JPH1084139A

JPH1084139A - 熱電変換装置

Info

Publication number: JPH1084139A
Application number: JP8237939A
Authority: JP
Inventors: Hideo Watanabe; 日出男渡辺; Hirofusa Tezuka; 弘房手塚; Mitsutoshi Ogasawara; 光敏小笠原; Nobuhiko Suzuki; 伸彦鈴木; Kazuya Sato; 一也佐藤
Original assignee: Technova Inc
Current assignee: Technova Inc
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-03-31
Also published as: WO1998010474A1; EP0878852A1; CN1200841A; EP0878852A4; CN1161846C; AU4135797A; AU716635B2; US6105373A

Abstract

(57)【要約】【課題】十分に高い熱電変換能力を有する性能的に優
れた熱電変換装置を提供する。【解決手段】Ｎ型半導体層ならびにＰ型半導体層を支
持する基体の半導体層支持面と反対側の面に対して液状
熱移動媒体２１を衝突するように、前記液状熱移動媒体
２１を前記半導体層支持面に供給する供給手段６、７を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子冷却装置あるいは
熱発電装置などの熱電変換装置に係り、特にそれの熱移
動媒体として水や不凍液などの流体を使用した熱電変換
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２６ならびに図２７は従来の熱電変換
装置を説明するための図で、図２６は熱電変換装置の断
面図、図２７は図２６のＸ−Ｘ線上の断面図である。

【０００３】図２６に示すようにアルミナなどのセラミ
ックからなる吸熱側絶縁基板１００と放熱側絶縁基板１
０１との間に、電極ならびにＰ形，Ｎ形半導体層からな
る熱電変換素子群１０２が介在されている。

【０００４】前記吸熱側絶縁基板１００の外表面には、
吸熱フィンなどが付設された吸熱部材１０３が取りつけ
られている。前記放熱側絶縁基板１０１の外表面には、
その基板１０１側に向けて開口した流路形成部材１０４
が取り付けられている。この流路形成部材１０４の内側
には、熱移動媒体である水１０５を放熱側絶縁基板１０
１の外表面に沿って一方の端部から他方の端部に向けて
蛇行状に流すための仕切板からなる流路形成部材１０４
が設けられている。また、流路形成部材１０４の一方の
端部近くには供給管１０７が、他方の端部近くには排出
管１０８が、それぞれ取り付けられている。

【０００５】前記熱電変換素子群１０２に所定の電流を
流すとともに、前記供給管１０７から水１０５を流路形
成部材１０４に流入せしめる。そして吸熱部材１０３に
よって吸収した熱は吸熱側絶縁基板１００ならびに熱電
変換素子群１０２を介して放熱側絶縁基板１０１に伝達
され、前述の水１０５をその放熱側絶縁基板１０１の外
表面に沿って蛇行状に流すことにより基板１０１の熱を
吸収し、その水１０５を排出管１０８から系外へ排出さ
せることにより、吸熱部材１０３側が冷却される。

【０００６】この関連技術として、例えば特表平６−５
０４３６１号公報、特開平５−３２２３６６号公報、特
開平５−３４３７５０号公報などが挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
熱電変換装置ではまだ十分に高い熱電変換能力を得るこ
とができないという問題点を有している。

【０００８】本発明者らはこの問題点について鋭意検討
した結果、熱電変換装置の特に熱移動媒体の流し方に問
題があることを解明した。すなわち従来の熱電変換装置
では、熱移動媒体が絶縁基板の表面に沿って単に蛇行状
に流れるだけであるから、熱移動媒体と絶縁基板との間
の熱コンダクタンスが低く、そのために十分な熱電変換
能力を得ることができないことを見出した。

【０００９】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、十分に高い熱電変換能力を有する性能的に
優れた熱電変換装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、Ｎ型半導体層ならびにＰ型半導体層を支
持する、例えば電気絶縁薄膜を有する金属板などからな
る基体の半導体層支持面と反対側の面に対して、例えば
水や不凍液などの液状熱移動媒体を例えばほぼ垂直に衝
突するように前記液状熱移動媒体を供給する、例えば分
散部材などを備えた供給手段を設けたことを特徴とする
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】従来の熱電変換装置は基体（基
板）の表面に沿って液状熱移動媒体を流して、基体と液
状熱移動媒体の間で熱の移動を行っていた。これに対し
て本発明は、基体の面に対して液状熱移動媒体を衝突さ
せるもので、液状熱移動媒体の基体と接す状態が確実に
乱流となっているから、熱の移動が効率的になされ、そ
のために装置全体としての熱交換能力が高められる。

