JP2002232028A - 熱電モジュール - Google Patents
熱電モジュールInfo
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- JP2002232028A JP2002232028A JP2001369336A JP2001369336A JP2002232028A JP 2002232028 A JP2002232028 A JP 2002232028A JP 2001369336 A JP2001369336 A JP 2001369336A JP 2001369336 A JP2001369336 A JP 2001369336A JP 2002232028 A JP2002232028 A JP 2002232028A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チップの一部が破壊する等して断線してもモ
ジュールの機能低下を最小限に抑えることができる信頼
性が高い熱電モジュールを提供する。 【解決手段】 熱電モジュールは、上部基板１と下部基
板２とが対向配置されている。下部基板２の対向面上に
形成された下部電極６には１対のＰ型熱電素子３及びＮ
型熱電素子４が設けられ、各下部電極６における１対の
Ｐ型熱電素子３と隣接する下部電極６における１対のＮ
型熱電素子４とに接触するように複数個の上部電極５、
７、８が上部基板１の対向面上に形成されている。これ
らの上部電極及び下部電極は熱電素子３、４により直列
接続され、また、一つの上部電極及び下部電極に１対の
Ｐ型熱電素子３及びＮ型の熱電素子４が配置されて並列
回路が構成されている。
ジュールの機能低下を最小限に抑えることができる信頼
性が高い熱電モジュールを提供する。 【解決手段】 熱電モジュールは、上部基板１と下部基
板２とが対向配置されている。下部基板２の対向面上に
形成された下部電極６には１対のＰ型熱電素子３及びＮ
型熱電素子４が設けられ、各下部電極６における１対の
Ｐ型熱電素子３と隣接する下部電極６における１対のＮ
型熱電素子４とに接触するように複数個の上部電極５、
７、８が上部基板１の対向面上に形成されている。これ
らの上部電極及び下部電極は熱電素子３、４により直列
接続され、また、一つの上部電極及び下部電極に１対の
Ｐ型熱電素子３及びＮ型の熱電素子４が配置されて並列
回路が構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子の直列及
び並列回路を有する熱電モジュールに関し、特に、信頼
性の向上を図った熱電モジュールに関する。
び並列回路を有する熱電モジュールに関し、特に、信頼
性の向上を図った熱電モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は従来の
直列型熱電モジュールを示す模式図である（以下、従来
例１という）。なお、図１４（ａ）は熱電モジュールの
下部基板１０２を上方から見た図、図１４（ｂ）は下部
基板１０２の右端縁を中心として上部基板１０１を右方
に折り返し、下部基板１０２と上部基板１０１とを見開
きの状態で表したものである。Ｐ型熱電素子１０３及び
Ｎ型熱電素子１０４は、図１４（ａ）において、下部基
板１０２上に表示されているので、図１４（ｂ）におい
ては本来存在せず、従って、図１４（ｂ）において、二
点差線にて表示してある。
直列型熱電モジュールを示す模式図である（以下、従来
例１という）。なお、図１４（ａ）は熱電モジュールの
下部基板１０２を上方から見た図、図１４（ｂ）は下部
基板１０２の右端縁を中心として上部基板１０１を右方
に折り返し、下部基板１０２と上部基板１０１とを見開
きの状態で表したものである。Ｐ型熱電素子１０３及び
Ｎ型熱電素子１０４は、図１４（ａ）において、下部基
板１０２上に表示されているので、図１４（ｂ）におい
ては本来存在せず、従って、図１４（ｂ）において、二
点差線にて表示してある。
【０００３】熱電モジュールは、上部基板（吸熱側基
板）１０１及び下部基板（放熱側基板）１０２が相互に
平行に対向配置される。そして、図１４（ａ）及び図１
４（ｂ）に示すように、この上部基板（吸熱側基板）１
０１及び下部基板（放熱側基板）１０２の間に複数個の
Ｐ型及びＮ型熱電素子１０３、１０４が相互に平行に配
置され、これらの熱電素子１０３、１０４はその両端部
が、夫々基板１０１、１０２の対向面上に印刷及びメッ
キ等により設けられた上部電極１０５及び下部電極１０
６に接合されている。各電極１０５、１０６には、隣接
してＰ型及びＮ型からなる１対の熱電素子１０３、１０
４が配置されており、上部電極１０５に接続されたＮ型
熱電素子１０４と、この上部電極５に隣接した他の上部
電極１０５に接続されたＰ型熱電素子１０３とが同一の
下部電極１０６により接続されている。これにより、全
ての熱電素子１０３、１０４が電極１０５、１０６を介
して直列に接続されている。
板）１０１及び下部基板（放熱側基板）１０２が相互に
平行に対向配置される。そして、図１４（ａ）及び図１
４（ｂ）に示すように、この上部基板（吸熱側基板）１
０１及び下部基板（放熱側基板）１０２の間に複数個の
Ｐ型及びＮ型熱電素子１０３、１０４が相互に平行に配
置され、これらの熱電素子１０３、１０４はその両端部
が、夫々基板１０１、１０２の対向面上に印刷及びメッ
キ等により設けられた上部電極１０５及び下部電極１０
６に接合されている。各電極１０５、１０６には、隣接
してＰ型及びＮ型からなる１対の熱電素子１０３、１０
４が配置されており、上部電極１０５に接続されたＮ型
熱電素子１０４と、この上部電極５に隣接した他の上部
電極１０５に接続されたＰ型熱電素子１０３とが同一の
下部電極１０６により接続されている。これにより、全
ての熱電素子１０３、１０４が電極１０５、１０６を介
して直列に接続されている。
【０００４】近時、熱電モジュールの利用分野が多岐に
わたり、これらの利用分野の要求を満たすためには、他
種類の電源電圧使用に対応する必要がある。そこで、上
述のような直列型の熱電モジュールではなく、並列回路
を有するサーモモジュールが特開平１２−１６４９４５
号公報に開示されている（以下、従来例２という）。
わたり、これらの利用分野の要求を満たすためには、他
種類の電源電圧使用に対応する必要がある。そこで、上
述のような直列型の熱電モジュールではなく、並列回路
を有するサーモモジュールが特開平１２−１６４９４５
号公報に開示されている（以下、従来例２という）。
【０００５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）並びに図１
６（ａ）及び図１６（ｂ）は、従来例２の夫々第１の実
施例及び第２の実施例に記載のサーモモジュールを示す
模式図である。図１５、１６は熱電モジュールの上部基
板を外して見開きの状態としたものであって、図１５
（ａ）及び図１６（ａ）は上部基板側から見た下部基
板、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は下部基板側から見
た上部基板を示す。
６（ａ）及び図１６（ｂ）は、従来例２の夫々第１の実
施例及び第２の実施例に記載のサーモモジュールを示す
模式図である。図１５、１６は熱電モジュールの上部基
板を外して見開きの状態としたものであって、図１５
（ａ）及び図１６（ａ）は上部基板側から見た下部基
板、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は下部基板側から見
た上部基板を示す。
【０００６】サーモモジュールは、上部基板２０１及び
下部基板２０２が相互に平行に対向配置される。そし
て、図１５に示すように、上部基板２０１及び下部基板
２０２の間に複数個のＰ型熱電素子２０３、Ｎ型熱電素
子２０４が相互に平行に配置され、これらの熱電素子２
０３、２０４の両端部が上部基板２０１及び下部基板２
０２の対向面に形成された夫々上部電極２０５及び下部
電極２０６に接合されている。各電極には、Ｐ型熱電素
子２０３及びＮ型熱電素子２０４からなる一対の熱電素
子が配置され、図１５（ａ）に示す二点鎖線に沿って熱
電素子２０３、２０４が直列接続された外側回路２０７
が形成されている。また、この外側回路２０７の内側に
は図１５（ａ）に示す二点鎖線に沿って熱電素子２０
３、２０４が直列接続された内側回路２０８が形成され
ている。そして、下部基板２０２の端部において、この
外側回路２０７及び内側回路２０８が並列接続されてい
る。このサーモモジュールにおいては、直列接続に並列
接続が組み込まれており、出力及び入力のための端子が
各１つずつ設けられている。
下部基板２０２が相互に平行に対向配置される。そし
て、図１５に示すように、上部基板２０１及び下部基板
２０２の間に複数個のＰ型熱電素子２０３、Ｎ型熱電素
子２０４が相互に平行に配置され、これらの熱電素子２
０３、２０４の両端部が上部基板２０１及び下部基板２
０２の対向面に形成された夫々上部電極２０５及び下部
電極２０６に接合されている。各電極には、Ｐ型熱電素
子２０３及びＮ型熱電素子２０４からなる一対の熱電素
子が配置され、図１５（ａ）に示す二点鎖線に沿って熱
電素子２０３、２０４が直列接続された外側回路２０７
が形成されている。また、この外側回路２０７の内側に
は図１５（ａ）に示す二点鎖線に沿って熱電素子２０
３、２０４が直列接続された内側回路２０８が形成され
ている。そして、下部基板２０２の端部において、この
