(57)【要約】【課題】  熱電素子群の並ぶ方向に対して直交する側に熱電素子、電極部材、熱交換部材とを積層して接合するように構成させることで、熱変換効率を低下させることなく、組付性、生産性の向上が図れる熱電変換装置およびその製造方法を実現する。【解決手段】  吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０との間に熱電素子基板１０を挟み込んで組み合わせることにより、吸熱電極基板２０は、吸熱電極部２５が電極部材１６を介して隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを直列的に接続されるように構成するとともに、他方の放熱電極基板３０は、放熱電極部３５が電極部材１６を介して隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを直列的に接続されるように構成する。これにより、熱交換効率を低下させることなく、かつ組付性の向上が図れる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に配列にしてなる熱電素子組立体（１０）と、
複数の熱交換素子（２２、３２）とこれら複数の熱交換素子（２２、３２）を保持する保持板（２１、３１）とを備え、前記複数の熱交換素子（２２、３２）を前記熱電素子（１２、１３）の配列状態に対応する所定の配列状態に保持してなる熱交換素子組立体（２０、３０）と、
前記熱電素子組立体（１０）と前記熱交換素子組立体（２０、３０）とが積層された状態において、前記熱電素子組立体（１０）と前記熱交換素子組立体（２０、３０）との間の複数の接合箇所を一斉に接合する接合部材とを備えることを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱電素子組立体（１０）は、前記複数のＰ型熱電素子（１２）と前記複数のＮ型熱電素子（１３）とを電気的に直列接続する複数の電極部材（１６）を備え、
前記複数の熱交換素子（２２、３２）は、前記複数の電極部材（１６）のそれぞれに対応して設けられ、
前記接合部材は、前記複数の熱交換素子（２２、３２）と、前記複数の電極部材（１６）との間をそれぞれ接合する複数の接合部材を備えることを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱交換素子（２２、３２）のそれぞれは、前記複数のＰ型熱電素子（１２）と前記複数のＮ型熱電素子（１３）とを電気的に直列接続する電極部（２５、３５）と、この電極部（２５、３５）から延び出し、熱交換媒体と熱交換する熱交換部（２６、３６）とを備え、
前記接合部材は、前記熱交換素子（２２、３２）の電極部（２５、３５）と、一つの前記Ｐ型熱電素子（１２）と、一つの前記Ｎ型熱電素子（１３）とを接合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記熱交換素子組立体（２０、３０）は、吸熱側に配置される吸熱側熱交換素子組立体（２０）と、放熱側に配置される放熱側熱交換素子組立体（３０）とを備え、
前記接合部材は、前記熱電素子組立体（１０）と前記吸熱側熱交換素子組立体（２０）とが積層された状態において、それらの間の複数の接合箇所を一斉に接合する第１接合部材と、前記熱電素子組立体（１０）と前記放熱側熱交換素子組立体（３０）とが積層された状態において、それらの間の複数の接合箇所を一斉に接合する第２接合部材とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記熱交換素子組立体（２０、３０）の前記保持板（２１、３１）は、熱交換媒体が前記熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記熱電素子組立体（１０）は、前記複数のＰ型熱電素子（１２）と前記複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に保持する保持板（１１）を備え、その保持板（１１）は、熱交換媒体が前記熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記熱電素子組立体（１０）は、前記複数のＰ型熱電素子（１２）と前記複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に保持する保持板（１１）を備え、その保持板（１１）は、熱交換媒体が前記熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供するとともに、
前記熱交換素子組立体（２０、３０）の前記保持板（１１）との間に断熱層としての所定の隙間を形成することを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記吸熱側熱交換素子組立体（２０）の前記保持板（２１）は、熱交換媒体が前記熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する吸熱側の壁を提供し、
前記放熱側熱交換素子組立体（３０）の前記保持板（３１）は、熱交換媒体が前記熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する放熱側の壁を提供し、
前記吸熱側の壁と、前記放熱側の壁との間に断熱層としての所定の隙間を形成することを特徴とする請求項５または請求項７に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱交換素子（２２、３２）は、熱交換媒体の流れ方向に沿って広がる板状部分を有し、その板状部分には、その板状部分の両面間の熱交換媒体の流れを許容する熱交換部（２６、３６）が形成されており、
前記熱交換素子（２２、３２）を保持する前記保持板（２１、３１）は、前記熱交換素子（２２、３２）の前記板状部位のうち、前記熱交換部（２６、３６）が形成されない部位を保持する開口を備え、
前記熱交換部（２６、３６）は、前記開口の開口幅より外側へ広がっていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記複数のＰ型熱電素子（１２）と前記複数のＮ型熱電素子（１３）との大部分は、熱交換媒体の流れ方向に沿って直列に接続されるように配列されていることを特徴とする請求項９に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
絶縁材料からなる第１絶縁基板（１１）に、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成された熱電素子基板（１０）と、
隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを電気的に接続する吸熱電極部（２５）、およびその吸熱電極部（２５）より伝熱される熱を熱交換する吸熱部（２６）を有する第１吸熱電極部材（２２）を絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された吸熱電極基板（２０）と、
隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを電気的に接続する放熱電極部（３５）、およびその放熱電極部（３５）より伝熱される熱を熱交換する放熱部（３６）を有する第１放熱電極部材（３２）を絶縁材料からなる第３絶縁基板（３１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された放熱電極基板（３０）とを備え、
前記吸熱電極基板（２０）と前記放熱電極基板（３０）との間に前記熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせることにより、
前記吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを前記吸熱電極部（２５）が直列的に接続されるように構成するとともに、
前記放熱電極基板（３０）は、隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを前記放熱電極部（３５）が直列的に接続されるように構成することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項１２】
前記熱電素子基板（１０）には、隣接する前記熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が隣接する前記熱電素子（１２、１３）の両端面に接合され、
前記吸熱電極基板（２０）と前記放熱電極基板（３０）との間に前記熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせるときに、
前記吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを前記吸熱電極部（２５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、
前記放熱電極基板（３０）は、隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを前記放熱電極部（３５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴とする請求項１１に記載の熱電変換装置。
【請求項１３】
前記吸熱電極基板（２０）には、前記熱電素子基板（１０）に隣接する前記熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が前記吸熱電極部（２５）の一端面に接合され、
前記放熱電極基板（３０）には、前記熱電素子基板（１０）に隣接する前記熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が前記放熱電極部（３５）の一端面に接合され、
前記吸熱電極基板（２０）と前記放熱電極基板（３０）との間に前記熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせときに、
前記吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを前記吸熱電極部（２５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、
前記放熱電極基板（３０）は、隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを前記放熱電極部（３５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴とする請求項１１に記載の熱電変換装置。
【請求項１４】
前記第２絶縁基板（２１）および前記第３絶縁基板（３１）は、前記電極部材（１６）を略碁盤目状に配列し、かつ前記電極部材（１６）の一端面側に凹状の溝部（２４、３４）が形成されるように一体成形で形成し、
前記吸熱電極基板（２０）は、前記吸熱電極部（２５）が前記溝部（２４）に嵌合して前記電極部材（１６）の一端面に接合され、
前記放熱電極基板（３０）は、前記放熱電極部（３５）が前記溝部（３４）に嵌合して前記電極部材（１６）の一端面に接合されていることを特徴とする請求項１３に記載の熱電変換装置。
【請求項１５】
前記熱電素子基板（１０）に隣接する前記熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）と、
前記電極部材（１６）を絶縁材料からなる第４絶縁基板（４１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された電極基板（４０）とが設けられ、
前記吸熱電極基板（２０）、前記電極基板（４０）、前記熱電素子基板（１０）、前記電極基板（４０）、および前記放熱電極基板（３０）とを重ねて組み合わせたときに、
前記吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを前記吸熱電極部（２５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、
前記放熱電極基板（３０）は、隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを前記放熱電極部（３５）が前記電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴とする請求項１１に記載の熱電変換装置。
【請求項１６】
前記電極部材（１６）は、前記第１吸熱電極部材（２２）に形成された前記吸熱電極部（２５）および前記第１放熱電極部材（３２）に形成された前記放熱電極部（３５）の板厚よりも厚肉に形成していることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１７】
前記電極部材（１６）は、前記吸熱電極部（２５）および前記放熱電極部（３５）の板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度に形成しているのに対して、少なくとも０．２〜０．５ｍｍ程度の板厚で前記吸熱電極部（２５）および前記放熱電極部（３５）よりも厚く形成していることを特徴とする請求項１６に記載の熱電変換装置。
【請求項１８】
前記電極部材（１６）と前記吸熱電極部（２５）、および前記電極部材（１６）と前記放熱電極部（３５）との間には、絶縁材料からなる絶縁被膜層（１７）を介して接合されていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１７のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１９】
前記第１絶縁基板（１１）は、前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）を交互に略碁盤目状に配列するための複数個の係合孔（１４）が形成され、
前記熱電素子基板（１０）は、前記吸熱電極基板（２０）と前記放熱電極基板（３０）とを組み合わせる前に、前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）を前記係合孔（１４）に交互に複数個配列して前記熱電素子群を列設したことを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２０】
前記熱電素子基板（１０）は、棒状の前記Ｐ型熱電素子（１２）および棒状の前記Ｎ型熱電素子（１３）を成形型に交互に略碁盤目状に複数個配列し、その成形型に絶縁材料を注入して切断前熱電素子基板（１０ａ）を成形加工した後、所望する板厚になるように前記切断前熱電素子基板（１０ａ）を切断加工して形成したことを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２１】
前記第１絶縁基板（１１）を構成する材料として、棒状の前記Ｐ型熱電素子（１２）および棒状の前記Ｎ型熱電素子（１３）を交互に配列するための複数個の溝部（１５）を直線状に複数枚用意し、
前記熱電素子基板（１０）は、棒状の前記Ｐ型熱電素子（１２）および棒状の前記Ｎ型熱電素子（１３）を前記材料の前記溝部（１５）に交互に配列して、前記第１絶縁基板（１１）を構成する材料を複数枚接合することにより、一体化し、所望する板厚の前記第１絶縁基板（１１）になるように切断加工して形成されたものであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２２】
前記熱電素子基板（１０）には、隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）との間に突出し状の凸部（１１ｂ）が両面に形成されるとともに、前記吸熱電極部（２５）および前記放熱電極部（３５）には、前記凸部（１１ｂ）に嵌合する嵌合部（２５ｂ、３５ｂ）が形成され、
前記第１吸熱電極部材（２２）および前記第１放熱電極部材（３２）は、前記嵌合部（２５ｂ、３５ｂ）を前記凸部（１１ｂ）に嵌合させることを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２３】
