(57)【要約】【課題】  熱電素子収容室と熱交換部収容室との気密を向上できるとともに熱電素子収容室への浸水を抑えることのできる熱電変換装置を実現する。【解決手段】  複数の熱電素子１２、１３を収容した熱電素子収容室２２と複数の熱交換部２５ｃを収容した熱交換部収容室２７ａ、２７ｂとを仕切る仕切り板２１と、この仕切り板２１に形成され、それぞれの熱交換部材２５を保持する開口部２１ａと、仕切り板２１と熱交換部材２５との間に配置され、開口部２１ａを封止するハンダ２３とを具備する。これにより、熱電素子収容室と熱交換部収容室との気密を向上できる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を含む複数の熱電素子（１２、１３）と、
前記Ｐ型熱電素子（１２）の端面と前記Ｎ型熱電素子（１３）の端面とを電気的に接続する電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）およびこの電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）から延びる熱交換部（２５ｃ）を含む複数の熱交換素子（２５）と、
前記熱交換素子（２５）が貫通して配置された開口部（２１ａ）を有し、前記複数の熱電素子（１２、１３）を収容した熱電素子収容室（２２）と前記複数の熱交換部（２５ｃ）を収容した熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）とを仕切る仕切り板（２１）と、
前記仕切り板（２１）と前記熱電素子（１２、１３）との間、または前記仕切り板（２１）と前記熱交換素子（２５）との間に配置され、前記開口部（２１ａ）を封止する封止部材（２３、２９、３８）とを具備することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記熱交換素子（２５）は、前記開口部（２１ａ）の周囲に達して前記開口部（２１ａ）を覆う蓋部（２５ｄ）を有し、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記開口部（２１ａ）の周囲と前記蓋部（２５ｄ）との間に配置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】
前記蓋部（２５ｄ）は、前記熱電素子収容室（２２）側に配置された前記電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）により提供され、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記仕切り板（２１）の前記熱電素子収容室（２２）側の表面と前記蓋部（２５ｄ）との間に配置され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】
前記蓋部（２５ｄ）は、前記熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側に配置された前記電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）により提供され、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記仕切り板（２１）の前記熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側の表面と前記蓋部（２５ｄ）との間に配置され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５】
前記熱電素子（１２、１３）、または前記熱交換素子（２５）は、前記開口部（２１ａ）内に配置される栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）を有し、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記仕切り板（２１）の前記開口部（２１ａ）の周囲と前記栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）との間、または前記仕切り板（２１）の前記開口部（２１ａ）の壁面と前記栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）との間に配置され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】
前記栓部（１２ｅ、１３ｅ）は、前記熱電素子（１２、１３）で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記栓部（２５ｄ）は、前記熱交換素子（２５）に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記熱交換素子（２５）は、前記電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）としての電極部材と前記熱交換部（２５ｃ）としての熱交換部材であって、前記電極部材と熱伝導状態に接続される板状接続部分と、前記熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）に位置して、前記開口部（２１ａ）よりも大きく、熱媒体と熱交換するフィン部分を有する熱交換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７のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記電極部（２５ｂ）と前記熱交換部（２５ｃ）とは、連続した材料により形成されていることを特徴とする請求項８に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記仕切り板（２１）は、前記開口部（２１ａ）の周囲に金属層が形成された絶縁板であり、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記金属層に接合されたハンダを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１１】
前記仕切り板（２１）は、表裏のいずれか一方または両方の前記開口部（２１ａ）の周囲に前記金属層としてのランドを有するプリント基板であることを特徴とする請求項１０に記載の熱電変換装置。
【請求項１２】
