JP2001183025A

JP2001183025A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2001183025A
Application number: JP36453199A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Okubo; 英明大久保; Norio Takahashi; 典夫高橋; Tetsuo Onishi; 徹夫大西
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp; Komatsu Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP3510831B2; US20010013224A1; US6374616B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱抵抗が少なく、伝熱性能の高い熱交換器を
提供する。【解決手段】階層状に配置された、放熱側熱交換体６
及び吸熱側熱交換体３と、放熱側熱交換体６及び吸熱側
熱交換体３の間に絶縁被膜１６を介して介挿され、複数
の熱電変換素子１２，１３を有する熱電変換素子モジュ
ール２とを備え、放熱側熱交換体６と吸熱側熱交換体３
との間で熱交換を行なう熱交換器において、絶縁被膜１
６が、放熱側熱交換体６又は吸熱側熱交換体３の少なく
ともいずれか一方の面に一体的に形成され、この絶縁被
膜１６上に、熱電変換素子１２，１３の放熱側又は吸熱
側のいずれかの面が電気的に接触する金属被膜１７が一
体的に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電変換素子を使
用して熱交換を行なう熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、熱電変換素子を使用して冷媒
や薬液等を温度制御するための熱交換器が知られてい
る。図６は、特開平８−２４２０２２号公報に開示され
た熱交換器の断面図を示している。同図において熱交換
器１は、アルミニウムからなる吸熱体３と、放熱フィン
１９と、吸熱体３及び放熱フィン１９の間に介挿された
電子冷却素子群２（以下、熱電変換素子モジュールと言
う）とを備えている。熱電変換素子モジュール２は、多
数個のｐ型熱電変換素子１２とｎ型熱電変換素子１３と
を、例えば銅製の吸熱側電極２０及び放熱側電極１４で
互いに接続して構成されている。

【０００３】吸熱体３及び放熱フィン１９の熱電変換素
子モジュール２と対向する面には、放熱側電極１４，１
４間及び吸熱側電極２０，２０間を絶縁するために、そ
れぞれアルマイトからなる薄い絶縁層１６，１６が、陽
極酸化法等によって形成されている。そして、絶縁層１
６，１６と電極１４，２０との間には、それぞれ高熱伝
導性のシリコングリース２１又は接着剤が介在してい
る。このような熱交換器１は、熱電変換素子モジュール
２に電流を流すことにより、熱電変換素子モジュール２
の電極１４，２０間に温度差を生じさせ、吸熱体３と放
熱フィン１９との間で熱交換を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、従来
技術によれば、絶縁層１６，１６と電極１４，２０との
間にはそれぞれグリース２１又は接着剤が介在してい
る。このグリース２１又は接着剤は、通常のものよりも
熱伝導率が高いとはいうものの、絶縁層１６や金属に比
較すると熱抵抗が大きいために熱伝導率が低くなり、熱
交換を行なう際に熱損失が起き、熱交換の効率が低くな
る。従って、熱交換器の性能が低下し、冷媒や薬液を所
望の温度に制御できなかったり、又は所望の温度に制御
するためにより多くの電力を必要としたりするという問
題がある。

【０００５】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、熱抵抗が小さく、高効率な熱交換器を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために第１発明は、階層状に配置された、
放熱側熱交換体及び吸熱側熱交換体と、放熱側熱交換体
及び吸熱側熱交換体の間に絶縁被膜を介して介挿され、
複数の熱電変換素子を有する熱電変換素子モジュールと
を備え、放熱側熱交換体と吸熱側熱交換体との間で熱交
換を行なう熱交換器において、絶縁被膜が、放熱側熱交
換体又は吸熱側熱交換体の少なくともいずれか一方の面
に一体的に形成され、この絶縁被膜上に、熱電変換素子
の放熱側又は吸熱側のいずれかの面が電気的に接触する
金属被膜が一体的に形成されている。

