JP2862975B2 - 熱電素子 - Google Patents
熱電素子Info
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
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- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型
の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とが一対になった対エレメントを挟み、該対エレメント
が横並びに交互に直列接続したモジュール部を有する熱
電素子に関する。
の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とが一対になった対エレメントを挟み、該対エレメント
が横並びに交互に直列接続したモジュール部を有する熱
電素子に関する。
「従来の技術」 従来、この種の熱電素子としては、例えば、実開昭62
−178554号公報に開示されているようなものがある。
−178554号公報に開示されているようなものがある。
すなわち、放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型
に熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とを一対にした対エレメントが挟まれ、対エレメントが
横並びに交互に電極パターンで直列接続されたモジュー
ル部を形成しているものである。
に熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とを一対にした対エレメントが挟まれ、対エレメントが
横並びに交互に電極パターンで直列接続されたモジュー
ル部を形成しているものである。
熱電素子を吸熱用の部材の湿度状態に基づいて制御す
るため、吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサを備
えた回路がある。
るため、吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサを備
えた回路がある。
この回路は、第４図に示すように、熱電素子１と湿度
センサＳとが別々に配設されている。
センサＳとが別々に配設されている。
湿度センサＳは制御回路Ｔを介してモジュール部２に
接続され、湿度センサＳは温度補償回路、出力−湿度の
リニアライズ回路などから構成されているものである。
接続され、湿度センサＳは温度補償回路、出力−湿度の
リニアライズ回路などから構成されているものである。
モジュール部２に電流が流れると、吸熱用の部材側は
冷却（吸熱）され、放熱用の部材側は放熱される。吸熱
用の部材および放熱用の部材に吸熱フィン３および放熱
フィン４が図示省略した取り付け具によって固定されて
いる。
冷却（吸熱）され、放熱用の部材側は放熱される。吸熱
用の部材および放熱用の部材に吸熱フィン３および放熱
フィン４が図示省略した取り付け具によって固定されて
いる。
直流電源Ｅに制御回路Ｔが接続され、湿度センサＳ側
には交流電源Ａ、抵抗R1が直列に接続されている。
には交流電源Ａ、抵抗R1が直列に接続されている。
湿度センサＳと抵抗R1との接続部からダイオードＤが
接続され、ダイオードＤの出力端がコンデンサＣ、抵抗
R2、制御回路Ｔの信号入力部Ｂに接続されている。
接続され、ダイオードＤの出力端がコンデンサＣ、抵抗
R2、制御回路Ｔの信号入力部Ｂに接続されている。
このような回路において、空気中の湿度が例えば80％
とすると、湿度センサＳの抵抗分（もしくは静電容量）
が小さいと、交流電源Ａから湿度センサＳ、抵抗R1に電
流が流れる。
とすると、湿度センサＳの抵抗分（もしくは静電容量）
が小さいと、交流電源Ａから湿度センサＳ、抵抗R1に電
流が流れる。
ダイオードＤのアノード側の正の半サイクルになった
とき、ダイオードＤに順方向電流が流れ、コンデンサＣ
によって平滑され、制御回路Ｔの信号入力端子Ｂに信号
電流として流入する。
とき、ダイオードＤに順方向電流が流れ、コンデンサＣ
によって平滑され、制御回路Ｔの信号入力端子Ｂに信号
電流として流入する。
制御回路Ｔは、例えば、トランジスタとするならば、
ベースに信号電流が流れるので、コレクタ側T1とエミッ
タT2間がオンする。
ベースに信号電流が流れるので、コレクタ側T1とエミッ
タT2間がオンする。
これによって、直流電源Ｅからモジュール部２に電流
が流れ、モジュール部２が動作する。モジュール部２が
動作すると、吸熱フィン３側が冷却され、空気中の水分
が結露し、容器の中に水として滴下する。
が流れ、モジュール部２が動作する。モジュール部２が
動作すると、吸熱フィン３側が冷却され、空気中の水分
が結露し、容器の中に水として滴下する。
このようにして空気中の水分が吸熱フィン３によっ
て、水として除かれると、湿度が低下する。
て、水として除かれると、湿度が低下する。
湿度が例えば、50％になったとすると、湿度センサＳ
の抵抗分が大きくなり、ダイオードＤを流れる電流ISが
小さくなる。ISが小さくなると、制御回路Ｔへの信号電
流が小さくなり、制御回路Ｔはオフする。
の抵抗分が大きくなり、ダイオードＤを流れる電流ISが
小さくなる。ISが小さくなると、制御回路Ｔへの信号電
流が小さくなり、制御回路Ｔはオフする。
制御回路Ｔがオフするとモジュール部２へは直流電源
Ｅから電力が供給されず、除湿作用は停止する。
