專(zhuān)利名稱(chēng)：熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
熱電轉(zhuǎn)換元件使用的是利用了珀?duì)柼?yīng)(Peltier Effect)或塞貝克效應(yīng)(Seeback Effect)的元件。由于該熱電轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單,且容易處理并能夠維持穩(wěn)定的特性，所以近年來(lái)，其大范圍的利用備受矚目。特別是作為電子冷卻元件使用時(shí)，能夠進(jìn)行局部冷卻及室溫附近的精密的溫度控制，所以面向光電、半導(dǎo)體激光等的恒溫化等而在進(jìn)行廣泛的研究。如圖7所示，所述的電子冷卻元件或者用于熱電發(fā)電的熱電模塊構(gòu)成為，經(jīng)由連接電極601將P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102連接而形成PN元件對(duì)，串行排列多個(gè)該P(yáng)N元件對(duì)。此時(shí)，根據(jù)流過(guò)PN元件對(duì)的電流的方向，使P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的一端部發(fā)熱，同時(shí)使另一端部冷卻。在圖7中，602、603是外部連接端子，604是陶瓷制的基板，H是表示熱的流向的箭頭。該熱電轉(zhuǎn)換元件的材料使用在該元件的利用溫度區(qū)域內(nèi)，以物質(zhì)固有的常數(shù)即塞貝克(Seebeck)系數(shù)a、電阻率p及導(dǎo)熱率K表示的性能指數(shù)Z ( = a 2/ P K)大的材料。作為熱電轉(zhuǎn)換元件通常使用的結(jié)晶材料為Bi2Te3類(lèi)材料(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換模塊的PN元件對(duì)的加熱及冷卻，為了容易地進(jìn)行熱傳遞，通常使用流體。例如對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換模塊而言，通過(guò)將所述熱電轉(zhuǎn)換模塊配置在與管子外側(cè)的溫度不同的溫度的流體流過(guò)的管子的外周壁面上，能夠產(chǎn)生由管子的內(nèi)部和外部之間的溫度差生成的電力。 圖8表不現(xiàn)有的管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊的基本結(jié)構(gòu)。該管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊有I對(duì)層疊元件。層疊元件分別由高分子材料層(基板)501、P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102、以及將它們串行電連接的連接電極301形成。該兩個(gè)層疊元件通過(guò)粘接性樹(shù)脂502將各自的高分子材料501相互粘接。將這樣粘接的層疊元件卷成螺旋狀或圓形形狀。P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102分別焊錫焊接到連接電極301 (例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。圖9表示現(xiàn)有的管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊的其他基本結(jié)構(gòu)。該管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊401的結(jié)構(gòu)包括絕緣性基板403，其具有可與金屬管402的外周面抵接的內(nèi)側(cè)基板及貼附到該內(nèi)側(cè)基板的外側(cè)基板；熱電轉(zhuǎn)換元件411 414,421 424,431 434、.、4ml 4m4，其配置在該絕緣性基板403的貫穿孔；表面連接電極404X及背面連接電極404Y，其將這些熱電轉(zhuǎn)換元件的各端部連接；以及導(dǎo)線(xiàn)404a、404b，其與熱電轉(zhuǎn)換元件411、414連接。熱電轉(zhuǎn)換兀件411 4m4的一端從內(nèi)側(cè)基板的表面露出，另一端從外側(cè)基板的表面露出。熱電轉(zhuǎn)換元件411 4m4包含P型的熱電轉(zhuǎn)換元件和N型的熱電轉(zhuǎn)換元件。沿金屬管402的圓周方向及軸向方向分別交替配置P型熱電轉(zhuǎn)換元件和N型熱電轉(zhuǎn)換元件。例如，411是P型熱電轉(zhuǎn)換元件，414是N型熱電轉(zhuǎn)換元件。另外、421是N型熱電轉(zhuǎn)換元件，431是P型熱電轉(zhuǎn)換元件。作為整體，交替地矩陣狀配置P型及N型的熱電轉(zhuǎn)換元件。另外，從內(nèi)側(cè)基板露出的P型熱電轉(zhuǎn)換元件的端部和N型熱電轉(zhuǎn)換元件421的端部通過(guò)背面連接電極404Y連接。另一方面，從絕緣性基板403的外側(cè)基板露出的N型熱電轉(zhuǎn)換元件和P型熱電轉(zhuǎn)換元件通過(guò)表面連接電極404X連接。由此，串行電連接從P型熱電轉(zhuǎn)換元件411至N型熱電轉(zhuǎn)換元件414為止的所有熱電轉(zhuǎn)換元件(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。另外，已知有下述構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換模塊，S卩，通過(guò)具有可彎曲性的電極部件，將熱電轉(zhuǎn)換元件或者串行或并行電連接熱電轉(zhuǎn)換元件所形成的熱電轉(zhuǎn)換元件組串行電連接而形成。例如，已知有以伸縮自由的纖維狀的電極部件串行電連接熱電轉(zhuǎn)換元件而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。進(jìn)而，已知有通過(guò)金屬絲網(wǎng)或扁平編織導(dǎo)線(xiàn)等的具有可彎曲性的電極部件串行電連接由具有可彎曲性的基板支承的熱電轉(zhuǎn)換元件或熱電轉(zhuǎn)換元件組而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)5 8)。除此之外，已知有下述熱電轉(zhuǎn)換模塊，即，通過(guò)扁平編織導(dǎo)線(xiàn)或金屬帶連接配置在熱電轉(zhuǎn)換元件的兩端的電極，串行電連接電轉(zhuǎn)換元件而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊；以及通過(guò)金屬線(xiàn)串行電連接經(jīng)由玻璃板粘接的熱電轉(zhuǎn)換元件而形成的熱電轉(zhuǎn)換 模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)9及10)。另外，已知有并行連接多個(gè)由基板支承的熱電轉(zhuǎn)換元件的串行電路而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊。已知有下述熱電轉(zhuǎn)換模塊，例如，在層疊了的基板上的某個(gè)孔內(nèi)配置熱電轉(zhuǎn)換元件，串行電連接該熱電轉(zhuǎn)換元件而形成串行電路，并行電連接多個(gè)該串行電路而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)11及12參照)；以及并行電連接在多個(gè)圓環(huán)狀的基板的各個(gè)基板上形成的熱電轉(zhuǎn)換元件的串行電路，并將作為熱源的管子穿過(guò)所述基板上的孔的熱電轉(zhuǎn)換模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)13及14)。另外，已知有并行電連接收納于殼體內(nèi)的熱電轉(zhuǎn)換元件組或芯片狀的熱電轉(zhuǎn)換元件組而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)15 18)。