(57)【要約】      （修正有）【課題】電源供給源用端子などへのリード線の接続作業を必要としないペルチェモジュールを提供する。【解決手段】ペルチェモジュール１は、絶縁性を有する基板２と、基板２に支持されて固定された複数の熱電素子３と、複数の熱電素子３が直列接続されるように隣り合う熱電素子３の端部同士を接続する複数の電極４と、基板２に固定され、直列接続された複数の熱電素子３の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、基板２の側面から延出する延出部を有する２つの端子５と、を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、
前記基板に支持されて固定された複数の熱電素子と、
前記複数の熱電素子が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極と、
前記基板に固定され、直列接続された前記複数の熱電素子の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、前記基板の側面から延出する延出部を有する２つの端子と、
を有することを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項２】
前記２つの端子の各延出部の先端部は、前記基板の平面に平行な方向に延出していることを特徴とする請求項１に記載のペルチェモジュール。
【請求項３】
前記２つの端子の各延出部の先端部は、前記基板の平面に直交する方向に折れ曲がっていることを特徴とする請求項１に記載のペルチェモジュール。
【請求項４】
各末端熱電素子の前記電極と接触する部分の面積は、前記２つの末端熱電素子以外の熱電素子の前記電極と接触する部分の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のペルチェモジュール。
【請求項５】
前記２つの端子の各々は、前記電極を介して前記２つの末端熱電素子と接続されていることを特徴とする請求項４に記載のペルチェモジュール。
【請求項６】
前記各末端熱電素子は、円柱形状を有し、
前記各電極は、前記各末端熱電素子の直径と略等しい幅を有することを特徴とする請求項５に記載のペルチェモジュール。
【請求項７】
各端子の前記電極と接触する面の前記基板の表面からの距離は、前記末端熱電素子の前記末端電極と接触する部分の面の前記基板の表面からの距離と等しいことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載のペルチェモジュール。
【請求項８】
前記基板に固定されて、前記基板の側面から延出する延出部を有するダミー端子を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のペルチェモジュール。
【請求項９】
絶縁性を有する基板と、
前記基板に支持されて固定された複数の熱電素子と、
前記複数の熱電素子が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極と、
前記基板に固定され、直列接続された前記複数の熱電素子の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、前記基板の側面から延出する延出部を有する２つの端子と、
を有し、
各端子の前記電極と接触する面の前記基板の表面からの距離と、前記末端熱電素子の前記末端電極と接触する部分の面の前記基板の表面からの距離とが等しいあるいは略等しくなるように、前記端子は、折り曲げ部を有することを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項１０】
前記２つの端子の各延出部の先端部は、前記基板の平面に平行な方向に延出していることを特徴とする請求項９に記載のペルチェモジュール。
【請求項１１】
前記２つの端子の各延出部の先端部は、前記基板の平面に直交する方向に折れ曲がっていることを特徴とする請求項９に記載のペルチェモジュール。
【請求項１２】
各末端熱電素子の前記電極と接触する部分の面積は、前記２つの末端熱電素子以外の熱電素子の前記電極と接触する部分の面積よりも大きいことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載のペルチェモジュール。
【請求項１３】
前記２つの端子の各々は、前記電極を介して前記２つの末端熱電素子と接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のペルチェモジュール。
【請求項１４】
前記各末端熱電素子は、円柱形状を有し、
前記各電極は、前記各末端熱電素子の直径と略等しい幅を有することを特徴とする請求項１２に記載のペルチェモジュール。
【請求項１５】
