JPH03263382A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小型で電気絶縁性に優れた熱電変換装置に関
する。

〔従来の技術〕

例えば特開昭５３−９９７９６号公報に示されている従
来の熱電変換装置は、第２７図に示すように、熱電変換
部８０と吸熱熱交換器８１と放熱熱交換器８２とからな
り、ペルチェ効果を利用して吸、放熱する装置である。

この熱電変換部８０は、互いに隔設して交互に設けられ
た複数のＰ型熱電素子ＩＰ’及びＮ型熱電素子ｌｎ′と
、隣接する各一対のＰ型、Ｎ型熱電素子１ｐ’、ｉｎ’
の各一端面どうしを接続する複数の吸熱電極板８３と、
上記各一対と異なる組合せからなる各一対のＰ型、Ｎ型
熱電素子ｉｐ’、ｉｎ’の各他端面どうしを接続する複
数の放熱電極板８４とから構成されている。そして、吸
熱熱交換器８１は各吸熱電極板８３に伝熱可能に接合さ
れた電気絶縁板８５とこの電気絶縁板８５の他面に伝熱
可能に接合された吸熱金属板８６とからなる。同様に、
放熱熱交換器８２は各放熱電極板８４に伝熱可能に接合
された電気絶縁板８７とこの電気絶縁板８７の他面に伝
熱可能に接合された放熱金属板８８とからなる。

このような構成において放熱電極板８４ａを電源の負極
に接続し、放熱電極板８４ｂを正極に接続して通電すれ
ば、吸熱電極板８３が吸熱し、吸熱金属板８６は冷却さ
れ、放熱電極板８４が放熱し、放熱金属板８８は加熱さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来技術では、隣接する吸熱電極板８３ど
うし、または放熱電極板８４どうじの短絡を防止するた
め各電極板８３．８４と金属板８６．８８との間に電気
絶縁板８５．８７が必要であった。このため吸熱効率、
放熱効率が低下するという問題点があった。

また、熱電変換部８０に通電される電流は、各電極板８
３．８４を通るため、この電極板の電気抵抗によりジュ
ール熱が発生し、冷却効果を減少させるという問題点が
あった。

特に従来の構成では電極板の通電方向に対する断面積が
小さく、通電方向に対する長さが長いことから、電気抵
抗が大きくジュール熱の発生も多くなるという問題点が
あった。

さらに、従来の構成において電極板の通電方向長さを短
くすると、反対側の隣接する電極板が接近するため、こ
れらが短絡する可能性があった。

例えば、吸熱電極板８３の長さを短くすると、反対側で
ある放熱側の２枚の放熱電極板８４どうしが接近してし
まう。

このように、一方の面で複数の吸熱電極板８３が隣接し
、他方の面で複数の放熱電極板８４が隣接するため、吸
熱電極板８３どうしの絶縁、および放熱電極板８４どう
しの絶縁のために各電極板間に十分な間隔が必要であり
、装置の小型化が困難であった。

ここで上記の隣接する電極板どうしが短絡すると、これ
ら電極板の間の熱電素子は熱輸送を行なわなくなるため
熱電変換装置における絶縁は重要な技術課題であった。

本発明は上記のごとき従来の問題点に鑑み、吸熱電極板
どうし、または放熱電極板どうしの電気絶縁性を低下さ
せることなく小型化が可能な熱電変換装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の熱電変換装置は、Ｎ型熱電素子、吸熱電極板、
Ｐ型熱電素子及び放熱電極板を、上記の順番に複数組積
層してなる積層熱電変換部と、前記積層熱電変換部の一
側方に配設され前記吸熱電極板に伝熱可能に接続された
吸熱熱交換器と、前記積層熱電変換部の他側方に配設さ
れ前記放熱電極板に伝熱可能に接続された放熱熱交換器
とを備えることを特徴としている。

〔作用〕

積層熱電変換部はＮ型熱電素子、吸熱電極板。

Ｐ型熱電素子及び放熱電極板を積層して接合した構造を
もつので、この積層熱電変換部の両端に直流電圧を印加
すると、電流はＮ型熱電素子、吸熱電極板、Ｐ型熱電素
子及び放熱電極板の順に流れる。その結果、ベルチェ効
果により、各吸熱電極板は各両側の接合面及びその近傍
において低温となり吸熱熱交換器から吸熱する。また、
各放熱電極板は各両側の接合面及びその近傍において高
温となり、放熱熱交換器に放熱する。

特に本発明の熱電変換装置では、積層熱電変換部が上記
したように積層構造をもつために、隣り合う２枚の吸熱
電極板の間、または隣り合う２枚の放熱電極板の間には
必らず１枚の放熱または吸熱電極板と１つづつのＰ型、
Ｎ型熱電素子が介在している。このため、隣り合う２枚
の吸熱または放熱電極板の間の絶縁性は、Ｐ型、Ｎ型熱
電素子の寸法を小さくしても、またＰ型、Ｎ型熱電素子
の密度を向上しても十分に高い絶縁性が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の熱電変換装置の各実施例を図面を用いて
説明する。ただし、各実施例の熱電変換装置の構成要素
の内、機能が共通するものには同一符号を付す。

