專利名稱：熱電轉換模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱電轉換模塊，并涉及包括大量熱電元件的熱電轉換模塊。
背景技術：
熱電轉換指利用珀爾帖效應或塞貝克效應的熱能到電能的轉換。通過利用熱電轉換，使用塞貝克效應從熱流中取得電，或使用珀爾帖效應將電流施加到材料，以便能夠帶來吸熱現象或放熱現象。此外，熱電轉換的特征在于，由于是直接轉換而在能量轉換時不會產生額外的廢物，所以能對廢熱進行有效地利用，由于沒有提供諸如發動機和渦輪機等的運動部件所以免于維護，并且因此作為高效使用能量的技術而吸引了注意。
熱電轉換通常使用叫做熱電元件的金屬或半導體元件。如圖6中所示，通常使用兩種熱電元件，p型熱電元件102和n型熱電元件103。當在p型熱電元件102和n型熱電元件103通過電極101彼此電氣連接的狀態下對兩個熱電元件中的一個進行加熱，同時對另一個進行冷卻時，該溫差產生電壓。讓我們在圖6中對這點進行解釋；當對通過將p型熱電元件102連接到n型熱電元件103而以pi形狀形成的pi型(π型)元件104的下部105進行加熱，同時對上部106進行冷卻時，從下部105吸收的熱能被轉化成電能，并且電流在從A到B的方向上流動。
然而，由于輸出的能量不足，單個pi型元件的熱電轉換無法發揮出實用的電。因此，為了通過熱電轉換而獲得實用的電，優選地通過集成多個pi型元件而進行熱電轉換。以這種方式通過集成多個熱電元件進行熱電轉換而獲得實用的電的單元被稱為熱電轉換模塊(下文中縮寫為“模塊”)。
圖7是表示常規模塊的使用實例的透視圖。常規模塊111是平板結構，其中上述的許多p型熱電元件(未示出)和n型熱電元件(未示出)在內部線性排列，并且采用電絕緣固定部件115來固定模塊。此外，由于將轉換模塊看作是與作為熱源的流體通道分離的元件，所以模塊111被連接到在圓柱形流體通道112的外側形成的平坦表面113上，如圖7所示。
為了獲得作為模塊111中的熱電轉換的結果的電力輸出，需要高溫(或低溫)流體114在圓柱形流體通道112的內部流動，以在模塊111的內部(平面113)接觸的表面(內表面)和與其相對的表面(外表面)之間產生溫差。在這點上，為了獲得盡可能多的輸出而盡可能提高模塊111的內表面側和外表面側之間的溫差，必須讓模塊111的內表面的溫度盡可能接近在圓柱形流體通道112的內部流動的流體114的溫度。因此，為了讓流體114的熱盡可能傳導到模塊111的內表面，采用固定件115來覆蓋模塊111，并采用螺釘116進行緊固。
以這種方式，常規平板結構的模塊需要通過使用固定件和螺釘來連接到流體通道，結果，使用常規平板結構的模塊的發電系統具有復雜的結構。
因此，開發了具有比上述平板結構模塊更簡單的結構的管狀模塊(參照專利文獻1)。
日本專利公開第2775410號發明內容發明要解決的問題然而，如圖8所示，開發的管狀模塊121具有這樣的結構p型熱電元件124a和n型熱電元件124b在由內管122和外管123構成的同軸雙層圓柱管之間以旋轉對稱的方式交替設置，并且p型熱電元件124a和n型熱電元件124b由電極125交替連接。在兩種熱電元件即p型熱電元件和n型熱電元件以這樣的方式使用的情況下，由于組裝過程復雜，并且構成模塊的部件數量大，所以完成的模塊需要大量的時間和工作量來進行組裝。因此，其最終成為高成本產品，并且不能視為充分地實用。
本發明是為了解決上述問題而提出的，并且本發明的目的是提供通過減少部件的數量、使組裝過程更簡單、減少組裝需要的時間和工作量等而能夠降低成本的熱電轉換模塊。
