JP2002054855A

JP2002054855A - 温調装置

Info

Publication number: JP2002054855A
Application number: JP2000241284A
Authority: JP
Inventors: Masato Itakura; 正人板倉; Hisahiro Inayoshi; 寿浩稲吉
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ペルチェ素子を使用した温調装置において、
熱伝達効率を低下させず、かつ簡便に結露を防止し得る
温調装置とすること。【解決手段】温調装置１０１は、凹部空間１５が形成
されたケーシング１０と、該ケーシング１０の凹部空間
１５を覆うように該凹部空間１５に対面して配置された
熱伝達用プレート２０と、ケーシング１０と熱伝達用プ
レート２０との間の隙間を封止して凹部空間１５を密閉
状態とするためのＯリング４１と、凹部空間１５内に配
設されるとともに熱伝達用プレート２０の一表面２０ａ
に熱的に接続されたペルチェ式熱電変換ユニット３０と
を備えて構成される。Ｏリング４１によって凹部空間１
５を密閉状態とし外部と遮断しているので、外部空気に
含有される水分が凹部空間１５内に入り込むこともな
く、水分の凝縮による結露の発生が効果的に防止され
る。また、リーク検査孔１８を形成したことにより、リ
ーク検査を行うことができ、確実に凹部空間１５を外部
空間と遮断し、結露発生を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温調装置に関し、
特に、ペルチェ素子と呼ばれる熱電変換半導体を用いた
温調装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一定の温度制御が必要な物に対して、温
調装置によってその温度を制御することは、様々な装置
や機械において行われている。このような温調装置とし
ては、一般的にはニクロム線ヒータ等の電気抵抗に基づ
く発熱を利用した電気ヒータを使用し、この電気ヒータ
への通電を制御することによって温調制御される。例え
ば、特開平５−２４３４３２号公報には、半導体素子の
表面温度を温調制御するためにこのようなヒータを使用
した例が、特開平８−１５３６６０号公報には、シリコ
ンウアハー等の基板に熱処理を施すための熱処理装置に
シーズヒータを組み込んで、シリコンウエハーを均一加
熱温調する例が示されている。

【０００３】上述したような電気ヒータは、それ自体が
すべて加熱源となるため、加熱した部分以外の部分（例
えばヒータ保持部材等）に熱が逃げ、必ずしも熱効率が
良いとは言えない。

【０００４】そこで、ペルチェ素子を利用した温調装置
が提案されている。ペルチェ素子は、通電することによ
って、その片面で発熱し、その反対側の面で吸熱するの
で、発熱面のみを加熱したい部分に当接させておけば、
加熱したい部分のみの加熱が実現でき、熱効率の向上が
望める。特開平１０−７１０９１号公報には、ペルチェ
素子を用いた温調装置が示されている。

【０００５】しかし、ペルチェ素子を用いた温調装置に
おいては、それを作動させた場合、ペルチェ素子の片面
では発熱して加熱源として供されるが、その反対面では
吸熱により温度低下する。この温度低下により、吸熱面
温度が露点以下となると、吸熱面で結露が生じる可能性
がある。結露が生じると、電気的な短絡や、ペルチェ素
子間を電気的に接続する電極が腐食するおそれが生じ、
ペルチェ素子の性能、寿命に悪影響を与える。

【０００６】上記結露の問題に対し、特開平６−２９４
５６２号公報には、図６に示すようなペルチェ素子全体
を難透湿性の薄膜シートで覆うといった技術が、特開平
６−２０７７６２号公報には、図７に示すような隙間に
シール材や充填剤を充填して水分の侵入を防止するとい
った技術が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ペルチェ素子全体を難
透室性シートで覆う方法を採用して温調装置を組立てた
場合、被加熱体又は被冷却体とペルチェ素子の発熱面と
の間に難透湿性シートが介在することとなる。このた
め、被加熱体（被冷却体）への熱伝達効率が悪くなって
しまうといった問題がある。また、隙間をシール材等で
充填するという方法を採用して温調装置を組立てた場合
では、充填剤を充填するための装置やそのための工数が
必要になり、コストアップを招来するといった問題があ
る。

