JP2003197983A - Thermoelectric module - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は熱電モジュールに関
し、特に熱電素子に接続する電極に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermoelectric module, and more particularly to an electrode connected to a thermoelectric element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】冷蔵庫などの冷却装置や半導体製造設備
や光通信用レーザダイオード等の温度調節装置における
加熱、冷却手段として、あるいは熱電発電装置における
発電手段として、熱電モジュールが採用されている。2. Description of the Related Art Thermoelectric modules are used as heating and cooling means in cooling devices such as refrigerators and semiconductor manufacturing facilities and temperature control devices such as laser diodes for optical communication, or as power generating means in thermoelectric generators.
【０００３】図４（ａ）は熱電モジュール４０の平面図
であり、図４（ｂ）は熱電モジュール４０の側面図であ
る。熱電モジュール４０は、複数のＰ型熱電素子１１及
びＮ型熱電素子１２を交互に配置し、隣り合うＰ型熱電
素子１１とＮ型熱電素子１２の端部同士を金属電極４３
Ｕ、４３Ｌで直列に接続することによって構成されてい
る。ここで金属電極４３Ｕを図中上側の電極とし、金属
電極４３Ｌを図中下側の電極とする。金属電極４３Ｕ、
４３Ｌは、銅または電気抵抗の少ない金属からなる。FIG. 4A is a plan view of the thermoelectric module 40, and FIG. 4B is a side view of the thermoelectric module 40. In the thermoelectric module 40, a plurality of P-type thermoelectric elements 11 and N-type thermoelectric elements 12 are alternately arranged, and the end portions of the adjacent P-type thermoelectric elements 11 and N-type thermoelectric elements 12 are connected to each other by a metal electrode 43.
It is configured by connecting U and 43L in series. Here, the metal electrode 43U is the upper electrode in the figure, and the metal electrode 43L is the lower electrode in the figure. Metal electrode 43U,
43L is made of copper or a metal having a low electric resistance.
【０００４】Ｐ型熱電素子１１と金属電極４３Ｕ、４３
Ｌとは、半田４４を用いて接合されている。Ｎ型熱電素
子１２と金属電極４３Ｕ、４３Ｌとの間についても同様
に、半田４４を用いて接合されている。P-type thermoelectric element 11 and metal electrodes 43U, 43
It is joined to L with solder 44. Similarly, the N-type thermoelectric element 12 and the metal electrodes 43U and 43L are joined together by using solder 44.
【０００５】熱電モジュール４０を加熱、冷却手段とし
て利用する場合には、熱電素子間に電流が流される。同
図に矢印で示すようにＰ型熱電素子１１から上側電極４
３Ｕを介してＮ型熱電素子１２に電流が流れる際には、
上側金属電極４３Ｕは吸熱用伝熱部材（以下吸熱部材と
いう）として作用する。また同図に矢印で示すようにＮ
型熱電素子１２から下側電極４３Ｌを介してＰ型熱電素
子１１に電流が流れる際には、下側金属電極４３Ｌは発
熱用伝熱部材（以下発熱部材という）として作用する。
逆方向に電流を流した場合には、上側金属電極４３Ｕは
発熱部材として作用し、下側金属電極４３Ｌは吸熱部材
として作用する。When the thermoelectric module 40 is used as a heating / cooling means, an electric current is passed between the thermoelectric elements. As shown by the arrow in the figure, from the P-type thermoelectric element 11 to the upper electrode 4
When a current flows to the N-type thermoelectric element 12 via 3U,
The upper metal electrode 43U acts as a heat transfer member for heat absorption (hereinafter referred to as a heat absorption member). As shown by the arrow in the figure, N
When a current flows from the mold thermoelectric element 12 to the P-type thermoelectric element 11 via the lower electrode 43L, the lower metal electrode 43L acts as a heat transfer member for heat generation (hereinafter referred to as a heat generating member).
When a current is passed in the opposite direction, the upper metal electrode 43U acts as a heat generating member and the lower metal electrode 43L acts as a heat absorbing member.
【０００６】このように熱電モジュール４０では、一方
の面（たとえば上側の面）に配置された金属電極４３Ｕ
から他方の面（たとえば下側の面）に配置された金属電
極４３Ｌへの熱移動が行われる。上側金属電極４３Ｕ、
下側金属電極４３Ｌのいずれか一方または両方に、温度
調節対象物が取り付けられ、温度調節対象物を発熱、吸
熱することにより温度調節が行われる。As described above, in the thermoelectric module 40, the metal electrode 43U arranged on one surface (for example, the upper surface).
From the surface to the metal electrode 43L arranged on the other surface (for example, the lower surface). Upper metal electrode 43U,
The temperature control target is attached to one or both of the lower metal electrodes 43L, and the temperature control is performed by generating heat and absorbing the temperature control target.