前記仕切り板（２１）は、前記開口部（２１ａ）の内壁面に前記金属層を有するスルーホール型のプリント基板であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の熱電変換装置。
【請求項１３】
前記ハンダは、前記熱交換素子（２５）に接合されていることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１４】
前記ハンダは、前記熱交換素子（２５）の前記電極部（２５ｂ）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】
前記ハンダは、前記熱交換素子（２５）の前記熱交換部（２５ｃ）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１６】
前記ハンダは、前記熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴とする請求項１０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】
前記封止部材（２３、２９、３８）は、樹脂層（２９、３８）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１８】
前記樹脂層（２９、３８）は、高温に耐える特性を有するシリコン系充填材もしくはフッ素ゴム系充填材で形成することを特徴とする請求項１７に記載の熱電変換装置。
【請求項１９】
前記樹脂層（２９、３８）は、前記熱交換素子（２５）側の面を覆うように付与されたコーティング材を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２０】
前記仕切り板（２１）は、柔軟性のあるフィルムであることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２１】
Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を含む複数の熱電素子（１２、１３）と、
前記Ｐ型熱電素子（１２）の端面と前記Ｎ型熱電素子（１３）の端面とを電気的に接続する電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）およびこの電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）から延びる熱交換部（２５ｃ）を含み前記熱電素子（１２、１３）と前記熱交換部（２５ｃ）との間を熱伝導可能に接続する熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）と、
前記熱電素子（１２、１３）を収容した熱電素子収容室（２２）と前記熱交換部（２５ｃ）を収容した熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）とを仕切る部材であって、前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）が貫通して延びる開口部（２１ａ）を有する仕切り部材（２１）と、
前記仕切り部材（２１）と前記熱電素子（１２、１３）との間、または前記仕切り部材（２１）と前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）との間に配置され、前記開口部（２１ａ）を封止する封止部材（２３、２９、３８）とを備えることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２２】
前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、前記開口部（２１ａ）を覆う蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）を有し、前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記開口部（２１ａ）の周囲の前記仕切り部材（２１）の表面と、前記蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）との間に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の熱電変換装置。
【請求項２３】
前記蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）または前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、前記開口部（２１ａ）内に配置される栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）を有し、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記開口部（２１ａ）の周囲の前記仕切り部材（２１）の表面と前記栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）との間、または前記開口部（２１ａ）の内壁面と前記栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）との間に配置されることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の熱電変換装置。
【請求項２４】
前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、
前記電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）としての電極部材（２５ａ）と、
前記熱交換部（２５ｃ）としての熱交換部材（２５）であって、前記電極部材（２５ａ）と熱伝導状態に接続される板状接続部（２５ｂ）と、前記熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）に位置して、熱媒体と熱交換するフィン部（２５ｃ）とを有する熱交換部材（２５）とを備え、
前記封止部材（２３）が前記電極部材（２５ａ）と前記熱交換部材（２５）とを熱伝導状態に接続することを特徴とする請求項２１ないし請求項２３のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項２５】
前記仕切り部材（２１）は、前記開口部（２１ａ）の周辺に金属層（２１ｃ、２１ｂ）が形成された絶縁性の部材であり、
