JP2004088057A - Thermoelectric module - Google Patents

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Hironaga Akiba
秋葉 浩永
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric module of a simple structure which is hardly broken by a thermal stress. <P>SOLUTION: The thermoelectric module comprises p-type and n-type thermoelectric elements (13, 14) arranged alternately, and outer electrodes (15) and inner electrodes (16) arranged alternately between the thermoelectric elements (13, 14). At least one out of the outer electrode (15) and the inner electrode (16) has a shape taken along an object which gives and takes heat to/from the electrodes (15, 16). The inner electrodes (16) surround the object which gives and takes heat to/from the electrodes (15, 16). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、自動車やボイラー等の排気配管の排熱を利用して発電を起こし、エネルギーを回収するための円筒形の熱電モジュールが知られている。例えば、特許文献1に示されたものを、第1従来技術とする。図36は、同公報に開示された熱電モジュールを表しており、以下図36に基づいて第1従来技術を説明する。
【0003】
図36において、熱電モジュール110は、内筒である中空のパイプ112と、外筒であるハウジング111とを備えている。パイプ112とハウジング111との間には、p型及びn型の熱電素子113,114が円周方向に交互に配設されている。
熱電素子113,114の一端部同士は、内側電極116によって連接され、内側電極116は、図示しない絶縁体を介してパイプ112に接触している。また、熱電素子113,114の他端部同士は、外側電極115によって連接され、外側電極115は、図示しない絶縁体を介してハウジング111に接触している。
例えば、パイプ112の内部を熱を持った排気ガスが通過すると、熱電素子113,114に、ゼーベック効果による起電力が発生する。この起電力を電力線129,129間から取り出すことにより、排熱を利用した発電を行なっている。
【0004】
また、非特許文献1には、リング形状の熱電素子113,114を用いて、円筒形状の熱電モジュール110を形成する例が記載されている。これを、第2従来技術とする。
第2従来技術の斜視図を、図37に示す。図37に示すように、第2従来技術においては、パイプ112とハウジング111との間に、リング状の熱電素子113,114を交互に並べ、その間に円板状の電極115,116を配設している。そして、図示しない電力線より、起電力を取り出している。
【0005】
【特許文献1】
特開昭61−254082号公報
【非特許文献1】
(社)電気学会新エネルギー・環境研究会試料『円筒形状熱電モジュールの発電特性解析』2000年3月15日発行、
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち、第1従来技術においては図36に示すように、電極115,116を円筒の壁面に沿わせて、曲率を有する構造とし、この電極115,116の曲面に熱電素子113,114を接合している。
これを実現するためには、熱電素子113,114を電極115,116と同様に曲率を有する構造とする必要がある。さもないと、熱電素子113,114と電極115,116との間の密着性が悪くなって電気抵抗が生じ、電流が好適に流れずに、熱電モジュール110の発電性能が低下する。
【0007】
ところが、熱電素子113,114は、ウェハや棒状の材料を焼結したものを、切断して製作されるのが一般的である。そのため、円柱形や直方体形状に製作するのは容易であるが、図36のように、電極115,116と接する面を、その電極115,116と一致する曲率を有するように製作するのは、非常に困難である。
即ち、このような熱電モジュール110を実現するためには、パイプ112やハウジング111の形状に合わせた特殊な形状の熱電素子113,114を製作する必要があり、多大な費用を要するという問題がある。
【0008】
さらに第1実施形態によれば、熱電素子113,114と電極115,116との間を、ハンダづけによって接合している。排気ガスの温度は非常に高くなることがあるため、内側電極116と外側電極115との温度差が大きくなる。その結果、パイプ112が膨張するなどして、熱電素子113,114や接合部分に大きなストレスがかかり、いずれかが破損するようなことがある。
【0009】
このような、ハンダづけの破損を防ぐための技術としては、例えば特開平3−91272号公報に開示されたようなものがある。これは、p型の熱電素子と、吸熱側の電極と、n型の熱電素子と、排熱側の電極とを、この順序で交互一列に積み重ねたものであり、これらを一括締結することにより、接合部分をなくして熱によるストレスがかかっても、熱電モジュールが破損しないようにしている。
【0010】
しかしながら、上記同公報に開示された技術においては、例えば熱源が固体や液体などの場合に、どのように熱をやりとりするかといった具体的な構成が開示されていない。また、このような熱電モジュールを、第1、第2従来技術のように、例えば円筒形の排気配管の排熱から熱を奪うような場合に、どのように用いるかといった構成も記されてはいない。
【0011】
また、第2従来技術においては、リング状の熱電素子113,114を製作している。このようなリング形状の熱電素子113,114は、第1従来技術と同様に特注によって製作する必要があり、多大な費用を要する。
【0012】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、簡単な構造で、しかも熱ストレスによる破損の少ない熱電モジュールを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために本発明は、熱電モジュールにおいて、
交互に配設されたp型及びn型の熱電素子と、
熱電素子間にそれぞれ交互に配設された外側電極及び内側電極とを備え、
外側電極及び内側電極のうち少なくともいずれか一方が、電極と熱をやりとりする対象物に概略沿った形状を有している。
熱電素子の形状を対象物の形状に合わせるのに比べ、電極の形状を対象物の形状に沿わせることは極めて容易であり、これにより、効率良く熱の伝達が行なわれて、熱電モジュールの効率が向上する。
【0014】
また本発明は、熱電モジュールにおいて、
交互に配設されたp型及びn型の熱電素子と、
熱電素子間にそれぞれ交互に配設された外側電極及び内側電極とを備え、
内側電極が、電極と熱をやりとりする対象物を囲んでいる。
これにより、対象物の熱をその周囲から効率的に電極に伝えることができ、熱電モジュールの効率が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
まず、第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る熱電モジュール10の外見図を示している。図1において、熱電モジュール10は、中空円筒形状のパイプ12と、パイプ12を略中央部に嵌合した中空のハウジング11とを備えている。
ハウジング11とパイプ12との間の空間には、後述する熱電素子と電極とが配設されている。発電型の熱電モジュール10では、パイプ12の内部を通過する排気ガス28の熱エネルギーにより、起電力を生じさせて発電を行なう。また、温度調節型の熱電モジュールでは、パイプ12の内部を通過する流体の温度調節を行なう。
【0016】
図2に、p型熱電素子13と外側電極15とを組み合わせたp型熱電ユニット17の構成図を示す。外側電極15は、円筒の一端部のみを円形の底板15Bによって塞いだ、茶筒のような形状をしている。外側電極15の円筒形部材を、外側伝熱板15Aと言う。
底板15Bの略中央部には、パイプ12よりも大きな径の、円形の孔19が設けられている。孔19の周囲には、p型熱電素子13が円周状に複数並んでおり、p型熱電素子13の底面と底板15Bとの間は、ハンダづけなどにより接合されている。以下の説明において、熱電素子13,14が底板15B,16Bと接合された面を熱電素子13,14の底面、その反対側の面を頂面と呼ぶ。尚、熱電素子13,14の形状としては、以下円柱形として説明するが、直方体などの他の形状でもよい。
【0017】
図3に、n型熱電素子14と内側電極16とを組み合わせたn型熱電ユニット18の構成図を示す。内側電極16は、円形の底板16Bの略中央部に、パイプ12がほぼ隙間なく入る内径を有する円筒形の内側伝熱板16Aを、垂直に屹立させた形状をしている。
n型熱電ユニット18の底板16Bには、n型熱電素子14が円周状に複数並んでおり、n型熱電素子14の底面と底板16Bとの間は、ハンダづけなどにより接合されている。
【0018】
図4に、熱電モジュール10の正面断面図、図5にそのA−A方向から見た側面断面図をそれぞれ示す。ハウジング11は、茶筒形状の本体部11Aと、蓋部11Bとを備えている。まず、ハウジング11の本体部11Aにパイプ12を嵌め込んで接合する。そして、その内部に、まず図4中左方からスプリング23を挿入し、n型熱電ユニット18とp型熱電ユニット17とを、交互に挿入していく。
外側伝熱板15Aの外側面及び内側伝熱板16Aの内側面は、ハウジング11の内側面及びパイプ12の外側面に、それぞれ曲率を合わせて形成されている。その結果、外側伝熱板15Aの外側面がハウジング11の内側面に、内側伝熱板16Aの内側面がパイプ12の外側面に、それぞれ密着する。このとき、両者の間に伝熱グリース等を介挿して、熱伝導度を高めるのがよい。
【0019】
またこのとき、外側伝熱板15Aの軸方向の高さは、隣接する外側伝熱板15Aに触れない限り、高くするのがよい。これにより、外側伝熱板15Aとハウジング11の内側面との接触面積が大きくなり、熱の伝導がよくなる。また、図4に示すように、外側伝熱板15Aと隣接する外側伝熱板15Aとの間に、電気的に絶縁な絶縁体36を介挿すると、絶縁がより確実となる。
これらは、内側伝熱板16Aに関しても、同様である。
【0020】
熱電ユニット17,18を挿入後、電力線接続用電極25を図4中左方からパイプ12に挿入する。パイプ12の図4中左端部近傍には、ネジ山が形成されており、このネジ山に固定用のナット24をねじ込む。そして、蓋部11Bをハウジング11の本体部11Aに接合又は嵌合することにより、本実施形態に係る熱電モジュール10を形成する。
これにより図4に示すように、ハウジング11とパイプ12との間には、p型及びn型の熱電素子13,14が、それぞれ外側電極15及び内側電極16を介して、交互に配設される。即ち、p型熱電素子13の底面は外側電極15に、頂面は内側電極16にそれぞれ接触する。逆に、n型熱電素子14の底面は内側電極16に、頂面は外側電極15にそれぞれ接触する。
【0021】
このとき、ナット24のねじ込みとスプリング23の付勢力とにより、内側電極16とp型熱電素子13とが互いに強固に押しつけ合って密着し、接合されていないにも拘らず、低抵抗で電気的に導通する。これは、外側電極15とn型熱電素子14との間においても、同様である。
