、総計16個の固定ネジ7を用いて
各モジュール固定板12a,12bを通して各固定ネジ
7を一対の絶縁板13a,13bに圧着させることによ
り、モジュール固定板12a,12bの間における一対
の電極板8a,8b間でモジュール結合体6が固定され
ている。又、総計4個のナット11を用いて各モジュー
ル固定板12a,12bを通して各モジュール固定支持
棒14a,14bを圧着させることにより、一対のモジ
ュール固定板12a,12bの四隅間でそれぞれ一対の
モジュール固定支持棒14a,14bが固定されてい
る。
In this thermoelectric converter, the high temperature heat transfer tube 9
And the low-temperature heat transfer tube 10 includes module fixing plates 12a, 12
module fixing plates 12a, 12b by pressing the fixing screws 7 to the pair of insulating plates 13a, 13b through the module fixing plates 12a, 12b using a total of 16 fixing screws 7. The module assembly 6 is fixed between the pair of electrode plates 8a and 8b in between. In addition, by using a total of four nuts 11 to crimp each module fixing support rod 14a, 14b through each module fixing plate 12a, 12b, a pair of module fixing plates are fixed between the four corners of the pair of module fixing plates 12a, 12b. The support rods 14a and 14b are fixed.

【0022】ここで、モジュール固定板12a及び12
b,固定ネジ7,モジュール固定支持棒14a及び14
b,ナット11は、モジュール結合体6を高温熱伝達管
9及び低温熱伝達管10の間に保持固定する保持固定手
段として機能する。
Here, the module fixing plates 12a and 12
b, fixing screw 7, module fixing support rods 14a and 14
The b and the nut 11 function as a holding and fixing means for holding and fixing the module assembly 6 between the high temperature heat transfer tube 9 and the low temperature heat transfer tube 10.

【0023】この熱電気変換装置は、比較的小型な熱電
発電装置として機能するが、一層大型の熱電発電装置を
構成する場合には、この熱電気変換装置を基本サブユニ
ットとして、複数のサブユニットの両電極8a,8bを
直接結合して組み立てれば良い。但し、各サブユニット
は熱電変換効率が高いので、各サブユニット間を結合す
る結合線には線径の太いものを使用することが好まし
い。これは従来の大型の熱電気変換装置(従来の熱電気
変換モジュールを使用した熱電気変換装置を基本サブユ
ニットとする)を構成する場合のように細い結合線を用
いると、装置内の内部抵抗が増加され、発電効率の低下
を招くからである。
This thermoelectric converter functions as a relatively small thermoelectric generator, but when a larger thermoelectric generator is constructed, the thermoelectric converter is used as a basic subunit to form a plurality of subunits. Both electrodes 8a and 8b may be directly coupled and assembled. However, since each subunit has high thermoelectric conversion efficiency, it is preferable to use a connecting wire having a large wire diameter for connecting between the subunits. This is because if a thin coupling wire is used as in the case of configuring a large conventional thermoelectric conversion device (a thermoelectric conversion device using a conventional thermoelectric conversion module is a basic subunit), the internal resistance inside the device Is increased, resulting in a decrease in power generation efficiency.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、一
対の導体板間に絶縁体膜層と熱伝達を向上させるために
それぞれ異なる組成の複数の異種部を組み合わせたN型
半導体膜層及びP型半導体膜層とを介在させた構造の積
層ブロックを基体とし、半田を用いること無く熱電気変
換モジュールを構成しているので、従来の熱電気変換モ
ジュールよりも熱電変換効率が向上し、しかも特性が劣
化され難い耐久性の優れたものになる。又、熱電気変換
装置を構成した場合にも、従来の熱電気変換モジュール
を使用した場合のように層状組織が粗大化されたり、劈
開や破壊を生じることがなく、熱電変換効率が格段に向
上する。更に、この熱電気変換装置を基本サブユニット
として熱電発電装置を構成すると、各サブユニットの熱
電変換効率が高いため、所望の高電力を安定して得られ
るようになる。
As described above, according to the present invention, an N-type semiconductor film in which a plurality of different parts having different compositions are combined between a pair of conductor plates to improve heat transfer and an insulator film layer. Since the thermoelectric conversion module is configured without using solder by using the laminated block having a structure in which the layers and the P-type semiconductor film layer are interposed as a base, the thermoelectric conversion efficiency is improved as compared with the conventional thermoelectric conversion module. In addition, the characteristics are not easily deteriorated, and the durability becomes excellent. Even when the thermoelectric conversion device is configured, the layered structure is not coarsened or cleaved or destroyed unlike the case of using the conventional thermoelectric conversion module, and the thermoelectric conversion efficiency is significantly improved. To do. Further, when the thermoelectric power generation device is configured by using this thermoelectric conversion device as a basic sub unit, the thermoelectric conversion efficiency of each sub unit is high, so that a desired high electric power can be stably obtained.

