JPH05175556A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】優れた熱輸送効率を実現可能な熱電変換装置を
提供する。 【構成】電気、熱絶縁性の吸熱側仕切り板４及び放熱側
仕切り板３が互いに平行に対面配置され、コ字状に成形
された吸熱プレート２の両脚板部２２、２３が吸熱側仕
切り板４を貫通し、コ字状に成形された放熱プレート１
の両脚板部１２、１３が放熱側仕切り板３を貫通し、吸
熱プレート２の底板部２１及び放熱プレート１の底板部
１１がＰ型熱電素子６ａ及びＮ型熱電素子６ｂを交互に
直列接続する。このようにすれば、構造及び組立を複雑
化することなく、熱電素子６ａ，６ｂから吸熱空間及び
放熱空間への熱輸送能力を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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の一例を図５に示
す。交互に配列されたＰ型熱電素子１２１〜１２３及び
Ｎ型熱電素子１１１〜１１３は導電プレート１３１、１
４１、１３２、、１４２、１３３によりつづら折れ状に
接合されてこれら各熱電素子は直列通電可能となってい
る。導電プレート１３１〜１３３の非接合面は絶縁シー
ト１５を介して吸熱プレート１７に密接し、導電プレー
ト１４１及び１４２の非接合面は絶縁シート１６を介し
て放熱プレート１８に密接している。

【０００３】各熱電素子に直列通電することにより、導
電プレート１３１〜１３３の上記接合面で吸熱が、導電
プレート１４１〜１４３の上記接合面で放熱が生じ、こ
れら熱は絶縁シート１５又は１６を介して吸熱プレート
１７又は放熱プレート１８に伝熱される。本出願人が出
願した特開平１−２０５４５１号公報は、上記装置にお
いて、導電プレートの一端から導電プレートと直角に吸
熱プレート乃至放熱プレートを延在させることにより導
電プレート及び吸熱プレート乃至放熱プレートをＬ字状
に一体化し、更に上記絶縁シートの代わりとしての絶縁
板の切り込みに上記吸熱プレート乃至放熱プレートを貫
入して吸熱側空間と熱電素子収容空間と放熱側空間とを
分離している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置は、導
電プレートと吸熱プレート及び放熱プレートとを直結で
きるので、導電プレートから吸熱プレート及び放熱プレ
ートへの熱輸送効率が向上するものの、熱輸送効率を更
に向上したい要望がある。本発明は、上記要望に鑑みな
されたものであり、優れた熱輸送効率を実現可能な熱電
変換装置を提供することを、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の熱電変換装置
は、プレート貫入用の切り込みを複数有し、所定間隔を
隔てて互いに平行に対面する電気絶縁性及び熱絶縁性を
有する吸熱側仕切り板及び放熱側仕切り板と、底板部と
該底板部の両端から延在する一対の脚板部とを有し、前
記脚板部が前記吸熱側仕切り板の切り込みに貫入される
複数の吸熱プレートと、底板部と該底板部の両端から延
在する一対の脚板部とを有し、前記脚板部が前記放熱側
仕切り板の切り込みに貫入される複数の放熱プレート
と、前記仕切り板の面方向に交互配列され、両面が吸熱
プレートの底板部及び放熱プレートの底板部に接合され
て前記各吸熱プレート及び各放熱プレートを電気的に直
列接続する第１導電型の熱電素子及び第２導電型の熱電
素子とを備えることを特徴としている。

【０００６】

【作用】電気、熱絶縁性の吸熱側仕切り板及び放熱側仕
切り板が互いに平行に対面配置され、コ字状に成形され
た吸熱プレートの両脚板部が吸熱側仕切り板を貫通し、
コ字状に成形された放熱プレートの両脚板部が放熱側仕
切り板を貫通し、吸熱プレートの底板部及び放熱プレー
トの底板部が第１導電型熱電素子及び第２導電型熱電素
子を交互に直列接続する。

【０００７】このようにして各熱電素子に直列に直流通
電すると、熱電素子と吸熱プレートとの接合部で吸熱が
生じ、熱電素子と放熱プレートとの接合部で発熱が生
じ、これらの熱は吸熱プレート及び放熱プレートの各底
板部から両脚板部を通じて効率良く輸送される。

