JP4788225B2 - Thermoelectric conversion device and method of manufacturing the same - Google Patents
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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2保持板に保持される熱交換素子の配設形態に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion device that can absorb heat and dissipate heat by passing a direct current through a series circuit composed of an N-type thermoelectric element and a P-type thermoelectric element, and a method of manufacturing the same, and in particular, a second holding The present invention relates to an arrangement of heat exchange elements held on a plate.
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、複数の熱電素子を平面状に配設し、各熱電素子の一方面に一方側電極素子を設けるとともに、他方面に他方側電極素子を設けている。そして、一方側電極素子および他方側電極素子の少なくとも一方に熱交換素子を形成している熱電変換装置が知られている。
しかしながら、上記特許文献1のような装置では、一方側電極素子および他方側電極素子に対応する熱交換素子が複数個設けられ、隣り合う熱交換素子相互は電気的に絶縁されている。つまり、熱交換素子は複数個の極小部品であるため、その熱交換素子の形成工数や組付工数が多大となることで製造面における生産性の低下の問題があった。 However, in the apparatus as disclosed in Patent Document 1, a plurality of heat exchange elements corresponding to the one side electrode element and the other side electrode element are provided, and adjacent heat exchange elements are electrically insulated from each other. That is, since the heat exchange element is a plurality of extremely small parts, there is a problem that productivity in production is lowered due to a large number of man-hours for forming and assembling the heat exchange element.
そこで、発明者らは、複数個の熱交換素子の形成工数と組付工数との低減のために、熱交換素子を複数個同時に形成し、その連続部を切断させて隣り合う熱交換素子相互が電気的に絶縁されることを特徴とする特許を出願している(例えば、特願2004−347101号参照)。 Therefore, the inventors have formed a plurality of heat exchange elements at the same time, and cut the continuous portions to reduce the number of steps for forming and assembling the plurality of heat exchange elements, and mutually adjacent adjacent heat exchange elements. Has been filed for a patent (see, for example, Japanese Patent Application No. 2004-347101).
具体的には、複数の熱交換素子を熱交換部、電極部、熱交換部、および連続部の順に連続的にコルゲート状に複数個形成し、第2保持板にそれぞれの電極部を保持させた状態で、その電極部と対向する他端側の連続部を切断し、その切断された端部を固定板に固定させて隣り合う熱交換素子相互を電気的に絶縁するようにしている。 Specifically, a plurality of heat exchange elements are successively formed in a corrugated form in the order of the heat exchange part, the electrode part, the heat exchange part, and the continuous part, and each electrode part is held by the second holding plate. In this state, the continuous portion on the other end side facing the electrode portion is cut, and the cut end portion is fixed to a fixing plate to electrically insulate adjacent heat exchange elements from each other.
しかしながら、その後の発明者らの検討によれば、連続部を切断する切断工程において、連続部一つ一つを個々に切断する切断工程を行うと、連続部が複数あることで切断工数が多大となることが分かった。 However, according to the subsequent studies by the inventors, in the cutting process of cutting the continuous part, when the cutting process of individually cutting each continuous part is performed, the number of cutting steps is large due to the plurality of continuous parts. I found out that
しかも、吸熱側もしくは放熱側のいずれか一方に配置される熱交換素子のうち、熱交換媒体の流れ方向の上流端と下流端とに配置される熱交換素子はその上流端とその下流端との間に配置される熱交換素子とは形状が異なるため、これら互いの形状に応じて、それぞれの連続部を切断するときに、他方の連続部に阻害されることが分かった。 Moreover, among the heat exchange elements arranged on either the heat absorption side or the heat radiation side, the heat exchange elements arranged at the upstream end and the downstream end in the flow direction of the heat exchange medium are the upstream end and the downstream end thereof. Since the shape is different from that of the heat exchange element arranged between the two, it has been found that when the continuous portions are cut according to the mutual shapes, the other continuous portions are hindered.
例えば、上流端と下流端との間に配置される同一形状の熱交換素子の連続部を直線上にまとめて切断するときに、上流端と下流端とに配置される熱交換素子の連続部に邪魔されて切断がし難いときもあることが分かった。 For example, when continuous portions of heat exchange elements having the same shape arranged between the upstream end and the downstream end are cut together in a straight line, the continuous portions of heat exchange elements arranged at the upstream end and the downstream end It was found that sometimes it was difficult to cut because of the trouble.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、製造が容易な熱電変換装置を提供することにあるとともに、熱交換素子の組付工数の低減が図れ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。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion device that is easy to manufacture, and a thermoelectric conversion device that can reduce the number of man-hours for assembling heat exchange elements and the device. It is to provide a manufacturing method.
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、P型熱電素子(12)とN型熱電素子(13)とが直列接続された一対の熱電素子(12、13)を通電経路に沿って複数対配列してなる熱電素子組立体(10)と、
熱電素子組立体(10)の一方面に配置され、一対の熱電素子(12、13)の間に対応して設けられた複数の熱交換素子(25)を有する熱交換素子群(251、252)とを備え、
複数の熱交換素子(25)のそれぞれは、一対の熱電素子(12、13)に伝熱可能に接合された電極部(25a)と、電極部(25a)から高さ方向に延び上がり、熱交換媒体と熱交換する熱交換部(25b)とを有し、
熱交換部(25b)の先端において、連続した板材を切り離す際に屈曲して形成された切断縁(251h1、251h2)がそれぞれ隙間を設けて列状に配置された複数の第1熱交換素子(251)と、
熱交換部(25b)の先端において、連続した板材を切り離す際に屈曲して形成された切断縁(252h1、252h2)がそれぞれ隙間を設けて配置された部位と、熱交換部(25b)の高さ方向に複数の第1熱交換素子(251)より低く配置され、他の熱交換部(25b)に接続するように設けられた部位とが交互に配置された複数の第2熱交換素子(252)と、を備え、
複数の第1熱交換素子(251)の切断縁(251h1、251h2)の隙間を結ぶ切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)がそれぞれ平行となるように配列され、切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)上に第2熱交換素子(252〉の切断縁(252h1、252h2)の隙間が位置するように配列されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means according to claims 1 to 9 are employed.
