專利名稱：熱電轉(zhuǎn)換元件、使用熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換模塊以及熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電轉(zhuǎn)換元件、使用熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換模塊以及熱電轉(zhuǎn)換模塊 的制造方法。
背景技術(shù)：
熱電轉(zhuǎn)換元件多具有各向異性，為了最有效率地進(jìn)行發(fā)電，需要在熱電轉(zhuǎn)換元件 的特定方位施加溫度差。因此，為了提高熱電轉(zhuǎn)換模塊的效率，需要使熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱的 流動(dòng)方向、與構(gòu)成該熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱電轉(zhuǎn)換元件的應(yīng)該被施加溫度差的特定方位(以下 存在稱為特定方位的情況)一致。在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2007-509498號(hào)公報(bào)中公開有如下內(nèi)容為了與特定方位一 致地配置P型和η型熱電轉(zhuǎn)換元件，將熱電轉(zhuǎn)換元件的形狀形成為正六角形的棱柱(prism 角柱)體，即將熱電轉(zhuǎn)換元件的表面形狀作為上表面和底面為正六角形且側(cè)面為矩形的棱 柱體。這樣的熱電轉(zhuǎn)換元件通過利用正六角形與矩形的表面形狀的差異，能夠識(shí)別該特定 方位，例如通過使用機(jī)器人，能夠使多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位與熱的流動(dòng)方向一致地 進(jìn)行配置。但是，熱電轉(zhuǎn)換元件的截面面積、高度等形狀需要根據(jù)構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件的材料 的特性、模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，僅以容易檢測(cè)出特定方位為目的來設(shè)計(jì)熱電轉(zhuǎn)換元件的表 面形狀并不恰當(dāng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種熱電轉(zhuǎn)換元件、使用該熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn) 換模塊以及熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，其中，該熱電轉(zhuǎn)換元件即使在難以根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換元 件的表面形狀識(shí)別其特定方位的情況下，也容易使該熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位朝向熱的流 動(dòng)方向地進(jìn)行配置。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的形狀為六面體，相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的 反射率不同。根據(jù)本發(fā)明，通過利用形狀為六面體的熱電轉(zhuǎn)換元件的相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面的對(duì)光的反射率的差異，能夠識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件的應(yīng)該被施加溫度差的特定方位， 能夠容易地使熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位朝向熱的流動(dòng)方向地進(jìn)行配置。此處，應(yīng)該被施加 溫度差的特定方位是指，在與該方位平行地對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件施加溫度差的情況下，與向另 外的方位施加溫度差的情況相比，能夠特別提高熱電動(dòng)勢(shì)、電流值等熱電轉(zhuǎn)換特性的方位。 應(yīng)該施加該溫度差的特定方位，例如預(yù)先測(cè)定熱電轉(zhuǎn)換元件的各自的方位上的熱電轉(zhuǎn)換特 性等從而決定即可。更具體而言，在熱電轉(zhuǎn)換元件中，熱電轉(zhuǎn)換特性依賴于通過下面的式 (1)求取的Z、即性能指數(shù)的值，該值越大則熱電轉(zhuǎn)換特性越良好。在本發(fā)明中，將熱電轉(zhuǎn)換 元件的各自的方位中的Z值中的為更高的Z值的方位作為特定方位即可。
