JPH11340525A

JPH11340525A - ペルチェユニット

Info

Publication number: JPH11340525A
Application number: JP10144850A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Okada; 浩明岡田; Nobuteru Maekawa; 展輝前川; Michimasa Tsuzaki; 通正津崎; Narimasa Iwamoto; 成正岩本; Yuri Sakai; 優里坂井; Katsuyoshi Shimoda; 勝義下田; Teruaki Komatsu; 照明小松; Shinya Murase; 慎也村瀬; Hiroyuki Inoue; 宏之井上; Masayuki Sagawa; 昌幸佐川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】熱特性がきわめて良好な熱交換部材を備える
ものとする。【解決手段】所要のピッチで熱電素子１を配列させた
ペルチェモジュールの各面に熱交換部材３を配している
ペルチェユニットである。熱交換部材３はフィン３１を
備えるとともに該フィン３１は熱電素子１の配列ピッチ
の整数倍のピッチで設けられている。各熱電素子１から
熱交換部材３のフィン３１への熱伝導が良好に行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所要のパターンで
熱電素子が配列されているペルチェモジュールの各面に
熱交換部材を設けることで形成されたペルチェユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数個の熱電素子（ペルチェ素子）を並
置配設するとともに各熱電素子を接合電極に接合するこ
とで各熱電素子を電気的に直列に且つＰ型の熱電素子と
Ｎ型の熱電素子とを交互に接続するとともに、これら熱
電素子が熱的には並列となるように接続配置することで
形成されたペルチェモジュールは、その通電時に熱電素
子群の片側が吸熱側、他方側が放熱側として作用するた
めに、実使用に際しては、各面に熱交換部材を装着する
ことで、吸熱面積及び放熱面積の拡大を図る。

【０００３】このために、熱交換部材、殊に放熱側の熱
交換部材にはフィンを備えたものが用いられているが、
従来のフィンを備えた熱交換部材は、要求される熱特性
を満足するように熱交換部材単体で設計されるものとな
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ペルチェユニ
ットとしてみた場合、上記のフィンを備えた熱交換部材
は、効率のよい熱交換特性を持つものとはなっていなか
った。つまり、ペルチェモジュールでは、一般に熱電素
子が所要のパターン及びピッチで配列されているのであ
るが、熱交換部材のフィンは熱電素子の配列ピッチやパ
ターンとは無関係に形成されていたことから、フィンと
熱電素子との間の熱伝導特性が考慮されたものとはなっ
ていなかった。

【０００５】また、熱交換部材のコストの点において
は、平板状の熱交換部材を並べて一つの熱交換部材とし
たものが有利であるが、この場合、熱交換部材のつなぎ
目が熱特性を悪化させる要因となっている。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは熱特性がきわめて良
好な熱交換部材を備えたペルチェユニットを提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、所要
のピッチで熱電素子を配列させたペルチェモジュールの
各面に熱交換部材を配しているペルチェユニットにおい
て、熱交換部材はフィンを備えるとともに該フィンは熱
電素子の配列ピッチの整数倍のピッチで設けられている
ことに特徴を有している。各熱電素子から熱交換部材の
フィンへの熱伝導が良好に行われるものである。

【０００８】この時、フィンと熱電素子とを同じピッチ
で設けるとともにフィンの位置と熱電素子の位置とを一
致させていることが好ましい。

【０００９】また、フィンが棒状である場合、棒状フィ
ンの並ぶピッチ及び位置が熱電素子の同方向の配列ピッ
チ及び位置とを一致させていると、さらに好ましいもの
となる。

【００１０】熱交換部材は平板状の熱交換部材を厚み方
向に重ねたものとして形成すればよい。この場合の平板
状の熱交換部材は打ち抜きで形成されたものがコストの
点で有利である。

【００１１】このほか、熱交換部材は２列のフィンが一
体に設けられたもの、フィンの側面に突起を備えたも
の、放射状に広がるフィンを備えたものなどを好適に用
いることができる。

