JPH08321637A - ペルチェモジュール - Google Patents
ペルチェモジュールInfo
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- JPH08321637A JPH08321637A JP7128693A JP12869395A JPH08321637A JP H08321637 A JPH08321637 A JP H08321637A JP 7128693 A JP7128693 A JP 7128693A JP 12869395 A JP12869395 A JP 12869395A JP H08321637 A JPH08321637 A JP H08321637A
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- peltier
- seal frame
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- peltier module
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- H10N10/17—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
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
(防湿)性能の向上を得る。 【構成】 一対の基板2,2間に複数個のペルチェ素子
1を並置配設するとともに各基板2に設けた接合電極1
0にペルチェ素子1を接合したペルチェモジュールにお
いて、ペルチェ素子1の配設部を囲む筒状であり且つ両
端が基板2に接続されたシール枠3で上記配設部をが密
閉している。ペルチェ素子1の配設部の外周をシール材
や接着剤の充填で閉じるのではなく、筒状で且つ両端が
基板に接合されるシール枠3を用いて閉じることから、
水分の侵入の防止性能はシール枠の材質でほぼ決定され
てしまうものであり、このために湿気の侵入の確実な防
止を容易に行うことができる。
Description
なるペルチェモジュールに関するものである。
あるペルチェ素子を並置配設するとともに各基板に設け
た接合電極にペルチェ素子を接合することで各ペルチェ
素子を電気的に直列に且つ熱的に並列になるように接続
配置したペルチェモジュールでは、湿度によるペルチェ
素子の劣化を防ぐために、両基板間のペルチェ素子配設
部の外周を密閉する防湿構造がとられる。たとえば特開
平6−174329号公報に示されているように、ブチ
ルゴムやシリコンゴム等からなるシール部材を上記外周
部に充填したり、特開平6−294562号公報に示さ
れているようにペルチェモジュールを封止袋で包んだ
り、あるいは特開平2−83446号公報に示されてい
るように、上記外周部に接着剤を充填することで密閉壁
を形成することなどが行われている。
シリコンゴム等からなるシール部材や接着剤を充填して
密閉壁を設けたものは、長期的にみると水分の侵入を許
してしまい、ペルチェ素子を含む構成部材の腐食で電気
的に断線してしまうことがある。接着剤を用いたもので
は熱伝導率の低下を招くことも問題となる。
では、封止袋の熱伝導性が高くとも、このような部材が
存在することは全体としての熱伝導率が低下し、熱的性
能が劣ったものとなってしまう。本発明はこのような点
に鑑み為されたものであり、その目的とするところは熱
的性能や組立性を低下させることなく耐湿(防湿)性能
の向上を得ることができるペルチェモジュールを提供す
るにある。
の基板間に複数個のペルチェ素子を並置配設するととも
に各基板に設けた接合電極にペルチェ素子が接合されて
いるペルチェモジュールにおいて、ペルチェ素子の配設
部を囲む筒状であり且つ両端が基板に接続されたシール
枠で上記配設部を密閉していることに特徴を有してい
る。
ループ状に形成された電源供給用リード電極を設け、シ
ール枠の両端開口縁を上記リード電極に接合してもよ
い。筒状のシール枠にはプラスチックからなるとともに
リード電極との接合部に接合用金属被膜が形成されたも
の、絞り形成されたステンレス板からなるとともにリー
ド電極との接合部に接合用金属被膜が形成されたもの、
非親水性処理が施された紙製のものなどを好適に用いる
ことができる。
ール枠の外周側に引き出された外部リード線接続用の端
子部を備えているものが好ましい。さらに基板はアルミ
表面にアルミナ又は酸化ケイ素のメッキ処理を施したも
ので形成し、接合電極及びリード電極は溶射工法で形成
したものを好適に用いることができる。一対の基板がシ
ール枠の外側において複数本の支柱で連結されているも
のであってもよい。
の配設部の外周をシール材や接着剤の充填で閉じるので
はなく、筒状で且つ両端が基板に接合されるシール枠を
用いていることから、水分の侵入の防止性能はシール枠
の材質でほぼ決定されてしまうものであり、このために
湿気の侵入の確実な防止を容易に行うことができるもの
である。