（第１実施例） 本発明による熱電変換装置の第１実施例を第１図に示ず
。第１図は熱電変換装置の中間部を省略した平面図であ
る。

この熱電変換装置は、熱交換器としての機能をもつ積層
型熱電変換部ｌで構成されている。

この積層型熱電変換部１は、Ｎ型熱電素子１ｎと、本発
明でいう吸熱熱交換器を兼ねる吸熱電極板１１と、Ｐ型
態電変換素子１ｐと、本発明でいう放熱熱交換器を兼ね
る放熱電極板１２とを、上記の順番に複数組、積層し接
合して形成されている。なお、Ｎ型熱電素子１ｎ及びＰ
型態電変換素子１ｐと吸熱電極板１１及び放熱電極板１
２とははんだ付けにて゛通電可能に接合されている。又
、積層型熱電変換部１の両端には通電用の正電極１３及
び負電極１４が個別にはんだ付けされている。

Ｎ型熱電素子１ｎ及びＰ型態電変換素子１ｐとしては、
Ｎ３閣、横３ミリ、厚さ１．３ｍｍの寸法のものを用い
ており、Ｎ型熱電素子Ｉｎとしてビスマス・テルル系の
ものを、Ｐ型熱電変換素子ＩＰとしてビスマス・チル系
のものを採用している。

吸熱電極板１１及び放熱電極板１２は、縦３ｃｍ。

横２ｃｎ＋、厚さ１ＩＴＩＩＩ＋の長方形銅板からなり
、各一端部中央の一面側にＮ型熱電素子１ｎが接合され
、同他面側にＰ型熱電素子１ｐがハンダ付けされている
。吸熱電極板１１及び放熱電極ｔＦｊ、１２の各中央部
及び各他端側は熱交換部を構成しており、これら熱交換
部には、切込み窓つまりルーバ２２が形成されている。

このルーバ２２は第２図に示すように、電極板１２の長
辺と平行な多数の線状貫通溝により互いに分離される多
数の帯部からなる。

なお、各帯部は第１図に示すように、交互に反対方向に
膨出変形されている。なお、第２図では電極板１１のル
ーバ２２を省略したが、電極板１２と同様のルーバが形
成されている。また、各電極板１１．１２は積層方向と
直角に配設されており、吸熱電極板１１と放熱電極板１
２は互いに反対方向に配設されている。

この熱電変換装置は、以下のようにして組立てられる。

すなわち、まず吸熱電極板１１の一面とＮ型熱電変換素
子１ｎの一面とをハンダ付けし、同様に放熱電極板１２
の一面とＰ型熱電素子ｔｐの一面とをハンダ付けする（
第２図参照）。

次に、吸熱電極板１１及び放熱電極板１２を、上述した
順序で積層する。次に、吸熱電極板１１の他面とＰ型熱
電素子１ｐの他面とをハンダ付けし、放熱電極板１２の
他面とＮ型熱電素子Ｉｎの他面とをハンダ付けする。最
後に、正電極１３及び負電極１４がハンダ付けされる。

次に、この熱電変換装置の作用を説明する。

ただし、吸熱電極板１１の上記熱交換部は電気絶縁性の
被冷却流体に接触しており、放熱電極板１２の上記熱交
換部は電気絶縁性の冷却流体（図示せず）に接触してい
る。そして更に、上記被冷却流体と上記冷却流体とは、
積層型熱電変換部１の部位にて、図示しない断熱性の流
体分離部材により分離されている。

正電極１３と負電極１４との間に直流電流を流すと、Ｐ
型熱電素子１ｐ及びＮ型熱電素子１ｎに接合する吸熱電
極板１１の両側の接合面及びその近傍はベルチェ効果に
より低温となり、吸熱電極板１１はその熱交換部を介し
て上記被冷却流体から吸熱する。一方、Ｎ型熱電素子１
ｎ及びＰ型熱電素子１ｐに接合する放熱電極板１２の両
側の接合面及びその近傍はベルチェ効果により高温とな
り、放熱電極板１２はその熱交換部を介して上記冷却流
体に放熱する。

その結果、被冷却流体から吸収された熱量及びＰ型熱電
素子１ｐやＮ型熱電素子１ｎで発生したジュール熱は、
冷却流体に移送される。

本実施例の熱電変換装置によれば、 （イ）吸熱電極板１１が熱交換部（本発明でいう吸熱交
換部）を有し、放熱電極板１２が熱交換部（本発明でい
う放熱熱交換器）を有しているので、吸熱部または放熱
部と、熱交換部との間の伝熱抵抗を小さくすることがで
きる。

（ロ）電流が積層方向に直線的に流れるので、吸熱電極
板１１及び放熱電極板１２における電流方向に対する断
面積が大きく、また通電距離が電極板の厚さ分しかない
ため、抵抗電力損失及びそれによるジュール熱発生量を
大幅に減らすことが０ できる。従来の熱電変換装置では、電流は電極板の表面
と平行に流れるので断面積が小さ（、距離が長いため電
気抵抗が大きく、電力損失及びジュール熱発生量が大き
い。

