JP2001053342A - Thermoelectric heater and cooler - Google Patents

Thermoelectric heater and cooler

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JP2001053342A
JP2001053342A JP11225364A JP22536499A JP2001053342A JP 2001053342 A JP2001053342 A JP 2001053342A JP 11225364 A JP11225364 A JP 11225364A JP 22536499 A JP22536499 A JP 22536499A JP 2001053342 A JP2001053342 A JP 2001053342A
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JP
Japan
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heat
thermoelectric
electrode plate
thermoelectric module
heat transfer
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JP11225364A
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Japanese (ja)
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Isao Ogawa
勲 小川
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Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Publication date
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain satisfactory heat efficiency and durability. SOLUTION: A cooler is equipped with a thermoelectric module 10, where n-type thermoelectric semiconductor elements 12n and p-type thermoelectric semiconductor elements 12p are connected alternately electrically in series with each other by an upper electrode plate 13 and a lower electrode plate 14 and a heat-generating face H, to generate heat at current application is made by the upper electrode plate 13 and a heat-absorbing face C for absorbing heat at current application is formed by the lower electrode plate 14, a heat sink 30 for heat radiation made of aluminum whose base part 13 of 2 mm or smaller thickness T is brought into contact with the heat generating face H, a compressive spring 34 which presses the base part 1 to the side of the thermoelectric module 10, and a liquid-cooled jacket 20 which contacts with the heat-absorbing face C of the thermoelectric module 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電加熱・冷却装
置に関し、特に、良好な熱効率及び耐久性を得ることが
できる熱電加熱・冷却装置に関する。
The present invention relates to a thermoelectric heating / cooling device, and more particularly to a thermoelectric heating / cooling device capable of obtaining good thermal efficiency and durability.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、車載用の小型の保温/冷蔵庫
やコンピュータのCPUやLSIの冷却装置等として用
いられている、熱電モジュールを用いた熱電・冷却装置
は周知である。熱電モジュールは、2種類の金属(熱電
素子)を電極部材により交互に電気的に直列に接続する
ことによって、ペルチェ効果により、電極部材において
吸熱と放熱とが起こることを利用したものである。この
ような熱電・冷却装置として、近年では、2種類の熱電
素子を外方から支持することなく露出させた、いわゆる
スケルトン型の熱電モジュールを用いたものが注目され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thermoelectric / cooling device using a thermoelectric module, which is used as a small heat insulating / refrigerator for a vehicle, a cooling device for a CPU or an LSI of a computer, etc., is well known. The thermoelectric module utilizes the fact that two kinds of metals (thermoelectric elements) are alternately and electrically connected in series by electrode members, so that heat absorption and heat radiation occur in the electrode members due to the Peltier effect. In recent years, as such a thermoelectric / cooling device, a device using a so-called skeleton-type thermoelectric module in which two types of thermoelectric elements are exposed without being supported from the outside has attracted attention.

【0003】図6は、このようなスケルトン型の熱電モ
ジュールを用いた熱電保温・冷却装置の一例における、
熱電モジュールと、この熱電モジュールからの熱を伝達
する熱伝達部材との接触状態を示す断面図である。この
図6に示す熱電・冷却装置の熱電モジュール10は、熱
電素子であるn型熱電半導体素子12nとp型熱電半導
体素子12pとが仕切板11に嵌通支持されている。こ
れらのn型熱電半導体素子12n及びp型熱電半導体素
子12pの端面間に、表面をニッケルメッキされた電極
部材(上側電極板13及び下側電極板14)がはんだ付
けで接合されており、上側電極板13及び下側電極板1
4によって、n型熱電半導体素子12n及びp型熱電半
導体素子12pが交互に電気的に直列に接続されてい
る。そして、上側電極板13及び下側電極板14にはリ
ード線15を介して直流電源が接続されており、この電
源から電流を流すと、ペルチェ効果により、上側電極板
13と下側電極板14のうちの一方で吸熱が起こり他方
で放熱が起こるようになっている。上側電極板13及び
下側電極板14は、互いに平行な平面上に配設されてお
り、これらのうちのいずれか一方が吸熱面Cを形成し、
他方が放熱面Hを形成している。そして、熱電モジュー
ル10の吸熱面Cは図示しない冷却室の外壁等の熱伝達
手段にに面接されており放熱面は熱伝達手段としてのヒ
ートシンク30に面接され、熱電モジュール10は、こ
れらの熱伝達手段に挟持されている。尚、図6において
は便宜上、上側電極板13で吸熱が起こり、下側電極板
14で放熱が起こるように表されているが、電流を逆方
向に供給することにより、下側電極板14で吸熱作用
を、上側電極板13で放熱作用を生じさせることも可能
である。
FIG. 6 shows an example of a thermoelectric heat insulating / cooling device using such a skeleton type thermoelectric module.
It is sectional drawing which shows the contact state of the thermoelectric module and the heat transfer member which transmits the heat from this thermoelectric module. In the thermoelectric module 10 of the thermoelectric / cooling device shown in FIG. 6, an n-type thermoelectric semiconductor element 12n and a p-type thermoelectric semiconductor element 12p, which are thermoelectric elements, are fitted into and supported by a partition plate 11. Electrode members (upper electrode plate 13 and lower electrode plate 14) whose surfaces are nickel-plated are joined by soldering between end faces of these n-type thermoelectric semiconductor elements 12n and p-type thermoelectric semiconductor elements 12p. Electrode plate 13 and lower electrode plate 1
4, the n-type thermoelectric semiconductor elements 12n and the p-type thermoelectric semiconductor elements 12p are electrically connected in series alternately. A DC power supply is connected to the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 via a lead wire 15. When a current flows from this power supply, the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 Heat is absorbed on one side and heat is released on the other. The upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 are disposed on planes parallel to each other, and one of them forms a heat absorbing surface C,
The other forms a heat dissipation surface H. The heat absorbing surface C of the thermoelectric module 10 is in contact with a heat transfer means such as an outer wall of a cooling chamber (not shown), and the heat radiating surface is in contact with a heat sink 30 as a heat transfer means. It is sandwiched by means. In FIG. 6, for convenience, heat is absorbed in the upper electrode plate 13 and heat is released in the lower electrode plate 14. It is also possible to cause the upper end electrode plate 13 to emit heat as a heat absorbing effect.