Ｅから電力が供給されず、除湿作用は停止する。
なお、湿度が例えば、50％〜80％の間にあるときは、
ISはそれに応じて中間的な大きさとなるので、電流IAも
それと連動して中間的な大きさとなるので、除湿作用も
それに比例して中間的なものになる。
ISはそれに応じて中間的な大きさとなるので、電流IAも
それと連動して中間的な大きさとなるので、除湿作用も
それに比例して中間的なものになる。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような従来の熱電素子では、湿度
センサの構成が複雑でコストが嵩むとともに、熱電素子
と湿度センサとが別々に配設されているため小型にする
際に支障になるという問題点があった。
センサの構成が複雑でコストが嵩むとともに、熱電素子
と湿度センサとが別々に配設されているため小型にする
際に支障になるという問題点があった。
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着
目してなされたもので、コストを低減することができる
とともに、小型にすることができる熱電素子を提供する
ことを目的としている。
目してなされたもので、コストを低減することができる
とともに、小型にすることができる熱電素子を提供する
ことを目的としている。
「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするとこ
ろは、 放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の熱電半導
体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントとが一対に
なった対エレメントを挟み、該対エレメントが横並びに
交互に直列接続したモジュール部を有する熱電素子にお
いて、 該熱電素子を前記吸熱用の部材の湿度状態に基づいて
制御すべく、該吸熱用の部材の湿度を検出する湿度セン
サを、前記モジュール部を構成する前記対エレメントと
は別個の一以上の対エレメントから構成するとともに、
該一以上の対エレメントを前記放熱用の部材と前記吸熱
用の部材との間に挟むように配したことを特徴とする熱
電素子に存する。
ろは、 放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の熱電半導
体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントとが一対に
なった対エレメントを挟み、該対エレメントが横並びに
交互に直列接続したモジュール部を有する熱電素子にお
いて、 該熱電素子を前記吸熱用の部材の湿度状態に基づいて
制御すべく、該吸熱用の部材の湿度を検出する湿度セン
サを、前記モジュール部を構成する前記対エレメントと
は別個の一以上の対エレメントから構成するとともに、
該一以上の対エレメントを前記放熱用の部材と前記吸熱
用の部材との間に挟むように配したことを特徴とする熱
電素子に存する。
「作用」 湿度センサを放熱用の部材と吸熱用の部材との間に組
み入れたために、湿度センサ用の特別な設置場所が不要
となり、熱電素子を制御するための回路全体が小型にな
る。
み入れたために、湿度センサ用の特別な設置場所が不要
となり、熱電素子を制御するための回路全体が小型にな
る。
また、湿度センサは、Ｐ型の熱電半導体エレメントと
Ｎ型の熱電半導体エレメントとが一対になった対エレメ
ントから構成されているため、特別な素子を用いること
なく、全体として極めて簡単な構成にすることができ
る。
Ｎ型の熱電半導体エレメントとが一対になった対エレメ
ントから構成されているため、特別な素子を用いること
なく、全体として極めて簡単な構成にすることができ
る。
「実施例」 以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。
なお、各種実施例につき同種の部位には同一符号を付し
重複した説明を省略する。
なお、各種実施例につき同種の部位には同一符号を付し
重複した説明を省略する。
第１図は本発明の熱電素子、第２図は本発明の熱電素
子を利用した回路を示している。
子を利用した回路を示している。
第１図に示すように、一対の絶縁基板10,20が上下に
対向して配されている。一対の絶縁基板10,20の間の隙
間には対エレメント30から成るモジュール部30aと、湿
度センサ40aとが挟まれるように配設されている。
対向して配されている。一対の絶縁基板10,20の間の隙
間には対エレメント30から成るモジュール部30aと、湿
度センサ40aとが挟まれるように配設されている。
対エレメント30はＰ型の熱電半導体エレメント31とＮ
型の熱電半導体エレメント32とが一対になったものであ
る。
型の熱電半導体エレメント32とが一対になったものであ
る。
各絶縁基板10,20の対向面側には導体パターン35が予
め形成されていて、導体パターン35に対エレメント30が
横並びになって交互に直列接続されるように接していて
モジュール部30aになっている。両方の熱電半導体エレ
メント31,32と半導体パターン35とが半田付されてい
る。
め形成されていて、導体パターン35に対エレメント30が
横並びになって交互に直列接続されるように接していて
モジュール部30aになっている。両方の熱電半導体エレ
メント31,32と半導体パターン35とが半田付されてい
る。
Ｐ型の熱電半導体エレメント31とＮ型の熱電半導体エ
レメント32とを直列にして電流を流すと、一方では吸熱
作用があり、他方では放熱作用がある。吸熱側の絶縁基