前記封止部材（２３、２９、３８）は、前記金属層（２１ｃ、２１ｂ）に接合されたハンダ（２３）を含むことを特徴とする請求項２１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】
前記ハンダ（２３）は、前記熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）に接合されていることを特徴とする請求項２５に記載の熱電変換装置。
【請求項２７】
前記ハンダ（２３）は、前記熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の熱電変換装置。
【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通電させることで吸熱、放熱が得られる熱電変換装置に関するものであり、特に、熱電素子収容室と熱交換部収容室とを仕切る仕切り板のシール構造に関する。
【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のように、Ｎ型熱電素子およびＰ型熱電素子を含む複数の熱電素子を平面状に配設し、各熱電素子の一方面に吸熱側熱交換素子を設けるとともに、他方面に放熱側熱交換素子を設けて、それぞれの電極部が隣接する熱電素子間を電気的に直列接続するように構成している装置が知られている。
【０００３】
その装置では、複数の熱電素子を収容する熱電素子収容室と複数の熱交換素子を収容する熱交換部収容室とを仕切る平板状の仕切り板にそれぞれの熱交換素子が設けられている。具体的には、断面形状がコ字状からなり、平面状の電極部と、電極部の両端から電極部と直角に延びた一対の両脚部とから形成され、その電極部が熱電素子の端面に対向するようにその両脚部が仕切り板に形成された貫通穴を貫通するように設けている。
【特許文献１】特開平５−１７５５５６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では、例えば、熱交換部収容室が上方に吸熱側、下方に放熱側となるように通電されると、吸熱側の熱交換部収容室内で生じた結露水が貫通穴を介して熱電素子収容室側に漏れることがある。つまり、電極部と熱電素子との接合部に水分が浸水することで接合部におけるマイグレーションを引き起こす問題がある。
【０００５】
また、熱交換素子の脚部に熱媒体と熱交換するフィンなどの熱交換部を形成すると、その熱交換部を貫通するための貫通穴が電極部根元近傍よりも大となることで、仕切り板の貫通穴と熱交換素子との間に隙間が形成されて、熱交換部収容室と熱電素子収容室との気密性が低下する問題もある。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、熱電素子収容室と熱交換部収容室との気密を向上できる熱電変換装置を提供することにある。第２の目的は、熱電素子収容室への浸水を抑えることのできる熱電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項２７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、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を含む複数の熱電素子（１２、１３）と、
Ｐ型熱電素子（１２）の端面とＮ型熱電素子（１３）の端面とを電気的に接続する電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）およびこの電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）から延びる熱交換部（２５ｃ）を含む複数の熱交換素子（２５）と、
この熱交換素子（２５）が貫通して配置された開口部（２１ａ）を有し、複数の熱電素子（１２、１３）を収容した熱電素子収容室（２２）と複数の熱交換部（２５ｃ）を収容した熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）とを仕切る仕切り板（２１）と、
この仕切り板（２１）と熱電素子（１２、１３）との間、または仕切り板（２１）と熱交換素子（２５）との間に配置され、開口部（２１ａ）を封止する封止部材（２３、２９、３８）とを具備することを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、仕切り板（２１）の開口部（２１ａ）に形成される隙間を封止部材（２３、２９、３８）で確実に封止することができることで熱電素子収容室（２２）と熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）との気密を向上できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、熱交換素子（２５）は、開口部（２１ａ）の周囲に達して開口部（２１ａ）を覆う蓋部（２５ｄ）を有し、封止部材（２３、２９、３８）は、開口部（２１ａ）の周囲と蓋部（２５ｄ）との間に配置されることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）を蓋部（２５ｄ）で蓋するようにして封止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、蓋部（２５ｄ）は、熱電素子収容室（２２）側に配置された電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）により提供され、封止部材（２３、２９、３８）は、仕切り板（２１）の熱電素子収容室（２２）側の表面と蓋部（２５ｄ）との間に配置されることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）を熱電素子収容室（２２）側から電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）で蓋するようにして封止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、蓋部（２５ｄ）は、熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側に配置された電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）により提供され、封止部材（２３、２９、３８）は、仕切り板（２１）の熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側の表面と蓋部（２５ｄ）との間に配置されることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、開口部（２１ａ）を熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側から電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）で蓋するようにして封止することができる。