JP3241270B2 - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
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- JP3241270B2 JP3241270B2 JP16448696A JP16448696A JP3241270B2 JP 3241270 B2 JP3241270 B2 JP 3241270B2 JP 16448696 A JP16448696 A JP 16448696A JP 16448696 A JP16448696 A JP 16448696A JP 3241270 B2 JP3241270 B2 JP 3241270B2
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- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
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- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/023—Mounting details thereof
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子冷却装置あるいは
熱発電装置などの熱電変換装置に係り、特に熱サイクル
を繰り返しても性能劣化が少ない、動作信頼性に優れ、
耐用寿命の長い熱電変換装置に関する。
熱発電装置などの熱電変換装置に係り、特に熱サイクル
を繰り返しても性能劣化が少ない、動作信頼性に優れ、
耐用寿命の長い熱電変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電変換装置は、熱導体の間に熱
電変換素子群を配置し、熱導体と熱電変換素子群の間に
熱的な接触を良くする熱伝導性のグリースを介在して、
複数本のネジで両熱導体間を締結し熱電変換素子群を固
定していた。
電変換素子群を配置し、熱導体と熱電変換素子群の間に
熱的な接触を良くする熱伝導性のグリースを介在して、
複数本のネジで両熱導体間を締結し熱電変換素子群を固
定していた。
【０００３】ネジは金属製あるいはプラスチック製のも
のが使用され、金属製ネジは熱電変換素子群の固定とし
ての強度は十分に有しているが、そのままでは熱伝導度
が大きいため断熱ワッシャーを併用している。一方、プ
ラスチック製ネジは熱伝導度は小さいが、機械強度が低
いため接着剤などの補助的な補強を施す必要がある。
のが使用され、金属製ネジは熱電変換素子群の固定とし
ての強度は十分に有しているが、そのままでは熱伝導度
が大きいため断熱ワッシャーを併用している。一方、プ
ラスチック製ネジは熱伝導度は小さいが、機械強度が低
いため接着剤などの補助的な補強を施す必要がある。
【０００４】このネジなどによる締結力は、熱導体と熱
電変換素子群の熱コンダクタンスを得ることと、熱電変
換素子群の固定のために必要である。なお、熱電変換素
子群の外周は、防水のためにシリコーンゴムなどでシー
ルされている。
電変換素子群の熱コンダクタンスを得ることと、熱電変
換素子群の固定のために必要である。なお、熱電変換素
子群の外周は、防水のためにシリコーンゴムなどでシー
ルされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の熱
電変換装置は複数のネジにより両熱導体間を締結してい
るため、熱電変換素子群に均一な圧力を加えることが難
しく、熱電変換素子に偏荷重がかかり、素子が破壊され
ることがある。
電変換装置は複数のネジにより両熱導体間を締結してい
るため、熱電変換素子群に均一な圧力を加えることが難
しく、熱電変換素子に偏荷重がかかり、素子が破壊され
ることがある。
【０００６】前記金属製ネジとして熱伝導度が比較的小
さい例えばステンレス製あるいは鉄製のものが使用され
ているが、これらの材質のものは熱導体や熱電変換素子
よりも熱膨張係数が小さい。そのため熱電変換装置の使
用によって生じる熱導体および熱電変換素子群の膨脹、
収縮に対してネジがそれらの動きを拘束するから、熱電
変換素子に大きな圧縮、引張り応力が繰り返し発生し
て、素子の破壊を生じる。
さい例えばステンレス製あるいは鉄製のものが使用され
ているが、これらの材質のものは熱導体や熱電変換素子
よりも熱膨張係数が小さい。そのため熱電変換装置の使
用によって生じる熱導体および熱電変換素子群の膨脹、
収縮に対してネジがそれらの動きを拘束するから、熱電
変換素子に大きな圧縮、引張り応力が繰り返し発生し
て、素子の破壊を生じる。
【０００７】またプラスチック製ネジは機械強度が低い
ため長期的な信頼性に欠け、さらに熱電変換装置の落下
衝撃試験に耐えられる強度は得られないなどの欠点を有
している。
ため長期的な信頼性に欠け、さらに熱電変換装置の落下
衝撃試験に耐えられる強度は得られないなどの欠点を有
している。
【０００８】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、熱サイクルの繰り返しによる性能劣化を軽
減し、しかも動作信頼性に優れ、耐用寿命の長い熱電変
換装置を提供することにある。
点を解消し、熱サイクルの繰り返しによる性能劣化を軽
減し、しかも動作信頼性に優れ、耐用寿命の長い熱電変
換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、熱電変換素子群を介して第１の熱交換基
体と第２の熱交換基体が互いに対向するように配置され
た熱電変換装置を対象とするものである。
め、本発明は、熱電変換素子群を介して第１の熱交換基
体と第２の熱交換基体が互いに対向するように配置され
た熱電変換装置を対象とするものである。
【００１０】そして本発明は、前記第１の熱交換基体の
外周部と接合して、前記第２の熱交換基体の外周部を取
り囲む合成樹脂製の枠体を有し、 前記第２の熱交換基体
の外周部に、前記第１の熱交換基体−熱電変換素子群−
第２の熱交換基体の積層方向にほぼ沿って延びた基体側
延設部を有し、 前記枠体に、基体側延設部とほぼ同じ方
向に延びて、その基体側延設部と隙間を介して対向する
枠体側延設部を有し、 第２の熱交換基体を枠体内に挿入
して、第２の熱交換基体の外周部の一部を枠体の内周部
の一部に当接し、基体側延設部と枠体側延設部の隙間に
接着剤を注入してその延設部どうしを接着剤層で接合
し、 第２の熱交換基体の熱電変換素子群と対向する面と
は反対側の面に熱電導性部材を当接して、枠体側延設部
の開口端ならびに接着剤層がその熱電導性部材と接触し
ないことを特徴とするものである。
外周部と接合して、前記第２の熱交換基体の外周部を取
り囲む合成樹脂製の枠体を有し、 前記第２の熱交換基体
の外周部に、前記第１の熱交換基体−熱電変換素子群−
第２の熱交換基体の積層方向にほぼ沿って延びた基体側
延設部を有し、 前記枠体に、基体側延設部とほぼ同じ方
向に延びて、その基体側延設部と隙間を介して対向する
枠体側延設部を有し、 第２の熱交換基体を枠体内に挿入
して、第２の熱交換基体の外周部の一部を枠体の内周部
の一部に当接し、基体側延設部と枠体側延設部の隙間に
接着剤を注入してその延設部どうしを接着剤層で接合
し、 第２の熱交換基体の熱電変換素子群と対向する面と
は反対側の面に熱電導性部材を当接して、枠体側延設部
の開口端ならびに接着剤層がその熱電導性部材と接触し
ないことを特徴とするものである。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】第１の本発明は前述のように、吸
熱側熱交換基体または放熱側熱交換基体のいずれか一方
の外周部を保持する合成樹脂材料から構成された枠体を
有し、その枠体と、その枠体に保持されていない他方の
熱交換基体がともに、吸熱側熱交換基体−熱電変換素子
群−放熱側熱交換基体の積層方向にほぼ沿ってほぼ同じ
方向に延びた延設部を有し、その延設部どうしが一体に
接合されている。
熱側熱交換基体または放熱側熱交換基体のいずれか一方
の外周部を保持する合成樹脂材料から構成された枠体を
有し、その枠体と、その枠体に保持されていない他方の
熱交換基体がともに、吸熱側熱交換基体−熱電変換素子
群−放熱側熱交換基体の積層方向にほぼ沿ってほぼ同じ
方向に延びた延設部を有し、その延設部どうしが一体に
接合されている。
【００１３】また第２の本発明は前述のように、吸熱側
熱交換基体ならびに放熱側熱交換基体の外周部をを吸熱
側枠体ならびに放熱側枠体でそれぞれ保持して、その吸
熱側枠体と放熱側枠体に吸熱側熱交換基体−熱電変換素
子群−放熱側熱交換基体の積層方向にほぼ沿ってほぼ同
じ方向に延びた延設部を有し、その延設部どうしが一体
に接合されている。
熱交換基体ならびに放熱側熱交換基体の外周部をを吸熱
側枠体ならびに放熱側枠体でそれぞれ保持して、その吸
熱側枠体と放熱側枠体に吸熱側熱交換基体−熱電変換素
子群−放熱側熱交換基体の積層方向にほぼ沿ってほぼ同
じ方向に延びた延設部を有し、その延設部どうしが一体
に接合されている。
【００１４】合成樹脂製の枠体は熱導体や熱電変換素子
とほぼ同程度の熱膨張係数を有し、動作時の熱導体や熱
電変換素子群の膨脹、収縮に対応して枠体も同様に伸び
縮みするから、熱電変換素子に発生する応力が大幅に低
減される。
とほぼ同程度の熱膨張係数を有し、動作時の熱導体や熱
電変換素子群の膨脹、収縮に対応して枠体も同様に伸び
縮みするから、熱電変換素子に発生する応力が大幅に低
減される。
【００１５】また、枠体は熱交換基体の外周部を保持す
る大きさを有していることから、延設部どうしの接合面
積が十分に得られ、従って合成樹脂製の枠体であっても
十分な締結力が得られる。
る大きさを有していることから、延設部どうしの接合面
積が十分に得られ、従って合成樹脂製の枠体であっても
十分な締結力が得られる。
【００１６】このようなことから、熱電変換装置の性能
劣化が防止でき、動作信頼性に優れ、非常に耐用寿命の
長い熱電変換装置を提供することができる。
劣化が防止でき、動作信頼性に優れ、非常に耐用寿命の
長い熱電変換装置を提供することができる。
【００１７】次に本発明の実施の形態を図とともに説明
する。図１ないし図３は第１の実施の形態を説明するた
めの図で、図１は例えば電子冷蔵庫などの電子冷却装置