板10が吸熱用の部材となり、放熱側の絶縁基板20が放熱
用の部材となる。
レメント32とを直列にして電流を流すと、一方では吸熱
作用があり、他方では放熱作用がある。吸熱側の絶縁基
板10が吸熱用の部材となり、放熱側の絶縁基板20が放熱
用の部材となる。
湿度センサ40aは、モジュール部30aとは独立して構成
される。
される。
湿度センサ40aは、対エレメント40を有し、対エレメ
ント40は一対のＰ型の熱電半導体エレメント41とＮ型の
熱電半導体エレメント42から成り、導体パターン45に半
田付されている。対エレメント40は一つに限らず二つ以
上であってもよい。
ント40は一対のＰ型の熱電半導体エレメント41とＮ型の
熱電半導体エレメント42から成り、導体パターン45に半
田付されている。対エレメント40は一つに限らず二つ以
上であってもよい。
対エレメント40において、Ｐ型の熱電半導体エレメン
ト41とＮ型の熱電半導体エレメント42とを直列にして、
一方が他方よりも温度が高いと、（つまり、一方と他方
において、温度差があると）起電力作用がある。
ト41とＮ型の熱電半導体エレメント42とを直列にして、
一方が他方よりも温度が高いと、（つまり、一方と他方
において、温度差があると）起電力作用がある。
第２図は、本実施例の熱電素子を利用した回路を示し
ている。
ている。
モジュール部30aの吸熱側の面には冷却フィン50を反
対側の放熱面には放熱フィン60がそれぞれ取り付けられ
ている。
対側の放熱面には放熱フィン60がそれぞれ取り付けられ
ている。
モジュール部30aの端子には直流電源Ｅが接続されて
いる。
いる。
湿度センサ40aには制御回路70が接続されている。
制御回路70は湿度センサ40aの温度差によって発生し
た電圧を制御信号として入力し、モジュール部30aに流
れる電流を制御するものである。
た電圧を制御信号として入力し、モジュール部30aに流
れる電流を制御するものである。
モジュール部30aの運転によって、空気中の水分が吸
熱フィン50表面に結露して、除湿するものである。
熱フィン50表面に結露して、除湿するものである。
次に作用を説明する。
空気中の湿度が高いときは、吸熱フィン50上には空気
中の水分が結露するため、吸熱フィン50と放熱フィン60
との湿度差（th−tc）は小さく、したがって、湿度セン
サ40aで発生する電圧は小さい。
中の水分が結露するため、吸熱フィン50と放熱フィン60
との湿度差（th−tc）は小さく、したがって、湿度セン
サ40aで発生する電圧は小さい。
ここで発生する電圧VSは、 VS＝α・（th−tc）［Ｖ］ …（１） α：センサ部のゼーベック係数（V/°Ｋ） th:放熱側フィン温度 tc:吸熱側フィン温度 となる。
また、両方のフィン50,60の温度差ΔＴと温度との関
係は、 Ｈ＝Ａ−Ｂ・ΔＴ …（２） H:湿度（％） A,B:最小二乗法により実験データから求められる各係数 で与えられる。
係は、 Ｈ＝Ａ−Ｂ・ΔＴ …（２） H:湿度（％） A,B:最小二乗法により実験データから求められる各係数 で与えられる。
したがってΔＴが小さいと湿度Ｈが大きくなる。この
ときは（１）式で与えられるVSが小さい。
ときは（１）式で与えられるVSが小さい。
以上のことから湿度が高いときは、制御回路70への電
圧VSが小さくなる。制御回路70ではVSは小さいとモジュ
ール部30aに流れる電流IAを大きくし、VSが大きいと電
流IAを小さくするように動作させる。したがって、ここ
ではVSが小さいからIAを大きくし、除湿がさらに進行す
る。一方湿度が低くなるとVSが大きくなり、IAを小さく
する。
圧VSが小さくなる。制御回路70ではVSは小さいとモジュ
ール部30aに流れる電流IAを大きくし、VSが大きいと電
流IAを小さくするように動作させる。したがって、ここ
ではVSが小さいからIAを大きくし、除湿がさらに進行す
る。一方湿度が低くなるとVSが大きくなり、IAを小さく
する。
これによって、制御回路70は湿度に応じてモジュール
部30aへの供給電流IAを調節できる。
部30aへの供給電流IAを調節できる。
第３図は本発明の熱電素子を利用した回路を示してい
る。ここでは、湿度センサ40aをモジュール部30aから場
所的に分離して図示したが、湿度センサ40aはモジュー
ル部30aと一体の絶縁基板10,20の中に組み込まれてい
る。
る。ここでは、湿度センサ40aをモジュール部30aから場
所的に分離して図示したが、湿度センサ40aはモジュー
ル部30aと一体の絶縁基板10,20の中に組み込まれてい
る。
直流電源Ｅに制御回路70が接続され、湿度センサ40a
側には直流電源ES、抵抗Ｒが直列に接続されている。
側には直流電源ES、抵抗Ｒが直列に接続されている。
湿度センサ40aと抵抗Ｒとの接続部から制御回路70の
信号入力部Ｂに接続されている。
信号入力部Ｂに接続されている。
それにより、モジュール部30aの吸熱フィン50と放熱
フィン60とに温度差ΔＴがあるときは、湿度センサ40a
で発生する電圧はVSであり、抵抗Ｒに分圧される。
フィン60とに温度差ΔＴがあるときは、湿度センサ40a
で発生する電圧はVSであり、抵抗Ｒに分圧される。
電圧VRは、VR＝VES−VSである。
したがってΔＴが大きくなるとVSが大きく、VRが小さ
くなる。
くなる。
制御回路70は抵抗の両端電圧VRを制御入力信号とし
て、直流電源Ｅからモジュール部30aへの電流IAを制御
することができる。
て、直流電源Ｅからモジュール部30aへの電流IAを制御
することができる。