【０００８】故に、本発明は、上記実情に鑑みなされた
ものであり、ペルチェ素子を使用した温調装置におい
て、熱伝達効率を低下させず、かつ簡便に結露を防止し
得る温調装置とすることを技術的課題とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るためになされた請求項１の発明は、凹部空間が形成さ
れたケーシングと、該ケーシングの前記凹部空間を覆う
ように該凹部空間に対面して配置された熱伝達用プレー
トと、前記ケーシングと前記熱伝達用プレートとの間の
隙間を封止して前記凹部空間を密閉状態とするためのＯ
リングと、前記凹部空間内に配設されるとともに前記熱
伝達用プレートの一表面に熱的に接続されたペルチェ式
熱電変換ユニットとを具備することを特徴とする温調装
置とすることである。

【００１０】上記請求項１の発明によれば、温調装置
は、ケーシングと、熱伝達用プレートと、ペルチェ式熱
電変換ユニットを備える。ケーシングには凹部空間が形
成されており、この凹部空間を覆うように対面して熱伝
達用プレートが配置されている。また、ケーシングの凹
部空間内にはペルチェ式熱電変換ユニットが配設されて
おり、このペルチェ式熱電変換ユニットは熱伝達用プレ
ートの一表面に熱的に接続されている。そして、ケーシ
ングと熱伝達用プレートとの間の隙間を封止し、ペルチ
ェ式熱電変換ユニットが配設された凹部空間を密閉状態
とするためにＯリングが使用される。

【００１１】このように、ケーシングに凹部空間を設け
てこの凹部空間内にペルチェ式熱電変換ユニットを配設
するとともに、熱伝達用プレートで該凹部空間を覆い、
さらにＯリングでケーシングと熱伝達用プレートとの間
の隙間を封止するといった簡単な構造で、ペルチェ式熱
電変換ユニットが配設された凹部空間内が密閉状態とさ
れて外部の大気と遮断される。この状態で温調装置を運
転すると、ペルチェ式熱電変換ユニットの一面で加熱
（発熱）がおこり、他面で冷却（吸熱）がおこるが、凹
部空間が密閉されているため、外部からの大気が凹部空
間に侵入することができない。従って、外部空気に含有
される水分が凹部空間内に入り込むこともなく、水分の
凝縮による結露の発生が防止される。この場合、ペルチ
ェ式熱電変換ユニットと熱伝達用プレートとは熱的に直
接接続されており、特開平６−２９４５６２号公報に記
載されたような難透湿性シートが両者の間に介在してい
るものでもないので、ペルチェ式熱電変換ユニットで発
生する熱が直接的に熱伝達用プレートに伝達されるの
で、熱伝達効率も高い。また、特開平６−２０７７６２
号公報に記載されたものと異なり、密閉手段としてシー
ル材等を外周隙間に充填せずに凹部空間を密閉するの
で、充填剤を充填するための装置やそのための工数が不
要であり、このような付帯設備及び作業工数の増加によ
るコストアップを防止することができる。

【００１２】上記ケーシングの材質としては、該ケーシ
ングから外部への熱の放を防止するため、熱伝導性の悪
いものを選択するのが良い。このような材質として、成
形性の面を考慮して、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレ
ート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＦＣ
（フェノール）等を材料とした樹脂製のケーシングが好
ましい。

【００１３】上記熱伝達用プレートは、その一表面にペ
ルチェ式熱電変換ユニットが熱的に接合され、その他表
面に被温調体（被加熱体又は被冷却体）が熱的に接合さ
れる。従って、ペルチェ式熱電変換ユニットから被温調
体への熱の伝達を効率良く行うために、熱伝導性の良好
でかつ絶縁性のある材質が選択されることが好ましい。
このような材質として、熱伝導性シリコーン接着剤等が
挙げられる。