【0004】このように、スケルトン型の熱電モジュー
ル10を用いた熱電加熱・冷却装置では、上側電極板1
3及び下側電極板14を基板等に固定せずに露出させて
いるため、上側電極板13や下側電極板14に直接、冷
蔵室の外壁やヒートシンク30等の外部の部材を接触配
置することができる。そのため、熱電モジュール10の
吸熱面Cや放熱面Hと外部の部材との間で直接に高効率
で熱交換を行うことができる利点がある。また、上側電
極板13及び下側電極板14が基板に固定されないた
め、放熱面H側と吸熱面C側との温度差に応じて上側電
極板13及び下側電極板14が外部の部材に沿って摺動
し、熱電半導体素子12n,12pに発生する熱ひずみ
が、緩和される。そのため、熱電半導体素子12n,1
2pの金属疲労が低減され、また、熱電半導体素子12
n,12pと上側電極板13や下側電極板14との接合
が外れ難くなる等、熱電素子が基板に固定されている非
スケルトン型の熱電モジュールに比して耐久性が向上さ
れる利点もある。
As described above, in the thermoelectric heating / cooling apparatus using the skeleton type thermoelectric module 10, the upper electrode plate 1
Since the lower electrode plate 3 and the lower electrode plate 14 are exposed without being fixed to the substrate or the like, external members such as the outer wall of the refrigerator compartment and the heat sink 30 are directly contacted with the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14. be able to. Therefore, there is an advantage that heat can be directly and efficiently exchanged between the heat absorption surface C or the heat radiation surface H of the thermoelectric module 10 and an external member. Further, since the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 are not fixed to the substrate, the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 are connected to external members in accordance with the temperature difference between the heat radiation surface H and the heat absorbing surface C. Along, the thermal strain generated in the thermoelectric semiconductor elements 12n and 12p is reduced. Therefore, the thermoelectric semiconductor elements 12n, 1
2p metal fatigue is reduced, and the thermoelectric semiconductor element 12
There is also an advantage that durability is improved as compared with a non-skeleton type thermoelectric module in which thermoelectric elements are fixed to a substrate, for example, the junction between the n, 12p and the upper electrode plate 13 or the lower electrode plate 14 is hardly released. is there.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
熱電加熱・冷却装置においては、熱電モジュール10の
吸熱面Cや放熱面Hが、熱電半導体素子12n,12p
にはんだ等によって固定された小さな上側電極板13及
び下側電極板14によって構成されているため、図6中
に示す領域Kのように、上側電極板13や下側電極板1
4を固定する際の取り付け誤差によって、吸熱面Cや放
熱面Hに凹凸が生じる可能性がある。また、図6中に示
す領域Mのように、上側電極板13や下側電極板14の
加工誤差によっても、吸熱面Cや放熱面Hに凹凸が生じ
る可能性もある。そしてこのように吸熱面Cや放熱面H
に凹凸が生じると、これらの吸熱面Cや放熱面Hとヒー
トシンク30等の熱伝達手段との間に隙間Sがあいてし
まい、熱抵抗が増大し、熱伝導の効率が低下して、スケ
ルトン型熱電モジュールの利点である熱交換の高効率性
が生かされない場合がある。更に、通電時に、放熱面H
側と吸熱面C側との温度差によって熱電モジュール10
内に放熱面H側に向けて突状になろうとする応力が発生
する。この熱電モジュール10は冷却室の外壁やヒート
シンク30等の熱伝達手段間に挟持されており、これら
の熱伝達手段が応力に抗するため、上側電極板13や下
側電極板14の金属疲労や、熱電半導体素子12n,1
2pと上側電極板13及び下側電極板14との接合の離
脱等が発生するおそれがある。
However, in the above-described thermoelectric heating / cooling apparatus, the heat absorbing surface C and the heat radiating surface H of the thermoelectric module 10 have the thermoelectric semiconductor elements 12n and 12p.
The upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 1 as shown in a region K shown in FIG.
Due to a mounting error in fixing the heat sink 4, the heat absorbing surface C and the heat radiating surface H may have irregularities. Further, as in a region M shown in FIG. 6, irregularities may be generated on the heat absorption surface C and the heat radiation surface H due to a processing error of the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14. And the heat absorbing surface C and the heat radiating surface H
When irregularities occur in the skeleton, there is a gap S between the heat absorbing surface C or the heat radiating surface H and the heat transfer means such as the heat sink 30, so that the thermal resistance increases, the heat conduction efficiency decreases, and the skeleton In some cases, the high efficiency of heat exchange, which is an advantage of the thermoelectric module, cannot be used. Further, when electricity is supplied, the heat dissipation surface H
Temperature difference between the heat-absorbing surface C side and the thermoelectric module 10
Inside, a stress is generated which tends to project toward the heat radiating surface H side. The thermoelectric module 10 is sandwiched between heat transfer means such as an outer wall of a cooling chamber and a heat sink 30. Since the heat transfer means resists stress, metal fatigue of the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 is reduced. , Thermoelectric semiconductor element 12n, 1
There is a possibility that the joint between the 2p and the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 may be separated.

【0006】また、熱電モジュールを複数備え、これら
の熱電モジュールの吸熱面や放熱面に熱伝達手段を接触
させる熱電加熱・冷却装置においては、熱電モジュール
どうし間の取り付け誤差によって、更に、熱電モジュー
ルの吸熱面や放熱面と熱伝達手段との間に隙間があいて
しまい、熱抵抗が増大し、熱伝導の効率が低下して、熱
電モジュールによる冷却効率や加熱効率を低減させてし
まうおそれがある。このように、スケルトン型の熱電モ
ジュールを用いた熱電加熱・冷却装置においても、更に
一層、熱交換効率や耐久性の向上が望まれている。
Further, in a thermoelectric heating / cooling apparatus in which a plurality of thermoelectric modules are provided, and a heat transfer means is brought into contact with a heat absorbing surface or a heat radiating surface of these thermoelectric modules, furthermore, due to a mounting error between the thermoelectric modules, the thermoelectric module may be further damaged. There is a gap between the heat absorbing surface or the heat dissipating surface and the heat transfer means, the thermal resistance increases, the heat conduction efficiency decreases, and the cooling efficiency and the heating efficiency by the thermoelectric module may decrease. . As described above, in a thermoelectric heating / cooling device using a skeleton type thermoelectric module, further improvement in heat exchange efficiency and durability is desired.

