JP3404841B2 - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電変換装置に関する
もので、例えば冷温蔵庫やウオータクーラなどに用いら
れる。
もので、例えば冷温蔵庫やウオータクーラなどに用いら
れる。
【０００２】
【従来の技術】本発明に係わる従来技術としては、例え
ば実開昭６３−８６９６０号に開示されたものがある。
この従来技術の熱電変換装置を図６に基づいて説明する
と、吸熱側熱交換器１０１と放熱側熱交換器１０２と間
に、熱電変換素子１０３を挟持しており、両熱交換器１
０１，１０２間の熱リークを防止するために、両熱交換
器１０１，１０２間に断熱材製の連結体１０４と伝熱ブ
ロック１０５が配設されている。ここで、伝熱ブロック
１０５はアルミなどの良熱伝導体から形成され、両熱交
換器１０１，１０２間の距離を稼ぐために厚く形成され
る。両熱交換器１０１，１０２も同様にアルミなどの良
熱伝導体から形成される。また、熱電変換素子１０３は
Ｐ型およびＮ型半導体を両面からアルミナ基板で挟むよ
うにして形成されている。
ば実開昭６３−８６９６０号に開示されたものがある。
この従来技術の熱電変換装置を図６に基づいて説明する
と、吸熱側熱交換器１０１と放熱側熱交換器１０２と間
に、熱電変換素子１０３を挟持しており、両熱交換器１
０１，１０２間の熱リークを防止するために、両熱交換
器１０１，１０２間に断熱材製の連結体１０４と伝熱ブ
ロック１０５が配設されている。ここで、伝熱ブロック
１０５はアルミなどの良熱伝導体から形成され、両熱交
換器１０１，１０２間の距離を稼ぐために厚く形成され
る。両熱交換器１０１，１０２も同様にアルミなどの良
熱伝導体から形成される。また、熱電変換素子１０３は
Ｐ型およびＮ型半導体を両面からアルミナ基板で挟むよ
うにして形成されている。
【０００３】ところで、アルミナ基板はその熱伝導性
が、金属つまり熱交換器１０２や伝熱ブロック１０５に
比べて悪いために熱抵抗が大きくなり、熱電変換装置の
効率が悪いといった不具合がある。
が、金属つまり熱交換器１０２や伝熱ブロック１０５に
比べて悪いために熱抵抗が大きくなり、熱電変換装置の
効率が悪いといった不具合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、熱電変換装置
の効率向上を、本発明の技術的課題とする。
の効率向上を、本発明の技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、良熱伝導性基板と、該良熱伝導
性基板上に形成される電気絶縁樹脂層と、該電気絶縁樹
脂層上に形成される第１電極と、該第１電極上にその一
面が接合されるＰ型およびＮ型半導体と、該Ｐ型および
Ｎ型半導体の他面に接合される第２電極とからなる熱電
変換素子を熱交換器で挟持することで熱電変換装置を構
成した。
に、本発明においては、良熱伝導性基板と、該良熱伝導
性基板上に形成される電気絶縁樹脂層と、該電気絶縁樹
脂層上に形成される第１電極と、該第１電極上にその一
面が接合されるＰ型およびＮ型半導体と、該Ｐ型および
Ｎ型半導体の他面に接合される第２電極とからなる熱電
変換素子を熱交換器で挟持することで熱電変換装置を構
成した。
【０００６】
【作用】上記した手段によれば、熱電変換素子に第１、
第２電極を介して電力を供給すると一方の熱交換器から
他方の熱交換器へと熱が運ばれる。
第２電極を介して電力を供給すると一方の熱交換器から
他方の熱交換器へと熱が運ばれる。
【０００７】
【実施例】図１〜５に基づいて本発明実施例を説明する
と、熱電変換装置１０は例えばアルミなどの良熱伝導体
から形成される吸熱側及び放熱側熱交換器１１，１２を
有しており、熱電変換素子２０を挟持している。ここ
で、熱電変換素子２０の回りは断熱材（例えばＰＰＳ：
ポリフェニレンサルファイド製）１３で包囲され、断熱
材１３も両熱交換器１１，１２間に挟持される。
と、熱電変換装置１０は例えばアルミなどの良熱伝導体
から形成される吸熱側及び放熱側熱交換器１１，１２を
有しており、熱電変換素子２０を挟持している。ここ
で、熱電変換素子２０の回りは断熱材（例えばＰＰＳ：
ポリフェニレンサルファイド製）１３で包囲され、断熱
材１３も両熱交換器１１，１２間に挟持される。
【０００８】熱電変換素子２０について詳述すると、例
えばアルミまたはアルミ系金属や銅または銅系金属製な
どの良熱伝導性基板２１の上に、電気絶縁樹脂層２２を
接着などの方法により形成し、この樹脂層２２上に例え
ば銅からなる第１電極２３をエッチングなど公知の適宜
方法によって形成する。第１電極２３上にはＰ型および
Ｎ型半導体２４の一面が半田付けなどの方法によって接