解決問題的手段為了實現上述目的，本發明提供了以下根據熱電轉換模塊的第一方面，熱電轉換模塊配備有管狀元件單元，其具有之間夾有絕緣體的、同軸設置的多個環狀熱電元件，該環狀熱電元件是環狀熱電元件，該環狀熱電元件在其外圓周表面和內圓周表面分別大致完全覆蓋有電極，并通過內圓周表面和外圓周表面之間的溫差而發電；引線體，其將多個環狀熱電元件中一個環狀熱電元件的外圓周表面上覆蓋的電極，電氣連接到與這一個環狀熱電元件相鄰的另一個環狀熱電元件的內圓周表面上覆蓋的電極；以及雙層圓柱形支撐單元，其由電絕緣內管和電絕緣外管組成，其中電絕緣內管內接管狀元件單元，并且其外圓周表面支撐管狀元件單元，電絕緣外管外接管狀元件單元，并且其內圓周表面支撐管狀元件單元。
根據第一方面中的本發明，提供了由電絕緣內管和電絕緣外管組成的雙層圓柱形支撐單元，其中電絕緣內管內接管狀元件單元，并且其外圓周表面支撐管狀元件單元，電絕緣外管外接管狀元件單元，并且其內圓周表面支撐管狀元件單元。因此，與多個熱電元件需要以旋轉對稱形式設置在內管和外管之間的常規熱電轉換模塊相比，根據本發明的熱電轉換模塊能夠容易地組裝，因為其具有管狀元件單元由內管和外管支撐的簡單結構。因此，可以減少為組裝所需的時間和工作量，并使得成本能夠降低。
同時，上述熱電轉換模塊可包括管狀元件單元、引線體和雙層圓柱形支撐單元，其中管狀元件單元通過同軸設置多個環狀熱電元件而形成，每個環狀熱電元件的外圓周表面和內圓周表面分別覆蓋有電極，以便被相互絕緣；引線體在相鄰熱電元件之間將一個熱電元件的外圓周表面電極電氣連接到另一熱電元件的內圓周表面電極；并且雙層圓柱形支撐單元由已經嵌合在管狀元件單元中的內管(其外圓周表面已經被絕緣)和管狀元件單元要被嵌合在其中的外管(其內圓周表面已經被絕緣)組成。
該引線體可沿著環狀的中心軸的方向串聯地電氣連接多個環狀熱電元件。通過這樣做，可獲得從上述管狀元件單元的兩端取出的期望的端子間電壓。即，當優選更高的電壓時，僅需要將更多的環狀熱電元件沿中心軸的方向設置。此時，假定內圓周表面側上的溫度和外圓周表面側上的溫度沿軸方向分別基本恒定，則長度越長，實現這樣的假定就越困難。因此，可考慮到這些因素而確定軸方向的長度，即環狀熱電元件的數量。通常，認為環狀熱電元件的數量優選地是50至200片。
上述內管和外管可具有限制上述熱電轉換模塊的內圓周表面側和外圓周表面側上的諸如氣體、液體、粒子等的流體物質的移動的功能。此外，上述內管和外管可具有使上述熱電轉換模塊中的每個熱電元件的內圓周表面電極和外圓周表面電極的溫度在每個電極內相對恒定的功能。此外，上述內管和外管可具有使附近移動的諸如氣體、液體、粒子等的各種流體物質能有效率地進行熱傳遞的結構。例如，可連接大或小翹片等。
此外，與上述內管和外管不同，可提供具有上述功能的熱屏蔽部件。該熱屏蔽部件可包括諸如例如上述內管和/或外管的熱屏蔽體。熱屏蔽體可包括例如插在多個環狀熱電元件之間的絕緣環狀體。這樣的環狀體可在沿多個環狀熱電元件的中心軸的軸方向上對各環狀熱電元件進行電絕緣。這樣的環狀體可在多個環狀熱電元件之間維持適當的相互間隙，并可作為維持整個熱電轉換模塊的結構的結構輔助部件。
根據如本發明的第一方面中描述的熱電轉換模塊的第二方面，其中多個環狀熱電元件是全部均由同類成分制成的燒結體加工而成的熱電元件。
根據如本發明的第二方面中描述的熱電轉換模塊的第三方面，其中由同類成分制成的燒結體是必須包含鈣和錳并進一步包含三價或更高價的金屬元素的復合金屬氧化物。