ループ状に形成された電源供給用リード電極を設け、シ
ール枠の両端開口縁を上記リード電極に接合した時に
は、防湿性の点で問題を有する接着剤の使用を排除する
ことができる。上記シール枠としてプラスチックからな
るとともにリード電極との接合部に接合用金属被膜が形
成されたものを用いた時にはシール枠の製作が容易であ
り、シール枠として絞り形成されたステンレス板からな
るとともにリード電極との接合部に接合用金属被膜が形
成されたものを用いる時には、モジュールの強度の大幅
な向上を図ることができる。また、シール枠として非親
水性処理が施された紙製のものを用いる時には、シール
枠を容易に且つ安価に製作することができる。
て、リード電極に基板上においてシール枠の外周側に引
き出された外部リード線接続用の端子部を設けたなら
ば、端子の引き出し部が防湿性を低下させることがな
い。さらに基板をアルミ表面にアルミナ又は酸化ケイ素
のメッキ処理を施したもので形成し、接合電極及びリー
ド電極は溶射工法で形成している時、基板として適切な
特性を有するものを簡便に得ることができ、一対の基板
をシール枠の外側において複数本の支柱で連結している
時には、機械的強度の向上を図ることができる。
ると、ここで示すペルチェモジュールは、図1及び図3
に示すように、複数のペルチェ素子1,一対の基板2,
2、筒状のシール枠3、基板2の四隅において一対の基
板2,2同士を連結している筒状の支柱4で構成されて
いる。
子とが基板2,2の対向面に形成された接合電極10に
よってπ型に順次接続されることで、電気的に直列に且
つ熱的に並列に接続されている。また、各基板2におけ
る接合電極10とペルチェ素子1とで構成される上記直
列回路の両端は、各基板2の対向面に形成されていると
ともに外部との接続用の端子部12を備えているリード
電極11に接続されている。
2を示す。両基板2においては、ペルチェ素子1の直列
接続のために接合電極10の位置がずらされている。ま
た、図から明らかなように、各基板2に設けられたリー
ド電極11は、接合電極10の配置部分、つまり複数の
ペルチェ素子1の配置部分を囲む閉ループを構成する環
状のものとして形成されている。
となっている上記基板2は、アルミナまたは窒化アルミ
のような単体、あるいはアルミの表面にアルマイト処理
をしたもの、アルミの表面にアルミナまたは酸化ケイ素
層を形成したもの、銅の表面に薄い接着絶縁層を形成し
たものなどの複合材で形成されたシート状のものとなっ
ている。基板2として求められる特性及び後述の熱応力
吸収部20を含む製造の容易さという点では、図7や図
9に示すように、アルミ21の表面にアルミナまたは酸
化ケイ素等のセラミック22をメッキ処理したものが好
適である。そしてこの基板2表面に設ける接合電極10
やリード電極11、端子部12などは溶射工法を用いる
ことで簡便に形成することができる。
部分を密封するためのもので、たとえばABS樹脂など
の絶縁材で筒状に形成されており、両端開口縁が各基板
2の前記リード電極11の閉ループ部分に接合されるこ
とで基板2,2と併せて、全ペルチェ素子1の配置空間
を防湿のために密閉している。ここで、シール枠3とリ
ード電極11との接合は、図7に示すように、シール枠
3におけるリード電極11との接合に供する部分に、予
め銅、ニッケル、錫等の金属膜30をメッキや溶射など
により形成しておき、リード電極11にはろう付けや半
田付けの金属接合で接合している。長期的に見れば水分
の侵入を許しやすい接着剤の使用を避けるためである。
なお、ここにおけるシール枠3は、基板2,2の対向方
向における荷重を担うものともなっている。
ファイバープラスチックなどで形成されているとともに
その両端に銅、ニッケル、錫等の金属膜がメッキや溶射
などで形成されたもので、基板2側に溶射等で設けた金
属部13にシール枠3の場合と同様にろう付けや半田付
けで接合されている。なお、金属部13はリード電極1
1に対して絶縁されている。金属部13は基板2に接合
電極10やリード電極11への溶射工法による形成時に
同時に形成すればよく、さらにペルチェ素子1とシール
枠3と支柱4とを基板2に同時に接合することができる
ために、組立性もきわめて良好なものとすることができ
る。
10に直接接合されるのではなく、熱応力緩和のための
緩和部材15を介して接合電極10に接合されている。
緩和部材15は、電気伝導度及び熱伝導度が高く且つペ
ルチェ素子1とヤング率がほぼ等しい材質、たとえば焼
鈍した銅からなるもので、ペルチェ素子1の両面に無害
の金属を予めメッキしておき、ニッケル、金、半田等の
メッキが施された緩和部材15をペルチェ素子1の両面
に半田接合することで、ペルチェ素子1を一対の緩和部
材15,15でサンドイッチしておき、このサンドイッ
チ構造となったペルチェ素子1を基板1の接合電極10
に半田接合もしくは金属ペーストにより接合してある。
緩和部材15として銅を用いているのは、電気伝導度及
び熱伝導度が高く且つ安価な材料であるためであり、ま
た焼鈍してあるのは、ペルチェ素子1に比して高い銅の