合される。
えばアルミまたはアルミ系金属や銅または銅系金属製な
どの良熱伝導性基板２１の上に、電気絶縁樹脂層２２を
接着などの方法により形成し、この樹脂層２２上に例え
ば銅からなる第１電極２３をエッチングなど公知の適宜
方法によって形成する。第１電極２３上にはＰ型および
Ｎ型半導体２４の一面が半田付けなどの方法によって接
合される。
【０００９】また、Ｐ型およびＮ型半導体２４の他面に
は同じく半田付けなどの方法によって第２電極２５が接
合される。この際、Ｐ型およびＮ型半導体２４は第１，
第２電極２３，２５によって電気的に直列にかつ交互に
接続される。一般に、Ｐ型およびＮ型半導体２４は複数
個用意される。
は同じく半田付けなどの方法によって第２電極２５が接
合される。この際、Ｐ型およびＮ型半導体２４は第１，
第２電極２３，２５によって電気的に直列にかつ交互に
接続される。一般に、Ｐ型およびＮ型半導体２４は複数
個用意される。
【００１０】また、良熱伝導性基板２１は適宜厚く形成
され、スペーサブロックとして作用するので、両熱交換
器１１，１２間の距離を大きくとることができ、両熱交
換器１１，１２間の熱リークを最小限に抑えられる。
され、スペーサブロックとして作用するので、両熱交換
器１１，１２間の距離を大きくとることができ、両熱交
換器１１，１２間の熱リークを最小限に抑えられる。
【００１１】尚、図１に示す実施例のように例えばアル
ミナ基板２６上に形成された第２電極２５をＰ型および
Ｎ型半導体２４上に接合したり、図２に示す実施例のよ
うに第２電極２５片をアルミナ基板を介さずに放熱側熱
交換器１２と直接係合させても良い。この場合、放熱側
熱交換器１２にはアルマイトなどの絶縁処理を施してお
く必要がある。また、図１に示す実施例の場合には、吸
熱側熱交換器１１と良熱伝導性基板２１との間、および
放熱側熱交換器１２とアルミナ基板２６との間に熱伝導
性グリス２７を塗布するとよく、図２に示す実施例の場
合には、吸熱側熱交換器１１と良熱伝導性基板２１との
間、および放熱側熱交換器１２と第２電極２５との間に
熱伝導性グリス２７を塗布するとよい。
ミナ基板２６上に形成された第２電極２５をＰ型および
Ｎ型半導体２４上に接合したり、図２に示す実施例のよ
うに第２電極２５片をアルミナ基板を介さずに放熱側熱
交換器１２と直接係合させても良い。この場合、放熱側
熱交換器１２にはアルマイトなどの絶縁処理を施してお
く必要がある。また、図１に示す実施例の場合には、吸
熱側熱交換器１１と良熱伝導性基板２１との間、および
放熱側熱交換器１２とアルミナ基板２６との間に熱伝導
性グリス２７を塗布するとよく、図２に示す実施例の場
合には、吸熱側熱交換器１１と良熱伝導性基板２１との
間、および放熱側熱交換器１２と第２電極２５との間に
熱伝導性グリス２７を塗布するとよい。
【００１２】ところで、熱電変換装置１０の性能を向上
するために、熱交換器の熱源を分散させる目的から、第
１、第２電極２３，２５およびＰ型およびＮ型半導体２
４を複数集合させてなる群３０ａ〜３０ｄ（図３参照）
を離間させて良熱伝導性基板２１上に複数配設しても良
い。図３のような配置の場合でも、もちろん図１，２に
示した場合と同じく、図４に示す実施例のように例えば
アルミナ基板２６上に形成された第２電極２５をＰ型お
よびＮ型半導体２４上に接合したり、図５に示す実施例
のように第２電極２５片をＰ型およびＮ型半導体２４上
に直接接合しても良い。尚、図４，５では電気絶縁樹脂
層２２を図示省略しているが、実際に省略して良熱伝導
性基板２１を非導電材製基板から形成することもでき
る。この構成は従来の基板付熱電変換ユニット（つまり
群）を複数個分散配置するのに比べて次のようなメリッ
トがある。熱電変換装置１０を作動させるためには、群
３０ａ〜３０ｄの全てに電力を供給しなければならな
い。このために、接続電極３２，３３，３４と引出電極
３５，３６が基板２１上に形成される。このように群３
０間は接続電極３２〜３４で接続し電力供給用の電極は
引出電極３５，３６に担当させることで、群３０の数に
係わらず、引出電極３５，３６は一対だけでよいことが
わかる。従来のユニットではユニット数の２倍の引出電
極が存在する。図３に示す実施例では、群３０ａ〜ｄを
直列接続しているが、接続電極３２〜３４の構成を適宜
変更して並列接続としても良い。その場合、従来のよう
にユニット間をリード線で接続しないので、直列／並列
の誤組付けの心配がない。また、引出電極３５，３６は
断熱材１３中を貫通する。３７はシールリングを示す。
するために、熱交換器の熱源を分散させる目的から、第
１、第２電極２３，２５およびＰ型およびＮ型半導体２
４を複数集合させてなる群３０ａ〜３０ｄ（図３参照）
