JPH0499388A - 熱電素子 - 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、放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の
熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントと
が一対になった対エレメントを挟み、該対エレメントが
横並びに交互に直列接続したモジュール部を有する熱電
素子に関する。

「従来の技術」 従来、この種の熱電素子としては、例えば、実開昭６２
−１７８５５４号公報に開示されているようなものかあ
る。

すなわち、放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の
熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントと
を一対にした対エレメントが挟まれ、対エレメントか横
並びに交互に電極パターンて直列接続されモジュール部
を形成しているものである。

熱電素子を吸熱用の部材の湿度状態に基づいて制御する
ため、吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサを備え
た回路がある。

この回路は、第４図に示すように、熱電素子ｌと湿度セ
ンサＳとが別々に配設されている。

湿度センサＳは制御回路Ｔを介してモジュール部２に接
続され、湿度センサＳは温度補償回路、出力−湿度のリ
ニアライス回路などから構成されているものである。

モジュール部２に電流が流れると、吸熱用の部材側は冷
却（吸熱）され、放熱用の部材側は放熱される。吸熱用
の部材および放熱用の部材に吸熱フィン３および放熱フ
ィン４か図示省略した取り付は具によって固定されてい
る。

直流電源Ｅに制御回路Ｔが接続され、湿度センサＳ側に
は交流電源Ａ、抵抗Ｒ１が直列に接続されている。

湿度センサＳと抵抗Ｒ１との接続部からダイオードＤが
接続され、ダイオードＤの出力端がコンデンサＣ１抵抗
Ｒ２、制御回路Ｔの信号入力部Ｂに接続されている。

このような回路において、空気中の湿度が例えば８０％
とすると、湿度センサＳの抵抗分（もしくは静電容量）
が小さいと、交流電源Ａから湿度センサＳ、抵抗Ｒ８に
電流が流れる。

ダイオードＤのアノード側か正の半サイクルになったと
き、ダイオードＤに順方向電流が流れ、コンデンサＣに
よって平滑され、制御回路Ｔの信号入力端子Ｂに信号電
流として流入する。

制御回路Ｔは、例えば、トランジスタとするならば、ベ
ースに信号電流が流れるのて、コレクタ側Ｔ、とエミッ
タ１２間がオンする。

これによって、直流電源Ｅからモジュール部２に電流か
流れ、モジュール部２か動作する。モジュール部２が動
作すると、吸熱フィン３側が冷却され、空気中の水分が
結露し、容器の中に水として滴下する。

このようにして空気中の水分が吸熱フィン３によって、
水として除かれると、湿度が低下する。

湿度が例えば、５０％になったとすると、湿度センサＳ
の抵抗分が大きくなり、ダイオードＤを流れる電流Ｉ８
が小さくなる。Ｉｓが小さくなると、制御回路Ｔへの信
号電流か小さくなり、制御回路Ｔはオフする。

制御回路Ｔかオフするとモジュール部２へは直流電源Ｅ
から電力が供給されず、除湿作用は停止する。

なお、湿度か例えば、５０％〜８０％の間にあるときは
、Ｉ５はそれに応して中間的な大きさとなるのて、電流
ＩＡもそれと連動して中間的な大きさとなるので、除湿
作用もそれに比例して中間的なものになる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような従来の熱電素子ては、湿度セ
ンサの構成が複雑でコストが嵩むとともに、熱電素子と
湿度センサとが別々に配設されているため小型にする際
に支障になるという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術か有する問題点に着目
してなされたもので、コストを低減することがてきると
ともに、小型にすることができる熱電素子を提供するこ
とを目的としている。

「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は。

放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の熱電半導体
エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントとが一対にな
った対エレメントを挟み、該対エレメントか横並びに交
互に直列接続したモジュール部を有する熱電素子におい
て、 該熱電素子を前記吸熱用の部材の湿度状態に基づいて制
御すべく、該吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサ
を、前記モジュール部を構成する前記対エレメントとは
別個の一以上の対エレメントから構成するとともに、該
−以上の対エレメントを前記放熱用の部材と前記吸熱用
の部材との間に挟むように配したことを特徴とする熱電
素子に存する。