根據本發明的第二和第三方面，通過加工由完全同類成分制成的燒結體而獲得多個環狀熱電元件。因此，使用通過加工由同類成分制成的燒結體而獲得的熱電單元來組裝熱電轉換模塊。因此，由于與交替設置兩種不同的熱電元件來組裝熱電轉換模塊的常規情況相比，不必要檢查排列順序是否正確，所以可以減少為組裝所需的時間和工作量。此外，根據本發明，僅需要購買相同種類的熱電元件，因此，相比在常規情況下購買兩種不同的熱電元件的情況，購買單價更低，這使得成本能夠降低。
根據每個均以環狀形成的多個熱電元件沿著環狀的中心軸以相互之間具有的預定間隙而同軸設置的熱電轉換模塊的第四方面，熱電元件具有分別基本覆蓋內圓周表面和外圓周表面的外圓周表面電極和內圓周表面電極，并且基于外圓周表面和內圓周表面之間的溫差而產生預定電動勢，該熱電轉換模塊包括引線體，其對多個熱電元件中的任意一對相鄰的第一和第二熱電元件進行電氣連接，引線體將第一熱電元件的外圓周表面電極電氣連接到第二熱電元件的內圓周表面電極；和熱屏蔽部件，其用于限制多個熱電元件的內圓周表面和外圓周表面之間的外圓周表面側和內圓周表面側上的諸如氣體、電和熱的物質的移動。
這里，上述外圓周表面和內圓周表面是指環狀(可稱為圓形)的面朝外側(不是管的內側)的表面和面朝內側(不是管的外側)的表面，其中將圓柱形管沿大致與其軸向垂直的方向切割成短片而形成環狀。此外，環狀的中心軸可與在環狀被拉長成管形(或圓柱形)時所形成的管(或圓柱體)的軸(或圓柱的軸)一致。此外，可以想到其與例如在形成環狀的圓的中心在該環狀的寬度(或長度)方向上移動時形成的線一致。詞“同軸地”可以指以這樣的方式共享中心軸。此外，上述的熱電元件對可由具有基本相同特征的兩個相鄰的熱電元件組成。此時，構成熱電元件對的兩個相鄰熱電元件可在沿著環狀的中心軸的預定方向上按順序被稱為“第一熱電元件”和“第二熱電元件”。例如，當多個環狀熱電元件(例如，從左邊起名為A、B、C、D、E的熱電元件)沿它們的中心軸(其與它們基本形成作為集合體的圓柱形狀的情況下的“圓柱的軸”一致)設置時，任何相鄰的對可形成熱電元件對。具體地，其是A和B、B和C、C和D、或D和E。例如，這時以沿該中心軸從左邊起的順序，在每對(A和B、B和C、C和D、或D和E)的左側上的熱電元件可命名為第一熱電元件，而在右側的熱電元件可命名為第二熱電元件。如果如上所述在任意熱電元件對中第一熱電元件的外圓周表面電極被連接到第二熱電元件的內圓周表面電極，則實現了從熱電元件A的外圓周表面電極直到熱電元件E的內圓周表面電極的串聯連接。
根據本發明，提供了由電絕緣內管和電絕緣外管組成的雙層圓柱形支撐單元，其中電絕緣內管內接管狀元件單元，并且其外圓周表面支撐管狀元件單元，電絕緣外管外接管狀元件單元，并且其內圓周表面支撐管狀元件單元。因此，與多個熱電元件需要以旋轉對稱形式布置在內管和外管之間的常規熱電轉換模塊相比，根據本發明的熱電轉換模塊能夠容易地組裝，因為其具有管狀元件單元由內管和外管支撐的簡單結構。因此，可以減少為組裝所需的時間和工作量，并使得成本能夠降低。
圖1是表示熱電轉換模塊的橫斷面視圖。
圖2是沿圖1的熱電轉換模塊的縱向的A-B線截取的橫斷面視圖。
圖3是構成熱電轉換模塊的引線的透視圖。
圖4A是表示Ca0.95Y0.05MnO3的環狀燒結體的透視圖。
圖4B是構成熱電轉換模塊的環狀熱電元件的正視圖。
圖4C是外圓周表面和內圓周表面已經大致由電極完全覆蓋的構成熱電轉換模塊的環狀熱電元件的透視圖。
圖4D是具有引線的環狀熱電元件的透視圖。