として用いる熱電変換装置の断面図、図２はその熱電変
換装置に使用される第１放熱側枠体の底面図、図３はリ
ード線の取り出し構造を示す一部拡大断面図である。
する。図１ないし図３は第１の実施の形態を説明するた
めの図で、図１は例えば電子冷蔵庫などの電子冷却装置
として用いる熱電変換装置の断面図、図２はその熱電変
換装置に使用される第１放熱側枠体の底面図、図３はリ
ード線の取り出し構造を示す一部拡大断面図である。
【００１８】図１に示すように熱電変換装置は、例えば
冷蔵庫の庫内などの被冷却側に配置される吸熱部材１
と、吸熱側熱交換基体２と、熱電変換素子群３と、放熱
側熱交換基体４と、第１放熱側枠体６−１と、第２放熱
側枠体６−２と、分散部材７とから主に構成されてい
る。
冷蔵庫の庫内などの被冷却側に配置される吸熱部材１
と、吸熱側熱交換基体２と、熱電変換素子群３と、放熱
側熱交換基体４と、第１放熱側枠体６−１と、第２放熱
側枠体６−２と、分散部材７とから主に構成されてい
る。
【００１９】前記吸熱部材１は広い面積を有するフィン
ベースからなり多数の吸熱フィン（図示せず）を付設し
ており、必要に応じて近傍にファンを付設することがで
きる。なお、フィンベースと吸熱フィンは一体の場合も
あるし、また吸熱フィンがない場合もある。
ベースからなり多数の吸熱フィン（図示せず）を付設し
ており、必要に応じて近傍にファンを付設することがで
きる。なお、フィンベースと吸熱フィンは一体の場合も
あるし、また吸熱フィンがない場合もある。
【００２０】前記吸熱側熱交換基体２ならびに放熱側熱
交換基体４は共に例えばアルミニウムなどの熱伝導性の
良好な金属からなり、熱電変換素子群３と接する側の表
面に例えばアルマイトなどの電気絶縁膜が形成されてい
る。陽極酸化法によってアルマイトの絶縁膜を形成する
場合、その絶縁膜に封孔処理しない方が、後述する薄膜
３８を介しての熱電変換素子群３との接合性が良好であ
る。電気絶縁膜は、この他に溶射などで形成することも
可能である。この熱交換基体２，４の別の製法について
は後で説明する。
交換基体４は共に例えばアルミニウムなどの熱伝導性の
良好な金属からなり、熱電変換素子群３と接する側の表
面に例えばアルマイトなどの電気絶縁膜が形成されてい
る。陽極酸化法によってアルマイトの絶縁膜を形成する
場合、その絶縁膜に封孔処理しない方が、後述する薄膜
３８を介しての熱電変換素子群３との接合性が良好であ
る。電気絶縁膜は、この他に溶射などで形成することも
可能である。この熱交換基体２，４の別の製法について
は後で説明する。
【００２１】図１に示すように吸熱側熱交換基体２は、
良好な冷却状態を確保するため肉厚のブロック体から構
成されている。
良好な冷却状態を確保するため肉厚のブロック体から構
成されている。
【００２２】前記熱電変換素子群３は、図示していない
が周知のように吸熱側電極と、放熱側電極と、両電極の
間に多数配置されたＰ型半導体層とＮ型半導体層とから
構成され、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層は構造的ならび
に熱的に並列に配置されているが、電気的には前記電極
を介して直列に接続されている。
が周知のように吸熱側電極と、放熱側電極と、両電極の
間に多数配置されたＰ型半導体層とＮ型半導体層とから
構成され、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層は構造的ならび
に熱的に並列に配置されているが、電気的には前記電極
を介して直列に接続されている。
【００２３】前記第１吸熱側枠体６−１は図１に示され
ているように、放熱側熱交換基体４から吸熱側熱交換基
体２側にかけて配置されている。そして上方ならびに下
方が開口した中空状のもので、基端部６−１ａとその基
端部６−１ａの内周部から下方に向けて延びた延設部６
−１ｂとを有し断面形状がほぼ階段形をしている。基端
部６−１ａは、例えば接着剤あるいはＯリングと接着剤
の併用などにより放熱側熱交換基体４の下面周辺部に液
密に接合されている。
ているように、放熱側熱交換基体４から吸熱側熱交換基
体２側にかけて配置されている。そして上方ならびに下
方が開口した中空状のもので、基端部６−１ａとその基
端部６−１ａの内周部から下方に向けて延びた延設部６
−１ｂとを有し断面形状がほぼ階段形をしている。基端
部６−１ａは、例えば接着剤あるいはＯリングと接着剤
の併用などにより放熱側熱交換基体４の下面周辺部に液
密に接合されている。
【００２４】前述のように吸熱側熱交換基体２は肉厚の
ブロック体からなり、従ってその外周部は吸熱側熱交換
基体２−熱電変換素子群３−放熱側熱交換基体４の積層
方向にほぼ沿って延びた延設部２ａを構成している。こ
の吸熱側熱交換基体２の延設部２ａと第１吸熱側枠体６
−１の延設部６−１ｂはほぼ平行に対向しており、両者
の間に注入された接着剤１４により吸熱側熱交換基体２
と第１吸熱側枠体６−１が一体に接合されている。接着
剤１４としては、例えばエポキシ系やアクリル系のよう
な硬化型接着剤、あるいはホットメルト系のような融着
型接着剤などが適用可能である。
ブロック体からなり、従ってその外周部は吸熱側熱交換
基体２−熱電変換素子群３−放熱側熱交換基体４の積層
方向にほぼ沿って延びた延設部２ａを構成している。こ
の吸熱側熱交換基体２の延設部２ａと第１吸熱側枠体６
−１の延設部６−１ｂはほぼ平行に対向しており、両者
の間に注入された接着剤１４により吸熱側熱交換基体２
と第１吸熱側枠体６−１が一体に接合されている。接着
剤１４としては、例えばエポキシ系やアクリル系のよう
な硬化型接着剤、あるいはホットメルト系のような融着
型接着剤などが適用可能である。
【００２５】前記延設部２ａと延設部６−１ｂの間には
複数本の位置決めピン２６が挿通されて、接着剤１４が
完全に硬化する前の吸熱側熱交換基体２と第１吸熱側枠
体６−１との相対的に位置ずれを防止している。図２に
示されている６−１ｄが、延設部６−１ｂに形成された
ピン挿通孔である。
複数本の位置決めピン２６が挿通されて、接着剤１４が
完全に硬化する前の吸熱側熱交換基体２と第１吸熱側枠
体６−１との相対的に位置ずれを防止している。図２に
示されている６−１ｄが、延設部６−１ｂに形成された
ピン挿通孔である。
【００２６】延設部６−１ｂの外側には、基端部６−１
ａ側に延びた補強リブ６−１ｃが一体に複数個（本実施
の形態では４個）設けられている。図１に示されている
ように第１吸熱側枠体６−１は吸熱側熱交換基体２と放
熱側熱交換基体４を跨ぐように配置されているため、第
１吸熱側枠体６−１を伝わっての熱の戻りがある。この
熱の戻りを可及的に少なくするため、第１吸熱側枠体６
−１は比較的肉薄に成形する方がよいが、肉薄成形だと
第１吸熱側枠体６−１の機械的強度が低下する。そのた
めに本実施の形態では、基端部６−１ａと延設部６−１
ｂの間に複数個の補強リブ６−１ｃを設けて第１吸熱側
枠体６−１の剛直性を維持している。
ａ側に延びた補強リブ６−１ｃが一体に複数個（本実施
の形態では４個）設けられている。図１に示されている
ように第１吸熱側枠体６−１は吸熱側熱交換基体２と放
熱側熱交換基体４を跨ぐように配置されているため、第
１吸熱側枠体６−１を伝わっての熱の戻りがある。この
熱の戻りを可及的に少なくするため、第１吸熱側枠体６
−１は比較的肉薄に成形する方がよいが、肉薄成形だと
第１吸熱側枠体６−１の機械的強度が低下する。そのた
めに本実施の形態では、基端部６−１ａと延設部６−１
ｂの間に複数個の補強リブ６−１ｃを設けて第１吸熱側
枠体６−１の剛直性を維持している。
【００２７】また、基端部６−１ａと延設部６−１ｂの
間を階段状、すなわち非直線状にすることにより、第１
吸熱側枠体６−１の吸熱側熱交換基体２から放熱側熱交
換基体４までの沿面距離を長く確保して、第１吸熱側枠
体６−１を伝わっての熱の戻りを少くしている。
間を階段状、すなわち非直線状にすることにより、第１
吸熱側枠体６−１の吸熱側熱交換基体２から放熱側熱交
換基体４までの沿面距離を長く確保して、第１吸熱側枠
体６−１を伝わっての熱の戻りを少くしている。
【００２８】図２ならびに図３に示すように、基端部６
−１ａの所定位置にはリード線取出溝６−１ｅが形成さ
れて、熱電変換素子群３の電極３４に接続されたリード
線１９（給電手段）がこの取出溝６−１ｅから引き出さ
れ、取出溝６−１ｅとリード線１９の間はシール剤２７
で気液密にシールされている（図３参照）。
−１ａの所定位置にはリード線取出溝６−１ｅが形成さ
れて、熱電変換素子群３の電極３４に接続されたリード
線１９（給電手段）がこの取出溝６−１ｅから引き出さ
れ、取出溝６−１ｅとリード線１９の間はシール剤２７
で気液密にシールされている（図３参照）。
【００２９】前記第２放熱側枠体６−２は放熱側熱交換
基体４の上側に配置され、上方がほぼ塞がれ下方が開口
した中空状のもので、下方開口部がＯリング８を介して
放熱側熱交換基体４の上面周辺部に液密に接着されてい
る。第２放熱側枠体６−２のほぼ中央部に給水管部９
が、周縁近くに排水管部１０が設けられている。
基体４の上側に配置され、上方がほぼ塞がれ下方が開口
した中空状のもので、下方開口部がＯリング８を介して
放熱側熱交換基体４の上面周辺部に液密に接着されてい
る。第２放熱側枠体６−２のほぼ中央部に給水管部９
が、周縁近くに排水管部１０が設けられている。
【００３０】分散部材７は周壁７ａと、周壁７ａの下端
に連設した底壁７ｂと、底壁７ｂから放熱側熱交換基体
４側に延びた多数本のノズル部７ｅとが設けられ、前記
ノズル部７ｅに分散孔７ｄが形成されている。
に連設した底壁７ｂと、底壁７ｂから放熱側熱交換基体
４側に延びた多数本のノズル部７ｅとが設けられ、前記
ノズル部７ｅに分散孔７ｄが形成されている。
【００３１】分散部材７を第２放熱側枠体６−２内に固
定することにより、分散部材７の給水管部９側に扁平状
の第１空間１１が形成され、分散部材７の放熱側熱交換
基体４側に扁平状の第２空間１３が形成されるととも
に、この第２空間１３と排水管部１０を連通する排水路
１２が形成される。
定することにより、分散部材７の給水管部９側に扁平状
の第１空間１１が形成され、分散部材７の放熱側熱交換
基体４側に扁平状の第２空間１３が形成されるととも
に、この第２空間１３と排水管部１０を連通する排水路
１２が形成される。
【００３２】前記放熱側枠体６−１，６−２は、例えば