【００１４】上記「ペルチェ式熱電変換ユニット」と
は、ペルチェ素子を用いた熱電変換ユニットのことであ
り、具体的には、「ｐ型半導体素子（ペルチェ素子）、
ｎ型半導体素子（ペルチェ素子）、放熱側金属電極、吸
熱側金属電極を備え、ｐ型半導体素子、放熱側金属電
極、ｎ型半導体素子、吸熱側金属電極を、この順に電気
的に接続してなる熱電変換装置」のことである。

【００１５】ｐ型半導体からｎ型半導体に金属を通して
電流を流すと、ｐ型半導体と金属との接触部で、ポテン
シャルエネルギーの差により金属の格子振動エネルギー
が与えられ、熱の放出（発熱）が起こるとともに、金属
とｎ型半導体との接触部で、ポテンシャルエネルギーの
差により金属の格子振動エネルギーが与えられ、熱の放
出（発熱）が起こる。反対に、ｎ型半導体からｐ型半導
体に金属を通して電流を流すと、ｎ型半導体と金属との
接触部で熱の吸収（吸熱）が起こるとともに、金属とｐ
型半導体との接触部で熱の吸収（吸熱）が起こる。この
ようなペルチェ効果を利用して、上記のように、ｐ型半
導体素子、放熱側金属電極、ｎ型半導体素子、吸熱側金
属電極をこの順で電気的に接続し、ｐ型半導体素子から
ｎ型半導体素子へ電流を流すと、放熱側金属電極側で発
熱（加熱）し、吸熱側金属電極側で吸熱（冷却）する。
本発明におけるペルチェ式熱電変換ユニットは、上記発
熱及び吸熱現象を利用したものである。

【００１６】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において、前記ケーシングには、凹部空間の密閉性を検
査するためのリーク検査孔が形成されており、該リーク
検査孔は着脱可能な封止手段により封止されていること
を特徴としている。

【００１７】上記請求項２の発明によれば、ケーシング
にはリーク検査孔が形成されている。このリーク検査孔
は、密閉状態の凹部空間と外部とを連通する孔であり、
リークテスター等を該リーク検査孔から差し込むことに
より、凹部空間の密閉性の検査（リーク検査）を行うこ
とができる。リーク検査後、ゴムプラグ等の着脱可能な
封止手段でリーク検査孔を封止し、密閉状態とする。
尚、特開平６−２９４５６２号公報に記載されたもので
は、難透湿性のシートで覆われた空間内に圧力を加える
と、難透湿性のシートが破裂してしまうので、リーク検
査を行うことができない。また、特開平６−２０７７６
２号公報に記載されたものでは、隙間がポッティング材
で充填されてしまっているので、リーク検査ができな
い。従って、本発明を採用することにより、結露を防止
することができるといった効果に加え、リーク検査もで
き、確実な密閉性を保障することもでき、結露防止が確
実となる。さらに、凹部空間内にすでに含有された水分
による結露を心配するのであれば、リーク検査孔から加
熱源等を導入し、凹部空間内を乾燥空気としてから密閉
状態とする方法や、リーク検査孔から凹部空間内の空気
を吸引し、真空状態としてから密閉するといった方法を
行うことができる。このようにしてリーク検査孔を利用
することで、確実な密閉性及びそれによる確実な結露防
止を実現できる。

【００１８】

【実施の形態】以下、本発明を実施の形態により具体的
に説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施形態における温調装
置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面拡大図である。
尚、図１には、後述する熱伝達用プレート２０及び樹脂
製ポッティング材３９を省略している。

【００２０】図において、温調装置１０１は、樹脂製
（材質：ＰＢＴ樹脂）のケーシング１０と、熱伝達用プ
レート２０（図１においては図示せず）と、ペルチェ式
熱電変換ユニット３０とを具備する。

