(57)【要約】【課題】  複数個の熱交換部材を同時に形成するとともに同時に熱電素子への組み付けを行なえるように構成させることで、製造工数の低減および組付性の向上が図れる熱電変換装置およびその熱電変換装置の製造方法を実現する。【解決手段】  隣接する熱電素子１２、１３は、電極部材２０を介して直列的に接続されているとともに、熱交換部材２５は、少なくとも熱電素子群に沿って複数個の電極部材２０を連結するように、電極部２５ａとルーバー２５ｂとを複数個連続的にコルゲート状に形成し、電極部２５ａを電極部材２０の一端面に結合させた後に、隣り合う熱交換部材２５相互が電気的に絶縁されるように構成している。これにより、製造工数の低減が図れる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
平板状の導電性材料から形成され、前記熱電素子基板（１０）に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電極部材（２０）と、
前記電極部材（２０）に伝熱可能に結合される電極部（２５ａ）およびその電極部（２５ａ）から伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２５ｂ）を有する熱交換部材（２５）とを備え、
隣接する前記熱電素子（１２、１３）は、前記電極部材（２０）を介して直列的に接続されているとともに、
前記熱交換部材（２５）は、少なくとも熱電素子群に沿って複数個の前記電極部材（２０）を連結するように、前記電極部（２５ａ）と前記熱交換部（２５ｂ）とを複数個連続的にコルゲート状に形成し、前記電極部（２５ａ）を前記電極部材（２０）の一端面に結合させた後に、隣り合う前記熱交換部材（２５）相互が電気的に絶縁されるように構成していることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記熱交換部材（２５）は、隣り合う前記熱交換部（２５ｂ）相互が連結部（２５ｃ）を介して複数個連続的にコルゲート状に形成されており、前記連結部（２５ｃ）を切断することで隣り合う前記熱交換部（２５ｂ）相互が電気的に絶縁されることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記熱交換部材（２５）は、前記連結部（２５ｃ）をレーザー、カッター、切断治具、型抜きまたはエッチング処理のいずれかの切断加工で切断することを特徴とする請求項２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
平板状の絶縁材料からなる第１固定部材（２２）が設けられ、
前記第１固定部材（２２）は、切断により前記連結部（２５ｃ）が切り取られた前記熱交換部（２５ｂ）相互の端部を固定するように構成していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
平板状の絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）が設けられ、
前記熱交換部材（２５）は、前記第２絶縁基板（２１）に所定の間隔で形成された複数個の嵌合孔に前記電極部（２５ａ）が配設されてい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。
【請求項６】
帯状の導電性材料に、熱交換部（２５ｂ）、電極部（２５ａ）、熱交換部（２５ｂ）、連結部（２５ｃ）の順に連続的にコルゲート状に複数個の熱交換部材（２５）を形成する熱交換部材成形工程と、
Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を摘んで、予め設置された絶縁材料からなる第１絶縁基板（１１）に略碁盤目状に形成された基板穴に、前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）を交互に複数個配列してなる熱電素子群を列設する熱電素子基板（１０）の熱電素子組み付け工程と、
平板状に形成された電極部材（２０）を摘んで、前記熱電素子基板（１０）に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）との端面に設置し、その後、前記電極部材（２０）と前記熱電素子（１２、１３）とを半田付けで接合する電極部材接合工程と、
前記熱交換部材成形工程で形成されたコルゲート状の複数個の熱交換部材（２５）を摘んで、少なくとも熱電素子群に沿って前記電極部材（２０）の一端面に前記電極部（２５ａ）を複数列設置して、その後、前記電極部材（２０）と前記電極部（２５ａ）とを半田付けで接合する熱交換部材接合工程と、