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :(日本)專(zhuān)利第3958857號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :(日本)特表2002-537658號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :(日本)特開(kāi)2005-129784號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :(日本)特開(kāi)2009-206113號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :(日本)特開(kāi)平9-181362號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6 :美國(guó)專(zhuān)利第6097088號(hào)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)7 :(日本)特開(kāi)2009-043752號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)8 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2008/0223427號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)9 :(日本)特開(kāi)2010-278035號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)10 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2002/0069907號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)11 :(日本)專(zhuān)利第3879769號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)12 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2009/0032080號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)13 :(日本)特開(kāi)2008-305991號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)14 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2010/0170551號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)15 :(日本)特開(kāi)2008-108900號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)16 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2008/0163916號(hào)說(shuō)明書(shū)
專(zhuān)利文獻(xiàn)17 :(曰本)特開(kāi)2011-14850號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)18 :美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2007/0256722號(hào)說(shuō)明書(shū)然而，圖8所示的所述現(xiàn)有的管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊由于存在導(dǎo)熱率低的高分子材料層或粘接性樹(shù)脂，從而存在對(duì)于發(fā)電有效的、各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的端部間的溫度差變小，發(fā)電能力下降的問(wèn)題。另外、根據(jù)高分子材料層(基板)的寬度，決定管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊的長(zhǎng)度，所以難以根據(jù)作為熱源的管子的設(shè)置場(chǎng)所的大小而變更管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊的長(zhǎng)度。另外，圖9所示的所述現(xiàn)有的管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊存在下述問(wèn)題，即，由于絕緣性基板不具有彎曲性，所以安裝該管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊且作為熱源的管子的管徑被限定。另外，若一處出現(xiàn)斷裂，則無(wú)法發(fā)電。進(jìn)而，通過(guò)具有可彎曲性的電極部件電連接熱電轉(zhuǎn)換元件或熱電轉(zhuǎn)換元件組而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊存在配置于管子表面時(shí)的熱電轉(zhuǎn)換元件或熱電轉(zhuǎn)換元件組的電連接的可靠性不充分的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題，其目的在于提供提高發(fā)電能力，同時(shí)熱電轉(zhuǎn)換元件的電連接的可靠性高，而且能夠應(yīng)對(duì)管子的各種管徑及長(zhǎng)度的熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下所示的熱電轉(zhuǎn)換模塊。[I]熱電轉(zhuǎn)換模塊包含小模塊，該小模塊包括交替排列并且被串行電連接的多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件及多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件；連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)A，所述編織導(dǎo)線(xiàn)A通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成；以及連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)B，所述編織導(dǎo)線(xiàn)B通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成而且比編織導(dǎo)線(xiàn)A短。[2]如[I]所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，所述導(dǎo)線(xiàn)的直徑為100 400 U m。[3]如[I]或[2]所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B分別是單層的編織導(dǎo)線(xiàn)。[4]如[I] [3]中任一項(xiàng)所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，還包括覆蓋編織導(dǎo)線(xiàn)A的表面的絕緣層。[5]如[I] [4]中任一項(xiàng)所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B分別是三線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、四線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、六線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、或者平紋編織的編織導(dǎo)線(xiàn)。[6]如[I] [5]中的任一項(xiàng)所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，具備多個(gè)所述小模塊，并且并行電連接多個(gè)所述小模塊。另外，本發(fā)明提供以下的發(fā)電機(jī)。[7]發(fā)電機(jī)，包含卷繞在管子上的、[I] [6]中的任一項(xiàng)所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊。進(jìn)而，本發(fā)明提供以下的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法。