JP2003318455A - ペルチェ素子とその製造方法 - Google Patents

ペルチェ素子とその製造方法

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JP2003318455A
JP2003318455A JP2002117361A JP2002117361A JP2003318455A JP 2003318455 A JP2003318455 A JP 2003318455A JP 2002117361 A JP2002117361 A JP 2002117361A JP 2002117361 A JP2002117361 A JP 2002117361A JP 2003318455 A JP2003318455 A JP 2003318455A
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thermoelectric conversion
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peltier
heat
moisture
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JP2002117361A
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English (en)
Inventor
Kenji Azuma
謙治 東
Original Assignee
Da Vinch Co Ltd
株式会社ダ・ビンチ
Ferrotec Corp
株式会社フェローテック
Kenji Azuma
謙治 東
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ペルチェ素子の効率を改善するため熱電変換基
板のみで構成されたペルチェ素子は機械的強度に乏し
く、放熱器との熱的接合時の面接触に際してペルチェ素
子側の平坦度が問題となる。また、金属製の熱伝達板で
挟持したペルチェ素子は熱伝達板の腐食など問題があっ
た。全体的な問題としては熱電変換基板を構成している
半導体の強度が低く破損しやすく尚且つ湿度等による腐
食などの問題もあり、熱伝達板の隙間をシリコーンなど
で塞ぎ防湿する必要もあった。 【解決手段】本発明は、P型半導体素子とN型半導体素
子とを金属電極を介して交互に複数個π型直列接合して
構成された熱電変換基板をシリコーンワニスに含浸して
絶縁防湿塗膜層を形成した熱電変換部と、熱電変換部の
2面の熱伝達面にシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿
塗膜層を形成した良熱伝導性の金属板を固着して熱伝達
部を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はペルチェ素子(熱電
変換素子)に関する
【0002】
【従来の技術】P型半導体素子とN型半導体素子とを金
属電極を介して交互に複数個π型直列接合して構成され
た熱電変換基板をセラミック製熱伝達板で挟持して構成
されたペルチェ素子が一般的に普及しています。また、
その熱交換効率を向上するために熱電変換基板のみで構
成された素子や金属製の熱伝達板で挟持したものも一部
使用されています。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電変換基板
のみで構成されたペルチェ素子は機械的強度に乏しく、
放熱器との熱的接合時の面接触に際してペルチェ素子側
の平坦度が問題となる。また、金属製の熱伝達板で挟持
したペルチェ素子は熱伝達板の腐食など問題があった。
【0004】全体的な問題としては印加した電力に対し
て熱電変換効率が低い点が上げられる。理由としてはペ
ルチェ素子内部での接触熱抵抗が大きく、結果としてゼ
ーベック効果による熱起電力が大きくなり熱電変換効率
の低下が生じた。尚且つ湿度等による腐食などの問題も
あり、熱伝達板の隙間をシリコーンなどで塞ぎ防湿する
必要もあった為に熱電変換効率はさらに低下した。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1の本発明は、P型半導体素子とN型半導体素子
とを金属電極を介して交互に複数個π型直列接合して構
成された熱電変換基板をシリコーンワニスに含浸して絶
縁防湿塗膜層を形成した熱電変換部と、熱電変換部の2
面の熱伝達面にシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿塗
膜層を形成した良熱伝導性の金属板を固着して熱伝達部
を構成した。
【0006】このように構成することにより、薄膜の絶
縁防湿層を介し効率よく熱が伝達されると共に、熱電変
換基板の強度を確保し、熱伝達部を含む全てを腐食から
保護することが可能となる。
【0007】請求項2の本発明は、P型半導体素子とN
型半導体素子とを金属電極を介して交互に複数個π型直
列接合して構成された熱電変換基板をシリコーンワニス
に含浸して絶縁防湿塗膜層を形成した複数枚の熱電変換
部の各熱伝達面を同一形状の面を対峙する形で積層して
固着した多段熱電変換部と、多段熱電変換部の2面の熱
伝達面にシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿塗膜層を
形成した良熱伝導性の金属板を固着して熱伝達部を構成
した高効率な多段ペルチェ素子である。
【0008】さらに、このように構成すれば一段目の素
子の発熱側より生じる熱量を薄膜の絶縁防湿層を介して
高効率に二段目の素子の吸熱面に伝えることが可能とな
り、吸熱側温度と放熱側温度の差が小さくなり、ペルチ
ェ素子の一般的な特性として素子単体の熱電変換効率が
向上し、多段ペルチェ素子の効率も飛躍的に向上する。
【0009】請求項3の本発明は、前記熱伝達面に良熱