外側回路２０７及び内側回路２０８が並列接続されてい
る。このサーモモジュールにおいては、直列接続に並列
接続が組み込まれており、出力及び入力のための端子が
各１つずつ設けられている。
【０００７】また、図１６においても、相互に平行に対
向配置される上部基板３０１及び下部基板３０２の対向
面に夫々上部電極３０５及び下部電極３０６が形成さ
れ、これらの電極３０５、３０６にＰ型熱電素子３０３
及びＮ型熱電素子３０４が接合されている。このサーモ
モジュールにおいては、図１６（ａ）に示す二点鎖線に
沿って直列接続された外側回路３０７及びこの外部回路
３０７の内側に図１６（ａ）に示す二点鎖線に沿って直
列接続された内側回路３０８に対し、独立して出力及び
入力のための端子が設けられている。これらの端子の接
続方法を変更することにより、直列のみの回路又は並列
接続を組み込んだ回路とすることができる。
向配置される上部基板３０１及び下部基板３０２の対向
面に夫々上部電極３０５及び下部電極３０６が形成さ
れ、これらの電極３０５、３０６にＰ型熱電素子３０３
及びＮ型熱電素子３０４が接合されている。このサーモ
モジュールにおいては、図１６（ａ）に示す二点鎖線に
沿って直列接続された外側回路３０７及びこの外部回路
３０７の内側に図１６（ａ）に示す二点鎖線に沿って直
列接続された内側回路３０８に対し、独立して出力及び
入力のための端子が設けられている。これらの端子の接
続方法を変更することにより、直列のみの回路又は並列
接続を組み込んだ回路とすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の熱電モジュールにおいては、直列接続のため、１つ
でも熱電素子が破壊すると熱電モジュールが全く性能し
なくなるという問題点がある。図１７（ａ）及び図１７
（ｂ）は、従来の熱電モジュールの動作を示す模式図で
ある。図１７（ａ）に示すように、電流は、上部基板上
に形成された上部電極５０５に一端が接合されたＰ型熱
電素子５０４から下部基板に形成された下部電極５０６
を通ってＮ型熱電素子５０３に流れる。そして、Ｎ型熱
電素子５０３から上部電極５０５を通ってＰ型熱電素子
５０４に流れる。こうして、上部電極５０５及び下部電
極５０６によって熱電素子５０３、５０４が直列接続さ
れている。しかし、図１７（ｂ）に示すように、熱電素
子の１つ（例えば、熱電素子５０３ａ）が破壊した場
合、電流は全く流れなくなり、その素子を通過する電流
経路は導通しなくなるため熱電モジュールが機能しなく
なってしまうという問題点がある。
１の熱電モジュールにおいては、直列接続のため、１つ
でも熱電素子が破壊すると熱電モジュールが全く性能し
なくなるという問題点がある。図１７（ａ）及び図１７
（ｂ）は、従来の熱電モジュールの動作を示す模式図で
ある。図１７（ａ）に示すように、電流は、上部基板上
に形成された上部電極５０５に一端が接合されたＰ型熱
電素子５０４から下部基板に形成された下部電極５０６
を通ってＮ型熱電素子５０３に流れる。そして、Ｎ型熱
電素子５０３から上部電極５０５を通ってＰ型熱電素子
５０４に流れる。こうして、上部電極５０５及び下部電
極５０６によって熱電素子５０３、５０４が直列接続さ
れている。しかし、図１７（ｂ）に示すように、熱電素
子の１つ（例えば、熱電素子５０３ａ）が破壊した場
合、電流は全く流れなくなり、その素子を通過する電流
経路は導通しなくなるため熱電モジュールが機能しなく
なってしまうという問題点がある。
【０００９】また、従来例２においても、例えば外部回
路内の熱電素子の１つが破壊した場合、外部回路は機能
しなくなり、熱電モジュールの能力が半減する。更に、
断線していない内部回路には、断線した外部回路に流れ
る電流が流れ込むため、過電流となり、内部回路が過剰
に発熱して冷却素子等に使用することが不可能となると
いう問題点がある。
路内の熱電素子の１つが破壊した場合、外部回路は機能
しなくなり、熱電モジュールの能力が半減する。更に、
断線していない内部回路には、断線した外部回路に流れ
る電流が流れ込むため、過電流となり、内部回路が過剰
に発熱して冷却素子等に使用することが不可能となると
いう問題点がある。
【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、チップの一部が破壊する等して断線しても
モジュールの機能低下を最小限に抑えることができる信
頼性が高い熱電モジュールを提供することを目的とす
る。
のであって、チップの一部が破壊する等して断線しても
モジュールの機能低下を最小限に抑えることができる信
頼性が高い熱電モジュールを提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電モジュ
ールは、基板と、この基板上に行列状に配置されて設け
られた複数個のＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子と、前記
Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子を直列又は並列に接続す
る下部電極及び上部電極とを有し、前記Ｎ型熱電素子及
びＰ型熱電素子は行方向については夫々複数個づつ配置
され、列方向については前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素
子とが交互になるように配置されており、前記下部電極
及び上部電極は、列方向については前記Ｎ型熱電素子と
それに一方向で隣接するＰ型熱電素子とを電気的に接続
し、前記下部電極及び上部電極のうち少なくとも一部
は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子を
まとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子
に電気的に接続し、これにより、行方向に隣接する同一
導電型の複数個の熱電素子は、その少なくとも一部が、
前記列方向において相互に並列接続されていることを特
徴とする。
ールは、基板と、この基板上に行列状に配置されて設け
られた複数個のＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子と、前記
Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子を直列又は並列に接続す
る下部電極及び上部電極とを有し、前記Ｎ型熱電素子及
びＰ型熱電素子は行方向については夫々複数個づつ配置
され、列方向については前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素
子とが交互になるように配置されており、前記下部電極
及び上部電極は、列方向については前記Ｎ型熱電素子と
それに一方向で隣接するＰ型熱電素子とを電気的に接続
し、前記下部電極及び上部電極のうち少なくとも一部
は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子を
まとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子
に電気的に接続し、これにより、行方向に隣接する同一
導電型の複数個の熱電素子は、その少なくとも一部が、
前記列方向において相互に並列接続されていることを特
徴とする。
【００１２】この熱電モジュールにおいて、例えば、前
記下部電極の全て又は上部電極の全てが、行方向に隣接
する同一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に
隣接する他導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続す
る。
記下部電極の全て又は上部電極の全てが、行方向に隣接
する同一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に
隣接する他導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続す
る。
【００１３】また、この熱電モジュールにおいて、例え
ば、前記下部電極及び上部電極の一方は、その全てが行
方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子をまとめ
て列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子に電気
的に接続するものであり、他方は、列方向の両端縁に沿
う位置の電極を除いて、行方向に隣接する同一導電型の
複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接する他導電型
の複数個の熱電素子に電気的に接続するものであり、前
記他方の電極における列方向の端縁に沿う位置の電極
は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子
と、これらの熱電素子に行方向に隣接する他導電型の複
数個の熱電素子とを接続するものである。
ば、前記下部電極及び上部電極の一方は、その全てが行
方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子をまとめ
て列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子に電気
的に接続するものであり、他方は、列方向の両端縁に沿
う位置の電極を除いて、行方向に隣接する同一導電型の