<formula>formula see original document page 4</formula>(此處，Z為性能指數(shù)的值，α為塞貝克(Seebeck)系數(shù)的值，σ為導(dǎo)電率 (Electrical Conductivity)白勺{t， κ 力帛(Thermalconductivity)白勺{t。)此處，優(yōu)選熱電轉(zhuǎn)換元件含有金屬氧化物。此外，優(yōu)選六面體為長(zhǎng)方體，在長(zhǎng)方體中進(jìn)一步優(yōu)選為立方體(cube)。另外，在本 發(fā)明中，長(zhǎng)方體、立方體等六面體也可以是其棱和/或頂點(diǎn)被倒角加工后的六面體。在熱電轉(zhuǎn)換元件的形狀為長(zhǎng)方體的情況下，難以根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換元件的表面形狀識(shí) 別其特定方位，其中特別是在熱電轉(zhuǎn)換元件的形狀為立方體的情況下，不能根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換 元件的表面形狀識(shí)別其特定方位。因此，在為長(zhǎng)方體的情況下能夠利用反射率的差異識(shí)別 熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位這一點(diǎn)特別有用，在為立方體的情況下極為有用。此外，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊具備多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元 件；以及多個(gè)電極，該多個(gè)電極將多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元件的各一對(duì) 的端面彼此電連接，從而使多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元件以ρ型η型交 替的方式電串聯(lián)連接，其中，η型熱電轉(zhuǎn)換元件和P型熱電轉(zhuǎn)換元件的至少一個(gè)的形狀為六 面體，相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的反射率不同，相互相向的兩個(gè)面分別與電極 接合。在本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊中，因?yàn)闊犭娹D(zhuǎn)換元件的上述相互相向的兩個(gè)面分別與 電極接合，所以容易使各熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位與熱的流動(dòng)一致地進(jìn)行配置。通過使各 個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位與熱的流動(dòng)朝向一致地配置，能夠容易地提高由多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換 元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)電效率。進(jìn)一步，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法具備測(cè)定并比較上述熱電轉(zhuǎn)換元件 的相互相接的至少兩個(gè)面的反射率的工序；和根據(jù)反射率的比較結(jié)果識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件的 應(yīng)該被施加溫度差的特定方位的工序。根據(jù)本發(fā)明，如果預(yù)先了解六面體的熱電轉(zhuǎn)換元件中的相互相向的兩個(gè)面與另外 四個(gè)面的對(duì)光的反射率的大小關(guān)系，則能夠通過測(cè)定并比較相互相接的至少兩個(gè)面的反射 率來識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件的上述特定方位。于是，根據(jù)測(cè)定到的反射率的比較結(jié)果，能夠使熱 電轉(zhuǎn)換元件的特定方位朝向熱的流動(dòng)方向而配置。由此，能夠朝向能夠發(fā)揮最優(yōu)良的性能 的方向配置構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，能夠提高熱電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)電效率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件10的一例的立體圖。圖2是使用本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的一例的截 面圖。圖3是使用本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的另外一例 的截面圖。圖4是使用本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的制造方法 的一例的概略圖。圖5是圖4中的真空鑷子24的一例的概略圖。符號(hào)的說明
1熱電轉(zhuǎn)換模塊2第一基板3p型熱電轉(zhuǎn)換元件4η型熱電轉(zhuǎn)換元件6第二電極7第二基板8第一基板9接合部件10熱電轉(zhuǎn)換元件12支撐框al、a2相互相向的兩個(gè)面bl、b2、b3、b4 其它四個(gè)面