前記熱交換部材接合工程で前記電極部（２５ａ）が前記電極部材（２０）に接合された複数個の熱交換部材（２５）のうち、隣り合う前記熱交換部（２５ｂ）間に形成した前記連結部（２５ｃ）を切断して前記熱交換部材（２５）相互が電気的に絶縁される切断工程とを有することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記切断工程の後に、切断により前記連結部（２５ｃ）が切り取られた前記熱交換部（２５ｂ）相互の端部を平板状の絶縁材料からなる第１固定部材（２２）により固定する固定部材組付け工程を有することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記熱交換部材成形工程の後に、平板状の絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に所定の間隔で設けられた嵌合孔に、前記電極部（２５ａ）を挿入もしくは圧入して仮固定の状態で複数個の前記熱交換部材（２５）を配置する熱交換部材仮組付け工程を有することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱交換部材成形工程は、ローラー加工により複数個の前記熱交換部材（２５）をコルゲート状に成形することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記切断工程は、前記連結部（２５ｃ）をレーザー、カッター、切断治具、型抜きまたはエッチング処理のいずれかの方法で切断することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置の製造方法。
【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熱電変換装置の製造方法に関するものであり、特に、隣接する電極部材に結合する熱交換部材の構成およびその熱交換部材の製造方法に関する。
【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、所定個数のＮ型熱電素子およびＰ型熱電素子を平面状に配設し、各熱電素子の一方面に一方側電極部材を取付けるとともに、各熱電素子の他方面に他方側電極部材を取付け、全ての熱電素子を直列接続してなる熱電素子モジュールを構成している。
【０００３】
さらに、その一方側電極部材および他方側電極部材の少なくとも一方に、各電極部材から伝熱される熱を吸熱、放熱するための熱交換部材を一体に形成している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、熱電素子上に直列接続するために、複数個の電極部材にそれぞれに熱交換部材が一体となるように形成していることで、大掛かりな成形製造設備が必要となって電極部材および熱交換部材の成形コストが大である問題がある。
【０００５】
これを解消するために、電極部材および熱交換部材を単品で成形して熱電素子上に直列接続するように組み付ける方法があるが、この方法では隣り合う電極部材および熱交換部材相互が電気的に絶縁させるため、電極部材および熱交換部材を熱電素子上に直列接続する組付性が劣る問題がある。
【０００６】
しかも、単品で所定の形状に形成して必要個数分を製造するためには電極部材から伝熱する熱を吸熱、放熱するための熱交換部の成形加工が伴うことで多大な加工工数を要する問題もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、複数個の熱交換部材を同時に形成するとともに同時に熱電素子への組み付けを行なえるように構成させることで、製造工数の低減および組付性の向上が図れる熱電変換装置およびその熱電変換装置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１０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、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、平板状の導電性材料から形成され、熱電素子基板（１０）に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電極部材（２０）と、この電極部材（２０）に伝熱可能に結合される電極部（２５ａ）およびその電極部（２５ａ）から伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２５ｂ）を有する熱交換部材（２５）とを備え、
隣接する熱電素子（１２、１３）は、電極部材（２０）を介して直列的に接続されているとともに、熱交換部材（２５）は、少なくとも熱電素子群に沿って複数個の電極部材（２０）を連結するように、電極部（２５ａ）と熱交換部（２５ｂ）とを複数個連続的にコルゲート状に形成し、電極部（２５ａ）を電極部材（２０）の一端面に結合させた後に、隣り合う熱交換部材（２５）相互が電気的に絶縁されるように構成してい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、熱交換部材（２５）を複数個連続的にコルゲート状に形成して電極部材（２０）の一端面に結合させることで、熱交換部材（２５）の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、熱交換部材（２５）は、隣り合う熱交換部（２５ｂ）相互が連結部（２５ｃ）を介して複数個連続的にコルゲート状に形成されており、連結部（２５ｃ）を切断することで隣り合う熱交換部（２５ｂ）相互が電気的に絶縁されることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、連結部（２５ｃ）を切断することで熱交換部材（２５）相互が電気的に絶縁されるように構成していることにより、電極部材（２０）を介して熱交換部材（２５）を熱電素子（１２、１３）上に直列接続することが容易にできる。