热电转换模块制造技术

本发明专利技术的热电转换模块的特征在于，n型热电转换元件与p型热电转换元件由热膨胀系数互不相同的材料构成，n型热电转换元件的一侧面与p型热电转换元件的一侧面相互排列并接合在共同的绝缘性基板的一侧面，在n型热电转换元件的另一侧面与p型热电转换元件的另一侧面分别独立地形成有导热性部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电转换模块
本专利技术涉及一种电连接多个热电转换元件而成的热电转换模块。本申请主张基于2016年3月24日于日本申请的专利申请2016-060866号及2017年2月24日于日本申请的专利申请2017-033837号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
热电转换元件是称作塞贝克(Seebeck)效应或珀耳帖(Peltier)效应的能够相互转换热与电的电子元件。塞贝克效应是将热能转换为电能的效应，是若在热电转换材料的两端产生温度差则产生电动势的现象。这种电动势根据热电转换材料的特性而决定。近年来，盛行利用该效应的热电发电的开发(例如，参考专利文献1)。另一方面，珀耳帖效应是将电能转换为热能的效应，是若在热电转换材料的两端形成电极等并在电极之间产生电位差，则在热电转换材料的两端产生温度差的现象。具有这种效应的元件特别称为珀耳帖元件，利用于精密设备或小型冰箱等的冷却和温度控制(例如，参考专利文献2)。关于电连接多个这种热电转换元件而构成的热电转换模块，通常已知有连接半导体型相互相同的热电转换元件彼此而成的Uni-leg型热电转换模块及交替连接互不相同的半导体型即n型热电转换元件与p型热电转换元件而成的π(Pi)型热电转换模块。其中，π(Pi)型热电转换模块与Uni-leg型热电转换模块相比，能够使电连接结构简单，且通过p-n连接，能够高效地进行热电转换。以往，这种π型热电转换模块构成为用电极板等相互连接的多个n型热电转换元件与p型热电转换元件的一侧面及另一侧面分别接合于一个绝缘板。专利文献1：日本特表2012-533972号公报专利文献2：日本特开2011-249742号公报在上述的π(Pi)型热电转换模块中，使用互不相同的组成的热电转换材料时，n型热电转换元件与p型热电转换元件的热膨胀系数也互不相同。因此，如以往那样将n型热电转换元件与p型热电转换元件的一侧面及另一侧面分别接合于一个绝缘板的结构中，由于n型热电转换元件与p型热电转换元件的热膨胀系数的不同，有可能产生其中一个热电转换元件从绝缘板剥离或元件破损的不良情况。
技术实现思路
本专利技术是鉴于前述情况而完成的，其目的在于提供一种热电转换模块，该热电转换模块通过组合分别利用热膨胀系数互不相同的热电转换材料来形成的n型热电转换元件及p型热电转换元件而成，该热电转换模块能够防止热电转换元件从基板剥离或者热电转换元件破损的现象。为了解决上述课题，作为本专利技术的一方式的热电转换模块由n型热电转换元件与p型热电转换元件经由电极板交替串联连接而成，该热电转换模块的特征在于，所述n型热电转换元件与所述p型热电转换元件由热膨胀系数互不相同的材料构成，所述n型热电转换元件的一侧面与所述p型热电转换元件的一侧面相互排列并接合在共同的绝缘性基板的一侧面，在所述n型热电转换元件的另一侧面与所述p型热电转换元件的另一侧面分别独立地形成有导热性部件。在热电转换模块工作时(热电转换时)，由具有互不相同的热膨胀系数的材料形成的n型热电转换材料与p型热电转换材料因高热侧的热而热膨胀成互不相同的大小。例如，n型热电转换材料的热膨胀系数大于p型热电转换材料时，n型热电转换材料比p型热电转换材料膨胀得更大。但是，该结构的热电转换模块中，n型热电转换元件与p型热电转换元件中只有一侧面与共同的绝缘性基板接合，形成于另一侧面的导热性部件按各个n型热电转换元件及p型热电转换元件分别独立地形成且互不干涉。因此，不会发生导热性部件从n型热电转换元件或p型热电转换元件剥离或者元件破损的现象。容许n型热电转换元件比p型热电转换元件膨胀得更大，形成于n型热电转换元件的导热性部件的端部能够比形成于p型热电转换元件的导热性部件的前端更突出。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选在所述n型热电转换元件的另一侧面与所述导热性部件之间及所述p型热电转换元件的另一侧面与所述导热性部件之间分别配设有导热性绝缘层。此时，所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的另一侧面与导热性部件之间的绝缘性得到确保，因此能够防止导热性部件与其他金属制部件接触时产生的电流泄漏，能够实现安全性高的热电转换模块。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选在相互相邻的所述n型热电转换元件与所述p型热电转换元件之间还配设有隔热部件。此时，通过隔热部件，抑制从一侧面向另一侧面的传热，能够在所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的一侧面与另一侧面维持温度差，发电效率得到提高。