ヤング率をペルチェ素子1のヤング率とほぼ同じ値まで
下げるためである。
に緩和部材15を介在させた場合、ペルチェ素子1の抵
抗値を小さく保ちつつ実質的な高さを大きくすることが
でき、そしてペルチェ素子1と緩和部材15との一体部
材に熱応力が加わることになるためにペルチェ素子1と
緩和部材15との接合部にかかる熱応力を軽減すること
ができるほか、加熱側となる基板2と冷却側となる基板
2との間の距離をかせぐことができるため、熱輻射によ
るロスを低減して性能向上を図ることができるものとも
なる。
部分及び接合電極10とリード電極11との間の部分
に、互いの対向面側に突出する複数本の突条からなる熱
応力吸収部20を備えている。なお、リード電極11と
接合電極10との接続部及び一部の接合電極10はこの
熱応力吸収部20を横切って設けられている。各基板
2,2の外面側には、上記筒状の支柱4を貫通するボル
トによって、熱交換部材が固着される。
示すようにアルミ21の表面にセラミック層22を設け
たものである場合、アルミの薄板21(たとえば厚み
0.1mm)に金型等で絞りを入れることで形成され、
セラミック層22や電極10,11は熱応力吸収部20
の形成後に形成される。熱応力吸収部20は、基板2の
熱による伸縮が基板2とペルチェ素子1(緩和部材1
5)との接合部に与える応力を軽減するものであり、緩
和部材15の存在が前述のようにペルチェ素子1自体に
かかる応力を軽減することもあって、ペルチェ素子1が
熱応力によって破損することはない。
れた熱応力吸収部20に接合電極10の一部が乗り上げ
るようにしておき、この乗り上げ部分でペルチェ素子1
(と緩和部材15のブロック)の位置を規制するように
して、熱応力吸収部20がペルチェ素子1の配列位置決
め部材を兼ねるようにしておけば、組立時のばらつきを
軽減してペルチェ素子1間の絶縁ピッチを一定に保つこ
とができ、組立性の向上及び電気的特性の向上に寄与す
ることになる。接合電極10をこのように形成するにあ
たっては、図9に示すように、ソルダーレジスト8など
の絶縁材を利用するとよい。溶射工法による接合電極1
0やリード電極11などの形成が容易且つ精確なものと
することができる。つまり、溶射の際の銅などの粉末が
電極形成部以外に付着しても容易に除去することができ
るものであり、電極間の絶縁を確実に行うことができ
る。
チレンやポリスチレン、ポリプロピレン、エンジニアリ
ングプラスチック等からなるとともにペルチェ素子1の
貫通孔60を備えている位置決めシート6を基板2,2
間の部分に配設したもので、位置決めシート6による各
ペルチェ素子1の位置決め整列により、ペルチェモジュ
ールの組立性の向上と、熱ストレスなどによるペルチェ
素子1の移動の規制とを図ったものである。また図10
に示すものでは、支柱4として蛇腹状のものを用いてい
るが、これは衝撃緩和機能を支柱4に持たせるためであ
る。
ようにように、一端に内フランジ31、他端に外フラン
ジ32を有するものとして絞り形成されたステンレス板
からなるものを用いてもよい。この場合においてもリー
ド電極11との接合に供する部分には銅やニッケル、錫
などの接合しやすい金属の層をメッキや溶射などによっ
てシール枠3の端縁に形成して、リード電極11への金
属接合を行えるようにしておく。この場合、シール枠3
の機械的強度が大であるために、前記支柱4がなくとも
ペルチェモジュールに十分な強度を持たせることができ
るとともに、支柱4の配設スペースが不要となるために
モジュールの小型化を図ることができるものとなる。
うに、段ボール紙状の紙製の筒状のものに非親水性処
理、たとえばワニス処理、パリレン処理、低融点ガラス
による処理を施したものを用いることができる。さら
に、該シール枠3を上記リード電極11に接合するため
に、閉ループ状の薄い銅板39をシール枠3の両端開口
縁に接着で取り付けてもよい。
端間の熱抵抗が高く、電気的に絶縁されており、さらに
湿気の侵入を防ぐものであれば、そして好ましくは強度
が高いものであれば、どのようなものでも好適に用いる
ことができる。さらには、ペルチェ素子1には結晶タイ
プのものと焼結タイプのものとがあるが、効率的には結
晶タイプのものが高い。従って効率の良さを求めるなら
ば、結晶タイプを使用することになるが、この結晶タイ
プは機械的ストレスに対して脆いという問題を有してい
る。一方、焼結タイプのものは効率が劣るものの機械的
ストレスに対しては結晶タイプのものよりも耐性が大き
い。このために、多数個配置したペルチェ素子1のう
ち、四隅部分と中央部分に位置するペルチェ素子1(P
型素子)を焼結タイプで構成し、残るペルチェ素子1を
結晶タイプで構成するならば、機械的荷重を焼結タイプ
のペルチェ素子1で受けることが可能となり、対荷重性
能が高く、しかも効率のよいものを得ることができる。
場合によっては支柱4が無くとも荷重に耐えることがで
きるものとなるために、モジュールの小型化にも寄与す
るものとなる。
12をシール枠3が接合される閉ループ状のものから外
側に引き出しているのは、端子部12を設けることが防
