特許 6505770 熱電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6505770

(24)【登録日】2019年4月5日

(45)【発行日】2019年4月24日

(54)【発明の名称】熱電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 35/32 20060101AFI20190415BHJP

【ＦＩ】

   H01L35/32 A

   H01L35/32 Z

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-80551(P2017-80551)

(22)【出願日】2017年4月14日

(65)【公開番号】特開2018-98479(P2018-98479A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2017年4月17日

(31)【優先権主張番号】105141653

(32)【優先日】2016年12月15日

(33)【優先権主張国】TW

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】林育立

(72)【発明者】

【氏名】陳奕瑞

(72)【発明者】

【氏名】宋柏毅

【審査官】 上田 智志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７０２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０１３９６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０１９４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１１３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７６９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３５／３２

Ｆ２５Ｂ ２１／０２

Ｇ０１Ｊ ５／０２

Ｇ０１Ｋ ７／０２

Ｈ０１Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同じタイプの半導体材料を有する複数の熱電素子と、
第１の並列接続部と第１の直列接続部とを有する第１の電極と、
第２の電極と、
を備え、
前記複数の熱電素子は、前記第１の並列接続部に電気的に接続され、
前記複数の熱電素子は、互いに分離され、
前記第１の並列接続部は、互いに対向する第１の辺と第２の辺とを有し、前記第１の並列接続部は、第１の延長方向と第２の延長方向とを有し、前記第１の延長方向は、前記第１の辺から前記第２の辺に向かう方向と実質的に平行であり、前記複数の熱電素子は、前記第１の延長方向に沿って配置され、前記第２の延長方向は、前記第１の並列接続部の前記第１の辺に実質的に平行であり、前記第１の直列接続部は、前記第１の辺から延長し、前記第２の延長方向に沿って前記第１の並列接続部から突き出ており、
前記複数の熱電素子は、前記第２の電極に電気的に接続され、前記第１の並列接続部と前記第２の電極との間に位置し、
前記第１の並列接続部は、少なくとも１つの緩衝孔又は少なくとも１つの緩衝ノッチを有し、
前記少なくとも１つの緩衝孔又は前記少なくとも１つの緩衝ノッチは、前記複数の熱電素子の間に位置する、熱電モジュール。

【請求項2】

前記複数の熱電素子は、ｐ型半導体材料又はｎ型半導体材料を含む、請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項3】

前記第２の電極は、第２の並列接続部と第２の直列接続部とを有し、
前記複数の熱電素子は、前記第２の並列接続部に電気的に接続される、
請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項4】

少なくとも１つの支柱を更に備え、
前記少なくとも１つの支柱は、前記複数の熱電素子の間に位置し、
前記少なくとも１つの支柱の２つの部分は、前記第１の並列接続部上と第２の電極上とに各々配置される、
請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項5】

前記第１の電極上に配置されたベース基板を更に備える、請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項6】

前記ベース基板は、前記複数の熱電素子の間に位置する少なくとも１つの緩衝孔又は少なくとも１つの緩衝ノッチを有する、請求項５に記載の熱電モジュール。

【請求項7】

前記第１の直列接続部と前記第１の並列接続部とは互いに一体化されている、請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項8】

前記第１の直列接続部は、互いに接続された第１の部分と第２の部分とを含み、
前記第１の部分は、前記第１の延長方向に沿って前記第１の辺から第２の部分に沿って延び、
前記第２の部分は、前記第２の延長方向に沿って延びる、
請求項１に記載の熱電モジュール。

【請求項9】

第３の延長方向と前記第２の延長方向の間に鋭角を有し、
前記第１の直列接続部は、前記第１の辺から前記第３の延長方向に沿って延びる、
請求項１に記載の熱電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱電モジュールに関し、より具体的には、同じタイプの半導体材料を有する複数の熱電素子（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を有する熱電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

熱電モジュールの開発に関しては、２つの種類の熱電モジュールがある。

【0003】

熱電モジュールの１つの種類では、熱電素子の２つの端部が直流（ＤＣ）に接続され、これらの２つの端部の間に温度差が生じる。この種類の熱電モジュールは、小型冷蔵庫、凝縮式除湿機（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒ）、断熱用コースターなどに適用することができる。

【0004】

別の種類の熱電モジュールでは、その熱電素子の２つの端部が温度差を有する場合、これらの２つの端部が直流を生じさせる。この種類の熱電モジュールは、廃熱回収用のエネルギー回収装置、コースター用の充電器などに適用することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の熱電モジュールでは、熱電素子を異なるタイプの半導体材料を有する２つのグループに分けることができ、１つのグループは複数のＮ型熱電素子からなるグループであり、他方のグループは複数のＰ型熱電素子からなるグループである。

【0006】

Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子の各々は、交互に配置され、Ｎ型熱電素子はＰ型熱電素子に電気的に接続される。しかし、熱電素子は、直列接続又は並列接続のいずれかである。この種類の熱電モジュールの製造工程では、Ｐ型熱電素子及びＮ型熱電素子を正確に配置することに時間がかかる。