そして、パイプ12の外面及びハウジング11の内面には、それぞれ図示しない絶縁層が形成されており、電極15,16同士が互いに導通するのを防いでいる。或いは、各伝熱板15A,16Aのパイプ12又はハウジング11と接する側の面に、絶縁層を形成してもよい。
また、電力線接続用電極25及び図4中右端部の内側電極16には、電力線29,29が接続されている。電力線29,29は、図示しない導入端子を介して、ハウジング11と電気的に接することなくハウジング11外部に取り出される。
【0022】
以下、本発明の作用について、説明する。
このような熱電モジュール10を、例えば自動車の排気管に、排気ガス28がパイプ12内を通るように接続する。これにより、排気ガス28の熱が、パイプ12を介して内側電極16を温める。一方、ハウジング11は外気と接触してパイプ12内部よりも低温になっているので、外側伝熱板15A及び内側伝熱板16Aを介して、p型熱電素子13及びn型熱電素子14の頂面と底面との間に温度差が生じる。
その結果、熱電素子13,14に、ゼーベック効果による起電力が発生する。この起電力を、前記電力線29,29間から取り出すことにより、排熱を利用した発電が可能となっている。
【0023】
また、他の応用例として、前記電力線29,29を介して熱電素子13,14に電流を流すと、電流の向きにより、パイプ12を冷却又は加熱することが可能となる。従って、パイプ12の内部に流体を流し、この流体を温度調節することもできる。例えば、半導体製造装置に用いられるレジスト液等の薬液をパイプ12内に流し、この薬液の温度を精密に制御することも可能である。
【0024】
以上説明したように第1実施形態によれば、円筒形のハウジング11と、その内部を貫通するパイプ12との間に、p型熱電素子13とn型熱電素子14とを、軸方向に交互に配設している。そして、p型熱電素子13とn型熱電素子14との間に、ハウジング11に沿って熱的に接触した外側電極15と、パイプ12に沿って熱的に接触した内側電極16とを、交互に介装している。
これにより、直方体や円柱形等の、一般的な熱電素子13,14を用いることができるので、装置のコストが低減される。また、一般的な熱電素子13,14を用いることにより、その発電や温度調節の性能が予測可能である。
【0025】
また、第1実施形態によれば、外側電極15及び内側電極16が底板15B,16Bと、これに略垂直な伝熱板15A,16Aとを備えており、これをハウジング11及びパイプ12に密着させている。これにより、ハウジング11及びパイプ12と電極15,16との密着度が向上するので、熱が伝わりやすく、損失が少ない。
従って、発電装置として用いる場合には、より多くの起電力を得ることができる。また、温調装置として用いる場合には、より精密な温度調節が可能であり、また、温度の調節範囲も大きくなる。
【0026】
さらに、熱電素子13,14の底面と電極15,16とをそれぞれハンダづけし、熱電素子13,14の頂面と15,16電極との間を、それぞれスプリング23の付勢力によって密着させている。これにより、温度差によって熱的なストレスが生じても、密着した箇所がずれることによってストレスを吸収し、すべてをハンダづけした場合のように、接合部分や熱電素子13,14が破損することが少ない。
【0027】
また、ハウジング11の外部でハンダづけによって熱電素子13,14と電極15,16とを接合したものを、挿入するようにしている。これにより、ハウジングの内部でハンダづけをする必要がなく、組み立てが簡単になる。特に、p型熱電素子13の位置と、これに軸方向に隣接するn型熱電素子14の位置とを互いに合わせる必要がないので、組み立てが容易である。
【0028】
尚、上記の説明においては、熱電素子13,14を、電極15,16上に一重に円周状に配列させたが、これに限られるものではなく、例えばさらに小型の熱電素子13,14を、同心円状や千鳥状やハニカム状、或いはランダムに多重に並べてもよい。
また、図6に示すように、熱電素子13,14は複数と限られるものではなく、それぞれ単数でもよい。さらには、熱電ユニット17,18は、複数段に並べると限られるものではなく、1つのp型熱電ユニット17と1つのn型熱電ユニット18との組み合わせのみでもよい。
【0029】
また、p型熱電素子13に外側電極15を、n型熱電素子14に内側電極16を、それぞれ接合するように説明したが、これに限られるものではなく、逆にn型熱電素子14に外側電極15を、p型熱電素子13に内側電極16をそれぞれ接合してもよい。さらには、熱電素子13,14の頂面と電極15,16の底板15B,16Bとを、それぞれ接合してもよい。
また、図7に示すように、内側電極16にp型熱電素子13の頂面とn型熱電素子14の底面とを接合し、これに外側電極15を押しつけるようにしてもよい。勿論、熱電素子13,14を外側電極15に接合して、これに内側電極16を押しつけてもよい。
【0030】
また、ハウジング11の外部で熱電素子13,14と電極15,16とをハンダづけして熱電ユニット17,18を形成し、これを挿入するように説明したが、これに限られるものではない。例えばパイプ12に電極15,16を挿入し、この上に熱電素子13,14を並べることを繰り返し、最後にハウジング11をパイプ12に嵌合させて押しつけることにより、ハンダづけを用いずに熱電モジュール10を構成してもよい。
【0031】
図8に、n型熱電ユニット18の他の構成例を示す。図8において、内側電極16の内側伝熱板16Aには、切り込み33が設けられている。内側伝熱板16Aの内径は、パイプ12とはめ合い程度の公差を有する寸法になっており、内側伝熱板16Aを、プレスなどで力をかけてパイプ12に押し込む。これにより、内側伝熱板16Aとパイプ12との接触がより密になり、熱伝導度が高まって熱の損失が小さく、高効率の熱電モジュール10が構成される。
これは外側電極15に対しても同様であり、外側伝熱板15Aに切り込み33を入れ、ハウジング11にギリギリで押し込める程度の太さにすることにより、外側伝熱板15Aとハウジング11との間の熱伝導性を、より高めることができる。
【0032】
また、図9に示すように、内側電極16の内側伝熱板16A及び底板16Bに割り37を入れ、内側電極16を一部が欠けたような形状にしてもよい。このとき、内側伝熱板16Aの内径を、パイプ12の外径よりも、わずかに小さくする。このような内側電極16に、パイプ12を押し込むことにより、たわんで広がった内側電極16が戻ろうとしてパイプ12を締めつける。即ち、内側電極16のたわみが、バネのような働きをして、内側電極16とパイプ12との密着性が向上する。
このような割り37については、外側電極15に関しても同様である。
【0033】
また、例えば第2従来技術(図37)に示したものと同様に、リング形状の熱電素子13,14を製作し、これを、それぞれ外側電極15及び内側電極16に接合して構成してもよい。これにより、直方体や円柱形の熱電素子13,14を並べたものに比べて、熱電素子13,14を数多く並べることができるので、熱電モジュール10の能力が増大する。
【0034】
さらには、図10に示すように、扇形の熱電素子13,14を製作し、これを並べてリング状に熱電素子13,14を構成してもよい。このように、複数の熱電素子13,14によってリングを構成することにより、例えば熱電素子13,14の製作時に不良が生じても、不良の生じた小さな熱電素子13,14だけを交換すればよく、リング形状の熱電素子13,14すべてを交換する必要がない。
【0035】
次に、第2実施形態を説明する。図11は、第2実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図11において熱電モジュール10は、ハウジング11の周囲を水冷する、水冷ジャケット31を備えている。
冷却水30を、この水冷ジャケット31に通すことにより、ハウジング11をより効率的に冷却し、熱電素子13,14による発電や温度調節の効率を向上させることが可能となっている。
【0036】
また熱電モジュール10は、パイプ12内壁に内部フィン27を備えている。これにより、パイプ12内部を、例えば排気ガス28が通る際に、排気ガス28の熱を効率的にパイプ12に伝えることができる。これにより、熱電素子13,14による発電や温度調節の効率を向上させることが可能である。
【0037】
次に、第3実施形態を説明する。図12は、第3実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図12において、ハウジング11の外側面及びパイプ12の内側面には、それぞれ外部フィン26及び内部フィン27が形成されている。
これにより、ハウジング11と外気との間の熱交換を、空冷によって行なう場合にも、より効率的な熱交換が可能であり、熱電素子13,14による発電や温度調節の効率が向上する。
【0038】
次に、第4実施形態を説明する。図13は、第4実施形態における、熱電モジュール10の側面断面図を示している。図13において、内側電極16及び外側電極15は、中心線を境に2分割され、互いの間には絶縁体34が介挿されている。或いは、絶縁体34の代わりに、互いが導通しないような隙間を設けてもよい。
即ち、図13中、右側の熱電モジュール10と左側の熱電モジュール10とは、それぞれ独立した別個の熱電モジュール10,10となる。その結果、熱電素子13,14の断面積の合計Aが半分で、高さLが不変の熱電モジュール10が、2台作動することになる。
【0039】
熱電モジュール10における熱電変換効率は、熱電素子13,14の断面積の合計Aと高さLとの比A/Lによって定まり、比A/Lは最適値を有することが知られている。従って、図13に示すように熱電モジュール10を分割することにより、比A/Lを変えて最適値に近づけ、熱電モジュール10の熱電変換効率を向上させることが可能である。
尚、2個に分割した場合について説明したが、比A/Lが最適値に近くなるように分割すればよい。例えば、熱電モジュール10を3個に分割すると、分割された熱電モジュール10の比A/Lは、3分の1となり、4個に分割すると4分の1となる。
或いは、図14に示したように、2分割された電極15,16のうち、片方のみをパイプ12に沿わせるようにしてもよい。また、2分割に限らず、全周の3分の1や4分の3など、適当な電極15,16の形状にしてもよい。
【0040】
次に、第5実施形態を説明する。図15は、第5実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図15において、外側電極15は平板形状をしており、ハウジング11の外周部に突出している。外側電極15とハウジング11との間には、図示しない絶縁層が介装されている。或いは、ハウジング11を絶縁物で製作してもよい。
これにより、外側電極15を、ハウジング11を介さずに直接外気に触れさせているので、外側電極15と外気との間の熱交換の熱損失が低減する。従って、効率的な熱交換が可能であり、熱電素子13,14による発電や温度調節の効率が向上する。
【0041】
次に、第6実施形態を説明する。図16は、第6実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図16における熱電モジュール10は、図15に示した熱電モジュール10から、ハウジング11を取り去った形状をしている。パイプ12の図16中右端部近傍には、図示しないネジ山が形成されており、このネジ山にナット24と同様に固定用のナット35をねじ込んでいる。このように、ハウジング11を取り去ることにより、外側電極15と外気との間の熱交換が、より高効率で行なわれる。
【0042】
次に、第7実施形態を説明する。図17は、第7実施形態に係る熱電モジュール10の斜視図、図18はその正面断面図を示している。図17、図18において熱電モジュール10は、中空のパイプ12の代わりに、中実のロッド38を備えており、この周囲にp型熱電ユニット17とn型熱電ユニット18とを交互に嵌め込んでいる。