【００１２】ファンを備えたものでは、ペルチェモジュ
ールの中央部を除く両端部にのみ熱交換部材を設けたも
のであってもよい。この時、熱電素子もペルチェモジュ
ールの中央部を除く領域に配列されたものとしてもよ
い。

【００１３】ペルチェモジュールは熱電素子の配置空間
を囲むシール枠に、熱交換部材の位置決め部を設けてお
くことも好ましい。シール枠にファンの取り付け部も設
けておいてもよいものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、図１において、１はＰ型及びＮ型
の熱電素子であり、これら熱電素子１は、所要の配列で
並べるとともに接合電極２への接合によって、各熱電素
子１を電気的に直列に且つＰ型の熱電素子１とＮ型の熱
電素子１とを交互に接続するとともに、これら熱電素子
１が熱的には並列となるように接続配置されて、通電時
に熱電素子１群の片側が吸熱側、他方側が放熱側として
作用するペルチェモジュールが構成されている。

【００１５】そしてペルチェモジュールの片面側には放
熱用の熱交換部材３、他面側には吸熱用の熱交換部材
（図１では図示せず）を取りつけて実用に供するのであ
るが、ここで用いている放熱用熱交換部材３は、打ち抜
きによって形成されたもので、棒状のフィン３１が櫛状
に形成されている平板状のものとなっており、また各熱
交換部材３のベース部３０の厚みは熱電素子１の配列ピ
ッチとほぼ同じのものとすることで、複数枚の熱交換部
材３を厚み方向に重ねてペルチェモジュールに装着し
て、各フィン３１がペルチェモジュールから垂直に立ち
上がるようにした時、各フィン３１は熱電素子１の配列
ピッチと同じピッチで並ぶ上に熱電素子１の位置とフィ
ン３１の位置とが一致するようにしてある。なお、図１
に示すものにおいては、図中の左右方向だけでなく、奥
行き方向においても熱電素子１の配列ピッチと棒状フィ
ン３１のピッチ及び位置を同じにしてある。

【００１６】熱電素子１の配列ピッチと同じピッチで並
ぶフィン３１が熱交換部材３に設けられている上記ペル
チェユニットにおいては、熱電素子１が発生する熱がフ
ィン３１に効率よく伝達されるものであり、良好な熱特
性を得ることができる。また、平板状の熱交換部材３を
厚み方向に重ねたものにおいては、その継ぎ目の部分で
熱の伝達が悪くなる点が問題となるが、上記のものにお
いては、熱電素子１の熱は各フィン３１によって放熱さ
れるために、継ぎ目を介して隣接する熱交換部材３に伝
達される熱のことは無視してもよいものである。

【００１７】熱交換部材３としては、図２に示すよう
に、フィン３１も平板状のものとなっているものを用い
てもよい。要は放熱面積が大きくなるようにできればよ
いものである。また、図３に示すように、２つの放熱フ
ィン３１，３１が立ち上がる熱交換部材３を厚み方向に
重ねるとともに、各熱交換部材３が接合電極２に載るよ
うにしたものであってもよい。

【００１８】なお、熱交換部材３は必ずしも平板状のも
のである必要はない。また、フィン３１の形状は、図４
に示すように、側面に多数の突部を備えて表面積の拡大
が図られたものや、図５に示すように、放射状にフィン
３１が広がることで、フィン３１間の空間を広くとれる
ようにしたものも好適に用いることができる。もっと
も、怪我に対する安全性の点から、フィン３１の先端は
丸くしておくものとする。