【0007】

もし、熱電素子が誤って配置されると、その熱電性能は他の熱電素子とは異なるものとなる。その結果、熱電モジュールの熱電性能が影響を受ける。加えて、Ｐ型熱電素子及びＮ型熱電素子は当然に熱電性能が異なる。これにより、熱電性能が不均一になることがある。また、従来の熱電モジュールの製造コストは、異なる材料の熱電素子を製造者が準備しなければならないため、高い。

【0008】

本開示は、同じ材料で作られた熱電素子を有する熱電モジュールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一実施形態は、複数の熱電素子、第１の電極及び第２の電極を含む熱電モジュールを提供する。熱電素子は、同じタイプの半導体材料を有する。第１の電極は、第１の並列接続部及び第１の直列接続部を含む。複数の熱電素子は第１の並列接続部に電気的に接続され、複数の熱電素子の各々は互いに分離される。第１の直列接続部は、他の電気部品に電気的に接続されるように構成される。複数の熱電素子は、第２の電極に電気的に接続され、第１の並列接続部及び第２の電極の間に配置される。

【発明の効果】

【0010】

このような熱電モジュールによれば、同じタイプの半導体材料を有する熱電素子が電極の並列接続部を介して並列接続されることにより、製造プロセス中において、異なる材料からなる熱電素子を交互に配置するための時間を費やす必要はなくなり、熱電モジュールは一貫した熱電性能を有する。加えて、異なる材料で熱電素子を準備する必要はない。その結果、本開示の一実施形態の熱電モジュールは、製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の一実施形態による熱電モジュールの斜視図である。

【図2】図１の熱電モジュールと直列接続された他の熱電モジュールの斜視図である。

【図3】図２の熱電モジュールの分解図である。

【図4】図１の第１の電極の半完成（ｓｅｍｉ−ｆｉｎｉｓｈｅｄ）の平面図である。

【図5】本開示の他の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図6】図５の熱電モジュールの側面図である。

【図7】図６の半完成の第１の電極の平面図である。

【図8】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図9】図８の熱電モジュールの側面図である。

【図10】図９の半完成の第１の電極の平面図である。

【図11】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図12】図１１の熱電モジュールの側面図である。

【図13】図１２の半完成の第１の電極の平面図である。

【図14】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図15】図１４の熱電モジュールの側面図である。

【図16】図１５の半完成の第１の電極の平面図である。

【図17】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図18】図１７の熱電モジュールの側面図である。

【図19】図１８の半完成の第１の電極の平面図である。

【図20】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図21】図２０の熱電モジュールの側面図である。

【図22】図２１の半完成の第１の電極の平面図である。

【図23】本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。

【図24】図２３の熱電モジュールの側面図である。

【図25】図２４の半完成の第１の電極の平面図である。

【図26】本開示の更に別の実施形態による熱電モジュールの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の詳細な説明では、説明のために、開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が述べられる。しかし、これらの具体的な詳細がなくとも、１つ又は複数の実施形態を実施することができることは明らかである。他の例では、図面を単純化するために、周知の構造及び装置を概略的に示す。本開示は、以下に与えられる詳細な説明と、説明のためにのみ与えられ、本開示を限定するものではない添付の図面から、よりよく理解されるであろう。

【0013】

図面は、実際の大きさ又は縮尺で描かれていない場合があるが、基本的な構造上の関係を強調するためには誇張することが必要な場合があり、理解を容易にするために簡略化している場合がある。

【0014】

本開示の技術的思想の下で種々の調整を行うことができる。本明細書において、「上」という用語は、「他のものの上に位置する」又は「他のものと接触している」と記載することができる。さらに、「上側」、「下側」、「上」及び「下」という用語は、本開示を説明するために使用されるが、これに限定するものではない。「実質的に」という用語は、構造の完全又はほぼ完全な範囲又は程度をいい、製造中に誤差を有することが許容されることを意味する。

【0015】

図１を参照する。図１は、本開示の一実施形態による熱電モジュールの斜視図である。本実施形態において、熱電モジュール１が提供される。熱電モジュール１は、複数の熱電素子１１、第１の電極１２、第２の電極１３、第１のベース基板１４及び第２のベース基板１５を備える。

【0016】

熱電素子１１は、同じタイプの半導体材料を有する。具体的には、各熱電素子１１は、ｐ型半導体材料から構成されるか、あるいは、各熱電素子１１は、ｎ型半導体材料から構成される。図１の視点からは、各熱電素子１１は、Ｘ軸に沿った第１の長さ、Ｙ軸に沿った第２の長さ、及びＺ軸に沿った第３の長さを有する。

【0017】

第１の長さは、１ミリメートル（ｍｍ）から６０ｍｍの範囲である。第２の長さは、１ｍｍから６０ｍｍの範囲である。第３の長さは、０．６ｍｍから２５ｍｍの範囲である。

【0018】

各熱電素子１１は、第１の長さに等しい２つの端及び第２の長さに等しい他の２つの端を有する２つの端面（ｅｎｄ ｓｕｒｆａｃｅｓ）を有する。２つの端面は、それぞれ第１の電極１２と第２の電極１３に電気的に接続される。熱電素子１１は互いに離れており、熱電素子１１は第１の電極１２及び第２の電極１３を介して並列接続される。