【０００７】第１発明によれば、少なくともいずれか一
方の熱交換体の面に、絶縁被膜と金属被膜とを一体的に
形成し、これに熱電変換素子を電気的に接触させてい
る。これにより、熱交換体と熱電変換素子との接触面
に、グリース等の熱伝導率の低い物質を介在させること
なく接合することが可能となる。従って、熱が熱伝導率
の低い物質を通過することがなく、しかも両者間の密着
性も向上するので、熱抵抗が小さくなる。即ち、熱交換
器の伝熱性能が向上して、小さな消費電力で効率的に熱
交換を行なうことが可能となる。また、このような熱交
換器で温度制御を行なう場合に、正確に制御を行なうこ
とが可能となる。

【０００８】また第２発明は、第１発明記載の熱交換器
において、絶縁被膜上に一体的に形成された金属被膜
に、対向する熱電変換素子モジュールの電極を固着して
いる。

【０００９】第２発明によれば、熱交換体に一体的に形
成された絶縁被膜及び金属被膜に対し、別個製作された
熱電変換素子モジュールの電極を固着している。即ち、
絶縁被膜上に形成された金属被膜は、熱電変換素子モジ
ュールの電極として使用できるほど厚みを厚くすること
が技術的に困難であり、コストもかかる。従って、電極
を別途製作し、これを金属被膜に固着することにより、
熱交換器の製作が容易となる。また、電極と金属被膜と
は互いに金属であるために、密着性を高く保って固着す
ることが可能であり、接触面における熱抵抗が小さい。
しかも、例えばこの固着をハンダづけ等の金属溶融によ
って行なうならば、ハンダは金属であるので、熱伝導率
が高く、しかも両者を強固に固着することが可能であ
る。従って、熱交換体と熱電変換素子モジュールとの接
触箇所での接触熱抵抗が小さくなって熱交換器の伝熱性
能が向上し、より小さな消費電力で効率的に熱交換を行
なうことが可能となる。また、このような熱交換器で温
度制御を行なう場合に、正確に制御を行なうことが可能
となる。また、ハンダづけは比較的低温で加工を行なう
ので、熱交換体の熱変形や、熱交換体内部のろうづけの
剥離等を起こすことがなく、信頼性の高い固着が可能で
ある。

【００１０】また第３発明は、第１、又は第２発明記載
の熱交換器において、放熱側熱交換体と放熱側電極とを
ハンダづけによって固着し、吸熱側熱交換体と吸熱側電
極との間に高熱伝導率のグリースを介在させて密着して
いる。

【００１１】第３発明によれば、放熱側熱交換体と放熱
側電極とをハンダづけで固着し、吸熱側熱交換体と吸熱
側電極との間には高熱伝導率のグリースを介在させてい
る。即ち、放熱側熱交換体と放熱側電極とをハンダづけ
で固着させる効果は、第２発明の効果に記載の通りであ
る。さらに、吸熱側熱交換体を流れる薬液等を熱交換器
によって冷却する場合には、熱電変換素子モジュールか
ら放熱側熱交換体に流れる熱量が、吸熱側熱交換体から
熱電変換素子モジュールに流れる熱量よりも大きくな
る。従って、流れる熱量が大きな側をハンダづけしてそ
の部分の密着性を向上させることで、熱抵抗を減少させ
る効果が大きくなる。さらに、吸熱側熱交換体と熱電変
換素子モジュールとの間をグリースによって接触させ、
密着性を保ったままで摺動自在としている。これによ
り、放熱側熱交換体と吸熱側熱交換体との温度差が大き
くなって両者の膨張度合いが異なっても、このグリース
によって吸熱側熱交換体と熱電変換素子モジュールとの
間が摺動する。従って、熱電変換素子モジュールを歪め
る力がかかるようなことがなく、熱電変換素子モジュー
ルが破損したり伝熱性能が低下したりすることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
による実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態にお
いて、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施
形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の
要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。