【０００８】

【実施例】本発明の熱電変換装置の一例を図１に示す。
この熱電変換装置は、所定間隔を隔てて互いに平行に対
面する電気、熱絶縁性の吸熱側仕切り板４及び放熱側仕
切り板３と、コ字状に成形された各複数の吸熱プレート
２及び放熱プレート１と、Ｐ型の熱電素子６ａ及びＮ型
の熱電素子６ｂとを備えている。

【０００９】吸熱側仕切り板４及び放熱側仕切り板３は
電気、熱絶縁性の樹脂を素材とする平板からなり、プレ
ート貫入用の細長い切り込み４０、３０がそれぞれマト
リックス状（図２参照）に貫設されている。吸熱プレー
ト２は、細長い銅板を屈曲して作製され、底板部２１
と、底板部２１の両端から底板部２１と直角に延在する
一対の脚板部２２、２３とからなる。

【００１０】脚板部２２、２３は、底板部２１の内面が
吸熱側仕切り板４に当接するまで吸熱側仕切り板４の互
いに隣接する切り込み４０に貫入されている。放熱プレ
ート１も、細長い銅板を屈曲して作製され、底板部１１
と、底板部１１の両端から底板部１１と直角に延在する
一対の脚板部１２、１３とからなる。脚板部１２、１３
も、底板部１１の内面が放熱側仕切り板３に当接するま
で放熱側仕切り板３の互いに隣接する切り込み３０に貫
入されている。

【００１１】吸熱プレート２の底板部２１の外面及び放
熱プレート１の底板部１１の外面は、Ｐ型熱電素子６ａ
及びＮ型熱電素子６ｂをサンドイッチしており、詳しく
説明すれば、図１において、Ｐ型熱電素子６ａは底板部
２１の右端と底板部１１の左端とに半田で接合され、Ｎ
型熱電素子６ｂは同底板部１１の右端と隣接する底板部
２１の左端とに半田で接合され、全体としてＰ型熱電素
子６ａ及びＮ型熱電素子６ｂが底板部１１、２１に沿っ
て交互配列されている。

【００１２】これにより、図１中、左端のＮ型熱電素子
２の底板部２１に接合された端子７から通電すると、底
板部２１、Ｐ型熱電素子６ａ、底板部１１、Ｎ型熱電素
子６ｂ、底板部２１の順につづら折れ状に直列通電がな
され、これらＰ型熱電素子６ａ及びＮ型熱電素子６ｂと
底板部１１、２１との接合領域で吸熱及び発熱が生じ、
冷熱が底板部２１から脚板部２２、２３に伝熱輸送さ
れ、温熱が底板部１１から脚板部１２、１３に伝熱輸送
される。

【００１３】吸熱側仕切り板４は被吸熱流体が流れる吸
熱空間を、熱電素子６ａ、６ｂが収容される熱電素子収
容空間から分離し、放熱側仕切り板３は被放熱流体が流
れる放熱空間を上記熱電素子収容空間から分離してい
る。上記説明したこの実施例の熱電変換装置によれば、
従来の熱電変換装置における導電プレートにそれぞれ相
当する底板部１１、２１からそれぞれ一対の脚板部１
２、１３乃至２２、２３を延在させることができ、熱電
素子６ａ、６ｂの両端部すなわち冷熱及び温熱発生領域
から吸熱空間及び放熱空間までの伝熱抵抗を大幅に低減
することができ、装置の熱輸送能力を格段に向上するこ
とができる。

【００１４】また、吸熱プレート２及び放熱プレート１
の作製は簡単であり、次に説明するように組立も簡単で
ある。この熱電変換装置の組立を図２を参照して説明す
る。吸熱側仕切り板４には４行４列のマトリックスとな
るように吸熱プレート２が個別に貫入され、それに対応
して放熱側仕切り板３にも放熱プレート１が貫入されて
いる。なお隣接する熱電素子行を電気的に直列接続する
ために、各行の両端部の放熱プレート１は下流側に隣接
する次行の放熱プレート１と一体化されて大型となって
おり、これにより全熱電素子が電気的に直列接続される
こととなる。