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，在對(duì)附圖的說明中，對(duì)相 同或相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說明。此外，各圖的尺寸比率并不一定與實(shí)際 的尺寸比率一致。熱電轉(zhuǎn)換元件圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件10的一例的立體圖。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換 元件例如是圖1那樣的六面體。而且，相互相向的兩個(gè)面&1、￡12與其它四個(gè)面131訕2、匕3、 b4對(duì)光的反射率相互不同。在圖1中，面al和面a2的反射率相互相等。另一方面，面bl、 b2、b3、b4的反射率相互全部相等。反射率是反射光的強(qiáng)度相對(duì)于入射光的強(qiáng)度的比例。就光而言，可以為可見光、紅 外線和紫外線中的任一種，但是在比較兩個(gè)面al、a2與四個(gè)面bl b4的反射率時(shí)，需要在 相同的波長(zhǎng)下進(jìn)行比較。這是由于對(duì)光的反射率依賴于所照射的光的波長(zhǎng)。熱電轉(zhuǎn)換元件10的形狀只要是六面體即可，并無特別限制，但是優(yōu)選為難以根據(jù) 表面形狀識(shí)別特定方位的長(zhǎng)方體，其中特別優(yōu)選不能根據(jù)表面形狀識(shí)別特定方位的立方 體。此外，在熱電轉(zhuǎn)換元件10中存在ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件和η型熱電轉(zhuǎn)換元件兩種。此 夕卜，構(gòu)成各熱電轉(zhuǎn)換元件10的材料并無特別限定，能夠使用金屬、金屬氧化物等各種材料。此處，以下面的材料作為ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件和η型熱電轉(zhuǎn)換元件的優(yōu)選材料。例如，作為ρ型的材料，能夠列舉NaCo2C04、Ca3Co4O9等金屬復(fù)合氧化物，MnSi1.73> FehMnxSi2、Si0.8Ge0.2、β -FeSi2 等硅化物，CoSb3、FeSb3、RFe3CoSb12 (R 表示 La、Ce 或 Yb)等 方鈷礦(Skutterudite)，BiTeSb, PbTeSb, Bi2Te3^ PbTe 等含有 Te 的合金等。此外，作為η 型的材料，例如能夠列舉 SrTi03、ZrvxAlxCK CaMn03、LaNiO3> BaTiO3> TihNbxO 等金屬復(fù)合氧化物，Mg2Si, Fe1^xCoxSi2, Si0.8Ge0.2、β-FeSi2 等硅化物，方鈷礦， Ba8Al12Si30^ Ba8Al12Ge30 等包合物(Clathrate Compound)、CaB6, SrB6, BaB6, CeB6 等硼化物， BiTeSb, PbTeSb, Bi2Te3^ PbTe 等含有 Te 的合金等。ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件和η型熱電轉(zhuǎn)換元件在上述材料中也特別優(yōu)選含有金屬氧化物。接著，說明這樣的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。首先，從熱電轉(zhuǎn)換元件用材料的母體 切出圖1所示那樣的形狀的熱電轉(zhuǎn)換元件10。因?yàn)樵跓犭娹D(zhuǎn)換元件用材料的母體中存在結(jié) 晶各向異性，因此在從其中切出的熱電轉(zhuǎn)換元件10中也存在各向異性。此時(shí)，當(dāng)假設(shè)為了 最有效率地產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)而應(yīng)該施加必要的溫度差的方位(即特定方位)為圖1的Z方向 時(shí)，優(yōu)選以形成相對(duì)于該Z方向垂直的兩個(gè)面al、a2的方式對(duì)母體材料進(jìn)行切出。此處，在 本實(shí)施方式中，將兩個(gè)面al、a2作為應(yīng)該與電極接合的面，當(dāng)對(duì)面al、a2施加垂直的溫度差 時(shí)，與在其它兩個(gè)面間施加同樣的溫度差時(shí)相比，能夠最有效率地產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。接著，使兩個(gè)面al、a2與其它四個(gè)面bl b4的對(duì)光的反射率相互不同。作為使 兩個(gè)面al、a2與其它四個(gè)面bl b4的對(duì)光的反射率相互不同的方法，能夠列舉例如研磨 的方法。具體而言，能夠使用耐水紙、研磨布、電解研磨等一般的用于對(duì)金屬或陶瓷材料進(jìn) 行研磨的研磨方法。越是以表面粗糙度變小的方式進(jìn)行研磨，對(duì)光的反射率越高。此外，熱電轉(zhuǎn)換元件10整體由顯示出熱電效應(yīng)的熱電材料形成，但是，通過在六 個(gè)面中的兩個(gè)面的表面上層疊與其它四個(gè)面不同的熱電材料，也能夠改變對(duì)光的反射率。熱電轉(zhuǎn)換樽塊接著，說明使用上述熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的一例。圖2是使用上述 熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的截面圖。如圖2所示，熱電轉(zhuǎn)換模塊1包括第一基 板2、第一電極8、熱電轉(zhuǎn)換元件10、第二電極6和第二基板7。第一基板2例如呈矩形形狀，是電絕緣性的，且具有熱傳導(dǎo)性，覆蓋多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換 元件10的一端。作為該第一基板的材料，例如能夠列舉氧化鋁、氮化鋁和氧化鎂等。第一電極8設(shè)置在第一基板2上，使相互鄰接的熱電轉(zhuǎn)換元件10的一個(gè)端面彼此 電連接。