【００１３】まず、第１実施形態を説明する。図１は、
本実施形態による熱交換器１の側面図、図２はそのＲ部
詳細断面図を示している。同図に示すように、熱交換器
１においては、内部に冷却水が通過する冷却流路７が形
成された放熱側熱交換体６と、内部に薬液が通る薬液流
路５を形成された吸熱側熱交換体３とが階層状に交互に
配置されている。これらの熱交換体３，６は、銅や銅合
金製の熱伝導率の高い金属のブロック３Ａ，６Ａとプレ
ート３Ｂ，５Ｂとで構成されており、ブロック３Ａ，６
Ａの表面に形成された溝にプレート３Ｂ，５Ｂを被せて
塞ぐことにより、流路５，７を形成している。

【００１４】放熱側熱交換体６と吸熱側熱交換体３との
間には、熱電変換素子１２，１３を復数個配置してモジ
ュール化した熱電変換素子モジュール２が介挿されてい
る。熱電変換素子モジュール２は、多数個のｐ型熱電変
換素子１２とｎ型熱電変換素子１３とを、例えば銅のプ
レートからなる放熱側電極１４及び吸熱側電極２０にハ
ンダづけ等で接続して構成されている。そして、図示し
ない制御回路から電流を流すことにより、放熱側電極１
４と吸熱側電極２０との間に温度差を生じさせ、放熱側
熱交換体６と吸熱側熱交換体３との間で熱交換を行なわ
せる。尚、以下の説明では冷却又は加熱に関わらず、熱
電変換素子モジュール２によって内部を流れる流体が所
定の温度に温度制御される側を吸熱側、熱電変換素子モ
ジュール２の熱交換によって生じた熱を捨てる側を放熱
側と呼んで説明する。

【００１５】放熱側熱交換体６の熱電変換素子モジュー
ル２側表面には、放熱側電極１４が当接する箇所に合わ
せて、絶縁体であるアルミナの薄い絶縁被膜１６が、例
えばプラズマ溶射によって形成されている。この絶縁被
膜１６は、放熱側電極１４，１４間の短絡を避けるため
に形成されるものである。プラズマ溶射は、例えば粉末
状の材料（ここではアルミナ）を溶融してプラズマジェ
ット化し、素材（ここでは放熱側熱交換体６の表面の銅
や銅合金）に衝突させるもので、材料が素材上で冷えて
固化して被膜を形成する。素材と被膜とは、アンカー効
果や金属結合等によって強固に結合される。そして絶縁
被膜１６の表面には、薄い銅、銅合金、またはニッケル
の被膜１７（以下、金属被膜と言う）が、前記プラズマ
溶射、或いは銅のペーストを表面上で加熱して溶融させ
る等のメタライズ手段によって形成されている。尚、こ
のとき絶縁被膜１６を放熱側熱交換体６の全面に形成
し、金属被膜１７を放熱側電極１４が当接する箇所に合
わせて形成してもよい。

【００１６】そして、放熱側熱交換体６表面に絶縁被膜
１６を介して形成された金属被膜１７と、放熱側電極１
４との間を、ハンダづけによって固着する。これによ
り、両者の間には、ハンダ層１８が形成される。

【００１７】また、吸熱側熱交換体３の熱電変換素子モ
ジュール２側表面には、吸熱側電極２０が当接する箇所
に合わせて、アルミナの絶縁被膜１６がプラズマ溶射に
よって形成されている。そして、吸熱側電極２０と絶縁
被膜１６との間に高熱伝導率のグリース２１を介在さ
せ、密着度を高めて両者を接触させている。このグリー
ス２１は、例えばセラミックや金属の粉や繊維等を混合
して、熱伝導率を高めたものがよい。これは、放熱側熱
交換体６の冷却流路７には冷却水が流れ、その温度が数
度から３０度程度であるのに対し、吸熱側熱交換体３の
温度は熱電変換素子モジュール２によって加熱又は冷却
され、マイナス２０度から８０度といった広い範囲とな
るためである。即ち、吸熱側熱交換体３と放熱側熱交換
体６との間の温度差が大きいために、片方の熱交換体
３，６のみが大きく膨張又は収縮する。従って、もし吸
熱側熱交換体３、熱電変換素子モジュール２、及び放熱
側熱交換体６の間をすべて固着するならば、膨張度合い
の違いによって熱電変換素子モジュール２が歪んだりハ
ンダづけが剥がれたりするといった現象が起きてしま
う。これを避けるために、吸熱側熱交換体３と熱電変換
素子モジュール２との間にはグリース２１を介在させて
摺動自在とし、密着はしても固着しないようにしてい
る。尚このとき、絶縁被膜１６は、吸熱側熱交換体３の
全面に形成されていてもよい。