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ 吸水率：０．０
２％、水蒸気透過率：２．５ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ／０．
１ｍｍ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ 吸水
率：０．０７％、水蒸気透過率：６．９ｇ／ｍ2 ・２４
ｈｒ／０．１ｍｍ）、ポリプロピレン（ＰＰ 吸水率：
０．０１％、水蒸気透過率：１．５〜３．０ｇ／ｍ2 ・
２４ｈｒ／０．１ｍｍ）などの吸水率ならびに水蒸気透
過率の低い合成樹脂で成形される。水蒸気透過率の高い
枠体を使用すると、特に吸熱側（低温側）において電極
表面などに結露が生じ、それが原因でショート、電極の
腐食、熱抵抗の増加などを引き起こすことになる。その
ため本発明では放熱側枠体、吸熱側枠体の材料として水
蒸気透過率の低いものを選定している。
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ 吸水率：０．０
２％、水蒸気透過率：２．５ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ／０．
１ｍｍ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ 吸水
率：０．０７％、水蒸気透過率：６．９ｇ／ｍ2 ・２４
ｈｒ／０．１ｍｍ）、ポリプロピレン（ＰＰ 吸水率：
０．０１％、水蒸気透過率：１．５〜３．０ｇ／ｍ2 ・
２４ｈｒ／０．１ｍｍ）などの吸水率ならびに水蒸気透
過率の低い合成樹脂で成形される。水蒸気透過率の高い
枠体を使用すると、特に吸熱側（低温側）において電極
表面などに結露が生じ、それが原因でショート、電極の
腐食、熱抵抗の増加などを引き起こすことになる。その
ため本発明では放熱側枠体、吸熱側枠体の材料として水
蒸気透過率の低いものを選定している。
【００３３】本実施の態様では放熱側枠体６−１，６−
２がともに、水蒸気透過率ならびに熱伝導率が低く、か
つ熱電変換素子群３の半導体の線膨張率に近いという点
から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）にガラス
繊維などのフィラーを２０〜７０重量％、好ましくは３
０〜７０重量％混合分散したものを使用している。ガラ
ス繊維などのフィラーの含有率が２０重量％未満だと線
膨張率が大きくなり、一方、含有率が７０重量％を超え
ると成形性が悪くなるから、含有率は２０〜７０重量％
の範囲に規制する必要がある。
２がともに、水蒸気透過率ならびに熱伝導率が低く、か
つ熱電変換素子群３の半導体の線膨張率に近いという点
から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）にガラス
繊維などのフィラーを２０〜７０重量％、好ましくは３
０〜７０重量％混合分散したものを使用している。ガラ
ス繊維などのフィラーの含有率が２０重量％未満だと線
膨張率が大きくなり、一方、含有率が７０重量％を超え
ると成形性が悪くなるから、含有率は２０〜７０重量％
の範囲に規制する必要がある。
【００３４】ガラス繊維が３０〜６０重量％添加された
ＰＰＳにおいては、線膨張係数は成形流れ方向で１８〜
２３×１０-6／℃の範囲で制御でき、半導体材料の線膨
張係数１６〜２２×１０-6／℃、熱交換基体として使用
するアルミニウムの線膨張係数２２〜２３×１０-6／℃
とほぼ同じであり、熱伝導率は０．２８〜０．４９〔Ｋ
ｃａｌ／ｍ・ｈ・℃〕と低い。
ＰＰＳにおいては、線膨張係数は成形流れ方向で１８〜
２３×１０-6／℃の範囲で制御でき、半導体材料の線膨
張係数１６〜２２×１０-6／℃、熱交換基体として使用
するアルミニウムの線膨張係数２２〜２３×１０-6／℃
とほぼ同じであり、熱伝導率は０．２８〜０．４９〔Ｋ
ｃａｌ／ｍ・ｈ・℃〕と低い。
【００３５】図１に示すように熱移動媒体である水１５
を中央の給水管部９から供給すると第１空間部１１で一
斉に拡がり、各ノズル部７ｅ（分散孔７ｄ）から放熱側
熱交換基体４の上面に向けて勢いよく噴射する。放熱側
熱交換基体４に衝突して放熱側熱交換基体４の熱を奪っ
た水１５は隙間の狭い第２空間部１３で拡散し、排水路
１２を経て排水管部１０から系外へ排出される。排出さ
れた水１５は図示しないラジェタ−または自然放冷で冷
却され、強制循環系統を通り再利用される。
を中央の給水管部９から供給すると第１空間部１１で一
斉に拡がり、各ノズル部７ｅ（分散孔７ｄ）から放熱側
熱交換基体４の上面に向けて勢いよく噴射する。放熱側
熱交換基体４に衝突して放熱側熱交換基体４の熱を奪っ
た水１５は隙間の狭い第２空間部１３で拡散し、排水路
１２を経て排水管部１０から系外へ排出される。排出さ
れた水１５は図示しないラジェタ−または自然放冷で冷
却され、強制循環系統を通り再利用される。
【００３６】図１に示した２８は断熱材で、第１放熱側
枠体６−１、放熱側熱交換基体４ならびに第２放熱側枠
体６−２の外周部を覆うように設置されている。この断
熱材２８は他の実施の形態に係る熱電変換装置でも施さ
れているが、図面を簡略化するため断熱材２８の図示を
省略している。なお、断熱材２８は必ずしも必要ではな
い。
枠体６−１、放熱側熱交換基体４ならびに第２放熱側枠
体６−２の外周部を覆うように設置されている。この断
熱材２８は他の実施の形態に係る熱電変換装置でも施さ
れているが、図面を簡略化するため断熱材２８の図示を
省略している。なお、断熱材２８は必ずしも必要ではな
い。
【００３７】なおこの実施の形態においては、第１放熱
側枠体６−１と第２放熱側枠体６−２を別体としたが、
第１放熱側枠体６−１と第２放熱側枠体６−２を一体に
形成したり、あるいは放熱側熱交換基体４と第２放熱側
枠体６−２を一体に形成することも可能である。
側枠体６−１と第２放熱側枠体６−２を別体としたが、
第１放熱側枠体６−１と第２放熱側枠体６−２を一体に
形成したり、あるいは放熱側熱交換基体４と第２放熱側
枠体６−２を一体に形成することも可能である。
【００３８】図４は、本発明の第２の実施の形態を示す
熱電変換装置の要部断面図である。
熱電変換装置の要部断面図である。
【００３９】この実施の形態では、吸熱側熱交換基体２
の延設部２ａの下部が水平方向に延びた外フランジ部２
ｂとなっており、一方、第１放熱側枠体６−１の延設部
６−１ｂの下部も外フランジ部６−１ｇとなっている。
そしてこの両外フランジ部２ｂ，６−１ｇの間に接着剤
１４を介在させることにより、吸熱側熱交換基体２の延
設部２ａと第１放熱側枠体６−１の延設部６−１ｂを一
体に接合している。
の延設部２ａの下部が水平方向に延びた外フランジ部２
ｂとなっており、一方、第１放熱側枠体６−１の延設部
６−１ｂの下部も外フランジ部６−１ｇとなっている。
そしてこの両外フランジ部２ｂ，６−１ｇの間に接着剤
１４を介在させることにより、吸熱側熱交換基体２の延
設部２ａと第１放熱側枠体６−１の延設部６−１ｂを一
体に接合している。
【００４０】図５は、本発明の第３の実施の形態を示す
熱電変換装置の要部断面図である。
熱電変換装置の要部断面図である。
【００４１】この実施の形態では、吸熱側熱交換基体２
の延設部２ａの下部が若干外側に拡がって傾斜拡大部２
ｃとなっており、一方、第１放熱側枠体６−１の延設部
６−１ｂの下部も若干外側に拡がって傾斜拡大部６−１
ｈとなっている。そしてこの両傾斜拡大部２ｃ、６−１
ｈの間に接着剤１４を介在させることにより、吸熱側熱
交換基体２の延設部２ａと第１放熱側枠体６−１の延設
部６−１ｂを一体に接合している。
の延設部２ａの下部が若干外側に拡がって傾斜拡大部２
ｃとなっており、一方、第１放熱側枠体６−１の延設部
６−１ｂの下部も若干外側に拡がって傾斜拡大部６−１
ｈとなっている。そしてこの両傾斜拡大部２ｃ、６−１
ｈの間に接着剤１４を介在させることにより、吸熱側熱
交換基体２の延設部２ａと第１放熱側枠体６−１の延設
部６−１ｂを一体に接合している。
【００４２】図６ならびに図７は本発明の第４の実施の
形態を説明するための図で、図６は熱電変換装置の断面
図、図７はその熱電変換装置の斜視図である。
形態を説明するための図で、図６は熱電変換装置の断面
図、図７はその熱電変換装置の斜視図である。
【００４３】熱電変換装置は、被冷却側に配置される吸
熱部材１と、吸熱側熱交換基体２と、熱電変換素子群３
（図６参照）と、放熱側熱交換基体４（図６参照）と、
吸熱側枠体５と、放熱側枠体６と、分散部材７（図６参
照）とから主に構成されている。
熱部材１と、吸熱側熱交換基体２と、熱電変換素子群３
（図６参照）と、放熱側熱交換基体４（図６参照）と、
吸熱側枠体５と、放熱側枠体６と、分散部材７（図６参
照）とから主に構成されている。
【００４４】前記吸熱部材１は内部に多数の吸熱フィン
（図示せず）を有し、必要に応じて近傍にファンを付設
することができる。
（図示せず）を有し、必要に応じて近傍にファンを付設
することができる。
【００４５】前記吸熱側熱交換基体２ならびに放熱側熱
交換基体４は共に例えばアルミニウムなどの金属からな
り、熱電変換素子群３と接する側の表面に例えばアルマ
イトなどの電気絶縁膜が形成されている。
交換基体４は共に例えばアルミニウムなどの金属からな
り、熱電変換素子群３と接する側の表面に例えばアルマ
イトなどの電気絶縁膜が形成されている。
【００４６】前記吸熱側枠体５は上方ならびに下方が開
口した中空状のもので、基端部５ａとその基端部５ａの
内周部から上方に向けて延びた延設部５ｂとを有し断面
形状がほぼＬ字形をしている。基端部５ａの下面には凹
溝が形成されてその凹溝内にＯリング８が収納され、基
端部５ａの下面が吸熱側熱交換基体２の周辺部に液密に
接合されている。
口した中空状のもので、基端部５ａとその基端部５ａの
内周部から上方に向けて延びた延設部５ｂとを有し断面
形状がほぼＬ字形をしている。基端部５ａの下面には凹
溝が形成されてその凹溝内にＯリング８が収納され、基
端部５ａの下面が吸熱側熱交換基体２の周辺部に液密に
接合されている。
【００４７】前記放熱側枠体６は上方がほぼ塞がれ下方
が開口した中空状のもので、吸熱側枠体５内に収納さ
れ、下方開口部に基体受部６ａが設けられて放熱側熱交
換基体４の周辺部が液密に接着されている。基体受部６
ａの内周部から上方に向けて延設部６ｂが設けられ、延
設部６ｂの上端付近には吸熱側枠体５の延設部５ｂの内