該第一電極8能夠在第一基板2上的規(guī)定位置使用例如濺射、蒸鍍等薄膜技術(shù)、絲 網(wǎng)印刷、電鍍、熱噴涂等方法形成。此外，也可以利用例如軟釬焊、硬釬焊等將規(guī)定形狀的金 屬板等接合在第一基板2上。作為第一電極8的材料，只要是具有導(dǎo)電性的材料即可，并無 特別限制，但是從提高電極的耐熱性、耐腐蝕性、與熱電元件的粘接性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選是 含有從包括鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鉬、銀、鈀、金、鎢和鋁的組中選擇的至少一種元素 作為主要成分的金屬。此處，主要成分是指在電極材料中含有50體積％以上的成分。第二基板7例如呈矩形形狀，覆蓋熱電轉(zhuǎn)換元件10的另一端一側(cè)。此外，第二基 板7與第一基板2平行地相向配置。第二基板7與第一基板2同樣地，只要是電絕緣性且 具有熱傳導(dǎo)性的材料即可，并無特別限制，例如能夠使用氧化鋁、氮化鋁和氧化鎂等材料。第二電極6將相互鄰接的熱電轉(zhuǎn)換元件10的另一個(gè)端面彼此電連接，形成于第 二基板7的下表面，能夠使用例如濺射、蒸鍍等薄膜技術(shù)、絲網(wǎng)印刷、電鍍、熱噴涂等方法形 成。于是，通過該第二電極6和設(shè)置在熱電轉(zhuǎn)換元件10的下端面一側(cè)的第一電極8，熱電轉(zhuǎn) 換元件10被電串聯(lián)連接。ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件3和η型熱電轉(zhuǎn)換元件4在第一基板2與第二基板7之間交替 排列地配置，并且利用例如AuSb、PbSb類的軟釬焊、銀膏等接合部件9固定在該ρ型熱電轉(zhuǎn) 換元件3和η型熱電轉(zhuǎn)換元件4的兩個(gè)表面所對(duì)應(yīng)的第一電極8和第二電極6的表面上， 整體上電串聯(lián)連接。該接合部件優(yōu)選在熱電轉(zhuǎn)換模塊的使用時(shí)為固體的部件。而且，在構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊1的多個(gè)ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件3和η型熱電轉(zhuǎn)換元件4中，各熱電轉(zhuǎn)換元件10的彼此相向的兩個(gè)面al、a2例如經(jīng)由接合部件9與電極6、8接合。彼此相向的兩個(gè)面al、a2和其它四個(gè)面bl b4具有相互不同的反射率。熱電轉(zhuǎn) 換元件多具有各向異性，為了最有效率地進(jìn)行發(fā)電，有必要在熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位施 加溫度差。因此，為了提高熱電轉(zhuǎn)換模塊的效率，有必要使熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱的流動(dòng)方向， 與構(gòu)成該熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱電轉(zhuǎn)換元件的應(yīng)該被施加溫度差的特定方位一致。如后所述， 本實(shí)施方式的熱電轉(zhuǎn)換元件能夠根據(jù)反射率的差異容易地識(shí)別應(yīng)該施加溫度差的特定方 位。即，能夠識(shí)別哪個(gè)面是al、a2。由此，能夠以兩個(gè)面al、a2與電極接合的方式配置，能 夠容易地使各熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位與熱的流動(dòng)方向一致地進(jìn)行配置。因此，能夠最大 限度地發(fā)揮熱電轉(zhuǎn)換元件的能夠具有的性能，能夠提高熱電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)電效率。在本實(shí) 施方式中，例如，熱的流動(dòng)方向是指圖2的上下方向，但是并不僅限于此。另外，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊并不僅限于上述的實(shí)施方式。此處，圖3表示使用上 述熱電轉(zhuǎn)換元件10的所謂骨架(skeleton)型的熱電轉(zhuǎn)換模塊1的一例的截面圖。圖3與 圖2的不同點(diǎn)在于，熱電轉(zhuǎn)換模塊1中沒有相互相向的一對(duì)基板2、7，而代替其具備支撐框 12，該支撐框12插入在多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10之間，用于以包圍各熱電轉(zhuǎn)換元件10的高度 方向的中央部的方式加以支撐，從而將各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件固定在恰當(dāng)?shù)奈恢茫艘酝獾?結(jié)構(gòu)與圖2中的熱電轉(zhuǎn)換模塊相同。支撐框12具有熱絕緣性和電絕緣性，在該支撐框12，在應(yīng)該配置熱電轉(zhuǎn)換元件10 的位置分別形成有多個(gè)插通孔12a。該插通孔12a形成為與熱電轉(zhuǎn)換元件3、4的截面形狀 對(duì)應(yīng)的正方形、矩形形狀等形狀。在該插通孔12a中嵌合有各熱電轉(zhuǎn)換元件10。而且，因?yàn)椴逋?2a的內(nèi)壁面與 熱電轉(zhuǎn)換元件10的側(cè)面之間非常窄，所以支撐框12能夠支撐并固定多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10。 