That is, in the first aspect of the invention, a plurality of pairs of thermoelectric elements (12, 13) in which a P-type thermoelectric element (12) and an N-type thermoelectric element (13) are connected in series are arranged along the energization path. A thermoelectric element assembly (10),
A heat exchange element group (251, 252) having a plurality of heat exchange elements (25) disposed on one surface of the thermoelectric element assembly (10) and correspondingly provided between the pair of thermoelectric elements (12, 13). )
Each of the plurality of heat exchange elements (25) extends in the height direction from the electrode part (25a) joined to the pair of thermoelectric elements (12, 13) so as to be capable of transferring heat, A heat exchange part (25b) for exchanging heat with the exchange medium,
A plurality of first heat exchange elements (cut edges (251h1, 251h2) formed by bending when cutting a continuous plate at the front end of the heat exchange section (25b) are arranged in rows with gaps therebetween. 251),
At the tip of the heat exchanging part (25b), a portion where the cut edges (252h1, 252h2) formed by bending when cutting the continuous plate material are respectively provided with a gap and the height of the heat exchanging part (25b) A plurality of second heat exchange elements (which are arranged lower than the plurality of first heat exchange elements (251) in the vertical direction and are alternately arranged with portions provided to be connected to the other heat exchange units (25b)) 252), and
The cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) connecting the gaps of the cutting edges (251h1, 251h2) of the plurality of first heat exchange elements (251) are arranged in parallel to each other, and the cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) are arranged so that the gaps between the cutting edges (252h1, 252h2) of the second heat exchange element (252) are located .
この発明によれば、直列接続される通電経路に沿って配置されるために異なる形状を有する第1熱交換素子(251)と第2熱交換素子(252)とが、第2熱交換素子(252)に高さ方向に複数の第1熱交換素子(251)より低く配置された部位を設けることで提供される。 According to this invention, since it arrange | positions along the electricity supply path | route connected in series, the 1st heat exchange element (251) and the 2nd heat exchange element (252) which have a different shape are the 2nd heat exchange element ( 252) is provided by providing a portion disposed in the height direction lower than the plurality of first heat exchange elements (251) .
しかも、第1熱交換素子(251)と第2熱交換素子(252)との切断工程を切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)に沿って同時に切断を実行することができる。これにより、改良された製造工程を採用することができ、製造コストの低減を図ることができる。
またこの発明によれば、熱交換素子(25)の熱交換部(25b)によって切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)を所定の高さに位置づけることができる。
In addition, the cutting process of the first heat exchange element (251) and the second heat exchange element (252) can be performed simultaneously along the cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4). Thereby, an improved manufacturing process can be employed, and the manufacturing cost can be reduced.
Further, according to the present invention, the cutting edges (251h1, 251h2, 252h1, 252h2) can be positioned at a predetermined height by the heat exchange part (25b) of the heat exchange element (25).
請求項2に記載の発明では、通電経路は、平行に延びる複数の平行部と、その平行部の両端に位置してそれらを交互に接続する複数のターン部とを有することによって蛇行状に形成されており、第1熱交換素子(251)は、複数の平行部と直交する列をなして配置されており、第2熱交換素子(252)は、前記複数のターン部の並び方向に沿って列をなして配置されていることを特徴としている。この発明によれば、蛇行状の通電経路が簡単な製造工程によって提供される。 In the invention according to claim 2, the energization path is formed in a meandering manner by having a plurality of parallel portions extending in parallel and a plurality of turn portions located at both ends of the parallel portions and alternately connecting them. The first heat exchange elements (251) are arranged in a row orthogonal to the plurality of parallel portions, and the second heat exchange elements (252) are arranged along the arrangement direction of the plurality of turn portions. It is characterized by being arranged in a row. According to the present invention, a meandering energization path is provided by a simple manufacturing process.
請求項3に記載の発明では、切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)の前縁または後縁には、V字状の切れ込み部(25i)が形成されていることを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that a V-shaped cut portion (25i) is formed at the front edge or the rear edge of the cutting edge (251h1, 251h2, 252h1, 252h2).
この発明によれば、切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)の前縁または後縁、あるいはそれらの両方にめくれ上がった切れ込み部(25i)が設けられるため、切断工程における切断装置の案内が可能となり、切断工程の確実さ、切断痕の品質が向上される。 According to the present invention, the cutting edge (251h1, 251h2, 252h1, 252h2) is provided with the notched portion (25i) turned up at the front edge or the rear edge or both of them, so that the cutting apparatus can be guided in the cutting process. Thus, the reliability of the cutting process and the quality of the cut marks are improved.
請求項4に記載の発明では、複数対の熱電素子(12、13)を配列してなる熱電素子組立体(10)の一方面に複数の熱交換素子(25)を配置する熱電変換装置の製造方法において、
連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する複数の切断部(25c)を有する第1板部材(251)を形成するとともに、連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する複数の切断部(25c)と、切断部(25c)よりも低い高さに位置する複数の非切断部(25e)とを有する第2板部材(252)を形成する板部材加工工程と、
平行に設定された複数の切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)上に切断部(25c)が位置するように第1板部材(251)と第2板部材(252)とを複数列に配列する配列工程と、
第1板部材(251)と第2板部材(252)との切断部(25c)を切断でき、第2板部材(252)の非切断部(25e)を切断することがない高さに切断装置を位置させて、切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)に沿って切断装置を移動させる切断工程とを有することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric conversion device in which a plurality of heat exchange elements (25) are arranged on one surface of a thermoelectric element assembly (10) formed by arranging a plurality of pairs of thermoelectric elements (12, 13). In the manufacturing method,
A first plate member (251) having a plurality of cut portions (25c) positioned at a predetermined height is formed by bending the continuous plate material, and a plurality of components positioned at a predetermined height by bending the continuous plate material. A plate member processing step of forming a second plate member (252) having a cut portion (25c) and a plurality of non-cut portions (25e) located at a lower height than the cut portion (25c);
The first plate member (251) and the second plate member (252) are arranged in a plurality of rows so that the cutting part (25c) is positioned on the plurality of cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) set in parallel. An arranging step to arrange;
The cutting part (25c) between the first plate member (251) and the second plate member (252) can be cut, and the non-cutting part (25e) of the second plate member (252) is cut to a height that does not cut. And a cutting step of moving the cutting device along the cutting line (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) by positioning the device.
この発明によれば、通電経路に沿って配置されるために異なる形状を有する第1熱交換素子(2511、2512)と第2熱交換素子(2521、2522)とが、第2熱交換素子(2521、2522)に非切断部(25e)を設けることで提供される。 According to this invention, since it arrange | positions along an electricity supply path | route, the 1st heat exchange element (2511, 2512) and the 2nd heat exchange element (2521, 2522) which have a different shape are the 2nd heat exchange element ( 2521, 2522) is provided by providing an uncut portion (25e).
しかも、第1熱交換素子(2511、2512)と第2熱交換素子(2521、2522)との切断工程を切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)に沿って同時に実行される切断工程において同時に行うことができる。 In addition, the cutting process of the first heat exchange element (2511, 2512) and the second heat exchange element (2521, 2522) is simultaneously performed in the cutting process performed simultaneously along the cutting line (25g1, 25g2, 25g3, 25g4). It can be carried out.