これにより、熱交換部材（２５）の組付性の向上が図れる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、熱交換部材（２５）は、連結部（２５ｃ）をレーザー、カッター、切断治具、型抜きまたはエッチング処理のいずれかの切断加工で切断することを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、これらの治具を用いることで熱交換部材（２５）を容易に切断できる。また、特にレーザー加工で切断すると切粉が出ないことと切断工程の自動化が容易である。これにより、組み付けの信頼性の向上が図れる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、平板状の絶縁材料からなる第１固定部材（２２）が設けられ、この第１固定部材（２２）は、切断により連結部（２５ｃ）が切り取られた熱交換部（２５ｂ）相互の端部を固定するように構成していることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、切断したままであると、例えば、熱交換部（２５ｂ）に外力がかかったときに、隣り合わせとなる熱交換部（２５ｂ）の一部が変形で電気的な絶縁が確保できない場合があるが、第１固定部材（２２）で熱交換部（２５ｂ）の端部を固定することにより、確実に電気的な絶縁ができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、平板状の絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）が設けられ、熱交換部材（２５）は、第２絶縁基板（２１）に所定の間隔で形成された複数個の嵌合孔に電極部（２５ａ）が配設されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、熱交換部材（２５）が第２絶縁基板（２１）に配設されることで、複数個配設された電極部材（２０）に熱交換部材（２５）を容易に組みつけが行なえるとともに、所定の位置に確実に結合することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、帯状の導電性材料に、熱交換部（２５ｂ）、電極部（２５ａ）、熱交換部（２５ｂ）、連結部（２５ｃ）の順に連続的にコルゲート状に複数個の熱交換部材（２５）を形成する熱交換部材成形工程と、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を摘んで、予め設置された絶縁材料からなる第１絶縁基板（１１）に略碁盤目状に形成された基板穴に、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する熱電素子基板（１０）の熱電素子組み付け工程と、平板状に形成された電極部材（２０）を摘んで、熱電素子基板（１０）に隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）との端面に設置し、その後、電極部材（２０）と熱電素子（１２、１３）とを半田付けで接合する電極部材接合工程と、熱交換部材成形工程で形成されたコルゲート状の複数個の熱交換部材（２５）を摘んで、少なくとも熱電素子群に沿って電極部材（２０）の一端面に電極部（２５ａ）を複数列設置して、その後、電極部材（２０）と電極部（２５ａ）とを半田付けで接合する熱交換部材接合工程と、この熱交換部材接合工程で電極部（２５ａ）が電極部材（２０）に接合された複数個の熱交換部材（２５）のうち、隣り合う熱交換部（２５ｂ）間に形成した連結部（２５ｃ）を切断して熱交換部材（２５）相互が電気的に絶縁される切断工程とを有することを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、具体的には、これらの製造工程のうち、熱交換部材成形工程と熱交換部材接合工程とを有することにより、熱交換部材（２５）の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００１９】
また、切断工程を有することにより、電極部材（２０）を介して熱交換部材（２５）を熱電素子（１２、１３）上に直列接続することが容易にできる。