此外，根據(jù)必要，例如能夠在插通孔12a的內(nèi)壁面填充粘合劑等，從而更牢固地固定熱電轉(zhuǎn) 換元件10。作為該支撐框12的材料，只要是具有熱絕緣性和電絕緣性的材料即可，并無特別 限定，例如能夠使用樹脂材料、陶瓷材料。支撐框12的材料從在熱電轉(zhuǎn)換模塊1的工作溫 度下不熔融的材料中適當(dāng)?shù)剡x擇即可，例如，在工作溫度為室溫左右的情況下使用聚丙烯、 ABS、聚碳酸酯等即可；在工作溫度為室溫 200°C左右的情況下使用聚酰胺、聚酰亞胺， 聚酰胺酰亞胺(Polyamideimide)、聚醚酮(Polyether Ketone)等超級(jí)工程塑料(Super Engineering Plastic)等；此外，在工作溫度為200°C以上的情況下使用氧化鋁、氧化鋯、 堇青石(cordierite)等陶瓷材料即可。這些材料能夠單獨(dú)或?qū)煞N以上組合使用。 在這樣的熱電轉(zhuǎn)換模塊中，通過使用上述熱電轉(zhuǎn)換元件10使兩個(gè)面la、Ib與電極 接合，也能夠容易地制作使多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10的特定方位與熱的流動(dòng)方向一致地進(jìn)行 配置的熱電轉(zhuǎn)換模塊。因此，能夠制作發(fā)電效率高的熱電轉(zhuǎn)換模塊。在上述骨架型的熱電轉(zhuǎn)換模塊中，因?yàn)闆]有如圖2所示的熱電轉(zhuǎn)換模塊那樣多個(gè) 熱電轉(zhuǎn)換元件10和多個(gè)電極6、8被夾在基板2、7之間，所以能夠降低作用于各熱電轉(zhuǎn)換元 件10的熱應(yīng)力，并且能夠降低接觸熱阻，在這一方面上述骨架型的熱電轉(zhuǎn)換模塊有用。熱電轉(zhuǎn)換樽塊的制造方法接著，圖4表示使用本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法的一例。 在本實(shí)施方式中，詳細(xì)說明圖3所示那樣的骨架型的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法。
使用相互相向的兩個(gè)面al、a2與其它四個(gè)面bl b4對(duì)光的反射率相互不同的熱電轉(zhuǎn)換元件10的熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，例如包括以下的工序。即，圖4所示的熱電轉(zhuǎn) 換模塊的制造系統(tǒng)20包括熱電轉(zhuǎn)換元件10的排列工序、反射光強(qiáng)度測(cè)定工序、方位識(shí)別 工序和熱電轉(zhuǎn)換元件的重排工序。首先，在熱電轉(zhuǎn)換元件10的排列工序中，上述多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10排列為一列。熱電轉(zhuǎn)換元件10的排列工序利用以下部分來實(shí)現(xiàn)載置有多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10 的傳送帶33a、用于將熱電轉(zhuǎn)換元件10排列為一列的在水平方向上相互相向的兩個(gè)板30、 和用于使一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10待機(jī)固定期間的擋板31。制作的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10在傳送帶33a的上表面32a分別被載置于無規(guī)則的 方位。通過傳送帶33a，在其上表面32a上展開載置的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10也向箭頭方向 移動(dòng)。兩個(gè)板30在上表面32a上在水平方向上相互相向地配置，朝向傳送帶33a的流動(dòng) 方向，其水平方向的間隔逐漸變窄，最窄的部分被作為與熱電轉(zhuǎn)換元件10的寬度為同等程 度。由此，在上表面32a整個(gè)面上展開載置的熱電轉(zhuǎn)換元件10隨著向流動(dòng)方向前進(jìn)，碰到 兩個(gè)板30而排列為一列。排列為一列的熱電轉(zhuǎn)換元件10由于擋板31而在進(jìn)入后述的下一工序之前待機(jī)固 定期間。擋板31是在兩個(gè)板30的間隔變得最窄的部分的更下游側(cè)安裝的自動(dòng)開閉式的 板。為了將排列在板30之間的熱電轉(zhuǎn)換元件10 —個(gè)一個(gè)地依次送出到下一道工序的傳送 帶33b，該擋板31能夠使熱電轉(zhuǎn)換元件10待機(jī)固定期間。接著，在熱電轉(zhuǎn)換元件10的反射光強(qiáng)度測(cè)定工序中，利用兩個(gè)反射率傳感器22、 23測(cè)定各元件的反射率。在反射率測(cè)定工序中，上述擋板31打開，一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10載置到傳送帶33b 的上表面32b而流動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)能夠測(cè)定反射率的規(guī)定位置時(shí)，能夠測(cè)定反射率的兩個(gè)反射 率傳感器22、23測(cè)定熱電轉(zhuǎn)換元件10的至少鄰接的兩個(gè)面的反射率。兩個(gè)面的反射率的 測(cè)定結(jié)果被傳輸至計(jì)算機(jī)21。