JP5100305B2 - Thermal-electrical direct conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、熱電モジュールを用いた温度差による熱エネルギーを電気エネルギーに変換する技術に関する。 The present invention relates to a technique for converting thermal energy due to a temperature difference using a thermoelectric module into electrical energy.
近年、人類のエネルギー消費量は、産業や科学技術の発達に伴い、歴史的に例を見ないほど加速している。その結果、CO2等の温室効果ガスによる地球温暖化の問題が浮上している。温室効果ガスの発生をできるだけ抑制するために、現在、ガス焼却炉や火力プラント等各種産業を始めとして、自動車等の内燃機関から未利用のまま廃棄されている高温の熱エネルギーを、可能な限り電気エネルギーに変換して回収する発電装置の製品化が期待されている。 In recent years, the energy consumption of mankind has accelerated unprecedentedly with the development of industry and science and technology. As a result, the problem of global warming due to greenhouse gases such as CO2 has emerged. In order to suppress the generation of greenhouse gases as much as possible, high-temperature thermal energy that is currently being discarded from internal combustion engines such as automobiles, as well as various industries such as gas incinerators and thermal power plants, is used as much as possible. It is expected to commercialize power generation equipment that converts it into electrical energy and recovers it.
熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する発電装置としては、熱電発電素子を用いた発電技術がよく知られている。この熱電発電素子は、金属あるいは半導体の両端に温度差を与え、高温部と低温部との間に電位差を生じさせるというゼーベック効果を利用したものである。熱電発電素子は、温度差が大きいほど発電量も大きくなるという特徴がある。通常、複数の熱電発電素子を一体として組み込んで、熱電モジュールという形態で使用されることが多い。また、特許文献1に開示されているように、熱電モジュールを長期にわたって使用できるように、構成部材の酸化等を防ぐ目的で構成部材を気密筐体で取り囲む構成が開示されている。
As a power generation apparatus that recovers thermal energy as electric energy, a power generation technique using a thermoelectric power generation element is well known. This thermoelectric power generation element utilizes the Seebeck effect in which a temperature difference is given to both ends of a metal or a semiconductor, and a potential difference is generated between a high temperature part and a low temperature part. The thermoelectric power generation element is characterized in that the amount of power generation increases as the temperature difference increases. Usually, a plurality of thermoelectric power generation elements are integrated and used in the form of a thermoelectric module. Further, as disclosed in
そして、従来では、このような熱電モジュールを利用して熱−電気直接変換装置とする場合、とくに低温部材の除熱能力を損なわないように、熱電モジュールと低温部材の界面の接触熱抵抗を低減させる目的で、一般的には熱伝導率が数W/(m・K)と空気の熱伝導率より比較的大きいグリスなどを塗布することによって対応が試みられている。
しかしながら、特許文献1に開示されている熱電モジュールを低温部材と接触させるには、上述したように、低温部材と熱電モジュールの界面に熱伝導グリスを塗布する必要がある。この場合、グリスの均一な塗布作業が困難であることに加え、塗布時にグリス中へ空気が混入すると、伝熱特性を低下させてしまうという問題があった。
However, in order to bring the thermoelectric module disclosed in
また、熱伝導グリスの電気絶縁性が十分でない場合や吸湿した場合、あるいは異物が混入した場合、熱電モジュールの出力端子と接触することで電気的短絡や漏電を起こすという問題があった。さらに、熱伝導グリスは粘性が大きく、熱電モジュールに低温部材を設置する際の作業性、清浄性を確保することが困難であるという問題があった。 In addition, when the electrical insulation of the thermal conductive grease is insufficient, when moisture is absorbed, or when foreign matter is mixed in, there is a problem that an electrical short circuit or leakage occurs due to contact with the output terminal of the thermoelectric module. Furthermore, the heat conductive grease has a large viscosity, and there is a problem that it is difficult to ensure workability and cleanliness when installing a low temperature member in the thermoelectric module.