また、異なる電位をもつ隣接する吸熱電極板１１又は隣
接する放熱電極板１２が第２７図に示す従来装置の如く
同一の電気絶縁板８５．８７の表面にお互いに近接して
配設されておらず、たとえ装置寸法を縮小しても、電気
絶縁が容易となる。

（ハ）吸熱電極板１１及び放熱電極板１２は両側の接合
面で吸熱又は発熱するので、それらの各片面でのみ吸熱
、放熱を行う従来装置よりも、吸熱電極板１１及′び放
熱電極板１２の必要面積が半減する。

（ニ）第２７図に示す従来の熱電変換装置では、電気絶
縁板８７．８５を用いているので熱抵抗が大きく不利が
あるが、この問題は本発明により解消される。

（ホ）更に第２７図に示す従来の熱電変換装置では、両
電気絶縁板間の相対向する平坦表面間に、各熱電素子１
ｐ’、Ｉｎ’などが横並びに並設されており、これらの
寸法ばらつきが大きいと、面合せが困難となる場合があ
る。この問題は、積層構造を有する本発明では生しない
。

なお、各電極板１１．１２として他の構造の採用も可能
である。例えば、各電極板１１．１２から熱電素子の積
層方向にフィンを延伸させてもよい。また、各電極板１
１．１２によりヒートパイプを構成してもよいし、又は
ヒートパイプを各電極板１１．１２に付設してもよい。

各電極板１１１２の変形構造を第３図〜第７図に示す。

ただし、理解を容易にするために以下の説明では同機能
の要素に同一符号を付す。

第３図に、各電極板１１．１２の熱交換部をヒートパイ
プ化した一例を示す。各電極板１１．１２は互いに重ね
られ各周縁部が互いにハンダ付けされた一対の長方形の
金属板２５．２６からなる。

これら金属板２５．２６は、両熱電素子Ｉｎ、１ｐが接
合される一端部（以下、接合部という）においてそれぞ
れ平板形状をもち、中央部及び他端部（すなわち熱交換
部）においてそれぞれ凹部２７をもつ。これら凹部２７
は互いに対向して内部に断面が偏平である密閉空間２８
を形成している。

そして、凹部２７により区画される密閉空間２８には作
動媒体としてＲ２１が封入されている。この作動媒体は
、積層熱電変換部１から遠隔側の一端部で華発し、積層
熱電変換部１に近接する他端部で液化し、毛細管現象に
より再び上記一端部に還流し、周知のヒートパイプとし
て機能する。このようなヒートパイプを用いると作動媒
体の潜熱を利用できるので熱輸送能力が向上する。

第４図に、各電極板１１．１２を湾曲平板形状の銅板で
形成した例を示す。各電極板１１．１２の他端部が積層
熱電変換部１に近接するように各電極板１１．１２の中
央部がＵ字形状に湾曲しているので、上記熱交換部が小
型となる。

第５図に、各電極板１１．１２を銅製の平板３５及び屈
曲板３６で構成した例を示す。屈曲板３６は丁度、隣接
する２枚の平板３５．３６の間にそれらと平行するよう
に配設されており、熱交換性能が改善される。

なお、上記の各実施例において、各電極板１１゜１２の
熱交換部での接触を防止するために、電極板の間に電気
絶縁性の材料からなるスペーサを介装することが有効で
ある。

また、各電極板１１．１２の熱交換部の表面に電気絶縁
性の被膜を形成することも有効である。

これにより、隣接する電極板間の電気的短絡が防止され
、熱交換部が変形した場合にも確実に熱電素子に通電し
、冷却、放熱作用を行なわせることができる。

第６図に、各電極板１１．１２を長方形板製とし、そし
て各電極板１１．１２の熱交換部に銅製の波形フィン２
９をろう付けした例を示す。

この例では電極板１１の相互間、及び電極板１２の相互
間の短絡を防止するために各電極板１１１２の片面に絶
縁板３０が設けられている。

なお、電極板１１．１２をアルミ材で形成する場合には
熱交換部の絶縁板３０に代えて電極板１１１２の熱交換
部表面にアルマイト（酸化被膜）３ ４ 処理を施してもよい。

このように波形フィン、を採用することにより、熱交換
面積を大幅に広くすることができる。

また第６図の実施例では絶縁板３０によって各電極板間
の絶縁を行っているが、この絶縁を第２８図および第２
９図に図示されるような樹脂層を有するフィンを用いて
行ってもよい。

フィン３１は、第２９図に図示されるように、薄板状の
銅板３１ａと銅板３１ｂとの間に、電気絶縁性の樹脂層
３１ｃを挟み込んだものである。

銅板３１ａと樹脂層３１ｃと銅板３１ｂとは互いに接着
されており、可撓性に冨み、従来から公知の製法によっ
て第２９図のような波形への成形およびスリン）３１ｄ
の成形が行われる。