複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接する他導電型
の複数個の熱電素子に電気的に接続するものであり、前
記他方の電極における列方向の端縁に沿う位置の電極
は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子
と、これらの熱電素子に行方向に隣接する他導電型の複
数個の熱電素子とを接続するものである。
【００１４】更に、前記基板の隅部に設けられた前記下
部電極及び／又は上部電極のみが、行方向に隣接する同
一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接す
る他導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続するよう
に構成することもできる。
部電極及び／又は上部電極のみが、行方向に隣接する同
一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接す
る他導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続するよう
に構成することもできる。
【００１５】更にまた、前記基板の行方向の２辺縁に沿
って配置された前記下部電極及び／又は上部電極のみ
が、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子を
まとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子
に電気的に接続するように構成することができる。
って配置された前記下部電極及び／又は上部電極のみ
が、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子を
まとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子
に電気的に接続するように構成することができる。
【００１６】更にまた、前記基板の隅部に設けられた前
記下部電極及び／又は上部電極に接続された前記Ｎ型熱
電素子及び／又はＰ型熱電素子の少なくとも一部は、熱
流方向に直交する断面が他の熱電素子よりも大きいよう
に構成することができる。
記下部電極及び／又は上部電極に接続された前記Ｎ型熱
電素子及び／又はＰ型熱電素子の少なくとも一部は、熱
流方向に直交する断面が他の熱電素子よりも大きいよう
に構成することができる。
【００１７】更にまた、行方向に隣接する同一導電型の
複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接する他導電型
の複数個の熱電素子に接続する下部電極及び／又は上部
電極は、行方向に隣接する同一導電型の熱電素子間にス
リットを有するように構成することができる。
複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接する他導電型
の複数個の熱電素子に接続する下部電極及び／又は上部
電極は、行方向に隣接する同一導電型の熱電素子間にス
リットを有するように構成することができる。
【００１８】本発明においては、熱電素子（チップ）が
破壊した場合であっても、並列回路を有するため、破壊
した熱電素子を通らない電流経路を使用することがで
き、熱電モジュールの性能低下を最小限にとどめること
ができる。
破壊した場合であっても、並列回路を有するため、破壊
した熱電素子を通らない電流経路を使用することがで
き、熱電モジュールの性能低下を最小限にとどめること
ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る熱電
モジュールについて添付の図面を参照して具体的に説明
する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の第１実施例
に係る熱電モジュールを示す模式図であり、図１（ａ）
は熱電モジュールの下部基板２を上方から見た図、図１
（ｂ）は下部基板２の右端縁を中心として上部基板１を
右方に折り返し、下部基板２と上部基板１とを見開きの
状態で表したものである。Ｐ型熱電素子３及びＮ型熱電
素子４は、図１（ａ）において、下部基板２上に表示さ
れているので、図１（ｂ）においては本来存在せず、従
って、図１（ｂ）において、二点差線にて表示してあ
る。
モジュールについて添付の図面を参照して具体的に説明
する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の第１実施例
に係る熱電モジュールを示す模式図であり、図１（ａ）
は熱電モジュールの下部基板２を上方から見た図、図１
（ｂ）は下部基板２の右端縁を中心として上部基板１を
右方に折り返し、下部基板２と上部基板１とを見開きの
状態で表したものである。Ｐ型熱電素子３及びＮ型熱電
素子４は、図１（ａ）において、下部基板２上に表示さ
れているので、図１（ｂ）においては本来存在せず、従
って、図１（ｂ）において、二点差線にて表示してあ
る。
【００２０】本実施例の熱電モジュールにおいては、上
部基板１と下部基板２とが相互に平行に対向して配置さ
れる。この上部基板１及び下部基板２の対向面には、図
１に示すように、印刷及びメッキ等によって夫々上部電
極５、７及び下部電極６が形成されている。本実施例に
おいては、下部基板２上に正方形の下部電極６が４行４
列で形成されている。これに対して、上部基板１上には
上部電極が５行形成され、２乃至４行目の４列の上部電
極５は下部電極６と同様に正方形をなす。また、１行目
の２個の上部電極７は、上部電極５の２列分の長さの行
方向の長辺と、上部電極５の１／２行分の長さの列方向
の短辺とを有し、上部電極５の１、２列間、及び３、４
列間に夫々位置するように形成されている。また、５行
目の上部電極８は、上部電極７と同様の長方形をなし、
上部電極５の２、３列間に位置するように１つ形成され
ている。
部基板１と下部基板２とが相互に平行に対向して配置さ
れる。この上部基板１及び下部基板２の対向面には、図
１に示すように、印刷及びメッキ等によって夫々上部電
極５、７及び下部電極６が形成されている。本実施例に
おいては、下部基板２上に正方形の下部電極６が４行４
列で形成されている。これに対して、上部基板１上には
上部電極が５行形成され、２乃至４行目の４列の上部電
極５は下部電極６と同様に正方形をなす。また、１行目
の２個の上部電極７は、上部電極５の２列分の長さの行
方向の長辺と、上部電極５の１／２行分の長さの列方向
の短辺とを有し、上部電極５の１、２列間、及び３、４
列間に夫々位置するように形成されている。また、５行
目の上部電極８は、上部電極７と同様の長方形をなし、
上部電極５の２、３列間に位置するように１つ形成され
ている。
【００２１】Ｐ型熱電素子３と、Ｎ型熱電素子４とが、
夫々行方向に２個づつ配列されており、列方向について
は、Ｐ型熱電素子３とＮ型熱電素子４とが交互になるよ
うに配列されている。従って、本実施例の各下部電極及
び上部電極には、Ｐ型熱電素子３及びＮ型熱電素子４が
夫々２個ずつ４個接合されている。従来例１の熱電モジ
ュールは平面視で長方形の下部電極に夫々１対のＮ型及
びＰ型熱電素子が配置され、また、Ｐ型熱電素子とＮ型
熱電素子とがマトリクス状に配置されていた。これに対
して、本実施例においては、列方向にはＰ型及びＮ型が
交互に配置され、行方向は、同一導電型の熱電素子が２
列並び、２列毎にＰ型及びＮ型が交互に配置されてい
る。また、１行目及び５行目に形成された夫々上部電極
７及び８には、２列に並んだＰ型熱電素子３と、２列に
並んだＮ型熱電素子４とが同一行方向に並んで配置され
ている。そして、１個の上部電極５に接合された２個の
Ｎ型熱電素子４と、この上部電極５の列方向に隣接した
上部電極５に接合された２個のＰ型熱電素子５とは、同
一の下部電極６により接合されている。また、１行目の
下部電極６に接合された２個のＮ型熱電素子４及びこの
下部電極６の行方向に隣接した下部電極６に接合された
２個のＰ型熱電素子５とが、同一の上部電極７により接
合されている。同様に、４行目の２列及び３列に配置さ
れた２個の下部電極６に接合された基板の辺縁側の２個
のＰ型熱電素子３及び２個のｎ型熱電素子４はいずれも
１個の上部電極８により接合されている。
夫々行方向に２個づつ配列されており、列方向について
は、Ｐ型熱電素子３とＮ型熱電素子４とが交互になるよ
うに配列されている。従って、本実施例の各下部電極及
び上部電極には、Ｐ型熱電素子３及びＮ型熱電素子４が
夫々２個ずつ４個接合されている。従来例１の熱電モジ
ュールは平面視で長方形の下部電極に夫々１対のＮ型及
びＰ型熱電素子が配置され、また、Ｐ型熱電素子とＮ型
熱電素子とがマトリクス状に配置されていた。これに対
して、本実施例においては、列方向にはＰ型及びＮ型が
交互に配置され、行方向は、同一導電型の熱電素子が２
列並び、２列毎にＰ型及びＮ型が交互に配置されてい
る。また、１行目及び５行目に形成された夫々上部電極
７及び８には、２列に並んだＰ型熱電素子３と、２列に
並んだＮ型熱電素子４とが同一行方向に並んで配置され
ている。そして、１個の上部電極５に接合された２個の
Ｎ型熱電素子４と、この上部電極５の列方向に隣接した
上部電極５に接合された２個のＰ型熱電素子５とは、同
一の下部電極６により接合されている。また、１行目の
下部電極６に接合された２個のＮ型熱電素子４及びこの