湿性の低下を招くことがないようにするためであり、ま
た端子部12を図5及び図6に示すようにL字形に延設
したものとして形成しているのは、端子部12への外部
リード線の半田付け時の熱の影響が、シール枠3とリー
ド電極11との接合に及びにくくなるようにするためで
あるが、図14に示すように、基板2に端子片25を切
り起こしによって形成して、この端子片25でリード線
29をかしめ固定する時には、半田付けの熱影響を考え
る必要がなくなり、従って端子部12とリード電極11
におけるシール枠3の接合部との間の距離を大きくとる
必要もなくなる。
途固定片26によってリード線29を固定してもよい。
基板2における固定片26のかしめ部に設けた凹部27
は、熱交換部材と固定片26とを干渉を避けるためのも
のである。
におけるペルチェ素子の配設部の外周をシール材や接着
剤の充填で閉じるのではなく、筒状で且つ両端が基板に
接合されるシール枠を用いていることから、水分の侵入
の防止性能はシール枠の材質でほぼ決定されてしまうも
のであり、このために湿気の侵入の確実な防止を容易に
行うことができるものである。また、熱的性能の低下を
抑えることも容易であり、モジュール全体の強度の向上
にも寄与させることができて、耐衝撃性能の向上も図る
ことができる。
ループ状に形成された電源供給用リード電極を設け、シ
ール枠の両端開口縁を上記リード電極に接合した時に
は、防湿性の点で問題を有する接着剤の使用を排除する
ことができ、より高い防湿性を得ることができる。ま
た、シール枠としてプラスチックからなるとともにリー
ド電極との接合部に接合用金属被膜が形成されたものを
用いた時にはシール枠を容易に且つ安価に製作すること
ができるために全体としてのコスト低減を図ることがで
き、シール枠として絞り形成されたステンレス板からな
るとともにリード電極との接合部に接合用金属被膜が形
成されたものを用いる時には、モジュールの強度の向上
をより高めることができる。また、シール枠として非親
水性処理が施された紙製のものを用いる時には、シール
枠を容易に且つ安価に製作することができてコストを低
減することができる。
て、リード電極に基板上においてシール枠の外周側に引
き出された外部リード線接続用の端子部を設けたなら
ば、端子の引き出し部が防湿性を低下させることがない
ものとなる。さらに基板をアルミ表面にアルミナ又は酸
化ケイ素のメッキ処理を施したもので形成し、接合電極
及びリード電極は溶射工法で形成している時、基板とし
て適切な特性を有するものを簡便に得ることができるも
のであり、一対の基板をシール枠の外側において複数本
の支柱で連結している時には、機械的強度の向上を図る
ことができる。
トの斜視図である。
図、(b)は斜視図である。
(b)は断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 一対の基板間に複数個のペルチェ素子を
並置配設するとともに各基板に設けた接合電極にペルチ
ェ素子が接合されているペルチェモジュールであって、
ペルチェ素子の配設部を囲む筒状であり且つ両端が基板
に接続されたシール枠で上記配設部が密閉されているこ
とを特徴とするペルチェモジュール。 - 【請求項2】 各基板は接合電極配設部を囲む閉ループ
状に形成された電源供給用リード電極を備えており、シ
ール枠の両端開口縁は上記リード電極に接合されている
ことを特徴とする請求項1記載のペルチェモジュール。 - 【請求項3】 筒状のシール枠はプラスチックからなる
とともにリード電極との接合部に接合用金属被膜が形成
されたものであることを特徴とする請求項1または2記
載のペルチェモジュール。 - 【請求項4】 筒状のシール枠は絞り形成されたステン
レス板からなるとともにリード電極との接合部に接合用
金属被膜が形成されたものであることを特徴とする請求
項1または2記載のペルチェモジュール。 - 【請求項5】 筒状のシール枠は非親水性処理が施され
た紙製のものであることを特徴とする請求項1記載のペ
ルチェモジュール。 - 【請求項6】 リード電極は基板上においてシール枠の
外周側に引き出された外部リード線接続用の端子部を備
えていることを特徴とする請求項2記載のペルチェモジ
ュール。 - 【請求項7】 基板はアルミ表面にアルミナ又は酸化ケ
イ素のメッキ処理を施したもので形成されており、接合
電極及びリード電極は溶射工法で形成されていることを
特徴とする請求項1記載のペルチェモジュール。 - 【請求項8】 一対の基板はシール枠の外側において複
数本の支柱で連結されていることを特徴とする請求項1
記載のペルチェモジュール。
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JP12869395A JP3951315B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | ペルチェモジュール |
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