【００１８】尚、薬液流路５を流れる薬液の温度を、冷
却水温と同様の数度から４０度程度に制御するような熱
交換器１においては、放熱側熱交換体６と吸熱側熱交換
体３との間の温度差がそれほど大きくない。従って、こ
のような場合は吸熱側熱交換体３にも放熱側熱交換体６
側と同様に絶縁被膜１６及び金属被膜１７を一体に形成
し、この金属被膜１７と吸熱側電極２０とをハンダづけ
するようにしてもよい。このようにすれば、間にグリー
ス２１が全く介在しなくなるので、熱抵抗がより低減さ
れる。

【００１９】そして、放熱側熱交換体６，６の外側には
固定板１０，１０を当接させ、四隅に配置された締付ボ
ルト１１で固定板１０，１０同士を図中上下方向に締め
つけて固定する。これにより、放熱側熱交換体６、熱電
変換素子モジュール２、及び吸熱側熱交換体３間の密着
性を向上させて熱伝導率を高め、熱交換が効率良く行な
われるようにしている。また、熱電変換素子モジュール
２の外周には、Ｏリング２３を装着した枠２２が全周に
わたって配置されており、このＯリング２３によって熱
電変換素子モジュール２の周囲の空間を密閉し、熱電変
換素子モジュール２が結露によって短絡するのを防止し
ている。

【００２０】以上説明したように本実施形態によれば、
例えばアルミナのプラズマ溶射によって、絶縁被膜１
６，１６を放熱側熱交換体６及び吸熱側熱交換体３上に
一体に形成している。これにより、放熱側熱交換体６及
び吸熱側熱交換体３と絶縁被膜１６，１６との間の接触
熱抵抗が小さくなる。そして絶縁被膜１６上には、プラ
ズマ溶射又は銅ペーストの溶融によって、金属被膜１
７，１７を一体に形成している。これにより、金属被膜
１７と絶縁被膜１６との間の接触熱抵抗も小さくなる。
さらに、この金属被膜１７と放熱側電極１４との間をハ
ンダづけしているので、両者の間が強固に固着され、接
触熱抵抗が小さくなる。しかも、ハンダづけは、２００
度程度の比較的低い温度で加工が可能であり、放熱側熱
交換体６の熱変形や、放熱側熱交換体６内部のろうづけ
の剥離等を起こすことがない。

【００２１】また、放熱側電極１４と放熱側熱交換体６
との間には、金属被膜１７、アルミナの絶縁被膜１６、
及びハンダ層１８といった高熱伝導率の材質のみが介在
しており、グリース等の比較的熱伝導率の低い物質が介
在しない。しかも、これらがすべて一体に固着されてい
るので、良好な密着性を有している。これにより、熱電
変換素子モジュール２と放熱側熱交換体６との間におい
て熱抵抗が非常に小さくなり、少ない電力消費で熱交換
を効率良く行なうことができる。