【0019】

本実施形態において、第１のベース基板１４及び第２のベース基板１５は共に、例えばセラミックから構成されるが、本開示はこれに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、第１のベース基板１４及び第２のベース基板１５は共に、セラミック製の外層及び金属製の内層の複合材料からなり、セラミックは電気絶縁性を有する。

【0020】

図２及び図３を参照する。図２は、図１の熱電モジュール及び他の熱電モジュールが直列接続される斜視図であり、図３は、図２の熱電モジュールの分解図である。

【0021】

熱電モジュール１において、第１の電極１２は、互いに一体化された並列接続部１２ａ及び直列接続部１２ｂを有する。第２の電極１３は、互いに一体化された並列接続部１３ａ及び直列接続部１３ｂを有する。熱電モジュール１は、他の熱電モジュール１′と直列接続される。

【0022】

第１の電極１２の並列接続部１２ａ及び第２の電極１３の並列接続部１３ａを介して、熱電素子１１が互いに離間して並列接続される。熱電素子１１は、第１の電極１２の並列接続部１２ａ及び第２の電極１３の並列接続部１３ａの間に設けられる。

【0023】

熱電モジュール１′は、複数の熱電素子１１′、第１の電極１２′、第２の電極１３′、第１のベース基板１４′及び第２のベース基板１５′を備える。

【0024】

熱電素子１１′は、同じタイプの半導体材料を有する。第１の電極１２′は、互いに一体化された並列接続部１２ａ′及び直列接続部１２ｂ′を含む。第２の電極１３′は、互いに一体化された並列接続部１３ａ′及び直列接続部１３ｂ′を含む。第１の電極１２′の並列接続部１２ａ′及び第２の電極１３′の並列接続部１３ａ′を介して熱電素子１１′が並列接続される。

【0025】

熱電素子１１′は、第１の電極１２′の並列接続部１２ａ′及び第２の電極１３′の並列接続部１３ａ′の間に位置する。第１のベース基板１４′は第１の電極１２′上に配置され、第２のベース基板１５′は第２の電極１３′上に配置される。熱電モジュール１及び熱電モジュール１′は直列接続されるように、熱電モジュール１の第２の電極１３の直列接続部１３ｂは、熱電モジュール１′の第１の電極１２′の直列接続部１２ｂ′に電気的に接続される。

【0026】

本実施形態において、熱電モジュール１の熱電素子１１の配列方向及び熱電モジュール１′の熱電素子１１′の配列方向は実質的に同一であり、熱電モジュール１及び１′は、熱電素子１１の配列方向に対して実質的に垂直であるが、これに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、熱電モジュール１及び１′の配置の方向並びに熱電素子１１の配置の方向は、同じであってもよいし、又はそれらの間に９０°以上又は以下の角度を有してもよい。

【0027】

並列接続部１２ａは、複数の緩衝孔１２０及び複数の緩衝ノッチ（ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ ｎｏｔｃｈｅｓ）１２００を有する。並列接続部１３ａは、複数の緩衝孔１３０及び複数の緩衝ノッチ１３００を有する。

【0028】

緩衝孔１２０、緩衝ノッチ１２００、緩衝孔１３０及び緩衝ノッチ１３００が各々の熱電素子１１の間に位置する。並列接続部１２ａ′は、複数の緩衝孔１２０′及び複数の緩衝ノッチ１２００′を有する。並列接続部１３ａ′は、複数の緩衝孔１３０′及び複数の緩衝ノッチ１３００′を有する。

【0029】

各々の熱電素子１１′の間には、緩衝孔１２０′、緩衝ノッチ１２００′、緩衝孔１３０′及び緩衝ノッチ１３００′が配置される。

【0030】

第１のベース基板１４は、複数の緩衝孔１４０及び複数の緩衝ノッチ１４００を有する。第２のベース基板１５は、複数の緩衝孔１５０及び複数の緩衝ノッチ１５００を有する。緩衝孔１４０、緩衝ノッチ１４００、緩衝孔１５０及び緩衝ノッチ１５００は、各熱電素子１１の間に位置する。

【0031】

第１のベース基板１４′は、複数の緩衝孔１４０′及び複数の緩衝ノッチ１４００′を有する。第２のベース基板１５′は、複数の緩衝孔１５０′及び複数の緩衝ノッチ１５００′を有する。緩衝孔１４０′、緩衝ノッチ１４００′、緩衝孔１５０′及び緩衝ノッチ１５００′は、各々の熱電素子１１′の間に位置する。

【0032】

緩衝孔１２０及び１３０、緩衝ノッチ１２００及び１３００、緩衝孔１４０及び１５０、緩衝ノッチ１４００及び１５００は、温度が変化している間に熱電モジュール１に緩衝作用を与えることができる。