下部電極６の行方向に隣接した下部電極６に接合された
２個のＰ型熱電素子５とが、同一の上部電極７により接
合されている。同様に、４行目の２列及び３列に配置さ
れた２個の下部電極６に接合された基板の辺縁側の２個
のＰ型熱電素子３及び２個のｎ型熱電素子４はいずれも
１個の上部電極８により接合されている。
【００２２】即ち、上部電極５、７、８と下部電極６と
は、熱電素子３、４を介して、交互に直列接続されてお
り、同一の上部電極５、７、８及び下部電極６上に２列
のＰ型熱電素子３及びＮ型熱電素子４が配置されること
により、熱電素子は並列回路で接続されている。同一の
上部電極又は下部電極上に配置された４個の熱電素子に
より形成される並列回路において、隣接するＰ型熱電素
子３とＮ型熱電素子４との間の１対の直列回路は相互に
電気抵抗が等しいことが好ましい。
は、熱電素子３、４を介して、交互に直列接続されてお
り、同一の上部電極５、７、８及び下部電極６上に２列
のＰ型熱電素子３及びＮ型熱電素子４が配置されること
により、熱電素子は並列回路で接続されている。同一の
上部電極又は下部電極上に配置された４個の熱電素子に
より形成される並列回路において、隣接するＰ型熱電素
子３とＮ型熱電素子４との間の１対の直列回路は相互に
電気抵抗が等しいことが好ましい。
【００２３】更に、下部基板２の４行１列目及び４行４
列目に形成された下部電極６においては、夫々２個のＮ
型熱電素子４及び２個のＰ型熱電素子３のみが配置され
ており、これらの下部電極６の基板辺縁側の約半分の領
域は、熱電モジュールの出力又は入力端子として、夫々
リード（図示せず）に接続されるようになっている。
列目に形成された下部電極６においては、夫々２個のＮ
型熱電素子４及び２個のＰ型熱電素子３のみが配置され
ており、これらの下部電極６の基板辺縁側の約半分の領
域は、熱電モジュールの出力又は入力端子として、夫々
リード（図示せず）に接続されるようになっている。
【００２４】次に、本実施例に係る熱電モジュールの動
作について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実
施例に係る熱電モジュールの動作を示す模式図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、左側及び右側に
は、夫々下部基板６及び上部基板５の電流の流れを示す
模式図、中央には下部基板上に配置された熱電素子を示
す斜視図を示す。
作について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実
施例に係る熱電モジュールの動作を示す模式図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、左側及び右側に
は、夫々下部基板６及び上部基板５の電流の流れを示す
模式図、中央には下部基板上に配置された熱電素子を示
す斜視図を示す。
【００２５】図２（ａ）に示すように、下部基板上の下
部電極６上に配置された２つのＰ型熱電素子３に流れ込
んだ電流は、下部電極６上に配置された２つのＮ型熱電
素子４に流れる。即ち、各Ｐ型熱電素子３は２つのＮ型
熱電素子４に流れる２つの電流経路を有する。この２つ
のＮ型熱電素子４は、２つのＰ型熱電素子と共に上部電
極５に接合されている。従って、下部基板側と同様に、
これら各Ｎ型熱電素子４は同一上部電極５上に形成され
た２つのＰ型熱電素子３に流れる２つの電流経路を有し
ている。即ち、１つの熱電素子は、これを通過する電流
経路を各２つずつ有している。
部電極６上に配置された２つのＰ型熱電素子３に流れ込
んだ電流は、下部電極６上に配置された２つのＮ型熱電
素子４に流れる。即ち、各Ｐ型熱電素子３は２つのＮ型
熱電素子４に流れる２つの電流経路を有する。この２つ
のＮ型熱電素子４は、２つのＰ型熱電素子と共に上部電
極５に接合されている。従って、下部基板側と同様に、
これら各Ｎ型熱電素子４は同一上部電極５上に形成され
た２つのＰ型熱電素子３に流れる２つの電流経路を有し
ている。即ち、１つの熱電素子は、これを通過する電流
経路を各２つずつ有している。
【００２６】このように構成された熱電モジュールにお
いて、１つの熱電素子が破壊した場合の動作について説
明する。図２（ｂ）に示すように、例えば下部電極６ａ
及び上部電極５ａに接合されたＮ型熱電素子４ａが破壊
した場合、下部電極６ａにおいて、２つのＰ型熱電素子
３からの電流は、破壊したＮ型熱電素子４ａには流れ
ず、このＮ型熱電素子４ａとは対となるＮ型熱電素子４
ｂに流れる。そして、上部電極５ａにおいては、このＮ
型熱電素子４ｂからの電流は同じく上部電極５ａ上に接
合されている２つのＰ型熱電素子３へ流れるの２つの電
流経路に別れる。即ち、破壊したＮ型熱電素子４ａを有
する上部電極５ａ及び下部電極６ａにおいては、破壊し
たＮ型熱電素子４ａと共に配置されているＮ型熱電素子
４ｂを通過する電流経路のみとなり、Ｎ型熱電素子４ｂ
に全電流が流れ込むが、その後、対向基板の電極に入る
と再び並列接続となって２つの電流経路に別れる。従っ
て、素子が破壊された場合でも、電流経路を確保するこ
とができると共に、熱電モジュールの性能低下を局所的
にとどめることができる。
いて、１つの熱電素子が破壊した場合の動作について説
明する。図２（ｂ）に示すように、例えば下部電極６ａ
及び上部電極５ａに接合されたＮ型熱電素子４ａが破壊
した場合、下部電極６ａにおいて、２つのＰ型熱電素子
３からの電流は、破壊したＮ型熱電素子４ａには流れ
ず、このＮ型熱電素子４ａとは対となるＮ型熱電素子４
ｂに流れる。そして、上部電極５ａにおいては、このＮ
型熱電素子４ｂからの電流は同じく上部電極５ａ上に接
合されている２つのＰ型熱電素子３へ流れるの２つの電
流経路に別れる。即ち、破壊したＮ型熱電素子４ａを有
する上部電極５ａ及び下部電極６ａにおいては、破壊し
たＮ型熱電素子４ａと共に配置されているＮ型熱電素子
４ｂを通過する電流経路のみとなり、Ｎ型熱電素子４ｂ
に全電流が流れ込むが、その後、対向基板の電極に入る
と再び並列接続となって２つの電流経路に別れる。従っ
て、素子が破壊された場合でも、電流経路を確保するこ
とができると共に、熱電モジュールの性能低下を局所的
にとどめることができる。
【００２７】次に、本発明の効果について説明する。本
実施例の等価回路を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）は本
実施例の電流の流れを示す図であって、右側に熱電モジ
ュールの一部を示す回路図、左側にその模式図を示す。
なお、本実施例と比較するため、図３（ａ）及び（ｂ）
には、夫々従来例１及び従来例２の電流の流れを示す。
図３（ｃ）に示すように、本実施例の熱電モジュール
は、全ての熱電素子が並列接続されているため、例え
ば、熱電素子６０が破壊された場合、電流（Ｉ＝２ｉ）
は、破壊された素子を通る一方の経路６１には流れなく
なるが、破壊した素子６０を通過しない他方の経路６２
を通過することができる。従って、破壊している素子６
０及びこの素子６０に直接接続された熱電素子以外の全
ての熱電素子を使用することができる。更に、他方の経
路６２を通過した電流（Ｉ＝２ｉ）は対向基板側の電極
にて再び電流Ｉ＝ｉで並列回路６３に流れ込むため、過
電流となる領域を最小限とし、過電流により熱電素子が
破壊されことを防止することができる。これに対して、
図３（ａ）に示すように、従来例１のように、全ての素
子を直列接続とした場合は、破壊した素子６４を通過す
る電流経路６５を使用することができなくなり、熱電モ
ジュールは全く機能しなくなる。また、図３（ｂ）に示
すように、直列接続された回路は並列接続されている場
合は、破壊した素子６６があると、破壊した素子６６を
含む電流経路６７を構成する全ての熱電素子は機能しな
くなる。更に、破壊した素子を通らない他方の電流経路
６８に全ての電流（Ｉ＝２ｉ）が集中し、過電流となり
発熱して熱電モジュールとしての機能を失う。
実施例の等価回路を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）は本
実施例の電流の流れを示す図であって、右側に熱電モジ
ュールの一部を示す回路図、左側にその模式図を示す。
なお、本実施例と比較するため、図３（ａ）及び（ｂ）
には、夫々従来例１及び従来例２の電流の流れを示す。
図３（ｃ）に示すように、本実施例の熱電モジュール
は、全ての熱電素子が並列接続されているため、例え
ば、熱電素子６０が破壊された場合、電流（Ｉ＝２ｉ）
は、破壊された素子を通る一方の経路６１には流れなく
なるが、破壊した素子６０を通過しない他方の経路６２
を通過することができる。従って、破壊している素子６
０及びこの素子６０に直接接続された熱電素子以外の全
ての熱電素子を使用することができる。更に、他方の経
路６２を通過した電流（Ｉ＝２ｉ）は対向基板側の電極
にて再び電流Ｉ＝ｉで並列回路６３に流れ込むため、過
電流となる領域を最小限とし、過電流により熱電素子が
破壊されことを防止することができる。これに対して、
図３（ａ）に示すように、従来例１のように、全ての素
子を直列接続とした場合は、破壊した素子６４を通過す
る電流経路６５を使用することができなくなり、熱電モ
ジュールは全く機能しなくなる。また、図３（ｂ）に示
すように、直列接続された回路は並列接続されている場
合は、破壊した素子６６があると、破壊した素子６６を
含む電流経路６７を構成する全ての熱電素子は機能しな
くなる。更に、破壊した素子を通らない他方の電流経路