伝導性シリコーンRTVゴム接着剤を介して前記熱伝達
部を固着し、熱電変換基板と熱伝達部との膨張率の差を
吸収できる構成とした。
【0010】請求項4の本発明は、前記熱伝達部に複数
個の固定用ビス穴を配置したことを特徴とする。
【0011】請求項5の本発明は前記熱伝達部を放熱可
能な構成としたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明をより具体的に示すため、
添付の図を参考にして幾つかの実施例を以下に示す。
【0013】
【実施例1】本実施例は請求項1記載の本発明を図1を
参考にして説明する。(1)はP型半導体素子であり、金
属電極(3)を介して(2)のN型半導体素子と交互に複数
個π型直列に電気的に接合し、本実施例ではリード線
(8)AをP型半導体素子と接合した金属電極(3)のマイ
ナス電極側に、リード線(8)BをN型半導体素子と接合
した金属電極(3)のプラス電極側に半田付けして熱電変
換基板を構成した。前記熱電変換基板をシリコーンワニ
スに含浸して乾燥行程を経て(6)の絶縁防湿塗膜層を形
成し、接合部(7)A(7)Bにシリコーンワニスに含
浸した未乾燥の伝熱板(4)(5)を接合した後に全体を乾
燥させて一体化したペルチェ素子である。
【0014】このように構成することにより、機械的強
度の低いP型半導体素子(1)及びN型半導体素子(2)の
機械的強度を補強すると共にπ型に構成された熱電変換
基盤の構造を強化することが出来る上に水蒸気やその他
有害気体からの腐食を低減することが出来る上に通風性
も確保した。
【0015】さらに伝熱板(4)及び(5)をシリコーンワ
ニスに含浸し、未乾燥状態に於いて接合部(7)A及び
(7)Bと接合して乾燥行程を経て(6)の絶縁防湿塗膜層
を一体的に、そして薄膜に形成することが可能となり、
熱電変換基板から熱伝達部の伝熱板(4)及び(5)に効率
よく熱を伝達することでゼーベック効果を軽減し、ペル
チェ素子そのものの性能を大幅に向上した。また、伝熱
板(4)(5)は絶縁防湿塗膜層(6)に覆われているため耐
腐食性に優れると共に、熱交換器に取り付ける際にも絶
縁防湿塗膜層(6)を研磨することにより十分な面精度を
容易に出すことが出来る。
【0016】
【実施例2】本実施例は請求項2記載の本発明を図2を
参考にして説明する。(1)はP型半導体であり、金属電
極(3)を介して(2)のN型半導体と交互に複数個π型直
列に電気的に接合して、熱電変換基板1(9)A及び熱電
変換基板2(9)Bを形成し、本実施例ではリード線(8)
Aを熱電変換基板1(9)AのP型半導体と接合した金属
電極(3)のマイナス電極側に、リード線(8)Bを熱電変
換基板2(9)BのP型半導体と接合した金属電極(3)の
マイナス電極側に半田付けして吸熱面と放熱面を反転し
た熱電変換基板を構成した。前記熱電変換基板1(9)A
をシリコーンワニスに含浸して乾燥行程を経て(6)の絶
縁防湿塗膜層を形成し、接合部(7)Cにシリコーンワニ
スに含浸した未乾燥の熱電変換基板2(9)Bを同一形状
の面どうしを対峙して接合した後に全体を乾燥させて熱
電変換基板1(9)A及び熱電変換基板2(9)Bの各々の
金属電極(3)のプラス電極側の絶縁防湿塗膜層(6)を一
部除去し本実施例ではリード線(8)Cにより電気的に接
合し2段重ねの多段熱電変換基板を形成し、接合部(7)
A(7)Bにシリコーンワニスに含浸した未乾燥の伝熱板
(4)(5)を接合した後にさらに全体を乾燥させて一体化
した多段ペルチェ素子である。
【0017】このように構成したことにより、熱電変換
基板2(9)Bの接合部(7)Cに接する発熱部から薄膜の
絶縁防湿塗膜層(6)を介して熱電変換基板1(9)Aの吸
熱面に効率よく熱伝達され、熱電変換基板1(9)A及び
熱電変換基板2(9)Bの各吸熱面温度と放熱面温度の温
度差が小さくなるため吸熱効率はペルチェ素子の一般的
特性として向上する。同時にゼーベック効果により発生
する熱起電力による印加電力の減少を抑えることが出来
るため同じ電圧を印加した場合には本実施例に示された
構成を採用することにより、より大きな電流を供給する
ことが可能となり、多段ペルチェ素子の効率は飛躍的に
向上する。実施例1と共通する効果の記載は省いた。
【0018】
【実施例3】本実施例は請求項3記載の本発明を図3を
参考にして説明する。実施例1及び実施例2に記載のペ
ルチェ素子に於いて熱電変換基板をシリコーンワニスに
含浸して乾燥行程を経て絶縁防湿塗膜層(6)を形成し、
伝熱板をシリコーンワニスに含浸し未乾燥の状態のシリ
コーンワニス樹脂層を接合部(7)A(7)Bに接合し再度
全体を乾燥する行程を経てペルチェ素子を構成したが、
本発明では伝熱板をシリコーンワニスに含浸し、乾燥行
程を経た伝熱板(4)及び(5)と熱電変換基板を良熱伝導
性シリコーンRTVゴム接着剤(10)で固着する構成を
採用した。
【0019】このように構成することで伝熱板と熱電変
換基板の膨張率の差をシリコーンRTVゴムの弾性によ
り吸収することが可能となり、さらに機械的強度を補強
することが可能となる。
【0020】
【実施例4】本実施例は請求項4記載の本発明を図4を
参考に説明する。本発明のペルチェ素子の伝熱板(4)及
び(5)に熱交換器取り付けようのビス穴(11)を配置し
たものである。
【0021】このようにビス穴を配置することにより熱
交換器を容易に固定できるのみならず、熱交換器を取り
付ける際にペルチェ素子の吸熱面と放熱面の熱が取り付
けようのビスを介して熱的に接続するのを防ぐことが出
来る。
【0022】
【実施例5】本実施例は請求項5記載の本発明を図5を
参考に説明する。本実施例では本発明のペルチェ素子の
放熱側の伝熱板(5)に放熱構造部(12)を一体に形成し
たものである。もちろん吸熱側伝熱板(4)にも同様に放
熱構造部(12)を一体に形成しても良い。
【0023】このように構成すればペルチェ素子自体が
効率よく放熱若しくは吸熱を行うことが可能となり安定