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

【図1】本発明の一実施例に係る熱電気変換モジュール
の基本構成を示した側面断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a basic configuration of a thermoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す熱電気変換モジュールを使用した熱
電気変換装置の基本構成を示したもので、(a)は側面
図であり、(b)は正面図である。
2 shows a basic configuration of a thermoelectric conversion device using the thermoelectric conversion module shown in FIG. 1, (a) is a side view, and (b) is a front view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 導体板 2 導体結合膜層 3 P型半導体膜層 4 N型半導体膜層 5 絶縁体膜層 6 モジュール結合体 7 固定ネジ 8a,8b 電極板 9 高温熱伝達管 10 低温熱伝達管 11 ナット 12a,12b モジュール固定板 13a,13b 絶縁板 14a,14b モジュール固定支持棒 100 積層ブロック 1a, 1b Conductor plate 2 Conductor coupling film layer 3 P-type semiconductor film layer 4 N-type semiconductor film layer 5 Insulator film layer 6 Module coupling body 7 Fixing screw 8a, 8b Electrode plate 9 High temperature heat transfer tube 10 Low temperature heat transfer tube 11 Nuts 12a, 12b Module fixing plates 13a, 13b Insulating plates 14a, 14b Module fixing support rods 100 Laminated blocks

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹治 雍典 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉三丁目8番22号 (72)発明者 久保木 實 宮城県仙台市泉区加茂4丁目6番3号 (72)発明者 金子 武次郎 宮城県仙台市青葉区旭ヶ丘三丁目13番8号 (72)発明者 佐藤 利三郎 宮城県仙台市青葉区八幡3丁目7−15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tanji Kojinori 7-1, Koriyama, Taichiro-ku, Sendai-shi, Miyagi Tokin Co., Ltd. (72) Inventor Ken Masumoto 3--8, Uesugi, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi 22 (72) Inventor Minoru Kubogi 4-6-3 Kamo, Izumi-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) Inventor Takejiro Kaneko 3-13-8, Asahigaoka, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) Inventor, Risaburo Sato 3-7-15 Hachiman, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに対向した一対の導体板間に絶縁体
膜層,N型半導体膜層,及びP型半導体膜層を介在させ
た構造の積層ブロックを基体とし、前記N型半導体膜層
及び前記P型半導体膜層は、前記絶縁体膜層の一部に設
けられた導体結合膜層により、互いに電気的に直列結合
されたことを特徴とする熱電気変換モジュール。
1. A laminated block having a structure in which an insulator film layer, an N-type semiconductor film layer, and a P-type semiconductor film layer are interposed between a pair of conductor plates facing each other as a base, and the N-type semiconductor film layer and the N-type semiconductor film layer are provided. The thermoelectric conversion module, wherein the P-type semiconductor film layers are electrically coupled in series with each other by a conductor coupling film layer provided on a part of the insulator film layer.
【請求項2】 請求項1記載の熱電気変換モジュールに
おいて、前記N型半導体膜層と前記P型半導体膜層との
それぞれは、異なる組成の複数の異種部の組み合わせよ
り成ることを特徴とする熱電気変換モジュール。
2. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein each of the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer is composed of a combination of a plurality of different parts having different compositions. Thermoelectric conversion module.
【請求項3】 請求項2記載の熱電気変換モジュールに
おいて、前記複数の異種部の一部分は高温度領域用の熱
電気変換素子材料より成り,且つ他部分は低温度領域用
の熱電気変換素子材料より成り、前記導体結合膜層は、
前記N型半導体膜層及び前記P型半導体膜層の相互間
を,前記複数の異種部のうち,前記高温度領域用の熱電
気変換素子材料より成るもの同士,及び前記低温度領域
用の熱電気変換素子材料より成るもの同士を結合して成
ることを特徴とする熱電気変換モジュール。
3. The thermoelectric conversion module according to claim 2, wherein a part of the plurality of different parts is made of a thermoelectric conversion element material for a high temperature region, and the other part is a thermoelectric conversion device for a low temperature region. The conductor coupling film layer is made of a material,
Between the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer, between the plurality of different portions, those made of thermoelectric conversion element material for the high temperature region, and heat for the low temperature region. A thermoelectric conversion module comprising a combination of materials made of an electric conversion element material.
【請求項4】 請求項2又は3記載の熱電気変換モジュ
ールにおいて、前記複数の異種部は、前記N型半導体膜
層及び前記P型半導体膜層のそれぞれの組成を傾斜する
ことで形成されたことを特徴とする熱電気変換モジュー
ル。
4. The thermoelectric conversion module according to claim 2, wherein the plurality of different parts are formed by grading the respective compositions of the N-type semiconductor film layer and the P-type semiconductor film layer. A thermoelectric conversion module characterized in that
【請求項5】 請求項1〜4の何れか一つに記載の熱電
気変換モジュールの複数個を前記一対の導体板の対向方
向で電気的に直列結合したモジュール結合体と、前記モ
ジュール結合体の結合方向と平行して延在し,該モジュ
ール結合体に高温熱を伝達する高温熱伝達手段と、前記
モジュール結合体の結合方向と平行して延在し,該モジ
ュール結合体に低温熱を伝達する低温熱伝達手段と、前
記モジュール結合体を前記高温熱伝達手段及び前記低温
熱伝達手段の間に保持固定した保持固定手段とを含むこ
とを特徴とする熱電気変換装置。
5. A module combination body in which a plurality of thermoelectric conversion modules according to any one of claims 1 to 4 are electrically connected in series in an opposing direction of the pair of conductor plates, and the module combination body. High temperature heat transfer means extending parallel to the coupling direction of the module and transmitting high temperature heat to the module combination, and extending parallel to the coupling direction of the module combination to transmit low temperature heat to the module combination. A thermoelectric converter comprising: a low temperature heat transfer means for transferring and a holding and fixing means for holding and fixing the module combination between the high temperature heat transfer means and the low temperature heat transfer means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011134940A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Kyocera Corp Thermoelectric conversion element, and thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion device employing the same

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