【0007】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたもので、良好な熱交換効率及び耐久性を得
ることができる熱電加熱・冷却装置を提供することを目
的とする。
[0007] The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a thermoelectric heating / cooling apparatus capable of obtaining good heat exchange efficiency and durability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、熱電素子を構成する第1の素子部材及
び第2の素子部材を電極部材によって交互に電気的に直
列に接続し、前記熱電素子によって、通電時に発熱する
発熱面と通電時に吸熱する吸熱面とを形成した熱電モジ
ュールと、前記放熱面を形成する前記電極部材又は前記
吸熱面を形成する前記電極部材に、前記熱電モジュール
の外方から面接し、前記電極部材の熱を伝達する熱伝達
手段とを備える熱電加熱・冷却装置において、前記熱伝
達手段を前記熱電モジュール側へ押圧する押圧手段を備
え、前記熱伝達手段は、前記電極部材と接触する接触部
が、前記押圧手段による押圧によって、前記放熱面の形
状に従って弾性変形可能である熱電加熱・冷却装置を提
供することにより、前記目的を達成する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a thermoelectric element in which first and second element members are electrically connected in series alternately by electrode members. The thermoelectric element, a thermoelectric module having a heat generating surface that generates heat when energized and a heat absorbing surface that absorbs heat when energized, and the electrode member that forms the heat radiating surface or the electrode member that forms the heat absorbing surface, A thermoelectric heating / cooling device comprising: a heat transfer unit that is in contact with the outside of the thermoelectric module and transfers heat of the electrode member; and a pressing unit that presses the heat transfer unit toward the thermoelectric module, The means is provided by providing a thermoelectric heating / cooling device in which a contact portion in contact with the electrode member is elastically deformable according to the shape of the heat radiating surface by being pressed by the pressing means. To achieve the above purpose.

【0009】本発明の熱電加熱・冷却装置においては、
電極部材で構成されている放熱面又は吸熱面に、熱伝達
手段の接触部が押しつけられると、熱伝達手段の接触部
は、押しつけられている放熱面又は吸熱面の形状に従っ
て変形した状態で、放熱面又は吸熱面に接触する。従っ
て、熱伝達手段の接触部と放熱面又は吸熱面との間に生
じる隙間を小さく抑えることができ、このような隙間に
よる熱伝達効率の低下を防ぐことができる。また、前記
熱伝達手段は、前記電極部材と接触する接触部が、放熱
面または吸熱面の形状に従って弾性変形可能に形成され
ているので、通電による熱膨張で、熱電モジュールが変
形しても、それに合わせて接触部が変形するため、接触
部と放熱面や吸熱面との間に生じる隙間を小さく抑え、
熱伝達効率の低下を回避することができる。また、熱電
モジュール内の応力が解消されるため、熱ひずみによる
金属疲労や接合の離脱が回避される。
In the thermoelectric heating / cooling device of the present invention,
When the contact portion of the heat transfer means is pressed against the heat dissipation surface or heat absorption surface formed of the electrode member, the contact portion of the heat transfer means is deformed according to the shape of the heat dissipation surface or heat absorption surface being pressed. Contact heat sink or heat sink. Therefore, the gap generated between the contact portion of the heat transfer means and the heat radiating surface or the heat absorbing surface can be kept small, and a decrease in heat transfer efficiency due to such a gap can be prevented. Further, in the heat transfer means, since the contact portion in contact with the electrode member is formed so as to be elastically deformable according to the shape of the heat dissipation surface or heat absorption surface, even if the thermoelectric module is deformed by thermal expansion due to energization, Since the contact part is deformed accordingly, the gap between the contact part and the heat dissipation surface or heat absorption surface is kept small,
A decrease in heat transfer efficiency can be avoided. Further, since the stress in the thermoelectric module is eliminated, metal fatigue due to thermal strain and detachment of the junction are avoided.

【0010】本発明の熱電加熱・冷却装置において、前
記熱伝達手段の前記接触部は、接触する電極部材に対す
る略垂直方向の厚みが2mm以下のアルミニウム製部材
により形成されているものとすることができる。本発明
の熱電加熱・冷却装置において、前記押圧手段は、前記
熱伝達手段の前記電極部材に対して逆側に前記電極部材
に対して固定配置された支持部材と、該支持部材と前記
電極部材との間に配設された圧縮ばねとを含むものとす
ることができる。
[0010] In the thermoelectric heating / cooling apparatus according to the present invention, the contact portion of the heat transfer means may be formed of an aluminum member having a thickness in a direction substantially perpendicular to an electrode member to be contacted of 2 mm or less. it can. In the thermoelectric heating / cooling device of the present invention, the pressing means is a support member fixedly arranged on the electrode member on a side opposite to the electrode member of the heat transfer means, and the support member and the electrode member And a compression spring disposed between them.

【0011】本発明の熱電加熱・冷却装置は、前記熱電
モジュールを複数備え、前記熱伝達手段は、複数の前記
熱電モジュールそれぞれに接触し各熱電モジュールの前
記電極部材の熱を伝達し、前記押圧手段は、前記熱伝達
手段の前記接触部をそれぞれの前記熱電モジュール側へ
押圧するものとすることができる。本発明の熱電加熱装
置では、熱伝達手段の接触部が変形することによって、
複数の熱電モジュールどうし間の取り付け誤差が吸収さ
れ、この取り付け誤差によって生じる、熱伝達手段と放
熱面又は吸熱面との間の隙間を少なく抑え、熱伝達効率
の低下を防ぐことができる。この場合、前記熱伝達手段
は、前記熱電モジュール同士間に対向する対向部にダイ
ヤフラム溝を有するものとすることができる。これによ
り、1つの熱電モジュールにおける接触部の変形が他の
熱電モジュールとの接触部に影響を与えることがなく、
熱伝達手段の接触部が、複数の熱電モジュールそれぞに
対して一層適切に変形し、確実に熱伝達手段と放熱面又
は吸熱面との間に生じる隙間をより小さく抑え、熱伝達
効率の低下を防ぐことができる。
The thermoelectric heating / cooling apparatus according to the present invention includes a plurality of the thermoelectric modules, and the heat transfer means contacts each of the plurality of thermoelectric modules to transfer the heat of the electrode members of each thermoelectric module, and The means may press the contact portions of the heat transfer means toward the respective thermoelectric modules. In the thermoelectric heating device of the present invention, by deforming the contact portion of the heat transfer means,
A mounting error between the plurality of thermoelectric modules is absorbed, and a gap between the heat transfer means and the heat radiating surface or the heat absorbing surface caused by the mounting error can be reduced to prevent a decrease in heat transfer efficiency. In this case, the heat transfer means may have a diaphragm groove at a facing portion facing between the thermoelectric modules. Thereby, the deformation of the contact portion in one thermoelectric module does not affect the contact portion with another thermoelectric module,
The contact portion of the heat transfer means is more appropriately deformed for each of the plurality of thermoelectric modules, and the gap generated between the heat transfer means and the heat radiating surface or the heat absorbing surface is surely reduced to reduce the heat transfer efficiency. Can be prevented.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発
明の熱電加熱・冷却装置の一実施形態としての、ラジエ
ータの不凍液等を冷却する冷却装置の概略構成を示す断
面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a cooling device for cooling an antifreeze of a radiator or the like as an embodiment of the thermoelectric heating / cooling device of the present invention.