６８に全ての電流（Ｉ＝２ｉ）が集中し、過電流となり
発熱して熱電モジュールとしての機能を失う。
【００２８】本実施例によれば、全ての熱電素子が並列
接続されているため、素子が破壊された場合において
も、電流経路を確保することができる。更に、この電流
経路を通過した電流は対向基板に流れると、再び並列回
路に流れ込むため、過電流となる領域を最小限として熱
電モジュールを局所的な性能低下にとどめることができ
る。
接続されているため、素子が破壊された場合において
も、電流経路を確保することができる。更に、この電流
経路を通過した電流は対向基板に流れると、再び並列回
路に流れ込むため、過電流となる領域を最小限として熱
電モジュールを局所的な性能低下にとどめることができ
る。
【００２９】なお、本実施例においては、上部電極及び
下部電極に４個の熱電素子を配置するものとしたが、必
要に応じて４個以上、例えば６個の熱電素子を配置して
もよい。また、本実施例では、１行目の電極７で電流経
路を折り返しているが、このような折り返しの電極を１
列目に配置することにより、行列逆転させてもよい。ま
た、折り返し電極７，８を、１行目、１列目に配置され
るように、電極をパターニングして設けても良い。
下部電極に４個の熱電素子を配置するものとしたが、必
要に応じて４個以上、例えば６個の熱電素子を配置して
もよい。また、本実施例では、１行目の電極７で電流経
路を折り返しているが、このような折り返しの電極を１
列目に配置することにより、行列逆転させてもよい。ま
た、折り返し電極７，８を、１行目、１列目に配置され
るように、電極をパターニングして設けても良い。
【００３０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。なお、以下、図４乃
至図７及び図９乃至図１１においても、図１と同様に、
熱電モジュールの上部基板を外して見開きの状態とした
ものであって、（ａ）は上部基板側から見た下部基板、
（ｂ）は下部基板側から見た上部基板を示すものとす
る。また、図４乃至図１２に示す第２乃至第８の実施例
において、図１に示す第１の実施例と同一の構成要素に
は同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。なお、以下、図４乃
至図７及び図９乃至図１１においても、図１と同様に、
熱電モジュールの上部基板を外して見開きの状態とした
ものであって、（ａ）は上部基板側から見た下部基板、
（ｂ）は下部基板側から見た上部基板を示すものとす
る。また、図４乃至図１２に示す第２乃至第８の実施例
において、図１に示す第１の実施例と同一の構成要素に
は同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３１】図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、
本第２の実施例においては、上部基板１は第１の実施例
と同様の構成であるが、下部基板１２が上部基板１より
大きい。即ち、４行目に形成される下部電極において、
１列目及び４列目に形成される下部電極１６は、列方向
が長辺となる上面視で長方形の形状になっている。この
４行１列目及び４行４列目の長方形の下部電極の端部に
は熱電素子が１行２列で形成され、この端部とは反対側
の端部に端子１０設けられて上部基板１から露出されて
いる。本実施例においても、第１の実施例の同様の効果
を奏する。
本第２の実施例においては、上部基板１は第１の実施例
と同様の構成であるが、下部基板１２が上部基板１より
大きい。即ち、４行目に形成される下部電極において、
１列目及び４列目に形成される下部電極１６は、列方向
が長辺となる上面視で長方形の形状になっている。この
４行１列目及び４行４列目の長方形の下部電極の端部に
は熱電素子が１行２列で形成され、この端部とは反対側
の端部に端子１０設けられて上部基板１から露出されて
いる。本実施例においても、第１の実施例の同様の効果
を奏する。
【００３２】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
【００３３】本実施例においては、図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示すように、上部基板１に形成される上部電極
のうち、４隅に形成される上部電極、即ち、１行目の上
部電極７、４行１列目及び４行４列目の上部電極５、及
び５行目の上部電極８は第１の実施例と同一として４個
の熱電素子を接合するものとし、その他の領域において
は、従来と同様に、１対のＰ型及びＮ型熱電素子を接合
する上面視で長方形の上部電極２５を形成する。また、
下部基板２においても、４隅、即ち１行１列、１行４
列、４行１列及び４行４列目に形成される下部電極６
は、第１の実施例と同一として４個の熱電素子を接合す
るものとし、その他の領域においては従来と同様に、１
対のＰ型及びＮ型熱電素子を接合する上面視で長方形の
下部電極２６を形成する。即ち、上部基板１の隅部に形
成される上部電極７，８及び下部基板２の隅部に形成さ
れる下部電極５においては、Ｐ型及びＮ型の熱電素子が
２個ずつ配置されて並列回路を構成し、上部電極２５、
下部電極２６においては、従来と同様に、熱電素子３、
４が直列接続されている。
（ｂ）に示すように、上部基板１に形成される上部電極
のうち、４隅に形成される上部電極、即ち、１行目の上
部電極７、４行１列目及び４行４列目の上部電極５、及
び５行目の上部電極８は第１の実施例と同一として４個
の熱電素子を接合するものとし、その他の領域において
は、従来と同様に、１対のＰ型及びＮ型熱電素子を接合
する上面視で長方形の上部電極２５を形成する。また、
下部基板２においても、４隅、即ち１行１列、１行４
列、４行１列及び４行４列目に形成される下部電極６
は、第１の実施例と同一として４個の熱電素子を接合す
るものとし、その他の領域においては従来と同様に、１
対のＰ型及びＮ型熱電素子を接合する上面視で長方形の
下部電極２６を形成する。即ち、上部基板１の隅部に形
成される上部電極７，８及び下部基板２の隅部に形成さ
れる下部電極５においては、Ｐ型及びＮ型の熱電素子が
２個ずつ配置されて並列回路を構成し、上部電極２５、
下部電極２６においては、従来と同様に、熱電素子３、
４が直列接続されている。
【００３４】本実施例においては、熱電モジュールにお
いて、基板上で４隅に配置される熱電素子が比較的破壊
しやすいことに着目し、この４隅の熱電素子を並列接続
する。これにより、４隅の熱電素子が破壊した場合であ
っても、並列接続された他方の電流経路を使用すること
ができ、熱電モジュールの性能低下を局所的にとどめる
ことができる。
いて、基板上で４隅に配置される熱電素子が比較的破壊
しやすいことに着目し、この４隅の熱電素子を並列接続
する。これにより、４隅の熱電素子が破壊した場合であ
っても、並列接続された他方の電流経路を使用すること
ができ、熱電モジュールの性能低下を局所的にとどめる
ことができる。
【００３５】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
【００３６】第３の実施例では４隅に形成される上部電
極及び下部電極について、４個の熱電素子を接合して並
列接続できるものとしたが、本第４実施例においては、
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、上部電極につ
いては１行目及び５行目、下部電極については１行目及
び４行目に形成される電極、即ち、下部基板２の対向す
る２辺に形成される下部電極６に４個の熱電素子を接合
することにより、下部基板２の対向する１対の辺縁側に
形成される下部電極６にのみ並列回路を構成する。これ
により、基板上の４隅に配置される破壊しやすい熱電素
子については並列接続することができるため、この４隅
の熱電素子が破壊されても電流経路を確保することがで
き、熱電モジュールの性能低下を防止することができ
る。
極及び下部電極について、４個の熱電素子を接合して並
列接続できるものとしたが、本第４実施例においては、
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、上部電極につ
いては１行目及び５行目、下部電極については１行目及
び４行目に形成される電極、即ち、下部基板２の対向す
る２辺に形成される下部電極６に４個の熱電素子を接合
することにより、下部基板２の対向する１対の辺縁側に
形成される下部電極６にのみ並列回路を構成する。これ
により、基板上の４隅に配置される破壊しやすい熱電素
子については並列接続することができるため、この４隅
の熱電素子が破壊されても電流経路を確保することがで
き、熱電モジュールの性能低下を防止することができ
る。
【００３７】なお、第３実施例又は第４実施例において
は、基板の夫々隅部又は辺縁に沿う位置に形成される電
極に４個の熱電素子を配置して並列回路を形成するもの
としたが、必要に応じて、基板上の隅部又は辺縁部以外
に配置される電極のうち、その一部に対して複数対の熱
電素子を配置して並列回路を構成してもよい。また、基
板上の隅部又は辺縁部に配置される電極についても、そ
の一部を並列回路で接続するようにしてもよい。この等
価回路を図７に示す。
は、基板の夫々隅部又は辺縁に沿う位置に形成される電
極に４個の熱電素子を配置して並列回路を形成するもの
としたが、必要に応じて、基板上の隅部又は辺縁部以外
に配置される電極のうち、その一部に対して複数対の熱