【００２１】ケーシング１０は、図１に示すように略四
角形の平板状に形成されている。また、ケーシング１０
の図１示左辺の略中央部及び、図示右辺の上下角部の３
箇所には突設部１１が形成されており、この突設部１１
からは、図２に示すように、脚部１２が延設されてい
る。これらの脚部１２には台部連結用螺子孔１３が形成
されており、該台部連結用螺子孔１３に螺子１４を通し
て台部５０に螺合することにより、温調装置１０１が台
部５０に固定される。

【００２２】ケーシング１０の略中央部には、図２に示
すように上方に開口し、下方に窪んでいる凹部空間１５
が形成されている。この凹部空間１５は、底の浅い浅底
部１５ａと、底の深い深底部１５ｂとが段差部１５ｃに
よって分けられている。また、図１に示すように、凹部
空間１５の回りには溝１６が形成されており、この溝１
６内にはＯリング４１が配設されている。

【００２３】ケーシング１０の凹部空間１５のうちの浅
底部１５ａの底面の一部からは、下方に突き出た下突出
部１７が形成されている。この下突出部１７には、凹部
空間１５とケーシング１０の下部空間とを連通するリー
ク検査孔１８が設けられている。そして、このリーク検
査孔１８を塞ぐように、ゴム製のプラグ４２が下突出部
１７に被せられている。

【００２４】熱伝達用プレート２０は、本例では金属
（材質：銅）で構成され、図２示上方から見て平板状に
形成されている。そして、ケーシング１０の凹部空間１
５を塞ぐように、ケーシング１０に対面して配置されて
いる。また、図２に示すように、熱伝達用プレート２０
にはケーシング連結用螺子孔２１が形成されている。一
方、ケーシング１０の四隅には、図１に示すようにプレ
ート連結用螺子孔１９が形成されている。そして、ケー
シング連結用螺子孔２１とプレート連結用螺子孔１９と
が対面するようにケーシング１０と熱伝達用プレート２
０との位置を合わせ、両螺子孔１９、２１に螺子２２を
挿通して螺合することにより、ケーシング１０及び熱伝
達用プレート２０が螺合締結される。また、この螺合締
結によって、ケーシング１０の溝１６に配設されたＯリ
ング４１が圧縮力を受け、ケーシング１０と熱伝達用プ
レート２０との間の隙間を完全に封止し、凹部空間１５
が密閉状態とされる。

【００２５】凹部空間１５内には、ペルチェ式熱電変換
ユニット３０が配設されている。図３は、ペルチェ式熱
電変換ユニットの拡大断面図である。図３に示すよう
に、ペルチェ式熱電変換ユニット３０は、ｐ型半導体素
子３１（ペルチェ素子）、ｎ型半導体素子３２（ペルチ
ェ素子）、放熱側金属電極３３、吸熱側金属電極３４、
及び、吸熱側基板３５を備えて構成される。

【００２６】本例において、ｎ型半導体３２として、Ｂ
ｉ（ビスマス）−Ｔｅ（テルル）−Ｓｅ（セレン）系の
半導体を、ｐ型半導体素子３１として、Ｂｉ（ビスマ
ス）−Ｓｂ（アンチモン）−Ｔｅ（テルル）系の半導体
を用いているが、これに限定されることはなく、ペルチ
ェ係数または熱電能（ゼーベック係数）が高く、いわゆ
るペルチェ素子として一般的に認知されているものや、
将来的に実用化され得るものでも良い。このような例と
して、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓｅ系の半導体（ｐ型、ｎ
型）が挙げられる。

【００２７】また、本例において、ｐ型半導体素子及び
ｎ型半導体素子は、略直方体状に成形しているが、その
他、円柱状等に成形することもできる。半導体素子の形
状は、少なくとも放熱側金属電極と吸熱側金属電極とを
連結する２面が形成されていれば、どのような形状でも
良い。