面に接するように外側に向けて延びた接着剤受け部６ｃ
が形成されている。
が開口した中空状のもので、吸熱側枠体５内に収納さ
れ、下方開口部に基体受部６ａが設けられて放熱側熱交
換基体４の周辺部が液密に接着されている。基体受部６
ａの内周部から上方に向けて延設部６ｂが設けられ、延
設部６ｂの上端付近には吸熱側枠体５の延設部５ｂの内
面に接するように外側に向けて延びた接着剤受け部６ｃ
が形成されている。
【００４８】延設部６ｂの上端から内側に向いて閉塞部
６ｄが形成され、図７に示すように閉塞部６ｄのほぼ中
央部に給水管部９が、また周縁近くに排水管部１０が設
けられている。
６ｄが形成され、図７に示すように閉塞部６ｄのほぼ中
央部に給水管部９が、また周縁近くに排水管部１０が設
けられている。
【００４９】分散部材７は周壁７ａと、周壁７ａの下端
から内側に向けて延びた底壁７ｂと、周壁７ａの上下方
向の中間位置から外側に向けて延びたつば部７ｃを一体
に形成している。底壁７ｂには厚さ方向に向けて多数の
分散孔７ｄが設けられ、また前記つば部７ｃの四隅に比
較的径大の排出穴（図示せず）が形成されている。
から内側に向けて延びた底壁７ｂと、周壁７ａの上下方
向の中間位置から外側に向けて延びたつば部７ｃを一体
に形成している。底壁７ｂには厚さ方向に向けて多数の
分散孔７ｄが設けられ、また前記つば部７ｃの四隅に比
較的径大の排出穴（図示せず）が形成されている。
【００５０】分散部材７の周壁７ａの上面ならびにつば
部７ｃの外周面が、放熱側枠体６の閉塞部６ｄの内面な
らびに延設部６ｂの内周面にそれぞれ液密に接着され
る。このようにして分散部材７を放熱側枠体６の内側に
接着固定することにより、分散部材７の周壁７ａならび
に底壁７ｂと放熱側枠体６の閉塞部６ｄとによって扁平
状の第１空間１１が形成され、分散部材７の周壁７ａな
らびにつば部７ｃと放熱側枠体６の延設部６ｂの一部な
らびに閉塞部６ｄの一部により、前記排出穴に連通する
排水路１２が形成され、さらに分散部材７の底壁７ｂと
放熱側熱交換基体４の間に扁平状の第２空間１３が形成
される。
部７ｃの外周面が、放熱側枠体６の閉塞部６ｄの内面な
らびに延設部６ｂの内周面にそれぞれ液密に接着され
る。このようにして分散部材７を放熱側枠体６の内側に
接着固定することにより、分散部材７の周壁７ａならび
に底壁７ｂと放熱側枠体６の閉塞部６ｄとによって扁平
状の第１空間１１が形成され、分散部材７の周壁７ａな
らびにつば部７ｃと放熱側枠体６の延設部６ｂの一部な
らびに閉塞部６ｄの一部により、前記排出穴に連通する
排水路１２が形成され、さらに分散部材７の底壁７ｂと
放熱側熱交換基体４の間に扁平状の第２空間１３が形成
される。
【００５１】図６に示すように吸熱側熱交換基体２と熱
電変換素子群３と放熱側熱交換基体４が上下方向に重ね
て密着配置され、吸熱側熱交換基体２と連結した吸熱側
枠体５の延設部５ｂと、放熱側熱交換基体４と連結した
放熱側枠体６の延設部６ｂは、熱電変換素子群３の放熱
側においてほぼ同じ方向に延びている。そして延設部５
ｂと延設部６ｂは、それらの一部と接着剤受け部６ｃに
よって形成された凹部に例えばエポキシ系接着剤などの
接着剤１４を注入固化することにより、気液密に接合さ
れる。
電変換素子群３と放熱側熱交換基体４が上下方向に重ね
て密着配置され、吸熱側熱交換基体２と連結した吸熱側
枠体５の延設部５ｂと、放熱側熱交換基体４と連結した
放熱側枠体６の延設部６ｂは、熱電変換素子群３の放熱
側においてほぼ同じ方向に延びている。そして延設部５
ｂと延設部６ｂは、それらの一部と接着剤受け部６ｃに
よって形成された凹部に例えばエポキシ系接着剤などの
接着剤１４を注入固化することにより、気液密に接合さ
れる。
【００５２】図７に示すように熱移動媒体である水１５
を中央の給水管部９から供給すると第１空間部１１で一
斉に拡がり、各分散孔７ｄから放熱側熱交換基体４の上
面に向けて勢いよく噴射する。放熱側熱交換基体４に衝
突して放熱側熱交換基体４の熱を奪った水１５は隙間の
狭い第２空間部１３で拡散し、その周囲の集水路１６で
集められ、近くの排出穴から排水路１２を経て排水管部
１０（図７参照）から系外へ排出される。排出された水
１５は図示しないラジエタ−または自然放冷で冷却さ
れ、循環系統を通って再利用される。
を中央の給水管部９から供給すると第１空間部１１で一
斉に拡がり、各分散孔７ｄから放熱側熱交換基体４の上
面に向けて勢いよく噴射する。放熱側熱交換基体４に衝
突して放熱側熱交換基体４の熱を奪った水１５は隙間の
狭い第２空間部１３で拡散し、その周囲の集水路１６で
集められ、近くの排出穴から排水路１２を経て排水管部
１０（図７参照）から系外へ排出される。排出された水
１５は図示しないラジエタ−または自然放冷で冷却さ
れ、循環系統を通って再利用される。
【００５３】図８は本発明の第５の実施の形態を説明す
るための図で、この実施の形態では放熱側枠体６の接着
剤受け部６ｃの外周部近くに止め枠１７を一体に立設し
て、この止め枠１７と吸熱側枠体５の延設部５ｂとを隙
間をおいて対向させ、その隙間に接着剤１４を充填して
いる。なお、接着剤１４の充填を容易にするため、延設
部５ｂならびに止め枠１７の一方または両方（本実施の
形態では両方）に傾斜が付けられている。
るための図で、この実施の形態では放熱側枠体６の接着
剤受け部６ｃの外周部近くに止め枠１７を一体に立設し
て、この止め枠１７と吸熱側枠体５の延設部５ｂとを隙
間をおいて対向させ、その隙間に接着剤１４を充填して
いる。なお、接着剤１４の充填を容易にするため、延設
部５ｂならびに止め枠１７の一方または両方（本実施の
形態では両方）に傾斜が付けられている。
【００５４】図９ならびに図１０は本発明の第６の実施
の形態を説明するための図で、図１０はその要部拡大断
面図である。この実施の形態では熱電変換素子群３のリ
ードの引出し方に改良を加えたものであり、図９に示す
ように放熱側枠体６の接着剤受け部６ｃに端子部材１８
（給電手段）が貫通して設けられ、熱電変換素子群３と
端子部材１８の間にリード線１９が接続されている。
の形態を説明するための図で、図１０はその要部拡大断
面図である。この実施の形態では熱電変換素子群３のリ
ードの引出し方に改良を加えたものであり、図９に示す
ように放熱側枠体６の接着剤受け部６ｃに端子部材１８
（給電手段）が貫通して設けられ、熱電変換素子群３と
端子部材１８の間にリード線１９が接続されている。
【００５５】図１０は端子部材１８の取付け部を示す拡
大断面図で、接着剤受け部６ｃの中間部にナット２０が
インサート成形され、それに端子部材１８のネジ部２１
が螺合されている。ネジ部２１の上方にはフランジ部２
２が設けられ、接着剤受け部６ｃとフランジ部２２の間
にＯリング２３が介挿されている。従って端子部材１８
をナット２０に対してねじ込むことにより、Ｏリング２
３が接着剤受け部６ｃとフランジ部２２の間で押圧変形
され、接着剤受け部６ｃとＯリング２３の間ならびにフ
ランジ部２２とＯリング２３の間において局部的に高い
接面圧力が得られる。端子部材１８の取付け部における
気液密性をさらに高めるため、フランジ部２２を覆うよ
うに例えばエポキシ系樹脂などからなる封止用接着剤層
２４が形成されている。
大断面図で、接着剤受け部６ｃの中間部にナット２０が
インサート成形され、それに端子部材１８のネジ部２１
が螺合されている。ネジ部２１の上方にはフランジ部２
２が設けられ、接着剤受け部６ｃとフランジ部２２の間
にＯリング２３が介挿されている。従って端子部材１８
をナット２０に対してねじ込むことにより、Ｏリング２
３が接着剤受け部６ｃとフランジ部２２の間で押圧変形
され、接着剤受け部６ｃとＯリング２３の間ならびにフ
ランジ部２２とＯリング２３の間において局部的に高い
接面圧力が得られる。端子部材１８の取付け部における
気液密性をさらに高めるため、フランジ部２２を覆うよ
うに例えばエポキシ系樹脂などからなる封止用接着剤層
２４が形成されている。
【００５６】図１１は本発明の第７の実施の形態を説明
するための拡大断面図で、この実施の形態では接着剤受
け部６ｃの中間部に端子部材１８のフランジ部２２がイ
ンサート成形され、端子部材１８の付け根部は封止用接
着剤層２４で覆われている。
するための拡大断面図で、この実施の形態では接着剤受
け部６ｃの中間部に端子部材１８のフランジ部２２がイ
ンサート成形され、端子部材１８の付け根部は封止用接
着剤層２４で覆われている。
【００５７】２５はその封止用接着剤層２４を確実に形
成するための止め枠である。
成するための止め枠である。
【００５８】図１２は本発明の第８の実施の形態を説明
するための図で、この実施の形態では吸熱側枠体５の延
設部５ｂが折り返し状（非直線状）になって設けられ、
放熱側枠体６との間に位置決めピン２６が挿通されて、
接着剤１４で一体に接合されている。
するための図で、この実施の形態では吸熱側枠体５の延
設部５ｂが折り返し状（非直線状）になって設けられ、
放熱側枠体６との間に位置決めピン２６が挿通されて、
接着剤１４で一体に接合されている。
【００５９】またこの実施の形態では、熱電変換素子群
３が薄膜３８を介してあるいは介さずして吸熱部材１で
あるフィンベースに接合されている。
３が薄膜３８を介してあるいは介さずして吸熱部材１で
あるフィンベースに接合されている。
【００６０】前述のように吸熱側熱交換基体２と放熱側
熱交換基体４が対向している構造では、放熱側熱交換基
体４から吸熱側熱交換基体２への熱の戻りがあり、その
ために熱電変換効率が低下する心配がある。図１３ない
し図１９はこの点を配慮した具体例である。なおこれら
の図では図面を簡略化するため、吸熱部材１ならびに分
散板７などの他の部材の図示は省略している。
熱交換基体４が対向している構造では、放熱側熱交換基
体４から吸熱側熱交換基体２への熱の戻りがあり、その
ために熱電変換効率が低下する心配がある。図１３ない
し図１９はこの点を配慮した具体例である。なおこれら
の図では図面を簡略化するため、吸熱部材１ならびに分
散板７などの他の部材の図示は省略している。
【００６１】図１３は本発明の第９の実施の形態を説明
するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換基
体２の熱電変換素子群３と密着する中央部とその基体２
の周縁部との間に、吸熱側熱交換基体２が断面山形にな
るように１個または複数個の段差部４１を形成してい