このように第7実施形態によれば、パイプ12の内部を通る流体だけでなく、ロッド38などの固体から熱を奪って発電を行なったり、固体の温度調節を行なうことが、可能である。
【0043】
次に、第8実施形態を説明する。図19は、第8実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図19において熱電モジュール10は、上記各実施形態と同様に、p型熱電ユニット17とn型熱電ユニット18とを交互に組み合わせている。そして、内側電極16の内側伝熱板16Aと、隣接する内側電極16の底板16Bとを、例えば樹脂ベースの絶縁性の接着剤49等で接着している。
さらに、p型熱電素子13の頂面と内側電極16の底板16Bとを、ハンダづけしている。また、n型熱電素子14の頂面と外側電極15の底板15Bとを、ハンダづけしている。そして、両端の内側電極16,16に、パイプ48,48を接着剤49で接着している。
【0044】
即ち、パイプ12を内部に嵌挿せず、内側電極16の内側伝熱板16Aによって流路20を形成し、例えばその内部に排気ガス28などの流体を流している。これにより、パイプ12を介することなく、流体と内側伝熱板16Aとの間で熱が直接伝わるので、伝熱効率が向上する。流路20に流体を流す代わりに、第7実施形態のように、中実のロッド38を内部に嵌挿させてもよい。
【0045】
次に、第9実施形態を説明する。図20は、第9実施形態における、熱電モジュール10の正面断面図を示している。図20において、熱電モジュール10は、例えば図16に示した熱電モジュールの、熱電素子13,14の周囲に、絶縁性のシリコンゴム等のモールド材39を充填して、モールドしている。これにより、熱電素子13,14の表面から熱が逃げることが少なくなるので、エネルギーの損失が小さくなり、熱電モジュール10の効率が向上する。
このようなモールドは、他の実施形態に対しても応用可能である。
【0046】
尚、上記の各実施形態においては、ハウジング11及びパイプ12をいずれも円筒形状としたが、これに限られるものではない。例えば、少なくともいずれか一方が楕円筒形状でもよく、さらには直方体形状でもよい。しかしながら、排気管は円筒形状であることが多く、少なくともパイプ12を円筒形状にすることにより、排気ガスを好適に内部を通すことが可能である。
【0047】
次に、第10実施形態を説明する。図21は、第10実施形態における、p型熱電ユニット17及びn型熱電ユニット18の斜視図を示している。
図21に示すように、p型熱電ユニット17は、四角形状の外側伝熱板15A及び底板15BからなるL字型の外側電極15を備えており、その底板15Bには、p型熱電素子13の底面がハンダづけされている。また同様に、n型熱電ユニット18は、内側伝熱板16A及び底板16BからなるL字型の内側電極16を備えており、その底板16Bには、n型熱電素子14の底面がハンダづけされている。
【0048】
図22に、これらの熱電ユニット17,18を交互に組み合わせた熱電モジュール10の、正面断面図を示す。図22において、パイプ12は例えば四角形状を有しており、その一側面に内側電極16の内側伝熱板16Aが密着している。p型熱電素子13の頂面と内側電極16の底面16Bとの間は、例えばハンダづけされている。また、n型熱電素子14の頂面と外側電極15の底板15Bとの間も、同様にハンダづけされている。或いは、図示しない手段によって、熱電ユニット17,18同士を、軸方向に互いに押さえつけるようにしてもよい。
【0049】
このように、任意の形状の熱交換を行なう対象物に対し、内側電極16を上記対象物に沿わせるような形状にすることにより、発電または温調が可能である。またこれは、外側電極15においても、同様であり、図22においては、外側電極15を空冷するように説明したが、例えば外側電極15に、水冷ジャケット等を密着させる場合も同様である。
さらには、図23に示すように、四角形状のパイプ12に対し、4個の熱電モジュールを、内側電極16がパイプ12の各面にそれぞれ接するように配置してもよい。或いは、パイプ12の4面のすべてではなく、1〜3面に接するようにしてもよい。
【0050】
尚、上記の各実施形態においては、外側電極15及び内側電極16が、それぞれ熱電素子13,14に接する底板15B,16Bと、これに略垂直な伝熱板15A,16Aを有するように説明したが、これに限られるものではない。例えば、いずれか一方または両方が、伝熱板15A,16Aを持たない、円板状の平板であってもよい。
しかしながら、上記実施形態のように、伝熱板15A,16Aをハウジング11やパイプ12に接触させるようにしたほうが、両者の間で熱がよく伝わり、熱電モジュール10の効率が向上する。
【0051】
次に、第11実施形態について、説明する。第11実施形態においては、熱電素子13,14を、効率良く電極15,16にハンダづけする技術について説明する。尚、説明は、外側電極15及びp型熱電素子13を例に取って行なうが、内側電極16及びn型熱電素子14でも同様である。図24は、ハンダづけ手順を示すフローチャートであり、図25〜図30はその説明図である。
【0052】
まず図25に示すように、金属等の平板41の上に、外側電極15を所定位置に載置する(ステップS11)。このとき、平板41上には、外側電極15を載置する位置に、例えば窪みが設けられている。図25において42,43は、それぞれ、平板41及び外側電極15の位置決めを行なうための位置決め孔である。
そして図26に示すように、所定のハンダづけ位置に孔50を設けたハンダスクリーンを外側電極15の上から被せ、その上からクリームハンダ46(図26では図示せず)を塗る(ステップS12)。これにより、図27に示すように、外側電極15の所定位置にクリームハンダ46が付着する。
【0053】
次に図27に示すように、p型熱電素子13を所定位置に嵌め込んだ素子挿入治具45を外側電極15の上から被せ、p型熱電素子13を上方から押して抜く。これにより、クリームハンダ46上に、p型熱電素子13が載置される。(ステップS13)。
そして、図28に示すように、p型熱電素子13の上から重し47を載せ、これを図示しない加熱炉に入れて加熱し、ハンダづけを行なう(ステップS14)。これにより、p型熱電ユニット17ができる。
【0054】
こうして製作したp型熱電ユニット17を、図29に示すようにひっくり返して、外側電極15の底板15Bの裏面に、ステップS12と同様にハンダスクリーンを用いてクリームハンダ46を塗布する(ステップS15)。
また、n型熱電ユニット18も、同様にして製作し、裏面にクリームハンダ46を塗布する。
こうして、それぞれ裏面にクリームハンダ46を塗ったp型熱電ユニット17及びn型熱電ユニット18を、図30に示すように交互に積み重ね、重し47を乗せて、図示しない加熱炉内でハンダづけを行なう(ステップS16)。
このような手順を用いることにより、効率的に熱電モジュール10を製造することが可能となっている。尚、熱電素子13,14と電極15,16との間の接続は、クリームハンダ46に限定されるものではなく、例えば、導電性接着剤でもよく、またハンダ等を用いずに押し付けるだけでもよい。
【0055】
次に、第12実施形態を説明する。第12実施形態においては、ステップS13において、熱電素子13,14を平板41に載置する際の技術について説明する。
第12実施形態によれば、図31に示すように、シリコンゴム等の耐熱性かつ絶縁性を備えた素子保持器51の内部の所定位置に、熱電素子13,14を頂面及び底面が露出するように予め埋め込み、これを平板41に載置する。そして、ステップS13のように素子保持器51から熱電素子13,14を抜くのではなく、熱電素子13,14を素子保持器51の内部に埋め込んだ状態で、ステップS14において、ハンダづけを行なう。
これにより、第9実施形態で説明したモールド材39と同様に、熱電素子13,14の周囲が絶縁性の素子保持器51で囲まれるので、熱電素子13,14からの放熱によるエネルギーの損失が小さくなり、熱電モジュール10の効率が向上する。また、わざわざ第9実施形態のように個別にモールドする必要がなく、製造の省力化が行なわれる。
【0056】
次に、第13実施形態を説明する。図32に、第13実施形態に係る熱電モジュール10の側面断面図を示す。図32において熱電モジュール10は、コの字形状の内側電極16及び外側電極15を備えている。内側電極16の伝熱板16Aは、角形のパイプ12の外壁面の一部に接触している。
また、図33に第13実施形態に係る熱電モジュール10の他の構成例を示す。図33において、ロッド38は、小判型の断面形状を有している。図34及び図35は、第13実施形態に係る熱電モジュール10の更なる他の構成例を示す。図35は、図34のB−B視断面図である。図34及び図35において、内側電極16の伝熱板16Aは、曲面部材40表面に沿った曲面形状を有している。このように、角形や小判型、或いは曲面表面などあらゆる形状の、熱をやり取りするパイプ12やロッド38や曲面部材40などの対象物に対しても、応用が可能である。即ち、パイプ12の内部を流れる流体やロッド38から熱を奪って発電をしたり、ロッド38や曲面部材40や流体の温調を行なったりすることが可能である。
尚、上記各実施形態においては、電極15,16又はその伝熱板15A,16Aの全面が、対象物に接触しているように説明したが、電極15,16又は伝熱板15A,16Aの一部のみが接触していてもよい。
【0057】
尚、本発明は、熱電モジュールにおいて、
中空のパイプと、
パイプの外周部に、パイプの軸方向に交互に配設されたp型及びn型の熱電素子と、
熱電素子間にパイプの軸方向に交互に配設された、外側電極及びパイプに接する内側電極とを備えてもよい。
これにより、熱電素子の電極と接する面を曲面とする必要がなく、一般的な、例えば直方体や円柱形状の熱電素子を用いた構成が可能である。
【0058】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
前記外側電極の外径が、内側電極の外径よりも大きくなるようにしてもよい。これにより、外側電極が熱交換用のフィンの役割を果たし、熱交換効率が向上する。
【0059】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
中空のパイプと、
パイプの外周部をかこむハウジングと、
パイプとハウジングとの間に、パイプの軸方向に交互に配設されたp型及びn型の熱電素子と、
熱電素子間にパイプの軸方向に交互に配設された、外側電極及びパイプに接する内側電極とを備えてもよい。
このように、ハウジングを備えた構成とすることにより、熱電素子を外気から保護できる。
【0060】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
前記外側電極が、ハウジングの外部に突出してもよい。
これにより、外側電極が熱交換用のフィンの役割を果たし、熱交換効率が向上する。
【0061】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
前記外側電極は、熱電素子に接する底板と、これに略垂直に形成されてハウジングに接触する伝熱板とを備え、
前記内側電極は熱電素子に接する底板と、これに略垂直に形成されてパイプに接触する伝熱板を備えてもよい。
これにより、パイプ及びハウジングから電極に熱が効率良く伝わり、熱電モジュールの効率が向上する。
【0062】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
熱電素子とその一側の面に接合された電極とを備えた熱電ユニットを、互いに接合することなく接触させて形成してもよい。
これにより、熱電モジュールに熱ストレスが生じた場合にも、接触部がずれるのみで、接合部や熱電素子が破損することがない。