また、吸熱側となる熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）が熱電素子収容室（２２）よりも上方に配置されるときは、上流側で熱電素子収容室（２２）側への浸水を抑えることができることで品質上の信頼性が高い。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、熱電素子（１２、１３）、または熱交換素子（２５）は、開口部（２１ａ）内に配置される栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）を有し、封止部材（２３、２９、３８）は、仕切り板（２１）の開口部（２１ａ）の周囲と栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）との間、または仕切り板（２１）の開口部（２１ａ）の壁面と栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）との間に配置されることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）を栓部（１２ｅ、１３ｅ、２５ｅ）で栓するようにして封止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、栓部（１２ｅ、１３ｅ）は、熱電素子（１２、１３）で形成されていることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）を熱電素子（１２、１３）で栓するようにして封止することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、栓部（２５ｄ）は、熱交換素子（２５）に形成されていることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）を熱交換素子（２５）で栓するようにして封止することができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、熱交換素子（２５）は、電極部（２５ａ、２５ｂ、２５ｅ、２５ｆ、２１ｄ）としての電極部材と熱交換部（２５ｃ）としての熱交換部材であって、電極部材と熱伝導状態に接続される板状接続部分と、熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）に位置して、開口部（２１ａ）よりも大きく、熱媒体と熱交換するフィン部分を有する熱交換部材とを備えることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、開口部（２１ａ）の大きさに制約されることなく、伝熱面積のより大きなフィン部分を有する熱交換部（２５ｃ）を形成することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明では、電極部（２５ｂ）と熱交換部（２５ｃ）とは、連続した材料により形成されていることを特徴としている。この発明によれば、一体に形成されていることにより電気的接続、および熱交換のための部品点数を低減することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明では、仕切り板（２１）は、開口部（２１ａ）の周囲に金属層が形成された絶縁板であり、封止部材（２３、２９、３８）は、金属層に接合されたハンダを含むことを特徴としている。この発明によれば、仕切り板（２１）と熱電素子（１２、１３）との間、または仕切り板（２１）と熱交換素子（２５）との間の隙間を金属層に接合されたハンダで確実に封止することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明では、仕切り板（２１）は、表裏のいずれか一方または両方のの開口部（２１ａ）の周囲に金属層としてのランドを有するプリント基板であることを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、開口部（２１ａ）の周囲との隙間を金属層に接合されたハンダで確実に封止することができるとともに、仕切り板（２１）としてプリント基板を用いることで安価な製造方法で熱交換素子（２５）もしくは熱電素子（１２、１３）を配置することができる。
【００２２】
請求項１２に記載の発明では、仕切り板（２１）は、開口部（２１ａ）の内壁に金属層を有するスルーホール型のプリント基板であることを特徴としている。この発明によれば、開口部（２１ａ）の内壁との隙間を金属層に接合されたハンダで確実に封止することができる。
【００２３】
請求項１３に記載の発明では、ハンダは、熱交換素子（２５）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、仕切り板（２１）の金属層および熱交換素子（２５）はハンダと同じように導電性材料であるとともに良好な熱伝導が得られる。これにより、封止部の熱抵抗を小さくすることができるとともに、その特性を活用して封止することができる。従って、接合部からの熱を効率よく熱交換素子（２５）側に伝達できることで熱電変換効率が向上することができる。
【００２４】
請求項１４に記載の発明では、ハンダは、熱交換素子（２５）の電極部（２５ａ、２５ｂ）に接合されていることを特徴としている。熱電素子（１２、１３）に接合される電極部（２５ａ、２５ｂ）はハンダと同じように、導電性材料であるとともに良好な熱伝導が得られることができる。これにより、封止部の熱抵抗を小さくすることができるとともに、その特性を活用して封止することができる。
【００２５】
請求項１５に記載の発明では、ハンダは、熱交換素子（２５）の熱交換部（２５ｃ）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、熱交換部（２５ｃ）はハンダと同じように良好な熱伝導が得られることができる。これにより、封止部の熱抵抗を小さくすることができるとともに、その特性を活用して封止することができる。
【００２６】