これにより、熱交換部材（２５）の組付性の向上が図れる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、切断工程の後に、切断により連結部（２５ｃ）が切り取られた熱交換部（２５ｂ）相互の端部を平板状の絶縁材料からなる第１固定部材（２２）により固定する固定部材組付け工程を有することを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、切断したままよりも確実に電気的な絶縁ができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、熱交換部材成形工程の後に、平板状の絶縁材料からなる第２絶縁基板（２１）に所定の間隔で設けられた嵌合孔に、電極部（２５ａ）を挿入もしくは圧入して仮固定の状態で複数個の熱交換部材（２５）を配置する熱交換部材仮組付け工程を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、熱交換部材仮組付け工程を有することで、複数個配設された電極部材（２０）に熱交換部材（２５）を容易に組みつけが行なえるとともに、所定の位置に確実に結合することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、熱交換部材成形工程は、ローラー加工により複数個の熱交換部材（２５）をコルゲート状に成形することを特徴としている。請求項９に記載の発明によれば、ローラー加工ではプレス加工に比べて熱交換部（２５ｂ）を形成する成形工程の生産性が大幅に向上できる。さらに、ローラー加工の方が雌雄型を備えるプレス加工に比べ製造コストが大幅に低減できる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、切断工程は、連結部（２５ｃ）をレーザー、カッター、切断治具、型抜きまたはエッチング処理のいずれかの方法で切断することを特徴としている。請求項１０に記載の発明によれば、これらの治具を用いることで熱交換部材（２５）を容易に切断できる。また、特にレーザー加工で切断すると切粉が出ないことと切断工程の自動化が容易である。
【００２５】
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】
【００２６】
（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７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主要部を示す平面図である。図２は図１に示すＡ−Ａ断面図、図３は図２に示すＣ−Ｃ断面図、図４は熱電変換装置の全体構成を示す分解模式図である。
【００２７】
また、図５は第２絶縁基板２１の構成を示す平面図、図６（ａ）および図６（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ断面図である。図７は熱交換部材２５の製造方法を説明する説明図である。本実施形態の熱電変換装置は、図２および図４に示すように、複数個のＰ型、Ｎ型の熱電素子を配列した熱電素子基板１０と、隣接する熱電素子とを電気的に接続する電極部材２０と、電極部材２０に伝熱可能に結合する熱交換部材２５とから構成している。
【００２８】
熱電素子基板１０は、図３に示すように、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一体構成にしたものである。
【００２９】
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１３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る。また、熱電素子基板１０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に碁盤目状に配列するように一体成形で形成している。このときに、Ｐ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３は、絶縁基板よりも上端面、下端面が突き出すように形成されている。
【００３０】
電極部材２０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。つまり、隣接する熱電素子１２、１３の両端には、電極部材２０を介して直列的に接続するように複数個配設している。
【００３１】
因みに、電極部材２０は、図３に示すように、上、下端に配設する電極部材２０とその内側に配設する電極部材２０とは平面形状が異なるが隣接する熱電素子１２、１３が電気的に接続するように配設される。なお、電極部材２０は、熱電素子１２、１３の端面に詳しくは後述するが半田付けで接合している。
【００３２】
そして、熱交換部材２５は、銅材などの導電性金属からなる薄肉（例えば、０．２ｍｍ程度）の板材を用いて、図６（ａ）に示すように、断面が略Ｕ字状からなり底部に平面状の電極部２５ａを形成し、その電極部２５ａから外方に延出された平面に熱交換部であるルーバー２５ｂを形成している。このルーバー２５ｂは、電極部２５ａ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で電極部２５ａと一体に形成している。
【００３３】
ところで、本実施形態の熱交換部材２５は、隣り合うルーバー２５ｂ相互間が連結部２５ｃを介して複数個連結するように構成している。つまり、本実施形態では、熱交換部材２５を単品で形成するよりも複数個まとめて形成して、電極部２５ａを電極部材２０に組みつけて接合した後に、熱交換部材２５相互が電気的に絶縁させるように連結部２５ｃを切断している。
【００３４】