【0063】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
熱電素子と電極とを、互いに接合することなく接触させて形成してもよい。
これにより、熱電モジュールに熱ストレスが生じた場合にも、接触部がずれるのみで、接合部や熱電素子が破損することがない。
【0064】
また、本発明は、熱電モジュールにおいて、
前記電極のすべてが、少なくとも2個以上に分割されていてもよい。
これにより、熱電素子の断面積の合計と高さとの比を、最も熱電変換効率の高い値にすることが可能であり、熱電モジュールの効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る熱電モジュールの外見図。
【図2】第1実施形態に係るp型熱電ユニットの構成図。
【図3】第1実施形態に係るn型熱電ユニットの構成図。
【図4】第1実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図5】図4のA−A方向から見た側面断面図。
【図6】第1実施形態に係る熱電モジュールの他の構成例を示す説明図。
【図7】第1実施形態に係る熱電モジュールの他の構成例を示す説明図。
【図8】第1実施形態に係る内側電極の他の構成例を示す説明図。
【図9】第1実施形態に係る内側電極の他の構成例を示す説明図。
【図10】第1実施形態に係る熱電素子の他の構成例を示す説明図。
【図11】第2実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図12】第3実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図13】第4実施形態に係る熱電モジュールの側面断面図。
【図14】第4実施形態に係る熱電モジュールの他の構成例を示す側面断面図。
【図15】第5実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図16】第6実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図17】第7実施形態に係る熱電モジュールの斜視図。
【図18】第7実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図19】第8実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図20】第9実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図21】第10実施形態における、型熱電ユニットの斜視図。
【図22】第10実施形態に係る熱電モジュールの正面断面図。
【図23】第10実施形態に係る熱電モジュールの他の構成例を示す正面断面図。
【図24】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示すフローチャート。
【図25】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図26】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図27】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図28】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図29】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図30】第11実施形態に係る熱電モジュールの製造手順を示す説明図。
【図31】第12実施形態に係る素子挿入器の説明図。
【図32】第13実施形態に係る熱電モジュールの側面断面図。
【図33】第13実施形態に係る熱電モジュールの他の構成例の側面断面図。
【図34】第13実施形態に係る熱電モジュールの更なる他の構成例の側面断面図。
【図35】図34のB−B断面での説明図。
【図36】第1従来技術に係る熱電モジュールの断面図。
【図37】第2従来技術に係る熱電モジュールの斜視図。
【符号の説明】
10:熱電モジュール、11:ハウジング、12:パイプ、13:p型熱電素子、14:n型熱電素子、15:外側電極、16:内側電極、17:p型熱電ユニット、18:n型熱電ユニット、19:孔、23:スプリング、24:ナット、25:電力線接続用電極、26:外部フィン、27:内部フィン、28:排気ガス、29:電力線、30:冷却水、31:水冷ジャケット、33:切り込み、34:絶縁体、35:ナット、36:絶縁体、37:割り、38:ロッド、39:モールド材、41:平板、42:孔、43:孔、44:ハンダスクリーン、45:素子挿入治具、46:クリームハンダ、47:重し、48:パイプ、49:接着剤、50:孔、51:素子保持器。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermoelectric module.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a cylindrical thermoelectric module for generating power by using exhaust heat of an exhaust pipe of an automobile, a boiler, or the like, and recovering energy. For example, the one shown in Patent Document 1 is referred to as a first related art. FIG. 36 shows a thermoelectric module disclosed in the publication, and a first related art will be described below with reference to FIG.
[0003]
In FIG. 36, a thermoelectric module 110 includes a hollow pipe 112 as an inner cylinder and a housing 111 as an outer cylinder. Between the pipe 112 and the housing 111, p-type and n-type thermoelectric elements 113 and 114 are arranged alternately in the circumferential direction.
One ends of the thermoelectric elements 113 and 114 are connected to each other by an inner electrode 116, and the inner electrode 116 is in contact with the pipe 112 via an insulator (not shown). The other ends of the thermoelectric elements 113 and 114 are connected to each other by an outer electrode 115, and the outer electrode 115 is in contact with the housing 111 via an insulator (not shown).
For example, when hot exhaust gas passes through the inside of the pipe 112, an electromotive force is generated in the thermoelectric elements 113 and 114 by the Seebeck effect. By extracting this electromotive force from between the power lines 129, 129, power generation using waste heat is performed.
[0004]
Non-Patent Document 1 describes an example in which a cylindrical thermoelectric module 110 is formed using ring-shaped thermoelectric elements 113 and 114. This is referred to as a second related art.
FIG. 37 shows a perspective view of the second prior art. As shown in FIG. 37, in the second conventional technique, ring-shaped thermoelectric elements 113 and 114 are alternately arranged between a pipe 112 and a housing 111, and disk-shaped electrodes 115 and 116 are arranged therebetween. are doing. Then, an electromotive force is extracted from a power line (not shown).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-61-254082
[Non-patent document 1]
The Institute of Electrical Engineers of Japan New Energy and Environment Study Group Sample "Power Generation Analysis of Cylindrical Thermoelectric Module" Published March 15, 2000,
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems.
That is, in the first prior art, as shown in FIG. 36, the electrodes 115 and 116 have a curvature along the wall of the cylinder, and the thermoelectric elements 113 and 114 are joined to the curved surfaces of the electrodes 115 and 116. ing.
In order to realize this, it is necessary that the thermoelectric elements 113 and 114 have a structure having a curvature like the electrodes 115 and 116. Otherwise, the adhesion between the thermoelectric elements 113 and 114 and the electrodes 115 and 116 is deteriorated, causing an electric resistance, and current does not flow properly, and the power generation performance of the thermoelectric module 110 is reduced.