請求項１６に記載の発明では、ハンダは、熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、熱電素子（１２、１３）と熱交換素子（２５）との接合部ならびに封止部の熱抵抗を小さくすることができるとともに、その特性を活用して封止することができる。
【００２７】
請求項１７に記載の発明では、封止部材（２３、２９、３８）は、樹脂層（２９、３８）を備えることを特徴としている。この発明によれば、ハンダに限らず、隙間を封止できるコーティング材で樹脂層（２９、３８）を形成しても良い。また、ハンダとの併用により封止部を確実に気密することができる。
【００２８】
請求項１８に記載の発明では、樹脂層（２９、３８）は、高温に耐える特性を有するシリコン系充填材もしくはフッ素ゴム系充填材で形成することを特徴としている。この発明によれば、接合部は高温となることで耐熱性優れる材料でシールすることで封止部を確実に気密することができる。
【００２９】
請求項１９に記載の発明では、樹脂層（２９、３８）は、熱交換素子（２５）側の面を覆うように付与されたコーティング材を備えることを特徴としている。この発明によれば、封止部の上流側で防湿処理されることで結露による水分が浸水してきても、ハンダ表面に付着することがなく、マイグレーションを抑制することができる。
【００３０】
請求項２０に記載の発明では、仕切り板（２１）は、柔軟性のあるフィルムであることを特徴としている。この発明によれば、仕切り板（２１）の柔軟性によって熱膨張、熱収縮を吸収することができる。
【００３１】
請求項２１に記載の発明では、Ｐ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）を含む複数の熱電素子（１２、１３）と、
Ｐ型熱電素子（１２）の端面とＮ型熱電素子（１３）の端面とを電気的に接続する電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）およびこの電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）から延びる熱交換部（２５ｃ）を含み熱電素子（１２、１３）と熱交換部（２５ｃ）との間を熱伝導可能に接続する熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）と、
熱電素子（１２、１３）を収容した熱電素子収容室（２２）と熱交換部（２５ｃ）を収容した熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）とを仕切る部材であって、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）が貫通して延びる開口部（２１ａ）を有する仕切り部材（２１）と、
この仕切り部材（２１）と熱電素子（１２、１３）との間、または仕切り部材（２１）と熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）との間に配置され、開口部（２１ａ）を封止する封止部材（２３、２９、３８）とを備えることを特徴としている。
【００３２】
この発明によれば、仕切り部材（２１）の開口部（２１ａ）に形成される隙間を封止部材（２３、２９、３８）で確実に封止することができることで熱電素子収容室（２２）と熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）との気密を向上できる。また、仕切り部材（２１）は板としての形状を維持する程度の剛性を有する板状材、もしくは柔軟性のあるフィルム状材により提供されることができる。
【００３３】
請求項２２に記載の発明では、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、開口部（２１ａ）を覆う蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）を有し、封止部材（２３、２９、３８）は、開口部（２１ａ）の周囲の仕切り部材（２１）の表面と、蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）との間に配置されることを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、開口部（２１ａ）を蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）で蓋するようにして封止することができる。一つの形態において、その蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）は、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）である電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）で提供することができる。
【００３５】
その電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）は、熱交換部材（２５）として熱交換部（２５ｃ）と一体の構成、あるいは熱交換部（２５ｃ）としてのフィン部分を提供する熱交換部材（２５）と別体の構成で提供されることができる。
【００３６】
また、蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）は、仕切り部材（２１）の熱電素子収容室（２２）側および熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）側のいずれかあるいは両方に配置することができる。さらに、その蓋は、開口部（２１ａ）の内壁面、および開口部（２１ａ）の周囲の仕切り部材（２１）の表面のいずれか、あるいは両方に封止部材（２３、２９、３８）を介して接合される。
【００３７】
請求項２３に記載の発明では、蓋部（２５ａ、２５ｂ、２５ｆ）または熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、開口部（２１ａ）内に配置される栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）を有し、封止部材（２３、２９、３８）は、開口部（２１ａ）の周囲の仕切り部材（２１）の表面と栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）との間、または開口部（２１ａ）の内壁面と栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）との間に配置されることを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、開口部（２１ａ）を栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）で栓するようにして封止することができる。この発明による栓のようにして封止する構成は、上述した蓋のようにして封止する構成と併用、もしくは単独で適用することができる。