また、熱電モジュールの交換のグリスの除去・清浄及び再塗布などの保守作業において、除去・清浄が不十分であったり、除去時に塵埃、ホコリなどの異物が混入すると、グリスの均一な再塗布が困難となったり、空気の混入や異物により伝熱特性を低下させてしまうという問題があった。 In addition, when maintenance work such as removing, cleaning, and re-applying grease for replacing thermoelectric modules is performed, if removal or cleaning is insufficient, or if foreign matter such as dust or dust enters during removal, uniform re-application of the grease will occur. There are problems that it becomes difficult and heat transfer characteristics are deteriorated by air mixing and foreign matters.
さらに、グリスの除去・清浄及び再塗布などの保守作業において、除去時に塵埃、ホコリなどの異物が混入したり、吸湿した場合に、前記電気的短絡や漏電の原因となったりという問題もあった。 Furthermore, in maintenance work such as grease removal / cleaning and recoating, there is a problem that foreign matter such as dust or dust is mixed in or when moisture is absorbed, causing electrical short circuit or electric leakage. .
本発明はこのような記事情に鑑みてなされたもので、熱エネルギーから電気エネルギーへの効率よい変換を実現し、高性能の発電機能を得ることができるとともに、取付け、メンテナンス等の作業性にも優れた熱−電気直接変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such articles, and can achieve efficient conversion from thermal energy to electrical energy, obtain a high-performance power generation function, and improve workability such as installation and maintenance. Another object of the present invention is to provide an excellent direct thermal-electric conversion device.
この発明の熱−電気直接変換装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子を組み込んだ熱電モジュールと、前記熱電モジュールを冷却する低温部材と、前記熱電モジュールと前記低温部材との間に設置された熱伝導性と電気絶縁性を有する電気絶縁熱伝導部材とを有する。 The direct thermal-electric conversion device according to the present invention includes a thermoelectric module incorporating a thermoelectric conversion element that converts thermal energy into electrical energy, a low-temperature member that cools the thermoelectric module, and between the thermoelectric module and the low-temperature member. And an electrically insulating heat conducting member having thermal conductivity and electrical insulation.
本発明によれば、熱電モジュールと低温部材との間に熱伝導性を有する材料と電気絶縁性を有する材料とを設置することで、熱電モジュールが電気的短絡することがなくなり、熱電モジュール上面から低温部材への放電の妨げも抑制できる。また、熱伝導性を有する材料と電気絶縁性を有する材料の剛性を、熱電モジュールの剛性と低温部材の剛性よりも小さくすることで、熱伝導性を有する材料と電気絶縁性を有する材料が、熱電モジュールと低温部材とのそれぞれの接触界面における固体面の凹凸に応じて変形するため、空隙ができなくなる。 According to the present invention, by installing a material having thermal conductivity and a material having electrical insulation between the thermoelectric module and the low temperature member, the thermoelectric module is prevented from being electrically short-circuited, and from the upper surface of the thermoelectric module. The hindrance to discharge to the low temperature member can also be suppressed. In addition, by making the rigidity of the material having thermal conductivity and the material having electrical insulation smaller than the rigidity of the thermoelectric module and the rigidity of the low temperature member, the material having thermal conductivity and the material having electrical insulation are Since it deforms according to the unevenness of the solid surface at the contact interface between the thermoelectric module and the low temperature member, no void is formed.
以下、本発明に係る熱電発電装置の実施形態について図面を参照して説明する。図1から図3は、第1の実施形態について示している。図1は、本発明の第1実施形態に係る熱−電気直接変換装置を示す鳥瞰図である。図2は、図1に示す熱−電気直接変換装置のX−X縦断面図である。図3は、熱電モジュールと低温部材部分を直接接触させた場合の拡大模式図である。 Hereinafter, embodiments of a thermoelectric generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show the first embodiment. FIG. 1 is a bird's-eye view showing a direct thermal-electric conversion device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an XX longitudinal sectional view of the direct thermal-electric conversion device shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged schematic diagram in the case where the thermoelectric module and the low temperature member portion are in direct contact.