電素子を配置して並列回路を構成してもよい。また、基
板上の隅部又は辺縁部に配置される電極についても、そ
の一部を並列回路で接続するようにしてもよい。この等
価回路を図７に示す。
【００３８】図７（ａ）及び（ｂ）は、１層の熱電モジ
ュールにおいて、平面的に直列と並列とが共存する場合
の態様であり、図７（ａ）は入り口と出口に、電流経路
において、１個のＰ型熱電素子と、１個のＮ型熱電素子
とが連続する熱電素子直列回路を設け、これらの熱電素
子直列回路の間に、２個のＰ型熱電素子（同一電極上）
と、２個のＮ型熱電素子（同一電極上）とが連続する熱
電素子並列回路を設けたものである。図７（ｂ）は熱電
素子並列回路の途中に更に熱電素子直列回路を設けたも
のである。
ュールにおいて、平面的に直列と並列とが共存する場合
の態様であり、図７（ａ）は入り口と出口に、電流経路
において、１個のＰ型熱電素子と、１個のＮ型熱電素子
とが連続する熱電素子直列回路を設け、これらの熱電素
子直列回路の間に、２個のＰ型熱電素子（同一電極上）
と、２個のＮ型熱電素子（同一電極上）とが連続する熱
電素子並列回路を設けたものである。図７（ｂ）は熱電
素子並列回路の途中に更に熱電素子直列回路を設けたも
のである。
【００３９】図７（ｃ）及び（ｄ）は、いずれも回路自
体が並列になる場合の態様であり、例えば、図７（ｃ）
は熱電素子直列回路と熱電素子並列回路とが、並列接続
され、図７（ｄ）は熱電素子並列回路と熱電素子並列回
路とが並列接続されている。いずれも、例えば、２段構
造の熱電モジュールとし、外部からの入力端子及び出力
端子が、各段のモジュールに夫々設けられるように構成
する場合と、１段構造の熱電モジュールにおいて、平面
パターンとして上述の態様の並列回路となるようにする
場合とがある。
体が並列になる場合の態様であり、例えば、図７（ｃ）
は熱電素子直列回路と熱電素子並列回路とが、並列接続
され、図７（ｄ）は熱電素子並列回路と熱電素子並列回
路とが並列接続されている。いずれも、例えば、２段構
造の熱電モジュールとし、外部からの入力端子及び出力
端子が、各段のモジュールに夫々設けられるように構成
する場合と、１段構造の熱電モジュールにおいて、平面
パターンとして上述の態様の並列回路となるようにする
場合とがある。
【００４０】また、１段構造の熱電モジュールにおける
平面パターンとして並列回路を設ける場合は、基板上
に、電流経路が外側の外側回路と、内側の内側回路とを
設けてそれらを並列接続する態様があるが、外側回路と
内側回路の双方に熱電素子並列回路を適用したり、又は
一方を熱電素子直列回路とし、他方を熱電素子並列回路
とすることもできる。更に、２段構造の熱電モジュール
として、並列回路を構成する場合は、上段にのみ、熱電
素子並列回路を設けることが望ましい。
平面パターンとして並列回路を設ける場合は、基板上
に、電流経路が外側の外側回路と、内側の内側回路とを
設けてそれらを並列接続する態様があるが、外側回路と
内側回路の双方に熱電素子並列回路を適用したり、又は
一方を熱電素子直列回路とし、他方を熱電素子並列回路
とすることもできる。更に、２段構造の熱電モジュール
として、並列回路を構成する場合は、上段にのみ、熱電
素子並列回路を設けることが望ましい。
【００４１】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本実施例に係る熱
電モジュールを示す模式図である。
【００４２】本実施例においては、図８（ａ）及び図８
（ｂ）に示すように、第３の実施例と同様に、基板の４
隅に形成される上部電極７及び下部電極６には４個の熱
電素子を接合して並列回路を構成する。更に、この４個
の熱電素子のうち、基板の隅部に配置される熱電素子及
びこれと同一導電型であって、前記隅部に配置される熱
電素子と並んで配置される熱電素子からなる熱電素子対
について、その一方の熱電素子と上部電極７及び下部電
極６との接合面積が他方の熱電素子と上部電極７及び下
部電極６との接合面積よりも大きくした熱電素子３３、
３４を形成する。上述した如く、４隅に配置される熱電
素子は破壊しやすいが、接合面積を大きくすることによ
り破壊しにくくなると共に、熱電素子３３、３４と並ん
で配置される同一導電型の熱電素子３、４が破壊した場
合、残された電流経路として熱電素子３３、３４に電流
が流れ込んで過電流となっても、その断面積が大きいた
め素子が発熱しにくい。
（ｂ）に示すように、第３の実施例と同様に、基板の４
隅に形成される上部電極７及び下部電極６には４個の熱
電素子を接合して並列回路を構成する。更に、この４個
の熱電素子のうち、基板の隅部に配置される熱電素子及
びこれと同一導電型であって、前記隅部に配置される熱
電素子と並んで配置される熱電素子からなる熱電素子対
について、その一方の熱電素子と上部電極７及び下部電
極６との接合面積が他方の熱電素子と上部電極７及び下
部電極６との接合面積よりも大きくした熱電素子３３、
３４を形成する。上述した如く、４隅に配置される熱電
素子は破壊しやすいが、接合面積を大きくすることによ
り破壊しにくくなると共に、熱電素子３３、３４と並ん
で配置される同一導電型の熱電素子３、４が破壊した場
合、残された電流経路として熱電素子３３、３４に電流
が流れ込んで過電流となっても、その断面積が大きいた
め素子が発熱しにくい。
【００４３】図９は、第５の実施例の変形例を示す模式
図である。なお、図９は、熱電モジュールの上部基板を
外した状態であって、上部基板側から見た下部基板を示
す。図９に示すように、下部基板２の下部電極６を第１
の実施例と同様に構成し、この下部電極６上に配置する
熱電素子のうち、本実施例のように、隅部及び端部に配
置される熱電素子の一方の熱電素子３３、３４の断面積
をこの熱電素子３３、３４に隣接する他方の熱電素子
３、４より大きいものとする。なお、上部基板上に形成
される上部電極は、図１（ｂ）に示す第１の実施例と同
様とする。即ち、リード接続部以外の全ての上部電極及
び下部電極上では、これに配置される熱電素子により並
列回路が構成され、これらの熱電素子によって全ての電
極が直列接続される。これにより、第１の実施例と同様
の効果を奏すると共に、素子が破壊しやすい位置の熱電
素子に隣接する熱電素子の断面積が大きいため、熱電素
子が破壊して過電流が流れても熱電素子が発熱しにく
く、従って発熱によって素子が破壊することを防止する
ことができる。
図である。なお、図９は、熱電モジュールの上部基板を
外した状態であって、上部基板側から見た下部基板を示
す。図９に示すように、下部基板２の下部電極６を第１
の実施例と同様に構成し、この下部電極６上に配置する
熱電素子のうち、本実施例のように、隅部及び端部に配
置される熱電素子の一方の熱電素子３３、３４の断面積
をこの熱電素子３３、３４に隣接する他方の熱電素子
３、４より大きいものとする。なお、上部基板上に形成
される上部電極は、図１（ｂ）に示す第１の実施例と同
様とする。即ち、リード接続部以外の全ての上部電極及
び下部電極上では、これに配置される熱電素子により並
列回路が構成され、これらの熱電素子によって全ての電
極が直列接続される。これにより、第１の実施例と同様
の効果を奏すると共に、素子が破壊しやすい位置の熱電
素子に隣接する熱電素子の断面積が大きいため、熱電素
子が破壊して過電流が流れても熱電素子が発熱しにく
く、従って発熱によって素子が破壊することを防止する
ことができる。
【００４４】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。
する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。
【００４５】本実施例においては、図１０（ａ）及び図
１０（ｂ）に示すように、図１（ａ）及び図１（ｂ）に
示す第１の実施例の上部電極５及び下部電極６の代わり
に、並んで配置される２つの同一導電型の熱電素子の間
にスリット４９を設けた上部電極４５及び下部電極４６
ａを形成したものである。スリット４９の幅及び長さ
は、適宜調整することができる。また、異なる熱電素子
の間にもスリット４９を設けてもよいが、異なる熱電素
子間を横切るような長いスリットとすると電気抵抗が増
加するため、素子間を横切らない程度の長さにすること
が好ましい。また、下部電極の４行１列及び４列目に形
成されている下部電極４６ｂには入力又は出力端子とし
てリード４０が接続されている。
１０（ｂ）に示すように、図１（ａ）及び図１（ｂ）に
示す第１の実施例の上部電極５及び下部電極６の代わり
に、並んで配置される２つの同一導電型の熱電素子の間
にスリット４９を設けた上部電極４５及び下部電極４６
ａを形成したものである。スリット４９の幅及び長さ
は、適宜調整することができる。また、異なる熱電素子
の間にもスリット４９を設けてもよいが、異なる熱電素
子間を横切るような長いスリットとすると電気抵抗が増
加するため、素子間を横切らない程度の長さにすること
が好ましい。また、下部電極の４行１列及び４列目に形
成されている下部電極４６ｂには入力又は出力端子とし
てリード４０が接続されている。
【００４６】本実施例においては、第１の実施例と同様
の効果を奏すると共に、このようなスリット４９が設け
られた上部電極４５及び下部電極４６ａを形成すること
により、熱電素子３、４を配置する際に、移動する等し
て熱電素子同士が接触することを防ぐことができる。
の効果を奏すると共に、このようなスリット４９が設け
られた上部電極４５及び下部電極４６ａを形成すること
