可以應(yīng)用于本實施例中。
[0089] 圖8表示一種熱電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例，該熱電轉(zhuǎn)換裝置具有如下結(jié)構(gòu)：與縱橫方 向大致平行地層疊溫水配管201和冷水配管202,并在該配管之間配置了熱電轉(zhuǎn)換模塊 (1~3)。圖8的右上圖為俯視圖，圖8的右下圖為A'B'線截面圖，圖8的左圖為C'D'線 截面圖。如截面A' -B'圖或截面C' -D'圖所示，交互地縱向、橫向配置溫水配管和冷水配 管，以便成為溫水配管（201 - 1) 一冷水配管（202 - 1) 一溫水配管（201 - 2) -…。本 實施例的情況下，如截面A'-B'圖中的箭頭所示，以使溫水和冷水相互反方向流動的方式注 水。具有用隔熱材料301覆蓋了該熱電轉(zhuǎn)換裝置的周圍的結(jié)構(gòu)，由此能夠抑制從溫水配管 201和冷水配管202向大氣的熱擴(kuò)散，實現(xiàn)穩(wěn)定的熱源和冷卻源。
[0090] 圖9表示相對于圖8所示的熱電轉(zhuǎn)換裝置8,具有能夠以溫水和冷水向大致相互正 交的方向流動的方式進(jìn)行注水的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換裝置。圖9的右上圖為俯視圖，圖9的右 下圖為A'B'線截面圖，圖9的左圖為C'D'線截面圖。將溫水配管201和冷水配管202配 置為相互直行，并在其交點配置熱電轉(zhuǎn)換模塊（1~3)。在設(shè)定了截面A'-B'圖中的箭頭 所示的溫水的流動時，冷水向401方向或向其反方向流動。由此，與圖8所示的結(jié)構(gòu)相比， 向各個熱電轉(zhuǎn)換模塊賦予的溫度差變大，能夠提供更大輸出的熱電轉(zhuǎn)換裝置。此外，具有用 隔熱材料301覆蓋了該熱電轉(zhuǎn)換裝置9的周圍的結(jié)構(gòu)，由此能夠抑制從溫水配管201、冷水 配管202向大氣的熱擴(kuò)散，實現(xiàn)穩(wěn)定的熱源和冷卻源。
[0091] 通過制造圖8或圖9所示的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換裝置，能夠得到600W/m2以上的輸出， 與以往相比能夠?qū)崿F(xiàn)50%以上的輸出的增大。
[0092] 如以上所述，根據(jù)本實施例，能夠提供一種熱電轉(zhuǎn)換裝置，即使在熱源的溫度在熱 電轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)變化，構(gòu)成該熱電轉(zhuǎn)換裝置的多個熱電轉(zhuǎn)換模塊中的熱源與冷卻源的溫度差 各自不同的情況下，也能夠進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換效率的高的發(fā)電。
[0093] 另外，本發(fā)明并不局限于上述的實施例，還可以包括各種變形例。例如，上述的實 施例是為了便于理解本發(fā)明而進(jìn)行的詳細(xì)說明，并不一定必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外， 也可以將某實施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換成其他實施例的結(jié)構(gòu)，并且，也可以對某實施例的 結(jié)構(gòu)增加其他實施例的結(jié)構(gòu)。此外，可以對各實施例的結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)的追加、 刪除、置換。
[0094] 符號說明
[0095] 1熱電轉(zhuǎn)換模塊、2熱電轉(zhuǎn)換模塊、3熱電轉(zhuǎn)換模塊、101p型熱電轉(zhuǎn)換材料、102n型 熱電轉(zhuǎn)換材料、l〇3p型熱電轉(zhuǎn)換材料、104n型熱電轉(zhuǎn)換材料、111電極、112電極、113電極、 114電極、116電極、121高導(dǎo)熱率絕緣材料、122高導(dǎo)熱率絕緣材料、131包裝、132熱電轉(zhuǎn)換 模塊端部電極、133引出配線、20U201 - 1、201 - 2溫水配管、202、202-1冷水配管、301 隔熱材料、401溫水、冷水流方向。
【主權(quán)項】
1. 一種熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有： 多個熱電轉(zhuǎn)換模塊，其由通過用于取出電力的電極而連接的n型熱電轉(zhuǎn)換材料和p型 熱電轉(zhuǎn)換材料的多個對構(gòu)成； 供給單元，其被設(shè)置在所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的所述n型熱電轉(zhuǎn)換材料和所述p型熱電轉(zhuǎn) 換材料的厚度方向的上下表面，分別提供用于向所述熱電轉(zhuǎn)換模塊賦予溫度差，通過所述 熱電轉(zhuǎn)換材料的塞貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的熱源和冷卻源， 將多個所述熱電轉(zhuǎn)換模塊并聯(lián)連接， 相鄰的所述熱電轉(zhuǎn)換模塊中的一方或多個所述熱電轉(zhuǎn)換模塊中的至少一個熱電轉(zhuǎn)換 模塊的所述熱電轉(zhuǎn)換材料的厚度、材料種類以及所述電極的厚度中的至少一個與其他的熱 電轉(zhuǎn)換模塊不同。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在構(gòu)成所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的電極與所述熱源之間配置高導(dǎo)熱率絕緣材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 通過真空密封將所述熱電轉(zhuǎn)換模塊機密地包裝。