JP2007066999A - 熱電変換装置およびその装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱電素子への浸水を抑えることのできる熱電変換装置およびその装置の製造方法を実現する。
【解決手段】 Ｐ型、Ｎ型となる熱電素子１２、１３とこれら複数の熱電素子１２、１３を保持する板状の第１保持板１１とを有し、第１保持板１１に複数の熱電素子１２、１３を所定の配列形状に配列にしてなる熱電素子基板１０と、熱電素子基板１０に隣接する一対の熱電素子１２、１３のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極部材１６とを備える熱電変換装置において、熱電素子基板１０は、熱電素子１２、１３の素子高さｈ１と第１保持板１１の板厚ｔ１とが略同等に形成され、かつ第１保持板１１の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材１４が設けられている。これにより、熱電素子への浸水を抑えることのできる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、Ｎ型熱電素子、Ｐ型熱電素子からなる直列回路に直流電流を通電させることで吸熱、放熱が得られる熱電変換装置およびその装置の製造方法に関するものであり、特に、第１保持板に所定の配列形状に配設される熱電素子の防水性に関する。

従来、この種の熱電変換装置として、例えば、特許文献１のように、Ｎ型熱電素子およびＰ型熱電素子を含む複数の熱電素子を平面状に配設し、各熱電素子の一端面に吸熱側熱交換素子を設けるとともに、他端面に放熱側熱交換素子を設けて、それぞれの電極部が隣接する熱電素子間を電気的に直列接続するように構成している装置が知られている。

その装置では、複数の熱電素子を収容する熱電素子収容室と複数の熱交換素子を収容する熱交換部収容室とを仕切る平板状の仕切り板にそれぞれの熱交換素子が設けられている。具体的には、断面形状がコ字状からなり、平面状の電極部と、電極部の両端から電極部と直角に延びた一対の両脚部とから形成され、その電極部が熱電素子の端面に対向するようにその両脚部が仕切り板に形成された貫通穴を貫通するように設けている。
特開平５−１７５５５６号公報

しかしながら、上記特許文献１では、例えば、熱交換部収容室が上方に吸熱側、下方に放熱側となるように通電されると、吸熱側の熱交換部収容室内で生じた結露水が貫通穴を介して熱電素子収容室側に漏れることがある。つまり、電極部と熱電素子との接合部に水分が浸水することで接合部におけるマイグレーションを引き起こす問題がある。

また、熱交換素子の脚部に熱媒体と熱交換するフィンなどの熱交換部を形成すると、その熱交換部を貫通するための貫通穴が電極部根元近傍よりも大となることで、仕切り板の貫通穴と熱交換素子との間に隙間が形成され、その隙間から結露水が熱電素子収容室側に漏れる問題もある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、熱電素子への浸水を抑えることのできる熱電変換装置およびその装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項９に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、この第１保持板（１１）に複数の熱電素子（１２、１３）を所定の配列形状に配列にしてなる熱電素子組立体（１０）と、この熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）とを備える熱電変換装置において、
熱電素子組立体（１０）は、熱電素子（１２、１３）の素子高さ（ｈ１）と第１保持板（１１）の板厚（ｔ１）とが略同等に形成され、かつ第１保持板（１１）の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）が設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、この種の熱電変換装置においては、吸熱側に結露水が発生して第１保持板１１に浸水することがある。本発明では、防水フィルム部材１４を設けることで電極素子（１６）と熱電素子（１２、１３）との接合部への浸水を抑えることができる。

また、この種の熱電素子組立体（１０）では、防水フィルム部材（１４）と第１保持板（１１）との接合面に、第１保持板（１１）の一端面と他端面との温度差による熱ひずみやフィルム材の引っ張り応力が発生する。つまり、熱電変換装置を作動することで第１保持板（１１）に設けられた防水フィルム部材（１４）が亀裂などの損傷による劣化する問題がある。

そこで、本発明では、熱電素子（１２、１３）の素子高さ（ｈ１）と第１保持板（１１）の板厚（ｔ１）とを略同等にすることで防水フィルム部材（１４）に発生する引っ張り応力や熱ひずみを小さくすることができる。これにより、防水フィルム部材（１４）が損傷することなく防水機能を維持することができる。従って、熱電素子（１２、１３）への浸水を抑えることができる。

