技術領域

本發明涉及熱電轉換模塊。

背景技術

作為熱電轉換模塊的結構，已知有在一對基板之間，p型和n型熱電轉換元件經由接合部件與電極接合的結構(例如日本專利申請特開2006-332443號公報)。如在平成14年度成果報告書《高速バス排ガス利用熱電変換技術の研究開発報告書》，新エネルギ一·産業技術総合開発機構，p11(2003)中所公開的那樣，在這樣的熱電轉換模塊中，p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件通常為同一形狀。

但是，就熱電轉換模塊而言，例如，也存在在400℃等高溫環境中使用的情況，在這樣的情況下，可能產生如下問題，即，由于高溫環境下產生的應力，在基板、熱電轉換元件中產生裂縫等破損，或在熱電轉換元件與電極之間的接合中產生剝離等接合不良。因此，為了緩和在高溫時產生的應力，在日本專利申請特開2006-332443號公報中，公開有使p型和n型熱電轉換元件的上端面和下端面的至少一方相對于電極的表面傾斜的熱電轉換元件。

但是，在現有的方法中，在高溫環境下使用時，不能充分地抑制基板或熱電轉換元件的破損的產生以及在熱電轉換元件與電極之間的接合不良的產生。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種熱電轉換模塊，其能夠充分地抑制在高溫環境下使用時的、基板或熱電轉換元件的破損的產生以及在熱電轉換元件與電極之間的接合不良的產生。

本發明的發明者經過研究發現，破損或接合不良的主要原因是p型和n型熱電轉換元件的熱膨脹系數相互不同。

因此，本發明的熱電轉換模塊具備：彼此相向的一對基板；多個p型熱電轉換元件和多個n型熱電轉換元件，配置在一對基板之間；多個電極，分別設置在一對基板上，該多個電極將p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的各一對的端面彼此電連接，從而使多個p型熱電轉換元件和多個n型熱電轉換元件以p型n型交替的方式電串聯連接；以及多個接合部件，將p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件與電極分別接合，其中，p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的熱膨脹系數相互不同，且p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的高度相互不同。在本發明中，熱電轉換元件的高度是指與基板垂直的方向上的熱電轉換元件的長度。

根據本發明，通過使n型熱電轉換元件的高度和p型熱電轉換元件的高度相互不同，能夠使存在于p型熱電轉換元件的上下的一對接合部件的合計厚度，與存在于n型熱電轉換元件的上下的一對接合部件的合計厚度相互不同。而且，利用這些接合部件與熱電轉換元件的熱膨脹系數的差，能夠使p型熱電轉換元件和存在于該p型熱電轉換元件的上下的一對接合部件在高度方向上的合計膨脹量、與n型熱電轉換元件和存在于該n型熱電轉換元件的上下的一對接合部件在高度方向上的合計膨脹量，比起使n型熱電轉換元件和p型熱電轉換元件的高度相同的情況變得更接近。此外，根據本發明，通過使p型熱電轉換元件的高度與n型熱電轉換元件的高度相互不同，能夠使存在于p型熱電轉換元件的上下的一對電極的與該p型熱電轉換元件相向的部分的合計厚度，和存在于n型熱電轉換元件的上下的一對電極的與n型熱電轉換元件相向的部分的合計厚度相互不同。于是，利用這些電極與熱電轉換元件的熱膨脹系數的差，能夠使p型熱電轉換元件和存在于該p型熱電轉換元件的上下的一對的電極在高度方向上的合計膨脹量、與n型熱電轉換元件和存在于該n型熱電轉換元件的上下的一對電極在高度方向上的合計膨脹量，比起使n型熱電轉換元件和p型熱電轉換元件的高度相同的情況變得更接近。

因此，能夠降低在熱電轉換元件、基板、以及熱電轉換元件與各電極之間的接合部件中產生的應力。

此處，優選如下方式：接合部件的熱膨脹系數比p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的熱膨脹系數大，并且p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件中具有大的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度，比具有小的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度高，或者，接合部件的熱膨脹系數比p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的熱膨脹系數小，并且p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件中具有大的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度，比具有小的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度低。

在接合部件的熱膨脹系數大于p型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的熱膨脹系數的情況下，通過使具有大的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度高于具有小的熱膨脹系數的熱電轉換元件的高度，能夠起到以下的效果。