【０００７】図５は上側金属電極４３Ｕに温度調節対象
物５０を取り付けた状態を示している。FIG. 5 shows a state in which the temperature control object 50 is attached to the upper metal electrode 43U.
【０００８】温度調節対象物５０の温度調節面５０ａは
滑らかな平面でない場合が多い。このため温度調節面５
０ａを研磨し滑らかにする必要がある。しかし研磨後で
あっても温度調節面５０ａには微細な凹凸が残る。また
温度調節面５０ａに接触する金属電極４３Ｕの電極表面
４３ａにも凹凸が存在する。したがって温度調節面５０
ａと電極表面４３ａとを直接接触させた場合には点接触
となり、温度調節面５０ａと電極表面４３ａとの間で空
隙が発生することがある。このため、その空隙には大気
が存在している。大気は熱抵抗が大きく、温度調節面５
０ａと電極表面４３ａとの間における熱伝達を悪くす
る。熱伝達が悪くなると、発熱、吸熱の効率が低下す
る。そこで、これを回避すべく温度調節面５０ａと電極
表面４３ａとの間に高熱伝導グリス５５を注入して空隙
を埋め、大気の介在による熱伝達の悪化、発熱、吸熱の
効率低下を防止している。The temperature control surface 50a of the temperature control target 50 is often not a smooth flat surface. Therefore, the temperature control surface 5
It is necessary to polish and smooth 0a. However, even after polishing, fine irregularities remain on the temperature control surface 50a. Further, the electrode surface 43a of the metal electrode 43U that contacts the temperature control surface 50a also has irregularities. Therefore, the temperature control surface 50
When a and the electrode surface 43a are brought into direct contact with each other, point contact occurs, and a gap may be generated between the temperature control surface 50a and the electrode surface 43a. Therefore, the atmosphere exists in the void. The atmosphere has a large thermal resistance, and the temperature control surface 5
The heat transfer between 0a and the electrode surface 43a is deteriorated. When the heat transfer becomes poor, the efficiency of heat generation and heat absorption decreases. Therefore, in order to avoid this, high-heat-conducting grease 55 is injected between the temperature control surface 50a and the electrode surface 43a to fill the gap, thereby preventing deterioration of heat transfer, heat generation and heat absorption efficiency due to the presence of the atmosphere. There is.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図５に示す温度調節対
象物５０の形状は様々である。つまり温度調節面５０ａ
は必ずしも平面とは限らず、曲面である場合がある。温
度調節面５０ａが曲面である場合には、従来の熱電モジ
ュールは取り付けることができない。このため温度調節
面５０ａを平面に加工する必要がある。しかし温度調節
面５０ａを平面に加工できるものは限られているため、
熱電モジュールの使用用途が制限されてしまう。また、
温度調節面５０ａを平面にしても電極表面４３ａと温度
調節面５０ａの両面の粗さ精度を良くしなければ密着し
ない。このために電極表面４３ａと温度調節面５０ａの
研磨等を行わなければならなくなり、結果的にコストが
高くなるという問題があった。There are various shapes of the temperature control object 50 shown in FIG. That is, the temperature control surface 50a
Is not necessarily a plane, but may be a curved surface. When the temperature control surface 50a is a curved surface, the conventional thermoelectric module cannot be attached. Therefore, it is necessary to process the temperature control surface 50a into a flat surface. However, since the temperature control surface 50a that can be processed into a flat surface is limited,
The usage of the thermoelectric module is limited. Also,
Even if the temperature control surface 50a is made flat, the electrode surface 43a and the temperature control surface 50a do not adhere to each other unless the roughness accuracy of both surfaces is improved. For this reason, the electrode surface 43a and the temperature control surface 50a have to be polished, and as a result, there is a problem that the cost becomes high.
【００１０】また温度調節面５０ａと電極表面４３ａと
の間に高熱伝導グリス５５を注入して空隙を埋めたとし
ても以下のような問題が発生する。すなわち高熱伝導グ
リス５５自体は一定の熱抵抗を有しているため、温度調
節面５０ａと電極表面４３ａとの間に高熱伝導グリス５
５を介在させた場合の熱伝達率は、温度調節面５０ａと
電極表面４３ａとを面接触させた場合の熱伝達率よりも
低くなり、高熱伝導グリス５５注入により熱伝達率の低
下を招く。Further, even if the high thermal conductive grease 55 is injected between the temperature control surface 50a and the electrode surface 43a to fill the gap, the following problems occur. That is, since the high thermal conductive grease 55 itself has a constant thermal resistance, the high thermal conductive grease 5 is provided between the temperature adjusting surface 50a and the electrode surface 43a.
The heat transfer coefficient in the case of interposing 5 is lower than the heat transfer coefficient in the case where the temperature control surface 50a and the electrode surface 43a are brought into surface contact with each other, and the high heat conductive grease 55 is injected to cause a decrease in the heat transfer coefficient.