【0013】本実施形態の熱電加熱・冷却装置(冷却装
置)は、液冷ジャケット20と、この液冷ジャケット2
0の互いに対向する側壁それぞれに3枚ずつ対向しこの
側壁を冷却する熱電モジュール10と、熱電モジュール
10から発生する熱を放熱する熱伝達部材としての2つ
のヒートシンク30とを備えている。
The thermoelectric heating / cooling device (cooling device) of this embodiment includes a liquid cooling jacket 20 and a liquid cooling jacket 2.
The thermoelectric module 10 includes three thermoelectric modules 10 that oppose three opposing side walls and cools the side walls, and two heat sinks 30 as heat transfer members that radiate heat generated from the thermoelectric module 10.

【0014】液冷ジャケット20は、厚板状のアルミニ
ウム等の熱良導性部材に、その対となる2つの側壁の近
傍を複数度往復する2つの通路21,21を穿設し、且
つこの通路21,21の両端部を外方に連通させたもの
であり、外部から不凍液等を流入させこの通路21,2
1を流通させた後、再び外部へ流出させるようになって
いる。液冷ジャケット20の表面は、熱良導性の電気絶
縁層によって被覆されている。この熱良導性電気絶縁層
は、厚さが数十〜数百μm、好ましくは15〜100μ
mである。また、熱良導性電気絶縁層の材料としては、
例えばエポキシ系樹脂に熱良導性フィラーを添加したも
の、フッ素樹脂コート剤、シリコン系熱伝導性接着剤等
を使用することができる。そしてこの液冷ジャケット2
0の前記2つの側壁には、熱電モジュール10が各側壁
それぞれに対して3枚ずつの合計6枚が対面配置されて
いる。
The liquid cooling jacket 20 is formed by drilling two passages 21 and 21 which reciprocate a plurality of times around two pairs of side walls near a pair of side walls of a thermally conductive member such as a thick aluminum plate. Both ends of the passages 21 and 21 are communicated to the outside.
After the 1 has been circulated, it is allowed to flow out again. The surface of the liquid cooling jacket 20 is covered with a thermally conductive electric insulating layer. This thermally conductive electrical insulating layer has a thickness of several tens to several hundreds μm, preferably 15 to 100 μm.
m. In addition, as a material of the heat conductive electrical insulating layer,
For example, an epoxy resin to which a heat conductive filler is added, a fluorine resin coating agent, a silicon heat conductive adhesive, or the like can be used. And this liquid cooling jacket 2
On the two side walls 0, three thermoelectric modules 10 are arranged for each side wall, that is, a total of six thermoelectric modules 10 face each other.

【0015】図2は、本実施形態の冷却装置に用いられ
る熱電モジュールを示す斜視図である。この図2に示さ
れるように、熱電モジュール10は、貫通孔の形成され
た仕切板11と、熱電素子を構成する第1の部材として
のn型熱電半導体素子12n及び第2の部材としてのp
型熱電半導体素子12pと、銅板などで構成されn型熱
電半導体素子12nとp型熱電半導体素子12pとを電
気的に接続する電極部材としての上側電極板13及び下
側電極板14とを備えている。n型熱電半導体素子12
n及びp型熱電半導体素子12pは、互いに同径且つ同
軸長の柱形状であって、仕切板11の貫通孔を貫通して
それぞれの長手方向略中心位置で仕切板11に略直角に
固定配置されている。n型熱電半導体素子12nとp型
熱電半導体素子12pとは、互い違いに配設されてお
り、それぞれ異なる型の熱電半導体素子と隣接してい
る。仕切板11は、電気絶縁性の板状部材であり、例え
ば、ガラスエポキシ板等を用いることができる。この仕
切板11は、n型及びp型半導体素子12n,12pの
貫通方向に弾性変形可能であることが、液冷ジャケット
20及びヒートシンク30の両方に良好に対してなるべ
く隙間をあけずに配置可能な点で好ましい。このn型熱
電半導体素子12n及びp型熱電半導体素子12pに
は、ビスマス・テルル等の半導体単結晶を用いることが
できる。
FIG. 2 is a perspective view showing a thermoelectric module used in the cooling device of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the thermoelectric module 10 includes a partition plate 11 having a through hole, an n-type thermoelectric semiconductor element 12n as a first member constituting the thermoelectric element, and a p-type thermoelectric element 12n as a second member.
Type thermoelectric semiconductor element 12p, and an upper electrode plate 13 and a lower electrode plate 14 as electrode members which are made of a copper plate or the like and electrically connect the n-type thermoelectric semiconductor element 12n and the p-type thermoelectric semiconductor element 12p. I have. n-type thermoelectric semiconductor element 12
The n-type and p-type thermoelectric semiconductor elements 12p have a columnar shape having the same diameter and the same coaxial length as each other, and penetrate through holes of the partition plate 11 and are fixed to the partition plate 11 at substantially center positions in the longitudinal direction at substantially right angles. Have been. The n-type thermoelectric semiconductor elements 12n and the p-type thermoelectric semiconductor elements 12p are arranged alternately, and are adjacent to thermoelectric semiconductor elements of different types. The partition plate 11 is an electrically insulating plate member, and for example, a glass epoxy plate or the like can be used. The partition plate 11 can be elastically deformed in the penetrating direction of the n-type and p-type semiconductor elements 12n and 12p, so that it can be disposed in both the liquid cooling jacket 20 and the heat sink 30 with as little gap as possible. It is preferable from the point of view. For the n-type thermoelectric semiconductor element 12n and the p-type thermoelectric semiconductor element 12p, a semiconductor single crystal such as bismuth tellurium can be used.