前記吸熱電極基板（２０）は、前記吸熱電極部（２５）の接合部近傍に前記第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成し、
前記放熱電極基板（３０）は、前記放熱電極部（３５）の接合部近傍に前記第３絶縁基板（３１）の一端面を配置するように構成させていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２４】
前記吸熱電極基板（２０）は、前記吸熱電極部（２５）に対向する他端側に前記第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成し、
前記放熱電極基板（３０）は、前記放熱電極部（３５）に対向する他端側に前記第３絶縁基板（３１）の一端面を配置するように構成させていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２５】
前記熱電素子基板（１０）を区画壁として、前記熱電素子基板（１０）の両側に送風通路を形成するケース部材（２８、３８）が設けられ、
前記ケース部材（２８、３８）は、前記第１吸熱電極部材（２２）もしくは前記第１放熱電極部材（３２）のいずれか一方を覆うことを特徴とする請求項１１ないし請求項２４のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２６】
前記第１吸熱電極部材（２２）および前記第１放熱電極部材（３２）は、全体形状が略Ｕ字状に形成し、その底部に平面状からなる前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）を形成し、かつ前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）から外方に延出された平面にルーバ状、またはオフセット状のいずれかの形状を成形加工で形成したことを特徴とする請求項１１ないし請求項２５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２７】
前記第１吸熱電極部材（２２）および前記第１放熱電極部材（３２）は、少なくとも前記熱電素子群に沿って、複数個の前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）を連結させて帯状に形成して、前記第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に結合させた後に、前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）のそれぞれが互いに電気的に絶縁されるように形成したことを特徴とする請求項１１ないし請求項２６のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２８】
前記第１吸熱電極部材（２２）は、平板状からなる前記吸熱電極部（２５）とその吸熱電極部（２５）で発生する熱を熱交換する吸熱熱交換部材（２２ａ）とから構成され、
前記第１放熱電極部材（３２）は、平板状からなる前記放熱電極部（３５）とその放熱電極部（３５）で発生する熱を熱交換する放熱熱交換部材（３２ａ）とから構成され、
前記吸熱熱交換部材（２２ａ）および前記放熱熱交換部材（３２ａ）は、前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）に、伝熱可能に結合するように前記第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に設けられることを特徴とする請求項１１ないし請求項２７のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２９】
前記第１吸熱電極部材（２２）は、少なくとも二つ以上の複数個に分けて前記第２絶縁基板（２１）にＬ字状に配設するように前記吸熱電極部（２５）と前記吸熱部（２６）とを平板状の板材に一体に形成し、それぞれの前記吸熱電極部（２５）を前記第２絶縁基板（２１）に形成された基板穴に圧入し、その後前記第２絶縁基板（２１）の一端面に沿って折り曲げによりそれぞれ前記吸熱電極部（２５）を形成し、かつそれぞれの前記吸熱電極部（２５）を結合するように構成しているとともに、
前記第１放熱電極部材（３２）は、少なくとも二つ以上の複数個に分けて前記第３絶縁基板（３１）にＬ字状に配設するように前記放熱電極部（３５）と前記放熱部（３６）とを平板状の板材に一体に形成し、それぞれの前記放熱電極部（３５）を前記第３絶縁基板（３１）に形成された基板穴に圧入し、その後前記第３絶縁基板（３１）の一端面に沿って折り曲げによりそれぞれ前記放熱電極部（３５）を形成し、かつそれぞれの前記放熱電極部（３５）を結合するように構成していることを特徴とする請求項１１ないし請求項２８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項３０】
前記第１吸熱電極部材（２２）は、前記吸熱電極部（２５）と前記吸熱部（２６）とを一体に形成するときに、前記吸熱電極部（２５）相互が連結部（２２３）を介して連続的に複数個連結するように形成しているとともに、
前記第１放熱電極部材（３２）は、前記放熱電極部（３５）と前記放熱部（３６）とを一体に形成するときに、前記放熱電極部（３５）相互が連結部（３２３）を介して連続的に複数個連結するように形成していることを特徴とする請求項２９に記載の記載の熱電変換装置。
【請求項３１】
前記吸熱電極基板（２０）は、前記第１吸熱電極部材（２２）の外郭と前記第２絶縁基板（２１）との隙間に樹脂材料からなるシール材を用いてポッティング処理されていることを特徴とする請求項１１ないし請求項３０のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項３２】
前記熱電素子基板（１０）、前記吸熱電極基板（２０）、前記放熱電極基板（３０）、および前記電極基板（４０）は、それぞれのいずれかを複数個に分割し、それらを組み合わせるように構成していることを特徴とする請求項１１ないし請求項３１のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項３３】
複数のＰ型熱電素子（１２）および複数のＮ型熱電素子（１３）と、
隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを電気的に接続する吸熱電極部（２５）、および吸熱電極部（２５）より伝熱される熱を熱交換する吸熱部（２６）を有する第１吸熱電極部材（２２）を絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された吸熱電極基板（２０）と、
隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを電気的に接続する放熱電極部（３５）、その放熱電極部（３５）より伝熱される熱を熱交換する放熱部（３６）を有する第１放熱電極部材（３２）を絶縁材料からなる第３絶縁基板（３１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された放熱電極基板（３０）とを備え、
前記吸熱電極部（２５）もしくは前記放熱電極部（３５）のいずれか一方の一端面に前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを交互に配列してなる熱電素子群を列設させるとともに、前記吸熱電極基板（２０）と前記放熱電極基板（３０）との間に熱電素子群を挟み込んで組み合わせることにより、
前記吸熱電極基板（２０）は、前記吸熱電極部（２５）が隣接して配列された前記Ｎ型熱電素子（１３）と前記Ｐ型熱電素子（１２）とを直列的に接続されるように構成するとともに、前記放熱電極基板（３０）は、前記放熱電極部（３５）が隣接して配列された前記Ｐ型熱電素子（１２）と前記Ｎ型熱電素子（１３）とを直列的に接続されるように構成することを特徴とする熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ型熱電素子、Ｐ型熱電素子からなる直列回路に直流電流を流通させることで吸熱、放熱が得られる熱電変換装置およびその製造方法に関するものであり、特に、隣接する熱電素子とそれに接続される電極部材、吸放熱電極部材の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱電変換装置として、例えば、特許文献１に示すように、Ｎ型熱電素子およびＰ型熱電素子をこの順序で複数組直列に接続して熱電素子群を構成し、この熱電素子群を吸熱電極部材および放熱電極部材で順次直列接続するとともに、上記熱電素子群の一方に突設して吸熱電極部材それぞれに吸熱熱交換部材を結合し、さらに熱電素子群の他方に突設して放熱電極部材それぞれに放熱熱交換部材を結合し、それぞれ吸熱熱交換部分および放熱熱交換部分を構成している。
【０００３】
そして、この熱交換部分をそれぞれ構成する各熱交換部材は、熱電素子群の並ぶ方向に沿って折曲される第１の折曲片および熱電素子の並ぶ方向とほぼ直角曲げられる第２の折曲片を備え、隣接する第２の折曲片の相互は電気的に絶縁して固定することにより、吸熱熱交換部分と放熱熱交換部分とを区画する壁を有するように構成している。
【０００４】
これにより、吸熱電極部材および放熱電極部材からの熱を効率的に取り出して熱交換効率が良好となるとともに、区画壁が形成されることで吸熱部と放熱部との分離が容易にできる構造を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１６６２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１によれば、この種の熱電素子は極小部品であるとともに、熱電素子、電極部材、熱電素子の順に交互に積層しその積層させた状態で熱電素子と電極部材とを接合させて構成しているので、特に各部品を積層するための組付作業がやり難いため組付性、生産性が劣る問題がある。
【０００６】
また、熱電素子、電極部材の他に熱交換部材を含めてより小型化を図ろうとすると、さらに組付作業がやり難く小型化に限界が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、熱電素子群の並ぶ方向に対して直交する側に熱電素子、電極部材、熱交換部材とを積層して接合するように構成させることで、熱変換効率を低下させることなく、組付性、生産性の向上が図れる熱電変換装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項３３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に配列にしてなる熱電素子組立体（１０）と、
複数の熱交換素子（２２、３２）とこれら複数の熱交換素子（２２、３２）を保持する保持板（２１、３１）とを備え、複数の熱交換素子（２２、３２）を熱電素子（１２、１３）の配列状態に対応する所定の配列状態に保持してなる熱交換素子組立体（２０、３０）と、
熱電素子組立体（１０）と熱交換素子組立体（２０、３０）とが積層された状態において、熱電素子組立体（１０）と熱交換素子組立体（２０、３０）との間の複数の接合箇所を一斉に接合する接合部材とを備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、熱電素子組立体（１０）と熱交換素子組立体（２０、３０）とを構成した後に、それらを積層して、それらの間の複数の接合箇所を一斉に接合することができるので優れた生産性を実現できる。
【００１０】
ここで、接合部材としては、熱的な接合を提供することを目的とした接着性の部材、例えば接着剤を用いることができる。また、接合部材はそれぞれ独立した複数の接合部材から構成することができる。また、この他に複数の接合箇所をひとまとめにして接合するように構成することができる。例えば、一枚の板状の接着剤を用いることができる。
【００１１】
さらに、接合部材として、熱的な接合と、電気的な接合との両方を提供することを目的とした導電性の接合部材、例えば半田などを用いることができる。熱電素子組立体（１０）と熱交換素子組立体（２０、３０）との間の複数の接合箇所は、例えば、直列接続されるＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）との上に設定される。
【００１２】
また、複数の接合箇所は、ひとつの熱交換素子（２２、３２）と、直列接続されるＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）との対との間に設定される。熱交換素子（２２、３２）は、伝導性に優れた材料によって提供されることができる。なお、熱交換素子（２２、３２）が導電性の材料により構成される場合には、電気的に互いに絶縁されることができる。
【００１３】
また、熱交換素子組立体（２０、３０）は、通電により低温状態となる吸熱側、あるいは高温状態となる放熱側のみ配置することができる。また、熱交換素子組立体（２０、３０）は、吸熱側と、放熱側とのそれぞれに配置することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、熱電素子組立体（１０）は、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを電気的に直列接続する複数の電極部材（１６）を備え、複数の熱交換素子（２２、３２）は、複数の電極部材（１６）のそれぞれに対応して設けられ、
接合部材は、複数の熱交換素子（２２、３２）と、複数の電極部材（１６）との間をそれぞれ接合する複数の接合部材を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、熱電変換素子組立体（１０）を直列接続して組立てた後に、熱交換素子組立体（２０、３０）を接合できるため、両組立体（１０、２０、３０）の品質確保を確実にできる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、熱交換素子（２２、３２）のそれぞれは、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを電気的に直列接続する電極部（２５、３５）と、この電極部（２５、３５）から延び出し、熱交換媒体と熱交換する熱交換部（２６、３６）とを備え、
接合部材は、熱交換素子（２２、３２）の電極部（２５、３５）と、一つのＰ型熱電素子（１２）と、一つのＮ型熱電素子（１３）とを接合することを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、熱交換素子（１２、１３）に電極部（２５，３５）を一体形成するため、熱抵抗の低減、あるいは部品点数の低減といった効果がある。本発明の構成は、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを電気的に直列接続する複数の電極部材（１６）を備える熱電変換素子組立体（１０）と併用することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、熱交換素子組立体（２０、３０）は、吸熱側に配置される吸熱側熱交換素子組立体（２０）と、放熱側に配置される放熱側熱交換素子組立体（３０）とを備え、