このような樹脂層３１ｃを有するフィンを用いて、第２
８図のような熱電変換装置を構成することにより、電極
板間の絶縁を簡単な製法および構成で行うことができる
。

また、フィン３１は、その両面のそれぞれが、隣接する
２枚の電極板のそれぞれにはんだ付け、もしくはろう付
けされる。このため、隣接する電極板間の接合が密にな
り、強度が向上する。また、−枚の電極板の両面に異な
るフィンが接合されるため、電極板からフィンへの熱伝
達性に優れるという効果もある。

なお、フィン３１は銅板に限らず、アルミ薄板により構
成されてもよい。

（実施例２） 本発明による熱電変換装置の第２実施例を説明する。

熱電変換装置の断面図を第７図に、そのＡ−Ａ一部断面
図を第８図に示す。

この熱電変換装置は、熱交換器としての機能をもつ積層
熱電変換部１で構成されている。

この積層型熱電変換部１は、Ｎ型熱電素子１ｎと、吸熱
電極板１１と、Ｐ型熱電素子１ｐと、放熱電極板１２と
からなり、断面円形で直筒状のダクト５に封入されてい
る。このダクト５には中央隔壁５０が収納されており、
中央隔壁５０はダクト５の軸心上に設けられた平板から
なり、そして、中央隔壁５０はダクト５内部を２分して
放熱流体路５１と吸熱流体路５２を区画している。中央
隔壁５０の中央部には断面長方形の開口５３が開設され
、この間口５３に積層熱電変換部ｌが貫設されている。

なお、積層熱電変換部１の積層方向はダクト５の軸心に
一致している。

各電極板１１．１２は、Ｎ型熱電素子１ｎ及びＰ型熱電
素子１ｐが接合される小型正方形の接合部２０と、接合
部２０の一辺から半円形状に開いた銅製で扇状の熱交換
部２１とからなる。吸熱電極板１１の熱交換部２１には
複数の通気孔５９が接合部２０を中心として個別かつ放
射状に開口されており、ダクト５の軸心と平行な方向へ
の通気が可能となっている。また、放熱電極板１２も吸
熱電極板１１と同形に形成されているが、放熱電極板１
２と吸熱電極板１１は反対方向に配設されている。

この熱電変換装置によれば、放熱流体路５１と吸熱流体
路５２を区画する中央隔壁５０により積層熱電変換部１
を支持しているので、支持構造が簡単となり、かつ支持
構造が熱流の障害となることもない。

この実施例の熱電変換装置を車両用空調装置に適用した
応用例を第９図に示す。

この車両用空調装置は、中央隔壁５０が設けられたダク
ト５の下流部に本実施例の熱電交換装置を配設し、そし
て、中央隔壁５０が設けられていないダクト５の上流部
に送気ファン６を配設したものであり、ダクト５は共通
吸気口５６と、冷風吹出し口５７と、温風吹出口５８と
を有している。

この車両用空調装置の動作を説明すると、送気ファン６
の駆動により共通吸気口５６から外気又は車室内空気が
吸入されて吸熱電極板１１の熱交換部２１及び放熱電極
板１２の熱交換部３１に送気される。吸熱電極板１１で
冷却されて吹出される冷風は、放熱電極板１２で加熱さ
れて吹出される温風と適当な割合で混合された後、車室
内に送気される。

なお、各電極板１１．１２に各々、複数の熱電素子１ｐ
又はｉｎを設けてもよい。

７ ８ （実施例３） 本発明による熱電変換装置の第３実施例を第１０図〜第
１２図に示す。

第１１図はこの実施例の部分破断図である。

こき熱電変換装置は、複数の積層熱電変換部１ａ〜１ｄ
を一体化して電気絶縁樹脂製で箱型のケース９に内設し
たものであり、各積層熱電変換部１ａ〜１ｄは積層方向
Ｃと直交する方向に４段に積み上げられている。

各積層熱電変換部１ａ〜１ｄは、各々、Ｎ型熱電素子Ｉ
ｎと、吸熱電極板■１と、Ｐ型熱電素子１ｐと、放熱電
極板１２とを、順番に複数組積層して構成されている。

各電極板１１．１２は、第１２図に示すように、各々、
櫛歯状薄手銅板からなり、各電極板１１゜１２の基端部
にはＮ型熱電素子Ｉｎ及びＰ型熱電素子１ｐがハンダ付
けされている。

各Ｎ型熱電素子１ｎ及びＰ型熱電素子１Ｐは、各電極板
１１．１２を介して一直線上に積層されている。放熱電
極板１２と吸熱電極板１１とは、各Ｎ型熱電素子１ｎ及
びＰ型熱電素子１ｐが積層された部分から、積層方伺Ｃ
と直角かつ互いに反対方向に延設されている。

積層熱電変換部１ａの各放熱電極板１２の先端はケース
９の底板９ａに当接しており、積層熱電変換部１ａの各
吸熱電極板１１の先端は積層熱電変換部１ｂの各吸熱電
極板１１の先端と小間隔を隔てて対峙している。積層熱
電変換部１ｂの各放熱電極板１２の先端は積層熱電変換
部ＩＣの各放熱電極板１２の先端と小間隔を隔てて対峙
している。積層熱電変換部ＩＣの各吸熱電極板１１の先
端は積層熱電変換部１ｄの各吸熱電極板１１の先端と小
間隔を隔てて対峙している。積層熱電変換部１ｄの各放
熱電極板１２の先端はケース９の天板９Ｃに当接してい
る。