を離間させて良熱伝導性基板２１上に複数配設しても良
い。図３のような配置の場合でも、もちろん図１，２に
示した場合と同じく、図４に示す実施例のように例えば
アルミナ基板２６上に形成された第２電極２５をＰ型お
よびＮ型半導体２４上に接合したり、図５に示す実施例
のように第２電極２５片をＰ型およびＮ型半導体２４上
に直接接合しても良い。尚、図４，５では電気絶縁樹脂
層２２を図示省略しているが、実際に省略して良熱伝導
性基板２１を非導電材製基板から形成することもでき
る。この構成は従来の基板付熱電変換ユニット（つまり
群）を複数個分散配置するのに比べて次のようなメリッ
トがある。熱電変換装置１０を作動させるためには、群
３０ａ〜３０ｄの全てに電力を供給しなければならな
い。このために、接続電極３２，３３，３４と引出電極
３５，３６が基板２１上に形成される。このように群３
０間は接続電極３２〜３４で接続し電力供給用の電極は
引出電極３５，３６に担当させることで、群３０の数に
係わらず、引出電極３５，３６は一対だけでよいことが
わかる。従来のユニットではユニット数の２倍の引出電
極が存在する。図３に示す実施例では、群３０ａ〜ｄを
直列接続しているが、接続電極３２〜３４の構成を適宜
変更して並列接続としても良い。その場合、従来のよう
にユニット間をリード線で接続しないので、直列／並列
の誤組付けの心配がない。また、引出電極３５，３６は
断熱材１３中を貫通する。３７はシールリングを示す。
【００１３】熱電変換装置１０に用いられる電極につい
て見てみると、第１，第２電極２３，２５は公知（実開
昭６２−１５８８５０号など）のとおり同一形状とする
ことができ、接続電極３２〜３４及び引出電極３５，３
６だけが形状を異にしている。このことは、熱電変換装
置１０の製造にとって非常に有利である。つまり、特に
図２，５の実施例の場合に有利であるが、これらの実施
例では、第１電極２３，接続電極３２〜３４及び引出電
極３５，３６はパターンニングにより形成するため特に
問題ないが、第２電極２５は電極片として準備されるの
で、準備される電極片が全て同一形状となり、誤組付の
心配がない上、在庫管理他様々な面できわめて効果が大
きい。尚、群３０間の間隔や引出電極３５，３６に接続
するリード線を工夫することで、接続電極３２〜３４及
び引出電極３５，３６も第１，第２電極２３，２５と同
一形状にすることも可能であり、この場合には更に生産
性が高まる。
て見てみると、第１，第２電極２３，２５は公知（実開
昭６２−１５８８５０号など）のとおり同一形状とする
ことができ、接続電極３２〜３４及び引出電極３５，３
６だけが形状を異にしている。このことは、熱電変換装
置１０の製造にとって非常に有利である。つまり、特に
図２，５の実施例の場合に有利であるが、これらの実施
例では、第１電極２３，接続電極３２〜３４及び引出電
極３５，３６はパターンニングにより形成するため特に
問題ないが、第２電極２５は電極片として準備されるの
で、準備される電極片が全て同一形状となり、誤組付の
心配がない上、在庫管理他様々な面できわめて効果が大
きい。尚、群３０間の間隔や引出電極３５，３６に接続
するリード線を工夫することで、接続電極３２〜３４及
び引出電極３５，３６も第１，第２電極２３，２５と同
一形状にすることも可能であり、この場合には更に生産
性が高まる。
【００１４】
【発明の効果】良熱伝導性基板を用いて熱電変換素子を
形成しているので、熱抵抗となる部分が減り熱電変換装
置の吸熱面から放熱面への熱輸送量が増大して熱電変換
装置の効率が向上する。特に、良熱伝導性基板と第１，
第２電極を同一または線膨張率が近い材料同士で形成す
れば、繰り返される熱応力によって電極と基板との接合
状態に悪影響を及ぼさない。従来のアルミナ基板より、
銅基板やアルミ基板の方が導電極の線膨張率に近いので
有利である。
形成しているので、熱抵抗となる部分が減り熱電変換装
置の吸熱面から放熱面への熱輸送量が増大して熱電変換
装置の効率が向上する。特に、良熱伝導性基板と第１，
第２電極を同一または線膨張率が近い材料同士で形成す
れば、繰り返される熱応力によって電極と基板との接合
状態に悪影響を及ぼさない。従来のアルミナ基板より、
銅基板やアルミ基板の方が導電極の線膨張率に近いので
有利である。
【図１】本発明に係わる熱電変換装置の構成図
【図２】図１の要部代替図
【図３】他の実施例の熱電変換装置の上面透視図
【図４】図３にて示されたＡ−Ａ断面図
【図５】図３にて示されたＡ−Ａ断面図（別実施例）
【図６】従来技術の熱電変換装置
１０ 熱電変換装置 １１ 熱電変換素子
２１ 良熱伝導性基板 ２２ 電気絶縁樹脂層
２３ 第１電極 ２４ Ｐ型およびＮ型
半導体 ２５ 第２電極
半導体 ２５ 第２電極