[0007]
However, the thermoelectric elements 113 and 114 are generally manufactured by cutting a material obtained by sintering a wafer or a rod-shaped material. For this reason, it is easy to manufacture a columnar or rectangular parallelepiped shape. However, as shown in FIG. 36, it is difficult to manufacture a surface in contact with the electrodes 115 and 116 so as to have a curvature that matches the electrodes 115 and 116. Very difficult.
That is, in order to realize such a thermoelectric module 110, it is necessary to manufacture thermoelectric elements 113 and 114 having a special shape corresponding to the shape of the pipe 112 and the housing 111, and there is a problem that a large cost is required. .
[0008]
Furthermore, according to the first embodiment, the thermoelectric elements 113 and 114 and the electrodes 115 and 116 are joined by soldering. Since the temperature of the exhaust gas can be very high, the temperature difference between the inner electrode 116 and the outer electrode 115 increases. As a result, the pipe 112 expands and a large stress is applied to the thermoelectric elements 113 and 114 and the joint, and either of them may be damaged.
[0009]
As a technique for preventing such soldering damage, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-91272. This is one in which a p-type thermoelectric element, an electrode on the heat absorption side, an n-type thermoelectric element, and an electrode on the heat release side are alternately stacked in this order, and these are collectively fastened. In addition, the thermoelectric module is prevented from being damaged even if a stress due to heat is applied by eliminating the joint portion.
[0010]
However, the technology disclosed in the above publication does not disclose a specific configuration of how heat is exchanged, for example, when the heat source is a solid or a liquid. Further, there is also described a configuration of how to use such a thermoelectric module in a case where heat is taken from exhaust heat of a cylindrical exhaust pipe as in the first and second related arts. Not in.
[0011]
In the second prior art, ring-shaped thermoelectric elements 113 and 114 are manufactured. Such ring-shaped thermoelectric elements 113 and 114 need to be manufactured by custom as in the case of the first prior art, and require a great deal of cost.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problem, and has as its object to provide a thermoelectric module having a simple structure and less damage due to thermal stress.
[0013]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects
In order to achieve the above object, the present invention relates to a thermoelectric module,
P-type and n-type thermoelectric elements alternately arranged;
An outer electrode and an inner electrode are alternately arranged between the thermoelectric elements, respectively.
At least one of the outer electrode and the inner electrode has a shape approximately along the object that exchanges heat with the electrode.
It is extremely easy to match the shape of the electrodes to the shape of the object, compared to matching the shape of the thermoelectric element to the shape of the object, which allows efficient heat transfer and the efficiency of the thermoelectric module. Is improved.
[0014]
The present invention also provides a thermoelectric module,
P-type and n-type thermoelectric elements alternately arranged;
An outer electrode and an inner electrode are alternately arranged between the thermoelectric elements, respectively.
An inner electrode surrounds an object that exchanges heat with the electrode.
Thereby, the heat of the object can be efficiently transmitted to the electrodes from the surroundings, and the efficiency of the thermoelectric module is improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment will be described. FIG. 1 shows an external view of a thermoelectric module 10 according to the present embodiment. In FIG. 1, the thermoelectric module 10 includes a hollow cylindrical pipe 12 and a hollow housing 11 in which the pipe 12 is fitted at a substantially central portion.
In a space between the housing 11 and the pipe 12, a thermoelectric element and an electrode, which will be described later, are provided. The power generation type thermoelectric module 10 generates power by generating an electromotive force by the thermal energy of the exhaust gas 28 passing through the inside of the pipe 12. Further, in the thermoelectric module of the temperature control type, the temperature of the fluid passing through the inside of the pipe 12 is controlled.
[0016]
FIG. 2 shows a configuration diagram of a p-type thermoelectric unit 17 in which the p-type thermoelectric element 13 and the outer electrode 15 are combined. The outer electrode 15 has a shape like a tea caddy in which only one end of the cylinder is closed by a circular bottom plate 15B. The cylindrical member of the outer electrode 15 is referred to as an outer heat transfer plate 15A.
At a substantially central portion of the bottom plate 15B, a circular hole 19 having a diameter larger than that of the pipe 12 is provided. A plurality of p-type thermoelectric elements 13 are circumferentially arranged around the hole 19, and the bottom surface of the p-type thermoelectric element 13 and the bottom plate 15B are joined by soldering or the like. In the following description, the surface where the thermoelectric elements 13 and 14 are joined to the bottom plates 15B and 16B is called the bottom surface of the thermoelectric elements 13 and 14, and the surface on the opposite side is called the top surface. Although the thermoelectric elements 13 and 14 will be described below as being cylindrical, other shapes such as a rectangular parallelepiped may be used.
[0017]
FIG. 3 shows a configuration diagram of an n-type thermoelectric unit 18 in which the n-type thermoelectric element 14 and the inner electrode 16 are combined. The inner electrode 16 has a shape in which a cylindrical inner heat transfer plate 16A having an inner diameter into which the pipe 12 can enter with almost no gap is vertically raised substantially in the center of a circular bottom plate 16B.
A plurality of n-type thermoelectric elements 14 are circumferentially arranged on the bottom plate 16B of the n-type thermoelectric unit 18, and the bottom surface of the n-type thermoelectric element 14 and the bottom plate 16B are joined by soldering or the like.
[0018]
FIG. 4 is a front sectional view of the thermoelectric module 10, and FIG. 5 is a side sectional view of the thermoelectric module 10 as viewed from the AA direction. The housing 11 includes a main body 11A having a tea caddy shape and a lid 11B. First, the pipe 12 is fitted and joined to the main body 11A of the housing 11. Then, the spring 23 is first inserted into the inside from the left side in FIG. 4, and the n-type thermoelectric unit 18 and the p-type thermoelectric unit 17 are inserted alternately.
The outer surface of the outer heat transfer plate 15A and the inner surface of the inner heat transfer plate 16A are formed to have the same curvature as the inner surface of the housing 11 and the outer surface of the pipe 12, respectively. As a result, the outer surface of the outer heat transfer plate 15A is in close contact with the inner surface of the housing 11, and the inner surface of the inner heat transfer plate 16A is in close contact with the outer surface of the pipe 12. At this time, it is preferable to insert heat transfer grease or the like between the two to increase the thermal conductivity.
[0019]
At this time, the height of the outer heat transfer plate 15A in the axial direction is preferably increased as long as it does not touch the adjacent outer heat transfer plate 15A. Thereby, the contact area between the outer heat transfer plate 15A and the inner side surface of the housing 11 is increased, and heat conduction is improved. In addition, as shown in FIG. 4, if an electrically insulating insulator 36 is interposed between the outer heat transfer plate 15A and the adjacent outer heat transfer plate 15A, the insulation becomes more reliable.
The same applies to the inner heat transfer plate 16A.
[0020]
After inserting the thermoelectric units 17 and 18, the power line connection electrode 25 is inserted into the pipe 12 from the left side in FIG. A thread is formed near the left end in FIG. 4 of the pipe 12, and a fixing nut 24 is screwed into the thread. Then, the thermoelectric module 10 according to the present embodiment is formed by joining or fitting the lid 11B to the main body 11A of the housing 11.
Thereby, as shown in FIG. 4, p-type and n-type thermoelectric elements 13 and 14 are alternately arranged between the housing 11 and the pipe 12 via the outer electrode 15 and the inner electrode 16, respectively. You. That is, the bottom surface of the p-type thermoelectric element 13 contacts the outer electrode 15 and the top surface contacts the inner electrode 16. Conversely, the bottom surface of n-type thermoelectric element 14 contacts inner electrode 16 and the top surface contacts outer electrode 15.
[0021]
At this time, due to the screwing of the nut 24 and the urging force of the spring 23, the inner electrode 16 and the p-type thermoelectric element 13 are firmly pressed against each other to come into close contact with each other. Is conducted. This is the same between the outer electrode 15 and the n-type thermoelectric element 14.
An insulating layer (not shown) is formed on each of the outer surface of the pipe 12 and the inner surface of the housing 11 to prevent the electrodes 15 and 16 from conducting with each other. Alternatively, an insulating layer may be formed on the surface of each of the heat transfer plates 15A and 16A on the side in contact with the pipe 12 or the housing 11.
In addition, power lines 29, 29 are connected to the power line connection electrode 25 and the inner electrode 16 at the right end in FIG. The power lines 29, 29 are drawn out of the housing 11 via an introduction terminal (not shown) without being in electrical contact with the housing 11.
[0022]
Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
Such a thermoelectric module 10 is connected to, for example, an exhaust pipe of an automobile so that exhaust gas 28 passes through the pipe 12. Thereby, the heat of the exhaust gas 28 warms the inner electrode 16 via the pipe 12. On the other hand, since the temperature of the housing 11 is lower than that of the inside of the pipe 12 due to the contact with the outside air, the top of the p-type thermoelectric element 13 and the n-type thermoelectric element 14 via the outer heat transfer plate 15A and the inner heat transfer plate 16A. A temperature difference occurs between the surface and the bottom surface.
As a result, an electromotive force is generated in the thermoelectric elements 13 and 14 by the Seebeck effect. By extracting this electromotive force from between the power lines 29, 29, it is possible to generate power using waste heat.
[0023]
Further, as another application example, when a current flows through the thermoelectric elements 13 and 14 via the power lines 29 and 29, the pipe 12 can be cooled or heated depending on the direction of the current. Therefore, it is also possible to flow a fluid inside the pipe 12 and control the temperature of the fluid. For example, a chemical solution such as a resist solution used in a semiconductor manufacturing apparatus can be flown into the pipe 12 and the temperature of the chemical solution can be precisely controlled.