【００２２】また、放熱側熱交換体６と熱電変換素子モ
ジュール２との間をハンダづけし、吸熱側熱交換体３と
熱電変換素子モジュール２との間にはグリース２１を介
在させて密着させている。薬液流路５を流れる薬液を冷
却する場合、熱電変換素子モジュール２から放熱側熱交
換体６に移動する熱量を熱量Ｑ１、吸熱側熱交換体３か
ら熱電変換素子モジュール２に移動する熱量をＱ２、熱
電変換素子モジュール２が消費する電力を電力Ｗとする
と、Ｑ１＝Ｑ２＋Ｗという関係が成り立つ。即ち、吸熱
側熱交換体３と熱電変換素子モジュール２との間より
も、熱電変換素子モジュール２と放熱側熱交換体６との
間で、より大きな熱量Ｑ１が移動する。従って、大きな
熱量Ｑ１が移動する熱電変換素子モジュール２と放熱側
熱交換体６との間の接合状態をより高めることにより、
全体の熱抵抗を減少させることができ、効率の良い熱交
換器１を得ることが可能となっている。特に、熱電変換
素子モジュール２を使用した熱交換器１は、薬液等を冷
却するように使用するのが一般的であるので、このよう
な構成にすることにより、伝熱性能の高い熱交換器１を
得ることができる。

【００２３】一方、例えば薬液を常に加熱するような熱
交換器１においては、逆に吸熱側熱交換体３と吸熱側電
極２０との間をハンダづけし、放熱側熱交換体６と放熱
側電極１４との間はグリース２１を介在させて密着させ
ればよい。尚、熱交換器１の構成上、薬液を冷却する熱
交換器１でも吸熱側をハンダづけする場合があるが、そ
のような場合でも、ハンダづけをした側はグリースを使
用するのに比較して熱抵抗が低減される。

【００２４】図３に、上記実施形態の他の実施例を示
す。同図における熱交換器１では、絶縁被膜１６を放熱
側熱交換体６の表面ではなく、放熱側電極１４の表面に
プラズマ溶射によって形成している。そして、この絶縁
被膜１６の上に金属被膜１７をプラズマ溶射又は銅ペー
ストの溶融によって形成し、この金属被膜１７と放熱側
熱交換体６との間をハンダづけによって固着している。
また、絶縁被膜１６を吸熱側熱交換体３ではなく、吸熱
側電極２０の表面に形成している。そして、この絶縁被
膜１６と吸熱側熱交換体３との間にグリース２１を介在
させて接触させている。このようにしても、熱電変換素
子モジュール２と放熱側電極１４との間の熱抵抗を小さ
くすることが可能であり、同様の効果を得ることが可能
である。さらにこのようにすれば、電極１４，２０上の
全面にわたって絶縁被膜１６及び金属被膜１７を形成す
ればよく、図２に示した形態のように、熱交換体３，６
の表面に電極２０，１４の形状に合わせた被膜１６，１
７を形成する必要がない。即ち、被膜の形状を制御する
手間が省力化される。

【００２５】図４に、第２実施形態による熱交換器１の
部分断面図を示す。同図において、放熱側熱交換体６の
表面には、断続的にアルミナの絶縁被膜１６がプラズマ
溶射によって形成されている。この絶縁被膜１６の表面
には、厚さ数百μmから数mmの比較的厚い金属被膜１７
が、プラズマ溶射や銅ペーストの溶融等のメタライズ手
段、或いはこれらを組み合わせた手段によって形成され
ている。そして、この金属被膜１７の上にｐ型熱電変換
素子１２とｎ型熱電変換素子１３とを並べてハンダづけ
によって固着し、金属被膜１７を放熱側電極として利用
している。ｐ型熱電変換素子１２及びｎ型熱電変換素子
１３の、金属被膜１７によって形成された放熱側電極と
反対側の面には、銅のプレートからなる吸熱側電極２０
がハンダづけによって固着されている。そして、この吸
熱側電極２０を、吸熱側熱交換体３にグリース２１を介
して密着させている。