反射率傳感器22包括使特定波長(zhǎng)的光入射至熱電轉(zhuǎn)換元件10的上表面的光照 射部22a ；和接收相對(duì)于該入射光的反射光的光接收部22b。光照射部22a對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換元 件10的上表面垂直地使規(guī)定強(qiáng)度的光入射。而且，光接收部22b測(cè)定從熱電轉(zhuǎn)換元件10的 光入射面大致垂直地射出的反射光的強(qiáng)度。此外，反射率傳感器23具有光照射部23a和光 接收部23b，其中，該光照射部23a使與光照射部22a相同波長(zhǎng)的光以規(guī)定的強(qiáng)度垂直地入 射到熱電轉(zhuǎn)換元件10的任一個(gè)側(cè)面，該光接收部23b測(cè)定從該側(cè)面大致垂直地反射的反射 光的強(qiáng)度。通過使用這兩個(gè)反射率傳感器22、23，能夠得到來自六面體的熱電轉(zhuǎn)換元件10 的鄰接的兩個(gè)面的反射率。其中，反射率能夠通過對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件的某一個(gè)面照射光時(shí)的、反射光的強(qiáng)度相 對(duì)于入射光的強(qiáng)度的比例來計(jì)算。熱電轉(zhuǎn)換元件10中的、彼此相向的兩個(gè)面al、a2與其它四個(gè)面bl b4對(duì)光的反 射率的大小關(guān)系在熱電轉(zhuǎn)換元件的制造階段被預(yù)先把握，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)21中。因此，根 據(jù)通過反射率傳感器22、23從熱電轉(zhuǎn)換元件10的兩個(gè)面測(cè)定到的各自的反射率，計(jì)算機(jī)21 能夠在方位識(shí)別工序中識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件10的特定方位。
此處，詳細(xì)說明識(shí)別的原理。可以認(rèn)為通過反射率傳感器22、23測(cè)定到的來自一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10的兩個(gè)面的反射率的比較結(jié)果有兩種。即，兩個(gè)面的反射率相同的情況 與兩個(gè)面的反射率不同的情況。另外，因?yàn)楦髅娴姆瓷渎实臏y(cè)定結(jié)果中包含誤差，所以只要 反射率的差為規(guī)定的閾值以下(例如以下)，便能夠判斷為反射率相同。而且，在測(cè)定到的兩個(gè)面的反射率不同的情況下，如果預(yù)先將兩個(gè)面al、a2的反 射率設(shè)定為高于其它四個(gè)面bl b4的反射率，則能夠識(shí)別為反射率高的面是圖1中的面 al、a2、即應(yīng)該與電極接合的面。這樣，能夠識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件的特定方位。此外，在測(cè)定到的兩個(gè)面的反射率不同的情況下，如果預(yù)先將兩個(gè)面al、a2的反 射率設(shè)定為低于其它四個(gè)面bl b4的反射率，則能夠識(shí)別為反射率低的面是圖1中的面
a 1、a2 ο進(jìn)一步，在測(cè)定到的兩個(gè)面al、a2的反射率相同的情況下，無論預(yù)先如何設(shè)定兩 個(gè)面al、a2的反射率與其它四個(gè)面bl b4的反射率的大小關(guān)系，均能夠識(shí)別為，處于與測(cè) 定了反射率的兩個(gè)面垂直的位置的兩個(gè)面是圖1中的面al、a2。于是，由此能夠識(shí)別載置于傳送帶33b、33c上的熱電轉(zhuǎn)換元件10的上表面或四個(gè) 側(cè)面中的哪個(gè)面是面al或面a2。這樣，通過計(jì)算機(jī)21識(shí)別到的特定方位的識(shí)別結(jié)果被用 于后述的熱電轉(zhuǎn)換元件配置裝置36的控制中。另外，在計(jì)算反射率的情況下，上述反射率傳感器22、23自身具備直接計(jì)算反射 率的功能也可，計(jì)算機(jī)21自身根據(jù)從各個(gè)光照射部22a、23a射出的入射光的強(qiáng)度、和在各 個(gè)光接收部22b、23b中觀測(cè)到的反射光的強(qiáng)度來計(jì)算反射率也可。此外，在從光照射部22a 和光照射部23a入射到各個(gè)面的光的強(qiáng)度是相互相同的情況下，如果比較反射光的強(qiáng)度， 則成為比較反射率。利用反射率傳感器22、23測(cè)定反射率后，載置于傳送帶33b的上表面32b的熱電 轉(zhuǎn)換元件10在保持其方位的狀態(tài)下向箭頭方向前進(jìn)，進(jìn)入下一個(gè)傳送帶33c的上表面32c。 然后，經(jīng)過固定期間，當(dāng)擋板31打開，成為下一個(gè)測(cè)定對(duì)象的熱電轉(zhuǎn)換元件10從上表面32a 移向上表面32b上時(shí)，通過反射率傳感器22、23測(cè)定下一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10的兩個(gè)面的反射率。最后，根據(jù)計(jì)算機(jī)21的指示，熱電轉(zhuǎn)換元件配置裝置36吸引各熱電轉(zhuǎn)換元件10， 以面al、a2在上下方向上配置的方式調(diào)節(jié)元件的特定方位，然后將該元件配置在支撐框12 中。首先，在傳送帶33c的旁邊配置載置臺(tái)40，在載置臺(tái)40上配置上述骨架型熱電轉(zhuǎn) 換模塊用的支撐框12。