請求項5に記載の発明では、配列工程では、第1板部材(251)と第2板部材(252)とが熱電素子組立体(10)の一方面に接合されることを特徴としている。この発明によれば、接合工程の後に切断部(25c)を連続的に切断を実行することができる。さらに、切断する前の接合工程では、第1板部材(251)と第2板部材(252)との状態で接合することができるため生産性の向上が図れる。 The invention according to claim 5 is characterized in that, in the arranging step, the first plate member (251) and the second plate member (252) are joined to one surface of the thermoelectric element assembly (10). According to this invention, a cutting | disconnection part (25c) can be continuously cut | disconnected after a joining process. Furthermore, since it can join in the state of a 1st board member (251) and a 2nd board member (252) in the joining process before cut | disconnecting, productivity can be improved.
請求項6に記載の発明では、切断工程の後に、切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)の間に隙間を形成する形成工程を有することを特徴としている。この発明によれば、切断工程の後に切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)を離れさせて隙間が形成されるため熱交換素子(25)相互間の電気的な絶縁を容易に得ることができる。 The invention described in claim 6 is characterized by having a forming step of forming a gap between the cutting edges (251h1, 251h2, 252h1, 252h2) after the cutting step. According to the present invention, since the gap is formed by separating the cutting edges (251h1, 251h2, 252h1, 252h2) after the cutting step, it is possible to easily obtain electrical insulation between the heat exchange elements (25). it can.
請求項7に記載の発明では、 配列工程では、複数の第1板部材(251)を切断線(25g1、25g2)と直交させて複数の列をなすように配列し、切断線(25g1、25g2)のひとつ(25g2)の一端には、複数の第2板部材(252)のひとつ(252)の非切断部(25e)を位置させ、当該切断線(25g1、25g2)のひとつ(25g2)の他端には、複数の第2板部材(252)の他のひとつ(252)の切断部(25g1、25g2)を位置させることを特徴としている。 In the invention according to claim 7 , in the arranging step, the plurality of first plate members (251) are arranged so as to form a plurality of rows orthogonal to the cutting lines (25g1, 25g2), and the cutting lines (25g1, 25g2). ) Is positioned at one end (25g2) of one of the plurality of second plate members (252), and the uncut portion (25e) of one of the second plate members (252), and one of the cutting lines (25g1, 25g2) (25g2) The other end (252) has a cutting part (25g1, 25g2) positioned at the other end of the second plate member (252).
この発明によれば、改良された製造方法の効果を熱交換素子群が蛇行状に配列された構成においても享受することができる。 According to this invention, the effect of the improved manufacturing method can be enjoyed even in the configuration in which the heat exchange element groups are arranged in a meandering manner.
請求項8に記載の発明では、板部材加工工程では、切断部(25c)の前縁または後縁に、V字状の切れ込み部(25i)が形成されることを特徴としている。この発明によれば、V字状の切れ込み部(25i)が形成されることで、切断工程における切断装置の案内が可能となり切断箇所が安定した形状に切断できる。 The invention according to claim 8 is characterized in that, in the plate member processing step, a V-shaped cut portion (25i) is formed at the front edge or the rear edge of the cut portion (25c). According to the present invention, by forming the V-shaped cut portion (25i), the cutting device can be guided in the cutting process, and the cutting portion can be cut into a stable shape.
請求項9に記載の発明では、板部材加工工程では、一対の熱電素子(12、13)に伝熱可能に接合される電極部(25a)と、この電極部(25a)の両側に位置して高さ方向に延び上がり、熱交換媒体と熱交換するための熱交換部(25b)とを熱交換素子(25)のそれぞれに対応して形成するとともに、隣接する熱交換部(25b)の先端に切断部(25c)を形成することを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, in the plate member processing step, the electrode part (25a) joined to the pair of thermoelectric elements (12, 13) so as to be capable of transferring heat, and both sides of the electrode part (25a) are positioned. The heat exchange part (25b) for extending in the height direction and exchanging heat with the heat exchange medium is formed corresponding to each of the heat exchange elements (25), and the adjacent heat exchange part (25b) A cutting part (25c) is formed at the tip.
この発明によれば、熱交換素子(25)の熱交換部(25b)によって切断縁(251h1、251h2、252h1、252h2)を所定の高さに位置づけることができる。 According to this invention, the cutting edges (251h1, 251h2, 252h1, 252h2) can be positioned at a predetermined height by the heat exchange part (25b) of the heat exchange element (25).
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(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8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は熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the thermoelectric conversion apparatus in 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 1 thru | or FIG. FIG. 1 is a plan view showing an arrangement of
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は図1に示すB−B断面図である。さらに、図7は第1、第2板部材251、252の形状を示す断面図である。図8(a)は第1、第2板部材251、252の配列形態を示す平面図、図8(b)は(a)に示すB−B断面図である。
4 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line DD shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the shapes of the first and
本実施形態の熱電変換装置は、図3に示すように、複数のP型、複数の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、一対の熱電素子12、13それぞれ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および一対のケース部材28とから構成している。
As shown in FIG. 3, the thermoelectric conversion device of this embodiment includes a
熱電素子組立体である熱電素子基板10は、図3ないし図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、および電極素子である電極部材16から一体に構成している。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
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、一対の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。
Specifically, a pair of P-type
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。なお、P型熱電素子12およびN型熱電素子13は、その上端面、下端面が第1保持板11よりも突き出すように形成されている。
The P-type
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、第1保持板11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。
The
より具体的には、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。
More specifically, as shown in FIG. 3, the
その平面形状は、図4および図5に示すように、同一形状で統一されており、一対の熱電素子12、13の端面を覆う程度の矩形状に形成している。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。
As shown in FIGS. 4 and 5, the planar shape is unified with the same shape, and is formed in a rectangular shape that covers the end faces of the pair of
ところで、第1保持板11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。
By the way, the