【００１１】また上側金属電極４３Ｕ、下側金属電極４
３Ｌのうち一方の電極は発熱部材として作用し、他方の
電極は吸熱部材として作用するので、熱電モジュール４
０の上側の面と下側の面とで熱膨張率の差が発生する。
この熱膨張率の差が大きくなると熱電モジュール４０の
電極で熱応力が発生し変形が生じる。近年、熱電モジュ
ールに要求される仕様では、熱電モジュールの発熱側と
吸熱側の温度差を大きくしたり、熱電モジュールを大型
化するものがあるため、金属の電極では、熱応力を吸収
することができないおそれがあり、熱電モジュール本体
が破壊されるおそれがある。The upper metal electrode 43U and the lower metal electrode 4
Since one electrode of 3L acts as a heat generating member and the other electrode acts as a heat absorbing member, the thermoelectric module 4
A difference in coefficient of thermal expansion occurs between the upper surface and the lower surface of 0.
When the difference in the coefficient of thermal expansion becomes large, thermal stress is generated in the electrodes of the thermoelectric module 40 and deformation occurs. In recent years, in the specifications required for thermoelectric modules, there are those that increase the temperature difference between the heat generating side and the heat absorbing side of the thermoelectric module or increase the size of the thermoelectric module.Therefore, metal electrodes can absorb thermal stress. It may not be possible, and the thermoelectric module body may be destroyed.
【００１２】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、曲面等の複雑な形状を有する温度調節対象物
であったとしても、熱電モジュールを容易に取り付ける
ことができるようにするとともに、温度調節対象物と電
極とを空隙なく密着できるようにして熱伝達率の低下を
防止できるようにし、さらに電極で熱応力を吸収するこ
とができるようにすることを、解決課題とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and enables a thermoelectric module to be easily attached to a temperature control target even if the temperature control target has a complicated shape such as a curved surface. It is a problem to be solved that the object to be adjusted and the electrode can be brought into close contact with each other without a gap to prevent a decrease in heat transfer coefficient, and that the electrode can absorb thermal stress.
【００１３】なお、たとえば特開平６−２１６４１３号
公報には導電性の接着剤自体を電極として使用する技術
が記載されている。Incidentally, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-216413 discloses a technique of using a conductive adhesive itself as an electrode.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段、作用および効果】そこで
第１発明は、熱電モジュールにおいて、熱電素子（１
１、１２）と接続する電極（１３）の加熱側、または吸
熱側の少なくとも１方を導電性の弾性体にしたことを特
徴とする。[Means for Solving the Problems, Actions and Effects] Therefore, the first invention is to provide a thermoelectric element (1
It is characterized in that at least one of the heating side and the heat absorbing side of the electrode (13) connected to 1, 2) is made of a conductive elastic body.
【００１５】図１に示すように、熱電モジュール１０で
は、熱電素子（Ｐ型熱電素子、Ｎ型熱電素子）１１、１
２に電極１３が接続されている。電極１３のうち図面上
部側の電極を電極１３Ｕとし、図面下部側の電極を電極
１３Ｌとすると、電極１３Ｕ、電極１３Ｌの少なくとも
１方に、導電性の弾性体（導電性ゴム）が使用される。
熱電モジュール１０に電流が流され、電極１３Ｕが吸熱
部材として作用する場合は、電極１３Ｌが発熱部材とし
て作用する。熱電モジュール１０に電流が流され、電極
１３Ｕが発熱部材として作用する場合は、電極１３Ｌが
吸熱部材として作用する。As shown in FIG. 1, in the thermoelectric module 10, thermoelectric elements (P-type thermoelectric element, N-type thermoelectric element) 11, 1
An electrode 13 is connected to 2. When the electrode on the upper side of the drawing of the electrode 13 is the electrode 13U and the electrode on the lower side of the drawing is the electrode 13L, a conductive elastic body (conductive rubber) is used for at least one of the electrode 13U and the electrode 13L. .
When a current is passed through the thermoelectric module 10 and the electrode 13U acts as a heat absorbing member, the electrode 13L acts as a heat generating member. When an electric current is passed through the thermoelectric module 10 and the electrode 13U acts as a heat generating member, the electrode 13L acts as a heat absorbing member.
【００１６】本実施形態では弾性体（導電性ゴム）の電
極１３が使用されている。弾性体（導電性ゴム）は柔軟
性、可撓性を有するため、図２に示すように、電極１３
を曲面等の複雑な形状の温度調節面２０ａに合わせて変
形させることが可能である。したがって任意の形状の温
度調節対象物２０への熱電モジュール１０の取付作業
を、容易且つ少ない作業工数で行うことができる。また
熱電モジュール１０の吸熱面及び発熱面の熱膨張率の差
に起因する熱応力を、電極１３で吸収することができ
る。また温度調節面２０ａに微細な凹凸が存在する場合
であっても、電極１３と温度調節対象物２０とを密着さ
せることができる。したがって電極１３と温度調節対象
物２０との間における熱伝導率の低下を防止することが
できる。In this embodiment, an elastic body (conductive rubber) electrode 13 is used. Since the elastic body (conductive rubber) has flexibility and flexibility, as shown in FIG.