[8]熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，包括第一步驟，準(zhǔn)備通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成的編織導(dǎo)線(xiàn)A以及比編織導(dǎo)線(xiàn)A短的編織導(dǎo)線(xiàn)B ；以及第二步驟，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B將多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件交替連接，從而獲得將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件串行電連接而形成的小模塊，所述第二步驟中，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面連接，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)B將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面連接。[9]如[8]所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，還包括下述步驟含有所述第一步驟及所述第二步驟并準(zhǔn)備多個(gè)所述小模塊的步驟；以及并行電連接多個(gè)所述小模塊的步驟。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊由于由導(dǎo)熱率高的材料構(gòu)成，所以能夠獲得高發(fā)電能力。另外、本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊具有可彎曲性，并且能夠形成螺旋狀或梯形的結(jié)構(gòu)，所以能夠適用于具有各種管徑及長(zhǎng)度的作為熱源的管子。進(jìn)而，連接所述一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)A比連接所述另一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)B長(zhǎng)。因此，在將本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊配置于作為熱源的管子時(shí)，能夠防止連接所述另一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)B之間或者熱電轉(zhuǎn)換元件之間短路，發(fā)電能力下降。這樣，熱電轉(zhuǎn)換元件的電連接具有高可靠性。


圖I (a)、(b)是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的熱電轉(zhuǎn)換模塊的示意結(jié)構(gòu)的圖。圖2(a) (C)是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法的圖。圖3(a) (e)是表示由多根導(dǎo)電性材料的導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成的編織導(dǎo)線(xiàn)的例子的俯視圖。圖4(a) (C)是用于說(shuō)明本發(fā)明的小模塊的其他制造方法的圖。圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊的示意結(jié)構(gòu)的圖。圖6(a) (C)是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法的圖。圖7是專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換模塊的立體圖。圖8是專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換模塊的截面圖。圖9是表示專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載的現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換模塊的示意結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)記說(shuō)明100、200熱電轉(zhuǎn)換模塊101 P型熱電轉(zhuǎn)換元件102 N型熱電轉(zhuǎn)換元件103、104 編織導(dǎo)線(xiàn)105 電線(xiàn)106 小模塊301,601 連接電極401管狀熱電轉(zhuǎn)換模塊402金屬管403絕緣性基板404a、404b 導(dǎo)線(xiàn)404X表面連接電極404Y背面連接電極411、414、421、424、431、434、4ml 4m4 熱電轉(zhuǎn)換元件501高分子材料層502粘接性樹(shù)脂
602、603外部連接端子604 基板H表示熱的流向的箭頭
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊包含小模塊。所述小模塊由多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件及多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件、以及將這些元件連接的導(dǎo)電性的編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B構(gòu)成。所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件是通過(guò)對(duì)能由溫度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的熱電轉(zhuǎn)換材料添加適當(dāng)?shù)膿诫s材料，并成形出所期望的形狀而獲得的。所述熱電轉(zhuǎn)換材料能夠根據(jù)使用時(shí)產(chǎn)生的溫度差進(jìn)行選擇。作為熱電轉(zhuǎn)換材料，例如，若所述溫度差為從常溫到500K為止，則優(yōu)選使用鉍-碲(Bi-Te)合金，若所述溫度差為從常溫到800K為止，則優(yōu)選使用鉛-碲(Pb-Te)合金，若所述溫度差為從常溫到1000K為止，則優(yōu)選使用硅-鍺 (Si-Ge)合金。作為用于獲得P型的熱電轉(zhuǎn)換材料的摻雜材料可以例舉Sb。作為用于獲得N型的熱電轉(zhuǎn)換材料的摻雜材料可以例舉Se。這些摻雜材料例如以Iia5Sb1.5Te3”或“Bi2Te2.7Se(l.3”那樣的熱電轉(zhuǎn)換材料的組成式表示的程度的量添加到熱電轉(zhuǎn)換材料中。所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件能夠通過(guò)將P型熱電轉(zhuǎn)換材料或N型熱電轉(zhuǎn)換材料的結(jié)晶塊(ingot)以切割等通常的方法切斷而獲得。所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件沿方向X(圖2(b)中的箭頭X)交替地配置。所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件分別具有沿方向X的一端面和另一端面?！把胤较騒的一端面/另一端面”是指例如與方向X正交的方向Y(圖2(b)中的箭頭Y)中的端面。在方向X上，編織導(dǎo)線(xiàn)A將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件(例如圖2(b)中的標(biāo)號(hào)IOla)的一端面和其一方的相鄰的所述N型熱電轉(zhuǎn)換兀件(標(biāo)號(hào)102b)的一端面連接。所述一端面是指例如圖2(b)中的上側(cè)的端面。在方向X上，編織導(dǎo)線(xiàn)B將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件(標(biāo)號(hào)IOla)的另一端面和其另一方的相鄰的所述N型熱電轉(zhuǎn)換兀件(標(biāo)號(hào)102c)的另一端面連接。所述另一端面是指例如圖2(b)中的下側(cè)的端面。編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B都能夠通過(guò)焊錫焊接或硬焊等熱電轉(zhuǎn)換材料和金屬電極的通常焊接方法，將所述熱電轉(zhuǎn)換元件連接。編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B都由編織導(dǎo)線(xiàn)而形成的導(dǎo)電性的編織導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成。從提高所述熱電轉(zhuǎn)換元件和所述編織導(dǎo)線(xiàn)之間的連接的可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述編織導(dǎo)線(xiàn)為單層(一重)編織導(dǎo)線(xiàn)。