【００２６】本実施形態によれば、プラズマ溶射又は銅
ペーストの溶融等の手段によって放熱側熱交換体６と一
体に形成した金属被膜１７により、放熱側電極を構成し
ている。これにより、放熱側熱交換体６と熱電変換素子
モジュール２とを、第１実施形態で説明したハンダづけ
よりもさらに密着性良く接触させることができ、熱抵抗
が減少される。また、ハンダづけの箇所が減少するの
で、ハンダづけ不良等によって接触面の密着性が悪くな
るようなことがなく、熱交換器１の信頼性が向上する。

【００２７】図５に、第３実施形態による熱交換器１の
部分断面図を示す。本実施形態による放熱側熱交換体６
はアルミニウム合金で構成されており、内部の冷却流路
７には不凍液等の冷媒を流すようになっている。即ち、
内部に水を流さないようにしているので、放熱側熱交換
体６をアルミニウム合金で構成しても腐食することがな
い。そして、放熱側熱交換体６の熱電変換素子モジュー
ル２側の表面は全面にわたってアルマイト処理されてお
り、アルマイトの絶縁被膜１６が形成されている。この
絶縁被膜１６上に、熱電変換素子モジュール２の放電側
電極１４が当接する箇所に合わせて、金属被膜１７をプ
ラズマ溶射又は銅ペーストの溶融等によって形成する。
そして、この金属被膜１７と放熱側電極１４とをハンダ
づけしている。また、吸熱側熱交換体３もアルミニウム
合金で構成されており、その熱電変換素子モジュール２
側の表面には、アルマイト処理によって全面にわたって
絶縁被膜１６が形成されている。そして、この絶縁被膜
１６上に、熱電変換素子モジュール２の吸熱側電極２０
をグリース２１を介して密着させている。

【００２８】本実施形態によれば、放熱側熱交換体６及
び吸熱側熱交換体３にアルマイト処理を施して、アルマ
イトの絶縁被膜１６を形成している。アルマイト処理
は、アルミナのプラズマ溶射に比較して処理が簡単であ
り、熱交換器１を製作する際の手間が省力化される。ま
た、アルミナの絶縁被膜１６と比較して絶縁性が向上す
るので、熱電変換素子モジュール２の放熱側電極１４，
１４間や吸熱側電極２０，２０間が短絡することが少な
くなり、熱交換器１の信頼性が上がる。

【００２９】このとき、放熱側熱交換体６が不凍液を冷
却流路７に流すようなタイプではなく、従来技術による
熱交換器１のように放熱フィンを備えた空冷タイプの熱
交換器１であっても、放熱側熱交換体６をアルミニウム
合金で構成することが可能である。従って、本実施形態
で説明したように、その表面にアルマイト処理による絶
縁被膜１６を施すことができる。また、上記第１、第２
実施形態においても、吸熱側熱交換体３は冷却水を通さ
ないので、アルミニウム合金で構成することが可能であ
る。従って、吸熱側熱交換体３表面の絶縁被膜１６は、
各実施形態で説明したようにプラズマ溶射によって形成
する代わりに、本実施形態のようにアルマイト処理によ
って形成してもよい。

【００３０】このように本発明によれば、放熱側熱交換
体６又は吸熱側熱交換体３の少なくともいずれか一方と
熱電変換素子モジュール２との間に、絶縁被膜１６を一
体化して形成し、その上に金属被膜１７を形成してい
る。これにより、放熱側熱交換体６と熱電変換素子モジ
ュール２間、又は熱電変換素子モジュール２と吸熱側熱
交換体３間の少なくともいずれか一方を、グリース等の
熱伝導率の低い物質を介在させることなく密着性よく接
触させることが可能となる。即ち、接触箇所における密
着性が高まって熱抵抗が小さくなるので、熱交換器１の
効率が上がり、少ない電力消費で大きな熱量の交換、及
び正確な温度制御が可能となる。また、金属同士を接触
させることになるので、上記各実施形態で説明したハン
ダづけ以外にも熱抵抗の小さい接合手段がさまざまに存
在し、熱交換器１の製作が容易である。