【００３９】
また、その栓部（２５ｅ、２５ｂ、１２ｅ、１３ｅ）は、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）の一部、あるいは熱電素子（１２、１３）の一部を利用して提供されることができる。
【００４０】
請求項２４に記載の発明では、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）は、電極部（２５ａ、２５ｂ、２１ｄ）としての電極部材（２５ａ）と、熱交換部（２５ｃ）としての熱交換部材（２５）であって、電極部材（２５ａ）と熱伝導状態に接続される板状接続部（２５ｂ）と、熱交換部収容室（２７ａ、２７ｂ）に位置して、熱媒体と熱交換するフィン部（２５ｃ）とを有する熱交換部材（２５）とを備え、封止部材（２３）が電極部材（２５ａ）と熱交換部材（２５）とを熱伝導状態に接続することを特徴としている。
【００４１】
この発明によれば、封止部材（２３）によって、電極部材（２５ａ）と熱交換部材（２５）とを熱伝導状態に容易に接続することができる。
【００４２】
請求項２５に記載の発明では、仕切り部材（２１）は、開口部（２１ａ）の周辺に金属層（２１ｃ、２１ｂ）が形成された絶縁性の部材であり、封止部材（２３、２９、３８）は、金属層（２１ｃ、２１ｂ）に接合されたハンダ（２３）を含むことを特徴ととしている。
【００４３】
この発明によれば、金属層（２１ｃ、２１ｂ）に接合されたハンダ（２３）で確実に封止することができる。なお、この発明の実施形態においては、仕切り部材（２１）は、板状あるいはフィルム状であって、その表裏のいずれか一方の開口部（２１ａ）の周囲に金属層（２１ｃ、２１ｂ）としてのランドを有するプリント基板、フレキシブルプリント基板、あるいは金属層付きフィルムによって提供されることができる。この形態によると、金属層付きの絶縁板を入手容易なプリント基板で提供できる。
【００４４】
さらに、仕切り部材（２１）は、開口部（２１ａ）の内壁面に金属層（２１ｃ、２１ｂ）を有するスルーホール型の部材によって提供されることができる。この形態によると、ハンダ（２３）との接合面を開口部（２１ａ）の内壁に提供することができる。この発明の実施形態においては、封止部材（２３、２９、３８）は、ハンダ（２３）と樹脂層（２９、３８）とによって提供されることがある。
【００４５】
請求項２６に記載の発明では、ハンダ（２３）は、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、熱伝導部材（２１ｄ、２３、２５、２５ａ）を利用して開口部（２１ａ）に形成される隙間の封止を提供できる。
【００４６】
請求項２７に記載の発明では、ハンダ（２３）は、熱電素子（１２、１３）に接合されていることを特徴としている。この発明によれば、熱電素子（１２、１３）を利用して開口部（２１ａ）に形成される隙間の封止を提供できる。
【００４７】
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】
【００４８】
（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は図１に示すＡ−Ａ断面図であり、図３は図２に示すＢ部拡大図である。また、図４は仕切り板２１の構成を示す平面図である。
【００４９】
本実施形態の熱電変換装置は、図１および図２に示すように、熱電素子基板１０と、この熱電素子基板１０の両面、上下方向に配置された一対の吸熱、放熱基板２０とを有する。熱電素子基板１０は、複数のＰ型、Ｎ型の熱電素子１２、１３を配列した熱電素子組立体である。
【００５０】
一対の吸熱、放熱基板２０は、通電方向に対応して、その一方が吸熱基板として機能し、他方が放熱基板として機能する熱交換素子組立体である。吸熱、放熱基板２０は、熱電素子基板１０に隣接する熱電素子１２、１３の間を電気的に直列接続するとともに、当該接合部における熱を伝熱可能に結合された熱交換素子である熱交換部材２５を複数個配設して構成されている。
【００５１】
熱電素子組立体である熱電素子基板１０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保持板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熱電素子群を形成している。
【００５２】
そして、隣接するＰ型熱電素子１２の一方の端面とＮ型熱電素子１３の一方の端面とに電極部である電極部材２５ａを接合して機械的に一体に構成するとともに、それら熱電素子１２、１３との間を電気的に接続している。
【００５３】
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保持板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、第１保持板１１よりも上端面、下端面が突き出すように形成されている。
【００５４】
電極部材２５ａ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素子である。具体的には、この電極部材２５ａ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。
【００５５】
具体的には、上方に配置される電極部材２５ａ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２５ａ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。また、それぞれの電極部材２５ａ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。
【００５６】
次に、熱交換素子組立体である吸熱放熱基板２０は、平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ）からなる仕切り板２１に略碁盤目状に複数の熱交換部材２５を一体に構成している。
【００５７】