により、熱電素子３、４を配置する際に、移動する等し
て熱電素子同士が接触することを防ぐことができる。
【００４７】次に、本発明の第７の実施例について説明
する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。
する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。
【００４８】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すよう
に、第６の実施例でリードが接続されていた下部電極４
６ｂの代わりに、本実施例においては、リード接続部に
もスリット５９を設けた下部電極５６が形成されてい
る。これにより、下部電極５６には、スリット５９を挟
んで各１つずつリード５０を接続することができ、リー
ド径を細いものとすることができる。
に、第６の実施例でリードが接続されていた下部電極４
６ｂの代わりに、本実施例においては、リード接続部に
もスリット５９を設けた下部電極５６が形成されてい
る。これにより、下部電極５６には、スリット５９を挟
んで各１つずつリード５０を接続することができ、リー
ド径を細いものとすることができる。
【００４９】次に、本発明の第８の実施例について説明
する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。本実施例の熱電
モジュールにおいては、図１（ａ）に示す第１の実施例
と同一の下部基板２に対して、図６（ｂ）に示す上部基
板を組み合わせたものである。即ち、図１２（ａ）及び
図１２（ｂ）に示すように、下部基板２上に形成される
下部電極６上では、配置される４個の熱電素子により並
列回路が構成され、上部基板１上に形成される上部電極
においては、端部のみ４個の熱電素子により並列回路が
構成され、その他の位置には各１個のＰ型熱電素子３及
びＮ型熱電素子４を直列接続する上面視で矩形の上部電
極２５を形成する。なお、下部基板２側に１対の熱電素
子を接続する矩形の下部電極を形成し、上部基板側に並
列回路が構成される４個の熱電素子が配置される方形の
上部電極を形成してもよい。
する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本実施例に係
る熱電モジュールを示す模式図である。本実施例の熱電
モジュールにおいては、図１（ａ）に示す第１の実施例
と同一の下部基板２に対して、図６（ｂ）に示す上部基
板を組み合わせたものである。即ち、図１２（ａ）及び
図１２（ｂ）に示すように、下部基板２上に形成される
下部電極６上では、配置される４個の熱電素子により並
列回路が構成され、上部基板１上に形成される上部電極
においては、端部のみ４個の熱電素子により並列回路が
構成され、その他の位置には各１個のＰ型熱電素子３及
びＮ型熱電素子４を直列接続する上面視で矩形の上部電
極２５を形成する。なお、下部基板２側に１対の熱電素
子を接続する矩形の下部電極を形成し、上部基板側に並
列回路が構成される４個の熱電素子が配置される方形の
上部電極を形成してもよい。
【００５０】次に、本実施例の動作について説明する。
図１３は、本実施例に係る熱電モジュールの動作を示す
模式図である。図１３においては、左側及び右側には、
夫々下部基板６及び上部基板２５の電流の流れを示す模
式図、中央には下部基板上に配置された熱電素子を示す
斜視図を示す。図１３に示すように、下部電極６ａ及び
６には、１対のＰ型熱電素子対と、このＰ型熱電素子対
から電流が流れ込むＮ型熱電素子対とが形成されてい
る。下部電極６ａ上に形成されたＮ型熱電素子対４ａ、
４ｂのうち、Ｎ型熱電素子４ａが破壊した場合、下部電
極６ａの２つのＮ型熱電素子３からの電流は、破壊した
Ｎ型熱電素子４ａとは対である他のＮ型熱電素子４ｂに
流れ込む。そして、電流はＮ型熱電素子４ｂに接続する
上部電極２５ｂ上のＰ型熱電素子３に流れるが、破壊し
たＮ型熱電素子４ａに接続する上部電極２５ａには電流
が流れない。上部電極２５ｂ上のＮ型熱電素子３を通過
した電流は下部電極６に流れ込み、再び並列化される。
図１３は、本実施例に係る熱電モジュールの動作を示す
模式図である。図１３においては、左側及び右側には、
夫々下部基板６及び上部基板２５の電流の流れを示す模
式図、中央には下部基板上に配置された熱電素子を示す
斜視図を示す。図１３に示すように、下部電極６ａ及び
６には、１対のＰ型熱電素子対と、このＰ型熱電素子対
から電流が流れ込むＮ型熱電素子対とが形成されてい
る。下部電極６ａ上に形成されたＮ型熱電素子対４ａ、
４ｂのうち、Ｎ型熱電素子４ａが破壊した場合、下部電
極６ａの２つのＮ型熱電素子３からの電流は、破壊した
Ｎ型熱電素子４ａとは対である他のＮ型熱電素子４ｂに
流れ込む。そして、電流はＮ型熱電素子４ｂに接続する
上部電極２５ｂ上のＰ型熱電素子３に流れるが、破壊し
たＮ型熱電素子４ａに接続する上部電極２５ａには電流
が流れない。上部電極２５ｂ上のＮ型熱電素子３を通過
した電流は下部電極６に流れ込み、再び並列化される。
【００５１】本実施例においては、下部電極上にＮ型熱
電素子対及びＰ型熱電素子対を配列して第１の実施例と
同様に並列回路を構成しているため、一方の熱電素子が
破壊した場合であても、電流経路が確保できると共に、
上部電極においては、下部電極を２つに分割し、従来と
同様にＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子を各１つずつ直列
接続する矩形の電極としたため、熱電素子の位置あわせ
を容易にすることができる。
電素子対及びＰ型熱電素子対を配列して第１の実施例と
同様に並列回路を構成しているため、一方の熱電素子が
破壊した場合であても、電流経路が確保できると共に、
上部電極においては、下部電極を２つに分割し、従来と
同様にＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子を各１つずつ直列
接続する矩形の電極としたため、熱電素子の位置あわせ
を容易にすることができる。
【００５２】なお、上記各実施例において、上部電極及
び下部電極の配置は相互に逆であってもよく、二段モジ
ュール等の多段モジュールに適用できることは勿論であ
る。また、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子とが行方向に交
互に配置され、列方向に複数配置され、上部電極又は下
部電極が対角方向に隣接する方向へ接続するように、電
極をパターニングして配置されていても良い。
び下部電極の配置は相互に逆であってもよく、二段モジ
ュール等の多段モジュールに適用できることは勿論であ
る。また、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子とが行方向に交
互に配置され、列方向に複数配置され、上部電極又は下
部電極が対角方向に隣接する方向へ接続するように、電
極をパターニングして配置されていても良い。
【００５３】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
熱電モジュールに形成する電極１つに４個の熱電素子を
接合して並列回路を構成することにより、熱電素子が破
壊した場合であっても電流経路を確保できると共に、素
子破壊による性能低下を最小限にとどめることができ
る。
熱電モジュールに形成する電極１つに４個の熱電素子を
接合して並列回路を構成することにより、熱電素子が破
壊した場合であっても電流経路を確保できると共に、素
子破壊による性能低下を最小限にとどめることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例に係る熱電モジュールを
示す模式図であって、（ａ）は上部基板側から見た下部
基板、（ｂ）は下部基板側から見た上部基板を示す
示す模式図であって、（ａ）は上部基板側から見た下部
基板、（ｂ）は下部基板側から見た上部基板を示す
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施例に係
る熱電モジュールの動作を示す模式図である。
る熱電モジュールの動作を示す模式図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）には、夫々従来例１及び従来
例２の電流の流れを示す模式図、（ｃ）は本発明の第１
の実施例の電流の流れを示す模式図である。
例２の電流の流れを示す模式図、（ｃ）は本発明の第１
の実施例の電流の流れを示す模式図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施例に
係る熱電モジュールを示す模式図である。
係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施例に
係る熱電モジュールを示す模式図である。
係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施例に
係る熱電モジュールを示す模式図である。
係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）熱電素子の並列回路と直列回
路の接続状態の態様を示す図である。
路の接続状態の態様を示す図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施例に
係る熱電モジュールを示す模式図である。