【0016】そして、1つのp型熱電半導体素子12p
と1つのn型熱電半導体素子12nとが対となって、各
対毎に、p型熱電半導体素子12pの上端面とn型熱電
半導体素子12nの上端面との間には上側電極板13が
架設されている。上側電極板13は、p型熱電半導体素
子12p及びn型熱電半導体素子12nの各上端面に、
はんだにより接合されている。上側電極板13は全て仕
切板11と平行な1つの平面上に配置されており、上側
電極板13の上側の面(仕切板11と逆側の面)によっ
て、この上側電極板13の上側の面を含む吸熱面Cが形
成されている。この吸熱面Cは、液冷ジャケット10に
対面配置されている。また、各対のうちのn型熱電半導
体素子12nの下端面と、このn型熱電半導体素子に隣
接している異なる対のp型熱電半導体素子12pの下端
面との間に、下側電極板14が架設されている。下側電
極板13は、p型熱電半導体素子12p及びn型熱電半
導体素子12nの各下端面にはんだにより接合されてい
る。下側電極板14は、仕切板11に対して上側電極板
13と逆側において仕切板11と平行な他の1つの平面
上に配置されており、下側電極板14の下側の面(仕切
板11と逆側の面)によって、この下側14電極板14
の下側の面を含む放熱面Hが形成されている。放熱面H
は、ヒートシンク30に接触している。上側電極板13
及び下側電極板14の表面にはメッキによりニッケル層
が形成されている。このニッケル層は、電極を構成する
銅などの分子が熱電半導体素子(p型熱電半導体素子1
2p及びn型熱電半導体素子12n)に拡散してしまう
ことを防止する拡散防止層として機能する。
Then, one p-type thermoelectric semiconductor element 12p
And one n-type thermoelectric semiconductor element 12n is paired, and for each pair, an upper electrode plate 13 is provided between the upper end face of the p-type thermoelectric semiconductor element 12p and the upper end face of the n-type thermoelectric semiconductor element 12n. It is erected. The upper electrode plate 13 is provided on each upper end surface of the p-type thermoelectric semiconductor element 12p and the n-type thermoelectric semiconductor element 12n.
Joined by solder. All of the upper electrode plates 13 are arranged on one plane parallel to the partition plate 11, and the upper surface of the upper electrode plate 13 (the surface on the opposite side to the partition plate 11) is used. A heat absorbing surface C including a surface is formed. The heat absorbing surface C is disposed to face the liquid cooling jacket 10. A lower electrode plate is provided between the lower end surface of the n-type thermoelectric semiconductor element 12n of each pair and the lower end surface of a different pair of p-type thermoelectric semiconductor elements 12p adjacent to the n-type thermoelectric semiconductor element. 14 are installed. The lower electrode plate 13 is soldered to each lower end surface of the p-type thermoelectric semiconductor element 12p and the n-type thermoelectric semiconductor element 12n. The lower electrode plate 14 is disposed on another plane parallel to the partition plate 11 on a side opposite to the upper electrode plate 13 with respect to the partition plate 11, and a lower surface of the lower electrode plate 14 ( This lower 14 electrode plate 14 is formed by the surface opposite to the partition plate 11).
The heat radiating surface H including the lower surface is formed. Heat dissipation surface H
Are in contact with the heat sink 30. Upper electrode plate 13
A nickel layer is formed on the surface of the lower electrode plate 14 by plating. In the nickel layer, molecules such as copper constituting an electrode are formed of a thermoelectric semiconductor element (p-type thermoelectric semiconductor element 1).
It functions as a diffusion prevention layer for preventing diffusion into the 2p and n-type thermoelectric semiconductor elements 12n).

【0017】そして、上側電極板13及び下側電極板1
4によって、n型熱電半導体素子12nとp型熱電半導
体素子12pとが交互に電気的に直列に接続されてい
る。直列の接続の両端に位置する上側電極板13及び下
側電極板14にはリード線15,15が接続されてお
り、電源からこのリード線15,15を介して電流が所
定の方向に供給されると、ペルチェ効果により上側電極
板13で吸熱が起こり下側電極板14で発熱が起こるよ
うになっている。尚、電流を逆方向に供給することによ
り、下側電極板14で吸熱作用を、上側電極板13で発
熱作用を生じさせることも可能である。
The upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 1
4, the n-type thermoelectric semiconductor elements 12n and the p-type thermoelectric semiconductor elements 12p are alternately and electrically connected in series. Lead wires 15 are connected to the upper electrode plate 13 and the lower electrode plate 14 located at both ends of the series connection, and a current is supplied from a power source via the leads 15 in a predetermined direction. Then, heat is absorbed in the upper electrode plate 13 and heat is generated in the lower electrode plate 14 due to the Peltier effect. By supplying a current in the opposite direction, it is possible to cause the lower electrode plate 14 to generate an endothermic effect and the upper electrode plate 13 to generate a heat generating effect.

【0018】図3は、本実施形態の冷却装置を示す図1
のA−A線矢視断面図である。本実施形態では、図3に
示されるように、この熱電モジュール10は3枚ずつが
電気的に直列に接続されており、図1に示すように、直
列に接続された3枚ずつがそれぞれ、その吸熱面Cを、
液冷ジャケット20の2つの前記側壁の互いに異なる側
壁に接触させるように配置されている。そして、直列に
接続された3枚ずつの2組の熱電モジュールの放熱面H
には、各組毎に1つずつヒートシンク30が接触してい
る。これらの液冷ジャケット20及び熱電モジュール1
0は、枠体40の中空部に収容されており、リード線1
5は、枠体40に穿設されたリード線用の貫通孔から外
方に露出されている。この貫通孔はリード線15を外方
に露出した後に、硬化性樹脂42により密封され、枠体
40の内部が良好な耐湿性を得られるようになってい
る。
FIG. 3 is a diagram showing a cooling device according to this embodiment.
3 is a sectional view taken along line AA of FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, three thermoelectric modules 10 are electrically connected in series, and as shown in FIG. 1, three thermoelectric modules 10 are connected in series, respectively. The heat absorbing surface C is
The two side walls of the liquid cooling jacket 20 are arranged to contact different side walls. Then, the heat dissipation surfaces H of the two sets of three thermoelectric modules connected in series
, One heat sink 30 is in contact with each set. The liquid cooling jacket 20 and the thermoelectric module 1
0 is housed in the hollow portion of the frame 40, and the lead wire 1
5 is exposed to the outside from a lead wire through hole formed in the frame body 40. After exposing the lead wire 15 to the outside, the through hole is sealed with the curable resin 42 so that the inside of the frame body 40 can obtain good moisture resistance.

