[發(fā)明專利]熱電變換模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380055685.3
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104919610A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 富永昌尚;地主孝廣;石島善三;森正芳;山上武;松田洋;山下翔平
• 申請（專利權(quán)）人: 日立化成株式會社;本田技研工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/30;H02N11/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李成海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明例如涉及將各種產(chǎn)業(yè)機(jī)器及汽車等的排放氣體等壓縮性流體的廢熱作為熱源的熱電變換模塊。

背景技術(shù)

以往的熱電變換模塊，一般是如下的構(gòu)造：在多個p型熱電半導(dǎo)體及n型熱電半導(dǎo)體的上下面也就是高溫?zé)嵩磦?cè)的面及低溫?zé)嵩磦?cè)的面上配設(shè)電極而構(gòu)成電氣電路，進(jìn)而在上述電極的外側(cè)兩面上具備陶瓷等電氣絕緣板。

另一方面，近年來在上述熱電變換模塊中，嘗試了作為高溫?zé)嵩蠢酶鞣N產(chǎn)業(yè)機(jī)器及汽車等的排放氣體等壓縮性流體的廢熱(參照專利文獻(xiàn)1)。

為了從壓縮性流體效率良好地進(jìn)行受熱，最好是上述熱電變換模塊的壓縮性流體流動的管體也就是排氣管的管壁薄。但是，因?yàn)槿绻麥p薄管體的管壁，則該管壁進(jìn)行變形，所以不能減薄管壁。因此，來自壓縮性流體的受熱變差，存在著上述熱電變換模塊的發(fā)電效率下降的問題。進(jìn)而，因?yàn)樵诠荏w中存在溫度分布，所以存在熱電變換模塊不均勻地膨脹而破壞的危險(xiǎn)。

另一方面，為了使熱電變換模塊的發(fā)電效率提高，可以考慮使熱電變換元件的低溫?zé)嵩磦?cè)的溫度進(jìn)一步下降。因此，只要使大量的制冷劑或者非常低的溫度的制冷劑向被形成在上述熱電變換模塊內(nèi)的、上述熱電變換元件的低溫?zé)嵩绰冻隽说闹评鋭┦覂?nèi)流動即可。但是，因?yàn)榉浅５偷臏囟鹊闹评鋭┦歉邇r(jià)的，所以存在著熱電變換模塊的成本增大了的問題。另外，在使用了通用的制冷劑的情況下，因?yàn)樵撝评鋭┰诹鬟^上述制冷劑室整體，所以使熱電變換元件的低溫?zé)嵩磦?cè)的溫度進(jìn)一步下降是困難的。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-221895號

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明的目的在于提供一種使熱電變換效率提高，將各種產(chǎn)業(yè)機(jī)器及汽車等的排放氣體等壓縮性流體的廢熱等作為熱源的富于實(shí)用性的熱電變換模塊。

為了解決課題的手段

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及一種熱電變換模塊，其特征在于，具備用于使壓縮性流體流動的筒狀的管體；被分別配設(shè)在上述管體的上面?zhèn)燃跋旅鎮(zhèn)龋c上述管體電氣絕緣了的高溫側(cè)電極部；在上述高溫側(cè)電極部上，電氣性地串聯(lián)地連接了至少一對p型熱電半導(dǎo)體及n型熱電半導(dǎo)體的熱電變換元件；在上述熱電變換元件上，電氣性地串聯(lián)地連接上述p型熱電半導(dǎo)體及上述n型熱電半導(dǎo)體的低溫側(cè)電極部；和在與上述低溫側(cè)電極部之間設(shè)置用于使制冷劑流動的空隙，用于收納上述管體、上述高溫側(cè)電極部、上述熱電變換元件及上述低溫側(cè)電極部的第一殼體構(gòu)件，以使上述壓縮性流體或者上述制冷劑在上述管體的內(nèi)方或者外方向上述熱電變換元件的形成區(qū)域流動的方式構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明，由于壓縮性流體僅流過配設(shè)了熱電變換元件的管體的內(nèi)方，所以廢熱被效率良好地傳遞給該熱電變換元件，廢熱的利用效率提高。此結(jié)果，熱電變換元件的塞貝克溫度差效應(yīng)提高，熱電變換效率提高，能從熱電變換模塊取出更大的電氣能量。

另外，由于制冷劑僅流過配設(shè)了熱電變換元件的管體的外方，所以來自制冷劑的冷熱被效率良好地傳遞給該熱電變換元件。因此，由于能有效地冷卻熱電變換元件，所以熱電變換元件的塞貝克溫度差效應(yīng)提高，熱電變換效率提高，能從熱電變換模塊取出更大的電氣能量。

另外，上述發(fā)明，結(jié)構(gòu)本身是簡易的，但是，是基于作為本發(fā)明者們的多年連續(xù)研究開發(fā)的結(jié)果而得到的構(gòu)思的發(fā)明，是基于以往不存在的想法的發(fā)明。

在本發(fā)明的一例中，能使管體的在與壓縮性流體的流路方向大致垂直的方向與熱電變換元件的非形成區(qū)域相當(dāng)?shù)膬?nèi)部空間的至少一部分閉塞。

在此情況下，例如將使各種工業(yè)機(jī)器及汽車等的排放氣體等壓縮性流體流動的熱電變換模塊中的管體的與熱電變換元件的非形成區(qū)域相當(dāng)?shù)膬?nèi)部空間的至少一部分閉塞。因此，上述壓縮性流體，僅流過管體內(nèi)的形成了熱電變換元件的區(qū)域的內(nèi)部空間，不流過與熱電變換元件的非形成區(qū)域相當(dāng)?shù)睦缥挥诠荏w的端部的空間。即，能抑制因流過與熱電變換元件的非形成區(qū)域相當(dāng)?shù)膬?nèi)部空間而產(chǎn)生的熱交換率的下降。

因此，與以往的那樣遍及管體的內(nèi)部空間的整體地使壓縮性流體流動的情況比較，由于來自壓縮性流體的廢熱僅向配設(shè)了熱電變換元件的管體的上面及下面效率良好地傳遞，所以該廢熱的利用效率提高。作為結(jié)果，由于能將在管體內(nèi)流動的壓縮性流體的廢熱效率良好地傳遞給熱電變換元件的下部，所以熱電變換元件的塞貝克溫度差效應(yīng)提高，熱電變換效率提高，能從熱電變換模塊取出更大的電氣能量。