這里所謂“單層”是指編織導(dǎo)線(xiàn)的部分沒(méi)有重疊。作為所述編織導(dǎo)線(xiàn)可以舉出例如三線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、四線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、六線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、平紋編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、以及網(wǎng)線(xiàn)。從獲得柔軟的編織導(dǎo)線(xiàn)的觀點(diǎn)及從在熱電轉(zhuǎn)換元件和編織導(dǎo)線(xiàn)之間獲得充分的粘接強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，所述導(dǎo)線(xiàn)的直徑優(yōu)選為50 y m 400 y m,但更優(yōu)選其直徑為80 y m 300 u m0編織導(dǎo)線(xiàn)A比編織導(dǎo)線(xiàn)B長(zhǎng)。這里，編織導(dǎo)線(xiàn)A的長(zhǎng)度是指將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的一方的端邊緣和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的另一方的端邊緣連接的、編織導(dǎo)線(xiàn)A的部分的長(zhǎng)度。另外，編織導(dǎo)線(xiàn)B的長(zhǎng)度是指將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的另一方的端邊緣和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的一方的端邊緣連接的、編織導(dǎo)線(xiàn)B的部分的長(zhǎng)度。編織導(dǎo)線(xiàn)A的長(zhǎng)度和編織導(dǎo)線(xiàn)B的長(zhǎng)度能夠由所述熱電轉(zhuǎn)換元件的大小或作為發(fā)電機(jī)而配置熱電轉(zhuǎn)換模塊時(shí)的、作為熱源的管子的外徑?jīng)Q定。編織導(dǎo)線(xiàn)A優(yōu)選具有下述長(zhǎng)度，即，將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的一方的端邊緣與所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的另一方的端邊緣之間的間隔A(圖2(b)的標(biāo)號(hào)A)和所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的所述一端面的方向X上的長(zhǎng)度和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的所述一端面的方向X上的長(zhǎng)度相加所得的長(zhǎng)度。編織導(dǎo)線(xiàn)B優(yōu)選具有下述長(zhǎng)度，即，將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的另一方的端邊緣與所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的方向X上的一方的端邊緣之間的間隔B(圖2(b)的標(biāo)號(hào)B)和所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的所述另一端面的方向X上的長(zhǎng)度和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的所述另一端面的方向X上的長(zhǎng)度相加所得的長(zhǎng)度。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊在能夠獲得本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，也還可以具有上述結(jié)構(gòu)以外的其他結(jié)構(gòu)。作為這樣的其他結(jié)構(gòu)可以舉出例如覆蓋編織導(dǎo)線(xiàn)A的表面的絕緣層以及電線(xiàn)。能夠使用用于布線(xiàn)的絕緣的通常材料形成所述絕緣層。作為絕緣層的材料可以舉出例如氟素類(lèi)樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂以及聚氨酯樹(shù)脂(urethane resin) 0從在編織導(dǎo)線(xiàn)和熱電轉(zhuǎn)換元件之間獲得充分的粘接強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在連接到所述熱電轉(zhuǎn)換元件后的編織導(dǎo)·線(xiàn)A的表面形成絕緣層。所述電線(xiàn)是用于并行電連接多個(gè)所述小模塊的部件。所述電線(xiàn)只要是導(dǎo)電性的部件即可，從作為發(fā)電機(jī)而配置于管子時(shí)的熱電轉(zhuǎn)換模塊能夠進(jìn)行更多樣的配置的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述電線(xiàn)具有可彎曲性。所述小模塊為串行的鏈狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊。例如，以編織導(dǎo)線(xiàn)B與作為熱源的管子相接的方式，將該熱電轉(zhuǎn)換模塊以例如圓弧狀或螺旋狀進(jìn)行卷繞。另外，在所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的兩端間，根據(jù)需要，通過(guò)外部連接端子等導(dǎo)電部件，電連接電子設(shè)備或蓄電池。這樣，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊能夠作為通過(guò)成為所述熱源的管子的內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的發(fā)電機(jī)。另外，通過(guò)將多個(gè)所述小模塊與一對(duì)所述電線(xiàn)并行連接，從而成為梯狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊。例如，以沿作為熱源的管子的圓周方向配置所述小模塊，并且編織導(dǎo)線(xiàn)B與所述管子的外周壁相接的方式，將該熱電轉(zhuǎn)換模塊卷繞在所述管子上。另外，根據(jù)需要，通過(guò)外部連接端子等導(dǎo)電部件，在所述電線(xiàn)間連接電子設(shè)備或蓄電池。這樣，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊能夠作為通過(guò)成為所述熱源的管子的內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的發(fā)電機(jī)。制造所述的直鏈狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊時(shí)，首先，準(zhǔn)備編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B (第I步驟)。另外，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B交替連接多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件而獲得所述小模塊(第2步驟)。在所述第2步驟中，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面。然后，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)B連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面。通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面的步驟和通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)B連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面的步驟，可以按照上述順序進(jìn)行，也可以按照相反的順序進(jìn)行。