Can be deformed according to the temperature control surface 20a having a complicated shape such as a curved surface. Therefore, the work of attaching the thermoelectric module 10 to the temperature control target 20 having an arbitrary shape can be performed easily and with a small number of work steps. Further, the electrode 13 can absorb the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the heat absorption surface and the heat generation surface of the thermoelectric module 10. Even if the temperature control surface 20a has fine irregularities, the electrode 13 and the temperature control target 20 can be brought into close contact with each other. Therefore, it is possible to prevent a decrease in thermal conductivity between the electrode 13 and the temperature control target 20.
【００１７】また第２発明は、第１発明において、前記
導電性の弾性体と前記熱電素子（１１、１２）との間
に、さらに金属箔（６３）を設けたことを特徴とする。The second invention is characterized in that, in the first invention, a metal foil (63) is further provided between the conductive elastic body and the thermoelectric elements (11, 12).
【００１８】図６に示すように、熱電モジュール６０で
は、熱電素子（Ｐ型熱電素子、Ｎ型熱電素子）１１、１
２に電極６１が電気的に接続されている。電極６１のう
ち図面上部側の電極を電極６１Ｕとし、図面下部側の電
極を電極６１Ｌとすると、電極６１Ｕ、電極６１Ｌの少
なくとも１方に、導電性の弾性体（導電性ゴム）６２が
使用され、さら弾性体（導電性ゴム）６２と熱電素子
（Ｐ型熱電素子、Ｎ型熱電素子）１１、１２との間に金
属箔（銅箔）６３が介在されている。As shown in FIG. 6, in the thermoelectric module 60, thermoelectric elements (P-type thermoelectric element, N-type thermoelectric element) 11, 1
An electrode 61 is electrically connected to 2. If the electrode on the upper side of the drawing of the electrode 61 is the electrode 61U and the electrode on the lower side of the drawing is the electrode 61L, a conductive elastic body (conductive rubber) 62 is used for at least one of the electrode 61U and the electrode 61L. Further, a metal foil (copper foil) 63 is interposed between the elastic body (conductive rubber) 62 and the thermoelectric elements (P-type thermoelectric element, N-type thermoelectric element) 11 and 12.
【００１９】第２発明によると、第１発明と比較して、
熱電モジュールを作成する作業が容易になる。According to the second invention, as compared with the first invention,
The work of creating a thermoelectric module is facilitated.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】図１は本発明に係わる熱電モジュール１０
の実施形態を示す図である。図１は図４（ｂ）に対応す
る熱電モジュール１０の側面図である。FIG. 1 shows a thermoelectric module 10 according to the present invention.
It is a figure which shows the embodiment of. FIG. 1 is a side view of the thermoelectric module 10 corresponding to FIG.
【００２２】熱電モジュール１０は、複数のＰ型熱電素
子１１及びＮ型熱電素子１２を交互に分散して配置し、
隣り合うＰ型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２の端部同
士を電極１３（１３Ｕ、１３Ｌ）で直列に接続すること
によって構成されている。ここで電極１３Ｕを図中上側
の電極とし、電極１３Ｌを図中下側の電極とする。電極
１３Ｕ、１３Ｌは、導電性のゴムとして構成されてい
る。In the thermoelectric module 10, a plurality of P-type thermoelectric elements 11 and N-type thermoelectric elements 12 are alternately dispersed and arranged,
It is configured by connecting ends of adjacent P-type thermoelectric elements 11 and N-type thermoelectric elements 12 in series with electrodes 13 (13U, 13L). Here, the electrode 13U is the upper electrode in the figure, and the electrode 13L is the lower electrode in the figure. The electrodes 13U and 13L are configured as conductive rubber.
【００２３】Ｐ型熱電素子１１と電極１３とは加硫接着
されている。Ｎ型熱電素子１２と電極１３との間も同様
に加硫接着されている。The P-type thermoelectric element 11 and the electrode 13 are bonded by vulcanization. Similarly, the N-type thermoelectric element 12 and the electrode 13 are also vulcanized and bonded.
【００２４】電極１３を構成する導電性ゴムは、製作の
初期段階では流動性の物質である。流動性の状態で硫黄
を混ぜ合わせ固化させる際に、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型
熱電素子１２を取り付けると、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型
熱電素子１２と導電性ゴム１３とを強固に接着すること
ができる。The conductive rubber forming the electrode 13 is a fluid substance in the initial stage of manufacturing. When the P-type thermoelectric element 11 and the N-type thermoelectric element 12 are attached when sulfur is mixed and solidified in a fluid state, the P-type thermoelectric element 11, the N-type thermoelectric element 12 and the conductive rubber 13 are firmly bonded. can do.