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。
That is, when the
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。
The
このように電極部材16を配設することで、端子24aから端子24bに至る通電経路が形成される。つまり、図4では、電極部材16が熱電素子群に沿って平行に延びる複数の平行部と、その平行部の両端に位置してそれらを交互に接続する複数のターン部とを有することによって蛇行状に形成され、図5では、電極部材16が熱電素子群に沿って平行に延びる複数の平行部を有することによって蛇行状に形成されている。
By arranging the
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、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2保持板21に、複数の熱交換部材25を一体に構成している。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the heat-absorbing and heat-dissipating
それぞれの熱交換部材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6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。
Each
熱交換部25bは、電極部25aから伝熱される熱と熱交換媒体である空気と熱交換するためのフィンであり、切り起こしなどの成形で電極部25aと一体に形成している。なお、本実施形態では熱交換部の形状をルーバー25bで形成したが、これに限らず、スリット状、オフセット状の形状に形成しても良い。
The
そして、それぞれの熱交換部25bは、平面状の電極部25aが熱電素子基板10に配設された電極部材16の配列状態に対応する所定の配列状態になるように第2保持板21に配置され、かつそれぞれの熱交換部材25相互間は電気的に絶縁されている。
And each
なお、電極部25aが電極部材16に対応した形状で形成されているので、複数の熱交換部材25のうち、熱電素子基板10の一方側(図1参照)の熱電素子群の外端(図1中に示す第1列、第5列)に配設する場合と、その熱電素子群の外端の内側(図1中に示す第2列〜第4列)に配設する場合、および熱電素子基板10の他方側(図2参照)に配置する場合とは異なる形状に形成している。
In addition, since the
より具体的には、外端(図1中に示す第1列、第5列)に配設する熱交換部材25は、電極部25aの長手方向が風の流れ方向に直交する方向に形成され、熱交換部25bが風の流れ方向に沿う方向に形成されている。
More specifically, the
一方、外端の内側(図1中に示す第2列〜第4列)に配設する熱交換部材25は、電極部25aの長手方向が風の流れ方向に沿う方向に形成され、熱交換部25bが風の流れ方向に沿う方向に形成されている。
On the other hand, the
ところで、本実施形態の複数の熱交換部材25は、熱交換部材25を単品で形成するよりも、熱交換部25b相互間に連続部25cを介して複数の熱交換部材25を連続的に連なるコルゲート状に形成している。そして、それぞれの電極部25aを第2保持板21に組み付け、電極部25aを電極部材16に接合した後に、熱交換部材25相互間を電気的に絶縁させるように連続部25cを切断するようにしている。
By the way, the several
具体的には、図7(a)および図7(b)に示す形状のコルゲート状からなる第1、第2板部材251を仮組付部材として形成したものを第2保持板21に配列している。つまり、図7(a)に示す形状の第1板部材251が熱電素子基板10の一方側(図1参照)の外端の内側(図1中に示す第2列〜第4列)および熱電素子基板10の他方側(図2参照)に配設され、図7(b)に示す形状の第2板部材252が熱電素子基板10の一方側(図1参照)の外端(図1中に示す第1列、第5列)に配列される。
Specifically, the first and
そして、第1板部材251は、図7(a)に示すように、熱交換部25b、電極部25a、熱交換部25b、連続部25cの順に複数の熱交換部材25を連続的に連なるコルゲート状に形成している。一方の第2板部材252は、図7(b)に示すように、熱交換部25b、電極部25a、突き出し部25e、電極部25a、熱交換部25b、連続部25cの順に複数の熱交換部材25を連続的に連なるコルゲート状に形成している。
As shown in FIG. 7A, the
つまり、第2板部材252では、電極部25aの中央部に略山形状の突き出し部25eが形成されている。なお、突き出し部25eの山高さは第1、第2板部材251、252に形成される連続部25cの山高さ位置よりも低い位置に形成されている。これは、突き出し部25eの同一直線状に配設されるもう一方の第1板部材251の連続部25cを切断するときの切断装置の台座に用いられる(後述する)。
That is, in the
これにより、それぞれの熱交換部材25が複数の第1、第2板部材251、252に含まれることになるため、請求項では、複数の第1板部材251を第1熱交換素子と称し、かつ複数の第2板部材252を第2熱交換素子と称している。さらに、第1熱交換素子と第2熱交換素子を含めて熱交換素子群と称している。
Accordingly, each
ところで、電極部25aと熱交換部25bとを有する熱交換部材25を上述したようにコルゲート(波型)状に形成するには、単品で成形するプレス加工よりも複数の熱交換部材25を形成するローラー加工で製造する方が、特に熱交換部25bの形成工程の生産性が極めて良好である。
By the way, in order to form the
しかも、雌雄型を備えるプレス加工で製造するよりも、熱交換部25b、電極部25a、熱交換部25b、連続部25cと順にローラーにより材料を送って成形するローラー加工の方が型などの設備費が低コストで成形工程を行うことができる。
Moreover, rather than manufacturing by press working with male and female molds, the roller processing, in which the material is fed by the rollers in order, the
なお、第1、第2板部材251、252をコルゲート状に形成する板部材加工工程、第1、第2板部材251、252を第2保持板21に配列する配列工程、連続部25cを切断する切断工程などの製造方法については後述する。
In addition, the plate member processing step for forming the first and
また、以上の構成のうち、図1、図6中の1点鎖線を示す符号25g1、25g2、25g3、25g4は、詳しくは後述するが同一直線状に並ぶ連続部25cを切断するときの切断線である。
Also, in the above configuration, reference numerals 25g1, 25g2, 25g3, and 25g4 indicating the one-dot chain lines in FIGS. 1 and 6 are cutting lines for cutting the
さらに、図1、図6、および図7中に示す符号251h1、251h2、252h1、252h2は、上述した切断線25g1、25g2、25g3、25g4に沿って連続部25cを切断した後に形成される切断縁であり、この切断縁251h1、251h2、252h1、252h2のそれぞれには所定の隙間が形成されている。
Further, reference numerals 251h1, 251h2, 252h1, and 252h2 shown in FIGS. 1, 6, and 7 denote cutting edges formed after cutting the
そして、本実施形態では、第1、第2板部材251、252に形成される連続部25cを請求項では切断部と称している。また、第2板部材252に形成される突き出し部25eを請求項では非切断部と称している。
In the present embodiment, the
次に、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。
Next, the DC power input from the terminal 24a flows from the
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は吸熱側となる吸熱熱交換部を形成して低温の熱が伝熱されて被冷却流体が接触され、下方に配設された熱交換部25bは放熱側となる放熱熱交換部を形成して高温の熱が伝熱されて冷却流体が接触される。
At this time, the
つまり、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。
That is, as shown in FIG. 3, the
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。
In the present embodiment, the positive terminal of the DC power source is connected to the terminal 24a side, the negative terminal is connected to the terminal 24b side, and the DC power source is input to the terminal 24a. The positive terminal may be connected to the terminal 24b side, the negative terminal may be connected to the terminal 24a side, and a DC power supply may be input to the terminal 24b. However, at this time, the upper
次に、以上の構成による熱電変換装置の組み付け方法、および熱交換部材25の製造方法について説明する。まず、熱電素子12、13は、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(図示せず)にP型とN型を交互に略碁盤目状に複数個配列して第1保持板11を一体に構成する。これにより、複数の熱電素子12、13が熱電素子基板10に一体に構成される。
Next, a method for assembling the thermoelectric conversion device having the above configuration and a method for manufacturing the
そして、図4および図5に示すように、第1保持板11に隣接して配列された一対の熱電素子12、13の両端面に電気的に直列接続するように複数の電極部材16を半田付けにより接合する。これにより、複数の電極部材16一対の熱電素子12、13の配列状態に対応する所定の位置に配設することができる。
4 and 5, the plurality of
そして、図3に示すように、上方側に配設される電極部材16がNP接合部を形成し、隣接する一対の熱電素子12、13を直列的に接続するとともに、下方側に配設される電極部材16がPN接合部を形成し、隣接する一対の熱電素子12、13を直列的に接続する。また、複数の電極部材16により端子24a〜端子24bに至る通電経路が形成される。
As shown in FIG. 3, the
これを言い換えると、熱電素子基板10の一方側(図4参照)では、通電経路が平行に延びる複数の平行部と、その平行部の両端に位置してそれらを交互に接続する複数のターン部とを有することによって蛇行状に形成されている。また、他方側(図5参照)では、平行に延びる複数の平行部を有することによって蛇行状に形成されている。 In other words, on one side of the thermoelectric element substrate 10 (see FIG. 4), a plurality of parallel portions in which energization paths extend in parallel and a plurality of turn portions that are positioned at both ends of the parallel portions and alternately connect them. Are formed in a meandering manner. The other side (see FIG. 5) is formed in a meandering manner by having a plurality of parallel portions extending in parallel.