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 用于提供所述熱源和冷卻源的單元分別包含流過液媒的配管，并與多個所述熱電轉(zhuǎn)換 模塊相鄰地配置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 配置各個所述配管，以使熱液媒與冷液媒的流動大致平行或大致正交。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述熱電轉(zhuǎn)換材料由哈斯勒合金構(gòu)成， 所述哈斯勒合金由Fe、元素X和元素Y構(gòu)成， 所述元素X是由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Sc、Y構(gòu)成的組中的至少一個， 所述元素 Y 是由 Si、Ge、Sn、Al、Ga、In、Zn、Cd、Hg、Ca、Sr、Ba、P、As、Sb、Bi 構(gòu)成的組 中的至少一個。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述哈斯勒合金的結(jié)晶粒徑在I ym以下。8. -種熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有： 多個熱電轉(zhuǎn)換模塊，其由通過用于取出電力的電極而連接的n型熱電轉(zhuǎn)換材料和p型 熱電轉(zhuǎn)換材料的多個對構(gòu)成； 供給單元，其被設(shè)置在所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的所述n型熱電轉(zhuǎn)換材料和所述p型熱電轉(zhuǎn) 換材料的厚度方向的上下表面，并分別提供用于向所述熱電轉(zhuǎn)換模塊賦予溫度差，通過所 述熱電轉(zhuǎn)換材料的塞貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的熱源和冷卻源， 將多個所述熱電轉(zhuǎn)換模塊并聯(lián)連接， 相鄰的所述熱電轉(zhuǎn)換模塊中的一方或多個所述熱電轉(zhuǎn)換模塊中的至少一個熱電轉(zhuǎn)換 模塊的所述熱電轉(zhuǎn)換材料的厚度、材料種類以及所述電極的厚度中的至少一個與其他的熱 電轉(zhuǎn)換模塊不同， 在將熱源溫度設(shè)為Th，將冷卻源溫度設(shè)為T。，將熱電轉(zhuǎn)換材料的導(dǎo)熱率設(shè)為K，將熱電 轉(zhuǎn)換材料的材料性能常數(shù)設(shè)為m。，將熱源的傳熱率設(shè)為ah，將冷卻源的傳熱率設(shè)為a。，將 溫水和冷水的流速設(shè)為V，將熱源和冷卻源的溫度相關(guān)特有的常數(shù)分別設(shè)為Ah、A。的情況 下，通過a h= A hv、a。= Aj來進(jìn)行表示， 關(guān)于所述熱電轉(zhuǎn)換材料的厚度t，選擇滿足下式的厚度t， 500ff/m2^ [(Th- Tc)2/{(l/ah) + (t/K) + (l/ac)}] X [ (m。一 I) 。(Th+273) + (Tc+273)}]。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在構(gòu)成所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的電極與所述熱源之間配置高導(dǎo)熱率絕緣材料。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 通過真空密封將所述熱電轉(zhuǎn)換模塊機密地包裝。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 用于提供所述熱源和冷卻源的單元分別包含流過液媒的配管，并與多個所述熱電轉(zhuǎn)換 模塊相鄰地配置。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 配置各個所述配管，以使熱液媒與冷液媒的流動大致平行或大致正交。13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述熱電轉(zhuǎn)換材料由哈斯勒合金構(gòu)成， 所述哈斯勒合金由Fe、元素X和元素Y構(gòu)成， 所述元素X是由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Sc、Y構(gòu)成的組中的至少一個， 所述元素 Y 是由 Si、Ge、Sn、Al、Ga、In、Zn、Cd、Hg、Ca、Sr、Ba、P、As、Sb、Bi 構(gòu)成的組 中的至少一個。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述哈斯勒合金的結(jié)晶粒徑在I ym以下。15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 即使在所述熱電轉(zhuǎn)換材料的厚度相互不同的情況下，也將多個所述熱電轉(zhuǎn)換模塊制作 成厚度大致相等。
【專利摘要】為了提供一種能夠進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換效率高的發(fā)電的熱電轉(zhuǎn)換裝置，在具有由通過電極連接的n型和p型熱電轉(zhuǎn)換材料的多個對構(gòu)成的多個熱電轉(zhuǎn)換模塊(1～3)、用于向熱電轉(zhuǎn)換模塊賦予溫度差通過塞貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的溫水配管(201)和冷水配管(202)的熱電轉(zhuǎn)換裝置中，使多個熱電轉(zhuǎn)換模塊中的至少一個熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱電轉(zhuǎn)換材料的厚度、材料種類以及所述電極的厚度中的至少一方與其他的熱電轉(zhuǎn)換模塊不同。
【IPC分類】H01L35/16, H01L35/32
【公開號】CN105051925
【申請?zhí)枴緾N201380075040
【發(fā)明人】早川純, 黑崎洋輔, 西出聰悟
【申請人】株式會社日立制作所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2013年3月27日
【公告號】WO2014155591A1