前記基板に固定されて、前記基板の側面から延出する延出部を有するダミー端子を有することを特徴とする請求項９から１４のいずれか１つに記載のペルチェモジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ペルチェモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ペルチェモジュールが広く利用されている。直流電流をペルチェモジュールに流すことにより、ペルチェモジュールの一方の面が吸熱し、他方の面が発熱する。ペルチェモジュールは、例えば、ペルチェ効果を利用して、半導体装置等の各種装置を冷却するための装置として利用されている。
【０００３】
また、特開２００６−１５６９９３号公報に開示のような、複数のロッド状の熱電素子を直列に接続したペルチェモジュールも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５６９９３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のペルチェモジュールには直流電流の供給を受けるためにリード線が設けられており、プリント基板等の冷却対象にペルチェモジュールを実装するとき、リード線を電源供給源となる端子などに半田付けしなければならなかった。半田付け作業は煩雑であり、結果として、ペルチェモジュールの冷却対象への実装に、多くの作業工数が必要となるという問題があった。
【０００６】
そこで、本考案は、電源供給用端子などへのリード線の接続作業を必要としないペルチェモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の一態様のペルチェモジュールは、絶縁性を有する基板と、前記基板に支持されて固定された複数の熱電素子と、前記複数の熱電素子が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極と、前記基板に固定され、直列接続された前記複数の熱電素子の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、前記基板の側面から延出する延出部を有する２つの端子と、を有する。
【０００８】
本考案の一態様のペルチェモジュールは、絶縁性を有する基板と、前記基板に支持されて固定された複数の熱電素子と、前記複数の熱電素子が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極と、前記基板に固定され、直列接続された前記複数の熱電素子の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、前記基板の側面から延出する延出部を有する２つの端子と、を有し、各端子の前記電極と接触する面の前記基板の表面からの距離と、前記末端熱電素子の前記末端電極と接触する部分の面の前記基板の表面からの距離とが等しいあるいは略等しくなるように、前記端子は、折り曲げ部を有する。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の一態様によれば、冷却対象の電源供給源となる端子などへのリード線の接続作業を必要としないペルチェモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の実施の形態に係わるペルチェモジュール１の斜視図である。
【図２】本考案の実施の形態に係わるペルチェモジュール１の平面図である。
【図３】本考案の実施の形態に係わるペルチェモジュール１の底面図である。
【図４】図２の矢印Aで示す方向から見た、本実施の形態に係わるペルチェモジュール１の側面図である。
【図５】本考案の実施の形態に係わる、複数の電極と一対の端子を除いたペルチェモジュール１の平面図である。
【図６】図５の矢印Bで示す方向から見た、複数の電極と一対の端子を除いたペルチェモジュール１の側面図である。
【図７】本考案の実施の形態に係わる端子５の斜視図である。
【図８】本考案の実施の形態に係わる、端子５が取り付けられた基板２の部分側面図である。
【図９】本考案の実施の形態に係わる、電極接続部５ｃの平面部P2の平面が末端熱電素子３Pの端面P3に対して、０度でない角度θを有している場合を示す部分側面図である。
【図１０】本考案の実施の形態に係わる基板２の部分斜視図である。
【図１１】本考案の実施の形態の変形例１に係わる、上述したペルチェモジュール１にセラミック板１２を設け、セラミック板１２を冷却対象に密着させる構成を示す側面図である。
【図１２】本考案の実施の形態の変形例２に係る、固定用の端子５Aを有するペルチェモジュール１Aの例を示す側面図である。
【図１３】本考案の実施の形態の変形例３に係る、ペルチェモジュール１Bの例を示す側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本考案の実施の形態を説明する。  