通過(guò)所述第一步驟和所述第二步驟準(zhǔn)備多個(gè)所述小模塊，并行電連接多個(gè)所述小模塊，能夠制造上述的梯狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊。 下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。[實(shí)施方式I]圖I是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊100的示意圖。圖1(a)是熱電轉(zhuǎn)換模塊100的立體圖，圖I (b)是熱電轉(zhuǎn)換模塊100的俯視圖。I.熱電轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)本實(shí)施方式中的熱電轉(zhuǎn)換模塊100基本上由P型熱電轉(zhuǎn)換元件101、N型熱電轉(zhuǎn)換元件102、編織導(dǎo)線(xiàn)103以及編織導(dǎo)線(xiàn)104構(gòu)成。編織導(dǎo)線(xiàn)103相當(dāng)于編織導(dǎo)線(xiàn)A。編織導(dǎo)線(xiàn)104相當(dāng)于編織導(dǎo)線(xiàn)B。另外，沿圖I所示的螺旋形狀的圓周方向依次地交替配置P型熱 電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102。此時(shí)，如圖I所示，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)103分別連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的一端面，并通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)104分別連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的另一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的另一端面。通過(guò)這樣的熱電轉(zhuǎn)換元件和編織導(dǎo)線(xiàn)之間的配置關(guān)系，串行連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的所有熱電轉(zhuǎn)換元件。另外，在本實(shí)施方式中，特別表示串行連接(排列)所有的熱電轉(zhuǎn)換元件的方式，但例如根據(jù)要求熱電轉(zhuǎn)換模塊100被要求的電壓及電流，也可以并行連接一部分的熱電轉(zhuǎn)換元件。另外，在本實(shí)施方式中，作為P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的材料使用在室溫附近具有優(yōu)異性能的Bi-Te類(lèi)材料。但是，熱電轉(zhuǎn)換元件的材料并不特別限定于此，可以根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊100的使用環(huán)境或使用目的任意地變更。編織導(dǎo)線(xiàn)103比編織導(dǎo)線(xiàn)104長(zhǎng)。由此，在將熱電轉(zhuǎn)換模塊100螺旋狀地卷繞到作為熱源的管子(未圖示)時(shí)，能夠抑制編織導(dǎo)線(xiàn)104之間或者熱電轉(zhuǎn)換元件之間的短路，防止發(fā)電能力的下降。進(jìn)而，作為編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104的材料可以使用導(dǎo)熱率優(yōu)異的銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)以及包含所述任一個(gè)的元素的合金。2.編織導(dǎo)線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104更優(yōu)選是將多根導(dǎo)線(xiàn)相互編織而形成的網(wǎng)線(xiàn)(圖3(a))等的編織導(dǎo)線(xiàn)。由此，使用焊錫、硬焊材料等接合材料，將P型熱電轉(zhuǎn)換元件101或N型熱電轉(zhuǎn)換元件102與編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104接合時(shí)，焊接材料與編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104之間的接觸面積變大。因此，在將熱電轉(zhuǎn)換模塊100螺旋狀地卷繞到作為熱源的管子(未圖示)時(shí)，即使在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101或N型熱電轉(zhuǎn)換元件102與編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104之間的接合部承受應(yīng)力時(shí)，也能夠防止接合部斷裂。另外，也提高長(zhǎng)期的焊接可靠性(壽命)。另外，在將熱電轉(zhuǎn)換材料和編織導(dǎo)線(xiàn)接合時(shí)，所述接合材料擴(kuò)散到編織導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)間。因此，能夠抑制接合部因所述接合材料而隆起。因此，從提高熱電轉(zhuǎn)換元件和作為熱源的管子之間的的接觸性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述編織導(dǎo)線(xiàn)。另外，編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104優(yōu)選與編織導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度方向正交的截面的形狀不是環(huán)狀。若截面形狀為環(huán)狀，則端面形狀的中心部、即編織導(dǎo)線(xiàn)的表面和背面之間存在空氣層，由于該空氣層，表面和背面的熱傳遞被阻礙。由此，有時(shí)焊錫或硬焊材料等難以滲透到編織導(dǎo)線(xiàn)，接合強(qiáng)度下降。因此，從提高編織導(dǎo)線(xiàn)和熱電轉(zhuǎn)換元件之間的接合強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選編織導(dǎo)線(xiàn)的部分不存在重疊(編織導(dǎo)線(xiàn)為單層)。例如，由于扁平編織的編織導(dǎo)線(xiàn)的截面形狀為環(huán)狀，所以并不優(yōu)選。所述編織導(dǎo)線(xiàn)優(yōu)選網(wǎng)線(xiàn)(圖3 (a))、三線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)(圖3 (b))、平面四線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)(圖3 (C))、以及六線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)(圖3(d))等單層的編織導(dǎo)線(xiàn)。另外，所述編織導(dǎo)線(xiàn)也可以是圖3(e)所示的、單層且平紋編織的編織導(dǎo)線(xiàn)。例如平面四線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)為將I根的直徑約為0. 12mm的Cu線(xiàn)8根進(jìn)行平面四線(xiàn)編織而構(gòu)成。該編織導(dǎo)線(xiàn)的寬度為約1_，厚度為約0. 3mm。以IN的負(fù)荷拉伸所述編織導(dǎo)線(xiàn)時(shí)的所述編織導(dǎo)線(xiàn)的伸長(zhǎng)率為I. 2 10%。3.熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法接著，使用圖2說(shuō)明圖I所示的熱電轉(zhuǎn)換模塊100的制造方法。首先，如圖2(a)所示，將所述編織導(dǎo)線(xiàn)切斷為2. 5mm 20mm左右的長(zhǎng)度而準(zhǔn)備多個(gè)編織導(dǎo)線(xiàn)(第I步驟)。所述編織導(dǎo)線(xiàn)例如是平紋編織線(xiàn)徑80 y m的Cu線(xiàn)而形成的100 網(wǎng)眼的編織導(dǎo)線(xiàn)。該編織導(dǎo)線(xiàn)的寬度為2mm。所述編織導(dǎo)線(xiàn)的、以IN的負(fù)荷拉伸時(shí)的伸長(zhǎng)率為I. 2%。接著，使用編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104交替地串行連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102(第2步驟。