係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る熱電モジュールの
変形例を示す模式図である。
変形例を示す模式図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第６の実施例
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第７の実施例
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第８の実施例
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
に係る熱電モジュールを示す模式図である。
【図１３】本発明の第８の実施例に係る熱電モジュール
の動作を示す模式図である。
の動作を示す模式図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、従来の直列型熱電モジ
ュールを示す模式図である。
ュールを示す模式図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、従来例２の第１の実施
例のサーモモジュールを示す模式図である。
例のサーモモジュールを示す模式図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、従来例２の第２の実施
例のサーモモジュールを示す模式図である。
例のサーモモジュールを示す模式図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、従来の熱電モジュール
の作用を示す模式図である。
の作用を示す模式図である。
１、１０１、２０１、３０１；上部基板 ２、１０２、２０２、３０２；下部基板 ３、３３、１０３、２０３、３０３；Ｐ型熱電素子 ４、３４、１０４、２０４、３０４；Ｎ型熱電素子 ５、７、８、２５、４５、１０５、２０５、３０５；上
部電極 ６、１６、２６、４６ａ、４６ｂ、５６、１０６、２０
６、３０６；下部電極 １０；端子 ４９、５９；スリット ２０７、３０７；外部回路 ２０８、３０８；内部回路
部電極 ６、１６、２６、４６ａ、４６ｂ、５６、１０６、２０
６、３０６；下部電極 １０；端子 ４９、５９；スリット ２０７、３０７；外部回路 ２０８、３０８；内部回路
Claims (8)
- 【請求項１】 基板と、この基板上に行列状に配置され
て設けられた複数個のＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子
と、前記Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子を直列又は並列
に接続する下部電極及び上部電極とを有し、前記Ｎ型熱
電素子及びＰ型熱電素子は行方向については夫々複数個
づつ配置され、列方向については前記Ｎ型熱電素子とＰ
型熱電素子とが交互になるように配置されており、前記
下部電極及び上部電極は、列方向については前記Ｎ型熱
電素子とそれに一方向で隣接するＰ型熱電素子とを電気
的に接続し、前記下部電極及び上部電極のうち少なくと
も一部は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電
素子をまとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱
電素子に電気的に接続し、これにより、行方向に隣接す
る同一導電型の複数個の熱電素子は、その少なくとも一
部が、前記列方向において相互に並列接続されているこ
とを特徴とする熱電モジュール。 - 【請求項２】 前記下部電極の全て又は上部電極の全て
が、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子を
まとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子
に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の
熱電モジュール。 - 【請求項３】 前記下部電極及び上部電極の一方は、そ
の全てが行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱電素
子をまとめて列方向に隣接する他導電型の複数個の熱電
素子に電気的に接続するものであり、他方は、列方向の
両端縁に沿う位置の電極を除いて、行方向に隣接する同
一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接す
る他導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続するもの
であり、前記他方の電極における列方向の端縁に沿う位
置の電極は、行方向に隣接する同一導電型の複数個の熱
電素子と、これらの熱電素子に行方向に隣接する他導電
型の複数個の熱電素子とを接続するものであることを特
徴とする請求項２に記載の熱電モジュール。 - 【請求項４】 前記基板の隅部に設けられた前記下部電
極及び／又は上部電極のみが、行方向に隣接する同一導
電型の複数個の熱電素子をまとめて列方向に隣接する他
導電型の複数個の熱電素子に電気的に接続することを特
徴とする請求項１に記載の熱電モジュール。 - 【請求項５】 前記基板の行方向の２辺縁に沿って配置
された前記下部電極及び／又は上部電極のみが、行方向
に隣接する同一導電型の複数個の熱電素子をまとめて列
方向に隣接する他導電型の複数個の熱電素子に電気的に
接続することを特徴とする請求項１に記載の熱電モジュ
ール。 - 【請求項６】 前記基板の隅部に設けられた前記下部電
極及び／又は上部電極に接続された前記Ｎ型熱電素子及
び／又はＰ型熱電素子の少なくとも一部は、熱流方向に
直交する断面が他の熱電素子よりも大きいことを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱電モジュ
ール。 - 【請求項７】 行方向に隣接する同一導電型の複数個の
熱電素子をまとめて列方向に隣接する他導電型の複数個
の熱電素子に接続する下部電極及び／又は上部電極は、
行方向に隣接する同一導電型の熱電素子間にスリットを
有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項
に記載の熱電モジュール。 - 【請求項８】 基板と、この基板上に形成された複数個
の下部電極と、各下部電極上に複数対設けられたＮ型熱
電素子及びＰ型熱電素子と、各下部電極における一部の
Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子と隣接する下部電極にお
ける一部のＮ型熱電素子及びＰ型熱電素子とに接触する
ように設けられた複数個の上部電極と、を有し、前記熱
電素子により、前記下部電極及び上部電極は交互に直列
接続されたものとなり、一の下部電極又は上部電極に接
続された複数対の熱電素子の少なくとも一部の熱電素子
はその一の下部電極又は上部電極において１又は複数個
の並列回路を構成していることを特徴とする熱電モジュ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369336A JP3613237B2 (ja) | 2000-12-01 | 2001-12-03 | 熱電モジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-367620 | 2000-12-01 | ||
| JP2000367620 | 2000-12-01 | ||
| JP2001369336A JP3613237B2 (ja) | 2000-12-01 | 2001-12-03 | 熱電モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002232028A true JP2002232028A (ja) | 2002-08-16 |
| JP3613237B2 JP3613237B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=26605114
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3613237B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2008013946A2 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Bsst Llc | High capacity thermoelectric temperature control systems |
| WO2008054015A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Thermoelectric element and thermoelectric module |
| US7926293B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-04-19 | Bsst, Llc | Thermoelectrics utilizing convective heat flow |
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