図１は、本実施の形態に係わるペルチェモジュール１の斜視図である。図２は、本実施の形態に係わるペルチェモジュール１の平面図である。図３は、本実施の形態に係わるペルチェモジュール１の底面図である。図４は、図２の矢印Aで示す方向から見た、本実施の形態に係わるペルチェモジュール１の側面図である。図５は、複数の電極と一対の端子を除いたペルチェモジュール１の平面図である。図６は、図５の矢印Bで示す方向から見た、複数の電極と一対の端子を除いたペルチェモジュール１の側面図である。
【００１２】
冷却モジュールであるペルチェモジュール１は、略正方形である基板２と、複数の熱電素子３と、複数の電極４と、一対の端子５とを有して構成されている。なお、基板２の形状は、正方形でなくてもよく、長方形など他の形状を有していてもよい。
【００１３】
セパレータとしての基板２は、電気絶縁性、熱不良導性及び耐熱性を有する材料、例えばガラスエポキシから構成されている。基板２は、例えば、厚さが０．３mm〜０．６mmで、一辺が数cmのサイズを有する。
【００１４】
絶縁性を有する基板２には、マトリックス状に複数の貫通孔が形成されており、円柱形状の複数の熱電素子３が複数の貫通孔にそれぞれ嵌合されて固定されている。すなわち、複数の熱電素子３は、基板２に支持されて、マトリックス状に配置され、基板２に固定されている。図５に示すように、基板２には、基板２の一辺に沿って、２つの端子固定部６が設けられており、各端子固定部６は、一対のスリット孔６ａを有している。
【００１５】
円柱形状を有する各熱電素子３は、ビスマス・テルル系のp型熱電半導体又はn型熱電半導体のロッド状部材である。基板２に対して、 p型熱電半導体の熱電素子３pとn型熱電半導体の熱電素子３nが交互に並んで配列されている。  
各熱電素子３は、例えば、直径が１mmで、長さが２mmのサイズを有する針状単結晶部材である。各熱電素子３の軸方向における中央部分が、基板２の貫通孔に固定される。
【００１６】
複数の電極４は、金メッキされた銅部材であり、基板２の上面側及び下面側において、複数の熱電素子３に半田付けされている。各電極４は、隣り合うp型熱電半導体の熱電素子３pとn型熱電半導体の熱電素子３nに対して半田付けされている。そして、p型熱電半導体の熱電素子３pとn型熱電半導体の熱電素子３nが交互に電気的に直列に接続されるように、複数の熱電素子３は複数の電極４により接続される。
すなわち、複数の電極４は、複数の熱電素子３が直列接続されるように隣り合う熱電素子３の端部同士を接続する。
【００１７】
各端子５は、金メッキされた銅部材であり、端子固定部６に固定されるカシメ端子である。図１〜図３に示すように一対の端子５は、基板２の平面に対して直交する側面から延出する延出部５ｂ（図７参照）を有している。
【００１８】
直列接続された複数の熱電素子３の両端の２つの熱電素子３P（以下、末端熱電素子ともいう）が、それぞれ一対の各端子５と２つの電極４により電気的に接続される。
すなわち、２つの端子５は、基板２に固定され、直列接続された複数の熱電素子３の両端に位置する２つの熱電素子である２つの末端熱電素子３Pにそれぞれ接続されて、基板２の側面から延出する延出部５ｂを有する。  
一対の端子５を介して、直列接続された複数の熱電素子３に直流電流を流すことにより、基板２の上面側又は下面側が、吸熱側となる。
【００１９】
基板２に設けられる複数のp型熱電半導体の熱電素子３pと複数のn型熱電半導体の熱電素子３nの向きと、一対の端子５に流す電流の向きによって、基板２の上面側と下面側のいずれが、吸熱側となるかが決まる。  
図５に示すように、各末端熱電素子３Pも、他の複数の熱電素子３と同様に円柱形状を有するが、円柱の各末端熱電素子３Pの断面積、すなわち円柱の軸に直交する断面の面積は、２つの末端熱電素子３P以外の他の複数の熱電素子３の円柱の断面積よりも、大きい。
【００２０】
次に、端子５の構成について説明する。  
図７は、端子５の斜視図である。図８は、端子５が取り付けられた基板２の部分側面図である。
【００２１】
端子５は、細長で矩形形状を有する板状部材である。端子５の中央部５ａの表面は、平面部P1を有する。端子５は、ペルチェモジュール１が搭載される冷却対象、例えばプリント基板のランドなどに接続される延出部５ｂと、電極４が半田付けされる電極接続部５ｃを有する。延出部５ｂと電極接続部５ｃは、中央部５ａを挟むように端子５に設けられている。電極接続部５ｃは、基板２に対向する面とは反対側の面に平面部P2を有している。
【００２２】
中央部５ａには、端子５の長手軸方向に直交する方向であって、互いに反対方向に延出して、基板２に固定するための２つの固定用延出部５ｄが設けられている。  
２つの固定用延出部５ｄは、中央部５ａの平面部P1側に向けて、平面部P1に直交する方向に折り曲げられている。２つの固定用延出部５ｄは、基板２に形成された端子固定部６の一対のスリット孔６ａに挿入可能な間隔d1と、端子５の長手軸方向の長さL1を有する。  
よって、２つの固定用延出部５ｄを一対のスリット孔６ａに挿入し、中央部５ａの平面部P1を基板２の表面に密着させた状態で、図７において点線で示すように２つの延出部５ｄの先端部分５ｄ１を折り曲げてカシメることによって、端子５を端子固定部６に固定することができる。  