具体的には、熱電素子基板１０に碁盤目状に配列された熱電素子１２、１３のうち、少なくとも熱電素子群に沿って、隣り合うルーバー２５ｂとの間に連結部２５ｃを介して複数個連続的にコルゲート（波型）状に形成している。つまり、図１に示すように、第１〜第４列までを列数ごとに複数個の熱交換部材２５が連結部２５ｃを介して連結している。
【００３５】
さらに、電極部２５ａとルーバー２５ｂとを有する熱交換部材２５をコルゲート（波型）状に形成するには、単品で成形するプレス加工よりも複数個の熱交換部材２５を形成するローラー加工で製造する方が、特にルーバー２５ｂの形成工程の生産性が極めて良好である。
【００３６】
しかも、雌雄型を備えるプレス加工で製造するよりも、ルーバー２５ｂ、電極部２５ａ、ルーバー２５ｂ、連結部２５ｃと順にローラーにより材料を送って成形するローラー加工のほうが型などの設備費が低コストで成形工程を行なうことができる。なお、本実施形態では熱交換部の形状をルーバー２５ｂで形成したが、これに限らず、スリット状、オフセット状の形状に形成しても良い。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１列、第２列と第３列、および第４列に配設される熱交換部材２５の平面形状は図１に示すように、異なるがそれぞれコルゲート状に形成している。そして、列数ごとに製造された複数個の熱交換部材２５は、それぞれの電極部２５ａが平板状の絶縁材料（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２絶縁基板２１に配設するように構成されている。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、第２絶縁基板２１には、電極部２５ａが嵌合する嵌合孔２１ａを形成し、その嵌合孔２１ａに電極部２５ａを挿入して熱交換部材２５と第２絶縁基板２１とを一体に構成している。なお、図中に示す２１ｂは爪部であって、電極部２５ａが嵌合孔２１ａに挿入したときに抜けを防止するための出っ張り状のツメである。
【００３９】
また、図中に示す左右端に配設される電極部材２０の末端には、図１に示すように、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。
【００４０】
これにより、第１絶縁部材１１の上方側に配設される電極部材２０は、電気的にＮＰ接合となるように熱電素子１２、１３の端面に複数個配列され、第１絶縁部材１１の下方側に配設される電極部材２０は、電気的にＰＮ接合となるように熱電素子１２、１３の端面に複数個配列されている。
【００４１】
因みに、端子２４ａから入力された直流電源は、図２に示すように、図中に示す左端の上側の電極部材２０からＰ型熱電素子１２に流れ、下側の電極部材２０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から上方の電極部材２０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ている。
【００４２】
このときに、ＰＮ接合部を構成する下方の電極部材２０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の電極部材２０は低温の状態となる。つまり、下方に配設されたルーバー２５ｂは放熱部である放熱熱交換部を形成して高温の状態が伝熱されて冷却流体が接触され、上方に配設されたルーバー２５ｂは吸熱部である吸熱熱交換部を形成して低温の状態が伝熱されて被冷却流体が接触される。
【００４３】
言い換えれば、図２に示すように、熱電素子基板１０を区画壁として、熱電素子基板１０の両側に図示しないケース部材で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２５ｂと空気とが熱交換され、熱電素子基板１０を区画壁として、下方のルーバー２５ｂで空気を加熱することができ、上方のルーバー２５ｂで空気を冷却することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、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、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。
【００４５】
ただし、このときには、下方の熱交換部材２５が吸熱熱交換部を形成し、上方の熱交換部材２５が放熱熱交換部を形成するようになる。
【００４６】
次に、本発明の要部である熱交換部材２５の製造方法と熱電変換装置の組付け方法とについて説明する。まず、複数個の熱交換部材２５の製造方法は、ロール加工によって製造する。つまり、雌雄一対のローラーに帯状の導電性材料を送り込んで、ルーバー２５ｂ、電極部２５ａ、ルーバー２５ｂ、連結部２５ｃと順に連続的にコルゲート状となった複数個の熱交換部材２５が形成される。これを熱交換部材成形工程と称する。
【００４７】
一方、熱電素子１２、１３は、図３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。なお、このときは、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。これを熱電素子組付け工程と称する。