圖5A是表示構成熱電轉換模塊的管狀元件單元的示意圖。
圖5B是表示構成作為另一實施例的熱電轉換模塊的管狀元件單元的示意圖。
圖6是表示常規熱電轉換模塊的實例的基本原理圖。
圖7是表示常規熱電轉換模塊的使用實例的透視圖。
圖8是表示常規熱電轉換模塊的實例的水平橫斷面視圖。
附圖標記的描述10 熱電轉換模塊21 管狀元件單元
22 環狀熱電元件22a外圓周表面22b內圓周表面23a、23b 電極24a、24b 凹陷31 引線41 雙層圓柱形支撐單元42、43 SUS管具體實施方式
在下文中，將參照附圖描述本發明的實施例。
圖1和2表示本發明的基本結構；圖1是熱電轉換模塊10的橫斷面視圖，并且圖2是沿圖1的熱電轉換模塊10的縱向的A-B線截取的橫斷面視圖。如圖2所示，熱電轉換模塊10包括管狀元件單元21，在該管狀元件單元21中，多個環狀熱電元件22由引線31同軸連接。在各環狀熱電元件22之間設置有間隙。即，多個環狀熱電元件22以空氣作為夾在其間的絕緣體的實例而被并行地同軸設置。也就是說，多個環狀熱電元件22同軸設置，以便被相互絕緣。該管狀元件單元21由雙層圓柱形支撐單元41支撐，其中雙層圓柱形支撐單元41由外圓周表面42a已經電絕緣的SUS管42和內圓周表面43b 經電絕緣的SUS管43組成。即，雙層圓柱形支撐單元41由SUS管42和SUS管43組成，其中SUS管42是嵌入管狀元件單元21中的內管，并且SUS管43是其中嵌入了管狀元件單元21的外管。也就是說，SUS管43的內圓周表面43b外接管狀元件單元21，并且SUS管42的外圓周表面42a內接管狀元件單元21。也就是說，環狀熱電元件22的內圓周表面22b外接SUS管42的外圓周表面42a，并且環狀熱電元件22的外圓周表面22a內接SUS管43的內圓周表面43b。
因此，由于熱電轉換模塊10具有管狀元件單元21由SUS管42和SUS管43支撐的簡單結構，所以與常規熱電轉換模塊相比，可以減少構成熱電轉換模塊的部件數量，并容易地組裝熱電轉換模塊，其中在常規熱電轉換模塊中，多個熱電元件需要以旋轉對稱形式設置在SUS管42和SUS管43之間。因此，可以減少組裝熱電轉換模塊所需的時間和工作量，并能降低成本。
此外，在本發明中，可以不使用SUS管，而使用由其它材料制成的管，只要它們能支撐管狀元件單元21并具有相對優秀的導熱性。
此外，多個環狀熱電元件22是這樣的熱電元件，所有這些熱電元件均是由同類成分制成的燒結體加工而成的，并且燒結體可以是包含任何元素的燒結體，但它優選地是必須包含鈣和錳并進一步包含諸如釔、錳等的三價或更高價的金屬元素的復合金屬氧化物。這能進一步改善高溫下的耐熱性。這樣的燒結體的一個例子就是鈣鈦礦類型的基于CaMnO3的復合氧化物等。鈣鈦礦類型的基于CaMnO3的復合氧化物進一步優選地由通式Ca(1-x)MxMnO3(其中M是三價或更高價的金屬元素，并且0.001≤x≤0.05)表示。此外，環狀熱電元件22優選地為外徑10mm至40mm，內徑5mm至35mm，并且厚度2mm至5mm。
以這種方式，多個環狀熱電元件22是通過加工整體由同類成分制成的燒結體而獲得的。因此，由于可使用通過加工由同類成分制成的燒結體而獲得的環狀熱電元件22來組裝熱電轉換模塊10，所以沒有必要像在組裝常規熱電轉換模塊的情況中那樣檢查是否兩種不同的熱電元件被交替設置以組裝模塊。因此，可以減少組裝所需的時間和工作量。此外，根據本發明，僅需要購買同類的熱電元件，因此，與在常規情況下購買兩種不同的熱電元件的情況相比，可使購買單價更低，這能降低成本。