る。このように段差部４１を設けることにより、吸熱側
熱交換基体２の熱電変換素子群３と対向する中央部以外
の周辺部を放熱側熱交換基体４から可及的に遠ざけて、
吸熱側熱交換基体２の周辺部への熱の戻りが抑制でき
る。
するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換基
体２の熱電変換素子群３と密着する中央部とその基体２
の周縁部との間に、吸熱側熱交換基体２が断面山形にな
るように１個または複数個の段差部４１を形成してい
る。このように段差部４１を設けることにより、吸熱側
熱交換基体２の熱電変換素子群３と対向する中央部以外
の周辺部を放熱側熱交換基体４から可及的に遠ざけて、
吸熱側熱交換基体２の周辺部への熱の戻りが抑制でき
る。
【００６２】そしてさらに吸熱側枠体５の段差部４１と
対向する内周部に熱移動遮断部４２を一体にまたは別体
に設け、Ｏリング８を介して段差部４１に接合して、こ
の熱移動遮断部４２により放熱側熱交換基体４の周辺部
からの吸熱側熱交換基体２への熱の戻りを防止したもの
である。
対向する内周部に熱移動遮断部４２を一体にまたは別体
に設け、Ｏリング８を介して段差部４１に接合して、こ
の熱移動遮断部４２により放熱側熱交換基体４の周辺部
からの吸熱側熱交換基体２への熱の戻りを防止したもの
である。
【００６３】図１４は本発明の第１０の実施の形態を説
明するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換
基体２の放熱側熱交換基体４と対向する面積を小さく
し、かつ、吸熱側熱交換基体２の側面を吸熱側枠体５か
ら延びた熱移動遮断部４２で覆った構造になっている。
明するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換
基体２の放熱側熱交換基体４と対向する面積を小さく
し、かつ、吸熱側熱交換基体２の側面を吸熱側枠体５か
ら延びた熱移動遮断部４２で覆った構造になっている。
【００６４】図１５は本発明の第１１の実施の形態を説
明するための図で、この実施の形態では、前記第１０の
実施の形態と相違する点は、吸熱側熱交換基体２の吸熱
部材１（図１参照）と接合する側の面積を広くするため
拡張部を設けた点である。
明するための図で、この実施の形態では、前記第１０の
実施の形態と相違する点は、吸熱側熱交換基体２の吸熱
部材１（図１参照）と接合する側の面積を広くするため
拡張部を設けた点である。
【００６５】図１６は本発明の第１２の実施の形態を説
明するための図で、この実施の形態では、放熱側熱交換
基体４の周辺部ならびに熱移動遮断部４２の表面に断熱
層４３が形成されている。この断熱層４３は、例えばポ
リアミド系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリア
クリロニトリル系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊
維、フッ素系合成繊維などの短繊維（繊維長は０．５〜
１ｍｍ程度）、またはアルミナ、ガラス、ケイソウ土、
酸化チタンなどの微粉末を接着したもの、あるいは片面
に粘着剤が塗布された断熱テープ（シート）などから構
成される。
明するための図で、この実施の形態では、放熱側熱交換
基体４の周辺部ならびに熱移動遮断部４２の表面に断熱
層４３が形成されている。この断熱層４３は、例えばポ
リアミド系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリア
クリロニトリル系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊
維、フッ素系合成繊維などの短繊維（繊維長は０．５〜
１ｍｍ程度）、またはアルミナ、ガラス、ケイソウ土、
酸化チタンなどの微粉末を接着したもの、あるいは片面
に粘着剤が塗布された断熱テープ（シート）などから構
成される。
【００６６】図１７は本発明の第１３の実施の形態を説
明するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換
基体２の中央部と周縁部との間に凹部４４が形成されて
放熱側熱交換基体４との対向間隔を拡げ、かつ吸熱側熱
交換基体２の露出部分に断熱層４３が形成されている。
明するための図で、この実施の形態では、吸熱側熱交換
基体２の中央部と周縁部との間に凹部４４が形成されて
放熱側熱交換基体４との対向間隔を拡げ、かつ吸熱側熱
交換基体２の露出部分に断熱層４３が形成されている。
【００６７】図１８ならびに図１９は本発明の第１４な
らびに第１５の実施の形態を説明するための図で、これ
らの実施の形態では前記図１４，図１５に示す実施の形
態において、吸熱側熱交換基体２や放熱側熱交換基体４
の露出面ならびに熱移動遮断部４２の表面に断熱層４３
が形成されている。
らびに第１５の実施の形態を説明するための図で、これ
らの実施の形態では前記図１４，図１５に示す実施の形
態において、吸熱側熱交換基体２や放熱側熱交換基体４
の露出面ならびに熱移動遮断部４２の表面に断熱層４３
が形成されている。
【００６８】また断熱層として、吸熱側熱交換基体２と
放熱側熱交換基体４の空間部に、空気より熱伝導率の低
い材料、例えば酸化チタンなどの金属酸化物の超微粒
子、あるいはアルゴンガスなどのガスを充填することも
可能である。
放熱側熱交換基体４の空間部に、空気より熱伝導率の低
い材料、例えば酸化チタンなどの金属酸化物の超微粒
子、あるいはアルゴンガスなどのガスを充填することも
可能である。
【００６９】前記第４ないし第１５の実施の形態では吸
熱側枠体５の延設部５ｂと放熱側枠体６の延設部６ｂを
共に熱電変換素子群３の放熱側に延ばしたが、延設部５
ｂと延設部６ｂを共に熱電変換素子群３の吸熱側に延ば
すこともできる。
熱側枠体５の延設部５ｂと放熱側枠体６の延設部６ｂを
共に熱電変換素子群３の放熱側に延ばしたが、延設部５
ｂと延設部６ｂを共に熱電変換素子群３の吸熱側に延ば
すこともできる。
【００７０】また前記各実施の形態では延設部どうしを
接着剤１４によって接合する場合について説明したが、
これに限らず例えば超音波融着やボルト締結あるいはこ
れらの組み合わせなど他の接合手段も使用可能である。
接着剤１４によって接合する場合について説明したが、
これに限らず例えば超音波融着やボルト締結あるいはこ
れらの組み合わせなど他の接合手段も使用可能である。
【００７１】前記各実施の形態の熱電変換装置の組み立
て作業性を考慮した場合、熱電変換素子群３を一方の熱
交換基体（例えば放熱側熱交換基体４）に半田層や接着
層などを介して取付け、他方の熱交換基体（例えば吸熱
側熱交換基体２）と熱電変換素子群３は直接に接触させ
るか、あるいは熱伝導性の良い層もしくは部材を介して
接触させる方法が好適である。
て作業性を考慮した場合、熱電変換素子群３を一方の熱
交換基体（例えば放熱側熱交換基体４）に半田層や接着
層などを介して取付け、他方の熱交換基体（例えば吸熱
側熱交換基体２）と熱電変換素子群３は直接に接触させ
るか、あるいは熱伝導性の良い層もしくは部材を介して
接触させる方法が好適である。
【００７２】図２０は、この製造方法の改良を加えた第
１６の実施の形態を示す組み立て途中の断面図である。
この実施の形態の場合、吸熱側熱交換基体２は例えばア
ルミニウムなどの金属板３０の片面にアルマイトなどの
電気絶縁膜３１を形成したものから構成されており、ま
た、放熱側熱交換基体４も同様に例えばアルミニウムな
どの金属板３２の片面にアルマイトなどの電気絶縁膜３
３を形成したものから構成されている。
１６の実施の形態を示す組み立て途中の断面図である。
この実施の形態の場合、吸熱側熱交換基体２は例えばア
ルミニウムなどの金属板３０の片面にアルマイトなどの
電気絶縁膜３１を形成したものから構成されており、ま
た、放熱側熱交換基体４も同様に例えばアルミニウムな
どの金属板３２の片面にアルマイトなどの電気絶縁膜３
３を形成したものから構成されている。
【００７３】同図に示すように、放熱側熱交換基体４に
おける電気絶縁膜３３の上（図面では下）に放熱側電極
３４が半田などによって接合され、さらに放熱側電極３
４の上（図面では下）にＰ型半導体層３５とＮ型半導体
層３６が半田などによって接合され、さらにまたＰ型半
導体層３５ならびにＮ型半導体層３６の上（図面では
下）に吸熱側電極３７が半田などによって接合されてい
る。前記放熱側電極３４とＰ型半導体層３５とＮ型半導
体層３６と吸熱側電極３７によって熱電変換素子群３が
構成されており、この熱電変換素子群３は前述のように
して放熱側熱交換基体４に取り付けられている。
おける電気絶縁膜３３の上（図面では下）に放熱側電極
３４が半田などによって接合され、さらに放熱側電極３
４の上（図面では下）にＰ型半導体層３５とＮ型半導体
層３６が半田などによって接合され、さらにまたＰ型半
導体層３５ならびにＮ型半導体層３６の上（図面では
下）に吸熱側電極３７が半田などによって接合されてい
る。前記放熱側電極３４とＰ型半導体層３５とＮ型半導
体層３６と吸熱側電極３７によって熱電変換素子群３が
構成されており、この熱電変換素子群３は前述のように
して放熱側熱交換基体４に取り付けられている。
【００７４】一方、吸熱側熱交換基体２の電気絶縁膜３
１上には、熱伝導率が大きくしかも可撓性、弾性を有す
る薄膜３８が、熱電変換素子群３の面積よりも若干広い
目に形成されている。この薄膜３８として微細なフィラ
ーが混合分散されたゴム弾性を有する有機材料が使用可
能で、本実施の形態では微細なフィラーを混合分散した
ゲル状のシリコーンゴム（例えば東レダウコーニング社
の製品名ＳＥ４４４０）を使用している。このシリコー
ンゲルの硬化後の特性は、熱伝導率が１．８×１０
-3〔ｃａｌ／ｃｍ・℃・ｓｅｃ〕と大きく、針入度（Ｊ
ＩＳ Ｋ２２２０）が６０で良好なゲル弾性を有してい
る。なお、薄膜３８の膜厚は５００μｍ以下が適当であ
る。
１上には、熱伝導率が大きくしかも可撓性、弾性を有す
る薄膜３８が、熱電変換素子群３の面積よりも若干広い
目に形成されている。この薄膜３８として微細なフィラ
ーが混合分散されたゴム弾性を有する有機材料が使用可
能で、本実施の形態では微細なフィラーを混合分散した
ゲル状のシリコーンゴム（例えば東レダウコーニング社
の製品名ＳＥ４４４０）を使用している。このシリコー
ンゲルの硬化後の特性は、熱伝導率が１．８×１０