図1及び図2に示すように、熱−電気直接変換装置1は、熱電モジュール2と、低温部材3と、これらの間に設置された熱伝導部材4と、電気絶縁部材5から構成されている。熱電モジュール2は、複数の熱電発電素子を気密筐体で取り囲まれて構成されている。熱電モジュール2と電気絶縁部材5の間には、熱電モジュール2と電気絶縁部材5との接触界面6が存在している。また、電気絶縁部材5と熱伝導部材4の間には、電気絶縁部材5と熱伝導部材4との接触界面7が存在している。さらに、熱伝導部材4と低温部材3の間には、熱伝導部材4と低温部材3との接触界面8が存在している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the thermoelectric
図1に示す熱電モジュール2の上面(接触界面6の反対面)が高温によって加熱され、熱が低温部材に流れると、熱電モジュール2を構成する熱電発電素子の中でホールおよび電子が流れるため、電力が発生する。
When the upper surface (opposite surface of the contact interface 6) of the
ここで図3に示すように、電気絶縁部材5や熱絶縁部材4が熱電モジュール2と低温部材3の間に設置されていない場合について説明する。この場合、熱電モジュール2と低温部材3の接触界面は、固体−固体接触となる。熱電モジュール2および低温部材3のそれぞれの接触面は、巨視的に見ると表面は平らではなく、凹凸が存在する。そのため、熱電モジュール2と低温部材3の接触部9は、非常に小さい接触面積しか保持できないこととなる。そのため、図3に示すように、熱電モジュール2と低温部材3との接触界面には、多くの空隙10が存在する。熱電モジュール2と低温部材3の接触界面に空隙10が存在しない面接触である場合に比べて、熱電モジュール2と低温部材3との接触界面に存在する空隙10内部に気体が封じ込められている場合は、空隙10内部の気体の熱伝導によって、熱電モジュール2の上面が熱せられた高温の熱が低温部材3に流れる熱伝導性は低下する。また、熱電モジュール2と低温部材3の接触界面に存在する空隙10内部の真空度が増せば増すほど輻射による伝熱が支配的となる。そのため、巨視的には熱電モジュール2の上面で熱せられた高温の熱が低温部材3に流れる熱伝導性は大幅に低下してしまうことになる。
Here, as shown in FIG. 3, a case where the
第1の実施例では、図1及び図2に示すように、熱電モジュール2と低温部材3との間に、熱伝導部材4および電気絶縁部材5を設置する。熱伝導部材4は、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3のうちで最も剛性が小さい材料のものが用いられる。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3以外のその他の部材も用いられる場合は、熱伝導部材4は、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も剛性が小さい材料のものが用いられてもよい。熱伝導部材4を設置することで、熱伝導部材4は、熱伝導部材4と低温部材3との接触界面8で、低温部材3の固体面の凹凸に応じて変形する。その結果、熱伝導部材4と低温部材3との接触界面8には空隙ができないため、熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制できる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a heat conducting member 4 and an
電気絶縁部材5は、熱電モジュール2が発電することによる電気的短絡や漏電防止のために、熱電モジュール2と接するように設置されている。また、熱電モジュール2の低温部材3と対向する面(熱電モジュール2と電気絶縁部材5の接触界面)には、熱電モジュール2が発生した電力の出力端として、2つの出力端子が設けられることがある。低温部材3は金属性であるため、熱電モジュール2と低温部材3との間に電気絶縁部材5を設置することで、出力端子は電気絶縁熱部材5と接触し、電気絶縁熱部材5の電気絶縁性により、出力端子間の電気絶縁が確保できる。
The
電気絶縁部材5は、上記説明した熱伝導部材4と同様に、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、低温部材3、その他の部材に比べて剛性が小さい材料が用いられる。または、電気絶縁部材5は、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3のうちで最も剛性が小さい材料であってもよい。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3以外のその他の部材が用いられる場合は、電気絶縁部材5は、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も剛性が小さい材料のものが用いられてもよい。または、電気絶縁部材5は、熱電モジュール2、低温部材3、その他の部材よりも剛性が小さく、熱伝導部材4と同じ剛性の材料であってもよい。
The
この場合、電気絶縁部材5を設置することで、電気絶縁部材5は、電気絶縁部材5と熱電モジュール2との接触界面6で、熱電モジュール2の固体面の凹凸に応じて変形する。その結果、電気絶縁部材5と熱電モジュール2との接触界面6には空隙ができないため、熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制できる。
In this case, by installing the electrical insulating