【0033】

緩衝孔１２０′及び１３０′、緩衝ノッチ１２００′及び１３００′、緩衝孔１４０′及び１５０′、緩衝ノッチ１４００′及び１５００′は、温度が変化している間に熱電モジュール１′に緩衝作用を与えることができる。これにより、熱電モジュール１及び熱電モジュール１′が、温度差に起因して互いに剥離することを防止することができる。

【0034】

なお、本開示は、上述した実施形態における緩衝孔及び緩衝ノッチの数に限定されるものではなく、１つの緩衝孔及び１つの緩衝ノッチを有していればよく、各々のベース基板は１つの緩衝孔及び１つの緩衝ノッチのみを有してもよい。

【0035】

本実施形態において、第１の電極１２では、緩衝ノッチ１２００は第１の電極１２の互いに対向する２つの辺に位置し、緩衝孔１２０は緩衝ノッチ１２００に各々対応して緩衝ノッチ１２００の間に位置する。

【0036】

第１の電極１２′では、緩衝ノッチ１２００′は第１の電極１２′の互いに対向する２つの辺に位置し、緩衝孔１２０′は緩衝ノッチ１２００′に各々対応して緩衝ノッチ１２００′の間に位置する。第２の電極１３では、緩衝ノッチ１３００は第２の電極１３の互いに対向する２つの辺に位置し、緩衝孔１３０は緩衝ノッチ１３００に各々対応して緩衝ノッチ１３００の間に位置する。

【0037】

第２の電極１３′では、緩衝ノッチ１３００′は第２の電極１３′の互いに対向する２つの辺に位置し、緩衝孔１３０′は緩衝ノッチ１３００′に各々対応して緩衝ノッチ１３００′の間に位置する。

【0038】

この実施形態において、第１のベース基板１４上では、第１のベース基板１４の互いに対向する２つの辺に緩衝ノッチ１４００が位置し、緩衝孔１４０は緩衝ノッチ１４００に各々対応して緩衝ノッチ１４００の間に位置する。第１のベース基板１４′では、第１のベース基板１４′の互いに対向する２つの辺に緩衝ノッチ１４００′が位置し、緩衝孔１４０′は緩衝ノッチ１４００′に各々対応して緩衝ノッチ１４００′の間に位置する。

【0039】

この実施形態において、第２のベース基板１５にでは、第２のベース基板１５の互いに対向する２つの辺に緩衝ノッチ１５００が位置し、緩衝孔１５０は緩衝ノッチ１５００に各々対応して緩衝ノッチ１５００の間に位置する。第２のベース基板１５′では、第２のベース基板１５′の互いに対向する２つの辺に緩衝ノッチ１５００′が位置し、緩衝孔１５０′は緩衝ノッチ１５００′に各々対応して緩衝ノッチ１５００′の間に位置する。

【0040】

図４を参照する。図４は、図１の第１の電極の半完成の平面図である。図４は、半完成の第１の電極１２及び半完成の第１の電極１２′を示し、半完成の第２の電極１３、１３′の形状は、半完成の第１の電極１２の形状と類似又は同一である。

【0041】

半完成の第１の電極１２において、並列接続部１２ａは、第１の辺１２１及び第２の辺１２２を有し、第１の延長方向Ｄ１に延びる。第１の延長方向Ｄ１は、第１の辺１２１から第２の辺１２２に向かう方向と実質的に平行である。

【0042】

図１に示すように、熱電素子１１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部１２ｂは、第１の辺１２１から第１の延長方向Ｄ１に沿ってある距離延び、そして、第２の延長方向Ｄ２に沿って延びる。第２の延長方向Ｄ２は、第１の辺１２１と実質的に平行である。すなわち、直列接続部１２ｂは、第１の辺１２１から第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる第１の部分及び第１の辺１２１に実質的に平行な第２の延長方向Ｄ２に沿って延びる第２の部分を有している。

【0043】

第１の辺１２１を屈曲線とすることにより、第１の辺１２１において直列接続部１２ｂを第２の電極１３に向かって曲げることができる。結果として、第１の電極１２が終了する。すなわち、第１の電極１２の製造工程において、第１の電極１２はシート全体であり、その後、第１の電極１２の一部が切り取られて第１の電極１２が曲げられる。

【0044】

図５、図６及び図７を参照する。図５は、本開示の他の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図６は、図５の熱電モジュールの側面図であり、図７は、図６の半完成の第１の電極の平面図である。

【0045】

本実施形態において、熱電モジュール２及び熱電モジュール２′が提供される。熱電モジュール２及び２′は、熱電モジュール１及び１′と類似である。

【0046】

熱電素子２１は、第１の電極２２及び第２の電極２３の間に位置し、第１の電極２２及び第２の電極２３を介して並列接続される。熱電素子２１′は、第１の電極２２′及び第２の電極２３′の間に位置し、第１の電極２２′及び第２の電極２３′を介して並列接続される。第１の電極２２及び第２の電極２３′は互いに電気的に接続され、熱電モジュール２及び熱電モジュール２が直列接続される。しかし、本実施形態において、ベース基板１４及び１５は存在しない。加えて、第１の電極２２及び２２′並びに第２の電極２３及び２３′の形状は図２と異なる。