【0019】2つのヒートシンク30は、いずれも、ア
ルミニウム製である。これらのヒートシンク30は、厚
さ(図1に示すT)が2mm以下の長板状であって、且
つ厚さTと垂直方向の一方の表面に熱良導性の電気絶縁
層が積層された基台部31を備えている。この熱良導性
電気絶縁層は、厚さが数十〜数百μm、好ましくは15
〜100μmである。また、熱良導性電気絶縁層の材料
としては、例えばエポキシ系樹脂に熱良導性フィラーを
添加したもの、フッ素樹脂コート剤、シリコン系熱伝導
性接着剤等を使用することができる。そして、基台部3
1の電気絶縁層側の表面の周縁部が枠体40の端面に面
接されている。また、電気絶縁層側の表面のうち周縁部
でない内方部は、その長手方向に3分割された領域(接
触部)それぞれに1枚ずつ熱電モジュール10の放熱面
Hが面接されている。図4は、本実施形態の冷却装置を
示す図1のB−B線矢視断面図である。図4にも示すよ
うに、基台部31は、電気絶縁層と逆側の面の長手方向
に3分割された領域31a,31b,31cそれぞれか
ら、垂直に複数立設された薄板状のフィン32及び棒状
のばね取り付け部33とを備えている。ばね取り付け部
33は、それぞれの領域において隅部4カ所と略央部2
カ所の6カ所に形成されており、このばね取り付け部3
3には、つるまきばね34が巻装されている。基台部3
1の各領域は、図1に示されるように、ダイヤフラム溝
36によって周囲と区画されされている。
The two heat sinks 30 are both made of aluminum. These heat sinks 30 have a long plate shape with a thickness (T shown in FIG. 1) of 2 mm or less, and a heat conductive electrical insulating layer is laminated on one surface in a direction perpendicular to the thickness T. A base 31 is provided. This thermally conductive electrical insulating layer has a thickness of several tens to several hundreds μm, preferably 15 to 100 μm.
100100 μm. Further, as the material of the thermally conductive electric insulating layer, for example, a material obtained by adding a thermally conductive filler to an epoxy resin, a fluorine resin coating agent, a silicon-based thermally conductive adhesive, or the like can be used. And the base part 3
The periphery of the surface on the side of the first electrical insulating layer is in contact with the end face of the frame body 40. In addition, the heat radiation surface H of the thermoelectric module 10 is in surface contact with each of the three portions (contact portions) in the longitudinal direction of the inner portion that is not the peripheral portion of the surface on the side of the electric insulating layer. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 showing the cooling device of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the base portion 31 is a thin plate-like fin that is vertically erected from each of three regions 31 a, 31 b, and 31 c in the longitudinal direction of the surface on the side opposite to the electric insulating layer. 32 and a rod-shaped spring attachment portion 33. The spring mounting portion 33 has four corners and a substantially central portion 2 in each region.
The spring mounting portion 3 is formed at six locations.
A helix spring 34 is wound around 3. Base 3
As shown in FIG. 1, each of the regions 1 is separated from the surroundings by a diaphragm groove 36.

【0020】ヒートシンク30のフィン32及びばね取
り付け部33は、蓋部材35によっって基台部31の逆
側から覆われている。蓋部材35は小ねじ51によって
基台部31にねじ留めされている。また蓋部材35は、
大ねじ52によって枠体40にねじ留めされ、ヒートシ
ンク30に対して上側電極板13や下側電極14と逆側
の位置に、上側電極板13や下側電極14に対して固定
配置されて支持部材として機能するようになっている。
The fins 32 and the spring mounting portions 33 of the heat sink 30 are covered by a cover member 35 from the opposite side of the base 31. The cover member 35 is screwed to the base 31 with small screws 51. The lid member 35 is
It is screwed to the frame 40 by the large screw 52, and is fixed to the upper electrode plate 13 and the lower electrode 14 at a position opposite to the heat sink 30 and opposite to the upper electrode plate 13 and the lower electrode 14, and is supported. It functions as a member.

【0021】更に、枠体40の2つのヒートシンク30
対向面の表面それぞれには、外周縁を一周するOリング
用溝43が形成されており、このOリング用溝43にO
リング44が嵌め込まれて枠体40とヒートシンク30
との間が密封されている。また、蓋部材35の外周縁部
とヒートシンク30との間にも0リング37がはめ込ま
れ、蓋部材35とヒートシンク35の間も密封されてい
る。
Further, the two heat sinks 30 of the frame 40 are
An O-ring groove 43 is formed on each of the surfaces of the opposing surfaces so as to go around the outer peripheral edge.
The ring 44 is fitted into the frame 40 and the heat sink 30.
Is sealed between. The O-ring 37 is also fitted between the outer peripheral edge of the lid member 35 and the heat sink 30 to seal the space between the lid member 35 and the heat sink 35.

【0022】図5は、ヒートシンク30と熱電モジュー
ル10との接触状態を模式的に示す説明図である。図5
に示すように、各熱電モジュール10の放熱面Hや冷却
面Cには、上側及び下側の各電極板13,14の加工誤
差による凹凸(領域K)や取り付け誤差による凹凸(領
域M)が存在している。そして、蓋部材35が支持部材
として機能することにより、蓋部材35と基台部31と
の間に配設されたつるまきばね34が押圧手段として機
能して、基台部31を熱電モジュール10側に押圧す
る。そのため、基台部31が、それぞれ熱電モジュール
10の形状に合わせて変形し、熱電モジュール10の1
枚ずつの放熱面Hに面接し、熱電モジュール10の放熱
面Hと基台部31との間の隙間は極力少なく抑えられて
いる。またこのとき、基台部31がダイヤフラム溝36
において容易に変形し、各熱電モジュール10での位置
の変位がダイヤフラム溝36によって容易に吸収され、
隣接する熱電モジュール10に影響しないようになって
いる。
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a contact state between the heat sink 30 and the thermoelectric module 10. FIG.
As shown in (1), irregularities (region K) due to processing errors and irregularities (region M) due to mounting errors of the upper and lower electrode plates 13 and 14 are formed on the heat radiation surface H and the cooling surface C of each thermoelectric module 10. Existing. When the cover member 35 functions as a support member, the helix spring 34 disposed between the cover member 35 and the base 31 functions as a pressing unit, and the base 31 is connected to the thermoelectric module 10. Press to the side. Therefore, the base 31 is deformed according to the shape of the thermoelectric module 10, and one of the thermoelectric modules 10 is deformed.
The heat dissipation surface H of each sheet is in contact with the heat dissipation surface H, and the gap between the heat dissipation surface H of the thermoelectric module 10 and the base 31 is minimized. At this time, the base portion 31 is
, And the displacement of the position in each thermoelectric module 10 is easily absorbed by the diaphragm groove 36,
It does not affect the adjacent thermoelectric module 10.

【0023】上述の構成を有する本実施形態の冷却装置
では、リード線15を介して外部電源から熱電モジュー
ル10に通電されることによって、熱電モジュール10
の吸熱面Cに接触する液冷ジャケット20が冷却され、
液冷ジャケット20の通路21を流れる不凍液等の液体
が冷却される。また、ヒートシンク30のフィン32及
びばね取り付け部33間の隙間には冷水が流通され、熱
電ジャケット10の放熱面Hからの放熱で暖められたヒ
ートシンク30のフィン32が冷却される。
In the cooling apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration, the thermoelectric module 10 is energized from an external power supply through the lead wire 15 so that the thermoelectric module 10
The liquid cooling jacket 20 which is in contact with the heat absorbing surface C is cooled,
Liquid such as antifreeze flowing through the passage 21 of the liquid cooling jacket 20 is cooled. In addition, cold water flows through a gap between the fins 32 of the heat sink 30 and the spring attachment portions 33, and the fins 32 of the heat sink 30 that have been heated by heat radiation from the heat radiation surface H of the thermoelectric jacket 10 are cooled.