各積層熱電変換部１ａ〜１ｄに隣接して、積層方向Ｃと
直角かつ各電極板１１．１２の延設方向と直角方向（す
なわち第１１図の紙面と直角方向）に樹脂平板製の気流
分離壁（図示せず）が各々設けられており、これら気流
分離型及び各積層熱電変換部１ａ〜１ｄにより、放熱流
体路９１，９３゜９５と、吸熱流体路９２．９４とが分
離されている。各放熱流体路９１．９３．　９５には各
放熱電極板１２が内蔵され、各吸熱流体路９２．９４に
は各吸熱電極板１１が内蔵されている。

特に、放熱流体路９３には２個の積層熱電変換部１ｂ、
ｌｃの放熱流体路１２．１２が内蔵されている。また、
吸熱流体路９２には２個の積層熱電変換部１ａ、ｉｂの
吸熱電極板１１．１１が内蔵されており、同様に、吸熱
流体路９４には２個の積層熱電変換部ＩＣ，ｌｄの吸熱
電極板１１１１が内蔵されている。

各放熱流体路９１，９３．９５の空気流通方向は、各放
熱電極板１２と平行方向（第１１図の紙面と直角方向）
に設定されており、各吸熱流体路９２、’９４の空気流
通方向は、積層方向Ｃと平行に設定されている。そして
、ケース９の前側板９ｅ及びこの前側板９ｅと平行な後
側板（図示せず）は吸熱流体路９２．９４の前後端だけ
を遮蔽しており、ケース９の横側板９Ｃ及び９ｄは放熱
流体路９１．９３．９５の左右側端だけを遮蔽している
。

各前側板９ｅ、９ｅには支持板９ｇが立設されており、
同様に、上記各後側板（図示せず）にも支持板９ｇと同
形の支持板（図示せず）が反対方向に立設されている。

これら一対の支持板により、この熱電変換装置はダク）
５ａ　（第１０図参照）に固定されている。

この実施例の熱電変換装置は車両用空調装置に適用され
ている。すなわち、ダクト５ａの下流部に本実施例の熱
電変換装置が配設され、ダクト５ａの上流部に送気ファ
ン６ａが配設されている。

この車両用空調装置において、送気ファン６ａから出た
空気は互いに直交する空気流に分流されてそれぞれ、放
熱流体路９１，９３．９５及び吸熱流体路９２．９’４
に導入され、放熱流体路９１゜９３．９５から温風ダク
）５ｂへ、吸熱流体路９２．９４から冷風ダクト５Ｃへ
と導出される。

以上説明した本実施例の熱電変換装置は、互いに隣接す
る２個の熱電変換部（例えば１ｂ及び１１− ２ Ｃ）の同種の電極板（例えば１２．１２）が共通の流体
路（例えば９３）内に設けられているので、（換言すれ
ば、互いに隣接する２個の前記熱電変換ぶは、共通の流
体通路内に配置された１個以上の吸熱（乃至放熱）熱交
換器に接続されているので。）複数の積層熱電変換部（
例えばｌａ〜Ｉｄ）を積層方向と交差する方向に積み上
げても、放熱流体路及び吸熱流体路の総数を減らすこと
ができ、熱電変換装置内部における流体路分離構造を簡
単化することができる。

更に、熱電変換装置内部の放熱流体路９１，９３．９５
と吸熱流体路９２．９４とを直交させているので、ダク
ト設計の自由度を増すことができる。例えば、本実施例
によれば、第１０図に示すように、冷風と温風との分離
は極めて容易となる。

なお、上記実施例において、同一の流体路内部で互いに
近接する同種の電極板は一体化してもよい。

この実施例に用いた積層熱電変換部の変形例を第１３図
及び第１４図に示す。

この積層熱電変換部１ａは、Ｎ型熱電素子Ｉｎと、吸熱
電極板１１と、Ｐ型熱電素子ｉｐと、放熱電極板１２と
を、順番に積層して構成されている。

ただこの変形例では、Ｎ型熱電素子ＩｎとＰ型熱電素子
ＩＰとを介して互いに平行に配設される吸熱電極板１１
及び放熱電極板１２が、積層方向Ｃに対して約４５度の
角度で斜設されている点が異なっている。

また、Ｎ型熱電素子りｎ’とＰ型熱電素子１ｐとを含む
積層熱電変換部の中央部分は積層方向Ｃと平行かつ吸熱
電極板１１及び放熱電極板１２と直角方向に伸びる複数
の熱絶縁板９９．９９が設けられており、熱絶縁板９９
．９９から互いに逆方向に突出する各吸熱電極板■１及
び各放熱電極板１２は第１４図に示すように、それぞれ
吸熱熱交換器９７及び放熱熱交換器９８を構成している
。