Claims (7)
- 【請求項１】良熱伝導性基板と、該良熱伝導性基板上に
形成される電気絶縁樹脂層と、該電気絶縁樹脂層上に形
成される第１電極と、該第１電極上にその一面が接合さ
れるＰ型およびＮ型半導体と、該Ｐ型およびＮ型半導体
の他面に接合される第２電極とからなる熱電変換素子を
熱交換器で挟持したことを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項２】前記良熱伝導性基板がスペーサブロックと
して作用する請求項１記載の熱電変換装置。 - 【請求項３】前記良熱伝導性基板がアルミまたはアルミ
系金属からなる請求項１記載の熱電変換装置。 - 【請求項４】前記良熱伝導性基板が銅または銅系金属か
らなる請求項１記載の熱電変換装置。 - 【請求項５】前記第１、第２電極を銅から形成した請求
項２または３記載の熱電変換装置。 - 【請求項６】前記第１、第２電極およびＰ型およびＮ型
半導体を複数集合させて群を形成し、前記良熱伝導性基
板上に前記群を離間させて複数配設した請求項１記載の
熱電変換装置。 - 【請求項７】前記群間の接続電極を、前記良熱伝導性基
板上に形成することを特徴とする請求項６記載の熱電変
換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31869993A JP3404841B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 熱電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31869993A JP3404841B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 熱電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176796A JPH07176796A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3404841B2 true JP3404841B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=18102019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31869993A Expired - Lifetime JP3404841B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 熱電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404841B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3560392B2 (ja) * | 1995-07-19 | 2004-09-02 | 日本政策投資銀行 | 熱電変換装置 |
| JPH10163538A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Ngk Insulators Ltd | 熱交換器用熱電変換装置 |
| KR100668610B1 (ko) * | 2004-09-09 | 2007-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 박막 열전 모듈 |
| WO2007044517A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Borealis Technical Limited | Thermionic/thermotunneling thermo-electrical converter |
| JP5829909B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2015-12-09 | ダイハツ工業株式会社 | 車載発電システム |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP31869993A patent/JP3404841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07176796A (ja) | 1995-07-14 |
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Legal Events
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