接合部材は、熱電素子組立体（１０）と吸熱側熱交換素子組立体（２０）とが積層された状態において、それらの間の複数の接合箇所を一斉に接合する第１接合部材と、熱電素子組立体（１０）と放熱側熱交換素子組立体（３０）とが積層された状態において、それらの間の複数の接合箇所を一斉に接合する第２接合部材とを備えることを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、吸熱側と放熱側との両方を予め熱交換素子組立体（２０、３０）として構成した後に、それらを熱電素子組立体（１０）と接合する構成をとることができ、優れた生産性を実現できる。この構成において、第１接合部材と第２接合部材とは、それぞれ順に接合状態にされる構成でも、同時に接合状態にされる構成でもよい。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、熱交換素子組立体（２０、３０）の保持板（２１、３１）は、熱交換媒体が熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供することを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、高い生産性を実現しながら、その生産性に寄与する部材を用いて吸熱側と放熱側との間の、望ましくない熱の移動を低減することができる。ここで、熱交換媒体としては、気体、液体を用いることができ、例えば空気、水などを用いることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、熱電素子組立体（１０）は、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に保持する保持板（１１）を備え、その保持板（１１）は、熱交換媒体が熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、高い生産性を実現しながら、その生産性に寄与する部材を用いて吸熱側と放熱側との間の、望ましくない熱の移動を低減することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、熱電素子組立体（１０）は、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とを所定の配列形状に保持する保持板（１１）を備え、その保持板（１１）は、熱交換媒体が熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する壁を提供するとともに、熱交換素子組立体（２０、３０）の保持板（１１）との間に断熱層としての所定の隙間を形成することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、高い生産性を実現しながら、その生産性に寄与する部材を用いて吸熱側と放熱側との間の、望ましくない熱の移動を低減することができる。特に、２つの壁の間に断熱層が形成されることで望ましくない熱の移動をより少なく低減することができる。
【００２６】
また、断熱層には、例えば空気を入れることができる。断熱層は、熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との両側に形成すること、あるいは吸熱側と放熱側との片側にのみ形成することができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、吸熱側熱交換素子組立体（２０）の保持板（２１）は、熱交換媒体が熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する吸熱側の壁を提供し、放熱側熱交換素子組立体（３０）の保持板（３１）は、熱交換媒体が熱電素子組立体（１０）の吸熱側と放熱側との間を流通することを阻止する放熱側の壁を提供し、吸熱側の壁と、放熱側の壁との間に断熱層としての所定の隙間を形成することを特徴としている。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、高い生産性を実現しながら、その生産性に寄与する部材を用いて吸熱側と放熱側との間の、望ましくない熱の移動を低減することができる。特に、２つの壁の間に断熱層が形成されることで望ましくない熱の移動をより少なく低減することができる。また、熱電素子組立体（１０）が吸熱側と放熱側との間の熱交換媒体の流れを許容する構成であっても、２つの保持板（２１、３１）の間に断熱層を形成することができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、熱交換素子（２２、３２）は、熱交換媒体の流れ方向に沿って広がる板状部分を有し、その板状部分には、その板状部分の両面間の熱交換媒体の流れを許容する熱交換部（２６、３６）が形成されており、熱交換素子（２２、３２）を保持する保持板（２１、３１）は、熱交換素子（２２、３２）の板状部位のうち、熱交換部（２６、３６）が形成されない部位を保持する開口を備え、熱交換部（２６、３６）は、開口の開口幅より外側へ広がっていることを特徴としている。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、熱交換素子（２２、３２）が熱交換部（２６、３６）を備えることで熱交換媒体との間の熱交換が促進される。しかも、熱交換素子（１２、１３）を保持する保持板（２１、３１）の開口幅より熱交換部（２６、３６）を外側へ広げることができるため、高い熱交換性能を提供できる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）との大部分は、熱交換媒体の流れ方向に沿って直列に接続されるように配列されていることを特徴としている。
【００３２】
請求項１０に記載の発明によれば、Ｐ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを直列接続するために必要となる電気的な接続部材として、細長い熱交換素子（２２、３２）に沿って熱交換媒体が流れる。この熱交換素子（２２、３２）は熱交換媒体の流れ方向に沿って広がる熱交換部（２６、３６）を有するから、細長い電気的な接続部材に沿って広い表面積をもった熱交換面を提供できる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明では、絶縁材料からなる第１絶縁基板（１１）に、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成された熱電素子基板（１０）と、
隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを電気的に接続する吸熱電極部（２５）、およびその吸熱電極部（２５）より伝熱される熱を熱交換する吸熱部（２６）を有する第１吸熱電極部材（２２）を絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された吸熱電極基板（２０）と、
隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを電気的に接続する放熱電極部（３５）、およびその放熱電極部（３５）より伝熱される熱を熱交換する放熱部（３６）を有する第１放熱電極部材（３２）を絶縁材料からなる第３絶縁基板（３１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された放熱電極基板（３０）とを備え、
吸熱電極基板（２０）と放熱電極基板（３０）との間に熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせることにより、吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを吸熱電極部（２５）が直列的に接続されるように構成するとともに、放熱電極基板（３０）は、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを放熱電極部（３５）が直列的に接続されるように構成することを特徴としている。
【００３４】
請求項１１に記載の発明によれば、極小部品である熱電素子（１２、１３）とこれに接続する放熱電極部（３５）および吸熱電極部（２５）がそれぞれの絶縁基板（１１、２１、３１）に略碁盤目状に配設して一体に構成されることにより、組付性の向上が図れる。
【００３５】
また、一体に構成された各基板（１０、２０、３０）を重ね合わせることで複数個の各熱電素子（１２、１３）間を直列的に接続できるので、従来の熱電素子と電極部材とを直列的に積層させる方式よりも組付作業が容易にできる。
【００３６】
また、隣接する熱電素子（１２、１３）と放熱電極部（３５）もしくは吸熱電極部（２５）との電気的接続が熱電素子基板を挟み込んで一方に吸熱側、他方に放熱側と区画して
直接的に接続できるので接続部で発生する熱を効率的に取り出すことができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明では、熱電素子基板（１０）には、隣接する熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が隣接する熱電素子（１２、１３）の両端面に接合され、
吸熱電極基板（２０）と放熱電極基板（３０）との間に熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせときに、吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを吸熱電極部（２５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、放熱電極基板（３０）は、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを放熱電極部（３５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴としている。
【００３８】
請求項１２に記載の発明によれば、隣接する熱電素子（１２、１３）を電極部材（１６）により直列的に接合できるため、熱電素子（１２、１３）、電極部材（１６）間における導通不良などの電気的な検査が熱電素子基板（１０）のみで容易に行なうことができる。これにより、吸熱電極基板（２０）、放熱電極基板（３０）とを組み合わせたときに検査するよりも早期に不良品の抽出ができるとともに組付性の向上が図れる。
【００３９】
また、電極部材（１６）においても熱電素子（１２、１３）と同じように極小部品であって複数個を熱電素子（１２、１３）に組み付けるため、第１絶縁基板（１１）に一体に構成することで組付性の向上が図れる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明では、吸熱電極基板（２０）には、熱電素子基板（１０）に隣接する熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が吸熱電極部（２５）の一端面に接合され、放熱電極基板（３０）には、熱電素子基板（１０）に隣接する熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）が放熱電極部（３５）の一端面に接合され、吸熱電極基板（２０）と放熱電極基板（３０）との間に熱電素子基板（１０）を挟み込んで組み合わせときに、
吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを吸熱電極部（２５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、放熱電極基板（３０）は、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを放熱電極部（３５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴としている。
【００４１】
請求項１３に記載の発明によれば、極小で複数個の電極部材（１６）を第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）、つまり、第２および第３絶縁基板（２１、３１）に一体に構成されることになるため組付性の向上が図れる。
【００４２】
請求項１４に記載の発明では、第２絶縁基板（２１）および第３絶縁基板（３１）は、電極部材（１６）を略碁盤目状に配列し、かつ電極部材（１６）の一端面側に凹状の溝部（２４、３４）が形成されるように一体成形で形成し、吸熱電極基板（２０）は、吸熱電極部（２５）が溝部（２４）に嵌合して電極部材（１６）の一端面に接合され、放熱電極基板（３０）は、放熱電極部（３５）が溝部（３４）に嵌合して電極部材（１６）の一端面に接合されていることを特徴としている。
【００４３】
請求項４に記載の発明によれば、より具体的には、電極部材（１６）と第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）との第２絶縁基板（２１）および第３絶縁基板（３１）との一体構成が容易にできるとともに、接合部の位置決めが容易にできる。
【００４４】
請求項１５に記載の発明では、熱電素子基板（１０）に隣接する熱電素子（１２、１３）間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材（１６）と、この電極部材（１６）を絶縁材料からなる第４絶縁基板（４１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された電極基板（４０）とが設けられ、吸熱電極基板（２０）、電極基板（４０）、熱電素子基板（１０）、電極基板（４０）、および放熱電極基板（３０）とを重ねて組み合わせたときに、
吸熱電極基板（２０）は、隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを吸熱電極部（２５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成するとともに、放熱電極基板（３０）は、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを放熱電極部（３５）が電極部材（１６）を介して直列的に接続されるように構成することを特徴としている。
【００４５】
請求項１５に記載の発明によれば、極小で複数個の電極部材（１６）を第４絶縁基板（４１）に一体に構成されることで組付性の向上が図れる。
【００４６】
請求項１６に記載の発明では、電極部材（１６）は、第１吸熱電極部材（２２）に形成された吸熱電極部（２５）および第１放熱電極部材（３２）に形成された放熱電極部（３５）の板厚よりも厚肉に形成していることを特徴としている。
【００４７】
請求項１６に記載の発明によれば、電極部材（１６）は熱電素子（１２、１３）を流れる許容電流によって板厚が設定されるが、吸熱部（２６）もしくは放熱部（３６）を形成する第１吸熱電極部材（２２）もしくは第１放熱電極部材（３２）は、電極部材（１６）よりも薄肉に形成することで吸熱部（２６）、放熱部（３６）の加工性が向上する。
【００４８】
また、電極部材（１６）を介せずに隣接する熱電素子（１２、１３）間を第１吸熱電極部材（２２）もしくは第１放熱電極部材（３２）で直列的に接続する組み合わせの場合は、吸熱電極部（２５）、放熱電極部（３５）に許容電流に応じた板厚が必要なるため電極部材（１６）を設けることで第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）の重量を低減できる。
【００４９】
請求項１７に記載の発明では、電極部材（１６）は、吸熱電極部（２５）および放熱電極部（３５）の板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度に形成しているのに対して、少なくとも０．２〜０．５ｍｍ程度の板厚で吸熱電極部（２５）および放熱電極部（３５）よりも厚く形成していることを特徴としている。請求項１７に記載の発明によれば、より具体的には、上述した数値の板厚で形成することで、接合部で発生する熱の取り出しのための熱交換部への伝熱性能の向上が図れる。
【００５０】
請求項１８に記載の発明では、電極部材（１６）と吸熱電極部（２５）、電極部材（１６）と放熱電極部（３５）との間には、絶縁材料からなる絶縁被膜層（１７）を介して接合されていることを特徴としている。
【００５１】
請求項１８に記載の発明によれば、例えば、高い電気絶縁性を維持しつつ熱抵抗の低い絶縁材料を用いれば、熱抵抗の小さい接合部を形成できるので熱電変換効率を低下させることはない。また、隣接する第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）は互いに電気的な絶縁処理もしくは互いに電気的絶縁の得られる間隙を設ける必要はない。
【００５２】