「作用」 湿度センサを放熱用の部材と吸熱用の部材との間に組み
入れたために、湿度センサ用の特別な設置場所が不要と
なり、熱電素子を制御するための回路全体か小型になる
。

また、湿度センサは、Ｐ型の熱電半導体エレメントとＮ
型の熱電半導体エレメントとが一対になった対エレメン
トから構成されているため、特別な素子を用いることな
く、全体として極めて簡単な構成にすることができる。

「実施例」 以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。な
お、各種実施例につき同種の部位には同一符号を付し重
複した説明を省略する。

第１図は本発明の熱電素子、第２図は本発明の熱電素子
を利用した回路を示している。

第１ＵＡに示すように、一対の絶縁基板１０゜２０が上
下に対向して配されている。一対の絶縁基板１０．２０
の間の隙間には対エレメント３０から成るモジュール部
３０ａと、湿度センサ４０ａとが挟まれるように配設さ
れている。

対エレメント３０はＰ型の熱電半導体エレメント３１と
Ｎ型の熱電半導体エレメント３２とが一対になったもの
である。

各絶縁基板１０．２０の対向面側には導体パターン３５
が予め形成されていて、導体パターン３５に対エレメン
ト３０が横並びになって交互に直列接続されるように接
していてモジュール部３０ａになっている０両方の熱電
半導体エレメント３１．３２と導体パターン３５とが半
田付されている。

Ｐ型の熱電半導体エレメント３１とＮ型の熱電半導体エ
レメント３２とを直列にして電流を流すと、一方ては吸
熱作用があり、他方ては放熱作用がある。吸熱側の絶縁
基板１０か吸熱用の部材となり、放熱側の絶縁基板２０
が放熱用の部材となる。

湿度センサ４０ａは、モジュール部３０ａとは独立して
構成される。

湿度センサ４０ａは、対エレメント４０を有し、対エレ
メント４０は一対のＰ型の熱電半導体エレメント４１と
Ｎｙｌｉの熱電半導体エレメント４２から成り、導体パ
ターン４５に半田付されている。対エレメント４０は一
つに限らず二つ以」−であってもよい。

対エレメント４０において、Ｐ型の熱電半導体エレメン
ト４１とＮ型の熱電半導体エレメント４２とを直列にし
て、一方か他方よりも温度が高いと、（つまり、一方と
他方において、温度差かあると）起電力作用かある。

第２図は、本実施例の熱電素子を利用した回路を示して
いる。

モジュール部３０ａの吸熱側の面には冷却フィン５０を
反対側の放熱面には放熱フィン６０がそれぞれ取り付ら
れている。

モジュール部３０ａの端子には直流電源Ｅが接続されて
しくる。

湿度センサ４０ａには制御回路７０か接続されている。

制御回路７０は湿度センサ４０ａの温度差によって発生
した電圧を制御信号として入力し、モジュール部３０ａ
に流れる電流を制御するものである。

モジュール部３０ａの運転によって、空気中の水分か吸
熱フィン５０表面に結露して、除湿するものである。

次に作用を説明する。

空気中の湿度が高いときは、吸熱フィン５０上には空気
中の水分が結露するため、吸熱フィン５０と放熱フィン
６０との温度差（ｔｈ−ｔｃ）は小さく、したかって、
湿度センサ４０ａて発生する電圧は小さい。

ここて発生する電圧ＶＳは、 ＶＳ＝ａ・（ｔｈ−ｔｃ）　　［Ｖ］−（１）α：セン
サ部のゼーベック係数（ｔ／／’Ｋ）ｔｈ：放熱側フィ
ン温度 七〇：吸熱側フィン温度 となる。

