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公開番号2025126040
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024022404
出願日2024-02-16
発明の名称熱電変換モジュール
出願人TPR株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H10N 10/17 20230101AFI20250821BHJP()
要約【課題】熱電変換モジュールにおいて、熱電変換効率を向上することが可能な技術を提供する。
【解決手段】熱電変換モジュールは、基材と、基材の周囲に螺旋状に巻回された熱電変換部材と、を備え、熱電変換部材により形成された螺旋体の一側部は、受熱部として形成され、前記基材を挟んで前記一側部と反対側の他側部は、放熱部として形成され、基材には、基材の延在方向に沿って延在すると共に熱電変換部材と基材との間に隙間を形成する溝部が、受熱部との接触部位と放熱部との接触部位とのうち少なくとも何れか一方に形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
受熱部と放熱部とを有し、前記受熱部と前記放熱部との温度差を利用して発電する熱電変換モジュールであって、
基材と、
前記基材に螺旋状に巻き付けられた熱電変換部材と、を備え、
前記熱電変換部材により形成された螺旋体の一側部は、前記受熱部として形成され、前記基材を挟んで前記一側部と反対側の他側部は、前記放熱部として形成され、
前記熱電変換部材には、ドーピング処理により、複数のＰ型部と複数のＮ型部とが形成されており、前記熱電変換部材の延伸方向において、前記Ｐ型部と前記Ｎ型部とが交互に配置されると共にこれらが連続的に形成されており、
前記Ｐ型部及び前記Ｎ型部は、夫々の一端部が前記受熱部に含まれ且つ夫々の他端部が前記放熱部に含まれるように、配置されており、
前記基材には、前記基材の延在方向に沿って延在すると共に前記熱電変換部材と前記基材との間に隙間を形成する溝部が、前記受熱部との接触部位と前記放熱部との接触部位とのうち少なくとも何れか一方に形成されている、
熱電変換モジュール。
続きを表示（約 350 文字）【請求項２】
前記基材における前記受熱部との接触部位と前記放熱部との接触部位の両方に前記溝部が形成されている、
請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記熱電変換部材は、カーボンナノチューブにより糸状に形成された、カーボンナノチューブヤーンである、
請求項１又は２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記Ｐ型部と前記Ｎ型部との境界部は、前記溝部と対向する位置に形成されている、
請求項１又は２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記熱電変換部材は、前記基材の延在方向において０．１２ｍｍ以上の間隔で前記基材に巻き付けられている、
請求項１又は２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、熱電変換モジュールに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接続し、両端に温度差を与えることでゼーベック効果により起電力を得る熱電変換素子や、これを備えた熱電変換モジュールが広く用いられている。これに関連して、カーボンナノチューブによって繊維状に構成された熱電変換モジュールが知られている（例えば、特許文献１）。熱電変換モジュールは、例えば、自動車、工場、家庭、体温などの排熱を利用した発電に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０７７６６号公報
特許第６５２９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱電変換モジュールは、例えば、Ｐ型とＮ型とが交互に配置された熱電変換部材が基材に螺旋状に巻き付けられた構造を備える。熱電変換部材は、導電性繊維状物質により形成された線材にドーピング処理を施し、半導体特性を付与することで得られる。Ｐ型とＮ型とを交互に配置するためのドーピング方法としては、該線材を基材に対して螺旋状に巻き付けた状態で一側面をドーピング液に浸漬する浸漬法や、基材に対して螺旋状に巻き付けた線材の一部にドーピング液を塗布する塗布法などが例示される。
【０００５】
このとき、線材と基材との間で毛細管現象が発生し、ドーピングの必要がない領域にまでドーピング液が過剰に浸透する（染み出し）と、Ｐ型とＮ型との界面が所望通りに形成されず、Ｐ型とＮ型との区分けが不十分となる結果、熱電変換部材の起電力が低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電変換モジュールにおいて、熱電変換効率を向上することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］
受熱部と放熱部とを有し、前記受熱部と前記放熱部との温度差を利用して発電する熱電変換モジュールであって、
基材と、
前記基材に螺旋状に巻き付けられた熱電変換部材と、を備え、
前記熱電変換部材により形成された螺旋体の一側部は、前記受熱部として形成され、前記基材を挟んで前記一側部と反対側の他側部は、前記放熱部として形成され、
前記熱電変換部材には、ドーピング処理により、複数のＰ型部と複数のＮ型部とが形成されており、前記熱電変換部材の延伸方向において、前記Ｐ型部と前記Ｎ型部とが交互に配置されると共にこれらが連続的に形成されており、
前記Ｐ型部及び前記Ｎ型部は、夫々の一端部が前記受熱部に含まれ且つ夫々の他端部が前記放熱部に含まれるように、配置されており、
前記基材には、前記基材の延在方向に沿って延在すると共に前記熱電変換部材と前記基材との間に隙間を形成する溝部が、前記受熱部との接触部位と前記放熱部との接触部位とのうち少なくとも何れか一方に形成されている、
熱電変換モジュール。
［２］
前記基材における前記受熱部との接触部位と前記放熱部との接触部位の両方に前記溝部が形成されている、
［１］に記載の熱電変換モジュール。
［３］
前記熱電変換部材は、カーボンナノチューブにより糸状に形成された、カーボンナノチューブヤーンである、
［１］又は［２］に記載の熱電変換モジュール。
［４］
前記Ｐ型部と前記Ｎ型部との境界部は、前記溝部と対向する位置に形成されている、
［１］から［３］の何れかに記載の熱電変換モジュール。
［５］
前記熱電変換部材は、前記基材の延在方向において０．１２ｍｍ以上の間隔で前記基材に巻き付けられている、
［１］から［４］の何れかに記載の熱電変換モジュール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱電変換モジュールにおいて、熱電変換効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態に係る熱電変換モジュールの使用状態を模式的に示す断面図である。
実施形態に係る熱電変換モジュールの上面図である。
実施形態に係る熱電変換モジュールの右側面図である。
実施形態に係る基材の断面図である。
実施形態に係るカーボンナノチューブヤーンの構成を説明するための図である。
実施形態に係る熱電変換モジュールにおける基材とカーボンナノチューブヤーンとの関係を説明するための模式図である。
カーボンナノチューブヤーンに対するドーピング処理を説明するための模式図である。
実施形態の変形例に係る熱電変換モジュールに用いられる基材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書において、「絶縁性」とは、特に説明が無い限りは、電気絶縁性のことを指す。
（【００１１】以降は省略されています）

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