【００２８】放熱側金属電極、吸熱側金属電極として
は、導電性金属であれば良いが、一般的には銅箔が用い
られる。

【００２９】そして、本例においては、図３に示される
ように、ｐ型半導体素子３１、放熱側金属電極３３、ｐ
型半導体素子３２、吸熱側金属電極３４を、この順に電
気的に接続させる。この場合において、ｐ型半導体素子
３１及びｎ型半導体素子３２を交互に整列させておき、
隣接するｐ型半導体素子３１とｎ型半導体素子３２（例
えばｐ型半導体素子３１ａとｎ型半導体素子３２ａ）と
を一つのペアとし、このペアとなった素子同士の図３示
上端面を放熱側金属電極３３（例えば放熱側金属電極３
３ａ）で電気的に接続する。一方、各半導体素子の下端
面においても、隣接するｎ型半導体素子３２とｐ型半導
体素子３１とを一つのペアとして、このペアとなった素
子同士の下端面を吸熱側金属電極３４で電気的に接続す
るが、このとき、放熱側金属電極で接続した各ペアのう
ち、隣接するペア同士（例えば、ｐ型半導体素子３１ａ
及びｎ型半導体素子３２ａのペアと、ｐ型半導体素子３
１ｂ及びｎ型半導体素子３２ｂのペア）が電気的に接続
されるように、一方のペアのｎ型半導体素子（例えばｎ
型半導体素子３２ａ）と他方のペアのｐ型半導体素子
（例えばｐ型半導体素子３１ｂ）の各下端面を吸熱側金
属電極３４（例えば放熱側金属電極３４ａ）で電気的に
接続する。こうすることにより、一つのペアでループを
作らず、ｐ型半導体素子−放熱側金属電極−ｎ型半導体
素子−吸熱側金属電極−ｐ型半導体素子・・・、という
ように、連続的に電気的な接続が実現できる。また、こ
のような構成をとることにより、図３から明らかなよう
に、一方の面に放熱側金属電極３３を集約して放熱面側
と、他方の面に吸熱側金属電極３４を集約して吸熱面側
とすることができる。

【００３０】上述したような、各半導体素子と各金属電
極との電気的な接続は、図２、図３に示すような一列の
接続だけでなく、図１に示すようにこれらの接続を幾重
にも折り返して接続を繰り返した接続構成となってい
る。従って、このような接続構成のうち、一方の接続端
である始端側吸熱側金属電極３４Ｓと他方の接続端であ
る終端側吸熱側金属電極３４Ｅは、その間のｐ型半導体
素子、ｎ型半導体素子、放熱側金属電極、吸熱側金属電
極を介して電気的に接続されている。また、このような
折り返し接続をすることにより、ペルチェ式熱電変換ユ
ニットの高密度化が達成できる。尚、図２、図３におい
て、最も右側のｐ型半導体素子３１ｃは、それ以外の各
半導体素子とは異なった列の半導体素子であり、この半
導体素子３１ｃはそれ以外の各半導体素子との直接な接
続はなされていない。

【００３１】図２、図３に示すように、各吸熱側金属電
極３４は、吸熱側基板３５にそれぞれ取り付けられてい
る。一方、各放熱側金属電極３３は、熱伝達用プレート
２０の一表面２０ａに直接取り付けられている。図４
は、各吸熱側金属電極３４と吸熱側基板３５との取付け
部、及び各放熱側金属電極３３と熱伝達用プレート２０
との取付け部分を示す拡大図である。図に示すように、
各吸熱側金属電極３４は、接着剤４３により吸熱側基板
３５に接着されている。各放熱側金属電極は、接着剤４
４により熱伝達用プレートに接着されている。接着材と
しては、熱伝導性の良好なシリコーン接着剤等が使用で
きる。本例においては、熱硬化性のシリコーン接着剤を
使用しているが、常温硬化性の接着剤でも問題ない。ま
た、接着剤を硬化させる際には、被着物同士が接近する
方向に適度な荷重をかけると、密着性が良好かつ均一と
なり、各放熱側金属電極３３と熱伝達用プレート２０と
の熱抵抗を小さくすることができるとともに、均一な熱
の移動をおこさせることができる。