放熱熱交換器９８を構成する各放熱電極板Ｉ２の部分に
は長方形の開口部９６が設けられており、開口部９６の
側縁に隣接して案内翼９６ａが設けられている。

同様に、吸熱熱交換器９７を構成する各吸熱電極板１１
の部分にも長方形の開口部（図示せず）が設けられてお
り、この開口部の側縁に隣接して案内翼９５ａが設けら
れている。案内翼９５ａは積層方向Ｃと平行に設けられ
ており、案内翼９６ａは積層方向と直角に設けられてい
る。実際には、各案内翼９５ａ、９６ａは、それぞれ、
吸熱電極板１１の開口部（図示せず）及び放熱電極板１
２の開口部９６の３辺の切出しにより生した残片を所定
角度だけ屈折して形成すればよい。

このようにすれば、吸熱電極板１１に接触して流れる冷
風の方向を積層方向Ｃと平行とし、放熱電極板１２に接
触して流れる冷風の方向を積層方向Ｃに対して直角とす
ることができる。

この実施例で用いた吸熱電極板１工の他の変形例を第１
５図に示す。

この吸熱電極板１１には、熱電素子と接合する平面部を
残して平行短冊状に切断して形成された複数の棒状部１
１０が設けられており、そして互いに隣接する２つの棒
状部１１０，１１０は吸熱電極板１１の基端部１１１を
基準として鏡面対象かつ連続的に屈曲されている。

このようにすれば、吸熱電極板１１と接触する流体は、
吸熱電極板１１の配設方向に規制されることなく各種方
向に流動することができ、流体路の流路方向の設計自由
度を改善することができる。

（実施例４） 本発明による熱電変換装置の第４実施例を第１６図ない
し第２０図により説明する。

第１６図はこの実施例による熱電変換装置の一部省略斜
視図、第１７図は第１６図に図示の熱電変換装置の矢印
Ｃ方向の側面図、第１８図は第１７図のＡ−Ａ一部断面
図、第１９図は第１７図のＢ−Ｂ一部断面図、第２０図
は第１７図のＣ−Ｃ中間部省略断面図である。

なお、すべての電極板１１．１２にはルーバ２２が形成
されているが、第１６図の一枚の電極板１１にのみルー
バ２２を図示し、他は図示を省略した。

５ ６ また、第１６図および第２０図において、中間部の積層
構造は両端部に示した積層構造の繰り返しであるので図
示を省略した。

第１６図において、熱電変換装置ｌは図中右側から電極
板１１．スペーサ１７．スペーサ１６電極板１２．スペ
ーサ１７．スペーサ１Ｂ、電極板１１．スペーサ１７．
スペーサ１６．電極板１２、スペーサ１７．スペーサ１
８．電極板１１・・・を上記順に積層して構成されてい
る。ここで、スペーサ１６　１７．１８は、電気絶縁性
の耐熱性樹脂である。この実施例では、吸熱電極板１１
と放熱電極板１２とを交互に有する電極板側が２列に配
列されている。

さらに、熱電変換装置１の一方の側面には、素子列の各
列に対応して端子１３と端子１４とが設けられる。また
、熱電変換装置１の他方の側面には、素子列の各列を電
気的に連結する端子板１５が設けられる。そして、上記
の各構成は、ボルト４１ａ　　４１ｂによって締付けら
れている。

第１７図において、電極板１１および電極板１２にはボ
ルト４１ａ、４１ｂが通る穴１１ａ、１２ａが各々形成
される。また、スペーサ１６．１７．１８にもボルト４
１ａ、４１ｂが通る穴１６ａ、１７ａ、１８ａおよび穴
１６ｂ、１７ｂ、１８ｂが形成される。

また、端子１３．端子１４および端子板１５にもボルト
４１ａ　　４１ｂが通る穴１３ａ、１４ａ１５ａ、１５
ｂが形成される。

そして、ボルト４１ａ、４１ｂと端子１３．１４との間
、およびナツト４１ｃ、４１ｄと端子板１５との間には
絶縁材からなるカラー４２が介装される。これにより第
１８図および第２０図に示すようにポル）４１ａ、４１
ｂが熱電変換装置１を貫通し、ボルト４１ａ、４１ｂと
ナツト４１Ｃ１４１ｄとによって熱電変換装置は締付け
られている。

第１９図および第２０図に図示されるように、吸熱電極
板１１と放熱電極板１２との間には、Ｎ型熱電素子Ｉｎ
またはＰ型熱電素子１ｐが通電可能に設けられる。

また、スペーサ１６．１７．１８には第１７図。

第１８図、第２０図に示されるようにＮ型熱電素子１ｎ
またはＰ型熱電素子１ｐを設けるための穴＋６ｃ、１６
ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ
、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ。

１８ｆが設けられる。

この実施例では端子１３に電源の正極が接続され、端子
１４に電源の負極が接続される。これにより、電流は端
子１３から第２０図左側の２列のＰＮ素子列を通り、端
子板１５を経由して第２０図右側の２列のＰＮ素子列を
通り端子１４へ至る。