各端子５が端子固定部６に固定されたときに、電極接続部５ｃの平面部P2と、末端熱電素子３Pの端面P3とが、図８において点線で示す同一平面PPとなるように、電極接続部５ｃは、折り曲げ部５ｃ１を有している。
【００２３】
よって、電極接続部５ｃの平面部P2の基板２の表面からの距離は、DDであり、末端熱電素子（３P）の端面P3の基板２からの距離も、DDである。
すなわち、各端子５の電極４と接触する面P2の基板２の表面からの距離DDは、末端熱電素子３Pの末端電極４Pと接触する部分の面P3の基板２の表面からの距離と等しい。
端子５の先端部の一面が末端熱電素子３Pの端面P3と同一平面となるように、端子５が折り曲げ部５ｃ１を有しているので、末端熱電素子３Pの端面P3と電極接続部５ｃの平面部P2とに、末端の電極（以下、末端電極ともいう）４Pを簡単に半田付けを行うことができる。  
なお、末端電極４Pは、他の電極４と同じサイズである。
【００２４】
また、延出部５ｂは、基板２の平面部P1に平行に基板２の側面から延出している。すなわち、２つの端子５の各延出部５ｂの先端部は、基板２の平面に平行な方向に延出している。さらに延出部５ｂは、折り曲げ部５ｂ１を有している。
すなわち、各端子５の電極４と接触する面P2の基板２の表面からの距離と、末端熱電素子３Pの末端電極４Pと接触する部分の面P3の基板２の表面からの距離とがDDで等しいあるいは略等しくなるように、端子５は、折り曲げ部５ｃ１を有している。
折り曲げ部５ｂ１の折り曲げ量を、ペルチェモジュール１を冷却対象に取り付けたときに、延出部５ｂが基板２あるいは別部品に設けたランドあるいは端子と接触あるいは近接するように設定する。図８では、延出部５ｂと冷却対象OB間の距離は、d2である。
【００２５】
従来であれば、冷却対象あるいは別部品に設けたランドあるいは端子に、ペルチェモジュールから延出したリード線を半田付けする必要があるが、ペルチェモジュール１を冷却対象に取り付けたときに、各端子５の延出部５ｂは冷却対象あるいは別部品に設けたランドあるいは端子に接触あるいは近接するので、半田付けなどにより簡単に接続することができる。  
従って、従来のようなリード線の半田付け工程が不要となる。  
なお、電極接続部５ｃの平面部P2と、末端熱電素子３Pの端面P3とは点線で示すような同一平面PPになくてもよい。
【００２６】
図９は、電極接続部５ｃの平面部P2の平面が末端熱電素子３Pの端面P3に対して、０度でない角度θを有している場合を示す部分側面図である。電極接続部５ｃの平面部P2と末端電極４Pが半田で電気的に接続されて固定できれば、角度θは０度でなくてもよい。
【００２７】
図８において、二点鎖線で示すように、末端電極４Pは、末端熱電素子３Pの端面P3と電極接続部５ｃの平面部P2とに接触するように、末端熱電素子３Pと電極接続部５ｃに半田付けで接着される。
【００２８】
電極４は、末端熱電素子３Pの端面の直径と略等しい幅を有している。端子５の幅も、末端熱電素子３Pの端面の直径と略同じである。  
図１０は、基板２の部分斜視図である。図１０は、基板２に固定された端子５の延出部５ｂと電極接続部５ｃが位置する側から斜めに見た、基板２の一部を示す。
【００２９】
末端熱電素子３Pの断面積は、他の熱電素子３の断面積よりも大きいので、末端熱電素子３Pの端面P3と末端電極４Pの接触する領域S3Pの面積は、他の熱電素子３の端面と電極４の接触する領域S3の面積よりも大きい。電極接続部５ｃと末端電極４Pは、図１０に示す領域S5において半田付けされている。
すなわち、各末端熱電素子３Pの電極４と接触する部分の面積S３Pは、２つの末端熱電素子３P以外の熱電素子３の電極４と接触する部分の面積S３よりも大きい。そして、２つの端子５の各々は、電極４を介して２つの末端熱電素子３Pと接続されている。
【００３０】
ペルチェモジュール１は、温度が高い環境下で使用されるため、基板２が図１０において矢印Cで示す方向において熱収縮することにより、末端熱電素子３Pと末端電極４Pの間の接着剤としての半田に剪断応力が掛かり、末端電極４Pが末端熱電素子３Pから剥離する虞がある。
【００３１】
そこで、末端熱電素子３Pの端面P3と末端電極４Pの接触する領域S3Pは、他の熱電素子３の端面と電極４の接触する領域S3よりも広くしている。言い換えれば、末端熱電素子３Pと末端電極４Pとの間の半田を介して接触する面積が、他の熱電素子３と電極４との間の半田を介して接触する面積よりも大きくしている。その結果、基板２の平面方向における熱収縮に起因して、末端熱電素子３Pと末端電極４Pの間の接着剤としての半田に剪断応力が掛っても、末端電極４Pが末端熱電素子３Pから剥離しないように、末端熱電素子３Pと末端電極４Pとの間の半田の剪断応力に対する耐性は高くなる。  