【0047】

図７は、半完成の第１の電極２２を示しており、なお、半完成の第１の電極２２′及び半完成の第２の電極２３及び２３′の形状は、半完成の第１の電極２２の形状と類似又は同一である。

【0048】

第１の電極２２は、並列接続部２２ａ及び直列接続部２２ｂを有する。並列接続部２２ａ及び直列接続部２２ｂは互いに一体化される。並列接続部２２ａは、第１の辺２２１、第２の辺２２２、及び第３の辺２２３を有している。

【0049】

第１の辺２２１及び第２の辺２２２は互いに対向しており、第３の辺２２３は第１の辺２２１及び第２の辺２２２の間に位置する。並列接続部２２ａは、第１の辺２２１から第２の辺２２２に向かう方向と実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0050】

図５に示すように、熱電素子２１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部２２ｂは、第３の辺２２３から第２の延長方向Ｄ２に沿ってある距離延びる。第２の延長方向Ｄ２は、第１の辺２２１と実質的に平行である。第３の辺２２３は屈曲線とすることにより、第３の辺２２３において直列接続部２２ｂを第２の電極２３に向かって曲げることができる。

【0051】

加えて、直列接続部２２ｂは、第３の辺２２３と実質的に平行な他の屈曲線２２ｂ０を有する。直列接続部２２ｂは、屈曲線２２ｂ０において曲げることができ、直列接続部２２ｂを熱電素子２１から離れるように曲げることができる。すなわち、第１の電極２２の製造工程において、第１の電極２２はシート全体であり、その後、第１の電極２２の一部が切り取られて第１の電極２２が曲げられる。

【0052】

本実施形態において、直列接続部２２ｂは、第３の辺２２３の端部に接続されるが、本開示はこれに限定されるものではない。直列接続部２２ｂは、第３の辺２２３の中央部又は第３の辺２２３の中央部に近い部分に接続されてもよい。

【0053】

図８、図９及び図１０を参照する。図８は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図９は、図８の熱電モジュールの側面図であり、図１０は、図９の半完成の第１の電極の平面図である。

【0054】

本実施形態において、熱電モジュール３及び熱電モジュール３′が提供される。熱電モジュール３及び３′は、図６の熱電モジュール２及び２′と類似である。熱電素子３１は、第１の電極３２及び第２の電極３３の間に位置し、第１の電極３２及び第２の電極３３を介して並列接続される。

【0055】

熱電素子３１は、第１の電極３２′及び第２の電極３３′の間に位置し、第１の電極３２′及び第２の電極３３′を介して並列接続される。第１の電極３２及び第２の電極３３′は互いに電気的に接続され、熱電モジュール３及び熱電モジュール３′が直列接続される。しかし、本実施形態において、第１の電極３２及び３２′並びに第２の電極３３及び３３′の形状は図６と異なる。

【0056】

図１０に示すように、図１０は半完成の第１の電極３２を示し、なお、半完成の第１の電極３２′並びに半完成の第２の電極３３及び３３′の形状は、半完成の第１の電極３２の形状と類似又は同一である。

【0057】

第１の電極３２は、並列接続部３２ａ及び直列接続部３２ｂを含む。並列接続部３２ａ及び直列接続部３２ｂは互いに一体化される。並列接続部３２ａは、第１の辺３２１、第２の辺３２２及び第３の辺３２３を有している。

【0058】

第１の辺３２１及び第２の辺３２２は互いに対向しており、第３の辺３２３は、第１の辺３２１及び第２の辺３２２の間に位置する。並列接続部３２ａは、第１の辺３２１から第２の辺３２２に向かう方向と実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0059】

図８に示すように、熱電素子３１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部３２ｂは、第３の辺３２３から第２の延長方向Ｄ２に沿ってある距離延びる。第２の延長方向Ｄ２は、第１辺３２１と実質的に平行である。第３の辺３２３を屈曲線とすることにより、第３の辺３２３において直列接続部３２ｂを第２の電極３３に向かって曲げることができる。すなわち、第１の電極３２の製造工程において、第１の電極３２はシート全体であり、その後、第１の電極３２の一部が切り取られて第１の電極３２が曲げられる。

【0060】

本実施形態において、直列接続部３２ｂは第３の辺３２３の端部に接続されるが、本開示はこれに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、直列接続部３２ｂは、第３の辺３２３の中央部又は第３の辺３２３の中央部に近い部分に接続されてもよい。

【0061】

図１１、図１２及び図１３を参照する。図１１は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図１２は、図１１の熱電モジュールの側面図であり、図１３は、図１２の半完成の第１の電極の平面図である。

【0062】

熱電素子４１は、第１の電極４２及び第２の電極４３の間に位置し、第１の電極４２及び第２の電極４３を介して並列接続されている。熱電素子４１′は、第１の電極４２′及び第２の電極４３′の間に位置し、第１の電極４２′及び第２の電極４３′を介して並列接続される。第１の電極４２及び第２の電極４３′は互いに電気的に接続されるので、熱電モジュール４及び熱電モジュール４′は直列接続される。しかし、本実施形態において、ベース基板１４、１５は存在しない。加えて、第１の電極４２及び４２′並びに第２の電極４３及び４３′の形状は図２と異なる。