【0024】このとき、熱電モジュール10の放熱面H
と基台部31との間の隙間は極力少なく抑えられるた
め、熱電モジュール10とヒートシンク30の基台部3
1との間での熱抵抗が低く抑えられ、熱電モジュール1
0から基台部31へ高効率で熱が移行し熱交換が行われ
る。更に、本実施形態では、仕切板11として、n型及
びp型半導体素子12n,12pの貫通方向に弾性変形
可能なものを用いることにより、つるまきばね34から
の押圧力によって、仕切板11が液冷ジャケット20側
へ押圧され、下側電極板14と液冷ジャケット20との
間の隙間も少なく抑えられ、液冷ジャケット20から熱
電モジュール10の冷却面Cへの吸熱も高効率で行われ
る。そして、通電時には、放熱面H側と吸熱面C側との
温度差によって熱電モジュール10内に放熱面H側に向
けて突状になろうとする応力が発生する。本実施形態で
は、この応力に応じてつるまきばね34が若干伸縮し、
熱電モジュール10に発生する応力を緩和する。従っ
て、熱ひずみによる金属疲労や、上側及び下側の電極板
13,14とn型熱電半導体素子12nやp型熱電半導
体素子12pとの接合の離脱が起き難く、高い耐久性を
得ることができる。
At this time, the heat radiation surface H of the thermoelectric module 10
The gap between the thermoelectric module 10 and the heat sink 30 can be reduced as much as possible.
Thermal resistance between the thermoelectric module 1 and the thermoelectric module 1
Heat is transferred from 0 to the base 31 with high efficiency, and heat exchange is performed. Further, in the present embodiment, the partition plate 11 is elastically deformable in the penetrating direction of the n-type and p-type semiconductor elements 12 n and 12 p as the partition plate 11. Pressed toward the liquid cooling jacket 20 side, the gap between the lower electrode plate 14 and the liquid cooling jacket 20 is also reduced, and heat absorption from the liquid cooling jacket 20 to the cooling surface C of the thermoelectric module 10 is performed with high efficiency. . Then, at the time of energization, a stress is generated in the thermoelectric module 10 that tends to project toward the heat radiating surface H due to a temperature difference between the heat radiating surface H side and the heat absorbing surface C side. In the present embodiment, the helical spring 34 slightly expands and contracts in response to this stress,
The stress generated in the thermoelectric module 10 is reduced. Therefore, metal fatigue due to thermal strain and detachment of the junction between the upper and lower electrode plates 13 and 14 and the n-type thermoelectric semiconductor element 12n or the p-type thermoelectric semiconductor element 12p are unlikely to occur, and high durability can be obtained. .

【0025】尚、本発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、各部材の形状、大きさ、材料、製造手
順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変
更が可能である。例えば、上述の実施形態においては、
熱電モジュール10として、熱電半導体素子12n,1
2pが仕切板11により支持されているものが用いられ
ているが、仕切板が無い熱電モジュールを用いたものと
してもよい。上述の実施形態においては、ヒートシンク
30の基台部31を厚さ2mm以下のアルミニウム製と
することによって弾性変形可能にしているが、これに限
られるものではなく、例えば、より弾性に富む材料を用
いて厚みのある基台部を構成してもよい。また、本発明
は、複数の熱電モジュール10と1つのヒートシンク3
0や液冷ジャケット20等の熱伝達部材との間において
熱交換する場合に、各熱電モジュールどうしの位置の誤
差を吸収できる点で特に有用であるが、1つの熱電モジ
ュールを1つの熱伝達部材と熱交換する場合において
も、これらの間に隙間が発生するのを回避し高い熱交換
効率と耐久性を得られる点で、有用である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and the shape, size, material, manufacturing procedure, and the like of each member can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. is there. For example, in the above embodiment,
As the thermoelectric module 10, thermoelectric semiconductor elements 12n, 1
Although 2p is supported by the partition plate 11, a thermoelectric module without a partition plate may be used. In the above-described embodiment, the base portion 31 of the heat sink 30 is made of aluminum having a thickness of 2 mm or less to be elastically deformable. However, the present invention is not limited to this. For example, a material having more elasticity may be used. It may be used to form a thick base portion. Further, the present invention provides a plurality of thermoelectric modules 10 and one heat sink 3.
In the case of exchanging heat between the thermoelectric module and the heat transfer member such as the liquid cooling jacket 20, it is particularly useful in that the error in the position of each thermoelectric module can be absorbed. This is also useful in the case of exchanging heat with heat, since it is possible to avoid the generation of a gap between them and to obtain high heat exchange efficiency and durability.

【0026】上述の実施形態においては、熱電モジュー
ルの放熱面Hには、放熱装置としてヒートシンク30の
フィン32間に冷水を循環させる液冷式のものが用いら
れているがこれに限られるものではなく、ファンによっ
てフィン間に空気を送り込む空冷式のもの等とすること
もできる。上述の実施形態においては、支持部材として
の蓋部材35と圧縮ばねとしてのつるまきばね34によ
って押圧手段を構成しているが、押圧手段はこれに限ら
れるものではなく、例えば、フィン32間を流れる冷水
等の液体の液圧によって基台部31を押圧するようにし
たり、空冷式等の場合には、その気体の気圧によって基
台部31を押圧するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, a liquid-cooling type in which cold water is circulated between the fins 32 of the heat sink 30 is used as a heat radiating device for the heat radiating surface H of the thermoelectric module, but is not limited to this. Alternatively, an air-cooling type in which air is sent between the fins by a fan may be used. In the above-described embodiment, the pressing means is constituted by the cover member 35 as the support member and the helical spring 34 as the compression spring. However, the pressing means is not limited to this. The base 31 may be pressed by the liquid pressure of a liquid such as flowing cold water, or the base 31 may be pressed by the pressure of the gas in the case of air cooling or the like.