【００１２】本発明の具体的な実施例を説明する前に、
この熱移動媒体を使用した熱電変換装置の性能改善に関
する本発明者の全般的な知見について説明する。

【００１３】熱移動媒体を使用した熱電変換装置の性能
を向上する方策に、〔Ｉ〕基板の熱抵抗の低減、〔II〕
熱移動媒体の流し方の改善、などが挙げられる。

【００１４】．前者の基板の熱抵抗を下げる有効な手
段として、従来のアルミナなどによるセラミック製の絶
縁基板の代わりに、熱抵抗の低い例えばアルマイト層を
形成したアルミニウム基板のように絶縁薄膜を有する金
属基板を使用する方法がある。具体的にはアルミニウム
基板の表面に陽極酸化法によってアルマイト被膜を形成
する方法、あるいはアルミニウム基板の表面にアルミニ
ウムを溶射してその後アルマイト層に変成する方法など
がある。

【００１５】しかし、放熱側基板も吸熱側基板も同じよ
うな肉厚のものを使用すると、金属基板はセラミック基
板に較べて熱による膨張、収縮の割合がはるかに大きい
から、放熱側基板−放熱側電極−Ｐ，Ｎ半導体層−吸熱
側電極−吸熱側基板の系において熱応力にともなう剪断
応力が増加して、信頼性の問題を発生する。

【００１６】．これを解決するために、一方の基板
（例えば吸熱側基板）は通常のように肉厚にしておき、
他方の基板（例えば放熱側基板）は前記吸熱側基板より
も十分に薄くして、すなわち放熱側基板と吸熱側基板の
間で厚みに差を設けることにより、その放熱側基板を吸
熱側基板の熱変形に追従できるようにして、前記系内の
熱応力の発生を軽減することができる。

【００１７】ところが、基板が薄くなることで、Ｐ，Ｎ
半導体層の占有密度（基板総面積に対するＰ，Ｎ半導体
層の断面積の総和の比率）が小さいときには逆に熱抵抗
の増加を招く恐れがある。

【００１８】．そこでＰ，Ｎ半導体層の占有密度が小
さいときには、基板は薄いままの状態で電極の面積を相
対的に広げ、有効伝熱面積を維持することにより、熱抵
抗の増加を抑制することができる。

【００１９】一方、前記熱移動媒体の流し方について
は、熱電変換装置の全体的なシステムとしてみたとき、
例えば媒体を移動させるために必要な動力の少ない投入
電力で高い熱交換能力が得られるように改善する必要が
ある。

【００２０】．そして高い熱交換能力を得る一手段と
して、構造的に改良して有効伝熱面積の増加を図ること
が得策である。

【００２１】．また高い熱交換能力を得る他の手段と
して、熱伝達係数を高くすることが考えられ、そのため
には媒体を移動させるための投入電力を一定にした場
合、熱移動媒体の流路内での流動圧損を下げるととも
に、熱移動媒体の流量、すなわち熱移動量を増す方法が
得策である。本発明は、主にこの項の技術に関するも
のである。

【００２２】次に本発明の実施の形態を図とともに説明
する。図１は例えば冷蔵庫、冷凍庫、保冷庫などの電子
冷却装置として用いる熱電変換装置の斜視図、図２はそ
の熱電変換装置の断面図、図３は図２Ａ−Ａ線上の断面
図、図４ならびに図５はカバー部材の平面図ならびに断
面図、図６は分散部材の平面図、図７は図６Ｂ−Ｂ線上
の断面図である。

【００２３】図１ならびに図２に示すように、熱電変換
装置は被冷却側に接する吸熱部材１と、吸熱側基板２
と、熱電変換素子群３（図２参照）と、放熱側基板４
（図２参照）と、支持枠体５と、カバー部材６と、分散
部材７（図２参照）とから主に構成されている。

【００２４】前記吸熱部材１は、図示していないが内部
に多数の吸熱フィンを有しており、必要に応じてファン
を付設することができる。

【００２５】前記吸熱側基板２ならびに放熱側基板４は
共に例えばアルミニウムなどの金属板からなり、熱電変
換素子群３と接する側の表面に例えばアルマイトなどの
電気絶縁薄膜が形成されている。陽極酸化法によってア
ルマイトの絶縁膜を形成する場合、その絶縁薄膜に封孔
処理しない方が、熱電変換素子群３との接合性が良好で
ある。電気絶縁膜は、この他に溶射などで形成すること
も可能である。