-3〔ｃａｌ／ｃｍ・℃・ｓｅｃ〕と大きく、針入度（Ｊ
ＩＳ Ｋ２２２０）が６０で良好なゲル弾性を有してい
る。なお、薄膜３８の膜厚は５００μｍ以下が適当であ
る。
【００７５】前述のように熱電変換素子群３を放熱側熱
交換基体４に取り付け、一方の吸熱側熱交換基体２に弾
性を有する薄膜３８を設け、吸熱側熱交換基体２と放熱
側熱交換基体４を近接して熱電変換素子群３を薄膜３８
に圧接することにより、吸熱側熱交換基体２は熱伝導性
の良い薄膜３８を介して熱電変換素子群３と簡単にかつ
確実に熱的に接続される。
交換基体４に取り付け、一方の吸熱側熱交換基体２に弾
性を有する薄膜３８を設け、吸熱側熱交換基体２と放熱
側熱交換基体４を近接して熱電変換素子群３を薄膜３８
に圧接することにより、吸熱側熱交換基体２は熱伝導性
の良い薄膜３８を介して熱電変換素子群３と簡単にかつ
確実に熱的に接続される。
【００７６】図２１ならびに図２２は本発明の第１７の
実施の形態を示す図で、図２１は熱電変換素子群３の断
面図、図２２はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材の斜視図である。
実施の形態を示す図で、図２１は熱電変換素子群３の断
面図、図２２はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材の斜視図である。
【００７７】この実施の形態では、各Ｐ型半導体層３５
と吸熱側電極３７との間ならびに各Ｎ型半導体層３６と
吸熱側電極３７との間に個別に、例えばアルミニウムや
銅などの熱伝導性ならびに電気伝導性が良好な弾性材料
からなる側面形状がＺ（Ｓ）字状の応力吸収部材３９が
介在、接合されている。図２２で破線で示した領域４０
はクリーム半田が塗布される接合領域である。
と吸熱側電極３７との間ならびに各Ｎ型半導体層３６と
吸熱側電極３７との間に個別に、例えばアルミニウムや
銅などの熱伝導性ならびに電気伝導性が良好な弾性材料
からなる側面形状がＺ（Ｓ）字状の応力吸収部材３９が
介在、接合されている。図２２で破線で示した領域４０
はクリーム半田が塗布される接合領域である。
【００７８】図２３ならびに図２４は本発明の第１８の
実施の形態を示す図で、図２３は熱電変換素子群３の断
面図、図２４はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態では、応力吸
収部材３９の両側にＺ（Ｓ）字状に折り曲げられた部分
が形成され、応力吸収部材３９が吸熱側電極３７を兼ね
ている。
実施の形態を示す図で、図２３は熱電変換素子群３の断
面図、図２４はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態では、応力吸
収部材３９の両側にＺ（Ｓ）字状に折り曲げられた部分
が形成され、応力吸収部材３９が吸熱側電極３７を兼ね
ている。
【００７９】図２５ならびに図２６は本発明の第１９の
実施の形態を示す図で、図２５は熱電変換素子群３の断
面図、図２６はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態で前記第１７
の実施の形態と相違する点は、応力吸収部材３９の形状
がＵ字状をしている点である。
実施の形態を示す図で、図２５は熱電変換素子群３の断
面図、図２６はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態で前記第１７
の実施の形態と相違する点は、応力吸収部材３９の形状
がＵ字状をしている点である。
【００８０】図２７ならびに図２８は本発明の第２０の
実施の形態を示す図で、図２７は熱電変換素子群３の断
面図、図２８はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態で前記第１８
の実施の形態と相違する点は、応力吸収部材３９の形状
がＵ字形をしている点である。
実施の形態を示す図で、図２７は熱電変換素子群３の断
面図、図２８はその熱電変換素子群３に用いる応力吸収
部材３９の斜視図である。この実施の形態で前記第１８
の実施の形態と相違する点は、応力吸収部材３９の形状
がＵ字形をしている点である。
【００８１】この第１７〜２０の実施の形態では応力吸
収部材３９を半導体層３５、３６の吸熱側に設置した
が、放熱側に設置してもまた吸熱側と放熱側の両方に設
置してもよい。
収部材３９を半導体層３５、３６の吸熱側に設置した
が、放熱側に設置してもまた吸熱側と放熱側の両方に設
置してもよい。
【００８２】このようにＺ（Ｓ）字状あるいはＵ字状に
折り曲げられて、吸熱側熱交換基体２、熱電変換素子群
３、放熱側熱交換基体４の積層（垂直）方向または積層
（垂直）方向と水平方向に弾性変形が可能な応力吸収部
材３９を設ければ、熱サイクルの繰り返しによって発生
する前記積層方向の応力を有効に吸収して、熱電変換素
子群３への悪影響を解消することができる。また、応力
吸収部材３９を設置することにより、吸熱側熱交換基体
２と放熱側熱交換基体４の間の間隔が長くできるので、
半導体層３５、３６以外の空隙での熱ロスが低減でき
る。
折り曲げられて、吸熱側熱交換基体２、熱電変換素子群
３、放熱側熱交換基体４の積層（垂直）方向または積層
（垂直）方向と水平方向に弾性変形が可能な応力吸収部
材３９を設ければ、熱サイクルの繰り返しによって発生
する前記積層方向の応力を有効に吸収して、熱電変換素
子群３への悪影響を解消することができる。また、応力
吸収部材３９を設置することにより、吸熱側熱交換基体
２と放熱側熱交換基体４の間の間隔が長くできるので、
半導体層３５、３６以外の空隙での熱ロスが低減でき
る。
【００８３】前記実施の形態でアルミニウムなどの金属
板３０（３２）の片面にアルマイトなどの電気絶縁膜３
１（３３）を形成したものを吸熱側熱交換基体２や放熱
側熱交換基体４として用いた例を説明した。この基体
２，４は例えばアルミナなどからなるセラミック製の基
体に比較して熱抵抗が少なく、熱サイクルを繰り返した
際の熱変換素子群３へのダメージが少ないなどの特長を
有しており、前述のアルマイトの電気絶縁膜３１（３
３）は陽極酸化法などで形成される。
板３０（３２）の片面にアルマイトなどの電気絶縁膜３
１（３３）を形成したものを吸熱側熱交換基体２や放熱
側熱交換基体４として用いた例を説明した。この基体
２，４は例えばアルミナなどからなるセラミック製の基
体に比較して熱抵抗が少なく、熱サイクルを繰り返した
際の熱変換素子群３へのダメージが少ないなどの特長を
有しており、前述のアルマイトの電気絶縁膜３１（３
３）は陽極酸化法などで形成される。
【００８４】しかし、金属板３０（３２）の表面に完全
な電気絶縁膜３１（３３）を形成するには、製造コスト
と時間がかかるという難点がある。
な電気絶縁膜３１（３３）を形成するには、製造コスト
と時間がかかるという難点がある。
【００８５】図２９ならびに図３０はこの点を配慮した
第２１の実施の形態を示す図で、図２９は基体２（４）
の製造過程を示す図、図３０は基体２（４）の断面図で
ある。
第２１の実施の形態を示す図で、図２９は基体２（４）
の製造過程を示す図、図３０は基体２（４）の断面図で
ある。
【００８６】まず、アルミニウムなどの金属板３２（３
０）の片面に陽極酸化法などでアルマイトなどの電気絶
縁膜３３（３１）を形成し、その電気絶縁膜３３（３
１）の上に塗布ローラ４５によって樹脂塗料４６を一定
の厚さに塗布して樹脂被膜４７を形成する。この具体例
では塗布ローラ４５を使用しているが、スピンコート法
や印刷など他の方法によって樹脂被膜４７を形成するこ
ともできる。
０）の片面に陽極酸化法などでアルマイトなどの電気絶
縁膜３３（３１）を形成し、その電気絶縁膜３３（３
１）の上に塗布ローラ４５によって樹脂塗料４６を一定
の厚さに塗布して樹脂被膜４７を形成する。この具体例
では塗布ローラ４５を使用しているが、スピンコート法
や印刷など他の方法によって樹脂被膜４７を形成するこ
ともできる。
【００８７】この樹脂被膜４７としては、例えばポリイ
ミド系、ポリアミド系、ポリエステル系、アクリル系、
ビニル系、ポリオレフイン系、繊維素系、ゴム系などの
各種合成樹脂がが使用可能で、放熱側熱交換基体４への
適用を考慮すれば特にポリイミド、ポリアミドイミド、
ポリエステルなどの耐熱性を有する熱可塑性樹脂が好適
である。
ミド系、ポリアミド系、ポリエステル系、アクリル系、
ビニル系、ポリオレフイン系、繊維素系、ゴム系などの
各種合成樹脂がが使用可能で、放熱側熱交換基体４への
適用を考慮すれば特にポリイミド、ポリアミドイミド、
ポリエステルなどの耐熱性を有する熱可塑性樹脂が好適
である。
【００８８】樹脂被膜４７の膜厚は、１〜２０μｍの範
囲、好ましくは３〜１０μｍの範囲に規制した方がよ
い。膜厚が１μｍ未満になると樹脂被膜４７にピンホー
ルなどが発生して電気絶縁の補完機能が発揮されず、一
方、膜厚が２０μｍを超えると樹脂被膜４７による熱抵
抗の影響がでるため好ましくない。本実施の形態では、
ポリイミドからなる厚さが約５μｍの樹脂被膜４７を使
用する。
囲、好ましくは３〜１０μｍの範囲に規制した方がよ
い。膜厚が１μｍ未満になると樹脂被膜４７にピンホー
ルなどが発生して電気絶縁の補完機能が発揮されず、一
方、膜厚が２０μｍを超えると樹脂被膜４７による熱抵
抗の影響がでるため好ましくない。本実施の形態では、
ポリイミドからなる厚さが約５μｍの樹脂被膜４７を使
用する。
【００８９】この樹脂被膜４７を形成した金属板３０を
吸熱側熱交換基体２として用いる場合には、この金属板
３０を所定の広さに裁断してそのまま吸熱側熱交換基体
２として用いることができる。
吸熱側熱交換基体２として用いる場合には、この金属板
３０を所定の広さに裁断してそのまま吸熱側熱交換基体
２として用いることができる。
【００９０】図２９ならびに図３０は樹脂被膜４７を形
成した金属板３２を放熱側熱交換基体４として用いる場
合を示しており、樹脂被膜４７の上に例えば銅からなる
箔板状の電極材４８を積層し、加熱・加圧ローラ対４９
ａ，４９ｂによって加熱・圧着され、樹脂被膜４７の熱
溶融性を利用して電極材４８が金属板３２上に接着固定
される。
成した金属板３２を放熱側熱交換基体４として用いる場
合を示しており、樹脂被膜４７の上に例えば銅からなる
箔板状の電極材４８を積層し、加熱・加圧ローラ対４９
ａ，４９ｂによって加熱・圧着され、樹脂被膜４７の熱
溶融性を利用して電極材４８が金属板３２上に接着固定