請求項１９に記載の発明では、第１絶縁基板（１１）は、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を交互に略碁盤目状に配列するための複数個の係合孔（１４）が形成され、熱電素子基板（１０）は、吸熱電極基板（２０）と放熱電極基板（３０）とを組み合わせる前に、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を係合孔（１４）に交互に複数個配列して熱電素子群を列設したことを特徴としている。
【００５３】
請求項１９に記載の発明によれば、熱電素子基板（１０）を構成するには、複数個の極小部品である熱電素子（１２、１３）を第１絶縁基板（１１）に交互に配列する組付作業が伴うが、いずれか一方の電極基板（２０、３０）の上方に、いずれか一方の電極部（２５、３５）に係合孔（１４）が合致するように第１絶縁基板（１１）を載せて、その係合孔（１４）に熱電素子（１２、１３）を配列するように組みつけても良い。
【００５４】
また、熱電素子（１２、１３）を一体構成するには、予め成形型に熱電素子（１２、１３）を交互に配列して絶縁材料を注入する成形方式があるが、これに限らず、例えばロボット方式により本発明のように係合孔（１４）に熱電素子（１２、１３）を配列させても良い。この方法の場合には成形型が簡素にできる。
【００５５】
請求項２０に記載の発明では、熱電素子基板（１０）は、棒状のＰ型熱電素子（１２）および棒状のＮ型熱電素子（１３）を成形型に交互に略碁盤目状に複数個配列し、その成形型に絶縁材料を注入して切断前熱電素子基板（１０ａ）を成形加工した後、所望する板厚になるように切断前熱電素子基板（１０ａ）を切断加工して形成したことを特徴としている。
【００５６】
請求項２０に記載の発明によれば、極小の部品である熱電素子（１２、１３）を棒状にして切断前熱電素子基板（１０ａ）を成形加工した後、それを切断加工して形成したことにより、熱電素子基板（１０）の製造が簡素にできるとともに、棒状の熱電素子（１２、１３）を扱うことで組付性の向上が図れる。
【００５７】
請求項２１に記載の発明では、第１絶縁基板（１１）を構成する材料として、棒状のＰ型熱電素子（１２）および棒状のＮ型熱電素子（１３）を交互に配列するための複数個の溝部（１５）を直線状に複数枚用意し、熱電素子基板（１０）は、棒状のＰ型熱電素子（１２）および棒状のＮ型熱電素子（１３）を材料の溝部（１５）に交互に配列して、第１絶縁基板（１１）を構成する材料を複数枚接合することにより、一体化し、所望する板厚の第１絶縁基板（１１）になるように切断加工して形成されたものであることを特徴としている。
【００５８】
請求項２１に記載の発明によれば、棒状の熱電素子（１２，１３）は、比較的成形圧に脆い特性を有している。このため成形加工の他に、接合、切断加工で形成されることにより、熱電素子基板（１０）の製造がより簡素にできるとともに、上述の請求項１１よりも精度の高い熱電素子基板１０が構成できる。
【００５９】
請求項２２に記載の発明では、熱電素子基板（１０）には、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）との間に突出し状の凸部（１１ｂ）が両面に形成されるとともに、吸熱電極部（２５）および放熱電極部（３５）には、凸部（１１ｂ）に嵌合する嵌合部（２５ｂ、３５ｂ）が形成され、第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）は、嵌合部（２５ｂ、３５ｂ）を凸部（１１ｂ）に嵌合させることを特徴としている。
【００６０】
請求項２２に記載の発明によれば、凸部（１１ｂ）と嵌合部（２５ｂ、３５ｂ）とを形成することで隣接する熱電素子（１２、１３）と放熱電極部（３５）もしくは吸熱電極部（２５）との電気的接続が確実にできる。
【００６１】
請求項２３に記載の発明では、吸熱電極基板（２０）は、吸熱電極部（２５）の接合部近傍に第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成し、放熱電極基板（３０）は、放熱電極部（３５）の接合部近傍に第３絶縁基板（３１）の一端面を配置するように構成させていることを特徴としている。
【００６２】
請求項２３に記載の発明によれば、例えば、吸熱電極部（２５）を第２絶縁基板（２１）の一端面に対して突き出さないように第１吸熱電極部材（２２）を構成させることで、吸熱電極部（２５）のみが熱電素子（１２、１３）側に露出している。
【００６３】
従って、熱電素子（１２、１３）自体がジュール熱により発熱することで、熱電素子（１２、１３）の側面が高温の状態となるため、熱電素子（１２、１３）の側面から対流により低温側となる第１吸熱電極部材（２２）への熱伝達量を低下することができる。これにより、低温側の接合部の吸熱量を低下させないため熱電変換効率の向上が図れる。
【００６４】
請求項２４に記載の発明では、吸熱電極基板（２０）は、吸熱電極部（２５）に対向する他端側に第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成し、放熱電極基板（３０）は、放熱電極部（３５）に対向する他端側に第３絶縁基板（３１）の一端面を配置するように構成させていることを特徴としている。
【００６５】
請求項２４に記載の発明によれば、吸熱電極部（２５）および放熱電極部（３５）は電気的接続部であるため、これと対向する他端側が第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に結合されることで、隣接する第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）の互いの電気的絶縁が確実に行なうことができる。また、他端側は空気通路を形成するケース部材として流用ができる。
【００６６】
請求項２５に記載の発明では、熱電素子基板（１０）を区画壁として、この熱電素子基板（１０）の両側に送風通路を形成するケース部材（２８、３８）が設けられ、このケース部材（２８、３８）は、第１吸熱電極部材（２２）もしくは第１放熱電極部材（３２）のいずれか一方を覆うことを特徴としている。
【００６７】
請求項２５に記載の発明によれば、隣接する熱電素子（１２、１３）に接続される吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）で発生した熱を冷却流体と被冷却流体とに容易に分離できるとともに、これらの熱を有効に利用することが可能である。
【００６８】
請求項２６に記載の発明では、第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）は、全体形状が略Ｕ字状に形成し、その底部に平面状からなる吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）を形成し、かつ吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）から外方に延出された平面にルーバ状、またはオフセット状のいずれかの形状を成形加工で形成したことを特徴としている。
【００６９】
請求項２６に記載の発明によれば、これらの形状であれば、平板状の金属板を、例えば、プレス加工やローラ成形などの塑性加工により複数個の吸熱電極部（２５）、放熱電極部（３５）および吸熱部（２６）、放熱部（３６）を一体で容易に成形加工することができる。これにより、第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）の生産性が向上できる。
【００７０】
請求項２７に記載の発明では、第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）は、少なくとも熱電素子群に沿って、複数個の吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）を連結させて帯状に形成して、第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に結合させた後に、吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）のそれぞれが互いに電気的に絶縁されるように形成したことを特徴としている。
【００７１】
請求項２７に記載の発明によれば、吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）を連結することで、複数個となる第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）が少なくとも熱電素子群単位に帯状に一体で構成できる。これにより、第１吸熱電極部材（２２）および第１放熱電極部材（３２）の第２および第３絶縁基板（２１、３１）への組付作業が容易にできる。
【００７２】
請求項２８に記載の発明では、第１吸熱電極部材（２２）は、平板状からなる吸熱電極部（２５）とその吸熱電極部（２５）で発生する熱を熱交換する吸熱熱交換部材（２２ａ）とから構成され、第１放熱電極部材（３２）は、平板状からなる放熱電極部（３５）とその放熱電極部（３５）で発生する熱を熱交換する放熱熱交換部材（３２ａ）とから構成され、吸熱熱交換部材（２２ａ）および放熱熱交換部材（３２ａ）は、吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）に、伝熱可能に結合するように第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に設けられることを特徴としている。
【００７３】
請求項２８に記載の発明によれば、吸熱電極部（２５）および放熱電極部（３５）が吸熱熱交換部材（２２ａ）および放熱熱交換部材（２２ａ）と別体に構成しても、少なくとも放熱電極部（３５）および吸熱電極部（２５）が第２もしくは第３絶縁基板（２１、３１）に設けられることにより、従来の熱電素子と電極部材とを直列的に積層させる方式よりも組付作業が容易にできる。
【００７４】
請求項２９に記載の発明では、第１吸熱電極部材（２２）は、少なくとも二つ以上の複数個に分けて第２絶縁基板（２１）にＬ字状に配設するように吸熱電極部（２５）と吸熱部（２６）とを平板状の板材に一体に形成し、それぞれの吸熱電極部（２５）を第２絶縁基板（２１）に形成された基板穴に圧入し、その後第２絶縁基板（２１）の一端面に沿って折り曲げによりそれぞれ吸熱電極部（２５）を形成し、かつそれぞれの吸熱電極部（２５）を結合するように構成しているとともに、
第１放熱電極部材（３２）は、少なくとも二つ以上の複数個に分けて第３絶縁基板（３１）にＬ字状に配設するように放熱電極部（３５）と放熱部（３６）とを平板状の板材に一体に形成し、それぞれの放熱電極部（３５）を第３絶縁基板（３１）に形成された基板穴に圧入し、その後第３絶縁基板（３１）の一端面に沿って折り曲げによりそれぞれ放熱電極部（３５）を形成し、かつそれぞれの放熱電極部（３５）を結合するように構成していることを特徴としている。
【００７５】
請求項２９に記載の発明によれば、少なくとも二つ以上の複数個に分けて吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）と吸熱部（２６）もしくは放熱部（３６）とを平板状の板材に一体に形成していることにより、特に吸熱部（２６）もしくは放熱部（３６）の成形が複数個で形成するよりも成形加工が短時間に形成できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００７６】
しかも、吸熱部（２６）もしくは放熱部（３６）の数を容易に増やすことができることにより吸熱部（２６）、放熱部（３６）の熱交換効率の向上が図れる。さらに、それぞれの吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）を第２絶縁基板（２１）もしくは第３絶縁基板（３１）に形成された基板穴に圧入するように構成したことにより、この基板穴に形成される隙間の気密を必要としない。
【００７７】
また、吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）を第２絶縁基板（２１）もしくは第３絶縁基板（３１）の一端面に平面部を形成することにより、Ｌ字状形状のほうが、他の略Ｕ字状、略櫛歯状形状よりも電極部の平面度を確保しやすいため熱電素子（１２、１３）と吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）間の接合面積を大きくすることができる。これにより、熱伝導率の向上が図れるため小型化にすることができる。
【００７８】
請求項３０に記載の発明では、第１吸熱電極部材（２２）は、吸熱電極部（２５）と吸熱部（２６）とを一体に形成するときに、吸熱電極部（２５）相互が連結部（２２３）を介して連続的に複数個連結するように形成しているとともに、
第１放熱電極部材（３２）は、放熱電極部（３５）と放熱部（３６）とを一体に形成するときに、放熱電極部（３５）相互が連結部（３２３）を介して連続的に複数個連結するように形成していることを特徴としている。
【００７９】
請求項３０に記載の発明によれば、短時間に多くの第１吸熱電極部材（２２）もしくは第１放熱電極部材（３２）が形成できることで、本発明の形状の方が製造工数の低減が図れる。
【００８０】
請求項３１に記載の発明では、吸熱電極基板（２０）は、第１吸熱電極部材（２２）の外郭と第２絶縁基板（２１）との隙間に樹脂材料からなるシール材を用いてポッティング処理されていることを特徴としている。
【００８１】
請求項３１に記載の発明によれば、第１吸熱電極部材（２２）は吸熱による結露が発生する。そこで、吸熱電極部（２５）の一端面側、つまり、熱電素子（１２、１３）側の接続部側に結露水が流出することはない。これにより、熱電素子（１２、１３）およびその接続部側における腐食による損傷を被ることはない。
【００８２】
また、結露水のほかに、吸熱部（２６）もしくは放熱部（３６）側に流通した空気の中で、水蒸気、薬品、ダスト、異物などが熱電素子（１２、１３）側に浸入することはない。
【００８３】
請求項３２に記載の発明では、熱電素子基板（１０）、吸熱電極基板（２０）、放熱電極基板（３０）、および電極基板（４０）は、それぞれのいずれかを複数個に分割し、それらを組み合わせるように構成していることを特徴としている。
【００８４】
請求項３２に記載の発明によれば、熱電素子（１２、１３）の接続部で発生する熱によって熱ひずみが生ずるが、各基板（１０、２０、３０、４０）を分割して形成することで、熱ひずみの低減が図れる。
【００８５】
請求項３３に記載の発明では、複数のＰ型熱電素子（１２）および複数のＮ型熱電素子（１３）と、隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを電気的に接続する吸熱電極部（２５）、およびその吸熱電極部（２５）より伝熱される熱を熱交換する吸熱部（２６）を有する第１吸熱電極部材（２２）を絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された吸熱電極基板（２０）と、隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを電気的に接続する放熱電極部（３５）、およびその放熱電極部（３５）より伝熱される熱を熱交換する放熱部（３６）を有する第１放熱電極部材（３２）を絶縁材料からなる第３絶縁基板（３１）に略碁盤目状に複数個配列して構成された放熱電極基板（３０）とを備え、
吸熱電極部（２５）もしくは放熱電極部（３５）のいずれか一方の一端面にＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを交互に配列してなる熱電素子群を列設させるとともに、吸熱電極基板（２０）と放熱電極基板（３０）との間に熱電素子群を挟み込んで組み合わせることにより、吸熱電極基板（２０）は、吸熱電極部（２５）が隣接して配列されたＮ型熱電素子（１３）とＰ型熱電素子（１２）とを直列的に接続されるように構成するとともに、放熱電極基板（３０）は、放熱電極部（３５）が隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とを直列的に接続されるように構成することを特徴としている。
