[发明专利]热电转换模块

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换模块。

背景技术

作为热电转换模块的结构，已知有在一对基板之间，p型和n型热电转换元件经由接合部件与电极接合的结构(例如日本专利申请特开2006-332443号公报)。如在平成14年度成果報告書《高速バス排ガス利用熱電変換技術の研究開発報告書》，新エネルギ一·産業技術総合開発機構，p11(2003)中所公开的那样，在这样的热电转换模块中，p型热电转换元件和n型热电转换元件通常为同一形状。

但是，就热电转换模块而言，例如，也存在在400℃等高温环境中使用的情况，在这样的情况下，可能产生如下问题，即，由于高温环境下产生的应力，在基板、热电转换元件中产生裂缝等破损，或在热电转换元件与电极之间的接合中产生剥离等接合不良。因此，为了缓和在高温时产生的应力，在日本专利申请特开2006-332443号公报中，公开有使p型和n型热电转换元件的上端面和下端面的至少一方相对于电极的表面倾斜的热电转换元件。

但是，在现有的方法中，在高温环境下使用时，不能充分地抑制基板或热电转换元件的破损的产生以及在热电转换元件与电极之间的接合不良的产生。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种热电转换模块，其能够充分地抑制在高温环境下使用时的、基板或热电转换元件的破损的产生以及在热电转换元件与电极之间的接合不良的产生。

本发明的发明者经过研究发现，破损或接合不良的主要原因是p型和n型热电转换元件的热膨胀系数相互不同。

因此，本发明的热电转换模块具备：彼此相向的一对基板；多个p型热电转换元件和多个n型热电转换元件，配置在一对基板之间；多个电极，分别设置在一对基板上，该多个电极将p型热电转换元件和n型热电转换元件的各一对的端面彼此电连接，从而使多个p型热电转换元件和多个n型热电转换元件以p型n型交替的方式电串联连接；以及多个接合部件，将p型热电转换元件和n型热电转换元件与电极分别接合，其中，p型热电转换元件和n型热电转换元件的热膨胀系数相互不同，且p型热电转换元件和n型热电转换元件的高度相互不同。在本发明中，热电转换元件的高度是指与基板垂直的方向上的热电转换元件的长度。

根据本发明，通过使n型热电转换元件的高度和p型热电转换元件的高度相互不同，能够使存在于p型热电转换元件的上下的一对接合部件的合计厚度，与存在于n型热电转换元件的上下的一对接合部件的合计厚度相互不同。而且，利用这些接合部件与热电转换元件的热膨胀系数的差，能够使p型热电转换元件和存在于该p型热电转换元件的上下的一对接合部件在高度方向上的合计膨胀量、与n型热电转换元件和存在于该n型热电转换元件的上下的一对接合部件在高度方向上的合计膨胀量，比起使n型热电转换元件和p型热电转换元件的高度相同的情况变得更接近。此外，根据本发明，通过使p型热电转换元件的高度与n型热电转换元件的高度相互不同，能够使存在于p型热电转换元件的上下的一对电极的与该p型热电转换元件相向的部分的合计厚度，和存在于n型热电转换元件的上下的一对电极的与n型热电转换元件相向的部分的合计厚度相互不同。于是，利用这些电极与热电转换元件的热膨胀系数的差，能够使p型热电转换元件和存在于该p型热电转换元件的上下的一对的电极在高度方向上的合计膨胀量、与n型热电转换元件和存在于该n型热电转换元件的上下的一对电极在高度方向上的合计膨胀量，比起使n型热电转换元件和p型热电转换元件的高度相同的情况变得更接近。

因此，能够降低在热电转换元件、基板、以及热电转换元件与各电极之间的接合部件中产生的应力。

此处，优选如下方式：接合部件的热膨胀系数比p型热电转换元件和n型热电转换元件的热膨胀系数大，并且p型热电转换元件和n型热电转换元件中具有大的热膨胀系数的热电转换元件的高度，比具有小的热膨胀系数的热电转换元件的高度高，或者，接合部件的热膨胀系数比p型热电转换元件和n型热电转换元件的热膨胀系数小，并且p型热电转换元件和n型热电转换元件中具有大的热膨胀系数的热电转换元件的高度，比具有小的热膨胀系数的热电转换元件的高度低。

在接合部件的热膨胀系数大于p型热电转换元件和n型热电转换元件的热膨胀系数的情况下，通过使具有大的热膨胀系数的热电转换元件的高度高于具有小的热膨胀系数的热电转换元件的高度，能够起到以下的效果。