した性能を提供できる。また、放熱器などを取り付ける
際に生じる接触熱抵抗をなくすことが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上要するに、熱電変換基板と伝熱板に
絶縁防湿塗膜層を形成し、機械的強度を補強すると共に
薄膜の絶縁防湿層により熱電変換基板と伝熱板が固着さ
れているため接触熱抵抗が大幅に軽減され、効率よく熱
電変換基板から発生する冷熱及び温熱を伝熱板に伝達す
ることが可能になり、熱電変換基板の接合部温度と伝熱
板温度との差を小さくすることが出来き、より熱交換効
率の高いペルチェ素子を提供することが可能となった。
【0025】さらに伝熱板に放熱構造を付与することに
より安定した性能を発揮する自己放熱型のペルチェ素子
の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、実施例1を示す構成図である。
【図2】は、実施例2を示す構成図である。
【図3】は、実施例3を示す構成図である。
【図4】は、実施例4を示す構成図である。
【図5】は、実施例5を示す構成図である。
【符号の説明】
(1) P型半導体素子 (2) N型半導体素子 (3) 金属電極 (4) 熱伝達部 吸熱側伝熱板 (5) 熱伝達部 放熱側伝熱板 (6) 絶縁防湿塗膜層 (7)A 接合部 (7)B 接合部 (7)C 接合部 (8)A マイナス側リード線 (8)B プラス側リード線 (8)C 接続用リード線 (9)A 熱電変換基板1 (9)B 熱電変換基板2 (10) シリコーンRTVゴム (11) ビス穴 (12) 放熱構造部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】P型半導体素子とN型半導体素子とを金属
    電極を介して交互に複数個π型直列接合して構成された
    熱電変換基板をシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿塗
    膜層を形成した熱電変換部と、熱電変換部の2面の熱伝
    達面にシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿塗膜層を形
    成した良熱伝導性の金属板を固着して熱伝達部を構成し
    たことを特徴とするペルチェ素子。
  2. 【請求項2】P型半導体素子とN型半導体素子とを金属
    電極を介して交互に複数個π型直列接合して構成された
    熱電変換基板をシリコーンワニスに含浸して絶縁防湿塗
    膜層を形成した複数枚の熱電変換部の各熱伝達面を同一
    形状の面を対峙する形で積層して固着した多段熱電変換
    部と、多段熱電変換部の2面の熱伝達面にシリコーンワ
    ニスに含浸して絶縁防湿塗膜層を形成した良熱伝導性の
    金属板を固着して熱伝達部を構成したことを特徴とする
    ペルチェ素子。
  3. 【請求項3】前記熱伝達面に良熱伝導性シリコーンRT
    Vゴム接着剤を介して前記熱伝達部を固着したことを特
    徴とする請求項1及び2記載のペルチェ素子。
  4. 【請求項4】前記熱伝達部に複数個の固定用ビス穴を配
    置したことを特徴とする請求項1から3記載のペルチェ
    素子。
  5. 【請求項5】前記熱伝達部を放熱可能な構成としたこと
    を特徴とする請求項1から4記載のペルチェ素子。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123530A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Denso Corp 熱電変換装置およびその装置の製造方法
JP2008244239A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Kyocera Corp 熱電モジュール
JP2014135455A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Fujitsu Ltd 熱電変換素子、電子装置及び熱電変換素子の製造方法
JP2018522408A (ja) * 2015-06-10 2018-08-09 ジェンサーム インコーポレイテッドGentherm Incorporated 車両バッテリのための仮圧縮性圧縮リミッタを備える熱電モジュール
US11031536B2 (en) 2015-06-10 2021-06-08 Gentherm Incorporated Vehicle battery thermoelectric device with integrated cold plate assembly and method of assembling same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123530A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Denso Corp 熱電変換装置およびその装置の製造方法
JP2008244239A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Kyocera Corp 熱電モジュール
JP2014135455A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Fujitsu Ltd 熱電変換素子、電子装置及び熱電変換素子の製造方法
JP2018522408A (ja) * 2015-06-10 2018-08-09 ジェンサーム インコーポレイテッドGentherm Incorporated 車両バッテリのための仮圧縮性圧縮リミッタを備える熱電モジュール
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