【００４８】
そして、平面状に形成された電極部材２０を摘んで、図３に示すように、熱電素子基板１０に隣接して配列された熱電素子１２、１３の端面に設置し、複数個設置した後に、熱電素子１２、１３と電極部材２０とを半田付けで接合する。これを電極部材接合工程と称する。
【００４９】
なお、この電極部材接合工程は片面ごとに行ない、他方の片面は熱電素子基板１０を反転した後に、他方の片面を接合するようにしている。また、熱電素子１２、１３の端面の接合面には、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接合工程を行なうと半田付けが容易にできる。
【００５０】
そして、熱交換部材成形工程で形成されたコルゲート状となった複数個の熱交換部材２５を摘んで、第２絶縁基板２１に設けられた嵌合孔２１ａに、列ごとに熱電素子群に沿って電極部２５ａを挿入して第２絶縁基板２１に複数個の熱交換部材２５を一体に構成する。これを熱交換部材仮組みつけ工程と称する。なお、この熱交換部材仮組みつけ工程においても、同様に片面ごとに行ない、他方の片面は熱電素子基板１０を反転した後に、他方の片面を接合するようにしている。
【００５１】
そして、上記電極部材接合工程で接合された電極部材２０の一端面に電極部２５ａを複数個設置して、その後、電極部材２０と電極部２５ａとを半田付けで接合する。これを熱交換部材接合工程と称する。そして、熱交換部材接合工程で接合された熱交換部材２５のうち、隣り合うルーバー２５ｂ間に形成された連結部２５ｃを切断する。これを切断工程と称する。
【００５２】
これを、図６（ａ）および図６（ｂ）に基づいて説明する。図６（ａ）は、上記熱交換部材接合工程を終了したときの構成図であって、熱交換部材２５が連結部２５ｃを介して電気的に接続された状態である。それを切断工程で、図６（ｂ）に示すように、連結部２５ｃを切断したものである。これにより、隣り合う熱交換部材２５相互が電気的に絶縁される。
【００５３】
なお、連結部２５ｃを切断するには、図７に示すように、レーザー光を照射するレーザー加工を用いると、切断のときに切粉が出ないことで加工の信頼性が向上するとともに、切断設備の自動化が容易である。
【００５４】
また、本実施形態では、熱交換部材成形工程で形成されたコルゲート状となった複数個の熱交換部材２５を第２絶縁基板２１に仮組付けした状態で電極部材２０に電極部２５ａを設置して、その後、半田付けで接合させたが、これに限らず、熱交換部材成形工程で形成されたコルゲート状となった複数個の熱交換部材２５を第２絶縁基板２１に仮組付けせずに、直接電極部材２０に電極部２５ａを設置して、その後、半田付けで接合させても良い。
【００５５】
以上のような工程による製造方法によれば、まず、熱交換部材成形工程により、複数個の熱交換部材２５を連続的に成形するようにしたことにより、プレス加工で単品製造する従来の製造方法に比べて形成工数を低減できる。
【００５６】
さらに、熱交換部材２５を複数個連続的にコルゲート状に形成して電極部材２０の一端面に結合させることにより、ロール成形による成形が可能となることで、熱交換部材２５の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００５７】
また、平板状の絶縁材料からなる第２絶縁基板２１が設けられ、熱交換部材２５は、第２絶縁基板２１に所定の間隔で形成された複数個の嵌合孔に電極部２５ａが仮組み付けされた状態で電極部材２０に結合していることにより、熱電素子基板１０に複数個配設された電極部材２０に熱交換部材２５を容易に組みつけが行なえるとともに、所定の位置に確実に結合することができる。
【００５８】
以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、電極部２５ａとルーバー２５ｂとを複数個連続的にコルゲート状に形成し、電極部２５ａを電極部材２０の一端面に結合させた後に、隣り合う熱交換部材２５相互が電気的に絶縁されるように構成していることにより、熱交換部材２５を複数個まとめて形成しそれを電極部材２０に組み付けることで熱交換部材２５の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００５９】
また、熱交換部材２５を電極部材２０に結合後、連結部２５ｃを切断するように構成したことにより、電極部材２０を介して熱交換部材２５を熱電素子１２、１３上に直列接続することが容易にできる。これにより、熱交換部材２５の組付性の向上が図れる。さらに、その連結部２５ｃをレーザー加工で切断することにより、切粉が出ないことと切断工程の自動化が容易である。これにより、組み付けの信頼性の向上が図れる。
【００６０】
また、熱交換部材２５を第２絶縁基板２１に仮組み付けした後に電極部材２０に配設するように構成したことにより、複数個配設された電極部材２０に熱交換部材２５を容易に組みつけが行なえるとともに、所定の位置に確実に結合することができる。
【００６１】
また、具体的に熱電変換装置の製造方法において、熱交換部材成形工程と熱交換部材接合工程とを有することにより、熱交換部材２５の形成工数および組付工数が大幅に低減できる。これにより、製造工数の低減が図れる。