以上のように、上述した実施の形態によれば、一対の端子５は、基板２の側面方向に延出しているので、ペルチェモジュール１を冷却対象としてのプリント基板などに実装したとき、リード線による半田作業を必要としないで、そのプリント基板などのランドに各端子５を半田付け等で接続してペルチェモジュール１の電源の供給を得ることができる。
【００３２】
以上のように、上述した実施の形態によれば、従来のような電源供給用端子などへのリード線の接続作業を必要としないペルチェモジュールを提供することができる。
（変形例１）
上述したペルチェモジュール１は、そのまま、冷却対象に絶縁膜などを介して密着させて使用することもできるが、セラミックス板などの部材を介して、冷却対象に密着させて使用するようにしてもよい。
【００３３】
図１１は、上述したペルチェモジュール１にセラミック板１２を設け、セラミック板１２を冷却対象に密着させる構成を示す側面図である。  
ペルチェモジュール１の表裏の各面に、接着剤としてのエラストマー１１が塗布され、図１１において点線の矢印で示すように、ペルチェモジュール１の表裏にセラミックス板１２が固定される。
【００３４】
冷却対象OBに密着させるセラミックス板１２の外側面には、銅とニッケルと金の３層からなる３層部１３が設けられている。  
冷却対象OBの冷却面に、セラミックス板１２の３層部１３を密着させ、端子５の延出部５ｂを、冷却対象OBの電源用ランドに半田などで接続して固定する。
【００３５】
なお、図１１では、延出部５ｂの先端部には、冷却対象OBの電源用ランドまでの距離を調整する段差部５ｂｘが形成されている。  
以上のように、ペルチェモジュール１は、そのままでも冷却対象に密着させて使用することができるが、セラミックス板１２を介して冷却対象OBに密着させて使用することもできる。
（変形例２）
上述した実施の形態及び変形例１のペルチェモジュール１の基板には、一対の端子５が設けられているが、冷却対象に対する固定のために、ダミー端子を設けてもよい。すなわち、変形例２のペルチェモジュールは、基板２に固定されて、基板２の側面から延出する延出部を有するダミー端子を有する。
【００３６】
図１２は、本変形例に係る、固定用の端子５Aを有するペルチェモジュール１Aの例を示す側面図である。  
図１２に示すように、ペルチェモジュール１Aは、一対の端子５に加えて、固定用の端子５Aが基板２に設けられている。固定用の端子５Aは、１つでも良いし、２以上でもよい。
【００３７】
固定用の端子５Aは、いずれの電極４にも電気的に接続されていないダミー端子である。端子５Aも、冷却対象OBの電源用ランドまでの距離を調整する段差部５ｂｙを有している。
【００３８】
ダミーの端子５Aも冷却対象へ固定すれば、ペルチェモジュール１Aは、冷却対象へしっかりと固定されて、動かないようになる。
（変形例３）
上述した実施の形態及び２つの変形例では、端子５の延出部５ｂは、基板２の表面に平行な方向に延出しているが、基板２の表面に直交する方向に湾曲した湾曲部５ｂ２を有していてもよい。
【００３９】
図１３は、本変形例に係る、ペルチェモジュール１Bの例を示す側面図である。  
図１３に示すように、ペルチェモジュール１Bは、一対の端子５及び固定用の一対の端子５Aがそれぞれ湾曲部５ｂ２及び５Aｂを有している。
すなわち、２つの端子５Aの各延出部５ｂの先端部は、基板２の平面に直交する方向に折れ曲がっている湾曲部５ｂ２及び５Aｂを有している。
【００４０】
なお、ここでは、変形例２と同様に、基板２には、ダミー端子である固定用の端子５Aが設けられているが、実施の形態と同様に、固定用の端子５Aは、無くてもよく、その場合は、一対の端子５のみが湾曲部５ｂ２を有する。
【００４１】
湾曲部５ｂ２及び５Aｂを冷却対象OB側に湾曲させることにより、湾曲部５ｂ２及び５Aｂを冷却対象に設けられた孔部（図示せず）に差し込むだけで、ペルチェモジュール１Bを冷却対象OBへしっかりと固定することができる。孔部は、例えば、冷却対象基板の基板ホールである。  
よって、このようなペルチェモジュール１Bは、冷却対象へのしっかりと固定が可能となる。
【００４２】
以上説明したように、冷却対象の電源供給源となる端子などへのリード線の接続作業を必要としないペルチェモジュールを提供することができる。
【００４３】
本考案は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１、１A、１B  ペルチェモジュール、２  基板、３  熱電素子、４  電極、４P  末端電極、５、５A  端子、５ａ  中央部、５ｂ  延出部、５ｂ１         折り曲げ部、５ｂ２  湾曲部、５ｂｘ、５ｂｙ  段差部、５ｃ  電極接続部、５ｃ１  折り曲げ部、５ｄ  固定用延出部、５ｄ  延出部、５ｄ１  先端部分、６  端子固定部、６ａ  スリット孔、１１  エラストマー、１２  セラミック板、１３  ３層部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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