ここで、平行部とは、一対の熱電素子12、13および電極部材16が熱交換媒体の流れ方向と平行に配列されたときの電流の流れ方向を示しており、複数のターン部とは、一対の熱電素子12、13および電極部材16が熱交換媒体の流れ方向と直交する方向に配設されたときの電流の流れ方向を示しており、平行部の両端に位置している。
Here, the parallel part indicates the flow direction of current when the pair of
ここで、第1保持板11に複数の熱電素子12、13を配列させ、一対の熱電素子12、13それぞれに、電極部材16を配設する組付け工程を熱電素子基板10の熱電素子組付け工程と称する。
Here, the assembly process of arranging the plurality of
なお、熱電素子12、13および電極部材16は、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組み付けても良い。これによれば、熱電素子12、13、および電極部材16を極小部品であっても容易に摘むことができるので生産性が低下することなく組付けができる。
The
次に、複数の熱交換部材25の製造方法は、ロール加工によって製造する。つまり、雌雄一対のローラーに帯状の導電性材料を送り込んで、熱交換部25b、電極部25a、熱交換部25b、連続部25cと順に連続的にコルゲート状となった複数の熱交換部材25が第1、第2板部材251、252(図7(a)、図7(b)参照)として形成される。
Next, the manufacturing method of the several
このときに、第1、第2板部材251、252に形成される連続部25cは、同一の山高さとなるように形成する。また、一方の第2板部材252には、電極部25aの中央部に、略山形状の突き出し部25e(第1、第2板部材251、252に形成される連続部25cの山高さ位置よりも低い位置に)が形成される。
At this time, the
また、連続部25cの前縁および後縁には、略V字状の切れ込む部25iが同時に形成されている(後述する)。これを仮組付部材251、252を形成する板部材加工工程と称する。
Further, a substantially V-shaped
そして、コルゲート状に形成された第1、第2板部材251、252を摘んで、図8(a)に示すように、第2保持板21に設けられた嵌合孔(図示せず)に、一列ごとに電極部25aを挿入して、第2保持板21に複数の第1、第2板部材251、252を配列する。
Then, the first and
なお、このときに、第2板部材252は、吸熱側もしくは放熱側のいずれか一方の熱電素子群の外端に仮配設し、第1板部材251は、熱電素子群の外端の内側および吸熱側もしくは放熱側のいずれか一方の全列に仮配設する。
At this time, the
より具体的には、第1、第2板部材251、252に形成された連続部25cが設定されたそれぞれの切断線25g1、25g2、25g3、25g4に同一直線上に並ぶように配設するようにしている。
More specifically, the
つまり、第1板部材251の連続部25cは、それぞれの切断線25g1、25g2、25g3、25g4を位置付けて配設し、第2板部材252の突き出し部25eのひとつは、切断線25g1、25g2のうち一つ25g1を位置付けて配設され、第2板部材252の連続部25cのひとつは、切断線25g1、25g2のうち他の一つ25g2を位置付けて配設される。
In other words, the
これにより、第1、第2板部材251、252の連続部25cが同一直線上に並べることができる。また、第2板部材251の突き出し部25eは第1板部材251の連続部25cの一つに同一直線上に並べることができる。
Thereby, the
従って、複数の第1、第2板部材251、252が吸熱、放熱基板20に一体に構成される。これを仮組付部材251、252を複数列に配設する熱交換素子組立体の配列工程と称する。
Accordingly, the plurality of first and
そして、一対の吸熱、放熱基板20との間に熱電素子基板10を積層させた状態で、それぞれの電極部材16とそれぞれの電極部25aとを一斉に半田付けで接合する。これを接合工程と称する。なお、この接合工程は、熱電素子基板10の一方側の吸熱、放熱基板20と他方側の吸熱、放熱基板20とを、熱電素子基板10を反転させて片面ごとに接合するようにしても良い。
And in the state which laminated | stacked the thermoelectric element board |
そして、接合工程で接合された熱交換部材25のうち、図8(a)および図8(b)に示すように、隣り合う熱交換部25b相互間に形成された同一直線上に並ぶ連続部25cをそれぞれ切断線25g1、25g2、25g3、25g4に沿って切断装置により連続的に切断する。
And among the
ここで、同一直線上に並ぶ連続部25cを切断するには、例えば、先端に刃先が形成された切断装置を切断線25g1、25g2、25g3、25g4に沿って移動させることで、連続部25cが連続的に切断されるとともに、切断された端部が切断曲げ治具(図示せず)により、切縁251h1、251h2、251h2、252h2の間に所定の空間を有する隙間を形成するように押し広げるようにしている。
Here, in order to cut the
なお、このときに、連続部25cの前縁、および後縁に形成された切り込み部25iに切断曲げ治具(図示せず)の刃先を当てることで容易に切断できるようにしている。また、突き出し部25eと同一直線上に並ぶ連続部25cを切断するときには、その突き出し部25eで切断装置を支持することができる。
At this time, cutting can be easily performed by applying a cutting edge of a cutting and bending jig (not shown) to the
ところで、図6は、それぞれの連続部25cが切り離された状態を示す断面図であり、切縁251h1、251h2、251h2、252h2の間に所定の隙間が形成されることで隣り合う熱交換部材25相互が電気的に絶縁される。
Incidentally, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the respective
以上の切断工程によれば、第2板部材252と第1板部材251とは全体形状が異なるが、少なくとも連続部25cが同一の山高さの位置に形成されていることで同一直線上に並ぶ連続部25cを連続的に一気に、かつ容易に切断することができる。
According to the above cutting process, the
また、第2板部材252に形成された突き出し部25eが、第1板部材251に形成された連続部25cの山高さ位置よりも低い位置に形成されていることにより、第1板部材251側の連続部25cの切断が容易にできるとともに、突き出し部25eで切断装置を支持することができることで切断箇所が不揃いとなることはない。むしろ切断箇所が安定した形状に切断できる。
In addition, the protruding
なお、本実施形態では、切断と同時に切縁251h1、251h2、251h2、252h2の間に所定の空間を形成する切断曲げ治具を用いて連続部25cを切断したが、これに限らず、レーザー光を照射するレーザー加工、カッターを用いて矢印の方向にスライドさせて連続部25cを切断するようにして、別治具により切断された端部を押し曲げるようにしても良い。
In the present embodiment, the
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。なお、この種の熱電変換装置として、半導体や電気部品などの発熱部品の冷却用や暖房装置などの加熱用に用いられる。
Then, by assembling the upper side and the lower side of the