つまり、電気絶縁部材5の剛性と熱伝導部材4の少なくとも1つの剛性が、熱電モジュール2の剛性と低温部材3の剛性とその他の部材の剛性に比べて小さければよい。また、電気絶縁部材5の剛性と熱伝導部材4の剛性の双方が熱電モジュール2の剛性と低温部材3の剛性とその他の部材の剛性に比べて小さければ、さらに熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制することができる。この場合、電気絶縁部材5の剛性が熱伝導部材4の剛性と同一でも、異なっていてもよい。
That is, the rigidity of the electrical insulating
また本実施例では、熱伝導部材4並びに電気絶縁部材5のいずれか1つ以上の厚さは、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3のうちで最も薄くしている。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、電気絶縁部材5、熱伝導部材4、低温部材3以外のその他の部材も用いられる場合は、熱伝導部材4並びに電気絶縁部材5のいずれか1つ以上の厚さは、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も薄くしてもよい。これにより、熱伝導部材4並びに電気絶縁部材5の熱伝導率が比較的小さい場合であっても、電気絶縁部材5および熱伝導部材4の厚さを薄くすることで、熱伝導部材4並びに電気絶縁部材5による熱伝導性の低下を抑止することができる。
In the present embodiment, the thickness of any one or more of the heat conducting member 4 and the electric insulating
また、本実施例において熱電モジュール2と低温部材3との間に設置した熱伝導部材4の熱伝導率が、従来、熱電モジュール2と低温部材3との間に塗布されているグリスの熱伝導率よりも小さい場合について説明する。この場合、熱伝導部材4に金属を含む材料にすることで、熱伝導部材4による熱伝導性を向上させることができる。熱伝導部材4に含める金属は、微細な金属粒、金属細線、金属網線、金属箔、発泡金属、焼結金属もしくはそれらのうちの少なくとも二つ以上であっても良い。
Further, in this embodiment, the thermal conductivity of the heat conducting member 4 installed between the
また、熱電モジュール2と電気絶縁部材5との接触界面6と、電気絶縁部材5と熱伝導部材4との接触界面7と、熱伝導部材4と低温部材3との接触界面8の面積の関係について説明する。熱電モジュール2の上面から低温部材3に熱が効率よく流れるように、以下のような大きさの電気絶縁部材5と熱伝導部材4を設置することができる。つまり、熱電モジュール2と電気絶縁部材5との接触界面6の面積より、熱伝導部材4と低温部材3との接触界面8の面積を大きくすることで、熱電モジュール2の上面から低温部材3への放熱が効率よくなるようにしても良い。例えば、熱電モジュール2と電気絶縁部材5との接触面積をA、電気絶縁部材5と熱伝導部材4との接触面積をB、熱伝導部材4と低温部材3との接触面積をCとする。このとき、C≧AかつC≧Bであってもよい。
Moreover, the relationship of the area of the
また、第1の実施例では、電気絶縁部材5と熱伝導部材4は、熱電モジュール2と低温部材3との間に電気絶縁部材5と熱伝導部材4を設置した場合について説明したが、電気絶縁性と熱伝導部性とを有した一つの材料でできた電気絶縁熱伝導部材を用いてもよい。この例について、第2の実施例として説明する。
In the first embodiment, the electrical insulating
図4(a)、(b)は、第2の実施例による熱−電気直接変換装置について説明する図である。図4(a)は、本発明の第2の実施形態による熱−電気直接変換装置1を示す縦断面図である。図4(b)は、図4(a)に示すY−Y面で熱電モジュール2を下方向から見た熱電モジュール2の下面図である。
4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining a thermal-electrical direct conversion device according to a second embodiment. Fig.4 (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the thermoelectric
図4(a)に示すように、熱電モジュール2と低温部材3との間には、図2に示す第1の実施例の熱伝導部材4に電気絶縁性のある材料を採用して、熱伝導部材4と電気絶縁部材5とを同一の材料で用いた電気絶縁熱伝導部材11を設置している。図4(b)に示すように、熱電モジュール2の低温部材3と対向する面(熱電モジュール2と電気絶縁熱伝導部材11の接触界面)には、熱電モジュール2が発生した電力の出力端として、端子12が2つ設けられている。低温部材3は金属製のため、熱電モジュール2と低温部材3との間に電気絶縁熱伝導部材11を設置することで、端子12は電気絶縁熱伝導部材11と接触し、電気絶縁熱伝導部材11の電気絶縁性により、端子12間の電気絶縁が確保できる。また、電気絶縁熱伝導部材11は熱伝導性を有しているため、熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制できる。上記より、熱電モジュール2の低温部材3と対向する面に端子12が設けられていても、電気絶縁熱伝導部材11が設置されているため、電気絶縁と熱伝導性の両立を確保できる。
As shown in FIG. 4A, between the