【0063】

図１３は、半完成の第１の電極４２を示す。なお、半完成の第１の電極４２′並びに半完成の第２の電極４３及び４３′の形状は半完成の第１の電極４２の形状と類似又は同一である。

【0064】

第１の電極４２は、並列接続部４２ａ及び直列接続部４２ｂを含む。並列接続部４２ａ及び直列接続部４２ｂは、互いに一体化される。並列接続部４２ａは、互いに対向する第１の辺４２１及び第２の辺４２２を有する。並列接続部４２ａは、第１の辺４２１から第２の辺４２２に向かう方向に実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0065】

図１１に示すように、熱電素子４１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。第２の延長方向Ｄ２は、第１の辺４２１と実質的に平行である。直列接続部４２ｂは、第１の辺４２１から第３の延長方向Ｄ３に沿ってある距離延びる。直列接続部４２ｂは、第３の延長方向Ｄ３と実質的に平行な中間線４２ｂ１を有する。

【0066】

鋭角θは、第２の延長方向Ｄ２及び第３の延長方向Ｄ３の間にある。第１の辺４２１を屈曲線とすることにより、直列接続部４２ｂは、第１の辺４２１において第２の電極４３に向かって曲げることができる。すなわち、第１の電極４２の製造工程において、第１の電極４２はシート全体であり、その後、第１の電極４２の一部が切り取られて第１の電極４２が曲げられる。

【0067】

図１４、図１５及び図１６を参照する。図１４は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図１５は、図１４の熱電モジュールの側面図であり、図１６は、図１５の半完成の第１の電極の平面図である。

【0068】

本実施形態において、熱電モジュール５及び熱電モジュール５′が提供される。熱電モジュール５及び５′は、図６の熱電モジュール２及び２′と類似であるが、熱電モジュール５及び５′の配列方向は、熱電素子５１の配列方向と実質的に同一である。

【0069】

熱電素子５１は、第１の電極５２及び第２の電極５３の間に位置し、第１の電極５２及び第２の電極５３を介して並列接続される。熱電素子５１′は、第１の電極５２′及び第２の電極５３′の間に位置し、第１の電極５２′及び第２電極５３′を介して並列接続される。熱電モジュール５及び熱電モジュール５′が直列接続されるように、熱電モジュール５の第１の電極５２は熱電モジュール５′の第２電極５３′と電気的に接続される。しかし、本実施形態において、ベース基板１４、１５は存在しない。加えて、第１の電極５２及び５２′並びに第２の電極５３及び５３′の形状は図６と異なる。

【0070】

図１６に示すように、図１６は半完成の第１の電極５２を示しているが、半完成の第１の電極５２′並びに半完成の第２電極５３及び５３′の形状は、半完成の第１の電極５２の形状と類似又は同一である。

【0071】

第１の電極５２は、並列接続部５２ａ及び直列接続部５２ｂを含む。並列接続部５２ａ及び直列接続部５２ｂは互いに一体化される。並列接続部５２ａは、互いに対向する第１の辺５２１及び第２の辺５２２を有する。並列接続部５２ａは、第１の辺５２１から第２の辺５２２に向かう方向に実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0072】

図１４に示すように、熱電素子５１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部５２ｂは、第１の辺５２１から第１の延長方向Ｄ１に沿ってある距離延びる。第１の辺５２１を屈曲線とすることにより、直列接続部５２ｂは、第２の電極５３に向かって曲げることができる。

【0073】

加えて、直列接続部５２ｂは、第１の辺５２１に実質的に平行な他の屈曲線５２ｂ０を有している。直列接続部５２ｂの一部を熱電部品５１から離れるように曲げることができるように、直列接続部５２ｂは屈曲線５２ｂ０において曲げることができる。すなわち、第１の電極５２の製造工程において、第１の電極５２はシート全体であり、その後、第１の電極５２の一部が切り取られて第１の電極５２が曲げられる。

【0074】

図１７、図１８及び図１９は、図１７は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図１８は、図１７の熱電モジュールの側面図であり、図１９は、図１８の半完成の第１の電極の平面図である。

【0075】

本実施形態において、熱電モジュール６及び熱電モジュール６′が提供される。熱電モジュール６及び６′は、図９の熱電モジュール３及び３′と類似であるが、熱電モジュール６及び６′の配列方向は、熱電素子６１の配列方向と実質的に同一である。

【0076】

熱電素子６１は、第１の電極６２及び第２の電極６３の間に位置し、第１の電極６２及び第２の電極６３を介して並列接続される。熱電素子６１′は、第１の電極６２′及び第２の電極６３′の間に位置し、第１の電極６２′及び第２の電極６３′を介して並列接続される。熱電モジュール６及び熱電モジュール６′は直列接続されるように、第１の電極６２は第２の電極６３′に電気的に接続される。しかし、第１の電極６２及び６２′並びに第２の電極６３及び６３′の形状は図９と異なる。