熱電轉(zhuǎn)換元件配置裝置36具有真空鑷子24、能夠使真空鑷子24 在圖4的χ方向和ζ方向上移動(dòng)的χ軸部35、和配置在χ軸部35的兩端的能夠使χ軸部 35在y方向上移動(dòng)的y軸部34。如圖5所示，真空鑷子24具有圓筒狀的腕部25和位于其前端的杯狀的吸盤部26。 圓筒狀的腕部25從前端側(cè)起依次包括前端部25c、中間部25b、和基部25a三個(gè)部分。在 前端部25c固定有吸盤部26，該吸盤部26通過真空吸引而對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件10的一個(gè)面進(jìn) 行吸附，并且通過解除真空狀態(tài)而能夠使熱電轉(zhuǎn)換元件10脫落。中間部25b與前端部25c 通過關(guān)節(jié)27b連接，該關(guān)節(jié)27b能夠使前端部25c相對(duì)于中間部25b以χ軸為中心士 180° 地轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，基部25a與中間部25b通過關(guān)節(jié)27a連接，該關(guān)節(jié)27a能夠使中間部25b相對(duì)于基部25a以y軸為中心士 180°地轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，通過根據(jù)需要使關(guān)節(jié)27a、27b彎曲，能 夠改變吸盤部26的位置，能夠吸附傳送帶33c上的熱電轉(zhuǎn)換元件10的上表面和側(cè)面中的 任意的面。這樣，根據(jù)計(jì)算機(jī)21進(jìn)行的特定方位的識(shí)別，利用真空鑷子24有選擇地吸附應(yīng)該 與電極接合的面al或a2。此處，如果傳送帶33c上的熱電轉(zhuǎn)換元件10的上表面被識(shí)別為 面al或a2，則以真空鑷子24吸引元件的上表面。另一方面，如果熱電轉(zhuǎn)換元件10的任一 個(gè)的側(cè)面為面al或a2，則根據(jù)需要使關(guān)節(jié)27a、27b彎曲，以真空鑷子24吸引該側(cè)面。然 后，利用χ軸部35將真空鑷子24向上方提升，由此，熱電轉(zhuǎn)換元件10被吊升至Z方向的上 方，然后，在關(guān)節(jié)27a、27b彎曲的情況下通過解除關(guān)節(jié)27a、27b的彎曲，從而以熱電轉(zhuǎn)換元 件10的上表面變?yōu)槊鍵a或2a的方式配置元件。這樣，完成對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件10的特定方 位的、向熱的流動(dòng)方向的重排。然后，通過χ軸部35和y軸部34的驅(qū)動(dòng)，熱電轉(zhuǎn)換元件10 被移動(dòng)至支撐框12的規(guī)定插通孔12a的上方。然后，通過使真空鑷子24向下方移動(dòng)，將已 對(duì)準(zhǔn)方位的熱電轉(zhuǎn)換元件10插入插通孔12a內(nèi)。另外，熱電轉(zhuǎn)換元件10具有ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件3和η型熱電轉(zhuǎn)換元件4兩種。因 此，為了正確地交替配置P型和η型熱電轉(zhuǎn)換元件，例如，首先將任一方的熱電轉(zhuǎn)換元件10 相對(duì)于支撐框12的插通孔12a每隔一個(gè)地配置，在全部插通孔12a中已有半數(shù)被填滿的時(shí) 亥IJ，對(duì)另一方的熱電轉(zhuǎn)換元件10進(jìn)行同樣的工序即可。之后，為了最終完成熱電轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件接合電極即可。由此，能夠制 造能夠提高發(fā)電效率的熱電轉(zhuǎn)換模塊。此外，上述支撐框12也可以不是在骨架型熱電轉(zhuǎn)換模塊中使用的、用于將熱電轉(zhuǎn) 換元件10牢固地固定并保持的框。例如，在制造采用圖2所示那樣的在相互相向的基板之 間夾著多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換模塊的情況下，例如，將該支撐框12的插通孔 12a形成為比熱電轉(zhuǎn)換元件的外形充分大的外形，進(jìn)一步，在該支撐框12之下預(yù)先配置帶 有電極的基板，經(jīng)由插通孔12a以規(guī)定的方位將熱電轉(zhuǎn)換元件配置在電極上，在后面的工 序中，在除去支撐框后載置另一方的基板，將電極與元件接合即可。此時(shí)，支撐框12能夠作 為暫時(shí)抑制用的框使用，使得熱電轉(zhuǎn)換元件在工作中不翻倒、移動(dòng)等。此外，也能夠?yàn)槿缦?的方式，即，使用僅帶框的容器替代支撐框12，在本工序中僅將熱電轉(zhuǎn)換元件排列到所希望 的方位，而熱電轉(zhuǎn)換元件10的向框的配置工序、向電極上的配置工序則使用其它的裝置進(jìn) 行。另外，如上述那樣如果預(yù)先識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件10的相互相向的兩個(gè)面al、a2、即 在熱電轉(zhuǎn)換模塊組裝時(shí)與接合部件或電極相接的兩個(gè)面al、a2的反射率、與其它四個(gè)面 bl b4的反射率的大小關(guān)系，則能夠通過僅測(cè)定鄰接的兩個(gè)面來判別特定方位，但是在兩 個(gè)面al、a2的反射率與其它四個(gè)面bl b4的反射率的大小關(guān)系不明確的情況下，也能夠 通過測(cè)定三個(gè)面的反射率并比較它們的反射率來判斷熱電轉(zhuǎn)換元件10的特定方位。