【００１５】組み立てるには、予め吸熱プレート２及び
放熱プレート１の底板部２１、１１の外面に半田ペ−ス
トを被着し、吸熱プレート２を吸熱側仕切り板４の切り
込み４０に貫入し、また放熱プレート１を放熱側仕切り
板３の切り込み３０に貫入する。次に、Ｐ型熱電素子６
ａ、Ｎ型熱電素子６ｂ及び一対の端子７（一方のみ図
示）を吸熱プレート２の底板部２１の外面上に載置し、
その後、放熱プレート貫入済みの放熱側仕切り板３を吸
熱側仕切り板４上に降下させて、熱電素子６ａ、６ｂ及
び一対の端子７をサンドイッチし、この状態でボルト９
及びナット１０により吸熱側仕切り板４及び放熱側仕切
り板３の４隅を締結してアセンブリとし、このアセンブ
リを加熱炉中で加熱して半田を溶解して熱電素子６ａ、
６ｂ及び一対の端子７を吸熱プレート２及び放熱プレー
ト１に接合して組立を完了する。

【００１６】なお、放熱プレート１の両端が放熱側仕切
り板３の切り込み３０に緊密に貫入されているので、放
熱プレート１が図２の状態で抜けたり姿勢がずれたりす
るのを防止することができる。この組立方式は簡単であ
り、量産性に富むという利点がある。また、吸熱プレー
ト２及び放熱プレート１は本質的に吸熱側仕切り板４及
び放熱側仕切り板３に両端支持されるので、脚板部２
２、２３、１２、１３に異物が衝突したりしても望まし
くない力が熱電素子に加わることが少ない。

【００１７】他の実施例を以下に説明する。図３の例
は、吸熱プレ−ト２及び放熱プレート１の隣接する脚板
部２２、２３及び１２、１３間にコルゲートフィン３１
を介装したものであり、このコルゲートフィン３１とこ
れら脚板部との間も半田付けすることができる。このよ
うにすると熱輸送能力を一層向上することができる。

【００１８】図４の例は、放熱側仕切り板３の隣接する
一対の切り込み３０の間に開口５を設けたものであり、
この開口５は放熱プレート１の底板部１１の内面を放熱
空間に露出して更に熱輸送能力を向上する。もちろん、
吸熱側仕切り板４に同様の開口を形成することもでき
る。更に、図１において、各吸熱プレート２及び放熱プ
レート１の少なくとも一部又は全部を９０度回転するこ
ともできる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明の熱電変換装置
は、熱電素子の熱を吸熱空間乃至放熱空間に輸送する吸
熱プレート及び放熱プレートをコ字状に形成したので、
熱輸送能力を格段に向上するという優れた効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱電変換装置の一実施例を示す正面
図、

【図２】図１の装置の組立を示す斜視組立図、

【図３】他の実施例を示す一部正面図、

【図４】他の実施例を示す斜視図、

【図５】従来の熱電変換装置の断面図、

【符号の説明】

１は放熱プレート、２は吸熱プレート、３は放熱側仕切
り板、４は吸熱側仕切り板、６ａはＰ型熱電素子、６ｂ
はＮ型熱電素子、１１は放熱プレートの底板部、１２、
１３は放熱プレートの脚板部、２１は吸熱プレートの底
板部２２、２３は吸熱プレートの脚板部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレート貫入用の切り込みを複数有し、所
   定間隔を隔てて互いに平行に対面する電気絶縁性及び熱
   絶縁性を有する吸熱側仕切り板及び放熱側仕切り板と、 底板部と該底板部の両端から延在する一対の脚板部とを
   有し、前記脚板部が前記吸熱側仕切り板の切り込みに貫
   入される複数の吸熱プレートと、 底板部と該底板部の両端から延在する一対の脚板部とを
   有し、前記脚板部が前記放熱側仕切り板の切り込みに貫
   入される複数の放熱プレートと、 前記仕切り板の面方向に交互配列され、両面が吸熱プレ
   ートの底板部及び放熱プレートの底板部に接合されて前
   記各吸熱プレート及び各放熱プレートを電気的に直列接
   続する第１導電型の熱電素子及び第２導電型の熱電素子
   とを備えることを特徴とする熱電変換装置。