ところで、本実施形態では、複数のP型熱電素子12と複数のN型熱電素子13とが直列接続された一対の熱電素子12、13を通電経路に沿って複数対配列して熱電素子基板10が構成されている。そして、その熱電素子基板10の両面には、一対の熱電素子12、13の間に対応して設けられた複数の熱交換素子25を有する熱交換素子群251、252が配置されている。
By the way, in the present embodiment, a plurality of pairs of
なお、これらの熱交換素子群251、252は、これに限らず、熱電素子基板10の一方面のみに配置しても良い。さらに、本実施形態の熱交換素子群251、252は、第1と第2熱交換素子群251、252を有している。
The heat
熱交換素子群251、252には、連続した板材251を切り離して複数個形成されており、隣接する切断縁251h1、251h2の間に隙間を設け、それぞれの切断縁251h1、251h2の隙間が列状に配置された複数の熱交換素子251を含む第1熱交換素子群251を有する。
In the heat
その第1熱交換素子群251においては、複数列の第1熱交換素子251が、隣接する切断縁251h1、251h2の間のそれぞれに、平行に設定された複数の切断線25g1、25g2、25g3、25g4のそれぞれを位置付けて配列されている。
In the first heat
一方の第2熱交換素子群252は、連続した板材252を切り離して形成され、それぞれの切断縁252h1、252h2の間に隙間を設けて列状に配置された複数の第2熱交換素子252を含む。
One second heat
そして、その第2熱交換素子252は、第1熱交換素子251の切断縁251h1、251h2より低く配置され、切断線25g1、25g2のひとつ25g1において切断されることなく当該切断線下に横たわって延びる切断部位である突き出し部25eを有する。
The second
これにより、第1熱交換素子251と第2熱交換素子252とは異なる形状を与えられる。第2熱交換素子群252は、切断縁252h1、252h2の間に切断線25g1、25g2の他のひとつ25g2を位置付けて配列されている。この結果、第1熱交換素子251を切り分ける切断線25g1、25g2上において、第2熱交換素子252の切り分けも実行することができる。
Thereby, the 1st
また、熱電変換装置に設定される通電経路は、平行に延びる複数の平行部と、この平行部の両端に位置してそれらを交互に接続する複数のターン部とを有することによって蛇行状に形成されることができる。 The energization path set in the thermoelectric conversion device is formed in a meandering manner by having a plurality of parallel portions extending in parallel and a plurality of turn portions located at both ends of the parallel portions and alternately connecting them. Can be done.
熱電素子基板20が上記構成においては、第1熱交換素子251は複数の平行部と直交する列をなして配置されて平行部に対応して設けられる。また、第2熱交換素子252は、複数のターン部の並び方向に沿って列をなして配置され、複数のターン部に対応して設けられる。
When the
また、それぞれの切断縁251h1、251h2、252h1、252h2、25h5の前縁または後縁、あるいは両縁には、めくれ上がった切り込み部25iが形成されている。この切り込み部25iは切断工程における切断装置としての刃具を案内し、確実な切断の実行と、滑らかで変形の少ない切断痕の提供とが可能となる。
Further, a cut-out
また、熱交換素子25のそれぞれは、一対の熱電素子12、13に伝熱可能に接合された電極部25aと、この電極部25aから高さ方向に延び上がり、熱交換媒体と熱交換する熱交換部25bとを有する。そして、熱交換部25bの先端に切断縁251h1、251h2、252h1、252h2が形成されている。
Further, each of the
電極部25aは、熱電素子12、13に直接接合される構成、あるいは熱電素子12、13間を電気的に接続する電極部材16に接続される構成をとることができる。電極部25aには、熱伝導性であることが求められ、必ずしも導電性を有する必要はないが、導電性を有することができる。
The
そして、以上の構成による熱電変換装置は、複数対の熱電素子12、13を配列してなる熱電素子基板10の両面に複数の熱交換素子25を配置する熱電変換装置の製造方法が提供される。
And the thermoelectric conversion apparatus by the above structure provides the manufacturing method of the thermoelectric conversion apparatus which arrange | positions the several
本実施形態の製造方法では、熱電素子基板10の組立の後に、あるいはその組立とは別に、熱交換素子群251、252の製造が実行されるものである。その熱交換素子群251、252の製造工程の一部は、熱電素子基板10上において実行することができ、または熱電素子基板10から離れて第2保持板21などの吸熱、放熱基板20上においても実行されうる。
In the manufacturing method of this embodiment, the heat
また、第1第2熱交換素子251、252は、板材を所定の形状に曲げ、それらを配列した後に、切り分けて製造される。板部材加工工程では、第1熱交換素子251としての第1板部材251の加工工程と、第2熱交換素子252としての第2板部材252の加工工程とを有することができる。
The first and second
また、連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する複数の切断部である連続部25cを有する第1板部材251を形成している。連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する複数の連続部25cと、この連続部25cよりも低い高さに位置する複数の非切断部である突き出し部25eとを有する第2板部材252を形成している。
Moreover, the
そして、それぞれが平行に設定された複数の切断線25g1、25g2上に連続部25cが位置するように第1板部材251と第2板部材252とを複数列をなして配列する。この配列工程では、ひとつの切断線25g1、25g2上に複数列の連続部25cを配置する。この後、切断工程が実行される。
Then, the
切断工程では、第1板部材251と第2板部材252との連続部25cを切断できるが、第2板部材252の突き出し部25eを切断することがない高さに切断装置を位置させて、切断線25g1、25g2に沿って切断装置を移動させる。この結果、連続部25cを連続的に切断し、突き出し部25eを切断することなく残すことができる。
In the cutting step, the
また、配列工程では、第1板部材251と第2板部材252とが熱電素子基板10の一方面のみに接合されてもよい。また、接合後に切断を実行でき、接合工程を第1板部材251と第2板部材252との状態で実行できるので生産性が向上する。さらに、この切断工程の後に、隣接する切断縁251h1、251h2、252h1、252h2の間に隙間を形成する隙間形成工程を備えてもよい。
Further, in the arranging step, the
これによれば、切断縁縁251h1、251h2、252h1、252h2の間を確実に離すことができ、電気的な絶縁性を得ることができる。 According to this, the cutting edges 251h1, 251h2, 252h1, 252h2 can be reliably separated, and electrical insulation can be obtained.