【００１９】また、図６に示すように、ファン５と組み
合わせるものにおいては、熱交換部材３をペルチェモジ
ュールの両端部のみに配置し、ペルチェモジュールの中
央部であり且つファン５の中央部となるところには熱交
換部材３を配置しないものとするとよい。ファン５の駆
動による風の流れが中央部においてもスムーズとなり、
良好な熱特性を得ることができる。この時、図７に示す
ように、熱交換部材３だけでなく、熱電素子１について
もペルチェモジュールの中央部に配置しないものとして
も、ファン５による風が通るところで熱の発生及び熱交
換がなされるために、放熱吸熱性能の向上を得ることが
できる。

【００２０】ところで、ペルチェモジュールにおける熱
電素子１の配置空間は、水分の影響を避けるためにシー
ル枠６で囲んで密閉することがなされているが、このシ
ール枠６として、図８に示すように、熱交換部材３の位
置決め片６１を一体に備えたものを用いると、熱交換部
材３とペルチェモジュール（の熱電素子１）との間の位
置決めを的確に行うことができる。また、シール枠６に
は接合電極２が取りつけられた基板７，７に接すること
で基板７，７間の間隔を定めることになる規制部６０を
設けておくと、放熱部材３，４間をねじなどによって連
結してペルチェモジュールに放熱部材３，４を密着させ
るにあたり、過大な締め付け荷重がペルチェモジュール
にかかって熱電素子１が破壊してしまうことを避けるこ
とができ、また規制部６０の厚み精度を十分管理するこ
とによって、荷重を熱電素子１とシール枠６とで分担し
て熱電素子１と接合電極との密着度を向上させ、放熱吸
熱性能を向上させることができる。

【００２１】図９に示すように、シール枠６にファン５
の取り付け部６３を一体に形成してもよい。ファン５を
含む各部材の位置決めが容易となる。なお、シール枠６
に熱交換用の風の流路となるところを形成しておくのは
もちろんである。また、図９に示すものにおいては、前
述のペルチェモジュールの両端部にのみ熱交換部材３を
配置する構成を持たせている。

【００２２】ペルチェモジュール自体は熱電素子１が所
要のピッチで配列されているものであればどのようなも
のであってもよいが、特公昭３９−１９８４５号公報に
示されているように、Ｐ型及びＮ型の棒状の熱電素子材
と、多数の接合電極を配列させた２枚の電極プレートと
を用いて、棒状の熱電素子材を複数の接合電極に跨がら
せて接合することで、一対の電極プレート間に複数本の
棒状熱電素子材を配したサンドイッチ状構成物を形成
し、両電極プレートと棒状の熱電素子材とを切断するこ
とで、個々の熱電素子への分離と、電極プレートにおけ
る接合電極間の機械的連結部分の切り離しとを行うもの
や、一方の電極プレートに棒状の熱電素子材を複数の接
合電極に跨がらせて接合して棒状の熱電素子の切断を行
った後、他方の電極プレートを接合して電気的な接続を
完了するものなどを好適に用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明においては、所要の
ピッチで熱電素子を配列させたペルチェモジュールの各
面に熱交換部材を配しているペルチェユニットにおい
て、熱交換部材はフィンを備えるとともに該フィンは熱
電素子の配列ピッチの整数倍のピッチで設けているため
に、各熱電素子から熱交換部材のフィンへの熱伝導が良
好に行われるものであり、この結果、熱特性の向上を図
ることができる。

【００２４】この時、フィンと熱電素子とを同じピッチ
で設けるとともにフィンの位置と熱電素子の位置とを一
致させておくと、さらに熱特性を向上させることができ
る。

【００２５】また、フィンが棒状である場合、棒状フィ
ンの並ぶピッチ及び位置を熱電素子の同方向の配列ピッ
チ及び位置とを一致させていると、熱交換部材の表面積
の拡大と併せてさらに熱特性の向上を図ることができ
る。

【００２６】熱交換部材は平板状の熱交換部材を厚み方
向に重ねたものとして形成すれば、コストの点で有利で
ある上に、熱交換部材間の継ぎ目が問題となることがな
く、従って、熱特性の良好なものを安価に提供すること
ができる。この場合の平板状の熱交換部材は打ち抜きで
形成されたものがコストの点でさらに有利である。