【００２５】電極１３を構成するゴムは導電性を有して
いるため、従来の金属電極４３Ｕ、４３Ｌと同様に、Ｐ
型熱電素子１１からＮ型熱電素子１２の方向へ、またＮ
型熱電素子１２からＰ型熱電素子１１の方向へ電流を流
すことができる。このような導電性を有するゴムは、例
えば電卓やリモコンスイッチ等に使用されている。導電
性ゴムに使用する材質としては、シリコンゴム、ウレタ
ンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、ブ
タジエンゴムなどが挙げられる。Since the rubber composing the electrode 13 has conductivity, it has the same conductivity as the conventional metal electrodes 43U and 43L.
Direction thermoelectric element 11 to N-type thermoelectric element 12 and N
An electric current can flow from the thermoelectric element 12 to the P-type thermoelectric element 11. Such conductive rubber is used, for example, in calculators and remote control switches. Examples of the material used for the conductive rubber include silicone rubber, urethane rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, styrene butadiene rubber, natural rubber and butadiene rubber.
【００２６】導電性ゴムの抵抗値が大きい場合には、電
極１３に電流が流れる際の発熱量が大きくなり望ましく
ない。したがって導電性ゴムとしては抵抗値が約１．０
×１０＾（−４）（Ω・ｃｍ）（ただし、＾は、階乗を
表す）以下のものを使用することが望ましい。この抵抗
値は、銅の抵抗値約１．５５×１０＾（−６）（Ω・ｃ
ｍ）（ただし、＾は、階乗を表す）と比べてやや大きい
ものの、許容範囲内である。When the resistance value of the conductive rubber is large, the amount of heat generated when a current flows through the electrode 13 is large, which is not desirable. Therefore, the resistance value of conductive rubber is about 1.0.
It is desirable to use one having a value of × 10 ^ (− 4) (Ω · cm) (where ^ is a factorial) or less. This resistance value is about 1.55 × 10 ^ (-6) (Ω · c
m) (however, ^ represents factorial), though slightly larger, but within the allowable range.
【００２７】熱電モジュール１０を加熱、冷却手段とし
て利用する場合には、熱電素子間に電流が流される。同
図に矢印で示すようにＰ型熱電素子１１から上側電極１
３Ｕを介してＮ型熱電素子１２に電流が流れる際には、
上側電極１３Ｕは吸熱部材として作用し、電極１３の電
極表面１３ａで熱を吸熱する。また同図に矢印で示すよ
うにＮ型熱電素子１２から下側電極１３Ｌを介してＰ型
熱電素子１１に電流が流れる際には、下側電極１３Ｌは
発熱部材として作用し、電極１３の電極表面１３ａで熱
を発熱する。逆方向に電流を流した場合には、上側電極
１３Ｕは発熱部材として作用し、下側電極１３Ｌは吸熱
部材として作用する。When the thermoelectric module 10 is used as a heating / cooling means, an electric current is passed between the thermoelectric elements. As shown by the arrow in the figure, from the P-type thermoelectric element 11 to the upper electrode 1
When a current flows to the N-type thermoelectric element 12 via 3U,
The upper electrode 13U acts as a heat absorbing member, and absorbs heat at the electrode surface 13a of the electrode 13. When a current flows from the N-type thermoelectric element 12 to the P-type thermoelectric element 11 through the lower electrode 13L as indicated by an arrow in the figure, the lower electrode 13L acts as a heat generating member and the electrode of the electrode 13 Heat is generated on the surface 13a. When a current is applied in the opposite direction, the upper electrode 13U acts as a heat generating member and the lower electrode 13L acts as a heat absorbing member.
【００２８】図２は曲面形状の温度調節対象物２０を、
熱電モジュール１０の上側電極１３Ｕに取り付けた状態
を示している。なお、この図では上側電極１３Ｕに温度
調節対象物２０を取り付けているが、下側電極１３Ｌ
に、温度調節対象物２０を取り付けてもよく、両方の電
極１３Ｕ、１３Ｌに温度調節対象物２０を取り付けても
よい。FIG. 2 shows a temperature-controlled object 20 having a curved surface,
The state attached to the upper electrode 13U of the thermoelectric module 10 is shown. Although the temperature control target 20 is attached to the upper electrode 13U in this figure, the lower electrode 13L
The temperature control target 20 may be attached to the above, or the temperature control target 20 may be attached to both the electrodes 13U and 13L.