【００２６】図２に示すように吸熱側基板２と放熱側基
板４は板厚が異なっており（本実施の形態の場合は吸熱
側基板２の板厚：５ｍｍ，放熱側基板４の板厚：０．２
ｍｍで、吸熱側基板２≫放熱側基板４の関係にある）、
板厚の薄い方の基板が厚い方の基板の熱収縮（熱膨張）
によく追従でき、それにより吸熱側基板２−熱電変換素
子群３−放熱側基板４間の熱応力の発生を緩和してい
る。

【００２７】前記熱電変換素子群３は、図示していない
が周知のように吸熱側電極と、放熱側電極と、両電極の
間に多数配置されたＰ型半導体層とＮ型半導体層とから
構成されており、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層は構造的
ならびに熱的に並列に配置されているが、電気的には前
記電極を介して直列に接続されている。この熱電変換素
子群３は、１段であっても複数段（カスケード構造）で
あってもよい。

【００２８】前記支持枠体５は合成樹脂で成形され、放
熱側基板４を支持するとともに、基端は前記吸熱側基板
２に取り付けられている。

【００２９】前記カバー部材６は合成樹脂で成形され、
上部に垂直方向に延びた給水管部８と排水管部９とが一
体に設けられ、給水管部８の方はカバー部材６のほぼ中
央に、排水管部９はカバー部材６の周縁近くに、それぞ
れ配置されている。カバー部材６の下半分には下方に向
けて開口した周壁１０が設けられ、その内側に空間１１
が形成され、そこに前記分散部材７が設置されている。

【００３０】分散部材７も合成樹脂で成形されており、
図６に示すように上面の略中央に円形の凹部１２が形成
され、それを取り囲むように壁部１３が設けられてい
る。分散部材７の外周部でかつその厚さ方向のほぼ中間
位置につば部１４が設けられ、つば部１４の四隅に比較
的径大の排出穴１５が形成されている。

【００３１】前記凹部１２の中央部に１本ならびに外周
部に等間隔に８本の垂直に貫通した噴射孔１６ａ〜１６
ｉが設けられ、中央部の噴射孔１６ａは他の噴射孔１６
ｂ〜１６ｉよりも若干径大となっている。

【００３２】図２に示すようにこの分散部材７をカバー
部材６の空間１１内に挿入して、分散部材７の壁部１３
の上面をカバー部材６の内面に、分散部材７のつば部１
４の外周面をカバー部材６の周壁１０の内面に、それぞ
れ接着することにより、分散部材７がカバー部材６内で
位置決め固定される。そしてカバー部材６の内面と分散
部材７の上面の間に扁平状の第１空間１７が、また周壁
１０と壁部１３とつば部１４に囲まれて排水管９に連通
した四角の枠形の排水路１８が、それぞれ形成される。

【００３３】そしてカバー部材６の周壁１０の下面を放
熱側基板４に接着することにより、分散部材７の下面と
放熱側基板４の上面との間に１〜３ｍｍ程度の隙間の狭
い扁平状の第２空間１９と、その周囲に四隅の排水穴１
５に連通した集水路２０が形成される。

【００３４】図２に示すように熱移動媒体である水２１
を中央の給水管部８から供給すると第１空間１７で一斉
に拡がり、９個の各噴射孔１６ａ〜１６ｉから放熱側基
板４の平面に向けて勢いよくほぼ垂直方向に噴射する。
放熱側基板４に衝突して放熱側基板４の熱を奪った水２
１は隙間の狭い第２空間１９で拡散し、その周囲の集水
路２０で集められ、近くの排出穴１５から排水路１８を
経て排水管部９から系外へ排出される。排出された水２
１は図示しないラジエタ−または自然放冷で冷却され、
循環系統を通って再利用される。

【００３５】図８は第２実施例を示す図で、この例では
排出管部９がカバー部材６の周壁１０に設けられ、集水
路２０（図２参照）で集められた水２１が排出管部９か
ら直接排水される。

【００３６】図９は第３実施例を示す図で、この例では
分散部材７の下面に多数の管体２２が一体に設けられ、
その管体２２の孔が噴射孔１６となっており、また管体
２２と管体２２の間の隙間が集水路２０となっている。