「発明の効果」 本発明に係る熱電素子によれば、湿度センサを放熱用
の部材と吸熱用の部材との間に組み入れるとともに、Ｐ
型の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメン
トとが一対になった対エレメントにより構成するように
したので、湿度センサ用の特別な設置場所が不要とな
り、熱電素子を制御するための回路全体が小型になると
ともに、特別な素子を用いることなく、全体として極め
て簡単な構成になり、コストを低減することができる。
の部材と吸熱用の部材との間に組み入れるとともに、Ｐ
型の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメン
トとが一対になった対エレメントにより構成するように
したので、湿度センサ用の特別な設置場所が不要とな
り、熱電素子を制御するための回路全体が小型になると
ともに、特別な素子を用いることなく、全体として極め
て簡単な構成になり、コストを低減することができる。
第１図は本発明の熱電素子の概念図、第２図はこの熱電
素子を利用した回路図、第３図も本発明の熱電素子を利
用した回路図、第４図は従来例を示しており、湿度セン
サを含む回路図である。 10…絶縁基板（吸熱用の部材） 20…絶縁基板（放熱用の部材） 30a…モジュール部 30…対エレメント 31…Ｐ型の熱電半導体エレメント 32…Ｎ型の熱電半導体エレメント 40a…湿度センサ 40…対エレメント 50…吸熱フィン 60…放熱フィン 70…制御回路
素子を利用した回路図、第３図も本発明の熱電素子を利
用した回路図、第４図は従来例を示しており、湿度セン
サを含む回路図である。 10…絶縁基板（吸熱用の部材） 20…絶縁基板（放熱用の部材） 30a…モジュール部 30…対エレメント 31…Ｐ型の熱電半導体エレメント 32…Ｎ型の熱電半導体エレメント 40a…湿度センサ 40…対エレメント 50…吸熱フィン 60…放熱フィン 70…制御回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−99953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−14040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84760（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−178554（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 35/32 H01L 35/28 G01N 25/64
Claims (1)
- 【請求項１】放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型
の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とが一対になった対エレメントを挟み、該対エレメント
が横並びに交互に直列接続したモジュール部を有する熱
電素子において、 該熱電素子を前記吸熱用の部材の湿度状態に基づいて制
御すべく、該吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサ
を、前記モジュール部を構成する前記対エレメントとは
別個の一以上の対エレメントから構成するとともに、該
一以上の対エレメントを前記放熱用の部材と前記吸熱用
の部材との間に挟むように配したことを特徴とする熱電
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217484A JP2862975B2 (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | 熱電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217484A JP2862975B2 (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | 熱電素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499388A JPH0499388A (ja) | 1992-03-31 |
| JP2862975B2 true JP2862975B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=16704962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2217484A Expired - Lifetime JP2862975B2 (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | 熱電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2862975B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-17 JP JP2217484A patent/JP2862975B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0499388A (ja) | 1992-03-31 |
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