[0024]
As described above, according to the first embodiment, the p-type thermoelectric element 13 and the n-type thermoelectric element 14 are alternately arranged in the axial direction between the cylindrical housing 11 and the pipe 12 penetrating therethrough. It is arranged in. An outer electrode 15 thermally contacted along the housing 11 and an inner electrode 16 thermally contacted along the pipe 12 are alternately provided between the p-type thermoelectric element 13 and the n-type thermoelectric element 14. It is interposed in.
Thereby, since the general thermoelectric elements 13 and 14 such as a rectangular parallelepiped and a columnar shape can be used, the cost of the apparatus is reduced. In addition, by using general thermoelectric elements 13 and 14, the power generation and temperature adjustment performance thereof can be predicted.
[0025]
Further, according to the first embodiment, the outer electrode 15 and the inner electrode 16 are provided with the bottom plates 15B, 16B and the heat transfer plates 15A, 16A substantially perpendicular thereto, which are in close contact with the housing 11 and the pipe 12. Let me. Thereby, the degree of adhesion between the housing 11 and the pipe 12 and the electrodes 15 and 16 is improved, so that heat is easily transmitted and loss is small.
Therefore, when used as a power generator, more electromotive force can be obtained. Further, when used as a temperature control device, more precise temperature control is possible, and the temperature control range is widened.
[0026]
Further, the bottom surfaces of the thermoelectric elements 13 and 14 are soldered to the electrodes 15 and 16, respectively, and the top surfaces of the thermoelectric elements 13 and 14 and the electrodes 15 and 16 are brought into close contact with each other by the biasing force of the spring 23. . As a result, even if a thermal stress is generated due to a temperature difference, the bonded portion and the thermoelectric elements 13 and 14 may be damaged as in the case where all of the components are soldered by absorbing the stress by displacing the contact portions. Few.
[0027]
The thermoelectric elements 13, 14 and the electrodes 15, 16 joined by soldering outside the housing 11 are inserted. This eliminates the need for soldering inside the housing and simplifies assembly. In particular, since it is not necessary to match the position of the p-type thermoelectric element 13 with the position of the n-type thermoelectric element 14 adjacent to the p-type thermoelectric element 13 in the axial direction, assembly is easy.
[0028]
In the above description, the thermoelectric elements 13 and 14 are arranged on the electrodes 15 and 16 in a single circumferential pattern. However, the present invention is not limited to this. For example, the thermoelectric elements 13 and 14 can be made smaller. Alternatively, concentric circles, staggered shapes, honeycomb shapes, or random multiples may be arranged.
In addition, as shown in FIG. 6, the number of thermoelectric elements 13 and 14 is not limited to a plurality, and each may be singular. Furthermore, the thermoelectric units 17 and 18 are not limited to being arranged in a plurality of stages, and may be only a combination of one p-type thermoelectric unit 17 and one n-type thermoelectric unit 18.
[0029]
Also, the description has been made such that the outer electrode 15 is bonded to the p-type thermoelectric element 13 and the inner electrode 16 is bonded to the n-type thermoelectric element 14, but the present invention is not limited to this. The electrode 15 may be joined to the p-type thermoelectric element 13 by the inner electrode 16. Further, the top surfaces of the thermoelectric elements 13 and 14 and the bottom plates 15B and 16B of the electrodes 15 and 16 may be respectively joined.
Further, as shown in FIG. 7, the top surface of the p-type thermoelectric element 13 and the bottom surface of the n-type thermoelectric element 14 may be joined to the inner electrode 16 and the outer electrode 15 may be pressed against this. Of course, the thermoelectric elements 13 and 14 may be joined to the outer electrode 15 and the inner electrode 16 may be pressed against this.
[0030]
Although the thermoelectric elements 13 and 14 and the electrodes 15 and 16 are soldered outside the housing 11 to form the thermoelectric units 17 and 18, and the thermoelectric units 17 and 18 are inserted, the present invention is not limited to this. For example, by repeatedly inserting the electrodes 15 and 16 into the pipe 12 and arranging the thermoelectric elements 13 and 14 thereon, and finally fitting and pressing the housing 11 on the pipe 12, the thermoelectric module can be used without soldering. 10 may be configured.
[0031]
FIG. 8 shows another configuration example of the n-type thermoelectric unit 18. In FIG. 8, a cut 33 is provided in the inner heat transfer plate 16 </ b> A of the inner electrode 16. The inner diameter of the inner heat transfer plate 16A has a tolerance with a degree of fitting with the pipe 12, and the inner heat transfer plate 16A is pressed into the pipe 12 by applying a force with a press or the like. Thereby, the contact between the inner heat transfer plate 16A and the pipe 12 becomes denser, the heat conductivity is increased, the heat loss is small, and the thermoelectric module 10 with high efficiency is configured.
This is the same for the outer electrode 15. The cut 33 is formed in the outer heat transfer plate 15 </ b> A, and the outer heat transfer plate 15 </ b> A is thin enough to be pushed into the housing 11. Can have higher thermal conductivity.
[0032]
Further, as shown in FIG. 9, a split 37 may be provided in the inner heat transfer plate 16A and the bottom plate 16B of the inner electrode 16, and the inner electrode 16 may be formed in a shape in which a part is missing. At this time, the inner diameter of the inner heat transfer plate 16 </ b> A is made slightly smaller than the outer diameter of the pipe 12. By pushing the pipe 12 into such an inner electrode 16, the pipe 12 is tightened in such a manner that the inner electrode 16 that has been bent and spread tends to return. That is, the bending of the inner electrode 16 acts like a spring, and the adhesion between the inner electrode 16 and the pipe 12 is improved.
The same applies to the split 37 for the outer electrode 15.
[0033]
Alternatively, for example, similarly to the second prior art (FIG. 37), the ring-shaped thermoelectric elements 13 and 14 are manufactured and joined to the outer electrode 15 and the inner electrode 16, respectively. Good. Thus, the thermoelectric elements 13 and 14 can be arranged in a larger number than those in which the rectangular or columnar thermoelectric elements 13 and 14 are arranged, so that the performance of the thermoelectric module 10 is increased.
[0034]
Further, as shown in FIG. 10, fan-shaped thermoelectric elements 13 and 14 may be manufactured, and these may be arranged to form thermoelectric elements 13 and 14 in a ring shape. As described above, by forming the ring by the plurality of thermoelectric elements 13 and 14, even if a defect occurs during the production of the thermoelectric elements 13 and 14, for example, only the small thermoelectric element 13 or 14 having the defect needs to be replaced. It is not necessary to replace all the ring-shaped thermoelectric elements 13 and 14.
[0035]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 11 shows a front sectional view of the thermoelectric module 10 in the second embodiment. In FIG. 11, the thermoelectric module 10 includes a water-cooling jacket 31 for cooling the periphery of the housing 11 with water.
By passing the cooling water 30 through the water cooling jacket 31, the housing 11 can be cooled more efficiently, and the efficiency of power generation and temperature adjustment by the thermoelectric elements 13 and 14 can be improved.
[0036]
Further, the thermoelectric module 10 includes an inner fin 27 on the inner wall of the pipe 12. Thus, for example, when the exhaust gas 28 passes through the inside of the pipe 12, the heat of the exhaust gas 28 can be efficiently transmitted to the pipe 12. This makes it possible to improve the efficiency of power generation and temperature adjustment by the thermoelectric elements 13 and 14.
[0037]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 12 is a front sectional view of the thermoelectric module 10 according to the third embodiment. 12, an outer fin 26 and an inner fin 27 are formed on the outer surface of the housing 11 and the inner surface of the pipe 12, respectively.
Thereby, even when heat exchange between the housing 11 and the outside air is performed by air cooling, more efficient heat exchange is possible, and the efficiency of power generation and temperature adjustment by the thermoelectric elements 13 and 14 is improved.
[0038]
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 13 is a side sectional view of the thermoelectric module 10 according to the fourth embodiment. In FIG. 13, the inner electrode 16 and the outer electrode 15 are divided into two with a center line as a boundary, and an insulator 34 is interposed between each other. Alternatively, a gap may be provided in place of the insulator 34 so that they do not conduct with each other.
That is, in FIG. 13, the thermoelectric module 10 on the right side and the thermoelectric module 10 on the left side are independent thermoelectric modules 10 and 10, respectively. As a result, two thermoelectric modules 10 whose total cross-sectional area A of thermoelectric elements 13 and 14 is half and height L is invariable operate.
[0039]
The thermoelectric conversion efficiency in the thermoelectric module 10 is determined by the ratio A / L of the sum A of the cross-sectional areas of the thermoelectric elements 13 and 14 to the height L, and it is known that the ratio A / L has an optimum value. Therefore, by dividing the thermoelectric module 10 as shown in FIG. 13, it is possible to change the ratio A / L to approach the optimum value and improve the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric module 10.
Although the description has been given of the case of dividing into two, the division may be performed so that the ratio A / L is close to the optimum value. For example, when the thermoelectric module 10 is divided into three, the ratio A / L of the divided thermoelectric module 10 becomes 、 3, and when divided into four, the ratio A / L becomes と.