此外，如圖1和2所示，在環狀熱電元件22的外圓周表面22a上形成有凹陷24a。另一方面，在環狀熱電元件22的內圓周表面22b上形成有與凹陷24a背對背設置的凹陷24b。即，一對凹陷24a、24b被設置在環狀熱電元件22的外圓周表面22a和內圓周表面22b上。同時，僅需要以這樣的形狀形成凹陷24a、24b，使得引線31的橫斷面形狀能嵌合在其中。
環狀熱電元件22的外圓周表面22a和內圓周表面22b分別大致全部覆蓋有電極23a、23b。以相同的方式，凹陷24a、24b分別大致全部覆蓋有電極23a、23b。電極23a、23b優選地是具有比環狀熱電元件22更低的電阻的諸如金、銀等的金屬。當電極23a、23b的材料是銀時，電極23a、23b利用銀膏方法、濕鍍方法等形成，但是電極23a、23b也可利用其它方法形成，其中在銀膏方法中，銀微粒被加工成膏狀并在高溫下燒結，在濕鍍方法中以化學方法析出銀。
此外，引線31將一個環狀熱電元件22的外圓周表面22a上的凹陷24a電氣連接到與這一個環狀熱電元件22相鄰的另一環狀熱電元件22的內圓周表面22b上的凹陷24b。即，在相鄰環狀熱電元件22之間，引線31將一個環狀熱電元件22的外圓周表面22a上的電極23a電氣連接到另一環狀熱電元件22的內圓周表面22b上的電極23b。
這里，參照圖2和3來說明引線31的結構。圖3是引線31的透視圖。即，引線31由平板31a、平板31b和平板31c構成，其中平板31b從平板31a的一端、沿與平板31a垂直的方向延伸，平板31c從平板31a的另一端、以與平板31b相反的方向延伸。然后，如圖2所示，引線31的平板31b嵌合在一個環狀熱電元件22的凹陷24a中，并且引線31的平板31c嵌合在與該環狀熱電元件22相鄰的另一環狀熱電元件22的凹陷24b中。另一方面，在環狀熱電元件22中嵌合的引線31的平板31a在一個環狀熱電元件22和與該環狀熱電元件22相鄰的另一環狀熱電元件22之間、與環狀熱電元件22的縱向平行地延伸(參照圖2)。因此，當從外圓周表面22a側加熱環狀熱電元件22時，在熱經由平板31a從平板31b傳導到平板31c之前，熱從暴露在空氣中的平板31a輻射到空氣中(參照圖2)。因此，可以防止由于在外圓周表面22a側上產生的熱從平板31b傳導到平板31c而引起的熱電轉換效率的降低。
同時，引線31優選地是以與電極23a、23b相似的方式，具有比環狀熱電元件22更低的電阻的諸如金、銀等的金屬。此外，在引線31中，其橫斷面積與電極23a(或電極23b)的平均面積的比例優選地是2∶1000至5∶1000，并且更優選地是25∶1000至35∶1000。這是由于引線31太厚的情況不是優選的，因為其不能引起溫差，并且引線31太薄的情況不是優選的，因為電流不能在其中流動。
當從SUS管43側或SUS管42側對采用上述結構的管狀元件單元21進行加熱時，通過環狀熱電元件22的外圓周表面22a和內圓周表面22b之間的溫差而產生電動勢。所產生的電動勢通過電極32被供應給外部負載。
同時，在當前實施例中，“引線31”對應于本發明的“引線體”的實例，“SUS管42”對應于本發明的“內管”的實例，并且“SUS管43”對應于本發明的“外管”的實例。
實施例<環狀熱電元件的制備>
參照圖4A至圖4C來說明用于制備環狀熱電元件的方法。圖4A是表示Ca0.95Y0.05MnO3的環狀燒結體51的透視圖，圖4B是環狀熱電元件22的正視圖，并且圖4C是外圓周表面22a和內圓周表面22b已經大致由電極23a、23b完全覆蓋的環狀熱電元件22的透視圖。應注意在圖4A和圖4C中省略了一些附圖標記。