【００３２】被着物同士が接近する方向に適度な荷重を
かける際の方法として、図５に示される方法が好まし
い。即ち、ケーシング１０に形成されたリーク検査孔１
８を利用し、このリーク検査孔１８から棒状治具４５を
凹部空間１５内に差し込んで該棒状治具４５の先端を吸
熱側基板３５に突き当てる。この状態で、棒状治具４５
に図示矢印方向の荷重を加えると、各放熱側金属電極３
３と熱伝達用プレート２０との間の押圧荷重及び、各吸
熱側金属電極３４と吸熱側基板３５との間の押圧荷重を
同時にかつ均一に加えることができる。

【００３３】尚、本例では、吸熱側基板３５と吸熱側金
属電極３４とを接着剤４３で接着しているが、吸熱側基
板３５と吸熱側金属電極３４が一体になっているもので
も良い。例えば、吸熱側基板としてのセラミック基板に
吸熱側金属電極としての銅箔をメッキしたものや、セラ
ミック基板に銅板をダイレクトボンディングしたもので
も良い。

【００３４】図１に示すように、ケーシング１０の凹部
空間１５を形成する壁面のうち、図１示左壁面及び上下
面の略中央からは、ガイド部１０ａが形成されている。
このガイド部１０ａにペルチェ式熱電変換ユニット３０
の吸熱側基板３５を当接させることにより、ペルチェ式
熱電変換ユニット３０の位置決めがなされる。

【００３５】また、各半導体素子及び各金属電極の接続
構成のうち、一方端である始端側吸熱側金属電極３４Ｓ
には、始端側内部リード線３６Ｓの一端が半田付けによ
り電気的に接続されている。同様に、上記接続構成のう
ち、他方端である終端側吸熱側金属電極３４Ｅには、終
端側内部リード線３６Ｅの一端が半田付けにより電気的
に接続されている。内部リード線３６Ｓ、３６Ｅは、フ
レキシブルな導線であって、ペルチェ式熱電変換ユニッ
ト３０を凹部空間１５内に組付ける際の多少の位置変化
にも十分対応できる。

【００３６】始端側内部リード線３６Ｓの他端は、半田
付けにより始端側金属接続片３７Ｓの一端に電気的に接
続されている。同様に、終端側内部リード線３６Ｅの他
端は、半田付けにより終端側金属接続片３７Ｅの一端に
電気的に接続されている。これらの金属接続片３７Ｓ、
３７Ｅは、図２に示すように、略垂直に立設している立
設部３７１及び、該立設部３７１から水平方向に延びた
水平部３７２を備えて構成されており、該立設部３７１
の先端で各内部リード線３６Ｓ、３６Ｅに接続されてい
る。また、水平部３７２は、凹部空間１５のうちの深底
部１５ｂを通り、ケーシング１０に形成された孔部１０
ｂからケーシング外部に突き出ている。そして、その突
き出た部分において、始端側外部リード線３８Ｓ（終端
側外部リード線３８Ｅ）に半田付けにより電気的に接続
されている。尚、深底部１５ｂには、エポキシ系接着剤
等の樹脂ポッティング材３９が充填されている。従っ
て、この樹脂ポッティング材３９によって各金属接続片
３７Ｓ、３７Ｅが固定的に支持されるとともに、ケーシ
ング１０に形成された孔部１０ｂからのリークを確実に
防止できる。

【００３７】上記構成の温調装置１０１において、図示
せぬ直流電源の＋端子を始端側外部リード線３８Ｓに、
−端子を終端側外部リード線３８Ｅに接続して電流を印
加すると、＋端子からの電流は、始端側外部リード線３
８Ｓから始端側金属接続片３７Ｓ、始端側内部リード線
３６Ｓを経て、始端側吸熱側金属電極３４Ｓに流れる。
電流はさらに、始端側吸熱側金属電極３４Ｓからｐ型半
導体素子３１、放熱側金属電極３３、ｎ型半導体素子３
２、吸熱側金属電極３４の順に接続構成中を流れ、最終
的に、終端側吸熱側金属電極３４Ｅ、終端側内部リード
線３６Ｅ、終端側金属接続片３７Ｅ、終端側外部リード
線３８Ｅを経て−端子に戻る。