そして吸熱電極板１１から熱を吸収し、放熱電極板１２
へ熱を放出する。

この実施例の熱電変換装置１の製造方法を説明する。

まず、電極板１１．１２の熱電素子１ｐ、Ｉｎとの接合
面にはんだ膜を形成する。

次いで、電極板１１．１２．スペーサ１６．１７．１Ｂ
、熱電素子１ｐ、Ｉｎ、端子１３，１４゜１５、カラー
４２を第２０図に図示の順に積層し、ボルト４１ａ　　
４１ｂおよびナツト４１ｃ、４１ｄにより締付ける。

このとき熱電素子１ｐ、Ｉｎを設けるためにスペーサ１
６　１７．１８に穴が設けられているため、熱電素子ｔ
ｐ、ｌｎの位置決めが容易になる。

また、ボルト４１ａ、４１ｂがスペーサ１６，１７．１
８および電極板１１．１２を貫通するため、これらの位
置決めが容易になる。

そして、第２０図に図示の順に積層され、ボルトで締付
けられた熱電変換装置を約１８０度に熱し、電極板１１
．１２のはんだ膜を融かし、再び冷却して電極板１１．
’１２と熱電素子ＩＰ、Ｉｎをはんだ付けする。

なお、上記実施例においてスペーサ１６，１７１８を柔
軟性のある樹脂とし、ボルトで締付けた際の弾性変形に
よって電極板１１．１２と熱電素子ＩＰ、Ｉｎとの接合
をより確実にすることができる。またこれによりスペー
サの隙間も減少させることができる。

またスペーサ１６．１Ｔ、１Ｂの密着を確実な２′９ ０ ものとするために、これらの積層時に接着剤を塗布して
もよい。なお接着剤を用いる場合は、はんだ付は工程で
の約１８０度への加熱下でも硬化せず、はんだ付は工程
の終了後に硬化するような接着剤を選定する必要がある
。

以上に述べた実施例によると、１列の電極板列に２列の
ＰＮ素子列が設けられるため、素子密度を向上すること
ができる。これにより大きな熱輸送効果（吸熱側は低温
に、放熱側は高温に）を得ることができる。

また、２列の電極板列を一端で電気的に接続して通電す
る構成としたため素子密度を向上できる。

また、吸熱側と放熱側との仕切りを熱電変換装置と一体
に成形したスペーサ１６，１７．１８によって構成して
いるため、簡単な構造で吸熱側と放熱側との熱的な遮蔽
をすることができる。また、スペーサ１６．１７．１８
は、隣接する電極板１１と電極板Ｉ２との間の熱的遮蔽
と電気的な絶縁とを行なっている。

さらに、スペーサ１６，１７．１８が２列の電極板列を
連結し、一体的に形成しているため、これらスペーサ１
６，１７．１８にまり熱電変換装置の機械的強度が高め
られる。

また、この実施例では、第１８図、第１９図に示される
ように電極板１１の熱交換部とは反対側の端部がスペー
サ１８により覆われ、電極ｖｉ１２の熱交換部とは反対
側の端部がスペーサ１６により覆われている。

このため、露出している電極板の間隔は電極板１１と電
極板１１との間または電極板１２と電極板１２との間に
なる。これにより、本装置を空気の冷却または除湿に用
いた場合に生じる凝縮水による短絡現象を防止すること
ができる。

次に第１６１ｆｆｌないし第２０図に示された実施例の
他の例を説明する。

まず、第２１図に示すような保持具４５を用いて電極板
の変形を防止してもよい。なお第２１図は保持具の中間
部を省略した斜視図である。

この保持具４５は、第１６図に示される熱雷変換装置の
各電極板列にひとつづつ、あるいは複数づつ付設される
。この保持具４５は、溝４５ａに電極板を差し込んで用
いられる。そして、平行に隣接する電極板の間隔を一定
に保ち、電極板の変形を防止し、電極板の変形による電
極板間の短絡を防止するという効果がある。

また、上記実施例では電極板１１をスペーサ１７とスペ
ーサ１８とで挟むようにしていたが、電極板１１を樹脂
に埋込み成形してもよい。

第２２図および第２３図は電極板１１を樹脂に埋込み成
形した熱電変換装置の部分構成を示し、平面図およびＡ
−Ａ断面図である。この例ではまず、ルーバ２２を有す
る電極板１１の片面に予め熱電素子１ｐ、ｉｎをはんだ
付けする。次いでこれを樹脂製のスペーサ１９に一体埋
込み成形する。

そして電極板１２についても上記と同様に構成し、これ
らを積層してボルトで締つけ、はんだ付けを行なう。

上記の構成によると、製造工程を簡単にできるとともに
、スペーサとスペーサとのすきま、あるいはスペーサと
電極板とのすきまの発生を大巾に低減できる。

また、電極板１１．１２には、放熱、吸熱により、膨張
、収縮を生し、熱電素子１ｐ、Ｉｎがはんだ付けされて
固定されているため、応力を生じる。このため、長期間
の使用によっては、導電不良等を生じるおそれがある。