熱交換部材２５は、銅材などの導電性金属からなる薄肉の板材を用いて形成されている。熱交換部材２５は、図２および図３に示すように、断面が略Ｕ字状に成形されている。その底部には、平面状の電極部２５ｂが形成される。熱交換部材２５は、その電極部２５ｂの両端辺から外方に向けて立ち上げて延出された板状のフィン状部位を有する。
【００５８】
このフィン状部位は、その多くの部位が熱媒体としての空気と熱交換するべく送風通路に突き出して配置されている。その平面には、熱交換を促進するために、ルーバー状の熱交換部２５ｃが形成されている。この熱交換部２５ｃは電極部２５ｂから伝熱される熱を吸熱、放熱するためのフィン部材であり、切り起こしなどの成形加工により電極部２５ｂと一体に形成している。
【００５９】
そして、複数の熱交換部材２５は、それらの平面状の電極部２５ｂが熱電素子基板１０に設けられた電極部材２５ａの配列状態に対応する所定の位置に配置されるように仕切り板２１に配列され取り付けられる。
【００６０】
仕切り板２１への熱交換部材２５の取り付けは、それらの組立工程においては、係合するだけであるが、封止部材（後述する）による封止工程の後は、強固に固定される。ここで、本実施形態の仕切り板２１はスルーホール型のプリント基板を用いている。
【００６１】
具体的には、図３および図４に示す構成を有する。仕切り板２１は、図３および図４に示すように、ガラスエポキシ製の板材と、その表面に貼り付けられた薄膜電極である銅箔２１ｃと、電極部材２５ａに対応する所定の位置に形成された、例えば長方形の複数の開口部２１ａと、それらの開口部２１ａの周囲に形成された金属層２１ｂとを有する。この金属層２１ｂは、例えば、銅メッキにより形成される。この銅箔２１ｃと金属層２１ｂは、プリント基板のランドと呼ばれる導電性の部位を提供する。
【００６２】
また、これら銅箔２１ｃと金属層２１ｂとは、入手可能な他のランド形成手法で置き換えることができる。本実施形態では、銅箔２１ｃと金属層２１ｂとは、仕切り板２１の母材であるガラスエポキシ板の表面に強固にかつ密着して接着され、しかもハンダ付けが可能な部位を提供する。
【００６３】
なお、仕切り板２１に形成される開口部２１ａは、熱交換部材２５の電極部２５ｂが嵌入できる矩形状もしくは略楕円状に形成している。それぞれの開口部２１ａには、それぞれの熱交換部材２５の電極部２５ｂが嵌入されている。そして、電極部２５ｂは、封止部材であるハンダ２３を介して電極部材２５ａに接合される。
【００６４】
さらに、封止部材であるハンダ２３は、開口部２１ａと熱交換部材２５との間に形成される隙間を封止するように、熱交換部材２５と開口部２１ａの内周面の金属層２１ｂとの間を接合する。さらに、ハンダ２３は、仕切り板２１の下方側の主平面に開口部２１ａの周囲を囲むように形成されたランドとしての金属層２１ｂと電極部材２５ａとの間も接合する。
【００６５】
なお、電極部２５ｂと電極部材２５ａとの接合は、詳しくは後述するが、それぞれの熱交換部材２５をそれぞれの開口部２１ａに嵌入して仮組付けした状態で一斉に接合するようにしている。ところで、本実施形態の電極部材２５ａは、仕切り板２１に形成される開口部２１ａの周囲の金属層２１ｂを覆う程度の平面面積を有しており、熱交換部材２５の電極部２５ｂは、開口部２１ａの大きさ程度の平面で形成されている。
【００６６】
そして、図３に示す２９は、樹脂材料からなるコーティング材である。符号２９で示された二点鎖線の範囲に渡って、極めて薄いコーティング材２９が付与され、コーティング膜を形成している。このコーティング材２９は、少なくとも吸熱側に配置される熱交換部材２５の外郭および電極部２５ｂの背面側に防湿処理のためのコーティング処理される。これにより、吸熱側の熱交換部２５ｃで形成される結露による水分がはんだ表面に付着することがなく、マイグレーションを抑制ないしは防止することができる。
【００６７】
なお、熱交換部材２５は、仕切り板２１の下方側一端面に、その電極部２５ｂの一端面が僅かに突き出す程度の位置に配置するように仮組付けされるようにしている。そして、複数の熱交換部材２５は、その熱交換部２５ｃが風の流れに沿う方向に同一方向となるように配設している。さらに、隣り合う熱交換部材２５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略碁盤目状に仕切り板２１に配置している。
【００６８】
そして、図１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が設けられている。それらの端子２４ａ、２４ｂには、図示しない直流電源が接続される。例えば、正側端子が端子２４ａに接続され、負側端子が端子２４ｂに接続される。
【００６９】
これにより、上方側に配設される電極部材２５ａおよび熱交換部材２５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２５ａおよび熱交換部材２５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る。
【００７０】
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２５ａ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２５ａ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。
【００７１】
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２５ａ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２５ｂは低温の状態となる。
【００７２】
図中において上方側に配置された熱交換部２５ｃは、熱交換部収容室である吸熱熱交換部２７ａに配置されて被冷却流体と熱交換可能に接触する。図中上方側の熱交換部２５ｃは、ペルチェ効果によって低温の状態とされる。この結果、吸熱熱交換部２７ａを流れる被冷却流体が冷却される。
【００７３】
下方側に配置された熱交換部２５ｃは熱交換部収容室である放熱熱交換部２７ｂに配置されて放熱流体と熱交換可能に接触する。図中下方側の熱交換部２５ｃは、ペルチェ効果によって高温の状態とされる。この結果、放熱流体によって熱交換部２５ｃが冷却され、放熱流体は加熱される。
【００７４】
なお、複数の熱電素子１２、１３が収容される空間を、図１に示すように、熱電素子収容室２２と称する。従って、本実施形態では、熱電素子収容室２２と熱交換部収容室である吸熱熱交換部２７ａとの間が仕切り板２１により仕切られる。
【００７５】