【0077】

図１９は、半完成の第１の電極６２を示す。なお、半完成の第１の電極６２′並びに半完成の第２の電極６３及び６３′の形状は、半完成の第１の電極６２の形状と類似又は同一である。

【0078】

第１の電極６２は、並列接続部６２ａ及び直列接続部６２ｂを含む。並列接続部６２ａ及び直列接続部６２ｂは互いに一体化される。並列接続部６２ａは、互いに対向する第１の辺６２１及び第２の辺６２２を有する。並列接続部６２ａは、第１の辺６２１から第２の辺６２２に向かう方向と実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0079】

図１７に示すように、熱電素子６１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部６２ｂは、第１の辺６２１から延長方向Ｄ１に沿って一定の距離延びる。すなわち、第１の電極６２の製造過程において、第１の電極６２はシート全体であり、その後、第１の電極６２の一部が切りとられて第１の電極６２が曲げられる。

【0080】

図２０、図２１及び図２２を参照する。図２０は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図であり、図２１は、図２０の熱電モジュールの側面図であり、図２２は、図２２の半完成の第１の電極の平面図である。

【0081】

本実施形態において、熱電モジュール７及び熱電モジュール７′が提供される。熱電モジュール７及び７′は、図１２の熱電モジュール４及び４′と類似であるが、熱電モジュール７及び７′の配置方向は、熱電素子７１の配列方向と実質的に同一である。

【0082】

熱電素子７１は、第１の電極７２及び第２電極７３の間に位置し、第１の電極７２及び第２の電極７３を介して並列接続される。熱電素子７１′は、第１の電極７２′及び第２電極７３′の間に位置し、第１の電極７２′及び第２電極７３′を介して並列接続される。熱電モジュール７及び熱電モジュール７′が直列接続されるように、第１の電極７２は第２電極７３′に電気的に接続される。しかし、本実施形態において、第１の電極７２及び７２′並びに第２電極７３及び７３′の形状は図１２と異なる。

【0083】

図２２は、半完成の第１の電極７２を示す。なお、半完成の第１の電極７２′並びに半完成の第２電極７３及び７３′の形状は半完成の第１の電極７２の形状と類似又は同一である。

【0084】

第１の電極７２は、並列接続部７２ａ及び直列接続部７２ｂを含む。並列接続部７２ａ及び直列接続部７２ｂは互いに一体化される。

【0085】

並列接続部７２ａは、第１の辺７２１、第２の辺７２２及び第３の辺７２３を有し、第１の辺７２１及び第２の辺７２２が互いに対向し、第３の辺７２３は、第１の辺７２１と第２の辺７２２の間に位置する。並列接続部７２ａは、第１辺７２１から第２辺７２２に向かう方向に実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0086】

図２０に示すように、熱電素子７１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部７２ｂは、第３の辺７２３から第４の延長方向Ｄ４に沿ってある距離延びる。直列接続部７２ｂは、第４の延長方向Ｄ４と実質的に平行な中間線７２ｂ１を有する。

【0087】

鋭角θは、第１の延長方向Ｄ１及び第４の延長方向Ｄ４の間にある。第３の辺７２３を屈曲線とすることにより、直列接続部７２ｂを第２の電極７３に向かって折り曲げることができる。すなわち、第１の電極７２の製造工程において、第１の電極７２はシート全体であり、その後、第１の電極７２の一部が切り取られて第１の電極７２が曲げられる。

【0088】

本実施形態において、直列接続部７２ｂは、第３の辺７２３の端部に接続されるが、本開示はこれに限定されるものではない。他の実施形態において、直列接続部７２ｂは、第３の辺７２３の中央部又は第３の辺７２３の中央部に近い部分に接続されてもよい。

【0089】

図２３、図２４及び図２５を参照する。図２３は、本開示の更に別の実施形態による他の熱電モジュールに接続された熱電モジュールの上面図である。図２４は、図２３の熱電モジュールの側面図である。図２５は、図２４の半完成の第１の電極の平面図である。

【0090】

本実施形態において、熱電モジュール８及び熱電モジュール８′が提供される。熱電モジュール８及び８′は、図２の熱電モジュール１及び１′と類似であるが、熱電モジュール８及び８′の配置方向は、熱電素子８１と実質的に同一である。

【0091】

熱電素子８１は、第１の電極８２及び第２の電極８３の間に位置し、第１の電極８２及び第２の電極８３を介して並列接続される。熱電素子８１′は、第１の電極８２′及び第２の電極８３′の間に位置し、第１の電極８２′及び第２の電極８３′を介して並列接続される。第１の電極８２は、第２の電極８３′に電気的に接続されるので、熱電モジュール８及び８′は直列接続される。しかし、本実施形態において、第１の電極８２及び８２′並びに第２の電極８３及び８３′の形状は図２と異なる。

【0092】

図２５は、半完成の第１の電極８２を示す。なお、半完成の第１の電極８２′並びに半完成の第２の電極８３及び８３′の形状は、半完成の第１の電極８２の形状と類似又は同一である。