圖2(b))。這樣獲得所述小模塊。具有以間隔A連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的長(zhǎng)度的編織導(dǎo)線(xiàn)用于編織導(dǎo)線(xiàn)103。另外，具有以間隔B連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的長(zhǎng)度的編織導(dǎo)線(xiàn)用于編織導(dǎo)線(xiàn)104。編織導(dǎo)線(xiàn)103的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上相同，編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上也相同?？嚲o地設(shè)置編織導(dǎo)線(xiàn)103，以使其在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間不松弛。同樣地也繃緊地設(shè)置編織導(dǎo)線(xiàn)104，以使其在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間不松弛。將P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102和編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104連接的方法例如有焊錫焊接、硬焊、電阻焊接、超聲波焊接等。通過(guò)以焊錫焊接、硬焊將編織導(dǎo)線(xiàn)與熱電轉(zhuǎn)換元件連接，從而能夠以低溫且將對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件造成的負(fù)荷抑制得較低而將編織導(dǎo)線(xiàn)與熱電轉(zhuǎn)換元件連接。作為焊錫、硬焊材料能夠使用錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、銦(In)以及包含所述任一元素的合金。另外，不使用焊錫或硬焊材料等焊接材料而通過(guò)點(diǎn)焊等電阻焊接將編織導(dǎo)線(xiàn)與熱電轉(zhuǎn)換元件連接，從而提高長(zhǎng)期的連接可靠性。接著，如圖2(c)所示，與作為熱源的管子的外徑匹配而使編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104變形，由此形成螺旋狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊100。在本實(shí)施方式中示出使用切斷為2. 5mm 20mm左右的長(zhǎng)度的編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104，依次串行連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102而制造所述小模塊的方法。所述小模塊也能夠以其他方法制造。作為所述的其他方法，例如可以舉出以下方法。首先，交替地排列P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102。P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間的間隔是間隔A或間隔B。交替地形成間隔A和間隔B(圖4(a))。接著，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)109連接所有的P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的一端面和所有的N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的一端面，而且通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)110連接所有的P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的另一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的另一端面(圖4(b))。另外，在應(yīng)絕緣之處，分別切斷并去除編織導(dǎo)線(xiàn)103和編織導(dǎo)線(xiàn)104(圖4(c))。編織導(dǎo)線(xiàn)109的所述應(yīng)絕緣的部分是以間隔B連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的部分。編織導(dǎo)線(xiàn)110的所述應(yīng)絕緣的部分是以間隔A連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的部分。編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度能夠分別根據(jù)熱源的形狀而適當(dāng)?shù)貨Q定。例如，在熱源為在其外周壁上卷繞熱電轉(zhuǎn)換模塊100的管子的情況下，能夠根據(jù)作為熱源的管子的管徑和熱電轉(zhuǎn)換元件的高度來(lái)決定。更具體而言，編織導(dǎo)線(xiàn)103的長(zhǎng)度設(shè)為A、編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度設(shè)為B、從作為熱源的管子的中心至外周面為止的距離設(shè)為r、P型熱電轉(zhuǎn)換元件101或N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的高度設(shè)為h時(shí)，優(yōu)選編織導(dǎo)線(xiàn)103的長(zhǎng)度A為B+(h/r) XB以上，更優(yōu)選為B+(h/r) XB0另外，在熱源為在其外周壁上具有棱角部的管子的情況下，根據(jù)所述棱角部的曲率半徑，分別改變編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度即可。在所述外周壁上具有棱角部的管子例如可以舉出截面中的外邊緣的形狀為多邊形的管子。此時(shí)，棱角部是截面形狀的多邊形的棱角。
另外，編織導(dǎo)線(xiàn)104將P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的另一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的另一端面連接時(shí)，只要不與其他的編織導(dǎo)線(xiàn)103、104或P型熱電轉(zhuǎn)換元件101、N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的各個(gè)接觸，則也可以從P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的另一端面或N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的另一端面沿方向X突出。另外，根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊100的使用環(huán)境或使用目的，也能夠在編織導(dǎo)線(xiàn)103的外周側(cè)表面(圖2(b)中的編織導(dǎo)線(xiàn)103的上側(cè)的表面)或在編織導(dǎo)線(xiàn)104的內(nèi)周側(cè)表面(圖2(b)中的編織導(dǎo)線(xiàn)104的下側(cè)的表面)形成絕緣層。另外，也能夠使用絕緣材料覆蓋熱電轉(zhuǎn)換模塊100。4 效果的確認(rèn)本發(fā)明人實(shí)際上制作了 3072個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B將熱電轉(zhuǎn)換元件串行電連接，而制作出本實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊。另外，將該熱電轉(zhuǎn)換模塊以螺旋狀卷繞在管子上。確認(rèn)出在使60°C的熱水流過(guò)該管子的內(nèi)部，而且在熱電轉(zhuǎn)換模塊的外部配置4°C的冰水時(shí)，產(chǎn)生3. 4W的電力。也就是說(shuō)、通過(guò)將上述的本實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊配置于作為熱源的管子，從而實(shí)現(xiàn)其作為發(fā)電機(jī)的功能。[實(shí)施方式2]下面，參照