【００２９】本実施形態ではゴムの電極１３が使用され
ている。ゴムは柔軟性、可撓性を有するため、図２に示
すように、電極１３を曲面等の複雑な形状の温度調節面
２０ａに合わせて変形させることが可能である。したが
って任意の形状の温度調節対象物２０への熱電モジュー
ル１０の取付作業を、容易且つ少ない作業工数で行うこ
とができる。また熱電モジュール１０の吸熱面及び発熱
面の熱膨張率の差に起因する熱応力を、電極１３で吸収
することができる。また温度調節面２０ａに微細な凹凸
が存在する場合であっても、電極１３と温度調節対象物
２０とを密着させることができる。したがって電極１３
と温度調節対象物２０との間における熱伝導率の低下を
防止することができる。In this embodiment, a rubber electrode 13 is used. Since rubber has flexibility and flexibility, as shown in FIG. 2, the electrode 13 can be deformed according to the temperature control surface 20a having a complicated shape such as a curved surface. Therefore, the work of attaching the thermoelectric module 10 to the temperature control target 20 having an arbitrary shape can be performed easily and with a small number of work steps. Further, the electrode 13 can absorb the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the heat absorption surface and the heat generation surface of the thermoelectric module 10. Even if the temperature control surface 20a has fine irregularities, the electrode 13 and the temperature control target 20 can be brought into close contact with each other. Therefore, the electrode 13
It is possible to prevent a decrease in the thermal conductivity between the temperature control target 20 and the temperature control target 20.
【００３０】また本実施形態では、Ｐ型熱電素子１１、
Ｎ型熱電素子１２と電極１３との間に電気抵抗を有する
ものが介在されていないため、熱電素子と電極を接続す
ることに伴う導電率の低下を防止することができる。In the present embodiment, the P-type thermoelectric element 11,
Since no substance having an electric resistance is interposed between the N-type thermoelectric element 12 and the electrode 13, it is possible to prevent a decrease in conductivity caused by connecting the thermoelectric element and the electrode.
【００３１】図３は、本発明に係わる熱電モジュール３
０の他の実施形態を示す図である。FIG. 3 shows a thermoelectric module 3 according to the present invention.
It is a figure which shows other embodiment of 0.
【００３２】本実施形態の熱電モジュール３０では、Ｐ
型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２と電極１３とが導電
性接着剤３１で接着されている。Ｐ型熱電素子１１、Ｎ
型熱電素子１２と電極１３とを加硫接着によって接着す
る作業よりも、導電性接着剤３１によって接着する作業
の方が容易である。In the thermoelectric module 30 of this embodiment, P
The thermoelectric element 11, the N-type thermoelectric element 12, and the electrode 13 are bonded to each other with a conductive adhesive 31. P-type thermoelectric element 11, N
The work of bonding with the conductive adhesive 31 is easier than the work of bonding the thermoelectric element 12 and the electrode 13 by vulcanization bonding.
【００３３】図６は、本発明に係わる熱電モジュール６
０の他の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows a thermoelectric module 6 according to the present invention.
It is a figure which shows other embodiment of 0.
【００３４】本実施形態の熱電モジュール６０では、導
電性ゴム６２と銅箔６３とで電極６１（６１Ｕ、６１
Ｌ）が形成されており、Ｐ型熱電素子１１と導電性ゴム
６２との間及びＮ型熱電素子１２と導電性ゴム６２との
間に銅箔６３が設けられている。Ｐ型熱電素子１１とＮ
型熱電素子１２とは導電性ゴム６２及び銅箔６３によっ
て電気的に接続されている。導電性ゴム６２の厚さは約
０．５（ｍｍ）であり、銅箔６３の厚さは約３０〜５０
（μｍ）である。導電性ゴム６２と銅箔６３とは加硫接
着されており、銅箔６３とＰ型熱電素子１１及び銅箔６
３とＮ型熱電素子１２とは半田４４を用いて接合されて
いる。In the thermoelectric module 60 of this embodiment, the electrode 61 (61U, 61U) is formed by the conductive rubber 62 and the copper foil 63.
L) is formed, and the copper foil 63 is provided between the P-type thermoelectric element 11 and the conductive rubber 62 and between the N-type thermoelectric element 12 and the conductive rubber 62. P-type thermoelectric element 11 and N
The mold thermoelectric element 12 is electrically connected by a conductive rubber 62 and a copper foil 63. The conductive rubber 62 has a thickness of about 0.5 (mm), and the copper foil 63 has a thickness of about 30 to 50.
(Μm). The conductive rubber 62 and the copper foil 63 are vulcanized and bonded, and the copper foil 63, the P-type thermoelectric element 11 and the copper foil 6 are bonded together.
3 and the N-type thermoelectric element 12 are joined by using solder 44.
【００３５】例えば、熱電モジュール６０はつぎのよう
にして作成される。型に銅箔６３を敷いて流動性の状態
の導電性ゴム６２を流し込む。そこに硫黄を混ぜ合わせ
て導電性ゴム６２を固化させ、導電性ゴム６２と銅箔６
３とからなる電極板を作成する。この電極板を電極６１
の形状に応じて切断する。この電極６１とＰ型熱電素子
１１、Ｎ型熱電素子１２を半田４４で接合し、図６に示
す熱電モジュール６０を作成する。For example, the thermoelectric module 60 is manufactured as follows. A copper foil 63 is laid on the mold and the conductive rubber 62 in a fluid state is poured. Sulfur is mixed therein to solidify the conductive rubber 62, and the conductive rubber 62 and the copper foil 6
An electrode plate consisting of 3 and 3 is prepared. This electrode plate is used as the electrode 61
Cut according to the shape of. The electrode 61 is bonded to the P-type thermoelectric element 11 and the N-type thermoelectric element 12 with the solder 44 to produce the thermoelectric module 60 shown in FIG.