【００３８】このような通電中において、電流が吸熱側
金属電極３４からｐ型半導体素子３１に流れるときは、
エネルギーの吸収が起こり、吸熱するので、吸熱側金属
電極３４が冷却される。ｐ型半導体素子３１から放熱側
金属電極３３に電流が流れるときは、エネルギーの放散
が起こり、発熱するので、放熱側金属電極３３が加熱さ
れる。放熱側金属電極３３からｎ型半導体素子３２に電
流が流れるときは、エネルギーの放散が起こり、発熱す
るので、放熱側金属電極３３が加熱される。ｎ型半導体
素子３２から吸熱側金属電極３４に電流が流れるとき
は、エネルギーの吸収が起こり、吸熱するので、吸熱側
金属電極３４が冷却される。このようにして、放熱側金
属電極３３側で加熱し、吸熱側金属電極３４側で冷却す
る。

【００３９】放熱側金属電極３３側で発生した熱は、放
熱側金属電極３３から熱伝達用プレート２０に熱伝達さ
れ、熱伝達用プレート２０が加熱される。従って、熱伝
達用プレート２０に温度センサを取り付けておき、温度
センサからの温度情報に基づいてペルチェ式熱電変換ユ
ニット３０への通電を制御（ＯＮ−ＯＦＦ制御等）する
ことにより、熱伝達用プレート２０の温度をコントロー
ルすることができる。このようにして温度コントロール
された熱伝達用プレート２０の他表面２０ｂに被温調体
を熱的に接続しておくことにより、被温調体を温調制御
することができる。

【００４０】温調装置１０１の運転中においては、ペル
チェ式熱電変換ユニット３０は、放熱側金属電極３３の
側で加熱し、吸熱側金属電極３４の側で吸熱（冷却）す
る。吸熱部分での温度が露点温度以下となると、結露が
発生するおそれが懸念される。しかしながら、本例にお
いては、ケーシング１０と熱伝達用プレート２０との間
の隙間はＯリング４１で封止され、リーク検査孔１８は
ゴムプラグ４２により塞がれ、孔部１０ｂは樹脂ポッテ
ィング材３９により封止されているので、凹部空間１５
は外気とは遮断された密閉状態となっている。従って、
結露するのに必要な水分を含んだ外気が外部から供給さ
れないので、結露が発生することはない。

【００４１】以上のように、本例における温調装置１０
１は、凹部空間１５が形成されたケーシング１０と、該
ケーシング１０の凹部空間１５を覆うように該凹部空間
１５に対面して配置された熱伝達用プレート２０と、ケ
ーシング１０と熱伝達用プレート２０との間の隙間を封
止して凹部空間１５を密閉状態とするためのＯリング４
１と、凹部空間１５内に配設されるとともに熱伝達用プ
レート２０の一表面２０ａに熱的に接続されたペルチェ
式熱電変換ユニット３０とを備えて構成したので、簡単
な構造でペルチェ式熱電変換ユニット３０が配設された
凹部空間１５を密閉状態とすることができ、凹部空間１
５内が外部の大気と遮断される。このため外部空気に含
有される水分が凹部空間１５内に入り込むこともなく、
水分の凝縮による結露の発生が効果的に防止される。こ
の場合、ペルチェ式熱電変換ユニット３０の放熱側金属
電極３３と熱伝達用プレート２０とは熱的に直接接続さ
れており、特開平６−２９４５６２号公報に記載された
ような難透湿性シートが両者の間に介在しているもので
もないので、ペルチェ式熱電変換ユニット３０で発生す
る熱が直接的に熱伝達用プレート２０に伝達され、熱伝
達効率も高い。さらに、凹部空間１５を密閉状態とする
ために、特開平６−２０７７６２号公報に記載のように
隙間に充填材を充填するなどの余分な設備投入や作業工
数の増加をする必要がなく、コストアップを防止でき
る。