【0027】上述の実施形態においては、熱電モジュー
ル10の吸熱面Cに液冷ジャケット20を接触させて液
冷ジャケット20内を通る液体を冷却させる冷却装置と
しているが、他の対象を冷却する冷却装置とすることも
できる。例えば、熱電モジュール10の吸熱面Cに直接
又は熱伝達手段を介して冷蔵室外壁からの熱を伝達する
冷蔵庫としたり、コンピュータのCPUやLSIを冷却
する冷却装置とすることもできる。また、冷却装置では
なく、放熱面Hからの熱によって庫内を保温する保温庫
等の保温装置や加熱装置としたり、自動制御によりまた
は手動により冷却と加熱を切り替えることのできる加熱
・冷却装置とすることもできる。また、吸熱面C側又は
放熱面H側には何も取り付けておらず、適宜被加熱部材
や被冷却部材を取り付けて用いるものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the cooling device is configured to cool the liquid passing through the liquid cooling jacket 20 by bringing the liquid cooling jacket 20 into contact with the heat absorbing surface C of the thermoelectric module 10. It can also be a device. For example, a refrigerator that transfers heat from the outer wall of the refrigerator compartment directly to the heat absorption surface C of the thermoelectric module 10 or through a heat transfer unit, or a cooling device that cools a CPU or an LSI of a computer can be used. Further, instead of a cooling device, a heating / cooling device capable of switching between cooling and heating by automatic control or manually, such as a heat keeping device or a heating device such as a heat keeping cabinet for keeping the inside of the compartment warm by heat from the heat radiating surface H. You can also. Nothing is attached to the heat absorbing surface C side or the heat radiating surface H side, and a member to be heated or a member to be cooled may be appropriately attached and used.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る熱電
加熱・冷却装置によれば、高い熱交換効率及び耐久性を
得ることができる。
As described above, according to the thermoelectric heating / cooling device of the present invention, high heat exchange efficiency and high durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の熱電加熱・冷却装置の一実施形態とし
ての冷却装置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a cooling device as one embodiment of a thermoelectric heating / cooling device of the present invention.

【図2】図1の冷却装置図に用いられる熱電モジュール
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a thermoelectric module used in the cooling device diagram of FIG. 1;

【図3】図1の冷却装置を示す図1のA−A線矢視断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 showing the cooling device of FIG. 1;

【図4】図1の冷却装置を示す図1のB−B線矢視断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1 showing the cooling device of FIG. 1;

【図5】図1の冷却装置のヒートシンクと熱電モジュー
ルとの接触状態を模式的に示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a contact state between a heat sink and a thermoelectric module of the cooling device of FIG. 1;

【図6】従来技術の熱電加熱・冷却装置における、熱電
モジュールと、この熱電モジュールからの熱を伝達する
熱伝達部材とを示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a thermoelectric module and a heat transfer member for transmitting heat from the thermoelectric module in a thermoelectric heating / cooling device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 熱電モジュール 11 仕切板 12n n型熱電半導体素子 12p p型熱電半導体素子 13 上側電極板 14 下側電極板 15 リード線 20 液冷ジャケット 21 通路 30 ヒートシンク 31 基台部 32 フィン 33 ばね取り付け部 34 つるまきばね 35 蓋部材 36 ダイヤフラム溝 37 Oリング 40 枠体 42 硬化性樹脂 43 Oリング用溝 44 Oリング 51 小ねじ 52 大ねじ Reference Signs List 10 thermoelectric module 11 partition plate 12n n-type thermoelectric semiconductor element 12p p-type thermoelectric semiconductor element 13 upper electrode plate 14 lower electrode plate 15 lead wire 20 liquid cooling jacket 21 passage 30 heat sink 31 base 32 fin 33 spring attachment portion 34 vine Spiral spring 35 Lid member 36 Diaphragm groove 37 O-ring 40 Frame 42 Curable resin 43 O-ring groove 44 O-ring 51 Small screw 52 Large screw

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱電素子を構成する第1の素子部材及び
第2の素子部材を電極部材によって交互に電気的に直列
に接続し、前記熱電素子によって、通電時に発熱する発
熱面と通電時に吸熱する吸熱面とを形成した熱電モジュ
ールと、 前記放熱面を形成する前記電極部材又は前記吸熱面を形
成する前記電極部材に、前記熱電モジュールの外方から
面接し、前記電極部材の熱を伝達する熱伝達手段とを備
える熱電加熱・冷却装置において、 前記熱伝達手段を前記熱電モジュール側へ押圧する押圧
手段を備え、 前記熱伝達手段は、前記電極部材と接触する接触部が、
前記押圧手段による押圧によって、前記放熱面の形状に
従って弾性変形可能であることを特徴とする熱電加熱・
冷却装置。
A first element member and a second element member constituting a thermoelectric element are alternately and electrically connected in series by an electrode member, and the heat generation surface which generates heat when energized and the heat absorption when energized by the thermoelectric element. A thermoelectric module having a heat-absorbing surface formed thereon, and the electrode member forming the heat-dissipating surface or the electrode member forming the heat-absorbing surface being in contact with the outside of the thermoelectric module to transfer heat of the electrode member. A thermoelectric heating / cooling device comprising: a heat transfer unit; and a pressing unit configured to press the heat transfer unit toward the thermoelectric module. The heat transfer unit includes a contact unit that contacts the electrode member.
By the pressing by the pressing means, it is possible to elastically deform according to the shape of the heat dissipation surface,
Cooling system.
【請求項2】 前記熱伝達手段の前記接触部は、前記電
極部材と略垂直方向の厚みが2mm以下のアルミニウム
製部材により形成されていることを特徴とする請求項1
に記載の熱電加熱・冷却装置。
2. The contact portion of the heat transfer means is formed of an aluminum member having a thickness in a direction substantially perpendicular to the electrode member of 2 mm or less.
The thermoelectric heating / cooling device according to 1.
【請求項3】 前記押圧手段は、前記熱伝達手段に対し
て前記電極部材と逆側に前記電極部材に対して固定配置
された支持部材と、該支持部材と前記電極部材との間に
配設された圧縮ばねとを含むことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の熱電加熱・冷却装置。
3. A supporting member fixedly arranged on the electrode member on a side opposite to the electrode member with respect to the heat transfer means, and a pressing member disposed between the supporting member and the electrode member. And a compression spring provided.
Or the thermoelectric heating / cooling device according to claim 2.
【請求項4】 前記熱電モジュールを複数備え、 前記熱伝達手段は、複数の前記熱電モジュールそれぞれ
に接触し各熱電モジュールの前記電極部材の熱を伝達
し、 前記押圧手段は、前記熱伝達手段の前記接触部をそれぞ
れの前記熱電モジュール側へ押圧することを特徴とする
請求項1に記載の熱電加熱・冷却装置。
4. A plurality of said thermoelectric modules, wherein said heat transfer means contacts each of said plurality of thermoelectric modules and transfers heat of said electrode members of each thermoelectric module, and said pressing means includes The thermoelectric heating / cooling device according to claim 1, wherein the contact portion is pressed toward each of the thermoelectric modules.
【請求項5】 前記熱伝達手段は、前記熱電モジュール
同士間に対向する対向部にダイヤフラム溝を有すること
を特徴とする請求項4に記載の熱電加熱・冷却装置。
5. The thermoelectric heating / cooling device according to claim 4, wherein the heat transfer means has a diaphragm groove at a facing portion facing between the thermoelectric modules.
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