Alternatively, as shown in FIG. 14, only one of the two divided electrodes 15 and 16 may be arranged along the pipe 12. The shape of the electrodes 15 and 16 is not limited to two and may be one-third or three-quarters of the entire circumference.
[0040]
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 15 shows a front sectional view of the thermoelectric module 10 in the fifth embodiment. In FIG. 15, the outer electrode 15 has a flat plate shape and protrudes from the outer periphery of the housing 11. An insulating layer (not shown) is interposed between the outer electrode 15 and the housing 11. Alternatively, the housing 11 may be made of an insulating material.
Thereby, since the outer electrode 15 is made to directly contact the outside air without passing through the housing 11, the heat loss of the heat exchange between the outer electrode 15 and the outside air is reduced. Therefore, efficient heat exchange is possible, and the efficiency of power generation and temperature adjustment by the thermoelectric elements 13 and 14 is improved.
[0041]
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 16 is a front sectional view of the thermoelectric module 10 according to the sixth embodiment. The thermoelectric module 10 in FIG. 16 has a shape obtained by removing the housing 11 from the thermoelectric module 10 shown in FIG. A thread (not shown) is formed near the right end of the pipe 12 in FIG. 16, and a fixing nut 35 is screwed into the thread in the same manner as the nut 24. Thus, by removing the housing 11, heat exchange between the outer electrode 15 and the outside air is performed with higher efficiency.
[0042]
Next, a seventh embodiment will be described. FIG. 17 is a perspective view of the thermoelectric module 10 according to the seventh embodiment, and FIG. 18 is a front sectional view thereof. 17 and 18, the thermoelectric module 10 includes a solid rod 38 instead of the hollow pipe 12, and the p-type thermoelectric unit 17 and the n-type thermoelectric unit 18 are alternately fitted around the solid rod 38. I have.
As described above, according to the seventh embodiment, it is possible to perform power generation by removing heat not only from the fluid passing through the inside of the pipe 12 but also from the solid such as the rod 38, and to control the temperature of the solid.
[0043]
Next, an eighth embodiment will be described. FIG. 19 is a front sectional view of the thermoelectric module 10 according to the eighth embodiment. In FIG. 19, the thermoelectric module 10 is configured by alternately combining the p-type thermoelectric units 17 and the n-type thermoelectric units 18 as in the above embodiments. Then, the inner heat transfer plate 16A of the inner electrode 16 and the bottom plate 16B of the adjacent inner electrode 16 are bonded with, for example, a resin-based insulating adhesive 49 or the like.
Further, the top surface of the p-type thermoelectric element 13 and the bottom plate 16B of the inner electrode 16 are soldered. Further, the top surface of the n-type thermoelectric element 14 and the bottom plate 15B of the outer electrode 15 are soldered. The pipes 48 are bonded to the inner electrodes 16 at both ends with an adhesive 49.
[0044]
That is, the flow path 20 is formed by the inner heat transfer plate 16 </ b> A of the inner electrode 16 without fitting the pipe 12 inside, and a fluid such as the exhaust gas 28 flows through the inside, for example. Thereby, heat is directly transmitted between the fluid and the inner heat transfer plate 16A without passing through the pipe 12, so that the heat transfer efficiency is improved. Instead of flowing the fluid through the flow path 20, a solid rod 38 may be fitted inside as in the seventh embodiment.
[0045]
Next, a ninth embodiment will be described. FIG. 20 is a front sectional view of the thermoelectric module 10 in the ninth embodiment. 20, for example, the thermoelectric module 10 shown in FIG. 16 is formed by filling the surroundings of the thermoelectric elements 13 and 14 with a molding material 39 such as insulating silicon rubber. This reduces the amount of heat that escapes from the surfaces of the thermoelectric elements 13 and 14, thereby reducing energy loss and improving the efficiency of the thermoelectric module 10.
Such a mold is applicable to other embodiments.
[0046]
In each of the above embodiments, both the housing 11 and the pipe 12 have a cylindrical shape, but the invention is not limited to this. For example, at least one of them may have an elliptical cylinder shape, or may have a rectangular parallelepiped shape. However, the exhaust pipe is often in a cylindrical shape, and by making at least the pipe 12 in a cylindrical shape, it is possible to preferably allow the exhaust gas to pass through the inside.
[0047]
Next, a tenth embodiment will be described. FIG. 21 is a perspective view of the p-type thermoelectric unit 17 and the n-type thermoelectric unit 18 in the tenth embodiment.
As shown in FIG. 21, the p-type thermoelectric unit 17 includes an L-shaped outer electrode 15 composed of a rectangular outer heat transfer plate 15A and a bottom plate 15B, and the p-type thermoelectric element 13 is provided on the bottom plate 15B. The bottom is soldered. Similarly, the n-type thermoelectric unit 18 includes an L-shaped inner electrode 16 including an inner heat transfer plate 16A and a bottom plate 16B, and the bottom plate 16B is soldered to the bottom surface of the n-type thermoelectric element 14. ing.
[0048]
FIG. 22 shows a front sectional view of the thermoelectric module 10 in which these thermoelectric units 17 and 18 are alternately combined. In FIG. 22, the pipe 12 has, for example, a rectangular shape, and the inner heat transfer plate 16A of the inner electrode 16 is in close contact with one side surface. The space between the top surface of the p-type thermoelectric element 13 and the bottom surface 16B of the inner electrode 16 is, for example, soldered. Further, the space between the top surface of the n-type thermoelectric element 14 and the bottom plate 15B of the outer electrode 15 is similarly soldered. Alternatively, the thermoelectric units 17 and 18 may be pressed against each other in the axial direction by means not shown.
[0049]
As described above, for an object to be subjected to heat exchange of an arbitrary shape, power generation or temperature control can be performed by forming the inner electrode 16 into a shape along the object. The same applies to the outer electrode 15. In FIG. 22, it has been described that the outer electrode 15 is air-cooled. However, the same applies to a case where a water-cooling jacket or the like is closely attached to the outer electrode 15, for example.
Further, as shown in FIG. 23, four thermoelectric modules may be arranged on the square pipe 12 such that the inner electrode 16 is in contact with each surface of the pipe 12. Alternatively, not all four surfaces of the pipe 12 but the first to third surfaces may be contacted.
[0050]
In the above embodiments, the outer electrode 15 and the inner electrode 16 have been described as having the bottom plates 15B, 16B in contact with the thermoelectric elements 13, 14, respectively, and the heat transfer plates 15A, 16A substantially perpendicular thereto. However, it is not limited to this. For example, one or both of them may be disc-shaped flat plates that do not have the heat transfer plates 15A and 16A.
However, when the heat transfer plates 15A and 16A are brought into contact with the housing 11 and the pipe 12 as in the above embodiment, heat is transmitted well between the two, and the efficiency of the thermoelectric module 10 is improved.
[0051]
Next, an eleventh embodiment will be described. In the eleventh embodiment, a technique for efficiently soldering the thermoelectric elements 13 and 14 to the electrodes 15 and 16 will be described. The description will be made by taking the outer electrode 15 and the p-type thermoelectric element 13 as an example, but the same applies to the inner electrode 16 and the n-type thermoelectric element 14. FIG. 24 is a flowchart showing a soldering procedure, and FIGS. 25 to 30 are explanatory diagrams thereof.
[0052]
First, as shown in FIG. 25, the outer electrode 15 is placed at a predetermined position on a flat plate 41 made of metal or the like (step S11). At this time, for example, a dent is provided on the flat plate 41 at a position where the outer electrode 15 is placed. In FIG. 25, reference numerals 42 and 43 denote positioning holes for positioning the flat plate 41 and the outer electrode 15, respectively.
Then, as shown in FIG. 26, a solder screen having holes 50 at predetermined soldering positions is placed over the outer electrode 15, and a cream solder 46 (not shown in FIG. 26) is applied from above (step S12). . Thereby, as shown in FIG. 27, the cream solder 46 adheres to a predetermined position of the outer electrode 15.
[0053]
Next, as shown in FIG. 27, an element insertion jig 45 in which the p-type thermoelectric element 13 is fitted at a predetermined position is put over the outer electrode 15, and the p-type thermoelectric element 13 is pushed out from above and pulled out. As a result, the p-type thermoelectric element 13 is placed on the cream solder 46. (Step S13).
Then, as shown in FIG. 28, a weight 47 is placed on the p-type thermoelectric element 13 and put in a heating furnace (not shown) for heating and soldering (step S14). Thereby, the p-type thermoelectric unit 17 is formed.
[0054]
The p-type thermoelectric unit 17 thus manufactured is turned over as shown in FIG. 29, and cream solder 46 is applied to the back surface of the bottom plate 15B of the outer electrode 15 using a solder screen as in step S12 (step S15). .
The n-type thermoelectric unit 18 is also manufactured in the same manner, and the cream solder 46 is applied to the back surface.
In this manner, the p-type thermoelectric units 17 and the n-type thermoelectric units 18 each having the cream solder 46 applied on the back surface are alternately stacked as shown in FIG. Perform (step S16).
By using such a procedure, it is possible to efficiently manufacture the thermoelectric module 10. The connection between the thermoelectric elements 13 and 14 and the electrodes 15 and 16 is not limited to the cream solder 46, but may be, for example, a conductive adhesive, or may be simply pressed without using solder or the like. .
[0055]
Next, a twelfth embodiment will be described. In the twelfth embodiment, a technique for mounting the thermoelectric elements 13 and 14 on the flat plate 41 in step S13 will be described.