以上具體地說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不僅限于此。特別是，熱 電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法當(dāng)然能夠應(yīng)用于圖2所示那樣的、多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10被相互相向 的兩個(gè)基板夾著的熱電轉(zhuǎn)換模塊，即，依次層疊有基板、電極、接合部件、使熱電轉(zhuǎn)換元件不 翻倒的暫時(shí)抑制用的框的熱電轉(zhuǎn)換模塊。另外，本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式，能夠?qū)嵤└?種變形方式。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種熱電轉(zhuǎn)換元件，即使在難以根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換元件的表面 形狀識(shí)別其特定方位的情況下，也能夠容易地朝向熱的流動(dòng)方向配置該熱電轉(zhuǎn)換元件的特 定方位。此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供使用熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換模塊和熱電轉(zhuǎn)換模塊的 制造方法。
權(quán)利要求
一種熱電轉(zhuǎn)換元件，其形狀為六面體，其中，相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的反射率不同。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述熱電轉(zhuǎn)換元件含有金屬氧化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述六面體為長(zhǎng)方體。
4.一種熱電轉(zhuǎn)換模塊，其中，具備多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元件；以及多個(gè)電極，將所述多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元件的各一對(duì)的端面彼 此電連接，使所述多個(gè)P型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)η型熱電轉(zhuǎn)換元件以ρ型η型交替的方式 電串聯(lián)連接，所述η型熱電轉(zhuǎn)換元件和ρ型熱電轉(zhuǎn)換元件中的至少一個(gè)的形狀為六面體，相互相向 的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的反射率不同，所述相互相向的兩個(gè)面分別與所述電極接合。
5.一種熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法，其中，具備對(duì)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的熱電轉(zhuǎn)換元件的相互相接的至少兩個(gè)面的反射率進(jìn)行測(cè) 定并比較的工序；以及根據(jù)所述的比較結(jié)果識(shí)別熱電轉(zhuǎn)換元件的應(yīng)該被施加溫度差的特定方位的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供熱電轉(zhuǎn)換元件、使用熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換模塊和熱電轉(zhuǎn)換模塊的制造方法。熱電轉(zhuǎn)換元件的形狀為六面體，相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的反射率不同。熱電轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)p型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)n型熱電轉(zhuǎn)換元件；以及多個(gè)電極，其將上述多個(gè)p型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)n型熱電轉(zhuǎn)換元件的各一對(duì)的端面彼此電連接，使上述多個(gè)p型熱電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)n型熱電轉(zhuǎn)換元件以p型n型交替的方式電串聯(lián)連接，其中，上述n型熱電轉(zhuǎn)換元件和p型熱電轉(zhuǎn)換元件中的至少一個(gè)的形狀為六面體，相互相向的兩個(gè)面與其它四個(gè)面對(duì)光的反射率不同，上述相互相向的兩個(gè)面分別與上述電極接合。
文檔編號(hào)H01L35/32GK101828279SQ20088011197
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者廣山雄一, 澤邊佳成, 貞岡和男 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社