請求項２に記載の発明では、防水フィルム部材（１４）は、複数の熱電素子（１２、１３）のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔（１４ａ）を有し、複数の開口孔（１４ａ）のうち、外側に形成された開口孔（１４ａ）の外縁が第１保持板（１１）の外周縁に接合されていることを特徴としている。

この発明によれば、具体的には、熱ひずみが小となる第１保持板（１１）の外周縁で接合することで、熱ひずみによる防水フィルム部材（１４）の損傷を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、電極素子（１６）のそれぞれは、開口孔（１４ａ）を覆うように一対の熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、より具体的には、熱電素子（１２、１３）に通ずる開口孔（１４ａ）を電極素子（１６）で覆うことで、結露水が熱電素子（１２、１３）に浸水されることはない。

請求項４に記載の発明では、第１保持板（１１）は、外周縁の内側が外周縁の板厚（ｔ１）よりも薄肉に形成されていることを特徴としている。この発明によれば、熱電素子（１２、１３）の近傍の板厚（ｔ１）が薄肉となることで、熱電素子組立体（１０）の一端面から他端面に伝達する熱損失の低減が図れる。

請求項５に記載の発明では、第１保持板（１１）は、外周縁の内側が外周縁の板厚（ｔ１）よりも薄肉の薄肉部（１１ｂ）が形成されているとともに、その薄肉部（１１ｂ）に防水フィルム部材（１４）を支持するリブ部（１１ｃ）が形成されていることを特徴としている。この発明によれば、熱損失の低減が図れるとともに、第１保持板（１１）の剛性が図れる。

請求項６に記載の発明では、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを備え、この第１保持板（１１）に複数の熱電素子（１２、１３）を所定の配列形状に配列する熱電素子組立体（１０）の配列工程と、
複数の熱電素子（１２、１３）のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔（１４ａ）を有し、第１保持板（１１）の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）を備え、複数の熱電素子（１２、１３）が所定の配列形状に配列された前記第１保持板（１１）の表面に前記防水フィルム部材（１４）を配設して接合する防水膜形成工程と、
一対の熱電素子（１２、１３）の端面に開口孔（１４ａ）を覆うように電極素子（１６）のそれぞれを接合する電極素子接合工程とを有することを特徴としている。

この発明によれば、配列工程、防水膜形成工程、および電極素子接合工程とを有することで、熱電素子（１２、１３）への浸水を抑えることのできる熱電変換装置の製造方法を容易に提供することができる。

請求項７に記載の発明では、第１保持板（１１）は、その外周縁の板厚（ｔ１）が熱電素子（１２、１３）の素子高さ（ｈ１）と略同等の厚さに形成されていることを特徴としている。この発明によれば、防水フィルム部材（１４）が損傷することなく防水機能を維持することができる。従って、熱電素子（１２、１３）への浸水を抑えることができる。

請求項８に記載の発明では、防水フィルム部材（１４）は、複数の開口孔（１４ａ）のうち、外側に形成された開口孔（１４ａ）の外縁が第１保持板（１１）の外周縁に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、熱ひずみが小となる第１保持板（１１）の外周縁で接合することで、熱ひずみによる防水フィルム部材（１４）の損傷を防止することができる。

請求項９に記載の発明では、電極素子（１６）は、防水フィルム部材（１４）に一体に形成されていることを特徴としている。この発明によれば、複数の電極素子（１６）それぞれをばらばらに一対の熱電素子（１２、１３）に接合させるよりもまとめて形成できるので生産性の向上が図れる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における熱電変換装置を図１ないし図９に基づいて説明する。図１は吸熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す平面図、図２は放熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す下面図である。図３は図１に示すＡ−Ａ断面図であって、熱電変換装置の全体構成を示している。

また、図４は図３に示すＣ−Ｃ断面図、図５は図３に示すＤ−Ｄ断面図である。図６は熱電変換装置の全体構成を示す分解模式図である。また、図７は図１に示すＢ−Ｂ断面図、図８は図７に示すＡ部拡大図である。

本実施形態の熱電変換装置は、車両に搭載される冷却装置もしくは加熱装置に適用させた熱電変換装置であり、例えば、車両用のシートの着座部内と背当部内とにそれぞれ熱電変換装置を配設し、その熱電変換装置により冷却された冷風をシート表面から吹き出すシート空調装置に適用させている。

従って、本実施形態の熱電変換装置は、設置空間の狭い車両用のシート内に搭載できるように熱電変換装置の小型化を図っている。

本実施形態の熱電変換装置は、図３および図６に示すように、複数のＰ型、Ｎ型の熱電素子１２、１３を配列した熱電素子組立体である熱電素子基板１０と、隣接する熱電素子１２、１３とを電気的に直列接続する電極素子である電極部材１６と、その電極部材１６に伝熱可能に結合する熱交換素子である熱交換部材２５を複数個配設させた一対の熱交換素子組立体である吸熱、放熱基板２０およびケース部材２８とから構成している。

熱電素子組立体である熱電素子基板１０は、図４および図５に示すように、熱電素子１２、１３の保持板である第１保持板１１、Ｐ型、Ｎ型からなる熱電素子１２、１３、防水フィルム部材１４および電極部材１６から一体に構成している。

具体的には、平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂もしくはＰＥＴ樹脂など）からなる第１保持板１１に、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを交互に略碁盤目状に複数対配列してなる熱電素子群を列設し、隣接する一対の熱電素子１２、１３の両端面に電極部材１６を接合して一体に構成している。

Ｐ型熱電素子１２はＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＰ型半導体により構成され、Ｎ型熱電素子１２はＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＮ型半導体により構成された極小部品である。具体的には、図４および図５に示すように、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを第１保持板１１に略碁盤目状の所定の配列形状に配列している。

なお、詳しくは後述するが、このときに、熱電素子１２、１３の素子高さｈ１は、第１保持板１１の板厚ｔ１と略同等の寸法となるように形成している。そして、図中に示す左右上端に配設する熱電素子１２、１３には、それぞれ端子２４ａ、２４ｂが設けられ、その端子２４ａ、２４ｂには、図示しない直流電源の正側端子を端子２４ａに接続し、負側端子を端子２４ｂに接続するようにしている。

そして、電極素子である電極部材１６は、平板状の銅材などの導電性金属から形成され、熱電素子基板１０に配列された熱電素子群のうち、隣接する一対のＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を電気的に直列接続する電極である。

具体的には、図３に示すように、上方に配置される電極部材１６は、隣接するＮ型熱電素子１３からＰ型熱電素子１２に向けて電流を流すための電極であり、下方に配置される電極部材１６は、隣接するＰ型熱電素子１２からＮ型熱電素子１３に電流を流すための電極である。

そして、その平面形状はすべて同一形状で統一されており、隣接する一対の熱電素子１２、１３の端面を覆う程度の矩形状に形成するとともに、熱電素子基板１０に配列された熱電素子１２、１３の配列状態に対応する所定の位置に配置して接合により結合している。なお、電極部材１６は、熱電素子１２、１３の端面に予めペーストハンダなどをスクリーン印刷で薄く均一に塗っておいてから半田付けで接合される。

より具体的には、熱電素子基板１０の片面側（図４参照）に配設する電極部材１６は、熱電素子群の外端に隣接する熱電素子１２、１３に配設する場合と、熱電素子群の外端より内側に隣接する熱電素子１２、１３に配設する場合とは、配設方向が異なる方向に配設している。

つまり、熱電素子群の外端に隣接する熱電素子１２、１３に配設するときは、熱電素子群に直交する方向に配設し、熱電素子群の外端より内側に隣接する熱電素子１２、１３に配設するときは、熱電素子群に沿う方向に配設している。

ところで、本実施形態の電極部材１６は、図３および図６に示すように、防水フィルム部材１４と一体に形成されており、この防水フィルム部材１４を第１保持板１１の一端面および他端面に配設することで、それぞれの電極部材１６が隣接する一対の熱電素子１２、１３の端面に配設されるように構成している（詳しくは後述する）。

防水フィルム部材１４は、例えば、ポリイミドからなる薄膜のフィルム状に形成されたシートであって、複数の熱電素子１２、１３のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔１４ａを有している。そして、第１保持板１１の一端面および他端面の全面に配設することで防水膜が形成される。これにより、熱電素子１２、１３の端面と電極部材１６とが接合する接合部に水が浸水するのを防止することができる。

ここで、開口孔１４ａは、熱電素子１２、１３の端面と略同形の大きさであって、この開口孔１４ａに半田が盛られる。つまり、電極部材１６と熱電素子１２、１３の端面とがこの部位で接合されるものである。

次に、熱交換素子組立体である吸熱、放熱基板２０は、図１および図２に示すように、複数個の熱交換素子である熱交換部材２５を平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂もしくはＰＥＴ樹脂など）からなる保持板である第２保持板２１に一体構成している。

その熱交換部材２５は、銅材などの導電性金属からなる薄肉の板材を用いて、図７に示すように、断面が略Ｕ字状からなり底部に平面状の電極部２５ａを形成し、その電極部２５ａから外方に延出された平面にルーバー状の熱交換部２５ｂを形成している。

また、この熱交換部２５ｂは、電極部２５ａから伝熱される熱を吸熱、放熱するためのフィンであり、切り起こしなどの成形加工により電極部２５ａと一体に形成している。そして、その平面状の電極部２５ａが電極部材１６の配列状態に対応する所定の位置に配置するように第２保持板２１に一体に構成している。

なお、複数の熱交換部材２５は、第２保持板２１の一端面に、その電極部２５ａの一端面が僅かに突き出す程度の位置に一体で構成している。つまり、電極部２５ａの一端面が熱電素子基板１０に設けられた電極部材１６に接合したときに、その電極部２５ａが電極部材１６側にはみ出さないように構成している。

また、複数の熱交換部材２５は、第２保持板２１に電極部２５ａおよび熱交換部２５ｂが風の流れに沿う方向に同一方向となるように配設している。より具体的には、熱電素子基板１０の一方側（図１参照）に配設する熱交換部材２５は、熱電素子群の外端に配設する場合と熱電素子群の外端の内側に配設する場合とは異なる形状で形成して所定の位置に配設している。

なお、熱電素子基板１０の他方側（図２参照）に配設する熱交換部材２５は、上述した熱電素子群の外端の内側に配設する場合と同一形状のものを４列配設している。さらに、互いに隣り合う熱交換部材２５同士は、互いに電気的に絶縁するように、所定の空間を設けて複数個略碁盤目状に第２保持板２１に配設している。

また、図中に示す符号２２は固定板であり、電極部２５ａの他端側を保持するための保持部材である。これにより、互いに隣り合う熱交換部材２５同士間に所定の空間を設けることができる。

なお、固定板２２は、第２保持板２１と同じように、平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、もしくはＰＥＴ樹脂など）からなり、電極部２５ａの他端側が貫通するように図示しない固定穴が形成されている。

ここで、端子２４ａから入力された直流電源は、図３に示すように、図中に示す左端のＰ型熱電素子１２の上端に配設された電極部材１６からＰ型熱電素子１２に流れ、下側の電極部材１６を介して右隣のＮ型熱電素子１３に直列的に流れ、次に、このＮ型熱電素子１３から上方の電極部材１６を介して右隣のＰ型熱電素子１２に直列的に流れるようになっている。

このときに、ＮＰ接合部を構成する上方の電極部材１６は、ペルチェ効果によって低温の状態となり、ＰＮ接合部を構成する下方の電極部材１６は高温の状態となる。つまり、上方に配設された熱交換部２５ｂは吸熱部である吸熱熱交換部を形成して低温の熱が伝熱されて冷却流体が接触され、下方に配設された熱交換部２５ｂは放熱部である放熱熱交換部を形成して高温の熱が伝熱されて被冷却流体が接触される。

言い換えれば、図３に示すように、熱電素子基板１０を区画壁として、熱電素子基板１０の両側にケース部材２８で送風通路を形成して、その送風通路に空気を流通することで、熱交換部２５ｂと空気とが熱交換され、熱電素子基板１０を区画壁として、上方の熱交換部２５ｂで空気を冷却することができ、下方の熱交換部２５ｂで空気を加熱することができる。

なお、本実施形態では、直流電源の正側端子を端子２４ａ側に接続し、負側端子を端子２４ｂ側に接続して端子２４ａに直流電源を入力させたが、これに限らず、直流電源の正側端子を端子２４ｂ側に接続し、負側端子を端子２４ａ側に接続して端子２４ｂに直流電源を入力させても良い。ただし、このときには、上方の熱交換部２５ｂが放熱熱交換部を形成し、下方の熱交換部２５ｂが吸熱熱交換部を形成する。

次に、以上の構成による熱電変換装置の製造方法について説明する。まず、第１保持板１１の板厚ｔ１は、図８に示すように、熱電素子１２、１３の素子高さｈ１（例えば、０．９５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）と略同一の板厚になるように形成する。そして、熱電素子１２、１３を、図４および図５に示すように、第１保持板１１に設けられた基板穴にＰ型とＮ型を交互に略碁盤目状の所定の配列形状に配列する。

これにより、複数の熱電素子１２、１３の端面は、第１保持板１１の一端面、および他端面に同一面上に配列されて、複数の熱電素子１２、１３が第１保持板１１に一体構成される。なお、このときに、複数の熱電素子１２、１３を第１保持板１１に配置するために、半導体、電子部品などを制御基板に組み付けるための製造装置であるマウンター装置を用いて製造してもよい。以上の工程を熱電素子組立体の配列工程と請求項で称する。

次に電極部材１６と防水フィルム部材１４とを一体に形成する。より具体的には、防水フィルム部材１４は、図９に示すように、ポリイミドからなる熱硬化性の層（例えば、２５μｍ）に、ポリイミドからなる熱可塑性の層（例えば、５μｍ）が積層されたフィルム状に形成している。

そして、その防水フィルム部材１４のいずれか一方の片面に銅材からなる銅箔層（例えば、３００μミリ）を一体に形成した素材を用いて、例えば、エッチング加工により所定の形状の電極部材１６を形成するとともに、防水フィルム部材１４に複数の熱電素子１２、１３のそれぞれの端面に対応する部位に開口孔１４ａを形成する。

この開口孔１４ａは、電極部材１６と熱電素子１２、１３の端面とが接合部を形成する空間であって、熱電素子１２、１３の端面と略同等の開口部が形成されて、この空間に半田が盛られる。なお、防水フィルム部材１４は、第１保持板１１の全面を覆うように形成している。

一方の電極部材１６は、防水フィルム部材１４に形成された開口孔１４ａを覆うように形成している。つまり、電極部材１６の外縁は防水フィルム部材１４の熱可塑性の層（例えば、５μｍ）に接合されている。これにより、複数の電極部材１６をまとめて形成することができる。

そして、第１保持板１１に配列された熱電素子１２、１３の端面にペーストハンダなどをスクリーン印刷で薄く均一に塗った後、電極部材１６を有する防水フィルム部材１４を第１保持板１１の表面に配置する。

そして、複数の開口孔１４ａのうち、少なくとも外側に形成された開口孔１４ａの外縁が第１保持板１１の外周縁に溶着により接合する。これにより、上方側に配設される電極部材１６がＮＰ接合部を形成し、下方側に配設される電極部材１６がＰＮ接合部を形成し、熱電素子１２、１３を直列的に接続される。そして、第１保持板１１の両面に防水膜が形成される。以上の工程を防水膜形成工程と請求項で称する。

そして、この状態の熱電素子基板１０を高温炉内に入れて、電極部材１６と熱電素子１２、１３の端面とを一斉に接合する。これにより、複数の電極部材１６がそれぞれの開口部１４ａを覆うように熱電素子１２、１３の端面と接合される。以上の工程を電極素子接合工程と称する。

そして、吸熱、放熱基板２０は、図１および図２に示すように、第２保持板２１に形成された図示しない基板穴に電極部２５ａを嵌入して仮固定の状態で第２保持板２１に一体に構成する。

そして、図３および図６に示すように、吸熱側の吸熱、放熱基板２０と放熱側の吸熱、放熱基板２０との間に、熱電素子基板１０を挟んで重ね合わせて、電極部材１６と電極部２５ａとを一斉に半田付けにより接合する。これにより、複数の熱交換部材２５が電極部材１６に接合する前にずれを発生することなく所定の位置に配設することができる。

そして、第２保持板２１の上方側、下方側をケース部材２８により空気経路を形成するように組み付けることで、上方側に吸熱熱交換部が形成され、下方側に放熱熱交換部が形成されて、これに空気を流通させることで冷風、温風を得ることが可能となる。

ところで、上方側に吸熱熱交換部が形成されることで結露水が発生して、第２保持板２１の貫通穴から漏れた水が第１保持板１１に浸水することがあるが、本発明では、防水フィルム部材１４により第１保持板１１に防水膜が形成するとともに、開口孔１４ａが電極部材１６により覆われていることで接合部に水が浸水することがない。

ここで、第１保持板１１に接合された防水フィルム部材１４は、第１保持板１１の一端面と他端面とで温度差による熱ひずみやフィルム材に引っ張り応力が発生する。言い換えると、防水フィルム部材１４は、図９に示すように、開口孔１４ａ近傍の部位と第１保持板１１の外周縁に溶着される部位とが温度差による熱ひずみや引っ張り応力が発生する。つまり、熱電変換装置を作動することで第１保持板１１に設けられた防水フィルム部材１４が亀裂などの損傷による劣化する問題がある。

そこで、本発明では、熱電素子１２、１３の素子高さｈ１と第１保持板１１の板厚ｔ１とを略同等に形成することで防水フィルム部材１４に発生する熱ひずみや引張り応力を小さくすることができる。従って、防水フィルム部材１４の損傷を防止することができる。

なお、本実施形態では、第１保持板１１と防水フィルム部材１４との接合面をそれぞれの外周縁のみを溶着により接合するように形成したが、これに限らず、防水フィルム部材１４の全面を第１保持板１１に接合させても良い。

以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、熱電素子基板１０は、熱電素子１２、１３の素子高さｈ１と第１保持板１１の板厚ｔ１とが略同等に形成され、かつ第１保持板１１の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材１４が設けられている。

これによれば、上方側に吸熱熱交換部が形成されることで結露水が発生して第１保持板１１に浸水することがあるが、防水フィルム部材１４を設けることで電極部材１６と熱電素子１２、１３との接合部への浸水を抑えることができる。

また、防水フィルム部材１４は、複数の熱電素子１２、１３のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔１４ａを有し、その複数の開口孔１４ａのうち、外側に形成された開口孔１４ａの外縁が第１保持板１１の外周縁に接合されている。

これによれば、熱ひずみが小となる第１保持板１１の外周縁で接合することで、熱ひずみによる防水フィルム部材１４の損傷を防止することができる。

また、電極部材１６のそれぞれは、開口孔１４ａを覆うように一対の熱電素子１２、１３に接合されていることにより、熱電素子１２、１３の接合部に通ずる開口孔１４ａを電極部材１６で覆うことで、結露水が確実に熱電素子１２、１３に浸水されることはない。

さらに、電極部材１６は、防水フィルム部材１４に一体に形成されていることにより、複数の電極部材１６それぞれをばらばらに一対の熱電素子１２、１３に接合させるよりもまとめて形成できるので生産性の向上が図れる。

また、熱電素子基板１０を製造する製造方法において、配列工程、防水膜形成工程、および電極素子接合工程とを有することで、熱電素子１２、１３への浸水を抑えることのできる熱電変換装置の製造方法を容易に提供することができる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第１保持板１１を平板状に形成したが、これに限らず、防水フィルム部材１４を接合する接合面である外周縁を所定の板厚ｔ１で形成し、熱電素子１２、１３が配列される部位は所定の板厚ｔ１よりも薄肉となるように形成しても良い。

具体的には、図１０に示すように、第１保持板１１の外周縁を熱電素子１２、１３の素子高さｈ１と略同一板厚ｔ１で形成するとともに、熱電素子１２、１３を配設する部位には薄肉部１１ｂを形成する。この薄肉部１１ｂの板厚ｔ２は外周縁の板厚ｔ１よりも薄肉に形成している。