本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊200的示意結(jié)構(gòu)的立體圖。熱電轉(zhuǎn)換模塊200基本上由P型熱電轉(zhuǎn)換元件101、N型熱電轉(zhuǎn)換元件102、編織導(dǎo)線(xiàn)103、編織導(dǎo)線(xiàn)104以及電線(xiàn)105構(gòu)成。通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104，交替且串行電連接相互鄰接的P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102。編織導(dǎo)線(xiàn)103接合在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的上表面及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的上表面。編織導(dǎo)線(xiàn)104接合在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101的與其上表面相對(duì)的面(下表面)上和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的與其上表面相對(duì)的面(下表面)上。由此形成依次交替且串行連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102而形成的小模塊106。編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104是所述編織導(dǎo)線(xiàn)。另外，編織導(dǎo)線(xiàn)103比編織導(dǎo)線(xiàn)104長(zhǎng)。通過(guò)焊錫、硬焊材料等焊接材料焊接編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104和熱電轉(zhuǎn)換元件。另外，電線(xiàn)105、105將多個(gè)小模塊106的一端之間及另一端之間連接。由此，并行電連接多個(gè)小模塊106，形成熱電轉(zhuǎn)換模塊200。另外，在小模塊106中，串行電連接多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102，由此熱電轉(zhuǎn)換模塊200能夠獲得高輸出電壓。通過(guò)并行電連接多個(gè)小模塊106，從而即使在作為發(fā)電機(jī)的使用中，小模塊106的一部分或或小模塊106和電線(xiàn)105之間的連接部的一部分?jǐn)嗔眩瑹犭娹D(zhuǎn)換模塊200也能夠繼續(xù)發(fā)電。另外，通過(guò)并行連接多個(gè)小模塊106，從而具有可彎曲性，能夠防止熱電轉(zhuǎn)換模塊200的扭曲。能夠根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊200的使用環(huán)境或使用目的來(lái)選擇在小模塊106中串行連接的P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102的數(shù)量或小模塊106的數(shù)量。 編織導(dǎo)線(xiàn)103的長(zhǎng)度與編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度不同。由此，明確了在將熱電轉(zhuǎn)換模塊200配置于作為熱源的管子時(shí)，將熱電轉(zhuǎn)換模塊200配置在所述管子的外周面上，以使編織導(dǎo)線(xiàn)104與作為熱源的管子的外周面相接。另外，如上述通過(guò)將熱電轉(zhuǎn)換模塊200卷繞在所述管子上，從而能夠防止配置在內(nèi)周側(cè)的編織導(dǎo)線(xiàn)104之間短路而使輸出功率下降。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊200的使用環(huán)境或使用目的，能夠任意變更編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104中的、配置在小模塊106的兩端的編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104的長(zhǎng)度。通過(guò)所述焊接材料將編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104和熱電轉(zhuǎn)換材料接合。因此，接合材料與編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104的接觸面積大，而且編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104與熱電轉(zhuǎn)換元件之間的接合強(qiáng)度大。因此，在與熱源的形狀匹配而使熱電轉(zhuǎn)換模塊200變形時(shí)，即使P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104之間的接合部以及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102和編織導(dǎo)線(xiàn)103或編織導(dǎo)線(xiàn)104之間的接合部承受應(yīng)力，也能夠防止接合部斷裂。由此，在需要更強(qiáng)力地卷繞熱電轉(zhuǎn)換模塊200的熱源中也能夠適用熱電轉(zhuǎn)換模塊200。因此，能夠更自由地選擇設(shè)置熱電轉(zhuǎn)換模塊200的熱源的形狀。作為需要更強(qiáng)力卷繞熱電轉(zhuǎn)換模塊200的熱源例如可以舉出管徑小的管子、表面有棱角部的熱源以及表面有凹凸的熱源。另外、能夠更自由地選擇配置到作為熱源的管子的熱電轉(zhuǎn)換模塊200的規(guī)格(位置或朝向等)。接著，使用圖6說(shuō)明圖5所示的熱電轉(zhuǎn)換模塊200的制造方法。首先，將導(dǎo)電性的編織導(dǎo)線(xiàn)切斷為2. 5mm 20mm左右的長(zhǎng)度，準(zhǔn)備編織導(dǎo)線(xiàn)103和比其短的編織導(dǎo)線(xiàn)104。另外、切斷導(dǎo)電性材料，準(zhǔn)備電線(xiàn)105(圖6(a))。電線(xiàn)105可以是所述編織導(dǎo)線(xiàn)，也可以不是編織導(dǎo)線(xiàn)(而是金屬板或金屬帶)。電線(xiàn)105優(yōu)選具有可彎曲性。接著，使用編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104交替地依次串行連接P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102。將編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104分別繃緊設(shè)置，以使其在P型熱電轉(zhuǎn)換元件101和N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間不松馳。這樣，形成下述小模塊106，SP，沿方向X，P型熱電轉(zhuǎn)換元件101與一方相鄰的N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間具有間隔A，P型熱電轉(zhuǎn)換元件101與另一方相鄰的N型熱電轉(zhuǎn)換元件102之間具有比間隔A小的間隔B的小模塊106(圖6(b))。接著，將多個(gè)小模塊I06的一端與電線(xiàn)105連接，并將多個(gè)小模塊106另一端與另外的電線(xiàn)105連接。由此，電性且?guī)缀涡缘夭⑿羞B接多個(gè)小模塊106，從而獲得熱電轉(zhuǎn)換模塊200 (圖6 (c))。能夠通過(guò)焊錫焊接、硬焊、電阻焊接、超聲波焊接的方法連接多個(gè)的小模塊106的端部的編織導(dǎo)線(xiàn)和電線(xiàn)105。在本實(shí)施方式中，使用切斷為2. 5mm 20mm左右的長(zhǎng)度的編織導(dǎo)線(xiàn)103及編織導(dǎo)線(xiàn)104，但如圖4所示，由20mm以上的較長(zhǎng)的所述編織導(dǎo)線(xiàn)夾著交替排列的所有的P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及所有的N型熱電轉(zhuǎn)換元件102，將P型熱電轉(zhuǎn)換元件101及N型熱電轉(zhuǎn)換元件102與所述編織導(dǎo)線(xiàn)接合后，切斷并去除應(yīng)絕緣的部位的所述編織導(dǎo)線(xiàn)，由此也能夠獲得小模塊106。