【００４２】また、ケーシング１０には、凹部空間１５
の密閉性を検査するためのリーク検査孔１８が形成され
ており、該リーク検査孔１８は着脱可能な封止手段とし
てのゴムプラグ４２により封止されているので、リーク
テスター等を該リーク検査孔１８から差し込むことによ
り、凹部空間１５の密閉性の検査（リーク検査）を行う
ことができる。リーク検査後、ゴムプラグ４２でリーク
検査孔１８を封止し、密閉状態とすることができる。
尚、特開平６−２９４５６２号公報に記載されたもので
は、難透湿性のシートで覆われた空間内に圧力を加える
と、難透湿性のシートが破裂してしまうので、リーク検
査を行うことができない。また、特開平６−２０７７６
２号公報に記載されたものでは、隙間がポッティング材
で充填されてしまっているので、リーク検査ができな
い。従って、本発明を採用することにより、結露を防止
することができるといった効果に加え、従来できなかっ
たリーク検査もできるようになり、確実な密閉性を保障
することもでき、結露防止が確実となる。さらに、凹部
空間１５内にすでに含有された水分による結露を心配す
るのであれば、リーク検査孔１８から加熱源等を導入
し、凹部空間１５内を乾燥空気としてから密閉状態とす
る方法や、リーク検査孔１８から凹部空間１５内の空気
を吸引し、真空状態としてから密閉するといった方法を
行うことができる。このようにしてリーク検査孔１８を
利用することで、確実な密閉性及びそれによる確実な結
露防止を実現できる。

【００４３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施の形態では、放熱側金属電極３４
を直接熱伝達用プレート２０に接合している例が示され
ているが、放熱側金属電極３４をセラミック基板等の放
熱側基板に接合させ、この放熱側基板と熱伝達用プレー
ト２０とを熱的に結合させた構成でも良い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ペルチェ素子を使用した温調装置において、熱伝達効率
を低下させず、かつ簡便に結露を防止し得る温調装置と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における、温調装置の平面
図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の実施の形態における、ペルチェ式熱電
変換ユニットの拡大図である。

【図４】本発明の実施の形態における、放熱側金属電極
と熱伝達用プレートとの取付け部分、及び、吸熱側金属
電極と吸熱側基板との取付け部分の拡大図である。

【図５】本発明の実施の形態における、放熱側金属電極
と熱伝達用プレートとの接着、及び、吸熱側金属電極と
吸熱側基板との接着の好ましい接着態様を示す図であ
る。

【図６】従来技術における、ペルチェ素子を使用した温
調装置の概略図である。

【図７】他の従来技術における、ペルチェ素子を使用し
た温調装置の概略図である。

【符号の説明】

１０・・・ケーシング１５・・・凹部空間１８・・・リーク検査孔２０・・・熱伝達用プレート、２０ａ・・・一表面、
２０ｂ・・・他表面３０・・・ペルチェ式熱電変換ユニット３１・・・ｐ型半導体素子３２・・・ｎ型半導体素子３３・・・放熱側金属電極３４・・・吸熱側金属電極３５・・・吸熱側基板４１・・・Ｏリング４２・・・ゴムプラグ（封止手段）１０１・・・温調装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部空間が形成されたケーシングと、該
ケーシングの前記凹部空間を覆うように該凹部空間に対
面して配置された熱伝達用プレートと、前記ケーシング
と前記熱伝達用プレートとの間の隙間を封止して前記凹
部空間を密閉状態とするためのＯリングと、前記凹部空
間内に配設されるとともに前記熱伝達用プレートの一表
面に熱的に接続されたペルチェ式熱電変換ユニットとを
具備することを特徴とする温調装置。
【請求項２】請求項１において、前記ケーシングには、前記凹部空間の密閉性を検査する
ためのリーク検査孔が形成されており、該リーク検査孔
は着脱可能な封止手段により封止されていることを特徴
とする温調装置。