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THERMOELECTRIC CONVERSION MODULE UPDATE_EN meetings

Patent code P190016088
Posted date May 28, 2019
Application number P2018-052531
Publication number P2019-165137A
Date of filing Mar 20, 2018
Date of publication of application Sep 26, 2019
Inventor
  • (In Japanese)池田 輝之
  • (In Japanese)児島 孝文
  • (In Japanese)永野 隆敏
  • (In Japanese)井手 拓哉
  • (In Japanese)村上 政明
  • (In Japanese)沼田 富行
  • (In Japanese)中嶋 英雄
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人茨城大学
  • (In Japanese)株式会社ロータスマテリアル研究所
Title THERMOELECTRIC CONVERSION MODULE UPDATE_EN meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion module that improves thermoelectric conversion efficiency, expands the scope of material selection, and enables implementation of compactification and cost reduction.
SOLUTION: A lot of fluid pass-through holes 20 are provided on thermoelectric conversion elements 2A, 2B. On each of both surfaces 21 on which the fluid pass-through holes 20 are open are set: a first region R1 which allows a first fluid to pass through; and a second region R2 which allows a second fluid having a temperature higher or lower than that of the first fluid to pass through or along a surface of which the second fluid flows. There are provided: a first passage 31 that makes opposite first regions R1 of adjacent thermoelectric conversion elements 2A, 2B communicate with each other and successively supplies the first fluid to the first regions of the respective thermoelectric conversion elements; and a second passage 32 that makes opposite second regions R2 of adjacent thermoelectric conversion elements communicate with each other and successively supplies the second fluid to the second regions of the respective thermoelectric conversion elements.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

世界で生産されるエネルギーの60%以上が「廃熱」として捨てられている。熱電変換モジュールは、熱エネルギーから電気エネルギーを取り出すことが可能なデバイスであり、持続可能な社会の実現に必要な環境維持のために中心的役割を果たすべきものとして注目されている。熱電変換による熱発電モジュールは、異なる部位に温度差を与えることで、高温部と低温部との間に電位差を生じさせるゼーベック効果を利用したものであり、従来、低温側電極と高温側電極の間に、P型熱電変換素子とN型熱電変換素子が挟持された構造のものが広く知られている(例えば、特許文献1参照。)。

熱エネルギーを電気エネルギーに、また電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱電変換モジュールでは、各熱源とモジュール間で大きな伝熱面積を確保するのが困難なことが原因して、熱エネルギー授受の効率確保に課題があった。また、大きな熱電変換効率を実現するためには、熱電素子の両端に大きな温度差を与える必要があるが、熱電変換素子の熱伝導率が大きいと伝導伝熱により熱電素子両端の温度差を確保することが困難になるため、熱電素子の熱伝導率は小さなものを選択する必要があった。しかし、材料選択の幅が小さく、コスト低減の面からも限界があった。更に熱エネルギーの授受と電力変換効率を大きくするためには熱電変換素子を多数用いる事になるが、熱エネルギーの授受効率を大きくしようとすると大きな伝熱面積確保のため装置の大型化が避けられないと言う課題もあった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、高温流体あるいは低温流体のもつ熱エネルギーを効率よく電気エネルギーに、あるいは逆に電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための熱電変換モジュールに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
熱電変換素子が間隔をあけて複数並設され、隣接する熱電変換素子同士が電極材で接続された熱電変換モジュールであって、
各熱電変換素子に、熱電変換素子の並び方向に流体を通過させる多数の流体通過孔を設け、
各熱電変換素子における前記流体通過孔が開口する両開口面に、それぞれ第1の流体を通過させる流体通過孔が開口している第1の領域と、前記第1の流体よりも高温又は低温の第2の流体を通過させる流体通過孔が開口しているか、或いは流体通過孔が開口しておらず、前記第2の流体がその表面に沿って流れる第2の領域とを設定し、
隣接する各熱電変換素子の対面する第1の領域間を連通させ、各熱電変換素子の前記第1の領域に対して第1の流体を順次供給する第1の流路と、隣接する各熱電変換素子の対面する第2の領域間を連通させ、各熱電変換素子の前記第2の領域に対して第2の流体を順次供給する第2の流路とを設けてなることを特徴とする熱電変換モジュール。

【請求項2】
 
前記電極材が、隣接する各熱電変換素子の対面する第1の領域の内部又は近傍間に渡設される第1の電極材と、隣接する各熱電変換素子の対面する第2の領域の内部又は近傍間に渡設される第2の電極材とよりなる請求項1記載の熱電変換モジュール。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2018052531thum.jpg
State of application right Published
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