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选所述隔热部件是形成有能够供所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件贯穿的多个开口的隔热板。此时，通过隔热板，抑制一侧面的辐射热向另一侧面传递，能够在所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的一侧面与另一侧面维持温度差，发电效率得到提高。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选以包围所述绝缘性基板的另一侧面以及排列有所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的区域的周围的方式形成有保护罩。此时，通过保护罩，能够防止热电转换模块的腐蚀和污损，并防止热电转换模块的热电转换效率的下降。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选所述导热性部件由导热系数为10W/(mK)以上的材料构成。此时，由于所述导热性部件的导热系数设为10W/(mK)以上而比较大，因此能够高效地进行吸热及散热。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选形成于所述n型热电转换元件的另一侧面与所述p型热电转换元件的另一侧面的所述导热性部件的前端部浸渍于冷却液中。根据该结构的热电转换模块，通过将形成于所述n型热电转换元件的另一侧面与所述p型热电转换元件的另一侧面的所述导热性部件的前端部浸渍于冷却液中，能够在所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的一侧面与另一侧面维持温度差，发电效率得到提高。作为本专利技术的一方式的热电转换模块中，优选在所述绝缘性基板的与接合有所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的面相反一侧的面上形成有金属层。根据该结构的热电转换模块，在所述绝缘性基板的与接合有所述n型热电转换元件及所述p型热电转换元件的面相反一侧的面上形成有金属层，因此能够隔着该金属层配置热源，能够抑制对所述绝缘性基板的热冲击，实现绝缘性基板的寿命延长。本专利技术的热电转换模块为通过组合分别利用热膨胀系数互不相同的热电转换材料形成的n型热电转换元件及p型热电转换元件而成的热电转换模块，其能够防止热电转换元件从基板剥离的现象或热电转换元件破损的现象。附图说明图1是从侧面观察第1实施方式的热电转换模块时的剖视图。图2是示出第1实施方式的热电转换模块工作时的情况的主要部分放大剖视图。图3是第2实施方式的热电转换模块的主要部分放大剖视图。图4是第3实施方式的热电转换模块的主要部分放大剖视图。图5是从侧面观察本专利技术的另一实施方式的热电转换模块时的剖视图。图6是从侧面观察本专利技术的另一实施方式的热电转换模块时的剖视图。图7是示出本专利技术的实施方式中的导热性部件的另一例的说明图。具体实施方式以下，参考附图，对本专利技术的热电转换模块进行说明。另外，以下示出的各实施方式是为了更好地理解专利技术的主旨而具体进行说明的实施方式，只要无特别指定，则并不限定本专利技术。并且，关于以下说明中使用的附图，为了便于理解本专利技术的特征，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电转换模块，其由n型热电转换元件与p型热电转换元件经由电极板交替串联连接而成，所述热电转换模块的特征在于，所述n型热电转换元件与所述p型热电转换元件由热膨胀系数互不相同的材料构成，所述n型热电转换元件的一侧面与所述p型热电转换元件的一侧面相互排列并接合在共同的绝缘性基板的一侧面，在所述n型热电转换元件的另一侧面与所述p型热电转换元件的另一侧面分别独立地形成有导热性部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 JP 2016-060866;2017.02.24 JP 2017-033831.一种热电转换模块，其由n型热电转换元件与p型热电转换元件经由电极板交替串联连接而成，所述热电转换模块的特征在于，所述n型热电转换元件与所述p型热电转换元件由热膨胀系数互不相同的材料构成，所述n型热电转换元件的一侧面与所述p型热电转换元件的一侧面相互排列并接合在共同的绝缘性基板的一侧面，在所述n型热电转换元件的另一侧面与所述p型热电转换元件的另一侧面分别独立地形成有导热性部件。2.根据权利要求1所述的热电转换模块，其特征在于，在所述n型热电转换元件的另一侧面与所述导热性部件之间及所述p型热电转换元件的另一侧面与所述导热性部件之间分别配设有导热性绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的热电转换模块，其特征在于，在相互相邻的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田嘉信，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP