JP2013008735A - Thermoelectric conversion unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電変換素子を有する熱電変換ユニットに関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion unit having a thermoelectric conversion element.
特許文献1の図1に記載の熱電変換ユニットは、相互に対面する一対の基板と、一対の基板の間に設けられる複数の熱電変換素子と、一対の基板の間に設けられかつ各基板に当接する柱部材を有する。したがって一対の基板が近接することが柱部材によって抑制され得る。特許文献1の図6に記載の熱電変換ユニットは、開口構造の流路が形成された一対のケースと、一対のケースの間に設けられて流路の開口部を塞ぐ一対の基板と、一対の基板の間に設けられる複数の熱電変換素子を有する。したがって熱電変換素子は、基板を介して流路を流れる熱媒体と熱交換し得る。
The thermoelectric conversion unit described in FIG. 1 of
しかし熱電変換素子の潰れを効果的に抑制しつつ一対のケースを結合する構造が従来必要とされている。 However, there has conventionally been a need for a structure that couples a pair of cases while effectively suppressing collapse of the thermoelectric conversion element.
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の熱電変換ユニットである。請求項1にかかる熱電変換ユニットは、一対のケースと、一対のケースの間に設けられケースの積重ね方向に対向する一対の基板と、一対の基板の間に設けられる複数の熱電変換素子と、ケースの少なくとも一つと該ケースと対向する基板との間に設けられかつ基板の外周部に沿って配置される環状のシール部材と、シール部材に対して基板を挟んでケースの積重ね方向において同じ位置に並んで一対の基板の間に設けられかつ各基板に当接する柱部材とを有する。一対のケースは、一対のケースを近接する方向に押力を付与しつつ結合されている。
In order to solve the above problems, the present invention is a thermoelectric conversion unit according to each claim. The thermoelectric conversion unit according to
したがって一対のケースが近接する方向に押されると、ケースと基板の間に設けられたシール部材を介して一対の基板が近接する方向に力を受ける。一対の基板が近接することが柱部材によって抑制される。シール部材と柱部材は、ケースの積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのためシール部材と柱部材の間には、ケースに加えられる押力に対して位置がずれることで生じるトルクが発生し難く、前記押力が柱部材によって効果的に支持される。またシール部材は、シール部材の弾性力によって柱部材に加わる力を小さくし得る。そのため基板間に設けられた熱電変換素子が潰れることが抑制され得る。また一対の基板は、シール部材の弾性力によってケースに対してガタ付くことも抑制され得る。 Therefore, when the pair of cases are pushed in the direction in which the pair of cases approaches, a force is applied in the direction in which the pair of substrates approaches through a seal member provided between the case and the substrate. The proximity of the pair of substrates is suppressed by the column member. The seal member and the column member are aligned at the same position in the case stacking direction. For this reason, it is difficult for the torque generated when the position shifts with respect to the pressing force applied to the case between the seal member and the column member, and the pressing force is effectively supported by the column member. Further, the seal member can reduce the force applied to the column member by the elastic force of the seal member. Therefore, the thermoelectric conversion element provided between the substrates can be suppressed from being crushed. Further, the pair of substrates can be prevented from rattling with respect to the case by the elastic force of the seal member.
請求項2においてシール部材は、一つのケースと該ケースに対面する一つの基板の間に設けられる第一シール部材と、他のケースと他の基板の間に設けられる第二シール部材を有する。したがって第一シール部材と第二シール部材と柱部材は、ケースの積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのため一対のケースが近接する方向に押されると、第一シール部材と第二シール部材と柱部材の間にはトルクが生じ難い。そのため効果的にケースに加えられる押力が第一シール部材と第二シール部材と柱部材によって受け止められ得る。 According to a second aspect of the present invention, the seal member includes a first seal member provided between one case and one substrate facing the case, and a second seal member provided between the other case and the other substrate. Accordingly, the first seal member, the second seal member, and the column member are arranged at the same position in the stacking direction of the cases. Therefore, when the pair of cases are pushed in the approaching direction, torque is hardly generated between the first seal member, the second seal member, and the column member. Therefore, the pressing force effectively applied to the case can be received by the first seal member, the second seal member, and the column member.
請求項3において少なくとも一つのケースには、開放構造の流路が形成され、流路の開放部が一つの基板によって塞がれる。シール部材は、開口部の外側において開口部の全周に設けられて一つのケースと一つの基板の間をシールする。したがってシール部材は、力を受ける機能とシールする機能を担う。そのため部品の共通化によって熱電変換ユニットの部品点数が少なくなる。 According to a third aspect of the present invention, at least one case is formed with a flow channel having an open structure, and the open portion of the flow channel is blocked by one substrate. The seal member is provided on the entire periphery of the opening outside the opening, and seals between one case and one substrate. Accordingly, the sealing member has a function of receiving a force and a function of sealing. For this reason, the number of parts of the thermoelectric conversion unit is reduced by sharing the parts.
請求項4において基板は、矩形状である。柱部材とシール部材は、それぞれ少なくともその一部が基板の角部近傍に位置する。したがって柱部材とシール部材は、ケースに加えられる押力が集中し易い基板の角部近傍において前記押力を受け得る。そのため押力によって生じ得るトルクが抑制され、押力が効果的に柱部材とシール部材によって受け止められ得る。 In the present invention, the substrate has a rectangular shape. At least a part of each of the column member and the seal member is located near the corner of the substrate. Therefore, the column member and the seal member can receive the pressing force in the vicinity of the corner portion of the substrate where the pressing force applied to the case tends to concentrate. Therefore, torque that can be generated by the pressing force is suppressed, and the pressing force can be effectively received by the column member and the seal member.
請求項5において柱部材は、複数の熱電変換素子を囲う環状でかつ一対の基板の間をシールする。そのため一対の基板間の熱電変換素子は、柱部材によって外気あるいは熱媒体などから遮断され得る。また柱部材は、力を受ける機能と一対の基板間をシールする機能を担う。そのため部品の共通化によって熱電変換ユニットの部品点数が少なくなる。 According to a fifth aspect of the present invention, the column member has a ring shape surrounding the plurality of thermoelectric conversion elements and seals between the pair of substrates. Therefore, the thermoelectric conversion element between the pair of substrates can be shielded from outside air or a heat medium by the column member. The column member has a function of receiving a force and a function of sealing between a pair of substrates. For this reason, the number of parts of the thermoelectric conversion unit is reduced by sharing the parts.
請求項6において柱部材は、弾性材料から形成される。したがって柱部材は、ケースに加えられる押力によって弾性変形して基板間のシールを確実に行うことができる。 In the sixth aspect, the column member is formed of an elastic material. Therefore, the column member can be elastically deformed by the pressing force applied to the case and can reliably seal between the substrates.
請求項7において柱部材とシール部材は、同じ材料から形成される。したがって柱部材とシール部材を同一部品にすることができ、これによって熱電変換ユニットの値段を低くすることができる。柱部材とシール部材は、どちらも環状でかつケースの積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのため柱部材とシール部材の間においてトルクが生じ難く、柱部材とシール部材がケースに加えられる押力を効果的に受け止め得る。 In claim 7, the column member and the seal member are formed of the same material. Therefore, the column member and the seal member can be made the same component, thereby reducing the price of the thermoelectric conversion unit. Both the column member and the seal member are annular and are arranged at the same position in the case stacking direction. Therefore, it is difficult for torque to be generated between the column member and the seal member, and the column member and the seal member can effectively receive the pressing force applied to the case.
請求項8において各基板は、柱部材に対向する内面を有する。内面には、基板に対する柱部材の位置を決定し得る位置決め部と、熱電変換素子が接続される電極が設けられる。したがって一対の基板は、位置決め部と柱部材によって相対的な位置が決定され得る。これにより一対の基板の相対位置が精確に決定され、熱電変換素子が各基板の各電極に確実に接続され得る。 Each substrate has an inner surface facing the column member. The inner surface is provided with a positioning portion that can determine the position of the column member with respect to the substrate and an electrode to which the thermoelectric conversion element is connected. Accordingly, the relative positions of the pair of substrates can be determined by the positioning portion and the column member. Thereby, the relative position of a pair of board | substrates is determined accurately, and a thermoelectric conversion element can be reliably connected to each electrode of each board | substrate.
請求項9において位置決め部と柱部材の間には、位置決め部と柱部材の相対移動を規制する位置決め構造が設けられる。したがって柱部材と基板の相対位置が簡易かつ精確に決定され得る。例えば目視等することなく精確に決定され得る。 According to a ninth aspect of the present invention, a positioning structure is provided between the positioning portion and the column member to restrict relative movement between the positioning portion and the column member. Therefore, the relative position between the column member and the substrate can be determined easily and accurately. For example, it can be determined accurately without visual inspection.
したがって熱電変換素子の潰れを効果的に抑制しつつ一対のケースを結合することができる。 Therefore, the pair of cases can be combined while effectively suppressing the collapse of the thermoelectric conversion element.
本発明の一つの実施の形態を図1〜7にしたがって説明する。熱交換システム10は、例えば車両に設けられ、図1に示すように熱電変換ユニット1とラジエタ11と室内熱交換器14を有する。ラジエタ11は、配管20によって車両のエンジン12と接続される。配管20の途中に設けられたポンプ13によって第一熱媒体(クーラント液)がエンジン12とラジエタ11の間を循環する。第一熱媒体は、エンジン12から熱(温熱)を受け、ラジエタ11から外気に熱を放出する。
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
熱電変換ユニット1は、図1に示すように配管20に接続された配管21によってラジエタ11と接続され、エンジン12と並列にラジエタ11に接続される。第一熱媒体は、配管20,21を経由して熱電変換ユニット1から冷熱を受けて冷却される。したがって第一熱媒体は、ラジエタ11のみならず熱電変換ユニット1によっても冷却され得る。
As shown in FIG. 1, the
熱電変換ユニット1は、図1に示すように配管22によって室内熱交換器14と接続される。配管22の途中に設けられたポンプ15によって第二熱媒体(クーラント液)が熱電変換ユニット1と室内熱交換器14の間を循環する。第二熱媒体は、熱電変換ユニット1から温熱を受け、室内熱交換器14から室内の空気に熱を放出する。したがって室内熱交換器14によって室内が暖められ得る。
The
熱電変換ユニット1は、図2,3に示すように第一ケース4と第二ケース5と複数の熱電変換モジュール2を有する。第一ケース4は、図3,5に示すようにケース本体4aと管部材4bと折返し部材4cを有する。ケース本体4aは、底部4a1と、底部4a1の両側縁に立設する側壁4a2と、底部4a1の前縁に立設する第一端面4a3と、底部4a1の後縁に立設する第二端面4a4を一体に有する。底部4a1には、前縁と後縁に渡って延出して第一ケース4内を仕切る一対の仕切板4a10が形成される。仕切板4a10によって第一ケース4内には並行する複数の流路4f,4gが形成される。
The
第二ケース5は、図3,6に示すようにケース本体5aと管部材5bと折返し部材5cを有する。ケース本体5aは、天部5a1と、天部5a1の両側縁から垂下する側壁5a2と、天部5a1の前縁から垂下する第一端面5a3と、天部5a1の後縁から垂下する第二端面5a4を一体に有する。天部5a1には、前縁と後縁に渡って延出して第二ケース5内を仕切る一対の仕切板5a10が形成される。仕切板5a10によって第二ケース5内には並行する複数の流路5f,5gが形成される。
As shown in FIGS. 3 and 6, the
ケース本体4a,5aは、図3,5,6に示すように仕切板4a10,5a10と側壁4a2,5a2の間を延出する梁4a8,5a8を有する。梁4a8,5a8は、流路4f,4g,5f,5gを遮断しないように底部4a1または天部5a1から離れている。ケース本体4a,5aは、梁4a8,5a8と仕切板4a10,5a10と側壁4a2,5a2によって複数(例えば10個)の収納領域に区画される。ケース本体4aの各収納領域に各熱電変換モジュール2の下側部分が収容され、ケース本体5aの各収納領域に各熱電変換モジュール2の上側部分が収容される。
The
第一端面4a3,5a3には、図3,5,6に示すように流路4f,4g,5f,5gに開口する開口部4a6,5a6が形成される。第一端面4a3,5a3には、管部材4b,5bが取付けられる。第二端面4a4,5a4には、流路4f,4g,5f,5gに開口する開口部4a7,5a7が形成される。第二端面4a4,5a4には、折返し部材4c,5cが取付けられる。
On the first end faces 4a3, 5a3, openings 4a6, 5a6 that open to the
管部材4b,5bは、図3,5,6に示すように取付部4b1,5b1と導入管4b2,5b2と吐出管4b3,5b3を一体に有する。取付部4b1,5b1は、板状であって第一端面4a3,5a3に取付けられる。導入管4b2,5b2と吐出管4b3,5b3は、取付部4b1,5b1から並行に延出する。導入管4b2,5b2と取付部4b1,5b1には、流路4f,5fと連通する導入路4b4,5b4が形成される。吐出管4b3,5b3と取付部4b1,5b1には、流路4g,5gと連通する吐出路4b5,5b5が形成される。
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the
取付部4b1,5b1には、図3,5,6に示すようにケース4,5に向けて突出する突出部4b6,5b6が形成される。突出部4b6,5b6は、略三角形状であって、開口部4a6,5a6に嵌合される。突出部4b6,5b6は、導入路4b4,5b4または吐出路4b5,5b5から遠くなるほど流路断面が大きくなるように導入路4b4,5b4と吐出路4b5,5b5に対して傾斜する傾斜面4b7,5b7を有する。
As shown in FIGS. 3, 5, and 6,
折返し部材4c,5cは、図3,5,6に示すように取付部4c1,5c1と一対の突出部4c2,5c2を有する。取付部4c1,5c1は、板状であって第二端面4a4,5a4に取付けられる。突出部4c2,5c2は、略三角形状であって、開口部4a7,5a7に嵌合される。突出部4c2,5c2は、流路4f,4g,5f,5gから隣接する流路4f,4g,5f,5gに向けて傾斜する傾斜面4c3,5c3を有する。
The
ケース本体4a,5aは、図3,4に示すように側壁4a2,5a2から外方に突出する複数の円筒部4a5,5a5を有する。円筒部4a5,5a5には金属管4e,5eが設けられる。金属管4e,5eは、円筒部4a5,5a5を高さ方向に貫通する。第一金属管4eの内周面には、雌ねじが形成される。
The
ケース本体4a,5aには、図4に示すように対向する面に収納凹部4a12,5a12と小凹部4a11,5a11が形成される。収納凹部4a12,5a12には、熱電変換モジュール2の中央部(基板2b,2cと熱電変換素子2a)が収容される。収納凹部4a12,5a12の深さは、熱電変換モジュール2の中央部の厚みよりも大きい。小凹部4a11,5a11は、収納凹部4a12,5a12の底面に凹設される。小凹部4a11,5a11は、熱電変換モジュール2の外周縁に沿って環状に形成され、小凹部4a11,5a11にシール部材8,9が設置される。
In the case
ケース本体5aには、図4に示すように熱電変換モジュール2の外側において環状に凹部5a13が形成される。凹部5a13にケース本体4a,5a間を液密にするシール部材18が設けられる。図3に示すようにケース本体5aの天部5a1の中央には、一対の開口部5hが形成される。開口部5hは、コンバータケース6によって塞がれる。
As shown in FIG. 4, the
コンバータケース6は、図3に示すようにアルミニウム製であって底部6aと底部6aの外周縁に立設する外周壁6bを一体に有する。外周壁6bには外方に突出する複数のリング部6cが形成される。リング部6cは、第二金属管5eの端部に当接される。図4に示すようにケース本体5aには、開口部5hの外側において環状に凹部5a14が形成される。凹部5a14にはケース本体5aとコンバータケース6を液密にするシール部材17が設置される。
As shown in FIG. 3, the
ケース4,5とコンバータケース6は、図2,4に示すように厚み方向に重ねられ、結合具7によって接合される。結合具(ボルト)7は、頭部7aと、頭部7aよりも細くかつ外周面に雄ねじが形成されたねじ本体7bを一体に有する。ねじ本体7bは、リング部6cの孔6c1と第二金属管5eを貫通し、第一金属管4eに螺合される。
熱電変換モジュール2は、図4に示すように熱電変換素子2aと基板2b,2cとフィン2d,2eを有する。熱電変換素子(ペルチェ素子)2aは、異なる金属、導体または半導体から構成される。熱電変換素子2aは、直流電流を流すことでペルチェ効果を奏し、第一熱面と第二熱面のいずれか一つが吸熱部となって吸熱し、他の一つが放熱部となって放熱する。複数の熱電変換素子2aが第一基板2bと第二基板2cの間に設けられる。
As shown in FIG. 4, the
基板2b,2cは、図3,4,7に示すように絶縁材料から形成され、内面2b1,2c1と外面2b2,2c2を有する。外面2b2,2c2は、ケース4,5に対面し、ケース4,5の開口部を覆ってケース4,5と協働して流路4f,4g,5f,5gを形成する。外面2b2,2c2には、フィン2d,2eが装着される。
The
フィン2d,2eは、図4に示すように基板2b,2cから熱電変換素子2aと反対方向に突出する。フィン2d,2eは、板状でかつジグザグ形状であって、ジグザグ間に隙間2d1,2e1が形成される。フィン2d,2eは、流路4f,4g,5f,5g内に設置され、隙間2d1,2e1は、流路4f,4g,5f,5gを遮断しないように流路4f,4g,5f,5gの長手方向に広がっている。
As shown in FIG. 4, the
基板2b,2cの内面2b1,2c1には、図7に示すように電極2f,2gが設けられる。電極2f,2gは、導電材料から形成され、基板2b,2cに塗布または接着される。電極2f,2gは、内面2b1,2c1の中央領域に縦方向に複数列、横方向に複数列設けられる。
第一基板2b、2cの間には、図4,7に示すように柱部材3が設けられる。柱部材3は、基板2b,2cの内面2b1,2c1に当接して基板2b,2cが近接することを抑制する。柱部材3は、ゴムなどの弾性材料で形成される。柱部材3は、環状でかつ矩形状である。柱部材3は、基板2b,2cの内面2b1,2c1の外周縁に沿う。柱部材3は、略矩形状であって、基板2b,2cの角部近傍に設けられる角部3aと、基板2b,2cの側縁に沿って延出する直線部3bを有する。
A
柱部材3は、図4,7に示すように基板2b,2cの厚み方向にシール部材8,9と並ぶ。これにより柱部材3とシール部材8,9は、ケース4,5を近接する方向に押す結合具7の押力の方向に並ぶ。
As shown in FIGS. 4 and 7, the
シール部材8,9は、図4,7に示すように柱部材3と同じ形状を有し、柱部材3と同じ材料で形成される。シール部材8,9は、基板2b,2cの外面2b2,2c2の外周縁に沿って延出する。シール部材8,9は、基板2b,2cの角部近傍に設けられる角部8a,9aと、基板2b,2cの側縁に沿って延出する直線部8b,9bを有する。シール部材8,9は、基板2b,2cの全周に設けられて、基板2b,2cとケース4,5の間をシールする。
As shown in FIGS. 4 and 7, the
熱電変換モジュール2を製造する場合は、図7に示すように基板2b,2cの電極2f,2gにペースト状の半田を塗布する。第一基板2bの第一電極2fの上に熱電変換素子2aを設置する。第一基板2bの第一内面2b1の上に柱部材3を設置する。第二基板2cを第一基板2bに重ねて、熱電変換素子2aを半田を介して第二電極2gに当接する。ペースト状の半田を溶融(リフロー)しかつ冷却して半田を固体状にする。各基板2b,2cに各フィン2d,2eを接着する(図4を参照)。
When the
熱電変換ユニット1を製造する場合は、図3,4に示すように第一ケース4に複数の熱電変換モジュール2と第一シール部材8を装着し、第二ケース5に第二シール部材9を装着する。第一ケース4の上に第二ケース5を設置し、第二ケース5の上にコンバータケース6を設置する。結合具7によってケース4,5とコンバータケース6を結合し、結合具7がケース4,5を近接する方向に押力を加える。結合具7の押力は、シール部材8,9を介して基板2b,2cに伝わり、該押力がシール部材8,9と柱部材3によって受け止められる。
When manufacturing the
コンバータケース6に図2に示すようにコンバータ16を装着する。コンバータ16は、ケース本体4aから延出する端子5nと電気的に接続される。コンバータ16は、入力された電圧を所定の電圧に変換し、直流電流を端子5nに供給する。直流電流は、端子5nからケース本体5aに設けられた電極を介して各熱電変換モジュール2に供給される(図4参照)。直流電流は、電極2f,2gによって複数の熱電変換素子2aを直列に流れる。熱電変換素子2aは、電流が供給されることで、第二基板2cと第二フィン2eを介して吸熱し、第一基板2bと第一フィン2dを介して放熱する。
A
図1に示すようにポンプ13が配管20,21を経由して第二ケース5に第一熱媒体を供給する。第一熱媒体が図2,3に示すように導入管5b2から流路5fに導入され、流路5gを経て吐出管5b3から排出される。第一熱媒体は、流路5f,5gを流れることで第二フィン2eと第二基板2cを介して熱電変換素子2aから冷熱を受ける(図4参照)。
As shown in FIG. 1, the
第一熱媒体は、図2,3に示すようにケース本体5aの開口部5hを介してコンバータケース6に接触する。第一熱媒体は、コンバータ16から発せられた熱をコンバータケース6を経由して受ける。したがって第一熱媒体は、コンバータ16を冷却する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first heat medium contacts the
図1に示すようにポンプ15が配管22を経由して第一ケース4に第二熱媒体を供給する。第二熱媒体は、図2,3に示すように導入管4b2から流路4fに導入され、流路4gを経て吐出管4b3から排出される。第二熱媒体は、流路4f,4gを流れることで第一フィン2dと第一基板2bを経由して熱電変換素子2aから温熱を受ける(図4参照)。第二熱媒体は、図1に示すように室内熱交換器14を流れて室内の空気に温熱を放出する。
As shown in FIG. 1, the
以上のように熱電変換ユニット1は、図4に示すように一対のケース4,5と、一対のケース4,5の間に設けられケース4,5の積重ね方向に対向する一対の基板2b,2cと、一対の基板2b,2cの間に設けられる複数の熱電変換素子2aと、ケース4,5とケース4,5と対向する基板2b,2cとの間に設けられかつ基板2b,2cの外周部に沿って配置される環状のシール部材8,9と、シール部材8,9に対して基板2b,2cを挟んでケース4,5の積重ね方向において同じ位置に並んで一対の基板2b,2cの間に設けられかつ各基板2b,2cに当接する柱部材3を有する。一対のケース4,5は、一対のケース4,5を近接する方向に押力を付与しつつ結合されている。
As described above, the
したがって一対のケース4,5が近接する方向に押されると、ケース4,5と基板2b,2cの間に設けられたシール部材8,9を介して一対の基板2b,2cが近接する方向に力を受ける。一対の基板2b,2cが近接することが柱部材3によって抑制される。シール部材8,9と柱部材3は、ケース4,5の積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのためシール部材8,9と柱部材3の間には、ケース4,5に加えられる押力に対して位置がずれることで生じるトルクが発生し難く、前記押力が柱部材3によって効果的に支持される。またシール部材8,9は、シール部材8,9の弾性力によって柱部材3に加わる力を小さくし得る。そのため基板2b,2c間に設けられた熱電変換素子2aが潰れることが抑制され得る。また一対の基板2b,2cは、シール部材8,9の弾性力によってケース4,5に対してガタ付くことも抑制され得る。
Therefore, when the pair of
シール部材8,9は、図4に示すように第一ケース4と第一ケース4に対面する第一基板2bの間に設けられる第一シール部材8と、第二ケース5と第二ケース5に対面する第二基板2cの間に設けられる第二シール部材9を有する。したがって第一シール部材8と第二シール部材9と柱部材3は、ケース4,5の積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのため一対のケース4,5が近接する方向に押されると、第一シール部材8と第二シール部材9と柱部材3の間にはトルクが生じ難い。そのため効果的にケース4,5に加えられる押力が第一シール部材8と第二シール部材9と柱部材3によって受け止められ得る。
As shown in FIG. 4, the
ケース4,5には、図3,4に示すように開放構造の流路4f,4g,5f,5gが形成され、流路4f,4g,5f,5gの開放部が基板2b,2cによって塞がれる。シール部材8,9は、開口部の外側において開口部の全周に設けられてケース4,5と基板2b,2cの間をシールする。したがってシール部材8,9は、力を受ける機能とシールする機能を担う。そのため部品の共通化によって熱電変換ユニット1の部品点数が少なくなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
基板2b,2cは、図7に示すように矩形状である。柱部材3とシール部材8,9は、それぞれ少なくともその一部が基板2b,2cの角部近傍に位置する。したがって柱部材3とシール部材8,9は、ケース4,5に加えられる押力が集中し易い基板2b,2cの角部近傍において押力を受け得る(図4参照)。そのため押力によって生じ得るトルクが抑制され、押力が効果的に柱部材3とシール部材8,9によって受け止められ得る。
The
柱部材3は、図7に示すように複数の熱電変換素子2aを囲う環状でかつ一対の第一基板2b.2cの間をシールする。そのため一対の基板2b,2c間の熱電変換素子2aは、柱部材3によって外気あるいは熱媒体などから遮断され得る。また柱部材3は、力を受ける機能と一対の基板2b,2c間をシールする機能を担う。そのため部品の共通化によって熱電変換ユニット1の部品点数が少なくなる。
As shown in FIG. 7, the
柱部材3は、図4に示すように弾性材料から形成される。したがって柱部材3は、ケース4,5に加えられる押力によって弾性変形して基板2b,2c間のシールを確実に行うことができる。
The
柱部材とシール部材は、図4,7に示すように同じ材料から形成される。したがって柱部材3とシール部材8,9を同一部品にすることができ、これによって熱電変換ユニット1の値段を低くすることができる。柱部材3とシール部材8,9は、どちらも環状でかつケース4,5の積重ね方向において同じ位置に並んでいる。そのため柱部材3とシール部材8,9の間においてトルクが生じ難く、柱部材3とシール部材8,9がケース4,5に加えられる押力を効果的に受け止め得る。
The column member and the seal member are formed of the same material as shown in FIGS. Therefore, the
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態であっても良い。例えば、熱電変換ユニット1は、図7に示す柱部材3に代えて図8,9に示す柱部材23を有していても良い。柱部材23は、図8,9に示すように基板2b,2cの間に設けられ内面2b1,2c1に当接する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be the following form. For example, the
基板2b,2cの内面2b1,2c1には、図8に示すように位置決め部2h,2iが設けられる。位置決め部2h,2iは、めっき、ソルダーレジストなどの薄膜である。位置決め部2h,2iは、基板2b,2cの外周領域に塗布、印刷、ろう付け等によって設けられる。位置決め部2h,2iは、基板2b,2cから厚み方向に突出し、熱電変換モジュール2の側方から目視され得る。
位置決め部2h,2iは、図8に示すように第一要素2h1,2i1と第二要素2h2,2i2を有する。第一要素2h1,2i1は、矩形状であって、基板2b,2cの角部に設けられる。第二要素2h2,2i2は、基板2b,2cの側縁に沿って形成され、第一要素2h1,2i1の間を延出する。第一要素2h1,2i1と第二要素2h2,2i2の間には、スリット2h3,2i3が形成される。
The
柱部材23は、図8に示すように第一柱部材23aと第二柱部材23bを有する。第一柱部材23aは、3つの角部23cと2つの長尺部23dを有する。第二柱部材23bは、1つの角部23cと2つの長尺部23dを有する。角部23cは、第一要素2h1,2i1と同じ形状を有する上下面を有し、上下面が第一要素2h1,2i1に当接する。長尺部23dは、第二要素2h2,2i2と同じ形状を有する上下面を有し、上下面が第二要素2h2,2i2に当接する。角部23cと長尺部23dは、熱電変換素子2aの高さと略同じあるいは少し高い高さを有する。
As shown in FIG. 8, the
角部23cと長尺部23dの間には、図8,9に示すように角部23cと長尺部23dよりも径が細い連結部23eが設けられる。連結部23eによって角部23cと長尺部23dの間に凹部23fが形成される。凹部23fは、連結部23eの全周において形成され、熱電変換モジュール2の側方から目視され得る。連結部23eは、位置決め部2h,2iのスリット2h3,2i3の幅と同じ幅を有する。
As shown in FIGS. 8 and 9, a connecting
熱電変換モジュール2を製造する場合は、図7に示すように基板2b,2cの電極2f,2gにペースト状の半田を塗布する。第一基板2bの第一電極2fの上に熱電変換素子2aを設置する。第一位置決め部2hを利用して柱部材23を第一基板2bに対して位置決めする。柱部材23を第一基板2bの上に設置して接着する。
When the
図8,9に示すように第二位置決め部2hを利用して第二基板2cを柱部材23に対して位置決めする。第二基板2cを柱部材23の上に設置して接着する。これにより熱電変換素子2aが第二電極2gに当接する。熱電変換素子2aは、リフローされた半田によって電極2f,2gに対して装着される。各基板2b,2cに対して各フィン2d,2eを接着する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
柱部材23は、図8,9に示すように基板2b,2cの厚み方向にシール部材8,9と並ぶ。これにより柱部材23とシール部材8,9は、ケース4,5を近接する方向に押す結合具7の押力の方向に並ぶ。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
以上のように各基板2b,2cは、図8,9に示すように柱部材23に対向する内面2b1,2c1を有する。内面2b1,2c1には、基板2b,2cに対する柱部材23の位置を決定し得る位置決め部2h,2iと、熱電変換素子2aが接続される電極2f,2gが設けられる。したがって一対の基板2b,2cは、位置決め部2h,2iと柱部材23によって相対的な位置が決定され得る。これにより一対の基板2b,2cの相対位置が精確に決定され、熱電変換素子2aが各基板2b,2cの各電極2f,2gに確実に接続され得る。
As described above, each of the
熱電変換ユニット1は、図8,9に示す柱部材23に代えて図10〜12に示す柱部材24を有していても良い。柱部材24は、第一柱部材24aと第二柱部材24bを有する。第一柱部材24aは、3つの角部24cと2つの長尺部24dを有する。
The
角部24cは、図10,11に示すように位置決め部2h,2iの第一要素2h1,2i1と同じ形状を有する上下面を有する。角部24cの上下面が第一要素2h1,2i1に当接され、接着される。長尺部24dは、角部24cよりも幅(図10の上下方向あるいは左右方向の長さ)が小さく、角部24cの外側部同士を連結する。長尺部24dは、角部24cよりも厚み(図11の上下方向の長さ)が小さく、角部24cの高さ略中心同士を連結する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
第二柱部材24bは、図10,12に示すように角部24cと端部24eと2つの連結部24fを有する。端部24eは、位置決め部2h,2iの第二要素2h2,2i2の中央領域に対応する形状を有する上下面を有する。端部24eの上下面は、第二要素2h2,2i2に当接され、接着される。連結部24fは、角部24cよりも厚み(図12の左右方向の長さ)が小さく、角部24cの高さ略中心と端部24eの高さ略中心を連結する。
As shown in FIGS. 10 and 12, the
角部24cと端部24eは、熱電変換素子2aの高さと略同じあるいは少し高い高さを有する。柱部材24は、図10〜12に示すように基板2b,2cの厚み方向にシール部材8,9と並ぶ。これにより柱部材24とシール部材8,9は、ケース4,5を近接する方向に押す結合具7の押力の方向に並ぶ。
The
熱電変換ユニット1は、図7に示す柱部材3に代えて図13,14に示す柱部材25を有していても良い。柱部材25は、図13,14に示すように基板2b,2cの間に設けられて、基板2b,2cの内面2b1,2c1に当接する。基板2b,2cの内面2b1,2c1には、位置決め部2j,2kが設けられる。
The
位置決め部2j,2kは、図13,14に示すように各基板2b,2cの各角部近傍に位置する。位置決め部2j,2kは、円形で環状の当接部2j1,2k1を有する。当接部2j1,2k1は、基板2b,2cの内面2b1,2c1から基板2b,2cの厚み方向に突出する。当接部2j1,2k1の中心には、円形の開口部2j2,2k2が形成される。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
柱部材25は、図13,14に示すように球形状である。柱部材25は、第一基板2bに向けて膨らむ曲面25aと、第二基板2cに向けて膨らむ曲面25bを有する。曲面25a,25bは、位置決め部2h,2iに当接することで、曲面中心が開口部2j2,2k2の中心に位置決めされる。すなわち曲面25a,25bと当接部2j1,2k1は、位置決め部2j,2kと柱部材25の相対移動を規制して、位置決め部2j,2kと柱部材25の相対位置を決定する位置決め構造を構成する。
The
柱部材25は、図13,14に示すように熱電変換素子2aの高さと略同じあるいは少し高い高さを有する。柱部材25は、基板2b,2cの厚み方向にシール部材8,9と並ぶ。これにより柱部材25とシール部材8,9は、ケース4,5を近接する方向に押す結合具7の押力の方向に並ぶ。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
以上のように位置決め部2j,2kと柱部材25の間には、図13,14に示すように位置決め部2j,2kと柱部材25の相対移動を規制する位置決め構造が設けられる。したがって柱部材25と基板2b,2cの相対位置が簡易かつ精確に決定され得る。例えば目視等することなく精確に決定され得る。
As described above, a positioning structure is provided between the
熱電変換ユニット1は、図4に示すように流路4g,5fが形成されたケース4,5を有していても良いし、図15に示すように流路が形成されていないケース26,27を有していても良い。
The
熱電変換ユニット1は、図4に示す結合具7を有していても良いし、図15に示す結合具28を有していても良い。結合具28は、図15に示すように連結部材28aと取付部材28bを有する。連結部材28aは、架橋部28a1と当接部28a2を有する。架橋部28a1は、熱電変換モジュール2の外側において一対のケース26,27の間を延出する。当接部28a2は、架橋部28a1の端部から延出してケース26,27に当接する。取付部材28bは、当接部28a2を貫通しケース26,27に螺合されるねじ本体28b2と、当接部28a2に当接する頭部28b1を有する。結合具28は、ケース26,27を近接する方向に押力を付しつつケース26,27を結合する。
The
熱電変換ユニット1は、シール部材8,9を有していても良いし、シール部材8,9の一つのみを有していても良い。
The
柱部材23〜25は、弾性変形量の少ない樹脂、金属などから形成されても良いし、弾性変形量の多いゴムなどの弾性材料から形成されても良い。
The
柱部材3,23〜25は、環状であっても良いし、環状でなくても良い。柱部材3,23〜25は、基板2b,2cの間をシールする構造でも良いし、シールしない構造でも良い。
The
熱電変換素子2aは、ペルチェ効果を奏するペルチェ素子であっても良いし、ゼーベック効果またはトムソン効果を奏する素子であっても良い。
The
熱交換システム10は、車両の室内の暖房に使用されても良いし、冷房に使用されても良い。冷房に使用する場合は、第一ケース4が配管21と接続され、第二ケース5が配管22と接続される。熱交換システム10は、車両の室内の冷暖房に使用されても良いし、電池等の車両部品の冷却または加熱に使用されても良いし、あるいは車両以外の製品を冷却または加熱するために使用されても良い。
The
ケース4,5は、一対のケース4,5を近接する方向に押力を加える結合具7,28によって結合されても良いし、一対のケースを近接する方向にケース4,5に押力を加えつつケース4,5を溶接等によって結合しても良い。
The
1…熱電変換ユニット
2…熱電変換モジュール
2a…熱電変換素子
2b,2c…基板
2b1,2c1…内面
2f,2g…電極
2h,2i,2j,2k…位置決め部
3,23,24,25…柱部材
4,5,26,27…ケース
4f,4g,5f,5g…流路
6…コンバータケース
7,28…結合具
8…第一シール部材
9…第二シール部材
10…熱交換システム
11…ラジエタ
12…エンジン
13,15…ポンプ
14…室内熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
一対のケースと、
前記一対のケースの間に設けられ前記ケースの積重ね方向に対向する一対の基板と、
前記一対の基板の間に設けられる複数の熱電変換素子と、
前記ケースの少なくとも一つと該ケースと対向する前記基板との間に設けられかつ前記基板の外周部に沿って配置される環状のシール部材と、
前記シール部材に対して前記基板を挟んで前記ケースの積重ね方向において同じ位置に並んで前記一対の基板の間に設けられかつ前記各基板に当接する柱部材とを有し、
前記一対のケースは、前記一対のケースを近接する方向に押力を付与しつつ結合されている熱電変換ユニット。 A thermoelectric conversion unit,
A pair of cases;
A pair of substrates provided between the pair of cases and facing the stacking direction of the cases;
A plurality of thermoelectric conversion elements provided between the pair of substrates;
An annular seal member provided between at least one of the cases and the substrate facing the case and disposed along an outer peripheral portion of the substrate;
A column member that is provided between the pair of substrates and is in contact with each of the substrates;
The pair of cases is a thermoelectric conversion unit that is coupled while applying a pressing force in a direction in which the pair of cases are close to each other.
前記シール部材は、一つの前記ケースと該ケースに対面する一つの前記基板の間に設けられる第一シール部材と、他の前記ケースと他の前記基板の間に設けられる第二シール部材を有する熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to claim 1,
The seal member includes a first seal member provided between one case and the one substrate facing the case, and a second seal member provided between the other case and the other substrate. Thermoelectric conversion unit.
少なくとも一つの前記ケースには、開放構造の流路が形成され、前記流路の開放部が一つの前記基板によって塞がれ、
前記シール部材は、前記開口部の外側において前記開口部の全周に設けられて前記一つのケースと前記一つの基板の間をシールする熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to claim 1 or 2,
In at least one of the cases, a flow path having an open structure is formed, and an open portion of the flow path is blocked by one substrate.
The seal member is a thermoelectric conversion unit that is provided on the entire periphery of the opening on the outside of the opening to seal between the one case and the one substrate.
前記基板は、矩形状であって、
前記柱部材と前記シール部材は、それぞれ少なくともその一部が前記基板の角部近傍に位置する熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to any one of claims 1 to 3,
The substrate has a rectangular shape,
Each of the column member and the seal member is a thermoelectric conversion unit in which at least a part thereof is located in the vicinity of a corner of the substrate.
前記柱部材は、複数の前記熱電変換素子を囲う環状でかつ前記一対の基板の間をシールする熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to any one of claims 1 to 4, wherein
The column member is a thermoelectric conversion unit that is annular and surrounds the plurality of thermoelectric conversion elements and seals between the pair of substrates.
前記柱部材は、弾性材料から形成される熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to claim 5,
The column member is a thermoelectric conversion unit formed of an elastic material.
前記柱部材と前記シール部材は、同じ材料から形成される熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to any one of claims 1 to 6,
The column member and the seal member are thermoelectric conversion units formed of the same material.
前記各基板は、前記柱部材に対向する内面を有し、前記内面には、前記基板に対する前記柱部材の位置を決定し得る位置決め部と、前記熱電変換素子が接続される電極が設けられる熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to any one of claims 1 to 7,
Each of the substrates has an inner surface facing the column member, and a thermoelectric portion on which the positioning unit that can determine the position of the column member with respect to the substrate and an electrode to which the thermoelectric conversion element is connected are provided. Conversion unit.
前記位置決め部と前記柱部材の間には、前記位置決め部と前記柱部材の相対移動を規制する位置決め構造が設けられる熱電変換ユニット。 The thermoelectric conversion unit according to claim 8,
A thermoelectric conversion unit in which a positioning structure is provided between the positioning unit and the column member to restrict relative movement between the positioning unit and the column member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011138652A JP2013008735A (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Thermoelectric conversion unit |
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Cited By (1)
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KR101070330B1 (en) * | 2010-05-06 | 2011-10-06 | 자화전자 주식회사 | Roller of developer for image forming apparatus |
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2011
- 2011-06-22 JP JP2011138652A patent/JP2013008735A/en not_active Withdrawn
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