【0093】

第１の電極８２は、並列接続部８２ａ及び直列接続部８２ｂを含む。並列接続部８２ａ及び直列接続部８２ｂは互いに一体化される。並列接続部８２ａは、第１の辺８２１、第２の辺８２２及び第３の辺８２３を有し、第１の辺８２１及び第２の辺８２２は互いに対向しており、第３の辺８２３は、第１の辺８２１及び第２の辺８２２の間に位置する。並列接続部８２ａは、第１の辺８２１から第２の辺８２２に向かう方向と実質的に平行な第１の延長方向Ｄ１に沿って延びる。

【0094】

図２３に示すように、熱電素子８１は、第１の延長方向Ｄ１に沿って配列される。直列接続部８２ｂは、第３の辺８２３から第２の延長方向Ｄ２に沿ってある距離延び、第１の延長方向Ｄ１に沿ってある距離延びる。第２の延長方向Ｄ２は、第１の辺８２１と実質的に平行である。第３の辺８２３を屈曲線とすることにより、直列接続部８２ｂを第２の電極８３に向かって曲げることができる。すなわち、第１の電極８２の製造過程において、第１の電極８２はシート全体であり、その後、第１の電極８２の一部が切り取られて第１の電極８２が曲げられる。

【0095】

本実施形態において、直列接続部８２ｂは、第３の辺８２３の中央部に接続されるが、本開示はこれに限定されるものではない。他の実施形態において、直列接続部８２ｂは、第３の辺８２３の中央部又は第３の辺８２３の端部に近い部分に接続されてもよい。

【0096】

図２６を参照する。図２６は、本開示の更に別の実施形態による熱電モジュールの側面図である。本実施形態において、熱電モジュール９が提供される。熱電モジュール９は、図２の熱電モジュール１と類似である。

【0097】

本実施形態において、熱電素子９１は、第１の電極９２及び第２の電極９３の間に位置し、第１の電極９２及び第２の電極９３を介して並列接続される。第１の基板９４は、第１の電極９２上に配置され、第２のベース基板９５は第２の電極９３上に配置される。加えて、熱電モジュール９は、各熱電素子９１の間に各々配置された複数の支柱（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐｉｌｌａｒ）９６を更に備える。各々の支柱９６の２つの部分は、第１の電極９２の並列接続部９２ａ及び第２電極９３の並列接続部９３ａに接続される。

【0098】

本実施形態において、各々の支柱９６の一端は、第１の電極９２の並列接続部９２ａの緩衝孔９２０を貫通し、第１の基板９４に固定するために第１の基板９４の緩衝孔９４０の１つに埋め込まれる。各々の支柱９６の他端は、第２の電極９３の並列接続部９３ａの緩衝孔９３０を貫通し、第２のベース基板９５に固定するために第２の電極９３の並列接続部９３ａの緩衝孔９２０の１つに埋め込まれる。

【0099】

第１の電極９２の並列接続部９２ａの各々の緩衝孔９２０及び第２の電極９３の並列接続部９３ａの各々の緩衝孔９３０の内径は共に、各々の支柱９６の外径より大きい。支柱９６は、第１の電極９２及び第２の電極９３に接触しない。

【0100】

しかし、本開示は、上述した支柱９６の配置方法に限定されるものではない。いくつかの実施形態において、各々の支柱９６の一端は、第１のベース基板９４から突き出てもよく、また、各々の支柱９６の他端は、第２のベース基板９５から突き出てもよい。

【0101】

いくつかの実施形態において、各々の支柱９６の両端は、接着又は溶接により、第１の電極９２の並列接続部９２ａ及び第２の電極９３の並列接続部９３ａに各々固定されてもよい。

【0102】

いくつかの実施形態において、各々の支柱９６の一端は第１の電極９２の並列接続部９２ａの緩衝孔９２０の１つを貫通し、第１の電極９２の並列接続部９２ａの緩衝孔９２０の１つに固定され、各々の支柱９６の他端は第２の電極９３の並列接続部９３ａに固定するために第１のベース基板９４から突き出ていてもよいし、突き出ていなくてもよい。

【0103】

このような熱電モジュールによれば、同じタイプの半導体材料を有する熱電素子が電極の並列接続部を介して並列接続されることにより、製造プロセス中において、異なる材料からなる熱電素子を交互に配置するための時間を費やす必要はなくなり、熱電モジュールは一貫した熱電性能を有する。加えて、異なる材料で熱電素子を準備する必要はない。その結果、本開示の熱電モジュールは、製造が容易である。

【0104】

さらに、熱電モジュールは電極の直列接続部を介して他の電子部品と電気的に接続することができ、熱電素子は電極の並列接続部を介して並列接続することができる。このように、熱電モジュールの電極は、電気的に接続するプロセスにかかる時間を節約するのに有利である。

【0105】

当業者には、本開示に様々な変更及び変形ができることは明らかである。本明細書及び実施例は、例示的な実施形態としてのみ考慮され、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びそれらの均等物により示されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】