【００３７】図１０は第４実施例を示す図で、この例で
は分散部材７の下面で噴射孔１６の近くに水２１の流れ
を案内するガイド部２３が突設されており、ガイド部２
３の形状は彎曲していても直線状でもよく、分散部材７
の中央部側から周囲の集水路２０側に向けて延びてい
る。

【００３８】図１１は第５実施例を示す図で、この例で
は分散部材７の中央部側から周囲の集水路２０側に向け
て延びたスリット状の噴射孔１６が複数本設けられてい
る。

【００３９】図１２は第６実施例を示す図で、この例で
はスリット状の４本の噴射孔１６が集水路２０とほぼ平
行に延びている。

【００４０】図１３は第７実施例を示す図で、この例で
は分散部材７の下面に複数の突出部２４が設けられ、そ
の突出部２４に１本もしくは複数本の噴射孔１６が穿設
されて、突出部２４と突出部２４の間に集水路２０が形
成されている。

【００４１】図１４は第８実施例を示す図で、この例で
は前述のような複数本の噴射孔１６は形成されておら
ず、中央部に垂直に垂下した給水管部８を有する上部材
２５と、排水管部９を有する下部材２６との組み合わせ
で分散部材７が構成されている。

【００４２】そして前記上部材２５と放熱基板４の間に
隙間の狭い扁平状の第２空間１９が形成され、上部材２
５の中央突出部分と下部材２６の内周の間に集水路２０
が形成されている。

【００４３】図１５は第９実施例を示す図で、この例で
は給水管部８が分散部材７の側面から中央部下面に向け
て延びており、放熱基板４と衝突した水は分散部材７の
中央部上面から排出されるようになっている。

【００４４】図１６は第１０実施例を示す図で、前述の
各実施例では噴射孔１６あるいは給水管部８が放熱基板
４の面に対してほぼ垂直に配置されていたが、この例で
は噴射孔１６あるいは給水管部８が放熱基板４の面に対
して傾斜して設けられており、この傾斜により水２１の
流れ方向が一定となり、スムーズに流れて圧損の低減に
寄与している。

【００４５】図１７ならびに図１８は第１１実施例を示
す図で、この例では放熱基板４に対する熱電変換素子群
３の取付け領域２７が放熱基板４の中央部を基準にて四
方に分割され、その取付け領域２７と取付け領域２７の
間に断面形状が山形の屈曲部２８が形成されている。こ
の屈曲部２８は図に示すようにリブ状に連続していて
も、断続的なものでもよく、また屈曲部２８は熱電変換
素子群３側に向けて突出しても、反対に熱電変換素子群
３とは反対側に向けて突出してもよい。なお、本実施例
では屈曲部２８を十字状に形成したが、この屈曲部２８
を多数形成することも可能である。

【００４６】図１９は第１２実施例を示す図で、この例
では放熱側基板４の熱電変換素子群３の取付け面とは反
対側の面に、例えば金網、エキスバンデットメタル、パ
ンチングメタルなどの開口率が大きくて薄い多孔性熱伝
導体２９がスポット溶接などによって取付けられてい
る。

【００４７】前記第１１実施例ならびに第１２実施例の
ように、放熱側基板４に屈曲部２８を形成したり、ある
いは多孔性熱伝導体２９を取りつけることにより、放熱
側基板４の表面近傍における水２１の流れが乱流とな
り、そのため放熱側基板４に対する水２１の熱吸収効率
が高くなる。

【００４８】なお、前記屈曲部２８ならびに多孔性熱伝
導体２９は、放熱基板４の周辺のシール部分までは延び
ていない。

【００４９】図２０ならびに図２１は第１３実施例を示
す図で、図２０は熱電変換装置の断面図、図２１は分散
部材の底面図である。熱電変換装置は被冷却側に接する
吸熱部材１と、ブロック状の吸熱側基板２と、熱電変換
素子群３と、放熱側基板４と、支持枠体５と、カバー部
材６と、分散部材７とから主に構成されている。

【００５０】前記吸熱側基板２ならびに放熱側基板４は
共に例えばアルミニウムなどの金属板からなり、熱電変
換素子群３と接する側の表面に例えばアルマイトなどの
電気絶縁薄膜が陽極酸化法などによって形成されてい
る。