これによれば、熱電素子１２、１３の近傍の板厚ｔ２が薄肉となることで、第１保持板１の一端面から他端面に伝達する熱損失の低減が図れる。

（第３実施形態）
以上の第２実施形態では、第１保持板１１を熱電素子１２、１３が配列される部位は所定の板厚ｔ１よりも薄肉となるように薄肉部１１ｂ形成したが、具体的には、図１１に示すように、薄肉部１１ｂに防水フィルム部材１４を支持するリブ部１１ｃを形成しても良い。これによれば、熱損失の低減が図れるとともに、第１保持板１１の剛性が図れる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、電極部材１６を防水フィルム部材１４に一体に形成して熱電素子１２、１３の端面に接合するように構成したが、これに限らず、電極部材１６を平板状に形成して熱電素子１２、１３の端面に接合させるように構成しても良い。

また、以上の実施形態では、熱交換部材２５の熱交換部２５ｂをルーバー状に形成したが、これに限らず、熱交換部２５ｂの形状をオフセット状に形成しても良い。

本発明の第１実施形態における吸熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す平面図である。 本発明の第１実施形態における放熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す下面図である。 図１に示すＡ−Ａ断面図である。 図３に示すＣ−Ｃ断面図である。 図３に示すＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第１実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す分解模式図である。 図１に示すＢ−Ｂ断面図である。 図７に示すＡ部拡大図である。 本発明の第１実施形態における防水フィルム部材１４、電極部材１６の構成を示す模式図ある。 本発明の第２実施形態における熱電変換装置の構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態における熱電変換装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１０…熱電素子基板（熱電素子組立体）
１１…第１保持板
１１ｂ…薄肉部
１１ｃ…リブ部
１２…Ｐ型熱電素子、熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子、熱電素子
１４…防水フィルム部材
１４ａ…開口孔
１６…電極部材（電極素子）

Claims (9)

1. 複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、前記第１保持板（１１）に前記複数の熱電素子（１２、１３）を所定の配列形状に配列にしてなる熱電素子組立体（１０）と、
   前記熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）とを備える熱電変換装置において、
   前記熱電素子組立体（１０）は、前記熱電素子（１２、１３）の素子高さ（ｈ１）と前記第１保持板（１１）の板厚（ｔ１）とが略同等に形成され、かつ前記第１保持板（１１）の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）が設けられていることを特徴とする熱電変換装置。
2. 前記防水フィルム部材（１４）は、前記複数の熱電素子（１２、１３）のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔（１４ａ）を有し、前記複数の開口孔（１４ａ）のうち、外側に形成された前記開口孔（１４ａ）の外縁が前記第１保持板（１１）の外周縁に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
3. 前記電極素子（１６）のそれぞれは、前記開口孔（１４ａ）を覆うように前記一対の熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
4. 前記第１保持板（１１）は、前記外周縁の内側が前記外周縁の板厚（ｔ１）よりも薄肉に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱電変換装置。
5. 前記第１保持板（１１）は、前記外周縁の内側が前記外周縁の板厚（ｔ１）よりも薄肉の薄肉部（１１ｂ）が形成されているとともに、その薄肉部（１１ｂ）に前記防水フィルム部材（１４）を支持するリブ部（１１ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱電変換装置。
6. 複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを備え、前記第１保持板（１１）に前記複数の熱電素子（１２、１３）を所定の配列形状に配列する熱電素子組立体（１０）の配列工程と、
   前記複数の熱電素子（１２、１３）のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔（１４ａ）を有し、前記第１保持板（１１）の表面に防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）を備え、
   前記複数の熱電素子（１２、１３）が所定の配列形状に配列された前記第１保持板（１１）の表面に前記防水フィルム部材（１４）を配設して接合する防水膜形成工程と、
   前記一対の熱電素子（１２、１３）の端面に前記開口孔（１４ａ）を覆うように前記電極素子（１６）のそれぞれを接合する電極素子接合工程とを有することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
7. 前記第１保持板（１１）は、その外周縁の板厚（ｔ１）が前記熱電素子（１２、１３）の素子高さ（ｈ１）と略同等厚さに形成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置の製造方法。
8. 前記防水フィルム部材（１４）は、前記複数の開口孔（１４ａ）のうち、外側に形成された前記開口孔（１４ａ）の外縁が前記第１保持板（１１）の外周縁に接合されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の熱電変換装置の製造方法。
9. 前記電極素子（１６）は前記防水フィルム部材（１４）に一体に形成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法。

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