【００８６】
請求項３３に記載の発明によれば、少なくとも熱電素子（１２、１３）に接続される放熱電極部（３５）もしくは吸熱電極部（２５）がそれぞれ第２、第３絶縁基板（２１、３１）に配設されることで、従来の熱電素子（１２、１３）と第１吸熱電極部材（２２）もしくは第１放熱電極部材（３２）とを直列的に積層させる方式よりも組付作業が容易にできる。
【００８７】
また、隣接する熱電素子（１２、１３）と放熱電極部（３５）もしくは吸熱電極部（２５）との電気的接続が直接的に接続できるので接続部で発生する熱を効率的に取り出すことができる。
【００８８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における熱電変換装置を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図であり、図２は熱電変換装置の主要部の構成を示す分解構成図、図３は図１に示すＡ矢視図、図４は熱電変換装置の全体構成を示す側面図である。
【００９０】
本実施形態の熱電変換装置は、図１ないし図４に示すように、熱電素子基板１０、吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０および一対のケース部材２８、３８とから構成している。そして、熱電素子基板１０は、図２および図３に示すように、保持板である第１絶縁基板１１、Ｐ型、Ｎ型からなる熱電素子１２、１３、および電極部材１６から一体に構成している。
【００９１】
具体的には、平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂もしくはＰＥＴ樹脂など）からなる第１絶縁基板１１に、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設し、隣接する熱電素子１２、１３の両端面に電極部材１６を接合して一体に構成している。
【００９２】
Ｐ型熱電素子１２はＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＰ型半導体により構成され、Ｎ型熱電素子１２はＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＮ型半導体により構成された極小部品であって、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を第１絶縁基板１１に略碁盤目状に配列するように一体成形で形成している。なお、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３は、その上端面、下端面が第１絶縁基板１１よりも突き出すように形成されている。
【００９３】
電極部材１６は、平板状の銅材などの導電性金属から形成され、熱電素子基板１０に配列された熱電素子群のうち、隣接するＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を電気的に接続する電極である。具体的には、この電極部材１６を介して隣接する熱電素子１２、１３が直列的に接続するように構成している。
【００９４】
つまり、上方に配置される電極部材１６は、図１および図２に示すように、隣接するＮ型熱電素子１３からＰ型熱電素子１２に向けて電流を流す電気的に接続する電極であり、下方に配置される電極部材１６は、隣接するＰ型熱電素子１２からＮ型熱電素子１３に電流を流すための電極である。なお、この電極部材１６は、熱電素子１２、１３の端面に予めペーストハンダなどをスクリーン印刷で薄く均一に塗っておいてから半田付けで接合される。
【００９５】
なお、電極部材１６は、熱電素子１２、１３を流れる電流に基づいて断面積が設定されるが、本実施形態では後述する第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２よりも板厚を厚くするようにしている。そして、より具体的には、板厚を約０，２〜０．５ｍｍ程度が望ましい。
【００９６】
次に、吸熱電極基板２０は、図１および図２に示すように、複数個の熱交換素子である第１吸熱電極部材２２を平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂もしくはＰＥＴ樹脂など）からなる保持板である第２絶縁基板２１に一体構成しており、放熱電極基板３０は、複数個の熱交換素子である第１放熱電極部材３２を平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂もしくはＰＥＴ樹脂など）からなる保持板である第３絶縁基板３１に一体構成している。
【００９７】
そして、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２は、銅材などの導電性金属からなる薄肉（後述する）の板材を用いて、図４に示すように、断面が略Ｕ字状からなり底部に平面状の吸熱、放熱電極部２５、３５を形成し、その電極部２５、３５から外方に延出された平面に吸熱部、放熱部であるルーバー２６、３６を形成している。
【００９８】
また、熱交換部であるルーバー２６、３６は、吸熱、放熱電極部２５、３５から伝熱される熱を吸熱、放熱するためのフィンであり、切り起こしなどの成形加工により電極部２５、３５と一体に形成している。そして、その吸熱、放熱電極部２５、３５の一端面が電極部材１６に接合するように、第２もしくは第３絶縁基板２１、３１に一体で構成している。
【００９９】
なお、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２は、第２もしくは第３絶縁基板２１、３１の    一端面にその吸熱、放熱電極部２５、３５の一端面が僅かに突き出す程度の位置に一体で構成している。つまり、電極部２５、３５の一端面が熱電素子基板１０に設けられた電極部材１６に接合したときに、その吸熱、放熱電極部２５、３５が電極部材１６側にはみ出さないように構成している。
【０１００】
さらに、互いに隣り合う第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２同士は、互いに電気的に絶縁するように、所定の隙間を設けて複数個碁盤目状に第２、第３絶縁基板２１、３１に配設している。そして、上方に配置された電極部材１６に第１吸熱電極部材２２の吸熱電極部２５を接合するように配置し、下方に配置された電極部材１６に第１放熱電極部材３２の放熱電極部３５を接合するように配置している。
【０１０１】
なお、図中に示す左右端に配設される熱電素子１２、１３の末端には、それぞれ端子２４ａ、２４ｂが設けられ、その端子２４ａ、２４ｂには、図示しない直流電源の正側端子を端子２４ａに接続し、負側端子を端子２４ｂに接続するようにしている。
【０１０２】
これにより、上方側に配設される電極部材１６および第１吸熱電極部材２２は、隣接するＮ型熱電素子１３からＰ型熱電素子１２に電気的に接続するように複数個配設され、下方側に配設される電極部材１６および第１放熱電極部材３２は、隣接するＰ型熱電素子１２からＮ型熱電素子１３に電気的に接続するように複数個配設されている。
【０１０３】
因みに、端子２４ａから入力された直流電源は、図中に示す左端のＰ型熱電素子１２から下方に配設された電極部材１６を介してＮ型熱電素子１３に直列的に流れ、次に、このＮ型熱電素子１３から上方に配設された電極部材１６を介してＰ型熱電素子１２に直列的に流れるように構成している。つまり、熱電素子１２、１３の両端に直流電流が直列的に流れるように接続される。
【０１０４】
このときに、ＰＮ接合部を構成する下方に配設された電極部材１６は、ペルチェ効果によって高温の状態となり、ＮＰ接合部を構成する上方に配設された電極部材１６は低温の状態となる。つまり、上方側に形成されたルーバー２６は吸熱部である吸熱熱交換部を形成して低温の状態の熱が伝熱されて被冷却流体が接触され、下方側に形成されたルーバー３６は放熱部である放熱熱交換部を形成して高温の状態の熱が伝熱されて冷却流体が接触される。
【０１０５】
つまり、図１に示すように、熱電素子基板１０を区画壁として、ケース部材２８、３８により、熱電素子基板１０の両側に送風通路を形成して、その送風通路に空気を流通することで、ルーバー２６，３６と空気とが熱交換され、熱電素子基板１０を区画壁として、上側のルーバー２６で空気を冷却することができ、下側のルーバー３６で空気を加熱することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を複数個別体で形成して、それぞれを第２、もしくは第３絶縁基板２１、３１に一体構成させたが、これに限らず、少なくとも列ごとに配列される熱電素子群に沿って、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５を複数個連結させてコルゲート状に形成して、第２および第３絶縁基板２１、３１に結合させた後に、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５のそれぞれが互いに電気的に絶縁されるように連結部を切断して形成しても良い。
【０１０７】
これによれば、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２がローラ成形などの簡素な治具で成型加工を行なうことができるとともに、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０を構成するときに、複数個となる第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２が少なくとも熱電素子群単位にコルゲート状に一体で形成できることで、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の第２もしくは第３絶縁基板２１、３１への組付作業が容易にできる。
【０１０８】
また、本実施形態では、第１吸熱電極部材２２、第１放熱電極部材３２を薄肉の板材を用いて形成したが、より具体的には、板材の板厚を約０．１〜０．３ｍｍ程度であれば、熱交換部であるルーバー２６、３６を成形するにあたり加工性の向上が図れるため望ましい。なお、ルーバー２６、３６は、形状がルーバー状のみでなくオフセット状に形成しても良い。
【０１０９】
次に、以上の構成による熱電変換装置の製造方法と組み付け方法について説明する。図２に示すように、まず、熱電素子１２、１３は、図２に示すように、第１絶縁基板１１に設けられた基板穴にＰ型とＮ型を交互に略碁盤目状に複数個配列して熱電素子基板１０を一体に構成する。これを熱電素子組立体と請求項では称する。
【０１１０】
そして、熱電素子基板１０に隣接して配列された熱電素子１２、１３の両端面に直列的に接続するように複数個の電極部材１６を半田付けにより接合する。これにより、熱電素子１２、１３および電極部材１６が一体に構成される。なお、熱電素子１２、１３および電極部材１６は、半導体、電子部品などを制御基板に組み付けるための製造装置であるマウンター装置を用いて製造してもよい。
【０１１１】
吸熱電極基板２０は、第１吸熱電極部材２２を第２絶縁基板２１に設けられた基板穴に略碁盤目状に複数個配列して一体に構成する。ここで、第１吸熱電極部材２２は、第２絶縁基板２１の一端面と吸熱電極部２５の一端面が略同一面となるように第２絶縁基板２１に一体に構成する。これを熱交換素子組立体と請求項では称する。
【０１１２】
一方の放熱電極基板３０は、第１放熱電極部材３２を第３絶縁基板３１に設けられた基板穴に略碁盤目状に複数個配列して一体に構成する。ここで、第１放熱電極部材３２は、第３絶縁基板３１の一端面と放熱電極部３５の一端面が略同一面となるように第３絶縁基板３１に一体に構成する。これを熱交換素子組立体と請求項では称する。
【０１１３】
そして、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０との間に、熱電素子基板１０を挟んで組み合わせることにより、上方側に配設される吸熱電極基板２０は、吸熱電極部２５が電極部材１６を介して隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを直列的に接続されるとともに、下方側に配設される放熱電極基板３０では、放熱電極部３５が電極部材１６を介して隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを直列的に接続される。
【０１１４】
そして、電極部材１６と吸熱電極部２５および放熱電極部３５との接合部を半田付けにより接合する。そして、図４に示すように、少なくとも、第１吸熱電極部材２２の外郭と第２絶縁基板２１との隙間、および吸熱電極部２５の背面側に樹脂材料からなるシール材を用いてポッティング処理をして、吸熱による結露が発生したときに、電極部材１６側に結露水が洩れないように気密している。
【０１１５】
そして、上方側、下方側をケース部材２８、３８により空気経路を形成するように組み付けることで、上方側に吸熱熱交換部が形成され、下方側に放熱熱交換部が形成されて、これに空気を流通させることで冷風、温風を得ることが可能となる。
【０１１６】
ところで、本実施形態の熱電変換装置では、熱電素子１２、１３に電流が流れると上述したように、熱電素子１２、１３の両端と電極部材１６、および電極部材１６と吸熱電極部２５、放熱電極部３５との接合部が上方側で低温の状態、下方側で高温の状態となるとともに、熱電素子１２、１３自体がジュール熱により発熱することで、熱電素子１２、１３の側面側も高温の状態となっている。
【０１１７】
つまり、熱電素子１２、１３の側面から低温側となる上方の電極部材１６、吸熱電極部２５に向けて対流による熱伝達による熱損失を生ずるが、本実施形態では、第１吸熱電極部材２２を熱電素子１２、１３側に対して露出する表面積を少なくするように第２絶縁基板２１に構成させたことで、熱電素子１２、１３の側面から低温側となる第１吸熱電極部材２２への熱伝達量を小さくすることができる。これにより、冷温側の接合部の吸熱量を低下させないため熱電変換効率の向上が図れる。
【０１１８】
さらに、高温側となる下方の電極部材１６、放熱電極部３５と、低温側となる上方の電極部材１６、吸熱電極部２５との間に、例えば、第１絶縁基板１１が設けられていないときは、高温側の放熱電極部３５と低温側の吸熱電極部２５とが接近しているため対流により高温側の放熱電極部３５から低温側の吸熱電極部２５に熱移動による熱損失が生ずるが、本実施形態では第１絶縁基板１１を設けることで、上方の吸熱電極部２５と下方の放熱電極部３５とが区画されることで高温側から低温側への熱伝達が防止できる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、第２絶縁基板２１に一体に構成する第１吸熱電極部材２２を、吸熱電極部２５の一端面が第２絶縁基板２１の一端面と同一となるように構成したが、これに限らず、第１吸熱電極部材２２が第２絶縁基板２１の一端面よりも僅かに突き出すように構成しても良い。
【０１２０】
また、本実施形態では、第２および第３絶縁基板２１、３１に設けられた基板穴に第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を複数個配列したがこれに限らず、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０は、複数個の第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を、例えば、インサート成形による成形加工により第２もしくは第３絶縁基板２１、３１と一体に構成しても良い。
【０１２１】
また、本実施形態では、図示しない直流電源の正側端子を端子２４ａ側に接続し、負側端子を端子２４ｂ側に接続して端子２４ａに直流電源を入力させたが、これに限らず、図示しない直流電源の正側端子を端子２４ｂ側に接続し、負側端子を端子２４ａ側に接続して端子２４ｂに直流電源を入力させても良い。ただし、このときには、上方側の電極部材１６側が放熱熱交換部を形成し、下方側の電極部材１６側が吸熱熱交換部を形成するようになる。