【００５１】前記支持枠体５は合成樹脂で成形され、放
熱側基板４を支持するとともに、基端は前記吸熱側基板
２にピン３０により位置決めされ、接着剤３１で固着さ
れている。

【００５２】前記カバー部材６は合成樹脂で成形され、
給水管部８と排水管部９とが一体に設けられ、給水管部
８の方はカバー部材６のほぼ中央に、排水管部９はカバ
ー部材６の周縁近くに、それぞれ配置されている。カバ
ー部材６には下方に向けて開口した周壁１０が設けら
れ、その内側に前記分散部材７が設置され、周壁１０の
下端はＯリング３２を介して放熱側基板４の周辺と液密
に接着されている。

【００５３】分散部材７も合成樹脂で成形されて、外周
に壁部１３が立設され、底面部３３には噴射孔３４を有
する噴射ノズル３５が多数等間隔に下方を向いて突出し
ている。

【００５４】分散部材７をカバー部材６内に装着するこ
とにより、カバー部材６と分散部材７の間に扁平状の第
１空間１７が、分散部材７と放熱側基板４の間に扁平状
の第２空間１９が、また分散部材７の外側には排水路１
８が、それぞれ形成される。

【００５５】また噴射ノズル３５の下端は放熱側基板４
の表面近くまで延びており、噴射ノズル３５と放熱側基
板４の隙間は約１〜３ｍｍ程度である。

【００５６】熱移動媒体である水２１を中央の給水管部
８から供給すると第１空間１７で一斉に拡がり、各噴射
ノズル３５から放熱側基板４の平面に向けて勢いよくほ
ぼ垂直方向に噴射する。放熱側基板４に衝突して放熱側
基板４の熱を奪った水２１は隙間の狭い第２空間１９で
拡散し、前記集水路２０で集められ、排水管部９から系
外へ排出される。排出された水２１は図示しないラジエ
タ−または自然放冷で冷却され、循環系統を通って再利
用される。

【００５７】なお図中の３６は支持枠体５に一体に設け
られた補強リブ、３７は断熱層、３８は吸熱側基板２と
熱電変換素子群３の間に介在された熱伝導率が大きくし
かも弾性を有する薄膜である。

【００５８】図２２ならびに図２３は第１４実施例を示
す図で、図２２は熱電変換装置の断面図、図２３は放熱
側基板４の平面図である。この実施例で前記第１３実施
例と相違する点は、図２２に示されているように放熱側
基板４の表面に多数の凹凸部３９を一体に形成し、分散
部材７の噴射ノズル３５が各凹凸部３９と対向している
点である。この実施例に係る凹凸部３９は個別に独立し
た凹部を多数有しているが、溝状の凹部を設けることも
できる。いずれにしてもノズル３５から噴射された水２
１はこの凹凸部３９に衝突して砕かれながら、放熱側基
板４の熱を効果的に奪い取ることができる。

【００５９】図２０に示すように表面が平坦な吸熱側基
板４を使用した熱電変換装置（点線）と、図２２に示す
ように表面に多数の凹凸部３９を有する吸熱側基板４を
使用した熱電変換装置（実線）との、水２１の流速と熱
コンダクタンスとの関係を図２４に示す。

【００６０】なお両装置の噴射孔３４の孔径は１．２ｍ
ｍ、孔の数は２４個、噴射ノズル３５と吸熱側基板４の
隙間は２ｍｍとした。また熱コンダクタンスｈＡは、下
式によって求めた。

【００６１】ｈＡ＝Ｑ／｛Ｔｊ−（Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ）／２｝〔Ｗ／℃〕ただしＱ：発熱量（投入電気量）Ｔｊ：基板温度Ｔｉｎ：水入口温度Ｔｏｕｔ：水出口温度この図から明らかなように、両装置とも吸熱側基板４に
衝突せしめる水２１の流速を上げれば熱コンダクタンス
は高くなるが、特に表面に多数の凹凸部３９を有する吸
熱側基板４を使用した熱電変換装置（実線）の方が高い
熱コンダクタンスを有し、性能的に優れていることが分
かる。

【００６２】前記実施例では熱移動媒体として水を使用
したが、本発明はこれに限られるものではなく、水以外
に例えば不凍液など他の液体を使用することもできる。

【００６３】前記実施例では金属製の基板を使用した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えばアル
ミナなどのセラミックや窒化アルミニウムなどを使用す
ることもできる。