そこで、第３０図または第３１図に図示されるような電
極板を用い、熱電素子の接合部（破線にて図示される四
角形部）から電極板の熱交換部（ルーバ２２およびその
周辺部）への熱伝達を良好に維持したまま、図中横方向
への電極板の収縮を吸収し、応力の発生を抑える。第３
０図の電極板１１には中央部にスリットｌｌｂが設けら
れ、このスリットｌｌｂにより、電極板１１は熱電素子
の接合部を中心として収縮でき、隣りの接合部での収縮
と干渉することがなく、応力発生が抑えられ、熱電変換
装置としての耐久性、信頼性を向上できる。なお、スリ
ットは、吸熱電極板と放熱電極板との両方に設けてもよ
く、またいずれか一方の電極板にのみ設けてもよい。ま
た、第３１図のように、スリット１１３ ４ Ｃ１１ｌｄを設けても同様の効果が期待できる。

（実施例５） 本発明による熱電変換装置の第５実施例を第２４図ない
し第２６図により説明する。

第２４図は電極板を一部透視して図示した斜視図、第２
５図は熱電変換装置として積層したときの一部を示す平
面図、第２６図は第２５図のＡＡ断面図である。

この実施例ではさらに素子密度を向上させるために、電
極板１１．１２をジグザグに屈折させている。そしてこ
れらの電極板１１．１２を交互にＰ型熱電素子１ｐとＮ
型熱電素子１ｎを介して積層している。

そして各熱電素子１ｐ、ｉｎの間には絶縁材からなるス
ペーサ２００を介装している。なお、第２４図、第２５
図、第２６図にはスペーサ２００は一部にしか図示され
ないがすべての熱電素子間に介装され、電気的絶縁と、
熱的な遮蔽とを行なっている。

この例によると、多数の熱電素子がすべて並列に接続さ
れる。また熱電素子の密度が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の熱電変換装置ではＮ型熱電
素子、吸熱電極板、Ｐ型熱電素子および放熱電極板をこ
の順番で複数組積層してなる。このため吸熱電極板と吸
熱電極板との間には必す放熱電極板とＰ型熱電素子とＮ
型熱電素子とが介在し、放熱電極板と放熱電極板との間
には必ず吸熱電極板とＰ型熱電素子とＮ型熱電素子とが
介在する。

従って隣り合う２枚の吸熱電極板の間または隣り合う２
枚の放熱電極板の間には絶縁に十分な距離を確保するこ
とができ、これら電極板間の絶縁性を低下させることな
く各熱電素子の寸法の小型化や各熱電素子の密度の向上
等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の熱電変換装置の中間部を省略した
正面図、第２図は第１実施例の部分構成を示す斜視図、
第３図、第４図、第５図、第６図は第１実施例の変形態
様の部分構成を示す断面図、第７肉は第２実施例の熱電
変換装置の断面図、第８図は第７図におけるＡ−Ａ断面
の二部骨を示す断面図、第９図は第２実施例の熱電変換
装置を用いた車両用空調装置の模式断面図、第１０図は
第３実施例の熱電変換装置を用いた車両用空調装置の模
式断面図、第１１図は第３実施例の熱雷変換装置の一部
破断乎面図、第１２図は第３実施例の積層熱電変換部１
ａの部分構成を示す斜視図、第１３図は第３実施例の積
層熱電変換部１ａの変形態様の部分構成を示す平面図、
第１４図は第１３図の正面図、第１５図は第３実施例の
積層熱電変換部１ａの部分構成の変形態様を示す斜視図
、第１６図は第４実施例の熱電変換装置の中間部を省略
した斜視図、第１７図は第４実施例の熱電変換装置の側
面図、第１８図は第１７図におけるＡＡ断面図の一部分
を示す断面図、第１９図は第１７図における１３−Ｂ断
面の一部分を示す断面図、第２０図は第１７図における
Ｃ−Ｃ断面の中間部を省略した断面図、第２１図は第４
実施例の変形態様に用いる保持具の中間部を省略した斜
視図、第２２図は第４実施例の変形態様の部分構成を示
す正面図、第２３図は第２２図におけるＡ−Ａ断面を示
す断面図、第２４図は第５実施例の部分構成を示す斜視
図、第２５図は第５実施例の熱電変換装置の平面図、第
２６図は第２５図におけるＡＡ断面を示す断面図、第２
７図は従来の熱電変換装置の構成を示す断面図、第２８
図は第１実施例の変形態様の部分構成を示す断面図、第
２９は第２８図の変形態様に用いられるフィンの斜視図
、第３０図、第３１図は第４実施例の変形態様を示す電
極板の正面図である。 １・・・積層型熱電変換装置、１１・・・吸熱電極板。 １２・・・放熱電極板、ｌｐ・・・Ｐ型熱電素子、Ｉｎ
・・・Ｎ型熱電素子、１３・・・正電極、１４・・・負
電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｎ型熱電素子、吸熱電極板、Ｐ型熱電素子及び放熱電極
   板を、前記の順番に複数組積層してなる積層熱電変換部
   と、 前記積層熱電変換部の一側方に配設され前記吸熱電極板
   に伝熱可能に接続された吸熱熱交換器と、前記積層熱電
   変換部の他側方に配設され前記放熱電極板に伝熱可能に
   接続された放熱熱交換器と、を備えることを特徴とする
   熱電変換装置。