【０１２２】
つまり、隣接する熱電素子１２、１３に流す電流の流れ方向を切り替えることで冷却もしくは加熱を切り替えることができる。因みに、この種の熱電変換装置として、半導体や電気部品などの発熱部品の冷却用や暖房装置などの加熱用に用いられる。
【０１２３】
以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０との間に熱電素子基板１０を挟み込んで組み合わせることで、一方の吸熱電極基板２０は、吸熱電極部２５が電極部材１６を介して隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを直列的に接続されるように構成するとともに、他方の放熱電極基板３０は、放熱電極部３５が電極部材１６を介して隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを直列的に接続されるように構成する。
【０１２４】
これにより、極小部品である熱電素子１２、１３、電極部材１６と、これに接続する放熱電極部３５および吸熱電極部２５とがそれぞれの絶縁基板１１、２１、３１に一体構成ができることで、従来の熱電素子と電極部材とを直列的に積層させる方式よりも組付作業が容易にできる。また、隣接する熱電素子１２、１３と放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５との電気的接続が電極部材１６を介して直接的に接続できるので接続部で発生する熱を効率的に取り出すことができる。
【０１２５】
また、熱電素子基板１０は、隣接する熱電素子１２、１３間を電気的に接続する電極部材１６がその熱電素子１２、１３の両端面に接合されて一体に構成したことにより、熱電素子１２、１３、および電極部材１６間における導通不良などの電気的な検査が熱電素子基板１０のみで容易に行なうことができる。これにより、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０とを組み合わせたときに検査するよりも早期に不良品の抽出ができるとともに組付性の向上が図れる。
【０１２６】
また、電極部材１６は、第１吸熱電極部材２２および放熱電極部３５の板厚よりも厚肉に形成していることにより、電極部材１６は熱電素子１２、１３を流れる許容電流によって板厚が設定されるが、吸熱部２６および放熱部３６を形成する第１吸熱電極部材２２もしくは第１放熱電極部材３２は、電極部材１６よりも薄肉に形成することで吸熱部２６、放熱部３６の加工性が向上する。
【０１２７】
ところで、電極部材１６を介せずに隣接する熱電素子１２、１３間を第１吸熱電極部材２２もしくは第１放熱電極部材３２で直列的に接続する組み合わせの場合は、吸熱電極部２５、放熱電極部３５に許容電流に応じた板厚が必要なるため電極部材１６を設けることで第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の重量を低減できる。
【０１２８】
より具体的には、吸熱電極部２５および放熱電極部３５の板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度に形成しているのに対して、電極部材１６の板厚を少なくとも０．２〜０．５ｍｍ程度厚く形成していることにより、接合部で発生する熱の取り出しのための熱交換部への伝熱性能の向上が図れる。
【０１２９】
また、吸熱電極基板２０は、吸熱電極部２５の接合部近傍に第２絶縁基板２１の一端面を配置するように構成し、放熱電極基板３０は、放熱電極部３５の接合部近傍に第３絶縁基板３１の一端面を配置するように構成させていることにより、例えば、吸熱電極部２５を第２絶縁基板２１の一端面に対して突き出さないように第１吸熱電極部材２２を構成させることで、吸熱電極部２５のみが熱電素子１２、１３側に露出してしまう。
【０１３０】
従って、熱電素子１２、１３自体がジュール熱により発熱することで、熱電素子１２、１３の側面側も高温の状態となるため、熱電素子１２、１３の側面から対流により低温側となる第１吸熱電極部材２２への熱伝達量を低下することができる。これにより、低温側の接合部の吸熱量を低下させないため熱電変換効率の向上が図れる。
【０１３１】
また、熱電素子基板１０を区画壁として、熱電素子基板１０の両側に送風通路を形成するケース部材２８、３８が設けられ、このケース部材２８、３８は、第１吸熱電極部材２２もしくは第１放熱電極部材３２のいずれか一方を覆うことにより、電極部材１６に接続される吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５で発生した熱を冷却流体と被冷却流体とに容易に分離できるとともに、これらの熱を有効に利用することが可能である。
【０１３２】
また、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２は、全体形状が略Ｕ字状に形成し、その底部に平面状からなる吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５を形成し、かつその吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５から外方に延出された平面にルーバ状、またはオフセット状のいずれかの形状を成形加工で形成している。
【０１３３】
これらの形状であれば、平板状の金属板を、例えば、プレス加工やローラ成形などの塑性加工により複数個の吸熱電極部２５、放熱電極部３５および吸熱部２６、放熱部３６を一体で容易に成形加工することができる。これにより、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の生産性が向上できる。また、吸熱電極基板２０は、第１吸熱電極部材２２の外郭と第２絶縁基板２１との隙間、および吸熱電極部２５の背面側に樹脂材料からなるシール材を用いてポッティング処理されている。
【０１３４】
これによれば、第１吸熱電極部材２２は吸熱による結露が発生する。そこで、吸熱電極部２５の一端面側、つまり、熱電素子１２、１３側の接続部側に結露水が流出することはない。これにより、熱電素子１２、１３およびその接続部における腐食による損傷を被ることはない。しかも、結露水のほかに、吸熱部２６もしくは放熱部３６側に流通した空気の中で、水蒸気、薬品、ダスト、異物などが熱電素子１２、１３側に浸入することはない。
【０１３５】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、電極部材１６を熱電素子基板１０に一体に構成したが、これに限らず、電極部材１６を吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０に一体に構成しても良い。
【０１３６】
具体的には、図５に示すように、吸熱電極基板２０には、熱電素子１２、１３間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材１６が吸熱電極部２５の一端面に接合されている。また、放熱電極基板３０には、熱電素子１２、１３間を電気的に接続する平板状の導電性材料からなる電極部材１６が放熱電極部３５の一端面に接合されている。
【０１３７】
そして、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０との間に熱電素子基板１０を挟み込んで組み合わせときに、吸熱電極基板２０は、隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子（１２）とを吸熱電極部２５が電極部材１６を介して直列的に接続されるように構成している。また、放熱電極基板３０は、隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを放熱電極部３５が電極部材１６を介して直列的に接続されるように構成している。
【０１３８】
これによれば、極小で複数個の電極部材１６を第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２、つまり、第２および第３絶縁基板２１、３１に一体に構成されることになるため組付性の向上が図れる。
【０１３９】
なお、第２、および第３絶縁基板２１、３１に電極部材１６を略碁盤目状に配列するように、例えば、インサート成形加工などによって第２もしくは第３絶縁基板２１、３１と電極部材１６とを、図６に示すように、電極部材１６の一端面側に凹状の溝部２４、３４が形成するように一体成形で形成し、吸熱もしくは放熱電極部２５、３５がその溝部２４、３４に嵌合して電極部材１６の一端面に接合するように構成しても良い。
【０１４０】
これによれば、電極部材１６と第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２との第２絶縁基板２１および第３絶縁基板３１との一体構成が容易にできるとともに、接合部の位置決めが容易にできる。
【０１４１】
（第３実施形態）
本実施形態では、熱電素子基板１０と吸熱電極基板２０との間、および熱電素子基板１０と放熱電極基板３０との間に電極基板４０を設けて、その電極基板４０に電極部材１６を配設している。
【０１４２】
具体的には、図７に示すように、電極基板４０を絶縁材料からなる第４絶縁基板４１に電極部材１６を略碁盤目状に配列するように、例えば、インサート成形加工などによって一体に構成している。
【０１４３】
そして、吸熱電極基板２０、電極基板４０、熱電素子基板１０、電極基板４０、および放熱電極基板３０とを重ねて組み合わせたときに、吸熱電極基板２０は、隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを吸熱電極部２５が電極部材１６を介して直列的に接続されるように構成している。
【０１４４】
そして、放熱電極基板３０は、隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子（１３）とを放熱電極部３５が電極部材１６を介して直列的に接続されるようにしている。構成することを特徴としている。これによれば、極小で複数個の電極部材１６を第４絶縁基板４１に一体に構成されることで組付性の向上が図れる。
【０１４５】
（第４実施形態）
以上の実施形態では、電極部材１６と吸熱電極部２５および放熱電極部３５とを半田付けにより接合させるように構成したが、この間に絶縁層を形成するように構成しても良い。より具体的には、図８に示すように、電極部材１６の一端面に電気的絶縁効果を有する絶縁フィルムからなる絶縁被膜層１７を形成し、その絶縁被膜層１７を挟んで吸熱電極部２５および放熱電極部３５を結合している。
【０１４６】
なお、絶縁材料として、絶縁フィルムの他に、セラミックス塗料、絶縁電着塗装などの成膜で形成しても良い。また、電極部材１６の表面に絶縁コーティング、酸化被膜を形成しても良い。
【０１４７】
これによれば、例えば、高い電気絶縁性を維持しつつ熱抵抗の低い絶縁材料を用いれば、熱抵抗の小さい接合部を形成できるので熱電変換効率を低下させることはない。また、隣接する第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２は互いに電気的な絶縁処理もしくは互いに電気的絶縁の得られる間隙を設ける必要はない。
【０１４８】
（第５実施形態）
以上の実施形態では、第２、第３絶縁基板２１を吸熱電極部２５および放熱電極部３５の接合部近傍に設けたが、これに限らず、具体的には、図９および図１０に示すように、吸熱電極基板２０は、吸熱電極部２５に対向する他端側に第２絶縁基板２１の一端面を配置するように構成し、放熱電極基板３０は、放熱電極部３５に対向する他端側に第３絶縁基板３１の一端面を配置するように構成している。
【０１４９】
つまり、吸熱電極部２５および放熱電極部３５に対向する他端側を第２もしくは第３絶縁基板２１、３１で結合するように構成している。これによれば、吸熱電極部２５および放熱電極部３５は電気的接続部であるため、これと対向する他端側が第２もしくは第３絶縁基板２１、３１に結合されることで、隣接する第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の互いの電気的絶縁が確実に行なうことができる。また、他端側は空気通路を形成するケース部材２８、３８として流用ができる。
【０１５０】
（第６実施形態）
以上の実施形態では、隣接する熱電素子１２、１３に電極部材１６を介して第１吸熱電極部材２２の吸熱電極部２５および第１放熱電極部材３２の放熱電極部３５を接合させたが、これに限らず、具体的には、図１１に示すように、電極部材１６を設けずに、隣接する熱電素子１２、１３に吸熱電極部２５および放熱電極部３５を接合させるように構成しても良い。
【０１５１】
ただし、本実施形態の場合は、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０は、熱電素子基板１０に配列された熱電素子群のうち、隣接するＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を電気的に接続する電極基板であって、吸熱電極部２５および放熱電極部３５の板厚を以上の実施形態よりも厚くする必要がある。
【０１５２】
これによれば、以上の実施形態よりも部品点数の低減ができることで、組付性の向上が図れる。また、吸熱電極部２５および放熱電極部３５の接合が直接隣接する熱電素子１２、１３に接合することで、接合部の熱抵抗が小さい。これにより、熱電変換効率の向上が図れる。
【０１５３】
（第７実施形態）
以上の実施形態では、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を全体形状が略Ｕ字状に形成し、その底部に吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５を形成し、かつ吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５から外方に延出された平面に吸熱部２６、放熱部３６を形成したが、これに限らず、具体的には、図１２および図１３に示すように、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を銅材などの導電性金属からなる板材を用いて全体形状を略櫛歯状に形成している。
【０１５４】
より具体的には、下方端に二つの吸熱電極部２５と、上方端にその二つの吸熱電極部２５とを電気的に連結する接続部２３が形成されている。そして、接続部２３を含めて上方端を第２絶縁部材２１に結合して、互いに隣接する第１吸熱電極部材２２同士がそれぞれ電気的に絶縁されている。（図１２に示す２３ａは非接続部であって、互いに隣接する第１吸熱電極部材２２が電気的に絶縁されている）。
【０１５５】
また、図中に示す左右端に配設される第１吸熱電極部材２２は、下方端に一つの吸熱電極部２５を形成して、上方の末端にそれぞれ端子２４ａ、２４ｂが設けられている。そして、吸熱電極部２５の下端面が、熱電素子基板１０を組み合わせたときに、図１２に示すように、熱電素子基板１０に配設された左端からＰ型熱電素子１２、Ｎ型熱電素子１３、Ｐ型熱電素子１２の順に電気的に接続するように複数個配設されて、奥行き方向に列設して碁盤目状に構成される。
【０１５６】
一方、放熱電極基板３０に配列される第１放熱電極部材３２は、上述した第１吸熱電極部材２２と同じように、銅材などの導電性金属からなる板材を略櫛歯状に形成している。その略櫛歯状には、上方端に二つの放熱電極部３５と、下方端にその二つの放熱電極部３５とを電気的に連結する接続部３３が形成されている。
【０１５７】
そして、接続部３３を含めて下方端を第３絶縁部材３１に結合して、互いに隣接する第１放熱電極部材３２同士がそれぞれ電気的に絶縁されている。（図１２に示す３３ａは非接続部であって、互いに隣接する第１吸熱電極部材２２が電気的に絶縁されている）。
【０１５８】
さらに、放熱電極部２５の上端面が、熱電素子基板１０を組み合わせたときに、図１２に示すように、熱電素子基板１０に配設された左端からＰ型熱電素子１２、Ｎ型熱電素子１３、Ｐ型熱電素子１２の順に電気的に接続するように複数個配設されて、奥行き方向に列設して碁盤目状に構成される。