さらに、配列工程では、複数の第2板部材252と切断線25g1、25g2と直交させて複数の列をなすように配列し、それらの一端に第2板部材252のひとつ251を切断線25g1、25g2と直交させて配列し、それらの他端に第2板部材252のひとつ251を切断線25g1、25g2と直交させて配列し、切断線25g1、25g2のひとつ25g2の一端には第2板部材252のひとつ252の突き出し部25eを位置させる。
Further, in the arranging step, the plurality of
そして、上記切断線25g1、25g2のひとつ25g2の他端には、第2板部材252の他のひとつ252の連続部25cを位置させることができる。また、板部材加工工程では、連続部25cの前縁または後縁に、切断装置の刃具などを案内するためのV字形の切れ込み部25iが形成されてもよい。
Then, the
さらに、板部材加工工程では、一対の熱電素子12、13に伝熱可能に接合される電極部25aと、この電極部25aの両側に位置して高さ方向に延び上がり、熱交換媒体と熱交換するための熱交換部25bとをそれぞれの熱交換素子25に対応して形成するとともに、隣接する熱交換部25bの先端に連続部25cを形成することができる。
Further, in the plate member processing step, the
以上の第1実施形態による熱電変換装置によれば、熱交換部25b、電極部25a、熱交換部25b、連続部25cの順に複数の熱交換部材25を連続的に連なるコルゲート状に形成された第1、第2板部材251、252として設けることにより、プレス加工で単品製造する従来の製造方法に比べて形成工数を低減できる。
According to the thermoelectric conversion device according to the first embodiment described above, a plurality of
しかも、第1、第2板部材251、252をロール成形による成形が可能となることで、熱交換部材25の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
In addition, since the first and
一対の吸熱、放熱基板20において、それぞれの連続部25cが同一直線上に並ぶように第1、第2板部材251、252を第2保持板21に配置して、それぞれの電極部材16とそれぞれの電極部25aとが接合した後に、同一直線上に並ぶ連続部25cを連続的に切断することで隣り合う熱交換部材25相互が電気的に絶縁されるようにしている。
In the pair of heat-absorbing and heat-dissipating
これによれば、連続部25cが多数箇所あるため、その連続部25cを同一直線上に揃えて連続的に切断することで切断工数を大幅に低減できる。また、その切断箇所が一様に安定した形状で切断できるため、切断箇所が不揃いとなることはなく、かつ電気的絶縁のための適正な隙間を形成できる。
According to this, since there are many
第1、第2板部材251、252は、熱交換部材25のそれぞれを断面形状が略U字状に形成され、その底部に平面状からなる電極部25aを形成し、その電極部25aから外方に延出された平面に熱交換部25bを形成し、さらに隣り合う熱交換部25bが連続部25cを介して連結され、かつ互いの連続部25cが同一の山高さの位置に形成されている。
The first and
これによれば、連続部25cが同一の山高さの位置に形成されていることで、切断するときに容易に切断ができる。また、第2板部材252と第1板部材251とは全体形状が異なるが、少なくとも連続部25cが同一の山高さの位置に形成しておれば、同一直線上に並ぶ連続部25cを一気に、かつ容易に切断することができる。
According to this, since
なお、空気の流れ方向の上流端と下流端とに配置される第2板部材252には、電極部25aの中央部に略山形状の突き出し部25eが形成され、この突き出し部25eを第1板部材251側の連続部25cの山高さ位置よりも低い位置に形成されている。
The
これによれば、第1板部材251側の同一直線上に並ぶ連続部25cの切断が容易にできるとともに、その突き出し部25eで切断治具を保持することができることで切断箇所が不揃いとなることはない。むしろ切断箇所が安定した形状に切断できる。
According to this, the
また、電極部25aの中央部に突き出し部25eが形成されることにより、第2板部材252では第1板部材251に比べて熱交換部25bの熱交換面積が小さいので、より多くの熱交換面積を確保することができる。
Moreover, since the
また、一対の熱電素子12、13と電極部25aとの間には、平板状の電極部材16が配設されていることにより、一対の吸熱、放熱基板20の間に熱電素子基板10を積層させる前工程で、一対の熱電素子12、13を電極部材16により直列的に接合できるため、熱電素子12、13、電極部材16間における導通不良などの電気的な検査が熱電素子基板10のみで容易に行うことができる。これにより、一対の吸熱、放熱基板20との間に熱電素子基板10を積層させた接合工程の後に検査するよりも早期に不良品の抽出ができるとともに組付性の向上が図れる。
Further, a plate-
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、第2板部材252を電極部25aの中央部に略山形状の突き出し部25eを形成したが、これに限らず、具体的には、図9に示すように、突き出し部25eを形成せずに、電極部25aを幅広く形成しても良い。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
(他の実施形態)
以上の実施形態では、熱交換部材25の電極部25aを一対の熱電素子12、13に別体の電極部材16を介して接合する方式の熱電変換装置に本発明を適用させたが、これに限らず、具体的には、図10に示すように、電極部材16を設けずに、熱交換部材25の電極部25aを直接、一対の熱電素子12、13に接合させる方式の熱電変換装置に適用させても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the present invention is applied to the thermoelectric conversion device in which the
10…熱電素子基板(熱電素子組立体)
12…P型熱電素子、熱電素子
13…N型熱電素子、熱電素子
16…電極部材(電極素子)
20…吸熱、放熱基板(熱交換素子組立体)
25…熱交換部材(熱交換素子)
25a…電極部
25b…熱交換部
25c…連続部、切断部
25e…突き出し部、非切断部
25g1、25g2、25g3、25g4…切断線
25i…切れ込み部
251…第1板部材、第1熱交換素子(仮組付け部材、熱交換素子群)
251h1、251h2、252h1、252h2…切断縁
252…第2板部材、第1熱交換素子(仮組付け部材、熱交換素子群)
10 ... Thermoelectric element substrate (thermoelectric element assembly)
DESCRIPTION OF
20 ... heat absorption, heat dissipation board (heat exchange element assembly)
25 ... Heat exchange member (heat exchange element)
25a ...
