[发明专利]热电转换模块以及热电发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换模块以及热电发电系统。

背景技术

作为以往的热电转换模块，公知有包括基板、固定在基板上的电极、固定在电极上的热电元件的热电转换模块。并且，作为热电元件和电极的电连接方法，公知有：利用焊料等接合材料进行固定的方法(例如，日本特开平5-41543号公报)；不使用接合材料，将热电元件的一部分嵌入到电极的孔内，由此，将彼此固定的方法(例如，日本特开2006-253343号公报)。

发明内容

但是，通常，相对于热电元件或基板的热膨胀率，电极的热膨胀率很大的情况较多，由于该热膨胀系数之差，当在使用时成为高温时，电极和热电元件之间、或电极和基板之间容易产生热应力。因此，例如在为了高效地发电而提高低温侧和高温侧的温度差的情况下，由于热应力，有可能在电极和热电元件的接合部产生裂缝等不良、或者电极从基板剥离而损害热电转换模块的可靠性。

因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种可靠性更高的热电转换模块以及使用了该热电转换模块的热电发电系统。

本发明的第一热电转换模块具有热电元件和固定在热电元件上的电极，在电极上形成有空洞。

本发明的第二热电转换模块具有热电元件、与热电元件电连接的电极和固定有电极的基板，在电极上形成有空洞。

根据这些本发明，在电极上形成有空洞。因此，由于该空洞自身能够容易地进行膨胀收缩或变形，所以，在有温度的变动的情况下，也能够缓和电极与热电元件之间的热应力、或者电极与基板之间的热应力。

在此，空洞能够为多孔质的孔(porous hole)、网眼或者贯通孔。

本发明的热电发电系统具有热源和上述的第一热电转换模块，来自热源的热经由电极供给至热电元件。

本发明的第二热电发电系统具有热源和上述的第二热电转换模块，来自热源的热经由电极以及基板供给至热电元件。

另外，本发明的热电转换模块用电极优选由金属形成，该金属以从由钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、银、钯、金、钨以及铝构成的组中选择的至少一种元素为主要成分。由此，能够提高电极的耐热性、耐腐蚀性以及针对热电元件的粘结性。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的热电转换模块的外观的分解侧视图。

图2是表示图1所示的热电转换模块的第二电极的部分剖视图。

图3是表示本发明的热电转换模块的电极的变形例的立体图。

图4是表示本发明的热电转换模块的电极的变形例的立体图。

图5是表示本发明的热电发电系统的示意图。

附图标记说明：

1 热电转换模块

2 第一基板

3 第一电极

4 热电元件

6 第二电极

7 第二基板

58 空洞

9 接合材料。

具体实施方式

关于本发明的见解，参照为了例示而示出的附图并考虑下面的详细叙述，从而能够容易地理解。接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在可能的情况下，对同一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。

图1是表示本发明一实施方式的热电转换模块1的外观的分解侧视图。如图1所示，热电转换模块1具有第一基板2、第一电极3、热电元件4、第二电极6以及第二基板7。在此，热电转换模块1是将第一基板2侧用作相对低温侧、将第二基板7侧用作相对高温侧的热电转换模块。

第一基板2例如呈矩形形状，且是电绝缘性并具有热传导性，覆盖热电元件4的一端。作为该第一基板的材料，例如，举出氧化铝、氮化铝、氧化镁等。

第一电极3设置在第一基板2上，使相互相邻的热电元件4的一端面4a彼此间电连接。能够使用例如溅射或蒸镀等的薄膜技术、丝网印刷、电镀、热喷镀等方法，在第一基板2上的规定位置形成该第一电极3。另外，也可以通过例如焊接(soldering)、钎焊(brazing)等使预定形状的金属板等接合在第一基板2上。作为第一电极3的材料，只要是具有导电性的材料即可，并没有特别限制，但是，从提高电极的耐热性、耐腐蚀性、针对热电元件的粘结性的角度考虑，优选包含从由钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、银、钯、金、钨以及铝构成的组中选择的至少一种元素作为主要成分的金属。在此，主要成分是指在电极材料中含有50体积％以上的成分。

热电元件4是例如剖面为矩形形状的棒状构件，存在p型热电元件41以及n型热电元件42。