【００６４】前記実施例では放熱側基体に熱移動媒体を
接触させる場合について説明したが、前述の実施例に基
づいて吸熱側基体に熱移動媒体を接触させることも可能
である。

【００６５】前記実施例では電子冷却装置の場合につい
て説明したが、本発明は熱発電装置にも適用可能であ
る。

【００６６】

【発明の効果】図２５は熱コンダクタンス特性図で、同
図の横軸に給水ポンプへの一定量の投入電力で熱電変換
装置に流れる水の流量（圧力損失ΔＰ×流速Ｇｗ）を、
縦軸に熱コンダクタンスを、それぞれとっている。図中
の曲線Ａは図２に示す本発明の実施例の熱電変換装置、
曲線Ｂは図１４に示す本発明の実施例の熱電変換装置、
曲線Ｃは図１５に示す本発明の実施例の熱電変換装置、
曲線Ｄは図２０に示す本発明の実施例の熱電変換装置、
曲線Ｅは図２２に示す本発明の実施例の熱電変換装置、
曲線Ｆは図２６、図２７に示す従来の熱電変換装置の特
性である。

【００６７】従来の熱電変換装置は図２７に示すように
供給管１０７から排出管１０８にかけての水１０５の流
路が狭く、しかも複数回蛇行して距離が長いことから、
水１０５の圧損が大きい。また水１０５が放熱側絶縁基
板１０１の表面と平行になってほぼ層流状態で流れるた
め、放熱側絶縁基板１０１から水１０５への熱伝達が余
り良くないことから、曲線Ｆに示すように熱コンダクタ
ンスがもっとも小さい。

【００６８】これに較べて本発明の各実施例のもの（曲
線Ａ〜Ｅ）は、放熱側基板４の伝熱面に対して水２１を
衝突するように供給して放熱側基板４から熱を奪い取る
ようになっており、しかも水２１の流路長が従来のもの
に比較して短く、圧損が小さいことから、熱コンダクタ
ンスが大きく、優れた熱コンダクタンス特性を有してい
る。

【００６９】本発明は前述したように、基体の面に対し
て液状熱移動媒体を衝突させるもので、液状熱移動媒体
の基体と接する状態が確実に乱流となっているため、熱
の移動が効率的になされ、その結果、装置全体としての
熱交換能力が高められ、性能的に優れている。

【００７０】請求項２記載のように、基体として電気絶
縁薄膜を有する金属基体を使用すると、アルミナなどの
基体に較べて熱抵抗が極端に少ないから、さらに熱交換
能力が高められる。

【００７１】請求項３記載のように、供給手段の基体と
対向する側にその基体のほぼ全面に臨む空間が形成され
て、基体の面に衝突した液状熱移動媒体がこの空間で拡
散されるようにすれば、液状熱移動媒体が基体の表面近
傍において広い領域にわたって素早く拡散するため、圧
損が少なくなり、さらに熱交換能力が高められる。

【００７２】請求項４記載のように、供給手段の熱移動
媒体衝突経路上に、上流側から下流側に向けて扁平状の
第１空間と、複数の噴射孔と、前記基体のほぼ全面に臨
む扁平状の第２空間とが連通するように設けられ、前記
第１空間に流入した液状熱移動媒体が各噴射孔から分散
した状態で基体の面に向けて噴射され、基体面に衝突し
た液状熱移動媒体が第２空間で拡散されるように構成す
れば、熱移動媒体の基体までの距離を従来のものに比較
して短く、しかも圧損を低くおさえることができるか
ら、さらに熱交換能力が高められるなどの利点を有して
いる。

【００７３】請求項５記載のように、液状熱移動媒体が
基体の表面に対してほぼ垂直に衝突するように構成され
ておれば、熱移動媒体による熱の輸送が効率的に行なわ
れる。

【００７４】請求項６記載のように、基体の半導体層支
持面と反対側の面の付近まで延びる噴射ノズルが供給手
段に多数設けられておれば、さらに熱移動媒体による熱
の輸送が効率的に行なわれる。

【００７５】請求項７、８記載のように、基体の半導体
層支持面と反対側の面に液状熱移動媒体が衝突する凹凸
部が形成されておれば、図２４の結果から明らかなよう
に高い熱コンダクタンスを有し、性能的にさらに優れた
熱電変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る熱電変換装置の斜視
図である。