【００３１】尚、上記第１、第２実施形態において、放
熱側熱交換体６は水冷式で放熱するのではなく、空冷式
の放熱フィン１９としてもよい。また、薬液又は冷媒を
冷却するもののみについて説明したが、熱電変換素子モ
ジュール２の電流の方向を逆転させ、薬液又は冷媒を加
熱するような熱交換器１に対しても、応用可能である。
また、電極１４，２０や金属被膜１７の材質を銅として
説明したが、熱伝導率が高くて電気抵抗の少ない金属で
あればよく、例えば白金であればさらに良い。また、絶
縁被膜を形成する手段としては、例えば拡散接合を利用
してもよい。

【００３２】また本発明は、吸熱側熱交換体を半導体ウ
ェハを載置する載置プレートとし、半導体ウェハを冷却
又は加熱するための温度調整プレートに利用してもよ
い。温度調整プレートは、載置プレートの下方に冷却水
路を備えた放熱側熱交換体を略平行に配置し、その間に
熱電変換素子モジュールを介装している。載置プレート
の上面には位置決めピンを介して半導体ウェハが載置さ
れている。そして、熱電変換素子モジュールで熱交換を
行なって、半導体ウェハの温度を制御する。このような
温度調整プレートに対し、上記各実施形態で説明したよ
うに放熱側熱交換体及び載置プレートの表面に絶縁被膜
及び金属被膜を一体的に形成する。そして、放熱側熱交
換体側の金属被膜と熱電変換素子モジュールの放熱側電
極とをハンダづけ等によって固着し、載置プレート側の
金属被膜と熱電変換素子モジュールの吸熱側電極とを熱
伝導性グリースを介して密着させるようにすればよい。
これにより、接触面の熱抵抗が小さく、伝熱効率の良い
載置プレートが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る熱交換器の側面図。

【図２】図１のＲ部詳細断面図。

【図３】熱交換器の部分断面図。

【図４】第２実施形態に係る熱交換器の部分断面図。

【図５】第３実施形態に係る熱交換器の部分断面図。

【図６】従来技術に係る熱交換器の断面図。

【符号の説明】

１：熱交換器、２：熱電変換素子モジュール、３：吸熱
側熱交換体、５：薬液流路、６：放熱側熱交換体、７：
冷却流路、１０：固定板、１１：締付ボルト、１２：ｐ
型熱電変換素子、１３：ｎ型熱電変換素子、１４：放熱
側電極、１６：アルミナ被膜、１７：金属被膜、１８：
ハンダ層、１９：放熱フィン、２０：吸熱側電極、２
１：グリース、２２：枠、２３：Ｏリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋典夫神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内 (72)発明者大西徹夫神奈川県四ノ宮2597 小松エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階層状に配置された、放熱側熱交換体
(6)及び吸熱側熱交換体(3)と、放熱側熱交換体(6)及び吸熱側熱交換体(3)の間に絶縁被
膜(16)を介して介挿され、複数の熱電変換素子(12,13)
を有する熱電変換素子モジュール(2)とを備え、放熱側熱交換体(6)と吸熱側熱交換体(3)との間で熱交換
を行なう熱交換器において、絶縁被膜(16)が、放熱側熱交換体(6)又は吸熱側熱交換
体(3)の少なくともいずれか一方の面に一体的に形成さ
れ、この絶縁被膜(16)上に、熱電変換素子(12,13)の放熱側
又は吸熱側のいずれかの面が電気的に接触する金属被膜
(17)が一体的に形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】請求項１記載の熱交換器において、絶縁被膜(16)上に一体的に形成された金属被膜(17)に、
対向する熱電変換素子モジュール(2)の電極(14、20)を固
着したことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】請求項１又は２記載の熱交換器におい
て、放熱側熱交換体(6)と放熱側電極(14)とをハンダづけに
よって固着し、吸熱側熱交換体(3)と吸熱側電極(20)との間に高熱伝導
率のグリース(21)を介在させて密着したことを特徴とす
る熱交換器。