【０１５９】
そして、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２には、吸熱部、放熱部であるコルゲートフィン２６、３６が設けられている。このコルゲートフィン２６、３６は、銅板などの熱伝導性の良好な金属板を波型に折り曲げて構成して、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５に伝熱可能に形成している。
【０１６０】
なお、本実施形態では、吸熱電極部２５および放熱電極部３５は、一つのＮＰ接合部もしくはＰＮ接合部のいずれかを接続するように隣接して複数個別体で形成して、それぞれを第２、もしくは第３絶縁基板２１、３１に一体に構成させたが、これに限らず、少なくとも列ごとに配列される熱電素子群に沿って、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５を連結させて帯状に形成して、第２および第３絶縁基板２１、３１に結合させても良い。
【０１６１】
これを詳しく述べると、図１に示す非接続部２３ａ、３３ａを帯状に形成するときには連結させておいて、第２および第３絶縁基板２１、３１に成形加工した後に、この非接続部２３ａ、３３ａを切断加工しても良い。
【０１６２】
以上の構成によれば、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０を構成するときに、複数個となる第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２が少なくとも熱電素子群単位に帯状に一体で構成できることで、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の第２および第３絶縁基板２１、３１への組付作業が容易にできる。
【０１６３】
（第８実施形態）
以上の第７実施形態では、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を二つの吸熱電極部２５とこの二つの吸熱電極部２５を連結する接続部２３とが電気的に連通するように略櫛歯状に形成したが、これに限らず、略Ｕ字状に形成しても良い。具体的には、図１４に示すように、第１吸熱電極部材２２は形状が略Ｕ字状に形成され、その下端に隣接するＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを電気的に接続する吸熱電極部２５を設け、この吸熱電極部２５に対向する他端側を第２絶縁基板２１に結合して隣り合う第１吸熱電極部材２２を互いに電気的に絶縁するように一体構成している。
【０１６４】
そして、一方の第１放熱電極部材３２も、第１吸熱電極部材２２と同じように略Ｕ字状に形成して、隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを電気的に接続する放熱電極部３５を設け、この放熱電極部３５に対向する他端側を第３絶縁基板３１に結合して隣り合う第１放熱電極部材３２を互いに電気的に絶縁するように一体構成している。
【０１６５】
なお、この場合には、左端の第１放熱電極部材３２に図示しない直流電源の正側端子を端子２４ａに接続し、右端の第１放熱電極部材３２に負側端子を端子２４ｂに接続するようにしている。
【０１６６】
これにより、端子２４ａから入力された直流電源は、左端の放熱電極部３５を介してＮ型熱電素子１３に流れ、このＮ型熱電素子１３から上側の第１吸熱電極部材２２を介してＰ型熱電素子１２に直列的に流れ、次に、Ｐ型熱電素子１２から下側の第１放熱電極部材３２を介してＮ型熱電素子１３に直列的に流れる。これによれば、第７実施形態よりも吸熱部、放熱部であるコルゲートフィン２６、３６の個数が少なくなるとともに、折り曲げ部が少なくなることで形状が簡素することができる。従って、第７実施形態よりも構造が簡素に形成できる。
【０１６７】
（第９実施形態）
以上の実施形態では、熱電素子基板１０を絶縁材料からなる第１絶縁基板１１に、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成したが、具体的には、図１５に示すように、棒状からなるＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を成形型に交互に略碁盤目状に複数個配列し、その成形型に絶縁材料を注入して切断前熱電素子基板１０ａを成形加工した後、所望する板厚になるように切断前熱電素子基板１０ａを切断加工で形成しても良い。
【０１６８】
これによれば、極小の部品である熱電素子１２、１３を棒状にして切断前熱電素子基板１０ａを成形加工した後、それを切断加工して形成したことにより、熱電素子基板１０の製造が簡素にできるとともに、棒状の熱電素子１２、１３を扱うことで組付性の向上が図れる。
【０１６９】
ただし、上述の棒状からなる熱電素子１２、１３は、成形圧に対して比較的脆いため、図１６に示すように、第１絶縁基板１１を構成する材料として、棒状のＰ型熱電素子１２および棒状のＮ型熱電素子１３を交互に配列するための複数個の溝部１５を直線状に複数枚用意し、熱電素子基板１０は、棒状のＰ型熱電素子１２および棒状のＮ型熱電素子１３を材料の溝部１５に交互に配列して、第１絶縁基板１１を構成する材料を複数枚接合することにより、一体化し、所望する板厚の第１絶縁基板１１になるように切断加工して形成されたものであっても良い。これによれば、棒状からなる熱電素子１２、１３と絶縁材料とを一体成形する図１５よりも精度の高い熱電素子基板１０が構成できる。
【０１７０】
（第１０実施形態）
以上の実施形態では、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を第１絶縁基板１１に交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成させたが、これに限らず、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を電気的に接続する吸熱もしくは放熱電極部２５、３５のいずれか一方に交互に配列させてその電極部材を複数個配列させて構成しても良い。
【０１７１】
具体的には、図１７および図１８に示すように、第１吸熱電極部材２２は、平板状からなる吸熱電極部２５とこの吸熱電極部２５で発生する熱を熱交換する吸熱熱交換部材２２ａとから構成されている。一方の第１放熱電極部材３２は、平板状からなる放熱電極部３５とこの放熱電極部３５で発生する熱を熱交換する放熱熱交換部材３２ａとから構成されている。
【０１７２】
そして、これらの吸熱熱交換部材２２ａおよび放熱熱交換部材３２ａは、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５に、伝熱可能に結合するように第２もしくは第３絶縁基板２１、３１に設けて吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０とを構成している。
【０１７３】
そして、吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５のいずれか一方の一端面にＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設させるとともに、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０との間に熱電素子群を挟み込んで組み合わせたものである。
【０１７４】
また、本実施形態の吸熱熱交換部材２２ａおよび放熱熱交換部材２２ａには、それぞれが吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５に伝熱可能に結合するために、接合部２７、３７が形成されている。そして、その接合部２７、３７を吸熱電極部２５もしくは放熱電極部３５に連結させるための接合孔２１ａ、３１ａが第２、第３絶縁基板２１、３１および両電極部２５、３５に碁盤目状に形成されている（図１８参照）。
【０１７５】
次に、以上の構成による熱電変換装置の組み付け方法について説明する。放熱電極基板３０に碁盤目状に配列された放熱電極部３５の一端面に、熱電素子１２、１３を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成させて、吸熱電極基板２０を吸熱電極部２５が隣接して配列されたＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを直列的に接続するように挟み込んで組み合わせる。
【０１７６】
そして、放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａは、それぞれの接合部２７、３７を接合孔２１ａ、３１ａに挿入して組み付ける。そして、高温炉のなかで、熱電素子１２、１３と放熱電極部３５および吸熱電極部２５、接合部２７、３７と放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａとをはんだ付けにより接合させる。
【０１７７】
なお、熱電素子１２、１３を予め放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５のいずれか一方に予め接合させておいて、その放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５を第２、第３絶縁基板２１、３１に一体構成しておいても良い。
【０１７８】
また、本実施形態では、放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａに設けられる放熱部３６および吸熱部２６を上述した上記実施形態のように、波型からなるコルゲートフィン２６を配設したが、平板部を切り起こして複数のルーバー状に形成しても良い。
【０１７９】
以上の第１０実施形態の熱電変換装置によれば、少なくとも熱電素子１２、１３に接続される放熱電極部３５および吸熱電極部２５がそれぞれ第２もしくは第３絶縁基板２１、３１に配設されることで、従来の熱電素子と電極部材とを直列的に積層させる方式よりも組付作業が容易にできる。また、隣接する熱電素子１２、１３と放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５との電気的接続が直接的に接続できるので接続部で発生する熱を効率的に取り出すことができる。
【０１８０】
また、放熱電極部３５および吸熱電極部２５に応じてそれぞれの放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａが複数個設けられるが、第２、第３絶縁基板２１、３１で一体構成することで、組付作業が容易にできる。さらに、放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａは、放熱電極部３５および吸熱電極部２５に直接結合されることで熱交換効率を低下させることなく、かつ組付性の向上が図れる。
【０１８１】
（第１１実施形態）
以上の実施形態では、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２と放熱熱交換部材３２ａおよび吸熱熱交換部材２２ａとを第２、第３絶縁基板２１、３１に一体構成させたが、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を熱電素子基板１０に嵌合するように形成しても良い。
【０１８２】
具体的には、図１９に示すように、第１絶縁基板１１には、隣接して配列されたＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３との間に突出し状の凸部、１１ａ、１１ｂが両面に形成されている。また、吸熱電極部２５および放熱電極部３５には、このうちの一方の凸部１１ｂに嵌合する嵌合部２５ｂ、３５ｂが形成されている。そして、この嵌合部２５ｂ、３５ｂを一方の凸部１１ｂに嵌合させて第１吸熱電極部材２２と第１放熱電極部材３２との間に熱電素子基板１０を挟むように構成している。
【０１８３】
なお、他方の凸部１１ａは隣り合う第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２を区画する凸部であって隣接する第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２が互いに電気的に絶縁することができる。
【０１８４】
以上の構成によれば、熱電素子基板１０に凸部１１ｂと、第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２に嵌合部２５ｂ、３５ｂとを形成することで隣接する熱電素子１２、１３と放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５との電気的接続が確実にできる。なお、本実施形態においても、以上の実施形態と同様に、放熱電極部３５もしくは吸熱電極部２５の一端側に対向する他端側が第２、第３絶縁基板２１、３１に結合されるように一体構成しても良い。
【０１８５】
（第１２実施形態）
以上の実施形態では、第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）を吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とを別体で形成してそれぞれを伝熱可能に結合するようにして形成したが、これに限らず、吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とを一体に形成してなる吸熱電極部材（もしくは放熱電極部材）を少なくとも二つ以上の複数個結合させて第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）を形成しても良い。
【０１８６】
具体的には、図２０および図２１に示すように、第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）を二つの第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）と一つの第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）とで結合させて構成している。
【０１８７】
また、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）と第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）とは、吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）の長さと折り曲げ方向とが異なっているが、それぞれに平面状からなる吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と平面を切り起こしてルーバ状に形成された吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とを一体に形成している。
【０１８８】
さらに、それぞれの第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）は、図２０に示すように、吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）と吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とが第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）の一端面に沿ってＬ字状に折り曲げて第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）に固定されている。
【０１８９】