【００２７】また、熱交換部材は２列のフィンが一体に
設けられたもの、フィンの側面に突起を備えたもの、放
射状に広がるフィンを備えたものなどを好適に用いるこ
とができる。

【００２８】ファンを備えたものでは、ペルチェモジュ
ールの中央部を除く両端部にのみ熱交換部材を設けたも
のとしておくと、ファンによる風を有効に利用すること
ができるものとなる。この時、熱電素子もペルチェモジ
ュールの中央部を除く領域に配列されたものとしてもよ
い。

【００２９】ペルチェモジュールは熱電素子の配置空間
を囲むシール枠に、熱交換部材の位置決め部を設けてお
くと、熱電素子と熱交換部材（のフィン）との間の位置
決めがシール枠でできるために、好ましい結果を得るこ
とができる。シール枠にファンの取り付け部も設けてお
けば、各部材の位置決めがさらに容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の破断斜視図であ
る。

【図２】(a)(b)は同上の熱交換部材の他例の斜視図であ
る。

【図３】同上の熱交換部材の更に他例の斜視図である。

【図４】同上の熱交換部材の別の例の正面図である。

【図５】同上の熱交換部材の更に別の例の正面図であ
る。

【図６】他例の分解斜視図である。

【図７】さらに他例の概略断面図である。

【図８】別の例の概略断面図である。

【図９】異なる例の概略断面図である。

【符号の説明】

１熱電素子３熱交換部材３０フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩本成正大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者坂井優里大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者下田勝義大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者小松照明大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者村瀬慎也大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者井上宏之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者佐川昌幸大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所要のピッチで熱電素子を配列させたペ
ルチェモジュールの各面に熱交換部材を配しているペル
チェユニットにおいて、熱交換部材はフィンを備えると
ともに該フィンは熱電素子の配列ピッチの整数倍のピッ
チで設けられていることを特徴とするペルチェユニッ
ト。
【請求項２】フィンと熱電素子とが同じピッチで設け
られているとともにフィンの位置と熱電素子の位置とが
一致していることを特徴とする請求項１記載のペルチェ
ユニット。
【請求項３】フィンは棒状であって棒状フィンの並ぶ
ピッチ及び位置が熱電素子の同方向の配列ピッチ及び位
置と一致していることを特徴とする請求項１または２記
載のペルチェユニット。
【請求項４】平板状の熱交換部材を厚み方向に重ねた
ものとして熱交換部材が形成されていることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかの項に記載のペルチェユニッ
ト。
【請求項５】平板状の熱交換部材は打ち抜きで形成さ
れたものであることを特徴とする請求項４記載のペルチ
ェユニット。
【請求項６】熱交換部材は２列のフィンが一体に設け
られたものであることを特徴とする請求項１記載のペル
チェユニット。
【請求項７】フィンはその側面に突起を備えたもので
あることを特徴とする請求項１記載のペルチェユニッ
ト。
【請求項８】熱交換部材は放射状に広がるフィンを備
えていることを特徴とする請求項１記載のペルチェユニ
ット。
【請求項９】ファンを備えているとともに、熱交換部
材はペルチェモジュールの中央部を除く両端部にのみ設
けられていることを特徴とする請求項１記載のペルチェ
ユニット。
【請求項１０】熱電素子はペルチェモジュールの中央
部を除く領域に配列されていることを特徴とする請求項
９記載のペルチェユニット。
【請求項１１】ペルチェモジュールは熱電素子の配置
空間を囲むシール枠を備えているとともに該シール枠は
熱交換部材の位置決め部を備えていることを特徴とする
請求項１記載のペルチェユニット。
【請求項１２】シール枠はファンの取り付け部を備え
ていることを特徴とする請求項１１記載のペルチェユニ
ット。