According to the twelfth embodiment, as shown in FIG. 31, the top and bottom surfaces of the thermoelectric elements 13 and 14 are exposed at predetermined positions inside a heat-resistant and insulating element holder 51 made of silicon rubber or the like. Embedded in advance and placed on a flat plate 41. Then, instead of removing the thermoelectric elements 13 and 14 from the element holder 51 as in step S13, soldering is performed in step S14 with the thermoelectric elements 13 and 14 embedded in the element holder 51.
As a result, similarly to the molding material 39 described in the ninth embodiment, the thermoelectric elements 13 and 14 are surrounded by the insulating element holder 51, so that energy loss due to heat radiation from the thermoelectric elements 13 and 14 is reduced. As a result, the efficiency of the thermoelectric module 10 is improved. In addition, it is not necessary to separately mold as in the ninth embodiment, so that labor for manufacturing is reduced.
[0056]
Next, a thirteenth embodiment will be described. FIG. 32 is a side sectional view of the thermoelectric module 10 according to the thirteenth embodiment. In FIG. 32, the thermoelectric module 10 includes a U-shaped inner electrode 16 and an outer electrode 15. The heat transfer plate 16 </ b> A of the inner electrode 16 is in contact with a part of the outer wall surface of the square pipe 12.
FIG. 33 shows another configuration example of the thermoelectric module 10 according to the thirteenth embodiment. In FIG. 33, the rod 38 has an oval cross section. FIGS. 34 and 35 show still another configuration example of the thermoelectric module 10 according to the thirteenth embodiment. FIG. 35 is a sectional view taken along line BB of FIG. 34 and 35, the heat transfer plate 16A of the inner electrode 16 has a curved surface shape along the surface of the curved member 40. As described above, the present invention can be applied to objects such as the pipe 12, the rod 38, and the curved member 40 that exchange heat in all shapes such as a square shape, an oval shape, and a curved surface. That is, it is possible to generate power by removing heat from the fluid flowing through the inside of the pipe 12 and the rod 38, and to control the temperature of the rod 38, the curved surface member 40, and the fluid.
In the above embodiments, the electrodes 15 and 16 or the heat transfer plates 15A and 16A are described as being in contact with the entire surface of the object. Only a part may be in contact.
[0057]
The present invention relates to a thermoelectric module,
A hollow pipe,
P-type and n-type thermoelectric elements alternately arranged in the axial direction of the pipe on the outer periphery of the pipe;
An outer electrode and an inner electrode in contact with the pipe may be provided between the thermoelectric elements alternately in the axial direction of the pipe.
Accordingly, it is not necessary to make the surface of the thermoelectric element in contact with the electrode a curved surface, and a configuration using a general thermoelectric element having, for example, a rectangular parallelepiped or a column shape can be used.
[0058]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
The outer diameter of the outer electrode may be larger than the outer diameter of the inner electrode. Thereby, the outer electrode plays the role of a fin for heat exchange, and the heat exchange efficiency is improved.
[0059]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
A hollow pipe,
A housing that encloses the outer periphery of the pipe,
P-type and n-type thermoelectric elements alternately arranged in the axial direction of the pipe between the pipe and the housing,
An outer electrode and an inner electrode in contact with the pipe may be provided between the thermoelectric elements alternately in the axial direction of the pipe.
As described above, the configuration including the housing can protect the thermoelectric element from the outside air.
[0060]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
The outer electrode may protrude outside the housing.
Thereby, the outer electrode plays the role of a fin for heat exchange, and the heat exchange efficiency is improved.
[0061]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
The outer electrode includes a bottom plate in contact with the thermoelectric element, and a heat transfer plate formed substantially perpendicular to the bottom plate and in contact with the housing,
The inner electrode may include a bottom plate in contact with the thermoelectric element and a heat transfer plate formed substantially perpendicular to the bottom plate and in contact with the pipe.
Thereby, heat is efficiently transmitted from the pipe and the housing to the electrode, and the efficiency of the thermoelectric module is improved.
[0062]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
A thermoelectric unit including a thermoelectric element and an electrode joined to one surface thereof may be formed in contact with each other without joining.
Thus, even when thermal stress occurs in the thermoelectric module, only the contact portion is shifted, and the joint portion and the thermoelectric element are not damaged.
[0063]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
The thermoelectric element and the electrode may be formed in contact with each other without joining.
Thus, even when thermal stress occurs in the thermoelectric module, only the contact portion is shifted, and the joint portion and the thermoelectric element are not damaged.
[0064]
Further, the present invention provides a thermoelectric module,
All of the electrodes may be divided into at least two or more.
Thereby, the ratio between the total of the cross-sectional areas of the thermoelectric elements and the height can be set to the highest value of the thermoelectric conversion efficiency, and the efficiency of the thermoelectric module is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a thermoelectric module according to a first embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a p-type thermoelectric unit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram of an n-type thermoelectric unit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view of the thermoelectric module according to the first embodiment.
FIG. 5 is a side cross-sectional view as viewed from the AA direction in FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another configuration example of the thermoelectric module according to the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another configuration example of the thermoelectric module according to the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another configuration example of the inner electrode according to the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another configuration example of the inner electrode according to the first embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another configuration example of the thermoelectric element according to the first embodiment.
FIG. 11 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a second embodiment.
FIG. 12 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a third embodiment.
FIG. 13 is a side sectional view of a thermoelectric module according to a fourth embodiment.
FIG. 14 is a side sectional view showing another configuration example of the thermoelectric module according to the fourth embodiment.
FIG. 15 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a fifth embodiment.
FIG. 16 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a sixth embodiment.
FIG. 17 is a perspective view of a thermoelectric module according to a seventh embodiment.
FIG. 18 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a seventh embodiment.
FIG. 19 is a front sectional view of a thermoelectric module according to an eighth embodiment.
FIG. 20 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a ninth embodiment.
FIG. 21 is a perspective view of a mold thermoelectric unit in a tenth embodiment.
FIG. 22 is a front sectional view of a thermoelectric module according to a tenth embodiment.
FIG. 23 is a front sectional view showing another configuration example of the thermoelectric module according to the tenth embodiment.
FIG. 24 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 25 is an explanatory view showing the procedure of manufacturing the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 26 is an explanatory view showing the procedure of manufacturing the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 27 is an explanatory view showing the procedure of manufacturing the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 28 is an explanatory view showing a manufacturing procedure of the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 29 is an explanatory view showing the procedure of manufacturing the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 30 is an explanatory view showing the procedure of manufacturing the thermoelectric module according to the eleventh embodiment.
FIG. 31 is an explanatory view of an element inserter according to a twelfth embodiment.
FIG. 32 is a side sectional view of a thermoelectric module according to a thirteenth embodiment.
FIG. 33 is a side cross-sectional view of another configuration example of the thermoelectric module according to the thirteenth embodiment.
FIG. 34 is a side sectional view of still another configuration example of the thermoelectric module according to the thirteenth embodiment.
FIG. 35 is an explanatory view in a BB section of FIG. 34;
FIG. 36 is a cross-sectional view of a thermoelectric module according to a first related art.
FIG. 37 is a perspective view of a thermoelectric module according to a second related art.
[Explanation of symbols]
10: thermoelectric module, 11: housing, 12: pipe, 13: p-type thermoelectric element, 14: n-type thermoelectric element, 15: outer electrode, 16: inner electrode, 17: p-type thermoelectric unit, 18: n-type thermoelectric unit 19: hole, 23: spring, 24: nut, 25: power line connection electrode, 26: external fin, 27: internal fin, 28: exhaust gas, 29: power line, 30: cooling water, 31: water cooling jacket, 33 : Notch, 34: insulator, 35: nut, 36: insulator, 37: split, 38: rod, 39: mold material, 41: flat plate, 42: hole, 43: hole, 44: solder screen, 45: element Inserting jig, 46: cream solder, 47: weight, 48: pipe, 49: adhesive, 50: hole, 51: element holder.

Claims (2)

熱電モジュールにおいて、
交互に配設されるp型及びn型の熱電素子(13,14)と、
熱電素子(13,14)間にそれぞれ交互に配設される外側電極(15)及び内側電極(16)とを備え、
前記外側電極(15)及び内側電極(16)のうち少なくともいずれか一方の少なくとも一部が、電極(15,16)と熱をやりとりする対象物に概略沿った形状を有している
ことを特徴とする熱電モジュール。
In thermoelectric modules,
P-type and n-type thermoelectric elements (13, 14) arranged alternately;
An outer electrode (15) and an inner electrode (16) alternately arranged between the thermoelectric elements (13, 14);
At least a part of at least one of the outer electrode (15) and the inner electrode (16) has a shape substantially along an object that exchanges heat with the electrodes (15, 16). And thermoelectric module.
熱電モジュールにおいて、
交互に配設されるp型及びn型の熱電素子(13,14)と、
熱電素子(13,14)間にそれぞれ交互に配設される外側電極(15)及び内側電極(16)とを備え、
前記内側電極(16)が、電極(15,16)と熱をやりとりする対象物を囲んでいる
ことを特徴とする熱電モジュール。
In thermoelectric modules,
P-type and n-type thermoelectric elements (13, 14) arranged alternately;
An outer electrode (15) and an inner electrode (16) alternately arranged between the thermoelectric elements (13, 14);
A thermoelectric module, wherein the inner electrode (16) surrounds an object that exchanges heat with the electrodes (15, 16).
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