電気絶縁熱伝導部材11は、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、電気絶縁熱伝導部材11、低温部材3のうちで最も剛性が小さい材料のものが用いられる。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、電気絶縁熱伝導部材11、低温部材3以外のその他の部材も用いられる場合は、電気絶縁熱伝導部材11は、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も剛性が小さい材料のものが用いられてもよい。電気絶縁熱伝導部材11を設置することで、電気絶縁熱伝導部材11は、電気絶縁熱伝導部材11と熱電モジュール2との接触界面および電気絶縁熱伝導部材11と低温部材3との接触界面で、熱電モジュール2および低温部材3の固体面の凹凸に応じて変形する。その結果、電気絶縁熱伝導部材11と熱電モジュール2との接触界面、電気絶縁熱伝導部材11と低温部材3との接触界面には空隙ができない。そのため、熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制できる。
The electrically insulating
また本実施例では、電気絶縁熱伝導部材11の厚さは、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、電気絶縁熱伝導部材11、低温部材3のうちで最も薄くしている。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、電気絶縁熱伝導部材11、低温部材3以外のその他の部材も用いられる場合は、電気絶縁熱伝導部材11は、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も薄くしてもよい。これにより、電気絶縁熱伝導部材11の熱伝導率が比較的小さい場合であっても、電気絶縁熱伝導部材11の厚さを薄くすることで、電気絶縁熱伝導部材11による熱伝導性の低下を抑止することができる。
In this embodiment, the thickness of the electrically insulating
また、熱電モジュール2と電気絶縁熱伝導部材11との接触界面と、電気絶縁熱伝導部材11と低温部材3との接触界面の面積の関係について説明する。熱電モジュール2の上面から低温部材3に熱が効率よく流れるように、以下のような大きさの電気絶縁熱伝導部材11を設置することができる。つまり、熱電モジュール2と電気絶縁熱伝導部材11との接触界面の面積より、電気絶縁熱伝導部材11と低温部材3との接触界面の面積を大きくすることで、熱電モジュール2の上面から低温部材3への放熱が効率よくなるようにしても良い。例えば、熱電モジュール2と電気絶縁熱伝導部材11との接触面積をD、電気絶縁熱伝導部材11と低温部材3との接触面積をEとする。このとき、E≧Dであってもよい。
The relationship between the contact interface between the
図5(a)、(b)は、第3の実施例による熱−電気直接変換装置について説明する図である。図5(a)は、本発明の第2の実施形態による熱−電気直接変換装置1を示す縦断面図である。図5(b)は、図5(a)に示すZ−Z面で熱電モジュール2を下方向から見た熱電モジュール2の下面図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a thermal-electrical direct conversion device according to a third embodiment. Fig.5 (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the thermoelectric
図5(a)に示すように、熱電モジュール2と低温部材3との間には、熱伝導部材13が設置されている。熱伝導部材13の代わりに電気絶縁熱伝導部材を設置してもよい。図5(b)に示すように、熱電モジュール2の低温部材3と対向する面(熱電モジュール2と電気絶縁熱伝導部材11の接触界面)には、熱電モジュール2が発生した電力の出力端として、端子12が2つ設けられている。そして、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)と対向する端子12の表面には、端子12の表面をちょうど覆うように電気絶縁部材5が配置されている。低温部材3は金属製であり、端子12が、低温部材3および熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)と直接接触または電気的に接続することで電気的短絡を起こさないように、低温部材3と接触する懸念がある箇所に電気絶縁部材5が配置されている。そのため、端子12間の電気絶縁が確保できる。
As shown in FIG. 5A, a
また、熱電モジュール2と低温部材3との間に設置された熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)は、端子12を覆う電気絶縁部材5が設けられた箇所以外では、熱電モジュール2と電気絶縁部材5を介さずに直接接触させることができる。熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)は熱伝導性を有しており、電気絶縁部材5が熱電モジュール2と低温部材3との間に一部にしか設けられていないため、熱電モジュール2の上面から低温部材3への熱伝導性の低下を抑制できる。上記より、熱電モジュール2の低温部材3と対向する面に端子12が設けられていても、電気絶縁と熱伝導性の両立を確保できる。
Further, the heat conducting member 13 (or the electrically insulating heat conducting member) installed between the