251h1, 251h2, 252h1, 252h2 ... cutting
Claims (9)
前記熱電素子組立体(10)の一方面に配置され、前記一対の熱電素子(12、13)の間に対応して設けられた複数の熱交換素子(25)を有する熱交換素子群(251、252)とを備え、
前記複数の熱交換素子(25)のそれぞれは、前記一対の熱電素子(12、13)に伝熱可能に接合された電極部(25a)と、前記電極部(25a)から高さ方向に延び上がり、熱交換媒体と熱交換する熱交換部(25b)とを有し、
前記熱交換部(25b)の先端において、連続した板材を切り離す際に屈曲して形成された切断縁(251h1、251h2)がそれぞれ隙間を設けて列状に配置された複数の第1熱交換素子(251)と、
前記熱交換部(25b)の先端において、連続した板材を切り離す際に屈曲して形成された切断縁(252h1、252h2)がそれぞれ隙間を設けて配置された部位と、前記熱交換部(25b)の高さ方向に前記複数の第1熱交換素子(251)より低く配置され、他の熱交換部(25b)に接続するように設けられた部位とが交互に配置された複数の第2熱交換素子(252)と、を備え、
複数の前記第1熱交換素子(251)の前記切断縁(251h1、251h2)の隙間を結ぶ切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)がそれぞれ平行となるように配列され、前記切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)上に前記第2熱交換素子(252〉の前記切断縁(252h1、252h2)の隙間が位置するように配列されていることを特徴とする熱電変換装置。 A thermoelectric element assembly (10) formed by arranging a plurality of pairs of thermoelectric elements (12, 13) in which a P-type thermoelectric element (12) and an N-type thermoelectric element (13) are connected in series along an energization path; ,
A heat exchange element group (251) having a plurality of heat exchange elements (25) disposed on one surface of the thermoelectric element assembly (10) and provided correspondingly between the pair of thermoelectric elements (12, 13). 252), and
Each of the plurality of heat exchange elements (25) extends in the height direction from the electrode part (25a) joined to the pair of thermoelectric elements (12, 13) so that heat can be transferred. And a heat exchange part (25b) for exchanging heat with the heat exchange medium,
A plurality of first heat exchange elements in which cutting edges (251h1, 251h2) formed by bending when cutting a continuous plate material are arranged in a row at the front end of the heat exchange part (25b) with a gap between them. (251),
A portion where cutting edges (252h1, 252h2) formed by bending when cutting a continuous plate at the tip of the heat exchanging portion (25b) are provided with gaps, and the heat exchanging portion (25b) A plurality of second heats that are arranged in the height direction lower than the plurality of first heat exchange elements (251) and alternately arranged with portions provided to be connected to the other heat exchange units (25b). An exchange element (252),
Cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) connecting gaps of the cutting edges (251h1, 251h2) of the plurality of first heat exchange elements (251) are arranged in parallel to each other, and the cutting lines (25g1) 25g2, 25g3, 25g4), the thermoelectric conversion device is arranged such that a gap between the cutting edges (252h1, 252h2) of the second heat exchange element (252> is located .
前記第1熱交換素子(251)は、前記複数の平行部と直交する列をなして配置されており、
前記第2熱交換素子(252)は、前記複数のターン部の並び方向に沿って列をなして配置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。 The energization path is formed in a meandering shape by having a plurality of parallel portions extending in parallel and a plurality of turn portions that are located at both ends of the parallel portions and alternately connect them,
The first heat exchange elements (251) are arranged in a row orthogonal to the plurality of parallel portions,
The thermoelectric conversion device according to claim 1, wherein the second heat exchange elements (252) are arranged in a row along an arrangement direction of the plurality of turn portions.
連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する複数の切断部(25c)を有する第1板部材(251)を形成するとともに、連続した板材を曲げることにより所定の高さに位置する前記複数の切断部(25c)と、前記切断部(25c)よりも低い高さに位置する複数の非切断部(25e)とを有する第2板部材(252)を形成する板部材加工工程と、
平行に設定された複数の切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)上に前記切断部(25c)が位置するように前記第1板部材(251)と前記第2板部材(252)とを複数列に配列する配列工程と、
前記第1板部材(251)と前記第2板部材(252)との前記切断部(25c)を切断でき、前記第2板部材(252)の非切断部(25e)を切断することがない高さに切断装置を位置させて、前記切断線(25g1、25g2、25g3、25g4)に沿って切断装置を移動させる切断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。 In the method of manufacturing a thermoelectric conversion device in which a plurality of heat exchange elements (25) are arranged on one surface of a thermoelectric element assembly (10) formed by arranging a plurality of pairs of thermoelectric elements (12, 13),
The first plate member (251) having a plurality of cut portions (25c) positioned at a predetermined height is formed by bending the continuous plate material, and the first plate member (251) is positioned at a predetermined height by bending the continuous plate material. A plate member processing step for forming a second plate member (252) having a plurality of cut portions (25c) and a plurality of non-cut portions (25e) located at a lower height than the cut portions (25c);
The first plate member (251) and the second plate member (252) are arranged so that the cutting part (25c) is positioned on a plurality of cutting lines (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) set in parallel. An arrangement step of arranging in a plurality of rows;
The cutting part (25c) between the first plate member (251) and the second plate member (252) can be cut, and the non-cutting part (25e) of the second plate member (252) is not cut. And a cutting step of moving the cutting device along the cutting line (25g1, 25g2, 25g3, 25g4) by positioning the cutting device at a height.
前記切断線(25g1、25g2)のひとつ(25g2)の一端には、前記複数の第2板部材(252)のひとつ(252)の前記非切断部(25e)を位置させ、
当該切断線(25g1、25g2)のひとつ(25g2)の他端には、前記複数の第2板部材(252)の他のひとつ(252)の前記切断部(25g1、25g2)を位置させることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法。 In the arranging step, the plurality of first plate members (251) are arranged so as to form a plurality of rows orthogonal to the cutting lines (25g1, 25g2),
Wherein one end of one of the cutting lines (25G1,25g2) (25G2), the positions the uncut portion (25e) of said plurality of second plate members (252) of one (252)
The other end of one of the cutting lines (25g1,25g2) (25g2), that is positioned the cutting portion (25G1,25g2) said plurality of second plate members (252) of the other one (252) The manufacturing method of the thermoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 4 thru | or 6 characterized by the above-mentioned.
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