【００３６】熱電モジュール６０によれば、熱電モジュ
ール１０と同じ効果が得られる。According to the thermoelectric module 60, the same effect as the thermoelectric module 10 can be obtained.
【００３７】また電極板をはさみやカッター等で切断加
工することによって電極６１が作成される。電極６１を
作成する作業は、従来の熱電モジュールの電極を作成す
る作業と比べて容易である。The electrode 61 is formed by cutting the electrode plate with scissors or a cutter. The work of forming the electrodes 61 is easier than the work of forming the electrodes of the conventional thermoelectric module.
【００３８】さらに熱電モジュール６０は電極６１とＰ
型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２とが半田で接合され
て形成されいる。熱電モジュール６０を形成する作業
は、熱電モジュール１０を作成する作業、すなわちＰ型
熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２と電極１３とを加硫接
着する作業、と比べて容易である。Further, the thermoelectric module 60 has electrodes 61 and P
The thermoelectric element 11 and the N-type thermoelectric element 12 are formed by being joined by solder. The work of forming the thermoelectric module 60 is easier than the work of forming the thermoelectric module 10, that is, the work of vulcanizing and bonding the P-type thermoelectric element 11, the N-type thermoelectric element 12, and the electrode 13.
【００３９】また、熱電モジュール６０はＰ型熱電素子
１１とＮ型熱電素子１２とが導電性ゴム６２だけでなく
銅箔６３によっても電気的に接続されている。銅箔６３
の電気抵抗は導電性ゴムや導電性接着剤の電気抵抗と比
較して小さい。したがって熱電モジュール６０は熱電モ
ジュール１０、３０と比較して電気抵抗が減少し、ジュ
ール熱による冷却効果の損出が抑制されるという効果を
有する。In the thermoelectric module 60, the P-type thermoelectric element 11 and the N-type thermoelectric element 12 are electrically connected not only by the conductive rubber 62 but also by the copper foil 63. Copper foil 63
Has a smaller electric resistance than that of a conductive rubber or a conductive adhesive. Therefore, the thermoelectric module 60 has an effect that electric resistance is reduced as compared with the thermoelectric modules 10 and 30, and loss of the cooling effect due to Joule heat is suppressed.
【００４０】図７は、本発明に係わる熱電モジュール７
０の他の実施形態を示す図である。FIG. 7 shows a thermoelectric module 7 according to the present invention.
It is a figure which shows other embodiment of 0.
【００４１】本実施形態の熱電モジュール７０では、Ｐ
型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２とが銅箔で電気的に
接続されることなく、Ｐ型熱電素子１１と導電性ゴムの
電極７１（７１Ｕ、７１Ｌ）との間及びＮ型熱電素子１
２と導電性ゴムの電極７１（７１Ｕ、７１Ｌ）との間に
銅箔７２が設けられている。電極７１と銅箔７２とは加
硫接着されており、銅箔７２とＰ型熱電素子１１及び銅
箔７２とＮ型熱電素子１２とは半田４４を用いて接合さ
れている。In the thermoelectric module 70 of this embodiment, P
-Type thermoelectric element 11 and N-type thermoelectric element 12 are not electrically connected by a copper foil, and between P-type thermoelectric element 11 and electrode 71 (71U, 71L) of conductive rubber and N-type thermoelectric element 1
A copper foil 72 is provided between the electrode 2 and the conductive rubber electrode 71 (71U, 71L). The electrode 71 and the copper foil 72 are vulcanized and adhered, and the copper foil 72 and the P-type thermoelectric element 11 and the copper foil 72 and the N-type thermoelectric element 12 are joined using solder 44.
【００４２】熱電モジュール７０によれば、熱電モジュ
ール１０と同じ効果が得られる。According to the thermoelectric module 70, the same effect as that of the thermoelectric module 10 can be obtained.
【００４３】熱電モジュール１０を作成する作業、すな
わちＰ型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２と電極１３と
を加硫接着する作業よりも、熱電モジュール７０を作成
する作業、すなわち導電性ゴムの電極７１と銅箔７２と
を加流接着し、銅箔７２とＰ型熱電素子１１、Ｎ型熱電
素子１２とを半田で接合する作業の方が容易である。Rather than the work of making the thermoelectric module 10, that is, the work of vulcanizing and bonding the P-type thermoelectric element 11, the N-type thermoelectric element 12, and the electrode 13, the work of making the thermoelectric module 70, that is, the electrode of the conductive rubber. It is easier to join the copper foil 72 and the copper foil 72 by flow-bonding and to join the copper foil 72 to the P-type thermoelectric element 11 and the N-type thermoelectric element 12 by soldering.