使碳酸鈣、碳酸錳和氧化釔的重量為Ca/Mn/Y＝0.95/1.0/0.05，并且使其在球磨機中濕摻和18個小時。此后，對濕材料進行過濾、干燥并將其在空氣中以1000攝氏度煅燒10小時。將獲得的煅燒粉末碾碎，并使用環狀模，通過1t/cm2的單軸壓力進行模制。所得物在空氣中以1150攝氏度燒結5小時，以獲得圖4A中所示的Ca0.95Y0.05MnO3環狀燒結體51。燒結體外徑為20mm，內徑為14mm并且厚度為2.5mm。將環狀燒結體的外圓周表面和內圓周表面的一部分切去，以形成其中嵌合引線31的凹陷24a、24b，并獲得圖4B中所示的環狀熱電元件22。將銀膏涂布到該環狀熱電元件22的外圓周表面22a和內圓周表面22b，并在700攝氏度焙燒，以獲得外圓周表面22a和內圓周表面22b已經大致由電極23a、23b完全覆蓋的環狀熱電元件22，如圖4C所示。
<熱電轉換模塊的制備>
參照圖2、4D和5A說明熱電轉換模塊的制備方法。圖4D是具有引線的環狀熱電元件22的透視圖。圖5A是表示構成熱電轉換模塊的管狀元件單元21的示意圖。
如圖4D所示，銀板引線31(3mm寬并且100微米厚)的一端被嵌合在環狀熱電元件22的凹陷24a中，并采用銀膏嵌合，以獲得引線31的一端已被嵌合在其凹陷24a中的具有引線31的環狀熱電元件22(下文中稱為“連接有引線的環狀熱電元件22”)。然后，如圖5A所示，將一個連接有引線的環狀熱電元件22插到具有10mm的外徑、8mm的內徑和300mm長度的SUS管42上。然后，將另一連接有引線的環狀熱電元件22插到SUS管42上，使得各熱電元件不彼此接觸。然后，使嵌合在已經插到SUS管42上的一個環狀熱電元件22的凹陷24a中的引線31的另一端，嵌合到另一連接有引線的環狀熱電元件22的內圓周表面22b上的凹陷24b中。將這重復若干次以獲得包括100個環狀熱電元件22的管狀元件單元21。
然后，在采用銀膏把將被連接到外部的作為電極32的銀板連接到兩個邊緣的環狀熱電元件22之后，管狀元件單元21由具有22mm的外徑、20mm的內徑和300mm長度的SUS管43支撐，以獲得如圖2所示的包括100個環狀熱電元件22的熱電轉換模塊10。另外，在SUS管42的外圓周表面42a與環狀熱電元件22的內圓周表面22b的接觸部分上涂布硅潤滑油，以減小熱阻并執行絕緣處理。此外，在SUS管43的內圓周表面43b與環狀熱電元件22的外圓周表面22a的接觸部分上涂布高鋁水泥，以執行絕緣處理。
<發電特性的評估>
將包括100個環狀熱電元件22的熱電轉換模塊10設置在具有300mm長度的芯管(加熱器長度250mm)的小型管狀爐子中，并且以400攝氏度加熱熱電轉換模塊10的外圓周表面。在內管中加水以對其進行冷卻。當SUS管43和SUS管42之間的溫差是320攝氏度時，獲得4.64V的開路電壓和5.2W的最大輸出。
圖5B表示另一實施例。銀板引線31的一端被嵌合在環狀熱電元件22的凹陷24a中并采用銀膏固定，以獲得引線31的一端已被嵌合在其凹陷24a中的具有引線31的環狀熱電元件22(下文中稱為“連接有引線的環狀熱電元件22”)。在已經將環狀絕緣體222(例如，氧化鋁管)插到SUS管42’上之后，將一個連接有引線的環狀熱電元件22插到SUS管42’(其是臨時支撐單元，并且是其中一個組裝治具)上。接下來，以類似的方式在已經將環狀絕緣體222(例如，氧化鋁管)插到SUS管42’上之后，將另一連接有引線的環狀熱電元件22插到SUS管42’上。