される。
【００９１】このようにして形成した電気絶縁膜３３付
きの金属板３２と樹脂被膜４７と電極材４８の複合材を
所定の広さに裁断し、次に電極材４８をエッチング処理
によって不要な部分を除去して所定の形状にパターンニ
ングし、残った部分の表面にニッケルメッキを施して図
３０に示すように放熱側電極３４を形成する。後は常法
に従って、放熱側電極３４の上にＰ型半導体層３５なら
びにＮ型半導体層３６を接合する。
きの金属板３２と樹脂被膜４７と電極材４８の複合材を
所定の広さに裁断し、次に電極材４８をエッチング処理
によって不要な部分を除去して所定の形状にパターンニ
ングし、残った部分の表面にニッケルメッキを施して図
３０に示すように放熱側電極３４を形成する。後は常法
に従って、放熱側電極３４の上にＰ型半導体層３５なら
びにＮ型半導体層３６を接合する。
【００９２】この実施の形態では電極材４８を使用した
が、予め所定の形状に作成された各放熱側電極３４を樹
脂被膜４７の上に整列させて、それらを加熱・圧着して
各放熱側電極３４を固定することもできる。
が、予め所定の形状に作成された各放熱側電極３４を樹
脂被膜４７の上に整列させて、それらを加熱・圧着して
各放熱側電極３４を固定することもできる。
【００９３】この実施の形態のように樹脂被膜４７を電
気絶縁膜３３の補完用に使用するとともに、放熱側電極
３４の固定用にも利用すれば、コストの低減を図ること
ができる。
気絶縁膜３３の補完用に使用するとともに、放熱側電極
３４の固定用にも利用すれば、コストの低減を図ること
ができる。
【００９４】図３１は、水平方向の応力緩和を配慮した
本発明の第２２の実施の形態を示す図である。同図に示
すように、金属板３２の上に電気絶縁膜３３が形成さ
れ、その上に樹脂被膜４７を介してまたは介さずして放
熱側電極３４が接合される。さらにこの放熱側電極３４
の上にＰ型半導体層３５ならびにＮ型半導体層３６が接
合され、その上に吸熱側電極３７が接合される。
本発明の第２２の実施の形態を示す図である。同図に示
すように、金属板３２の上に電気絶縁膜３３が形成さ
れ、その上に樹脂被膜４７を介してまたは介さずして放
熱側電極３４が接合される。さらにこの放熱側電極３４
の上にＰ型半導体層３５ならびにＮ型半導体層３６が接
合され、その上に吸熱側電極３７が接合される。
【００９５】この吸熱側電極３７の両側にはＰ型半導体
層３５ならびにＮ型半導体層３６と接合する領域４０、
４０が設けられているが、この領域４０、４０の間には
両側端から若干位置をずらして切欠部５０ａ，５０ｂが
平行に設けられて、吸熱側電極３７の平面形状がほぼＳ
字状をしている。
層３５ならびにＮ型半導体層３６と接合する領域４０、
４０が設けられているが、この領域４０、４０の間には
両側端から若干位置をずらして切欠部５０ａ，５０ｂが
平行に設けられて、吸熱側電極３７の平面形状がほぼＳ
字状をしている。
【００９６】このように領域４０、４０の間に形成した
Ｓ字状部５１の伸縮により、同図に矢印で示す水平方向
の応力を吸収することができる。
Ｓ字状部５１の伸縮により、同図に矢印で示す水平方向
の応力を吸収することができる。
【００９７】図３２は、本発明の第２３の実施の形態を
示す図である。この実施の形態では、両側をＺ字状ある
いはＵ字状（本実施の形態ではＺ字状）に折り曲げた応
力吸収部材３７の中間部にＳ字状部５１を形成した例を
示している。このような構成にすれば、熱サイクルの繰
り返しによる垂直方向ならびに水平方向の応力を有効に
吸収して、熱電変換素子群３へのダメージを極力回避す
ることができる。
示す図である。この実施の形態では、両側をＺ字状ある
いはＵ字状（本実施の形態ではＺ字状）に折り曲げた応
力吸収部材３７の中間部にＳ字状部５１を形成した例を
示している。このような構成にすれば、熱サイクルの繰
り返しによる垂直方向ならびに水平方向の応力を有効に
吸収して、熱電変換素子群３へのダメージを極力回避す
ることができる。
【００９８】前記実施の形態では電子冷却装置の場合に
ついて説明したが、本発明は熱発電装置にも適用可能で
ある。
ついて説明したが、本発明は熱発電装置にも適用可能で
ある。
【００９９】
【発明の効果】本発明は前述のように、熱電変換素子群
を介して第１の熱交換基体と第２の熱交換基体が互いに
対向するように配置された熱電変換装置において、 前記
第１の熱交換基体の外周部と接合して、前記第２の熱交
換基体の外周部を取り囲む合成樹脂製の枠体を有し、 前
記第２の熱交換基体の外周部に、前記第１の熱交換基体
−熱電変換素子群−第２の熱交換基体の積層方向にほぼ
沿って延びた基体側延設部を有し、 前記枠体に、基体側
延設部とほぼ同じ方向に延びて、その基体側延設部と隙
間を介して対向する枠体側延設部を有し、 第２の熱交換
基体を枠体内に挿入して、第２の熱交換基体の外周部の
一部を枠体の内周部の一部に当接し、基体側延設部と枠
体側延設部の隙間に接着剤を注入してその延設部どうし
を接着剤層で接合し、 第２の熱交換基体の熱電変換素子
群と対向する面とは反対側の面に熱電導性部材を当接し
て、枠体側延設部の開口端ならびに接着剤層がその熱電
導性部材と接触しないことを特徴とするものである。
を介して第１の熱交換基体と第２の熱交換基体が互いに
対向するように配置された熱電変換装置において、 前記
第１の熱交換基体の外周部と接合して、前記第２の熱交
換基体の外周部を取り囲む合成樹脂製の枠体を有し、 前
記第２の熱交換基体の外周部に、前記第１の熱交換基体
−熱電変換素子群−第２の熱交換基体の積層方向にほぼ
沿って延びた基体側延設部を有し、 前記枠体に、基体側
延設部とほぼ同じ方向に延びて、その基体側延設部と隙
間を介して対向する枠体側延設部を有し、 第２の熱交換
基体を枠体内に挿入して、第２の熱交換基体の外周部の
一部を枠体の内周部の一部に当接し、基体側延設部と枠
体側延設部の隙間に接着剤を注入してその延設部どうし
を接着剤層で接合し、 第２の熱交換基体の熱電変換素子
群と対向する面とは反対側の面に熱電導性部材を当接し
て、枠体側延設部の開口端ならびに接着剤層がその熱電
導性部材と接触しないことを特徴とするものである。
【０１００】
【０１０１】合成樹脂製の枠体は熱導体や熱電変換素子
とほぼ同程度の熱膨張係数を有し、動作時の熱導体や熱
電変換素子群の膨脹、収縮に対応して枠体も同様に伸び
縮みするから、熱電変換素子に発生する応力が大幅に低
減される。
とほぼ同程度の熱膨張係数を有し、動作時の熱導体や熱
電変換素子群の膨脹、収縮に対応して枠体も同様に伸び
縮みするから、熱電変換素子に発生する応力が大幅に低
減される。
【０１０２】また、枠体は熱交換基体の外周部を保持す
る大きさを有していることから、延設部どうしの接合面
積が十分に得られ、従って合成樹脂製の枠体であっても
十分な締結力が得られる。
る大きさを有していることから、延設部どうしの接合面
積が十分に得られ、従って合成樹脂製の枠体であっても
十分な締結力が得られる。
【０１０３】このようなことから、熱電変換装置の性能
劣化が防止でき、動作信頼性に優れ、非常に耐用寿命の
長い熱電変換装置を提供することができる。
劣化が防止でき、動作信頼性に優れ、非常に耐用寿命の
長い熱電変換装置を提供することができる。
【０１０４】請求項３記載のように、基体側延設部と枠
体側延設部の間に位置決めピンが挿通されておれば、接
着剤が硬化するまでの間の延設部の相対的な位置ずれを
防止し、延設部どうしの接合状態を適切に確保すること
ができる。
体側延設部の間に位置決めピンが挿通されておれば、接
着剤が硬化するまでの間の延設部の相対的な位置ずれを
防止し、延設部どうしの接合状態を適切に確保すること
ができる。
【０１０５】
【０１０６】請求項５記載のように、枠体がポリフェニ
レンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
プロピレンのうちの少なくとも１種の合成樹脂から構成
されておれば、枠体を通しての水分の侵入が少ない。そ
のため吸熱側の結露、ならびにそれに伴う電極やその近
辺の腐食、ショートなどが防止できる。
レンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
プロピレンのうちの少なくとも１種の合成樹脂から構成
されておれば、枠体を通しての水分の侵入が少ない。そ
のため吸熱側の結露、ならびにそれに伴う電極やその近
辺の腐食、ショートなどが防止できる。
【０１０７】
【０１０８】請求項８記載のように、枠体の熱交換基体
と接合する基端部とその枠体の延設部との間が非直線状
になっておれば、枠体の沿面距離が直線状のものよりも
長くなり、そのため枠体を伝わっての熱の戻りが少な
い。
と接合する基端部とその枠体の延設部との間が非直線状
になっておれば、枠体の沿面距離が直線状のものよりも
長くなり、そのため枠体を伝わっての熱の戻りが少な
い。
【０１０９】請求項９記載のように、枠体の熱交換基体
と接合する基端部とその枠体の延設部との間の補強リブ
が設けられておれば、その補強リブによって枠体の機械
的強度を確保することができる。そのため枠体の肉厚を
可及的に薄くして、枠体を通しての熱の戻りを少なくす
ることが可能である。
と接合する基端部とその枠体の延設部との間の補強リブ
が設けられておれば、その補強リブによって枠体の機械
的強度を確保することができる。そのため枠体の肉厚を
可及的に薄くして、枠体を通しての熱の戻りを少なくす
ることが可能である。
【０１１０】請求項１０記載のように吸熱側熱交換基体
と放熱側熱交換基体との間に熱移動遮断部を設けたり、
請求項１２記載のように断熱層を設ければ、熱の戻りが
防止できる。
と放熱側熱交換基体との間に熱移動遮断部を設けたり、
請求項１２記載のように断熱層を設ければ、熱の戻りが
防止できる。
【０１１１】請求項１３記載のように、熱電変換素子群
に弾性を有する応力吸収部材が内在されておれば、応力
による熱電変換素子へのダメージが軽減できる。
に弾性を有する応力吸収部材が内在されておれば、応力
による熱電変換素子へのダメージが軽減できる。
【０１１２】請求項１４記載のように、熱電変換素子群
と熱交換基体との間に弾性を有する薄膜が介在されてお
れば、応力による熱電変換素子へのダメージが軽減でき
るとともに、半導体層の高さのバラツキなどが吸収でき
る。
と熱交換基体との間に弾性を有する薄膜が介在されてお
れば、応力による熱電変換素子へのダメージが軽減でき