また、両方のフィン５０．６０の温度差ΔＴと湿度との
関係は、 Ｈ＝Ａ−Ｂ・ΔＴ　　・・・（２） Ｈ：湿度（％） Ａ、Ｂ：最小二乗法により実験データ から求められる各係数 で与えられる。

したがってΔＴが小さいと湿度Ｈか大きくなる。このと
きは（１）式て与えられるＶＳか小さい。

以上のことがら湿度が高いときは、制御回路７０への電
圧ｖＳが小さくなる。制御回路７０ではＶＳが小さいと
モジュール部３０ａに流れる電流ＩＡを大きくｔ、、ｖ
ｓか大きいと電流ＩＡを小さくするように動作させる。

したかって、ここてはｖＳか小さいからＩＡを大きくし
、除湿がさらに進行する。一方湿度か低くなるとＶＳが
大きくなり、ＩＡを小さくする。

これによって、制御回路７０は湿度に応してモジュール
部３０ａへの供給電流ＩＡを調節できる。

第３図は本発明の熱電素子を利用した回路を示している
。ここでは、湿度センサ４０ａをモジュール部３０ａか
ら場所的に分離して図示したが、湿度センサ４０ａはモ
ジュール部３０ａと一体の絶縁基板１０．２０の中に組
み込まれている。

直流電源Ｅに制御回路７０が接続され、湿度センサ４０
ａ側には直流電源ＥＳ、抵抗Ｒが直列に接続されている
。

湿度センサ４０ａと抵抗Ｒとの接続部から制御回路７０
の信号入力部Ｂに接続されている。

それにより、モジュール部３０ａの吸熱フィン５０と放
熱フィン６０とに温度差ΔＴがあるときは、湿度センサ
４０ａて発生する電圧はｖＳであり、抵抗Ｒに分圧され
る。

電圧ＶＲは、ＶＲ＝ＶＥＳ−ＶＳＴある。

したかってΔ丁が大きくなるとＶＳか大きく、ＶＲか小
さくなる。

制御回路７０は抵抗の両端電圧ＶＲを制御入力信号とし
て、直流電源Ｅからモジュール部３０ａへの電流■＾を
制御することができる。

「発明の効果」 本発明に係る熱電素子によれば、湿度センサを放熱用の
部材と吸熱用の部材との間に組み入れるとともに、Ｐ型
の熱電半導体エレメントとＮ型の熱電半導体エレメント
とが一対になった対エレメントにより構成するようにし
たので、湿度センサ用の特別な設置場所が不要となり、
熱電素子を制御するための回路全体が小型になるととも
に、特別な素子を用いることなく、全体として極めて簡
単な構成になり、コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱電素子の概念図、第２図はこの熱電
素子を利用した回路図、第３図も本発明の熱電素子を利
用した回路図、第４図は従来例を示しており、湿度セン
サを含む回路図である。 １０・・・絶縁基板（吸熱用の部材） ２０・・・絶縁基板（放熱用の部材） ３０ａ・・・モジュール部 ３０・・・対エレメント ３１・・・Ｐ型の熱電半導体エレメント３２・・・Ｎ型
の熱電半導体エレメント４０ａ・・・湿度センサ ４０・・・対エレメント ５０・・・吸熱フィン ６０・・・放熱フィン ７０・・・制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放熱用の部材と吸熱用の部材との間にＰ型の熱電半導体
   エレメントとＮ型の熱電半導体エレメントとが一対にな
   った対エレメントを挟み、該対エレメントが横並びに交
   互に直列接続したモジュール部を有する熱電素子におい
   て、 該熱電素子を前記吸熱用の部材の湿度状態に基づいて制
   御すべく、該吸熱用の部材の湿度を検出する湿度センサ
   を、前記モジュール部を構成する前記対エレメントとは
   別個の一以上の対エレメントから構成するとともに、該
   一以上の対エレメントを前記放熱用の部材と前記吸熱用
   の部材との間に挟むように配したことを特徴とする熱電
   素子。