另外，在將熱電轉(zhuǎn)換模塊200安裝到熱源時(shí)，與熱源的形狀匹配地使編織導(dǎo)線(xiàn)103、編織導(dǎo)線(xiàn)104、及電線(xiàn)105變形。由此，增加熱源和熱電轉(zhuǎn)換模塊200的接觸面積，能夠
獲得高輸出功率。以上，如實(shí)施方式I及2中的說(shuō)明，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊能夠應(yīng)對(duì)作為熱源的管子的各種管徑及長(zhǎng)度，并能夠防止編織導(dǎo)線(xiàn)B之間或熱電轉(zhuǎn)換元件之間短路。另外，使用導(dǎo)電性的編織導(dǎo)線(xiàn)作為編織導(dǎo)線(xiàn)，將鄰接的P型熱電轉(zhuǎn)換元件和N型熱電轉(zhuǎn)換元件連接，所以提高該編織導(dǎo)線(xiàn)和P型熱電轉(zhuǎn)換元件及N型熱電轉(zhuǎn)換元件之間的接合強(qiáng)度。因此，在將熱電轉(zhuǎn)換模塊以螺旋形狀卷繞到作為熱源的管子時(shí)，即使在編織導(dǎo)線(xiàn)和各熱電轉(zhuǎn)換元件之間的接合部承受應(yīng)力的情況下，也能夠防止該接合部的斷裂。因此，成為可靠性高的熱電轉(zhuǎn)換模塊。另外，并行連接多個(gè)小模塊而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊即使在小模塊的一部分?jǐn)嗔褧r(shí)，也能夠發(fā)電。另外、所述熱電轉(zhuǎn)換模塊具有可彎曲性，所以能夠安裝到各種管徑的管子。因此，能夠容易地安裝到作為熱源的所期望的管子并容易地從其脫卸。本申請(qǐng)主張基于2011年4月22日提交的特愿第2011-095751號(hào)以及2011年4月22日提交的特愿2011-095752號(hào)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中所記載的內(nèi)容全都引用于本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法能夠獲得發(fā)電能力高且能夠應(yīng)對(duì)作為熱源的管子的各種管徑或長(zhǎng)度的直鏈狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊。另外、本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法能夠提供可以容易地安裝到作為熱源的所期望的管子并容易地從其脫卸的、梯狀的熱電轉(zhuǎn)換模塊。
權(quán)利要求
1.熱電轉(zhuǎn)換模塊，其包含小模塊， 該小模塊包括 交替排列并且被串行電連接的多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件及多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件； 連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)A，該編織導(dǎo)線(xiàn)A通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成；以及 連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面的編織導(dǎo)線(xiàn)B，該編織導(dǎo)線(xiàn)B通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成，且比編織導(dǎo)線(xiàn)A短。
2.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，所述導(dǎo)線(xiàn)的直徑為100ii m 400 u m。
3.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B分別為單層的編織導(dǎo)線(xiàn)。
4.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，還包括絕緣層，其覆蓋編織導(dǎo)線(xiàn)A的表面。
5.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，編織導(dǎo)線(xiàn)A和編織導(dǎo)線(xiàn)B分別是三線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、四線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、六線(xiàn)編織的編織導(dǎo)線(xiàn)、或平紋編織的編織導(dǎo)線(xiàn)。
6.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊，具備多個(gè)所述小模塊，并且并行電連接多個(gè)所述小模塊。
7.發(fā)電機(jī)，包括卷繞到管子上的、權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊。
8.熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，包括 第一步驟，準(zhǔn)備通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)而形成的編織導(dǎo)線(xiàn)A以及比編織導(dǎo)線(xiàn)A短的編織導(dǎo)線(xiàn)B ；以及 第二步驟，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A及編織導(dǎo)線(xiàn)B交替連接多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件，從而獲得將所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件串行電連接而形成的小模塊， 所述第二步驟中，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)A連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面，通過(guò)編織導(dǎo)線(xiàn)B連接所述P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和所述N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面。
9.如權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法， 還包括含有所述第一步驟和所述第二步驟，準(zhǔn)備多個(gè)所述小模塊的步驟；以及 并行電連接多個(gè)所述小模塊的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供發(fā)電能力高、熱電轉(zhuǎn)換元件的電連接可靠性高、且可應(yīng)對(duì)于成為熱源的管的各種管徑及長(zhǎng)度的熱電轉(zhuǎn)換模塊及其制造方法。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊包括通過(guò)將P型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件的一端面連接的編織導(dǎo)線(xiàn)A以及將P型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面和N型熱電轉(zhuǎn)換元件的另一端面連接的比編織導(dǎo)線(xiàn)A短的編織導(dǎo)線(xiàn)B，將交替排列的多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件及多個(gè)N型熱電轉(zhuǎn)換元件串行電連接而形成的直鏈狀的小模塊。僅由小模塊構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換模塊螺旋狀地卷繞到作為熱源的管子上，作為發(fā)電機(jī)來(lái)使用。并行電連接多個(gè)小模塊而形成的熱電轉(zhuǎn)換模塊以沿作為熱源的管子的圓周方向配置小模塊的方式卷繞到所述管子上，作為發(fā)電機(jī)來(lái)使用。
文檔編號(hào)H01L35/10GK102751433SQ20121010507
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者東田隆亮, 豐田薰, 久保隆志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社