特許ウォッチ

公開番号2025065567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-21
出願番号2022041087
出願日2022-03-16
発明の名称熱電変換モジュール
出願人古河電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 10/13 20230101AFI20250414BHJP()
要約【課題】複数の熱電変換素子の間に存在する空間にて、高温側から低温側に伝達される熱(より厳密には輻射熱)をより効率的に抑制できる熱電変換モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の熱電変換モジュール1は、第1電気絶縁性基板2と第2電気絶縁性基板3と複数の熱電変換素子4a、4bと接続配線5、6とを有し、少なくとも1枚の第1輻射熱反射板7で構成された輻射熱反射部材を有し、第1輻射熱反射板7は、第1電気絶縁板11と、前記第1電気絶縁板11の少なくとも片面に形成され、熱電変換素子4a、4bに接触するように配設される第1反射層12と、複数の熱電変換素子4a、4bが通過可能なサイズの複数の独立孔10とを有し、第1反射層12は、複数の熱電変換素子4a、4b同士を互いに電気的に絶縁する電気絶縁部13を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
温度差のある使用環境下にて、
高温側に配設される第１電気絶縁性基板と、
前記第１電気絶縁性基板に対して間隔をおいて略平行にかつ低温側に配設される第２電気絶縁性基板と、
前記第１および第２電気絶縁性基板の間に挟持された複数の熱電変換素子と、
前記第１電気絶縁性基板と前記複数の熱電変換素子との間、および、前記第２電気絶縁性基板と前記複数の熱電変換素子との間に配設され、前記複数の熱電変換素子を接続する接続配線と
を有する熱電変換モジュールにおいて、
前記第１および第２電気絶縁性基板の間で、前記第１および第２電気絶縁性基板に対して略平行に配設された少なくとも１枚の第１輻射熱反射板で構成された輻射熱反射部材を有し、
前記第１輻射熱反射板は、第１電気絶縁板と、前記第１電気絶縁板の少なくとも片面に形成され、前記熱電変換素子に接触するように配設される、輻射熱を反射する第１反射層と、前記複数の熱電変換素子が通過可能なサイズの複数の独立孔と、を有し、
前記第１反射層は、前記複数の熱電変換素子同士を互いに電気的に絶縁する電気絶縁部を有することを特徴とする熱電変換モジュール。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１輻射熱反射板は、
前記第１電気絶縁板の両面に、それぞれ
前記第１反射層と、
前記熱電変換素子に接触しないように配設される、輻射熱を反射する第２反射層と、
を有する、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記輻射熱反射部材は、
第２電気絶縁板と、
前記第２電気絶縁板の片面のみまたは両面に形成され、前記熱電変換素子に接触しないように配設される、輻射熱を反射する第２反射層と、
を有する少なくとも１枚の第２輻射熱反射板をさらに備える、請求項１または２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記第１電気絶縁板および第２電気絶縁板の外形面積は、いずれも前記第１電気絶縁性基板および前記第２電気絶縁性基板のいずれの外形面積と同じかまたは大きい、請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記第１電気絶縁板および第２電気絶縁板の熱伝導率は、いずれも前記熱電変換素子の熱伝導率より小さい、請求項３または４に記載の熱電変換モジュール。
【請求項６】
前記第１反射層および第２反射層は、いずれも乾式めっきまたは湿式めっきにより形成される、請求項２から５までのいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項７】
前記輻射熱反射部材と前記第２電気絶縁性基板の周りを実質的に包囲するように配設される側面輻射熱反射板をさらに有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項８】
前記側面輻射熱反射板は、
第３電気絶縁板と、
前記第３電気絶縁板の一方の表面に形成され、輻射熱を反射する第３反射層と
を有し、
前記第３電気絶縁板の他方の表面が、前記輻射熱反射部材の側面と前記第２電気絶縁性基板の側面に対向するように配設される、請求項７に記載の熱電変換モジュール。
【請求項９】
前記第３電気絶縁板の熱伝導率は、前記熱電変換素子の熱伝導率より小さい、請求項８に記載の熱電変換モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の熱電変換素子を交互に電気的に直列に接続する構造を有する熱電変換モジュールに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。熱電変換を実際に行う場合、ｐ型熱電変換素子とｎ型熱電変換素子とを用い、これらを交互に電気的に直列に接続する構造を採用するのが一般的である。このような熱電変換モジュールは、産業・民生用プロセスや移動体から排出される熱を有効利用して電力に変換することができるため、熱電変換は、環境問題に配慮した省エネルギー技術として注目されている。
【０００３】
従来技術の熱電変換モジュールとしては、例えば特許文献１に、熱電変換素子あるいは熱電変換モジュールの隙間において、熱輻射や対流によって熱量伝達され、熱電変換素子を通過せずに前記隙間を通じて低温側系統に達することによって熱損失が生じるのを防止するため、熱損失防止構造を構成することが記載されている。また、特許文献１には、熱損失防止構造が、高温側絶縁基板と低温側絶縁基板とで形成される内部空間を、複数の偏平な小空間に区画するように、複数枚の輻射防止板を多段状に配列して構成されることが記載されている。さらに、輻射防止板は、熱反射率の高い物質、例えばステンレス鋼、Ｎｉメッキを施した鉄、アルミ（アルマイト）、亜鉛等で形成されることが記載されている。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の熱電変換モジュールでは、輻射防止板を設けることにより、高温側系統からの吸熱を熱電変換モジュールの各熱電変換素子に効率的に案内でき、熱電変換性能を向上させることができるとしている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の熱電変換モジュールは、輻射防止板において各熱電変換素子を互いに絶縁することを考慮したものではなく、各熱電変換素子間で短絡（ショート）する虞があった。
【０００６】
また、特許文献２には、熱電変換素子間の領域（空間）で、高温側から低温側に伝達される熱を抑制するために、複数の熱電変換素子が、一対の電気的絶縁性基板間に挟持され、複数の熱電変換素子間の領域にポーラス絶縁層を充填し、ポーラス絶縁層の高さ方向中間部に、反射金属層が配置された構成が開示されている。さらに、反射金属層は、熱電変換素子から２０μｍ～２００μｍ離れて配置され、間にポーラス絶縁層が入り込んで電気的絶縁状態を形成していることが記載されている。
【０００７】
そして、特許文献２に記載の熱電変換モジュールでは、熱電変換素子間をポーラス絶縁層で埋めることにより、気体の対流による熱移動が防止され、また、反射金属層は、熱輻射を反射することにより、高温部・低温部間での輻射による熱の移動を制限し、さらに、反射金属層は、熱電変換素子とは電気的に絶縁された状態であり、熱起電力に対して悪影響は与えないことが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の熱電変換モジュールは、エポキシ樹脂等のポーラス樹脂層を有しており、これは輻射熱を透過するものであり、優れた輻射抑制効果を得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許第４４８１６０６号公報
特許第５５９８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、複数の熱電変換素子の間に存在する空間にて、高温側から低温側に伝達される熱（より厳密には輻射熱）をより効率的に抑制できる熱電変換モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許