【図２】その熱電変換装置の縦断面図である。

【図３】図２Ａ−Ａ線上の断面図である。

【図４】その熱電変換装置に用いるカバー部材の平面図
である。

【図５】そのカバー部材の断面図である。

【図６】その熱電変換装置に用いる分散部材の平面図で
ある。

【図７】図６Ｂ−Ｂ線上の断面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係るカバー部材の断面図
である。

【図９】本発明の第３実施例に係る熱電変換装置の一部
を断面にした底面図である。

【図１０】本発明の第４実施例に係る熱電変換装置の一
部を断面にした底面図である。

【図１１】本発明の第５実施例に係る熱電変換装置の一
部を断面にした底面図である。

【図１２】本発明の第６実施例に係る熱電変換装置の一
部を断面にした底面図である。

【図１３】本発明の第７実施例に係る熱電変換装置の一
部を断面にした底面図である。

【図１４】本発明の第８実施例に係る熱電変換装置の断
面図である。

【図１５】本発明の第９実施例に係る熱電変換装置の断
面図である。

【図１６】本発明の第１０実施例に係る熱電変換装置の
噴射孔（給水管部）の一部拡大断面図である。

【図１７】本発明の第１１実施例に係る熱電変換装置に
用いる放熱側基板の平面図である。

【図１８】その放熱側基板の一部拡大断面図である。

【図１９】本発明の第１２実施例に係る熱電変換装置に
用いる放熱側基板の断面図である。

【図２０】本発明の第１２実施例に係る熱電変換装置の
断面図である。

【図２１】その熱電変換装置に使用する分散部材の底面
図ある。

【図２２】本発明の第１３実施例に係る熱電変換装置の
断面図である。

【図２３】その熱電変換装置に使用する放熱側基板の平
面図ある。

【図２４】本発明の第１２実施例に係る熱電変換装置と
第１３実施例に係る熱電変換装置の水の流速と熱コンダ
クタンスとの関係を示す特性図である。

【図２５】本発明の各実施例に係る熱電変換装置と従来
の熱電変換装置の熱コンダクタンス特性図である。

【図２６】従来の熱電変換装置の縦断面図である。

【図２７】図２６Ｘ−Ｘ線上の断面図である。

【符号の説明】

１吸熱部材２吸熱側基板３熱電変換素子群４放熱側基板５支持枠体６カバー部材７分散部材８給水管部９排水管部１０周壁１１空間１２凹部１３壁部１４つば部１５排出穴１６噴射孔１７第１空間１８排水路１９第２空間２０集水路２１水２２管体２３ガイド部２４突出部２５上部材２６下部材２７取付け領域２８屈曲部２９多孔質体３４噴射孔３５噴射ノズル３９凹凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤一也北海道登別市柏木町３丁目36番83号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ型半導体層ならびにＰ型半導体層を支
持する基体の半導体層支持面と反対側の面に対して液状
熱移動媒体を衝突するように、前記液状熱移動媒体を前
記半導体層支持面に噴射する供給手段を設けたことを特
徴とする熱電変換装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記基体が半導
体層支持面に電気絶縁薄膜を有する金属基体であること
を特徴とする熱電変換装置。
【請求項３】請求項１記載において、前記供給手段の
前記基体と対向する側にその基体のほぼ全面に臨む空間
が形成されて、基体の面に衝突した前記液状熱移動媒体
がこの空間で拡散されることを特徴とする熱電変換装
置。
【請求項４】請求項１記載において、前記供給手段の
熱移動媒体衝突経路上に、上流側から下流側に向けて扁
平状の第１空間と、複数の噴射孔と、前記基体のほぼ全
面に臨む扁平状の第２空間とが連通するように設けら
れ、前記第１空間に流入した液状熱移動媒体が各噴射孔から
分散した状態で基体の面に向けて噴射され、基体面に衝
突した液状熱移動媒体が第２空間で拡散されることを特
徴とする熱電変換装置。
【請求項５】請求項１記載において、前記液状熱移動
媒体が前記基体の表面に対してほぼ垂直に衝突するよう
に構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項６】請求項１記載において、前記基体の半導
体層支持面と反対側の面の付近まで延びる噴射ノズルが
前記供給手段に多数設けられていることを特徴とする熱
電変換装置。
【請求項７】請求項１記載において、前記基体の半導
体層支持面と反対側の面に液状熱移動媒体が衝突する凹
凸部が形成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項８】請求項７記載において、前記凹凸部が前
記供給手段の噴射孔に対向して形成されていることを特
徴とする熱電変換装置。