なお、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）側の吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）と第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）側の吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）とは、半田付けによって接合するようにしている。
【０１９０】
また、図２０中に示す２１ｂ（もしくは３１ｂ）は、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）の末端を固定するためのケース部材である。
【０１９１】
そして、そのケース部材２１ｂ（もしくは３１ｂ）の一端面の所定部位には、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）の末端を収納する穴もしくは溝が設けられており、その穴もしくは溝に末端を固定させることで、隣り合う第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）相互間を電気的に絶縁するとともに空気通路を形成することができる。
【０１９２】
なお、このケース部材２１ｂ（もしくは３１ｂ）は、第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）と同じように絶縁材料（例えば、ＰＰＳ樹脂やＬＣＰ樹脂など）から形成している。
【０１９３】
また、第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）には、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）の他端が貫通する矩形状の穴が形成されており、この穴に吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）を貫通させてからＬ字状に折り曲げるようにしている。
【０１９４】
そして、第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）側の吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部２５）の長さは、最大で隣接する熱電素子１２、１３間の幅に略等しい長さが望ましい。なお、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）側は、これよりも小さくてよい。
【０１９５】
次に、以上の構成による第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）の製造方法について、図２１（ａ）、図２１（ｂ）および図２２に基づいて説明する。まず、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）は、コイル状の導電性材料（例えば、銅材）を用いて連続したプレス成形で形成される。
【０１９６】
具体的には、図２２に示すように、平面状の吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と平面を切り起こしてルーバ状の吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とを一体にプレス成形で形成し、かつ連結部２２３（もしくは３２３）を介して連続的に複数個形成するようにしている。
【０１９７】
そして、図２１（ａ）に示すように、吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）を所定の長さとなるように、連結部２２３（もしくは３２３）を切断した第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）および第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）を第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）に形成された矩形状の穴に圧入して、吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）側を必要な長さ分突き出す。
【０１９８】
そして、その後、図中に示す（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、突き出した吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）側を第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）の一端面に沿って折り曲げ加工を行なう。なお、（ｃ）の折り曲げ加工を行なう前に、（ａ）、（ｂ）で折り曲げた吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）面に、はんだペーストを塗布しておいてから（ｃ）の折り曲げ加工を行なう。
【０１９９】
これにより、図２１（ｂ）に示すように、第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）側の吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）が第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）側の吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）とを重ねることができる。
【０２００】
そして、重なった吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）同士が半田付けで接合することで、一つの第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）が第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）に組み付けができる。
【０２０１】
そして、複数個の第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）を第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）に組み付けることで吸熱電極基板２０（もしくは放熱電極基板３０）が形成される。
【０２０２】
そして、放熱電極基板３０に碁盤目状に配列された放熱電極部３５の一端面に、熱電素子１２、１３を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成させて、吸熱電極基板２０を吸熱電極部２５が隣接して配列されたＮ型熱電素子１３とＰ型熱電素子１２とを直列的に接続するように挟み込んで組み合わせる。
【０２０３】
なお、本実施形態では、第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）を二つの第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）と一つの第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）とで結合させて構成させたが、図２３に示すように、少なくとも一つの第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）と一つの第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）とで結合させて構成させても良い。
【０２０４】
ただし、この場合には、吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）の一方は、他の吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と突合せとして隣接する熱電素子１２、１３の端面に接合させるようにしても良い。
【０２０５】
また、以上の実施形態では、吸熱部２６（もしくは放熱部３６）をルーバ状に形成したが、これに限らず、オフセット状に形成しても良い。
【０２０６】
以上の第１２実施形態による熱電変換装置によれば、平面状の吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）と平面を切り起こしてルーバ状の吸熱部２６（もしくは放熱部３６）とを一体にプレス成形により形成し、かつ連結部２２３（もしくは３２３）を介して連続的に複数個形成するようにしたことにより、短時間に多くの第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）が形成できることで、以上の実施形態に比べて製造工数の低減が図れる。
【０２０７】
また、第２絶縁基板２１（もしくは第３絶縁基板３１）に形成される矩形状の穴に、吸熱電極部２５（もしくは吸熱電極部３５）が圧入するように形成したので、この穴の隙間の気密を必要としない。
【０２０８】
また、第２吸熱電極部材２２１（もしくは第２放熱電極部材３２１）を二つ以上の複数個と一つの第３吸熱電極部材２２２（もしくは第３放熱電極部材３２２）とを組み合わせることが容易にできるので吸熱、放熱のための熱交換効率の向上が図れる。
【０２０９】
さらに、第１吸熱電極部材２２（もしくは第１放熱電極部材３２）の形状は、本実施形態のようなＬ字状形状のほうが、以上の実施形態の略櫛歯状や略Ｕ字状のものよりも吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部３５）の平面度を確保しやすいため熱電素子１２、１３と吸熱電極部２５（もしくは放熱電極部３５）間の接合面積を大きくすることができる。これにより、熱伝導率の向上が図れるため小型化にすることができる。
【０２１０】
（他の実施形態）
以上の実施形態の他に、極小部品である熱電素子１２、１３を第１絶縁基板１１に碁盤目状に複数個配列する組み付け方法として、図２４に示すように、熱電素子基板１０を第１絶縁基板１１に熱電素子１２、１３を交互に略碁盤目状に配列するための複数個の係合孔１４を形成して、吸熱電極基板２０と放熱電極基板３０とを組み合わせるときに、例えば、ロボットを用いた組み付け工程により熱電素子１２、１３を係合孔１４に交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設して構成しても良い。
【０２１１】
また、以上の実施形態の他に、熱電素子基板１０、吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０、および電極基板４０は、それぞれのいずれかを複数個に分割し、それらを組み合わせるように構成しても良い。
【０２１２】
具体的には、図２５は熱電素子基板１０を３個に分割した実施例を示す平面図である。ここでは、熱電素子基板１０を３個に分割して、その上下には一つの吸熱電極基板２０と一つの放熱電極基板３０とを組み合わせたものである。なお、３個に分割した熱電素子基板１０には、それぞれ接続部２４ａ、２４ｂが設けられ、図示しない外部電源に接続するようになっている。
【０２１３】
また、別な実施例として、熱電素子基板１０を一つとして、他の基板２０、３０、４０を複数個に分割してこれらを組み付けることでも良い。さらに、それぞれの基板を複数個に分割し、これらを組み合わせることでも良い。これによれば、各基板１０、２０、３０、４０を小さくすることで、隣接する熱電素子１２、１３の接続部で発生する熱によって熱ひずみが生ずるが、各基板１０、２０、３０、４０を分割して形成することで、熱ひずみの低減が図れる。
【０２１４】
また、以上の実施形態では、熱電素子１２、１３、電極部材１６、電極部２５、３５とからなる接合箇所において、接合部材として半田を用いて接合したが、これに限らず、熱的な接合を目的とする接着剤を用いても良い。また、この他に複数の接合箇所をひとまとめにして接合するように、例えば、一枚の板状の接着剤を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の第１実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における熱電変換装置の主要部の構成を示す分解構成図である。
【図３】図１に示すＡ矢視図である。
【図４】図１に示す熱電変換装置の全体構成を示す側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す分解構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態における吸熱電極基板２０の構成を示す分解構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す分解構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第５実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図１０】図１０に示す熱電変換装置の全体構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第７実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第７実施形態における熱電変換装置の主要部の構成を示す分解模式図である。
【図１４】本発明の第８実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第９実施形態における熱電素子基板１０の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の第９実施形態の変形例における熱電素子基板１０の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図１８】図１７に示すＡ矢視図である。
【図１９】本発明の第１１実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図２０】本発明の第１２実施形態における熱電変換装置の全体構成を示す模式図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）は本発明の第１２実施形態における第１吸熱電極部材２２の全体構成を示す模式図である。
【図２２】本発明の第１２実施形態における第１吸熱電極部材２２および第１放熱電極部材３２の製造形態を示す説明図である。
【図２３】本発明の第１２実施形態の変形例における第１吸熱電極部材２２の全体構成を示す模式図である。
【図２４】他の実施形態における熱電素子基板１０の構成を示す模式図である。
【図２５】他の実施形態の変形例における熱電素子基板１０の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１０…熱電素子基板（熱電素子組立体）
１１…第１絶縁基板（保持板）
１１ｂ…凸部
１２…Ｐ型熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子
１４…係合孔
１５…溝部
１６…電極部材
１７…絶縁被膜層
２０…吸熱電極基板（熱交換素子組立体、吸熱側熱交換素子組立体）
２１…第２絶縁基板（保持板）
２２…第１吸熱電極部材（熱交換素子）
２２ａ…吸熱熱交換部材
２５…吸熱電極部、電極部
２５ｂ…嵌合部
２６…ルーバー、コルゲートフィン、吸熱部（吸熱部、熱交換部） 
２８…ケース部材
３０…放熱電極基板（熱交換素子組立体、放熱側熱交換素子組立体）
３１…第３絶縁基板（保持板）
３２…第１放熱電極部材（熱交換素子）
３２ａ…放熱熱交換部材
３５…放熱電極部、電極部
３５ｂ…嵌合部
３６…ルーバー、コルゲートフィン、放熱部（放熱部、熱交換部）
３８…ケース部材
４０…電極基板
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006179843.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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