【００６２】
また、熱交換部材２５をローラー加工により複数個連続的にコルゲート状に成形することにより、特にローラー加工ではプレス加工に比べてルーバー２５ｂを形成する成形工程の生産性が大幅に向上できる。さらに、ローラー加工の方が雌雄型を備えるプレス加工に比べ製造コストが大幅に低減できる。
【００６３】
（第２実施形態）
以上の実施形態では、隣り合うルーバー２５ｂ間に形成された連結部２５ｃを切断させることで熱交換部材２５相互が電気的に絶縁させたが、本実施形態では、切断されたルーバー２５ｂ間の端部を第１固定部材に固定するように構成している。
【００６４】
具体的には、図８および図９に示すように、切断により連結部２５ｃが切り取られたルーバー２５ｂ相互の端部を平板状の絶縁材料からなる第１固定部材２２で固定するように構成している。つまり、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、平板状の絶縁材料からなる第１固定部材２２に所定の間隔で固定孔２２ａと凹み部２２ｂとを形成して、連結部２５ｃを切断する切断工程の後に、切断により連結部２５ｃが切り取られたルーバー２５ｂ相互の端部を第１固定部材２２により固定するようにしている。これを固定部材組付け工程と称する。
【００６５】
これによれば、第１実施形態のように、連結部２５ｃを切断したままであると、例えば、ルーバー２５ｂに外力がかかったときに、隣り合わせとなるルーバー２５ｂの一部が変形で電気的な絶縁が確保できない場合があるが、第１固定部材２２でルーバー２５ｂの端部を固定することにより確実に電気的な絶縁ができる。
【００６６】
また、具体的に、図１０に示すように、連結部２５ｃを切断する切断工程の前に、平板状の絶縁材料からなる第２固定部材２２ａで連結部２５ｃを固定した上で切断するように構成しても良い。これによれば、切断工程において、切断の力が第２固定部材２２ａで受けることができるため、電極部２５ａの接合面に切断による負荷がかかることを防止できる。なお、第２固定部材２２ａと熱交換部材２５とは接着剤などで固定したほうが望ましい。
【００６７】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、切断工程をレーザー加工で連結部２５ｃを切断させたが、これに限らず、図１１に示すように、カッターを用いて矢印の方向にスライドさせて連結部２５ｃを切断するように構成しても良い。また、図１２に示すように、ダイ３０とパンチ３１とを連結部２５ｃにあてて、型抜きによる切断加工でも良い。また、これ以外に切断治具によって切断するようにしても良い。なお、化学的な方法としてエッチング加工で連結部２５ｃを溶かす方法でも良い。
【００６８】
また、以上の実施形態では、熱交換部材成形工程において、ローラを用いてロール加工によってルーバー２５ｂ、電極部２５ａ、ルーバー２５ｂ、連結部２５ｃと順に連続的にコルゲート状となった複数個の熱交換部材２５を形成したが、これに限らず、ロール加工の他にプレスによる連続加工で形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態における熱電変換装置の主要部を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示すＣ−Ｃ断面図である。
【図４】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分解模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態における第２絶縁基板２１の全体構成を示す平面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態における切断工程を示す説明図である。
【図８】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模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態における第１固定部材２２の全体構成を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の変形例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１１】他の実施形態における切断工程を示す説明図である。
【図１２】他の実施形態における切断工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…熱電素子基板
１１…第１絶縁基板
１２…Ｐ型熱電素子、熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子、熱電素子
２０…電極部材
２１…第２絶縁基板
２２…第１固定部材
２５…熱交換部材
２５ａ…電極部
２５ｂ…ルーバー（熱交換部）
２５ｃ…連結部
【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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