然后，使先前插到SUS管42’上的環狀熱電元件22的凹陷24中嵌合的引線31的另一端，適于嵌合在插到SUS管42’上的另一連接有引線的環狀熱電元件22(例如，第二熱電元件)的內圓周表面22b上的凹陷24b中。將這重復若干次，以便能夠獲得包括期望數量的環狀熱電元件22的熱電轉換模塊。可以采用預定的粘結劑將環狀熱電元件22和環狀絕緣體222相互固定，并且當獲得預定結合強度時，將SUS管42’拉出，以便能夠完成熱電轉換模塊。
權利要求
1.一種熱電轉換模塊，包括管狀元件單元，其具有之間夾有絕緣體的、同軸設置的多個環狀熱電元件，所述環狀熱電元件是在外圓周表面和內圓周表面分別大致完全覆蓋有電極并通過所述內圓周表面和所述外圓周表面之間的溫差而發電的環狀熱電元件；引線體，其將在所述多個環狀熱電元件中任意選擇出的第一環狀熱電元件的外圓周表面上覆蓋的電極，電氣連接到與所述第一環狀熱電元件的一側相鄰的第二環狀熱電元件的內圓周表面上覆蓋的電極；和雙層圓柱形支撐單元，其由電絕緣內管和電絕緣外管組成，所述電絕緣內管內接所述管狀元件單元，并且其外圓周表面支撐所述管狀元件單元，所述電絕緣外管外接所述管狀元件單元，并且其內圓周表面支撐所述管狀元件單元。
2.如權利要求1所述的熱電轉換模塊，其中，所述多個環狀熱電元件是全部均由同類成分制成的燒結體加工而成的熱電元件。
3.如權利要求2所述的熱電轉換模塊，其中，所述由同類成分制成的燒結體是必須包含鈣和錳并進一步包含三價或更高價的金屬元素的復合金屬氧化物。
4.一種熱電轉換模塊，在所述熱電轉換模塊中，各個均以環狀形成的多個熱電元件沿所述環狀的中心軸同軸設置，并且相互之間具有預定的間隙，所述熱電元件具有基本覆蓋內圓周表面和外圓周表面的外圓周表面電極和內圓周表面電極，并且基于所述外圓周表面和所述內圓周表面之間的溫差而產生預定電動勢，所述熱電轉換模塊包括引線體，其對所述多個熱電元件中的任意一對相鄰熱電元件進行電氣連接，所述引線體將一個熱電元件的所述外圓周表面電極電氣連接到另一個熱電元件的所述內圓周表面電極；和熱屏蔽部件，其用于限制所述多個熱電元件的所述內圓周表面和所述外圓周表面之間的外圓周表面側和內圓周表面側上的諸如氣體、電和熱的物質的移動。
5.如權利要求4所述的熱電轉換模塊，其中，所述熱屏蔽部件包括內接所述多個熱電元件的所述內圓周表面的內管。
全文摘要
本發明提供了通過減少組裝所需的時間和工作量等而能夠降低成本的熱電轉換模塊。熱電轉換模塊10包括管狀元件單元21、引線31和雙層圓柱形支撐單元41，其中管狀元件單元21具有之間夾有作為絕緣體的空氣的、同軸設置的多個環狀熱電元件22，該環狀熱電元件22在其外圓周表面22a和內圓周表面22b分別大致完全覆蓋有電極23a、23b，并通過外圓周表面22a和內圓周表面22b之間的溫差而發電；引線31將多個環狀熱電元件22中的一個環狀熱電元件22的外圓周表面22a上覆蓋的電極23a，電氣連接到與這一個環狀熱電元件22相鄰的另一環狀熱電元件22的內圓周表面22b上覆蓋的電極23b；雙層圓柱形支撐單元41由SUS管42和SUS管43組成，其中SUS管42的外圓周表面42a支撐管狀元件單元21，SUS管43的內圓周表面43b支撐管狀元件單元21。
文檔編號H02N11/00GK1977400SQ20058002183
公開日2007年6月6日 申請日期2005年7月1日 優先權日2004年7月1日
發明者高橋恒 申請人:阿魯策株式會社