るとともに、半導体層の高さのバラツキなどが吸収でき
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱電変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】その熱電変換装置に使用する第１放熱側枠体の
底面図である。
底面図である。
【図３】その熱電変換装置におけるリード線の取り出し
構造を説明するための一部拡大断面図である。
構造を説明するための一部拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る熱電変換装置
の一部断面図である。
の一部断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る熱電変換装置
の一部断面図である。
の一部断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る熱電変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図７】その熱電変換装置の斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る熱電変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る熱電変換装置
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】その熱電変換装置の端子部の一部拡大断面図
である。
である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る熱電変換装
置の端子部の一部拡大断面図である。
置の端子部の一部拡大断面図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る熱電変換装
置の一部断面図である。
置の一部断面図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態に係る熱電変換装
置の一部断面図である。
置の一部断面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図１６】本発明の第１２の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図１７】本発明の第１３の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図１８】本発明の第１４の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図１９】本発明の第１５の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部断面図である。
装置の一部断面図である。
【図２０】本発明の第１６の実施の形態に係る熱電変換
装置の組み立て途中の一部断面図である。
装置の組み立て途中の一部断面図である。
【図２１】本発明の第１７の実施の形態に係る熱電変換
装置の組み立て途中の一部断面図である。
装置の組み立て途中の一部断面図である。
【図２２】その熱電変換装置に用いる応力吸収部材の斜
視図である。
視図である。
【図２３】本発明の第１８の実施の形態に係る熱電変換
装置の組み立て途中の一部断面図である。
装置の組み立て途中の一部断面図である。
【図２４】その熱電変換装置に用いる応力吸収部材の斜
視図である。
視図である。
【図２５】本発明の第１９の実施の形態に係る熱電変換
装置の組み立て途中の一部断面図である。
装置の組み立て途中の一部断面図である。
【図２６】その熱電変換装置に用いる応力吸収部材の斜
視図である。
視図である。
【図２７】本発明の第２０の実施の形態に係る熱電変換
装置の組み立て途中の一部断面図である。
装置の組み立て途中の一部断面図である。
【図２８】その熱電変換装置に用いる応力吸収部材の斜
視図である。
視図である。
【図２９】本発明の第２１の実施の形態に係る放熱側熱
交換基体の製造過程を示す断面図である。
交換基体の製造過程を示す断面図である。
【図３０】その放熱側熱交換基体の断面図である。
【図３１】本発明の第２２の実施の形態に係る熱電変換
装置の一部斜視図である。
装置の一部斜視図である。
【図３２】本発明の第２３の実施の形態に係る応力吸収
部材の斜視図である。
部材の斜視図である。
１ 吸熱部材 ２ 吸熱側熱交換基体 ２ａ 延設部 ３ 熱電変換素子群 ４ 放熱側熱交換基体 ５ 吸熱側枠体 ５ｂ 延設部 ６ 放熱側枠体 ６−１ 第１放熱側枠体 ６−２ 第２放熱側枠体 ６ｂ、６−１ｂ、６−２ｂ 延設部 ６−１ｃ 補強リブ ７ 分散板 １４ 接着剤 １５ 水 １８ 端子部材 １９ リード線 ２６ 位置決めピン ３０ 金属板 ３１ 電気絶縁膜 ３２ 金属板 ３３ 電気絶縁膜 ３４ 放熱側電極 ３５ Ｐ型半導体層 ３６ Ｎ型半導体層 ３７ 吸熱側電極 ３８ 薄膜 ３９ 応力吸収部材 ４２ 熱移動遮断部 ４３ 断熱層 ４７ 樹脂被膜 ５１ Ｓ字状部
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一也 北海道登別市柏木町３丁目36番83号 (56)参考文献 特開 平９−321348（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 35/30 F25B 21/02 H01L 35/32
Claims (16)
- 【請求項１】 熱電変換素子群を介して第１の熱交換基
体と第２の熱交換基体が互いに対向するように配置され
た熱電変換装置において、前記第１の熱交換基体の外周部と接合して、前記第２の
熱交換基体の外周部を取り囲む合成樹脂製の枠体を有
し、 前記第２の熱交換基体の外周部に、前記第１の熱交換基
体−熱電変換素子群−第２の熱交換基体の積層方向にほ
ぼ沿って延びた基体側延設部を有し、 前記枠体に、基体側延設部とほぼ同じ方向に延びて、そ
の基体側延設部と隙間を介して対向する枠体側延設部を
有し、 第２の熱交換基体を枠体内に挿入して、第２の熱交換基
体の外周部の一部を枠体の内周部の一部に当接し、基体
側延設部と枠体側延設部の隙間に接着剤を注入してその
延設部どうしを接着剤層で接合し、 第２の熱交換基体の熱電変換素子群と対向する面とは反
対側の面に熱電導性部材を当接して、枠体側延設部の開
口端ならびに接着剤層がその熱電導性部材と接触しない
ことを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記第２の熱交換基体が肉厚のブロック体からなり、そ
のブロック体の外周部が前記基体側延設部になっている
ことを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記基体側延設部と枠体側延設部の間に位置決めピンが
挿通されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記接着剤層が基体側延設部と枠体側延設部に対してほ
ぼ平行に形成されていることを特徴とする熱電変換装
置。 - 【請求項５】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記枠体がポリフェニレンサルファイド、ポリブチレン
テレフタレート、ポリプロピレンのうちの少なくとも１
種の合成樹脂から構成されていることを特徴とする熱電
変換装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記枠体が繊維状フィラーを混合分散した合成樹脂で構
成されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記熱電変換素子群へ給電するための給電手段が前記枠
体に保持されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記枠体の前記第１の熱交換基体と接合する基端部とそ
の枠体の延設部との間が非直線状になっていることを特
徴とする熱電変換装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の熱電変換装置において、
前記枠体の前記第１の熱交換基体と接合する基端部とそ
の枠体の延設部との間の補強リブが設けられていること
を特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１０】 請求項１記載の熱電変換装置におい
て、前記第１の熱交換基体と第２の熱交換基体との間に
熱移動遮断部が設けられていることを特徴とする熱電変
換装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の熱電変換装置におい
て、前記熱移動遮断部が前記枠体と一体に形成されてい
ることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載の熱電変換装置におい
て、前記吸熱側熱交換基体と放熱側熱交換基体の互いに
対向する面の少なくとも一方に断熱層が設けられている
ことを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１３】 請求項１記載の熱電変換装置におい
て、前記熱電変換素子群に弾性を有する応力吸収部材が
内在されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１４】 請求項１記載の熱電変換装置におい
て、前記熱電変換素子群と第１の熱交換基体との間、お
よび熱電変換素子群と第２の熱交換基体との間の少なく
ともいずれか一方に弾性を有する薄膜が介在されている
ことを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の熱電変換装置におい
て、前記薄膜が熱伝導性の高いシリコーンゲルで構成さ
れていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１６】 請求項１記載の熱電変換装置におい
て、前記第１の熱交換基体および第２の熱交換基体の少
なくともいずれか一方の熱交換基体がフィンベ ースであ
ることを特徴とする熱電変換装置。
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