また本実施例では、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)の厚さは、熱−電気直接変換装置1を構成する熱電モジュール2、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)、低温部材3のうちで最も薄くしている。または、熱−電気直接変換装置1が、熱電モジュール2、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)、低温部材3以外のその他の部材も用いられる場合は、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)は、全ての熱−電気直接変換装置1の構成部材の中で最も薄くしてもよい。これにより、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)の熱伝導率が比較的小さい場合であっても、電気絶縁熱伝導部材11の厚さを薄くすることで、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)による熱伝導性の低下を抑止することができる。
In the present embodiment, the thickness of the heat conducting member 13 (or the electrically insulating heat conducting member) is determined by the
また、熱電モジュール2と熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)との接触界面と、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)と低温部材3との接触界面の面積の関係について説明する。熱電モジュール2の上面から低温部材3に熱が効率よく流れるように、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)を設置することができる。つまり、熱電モジュール2と熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)との接触界面の面積より、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)と低温部材3との接触界面の面積を大きくすることで、熱電モジュール2の上面から低温部材3への放熱が効率よくなるようにしても良い。例えば、熱電モジュール2と熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)との接触面積をF、熱伝導部材13(もしくは電気絶縁熱伝導部材)と低温部材3との接触面積をGとする。このとき、G≧Fであってもよい。
Further, the relationship between the contact interface between the
また、本実施例において熱電モジュール2と低温部材3との間に熱伝導部材13を用いた場合、熱伝導部材13に金属を含む材料にすることで、熱伝導部材13の熱伝導性を向上させることができる。熱伝導部材13に含める金属は、微細な金属粒、金属細線、金属網線、金属箔、発泡金属、焼結金属もしくはそれらのうちの少なくとも二つ以上であっても良い。
Moreover, when the
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
1…熱−電気直接変換装置、2…熱電モジュール、3…低温部材、4…熱伝導部材、5…電気絶縁部材、6…熱電モジュールと電気絶縁部材との接触界面、7…電気絶縁部材と熱伝導部材との接触界面、8…熱伝導部材と低温部材との接触界面、9…接触部、10…熱電モジュールと低温部材との空隙、11…電気絶縁熱伝導部材、12…端子、13…熱伝導部材。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記熱電モジュールを冷却する低温部材と、
前記熱電モジュールと前記低温部材との間に設置された熱伝導性を有する熱伝導部材と、
前記熱電モジュールと前記熱伝導部材との間に設置された電気絶縁性を有する電気絶縁部材と、
を有し、
前記電気絶縁部材と前記熱伝導部材の双方は、熱−電気直接変換装置を構成する部材のうちで最も剛性が小さい、
ことを特徴とする熱−電気直接変換装置。 A thermoelectric module incorporating a thermoelectric conversion element that converts thermal energy into electrical energy;
A low temperature member for cooling the thermoelectric module;
A thermally conductive member having thermal conductivity installed between the thermoelectric module and the low temperature member ;
An electrically insulating member having electrical insulation installed between the thermoelectric module and the heat conducting member ;
I have a,
Both the electrical insulating member and the heat conducting member have the smallest rigidity among the members constituting the thermal-electrical direct conversion device,
A direct heat-electric conversion device.
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