【００４４】また、熱電モジュール７０はＰ型熱電素子
１１と電極７１との間及びＮ型熱電素子１２と電極７１
との間に銅箔７２及び半田４４が介在されている。銅箔
７２及び半田４４の電気抵抗は導電性接着剤の電気抵抗
と比較して小さい。したがって熱電モジュール７０は熱
電モジュール３０と比較して電気抵抗が減少し、ジュー
ル熱による冷却効果の損出が抑制されるという効果を有
する。The thermoelectric module 70 includes the P-type thermoelectric element 11 and the electrode 71 and the N-type thermoelectric element 12 and the electrode 71.
And the copper foil 72 and the solder 44 are interposed between and. The electrical resistance of the copper foil 72 and the solder 44 is smaller than the electrical resistance of the conductive adhesive. Therefore, the thermoelectric module 70 has an effect that electric resistance is reduced as compared with the thermoelectric module 30, and loss of the cooling effect due to Joule heat is suppressed.
【００４５】なお熱電モジュール６０、７０の銅箔６
３、７２を他の金属箔にすることも可能である。The copper foil 6 of the thermoelectric modules 60 and 70
Other metal foils can be used for 3, 72.
【００４６】なお上述した各実施形態では、電極１３、
６１、７１に導電性ゴムを使用した場合について説明し
た。しかし本発明の電極は導電性のゴムに限られるもの
ではなく、導電性の弾性体であればよい。例えば、導電
性ゴムの代わりに、導電性を有し弾性力を有する高分子
化合物を、電極１３使用する実施も可能である。In each of the above-mentioned embodiments, the electrodes 13,
The case where the conductive rubber is used for 61 and 71 has been described. However, the electrode of the present invention is not limited to conductive rubber, and may be a conductive elastic body. For example, instead of the conductive rubber, a polymer compound having conductivity and elasticity can be used.
【００４７】また上述した各実施形態では、熱電モジュ
ール１０、３０、６０、７０を加熱、冷却手段として用
いる場合について説明したが、発電手段としても使用す
ることも可能である。In each of the above-described embodiments, the case where the thermoelectric modules 10, 30, 60, 70 are used as heating and cooling means has been described, but they can also be used as power generation means.
【図１】図１は本発明に係わる熱電モジュール１０の実
施形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a thermoelectric module 10 according to the present invention.
【図２】図２は温度調節対象物２０に熱電モジュール１
０を取り付けた状態を示す図である。FIG. 2 shows a thermoelectric module 1 on a temperature control target 20.
It is a figure which shows the state which attached 0.
【図３】図３は本発明に係わる熱電モジュール３０の他
の実施形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the thermoelectric module 30 according to the present invention.
【図４】図４（ａ）は熱電モジュール４０の平面図であ
り、図４（ｂ）は熱電モジュール４０の側面図である。FIG. 4A is a plan view of the thermoelectric module 40, and FIG. 4B is a side view of the thermoelectric module 40.
【図５】図５は温度調節対象物５０に熱電モジュール４
０を取り付けた状態を示す図である。FIG. 5 shows a thermoelectric module 4 attached to a temperature control target 50.
It is a figure which shows the state which attached 0.
【図６】図６は本発明に係わる熱電モジュール６０の他
の実施形態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the thermoelectric module 60 according to the present invention.
【図７】図７は本発明に係わる熱電モジュール７０の他
の実施形態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the thermoelectric module 70 according to the present invention.
１０、３０ 熱電モジュール １１ Ｐ型熱電素子
１２ Ｎ型熱電素子
１３ 導電性ゴム ３１ 導電性接着剤10, 30 Thermoelectric module 11 P-type thermoelectric element
12 N-type thermoelectric element 13 Conductive rubber 31 Conductive adhesive
Claims (2)
側、または吸熱側の少なくとも１方を導電性の弾性体に
したことを特徴とする熱電モジュール。1. A thermoelectric module in which at least one of a heating side and a heat absorbing side of an electrode (13) connected to a thermoelectric element (11, 12) is made of a conductive elastic body.
（１１、１２）との間に、さらに金属箔（６３）を設け
たことを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール。2. The thermoelectric module according to claim 1, further comprising a metal foil (63) provided between the conductive elastic body and the thermoelectric element (11, 12).
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|---|---|---|---|
| JP2002229826A JP2003197983A (en) | 2001-10-16 | 2002-08-07 | Thermoelectric module |
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|---|---|---|---|
| JP2001318251 | 2001-10-16 | ||
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2002
- 2002-08-07 JP JP2002229826A patent/JP2003197983A/en active Pending
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