また、本実施形態では、熱電素子収容室２２と熱交換部収容室である放熱熱交換部２７ｂとの間が仕切り板２１により仕切られる。
【００７６】
さらに、それぞれの吸熱熱交換部２７ａおよび放熱熱交換部２７ｂは、ケース部材２８により、それぞれの送風通路を形成する。それらの送風通路に、例えば、熱媒体である空気を流通することで、熱交換部２５ｃと空気とが熱交換される。例えば、上方側の吸熱熱交換部２７ａで空気を冷却することができ、下方側の放熱熱交換部２７ｂで空気を加熱することができる。
【００７７】
なお、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。
【００７８】
ただし、このときには、上方側の電極部材２５ａ側が放熱熱交換部２７ｂを形成し、下方側の電極部材２５ａ側が吸熱熱交換部２７ａを形成するようになる。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。
【００７９】
次に、以上の構成による熱電変換装置の製造方法について説明する。まず、熱電素子１２、１３は、第１保持板１１に設けられた図示しない基板穴に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。これにより、複数の熱電素子１２、１３が第１保持板１１に一体に構成される。
【００８０】
そして、図１および図２に示すように、熱電素子基板１０上に隣接して配列された熱電素子１２、１３のうち、隣接する二つの熱電素子１２、１３の片側の二つの端面に、それらを電気的に直列接続するように電極部材２５ａが半田付けにより接合される。
【００８１】
これにより、複数の隣接する熱電素子１２、１３との間を電気的に接続するように、複数の電極部材２５ａが接合される。この結果、熱電素子１２、１３の配列状態に対応する所定の位置に、複数の電極部材２５ａも配列され、接合される。
【００８２】
そして、上方側に配置される電極部材２５ａがＮＰ接合部を形成し、下方側に配置される電極部材２５ａがＰＮ接合部を形成する。なお、熱電素子１２、１３および電極部材２５ａ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所定位置に組みつけてもよい。
【００８３】
そして、吸熱基板２０および放熱基板２０は、図１および図２に示すように、仕切り板２１に形成された開口部２１ａに電極部２５ｂを嵌入して仮固定される。本実施形態では、吸熱側と放熱側とが対称の構成とされる。仮固定された状態で、複数の熱交換部材２５が仕切り板２１に一体に構成される。
【００８４】
次に、一方の吸熱、放熱基板２０を熱電素子基板１０の上方に重ねる。このとき、それぞれの電極部２５ｂが、電極部材２５ａの配列状態に対応する所定の位置に配置された状態で両者が対向して位置づけられる。そして、電極部２５ｂと電極部材２５ａとの間が、ハンダ２３を用いて接合される。ここでは、複数の電極部２５ｂと複数の電極部材２５ａとの間が一斉に接合される。
【００８５】
これにより、図３に示すように、ハンダ２３が電極部２５ｂと電極部材２５ａとを接合するとともに、仕切り板２１の開口部２１ａの周囲と熱交換部材２５との間の隙間をハンダ２３により封止することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、ハンダ２３が開口部２１ａの下方側に配設されているが、これに限らず、開口部２１ａの内壁面と熱交換部材２５との間の隙間にハンダ２３を浸透させ、それらの位置においてもハンダ２３による接合構造を構成してもよい。
【００８７】
次に、一方の吸熱、放熱基板２０と熱電素子基板１０との接合体を反転させる。そして、他方の吸熱、放熱基板２０を熱電素子基板１０の上方に重ねて、上記同様に電極部２５ｂを電極部材２５ａに対応させて配置する。そして、電極部２５ｂと電極部材２５ａとを一斉にハンダ２３を用いて接合する。これにより、一対の吸熱、放熱基板２０の間に熱電素子基板１０が積層される。
【００８８】
次に、一方の仕切り板２１の外側と、他方の仕切り板２１の外側とに、ケース部材２８を組み付ける。両仕切り板２１は、ケース部材２８との間に、送風通路を形成する。図示の状態においては、上方側に吸熱熱交換部２７ａが形成され、下方側に放熱熱交換部２７ｂが形成される。
【００８９】
これら送風通路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。なお、この種の熱電変換装置は、半導体や電気部品などの発熱部品の冷却用装置として、あるいは冷暖房装置の冷房装置もしくは暖房装置として用いることができる。
【００９０】
ところで、ケース部材２８を組み付ける前に、吸熱側となる吸熱熱交換部２７ｂに配置される吸熱、放熱基板２０には、それぞれの熱交換部材２５の外郭および電極部２５ｂの背面側に樹脂材料からなるコーティング材を用いて防湿処理のためのコーティング処理を行うと良い。
【００９１】
これにより、上方側に吸熱熱交換部２７ｂが配置される場合には、熱交換部２５ｃで形成される結露による水分がはんだ表面に付着することがなく、マイグレーションを抑制ないしは防止することができる。
【００９２】
なお、ハンダ２３は、熱交換部材２５の栓部２５ｅと開口部２１ａの内壁面に形成された金属層２１ｂとの間にも配置されてもよい。例えば、ハンダ２３は毛細管現象によって供給される。
【００９３】
また、本実施形態においては、熱交換部材２５と、電極部材２５ａと、それらの間を接合するハンダ２３とによって熱伝導部材が提供され、熱電素子１２、１３による冷熱または温熱が熱伝導され、空気などの被熱媒体に伝えられる。この熱伝導部材は、仕切り部材としての仕切り板２１に形成された開口部２１ａを貫通して延びている。
【００９４】
従って、封止部材としてのハンダ２３は、熱伝導部材の一部である熱交換部材２５と電極部材２５ａとに接合されるとともに、さらに開口部２１ａの内壁面、あるいは仕切り板２１の表面の開口部２１ａ周囲に設けられらた金属層２１ｂ、銅箔２１ｃにも接合されている。この結果、熱伝導部材と開口部２１ａとの間の隙間が封止される。
【００９５】
ところで、以上の構成によれば、熱交換部材２５と開口部２１ａとの間に形成される隙間を、図３に示すように、電極部材２５ａを仕切り板２１の開口部２１ａの周囲に封止部材であるハンダ２３を介して開口部２１ａを覆うことができるため電極部材２５ａの一端面に蓋部２５ｄが形成されることになる。つまり、電極部材２５ａで開口部２１ａの周囲を蓋するように封止することができる。
【００９６】
本実施形態の他の特徴では、熱交換部材２５が備える板状の電極部２５ｂが、封止部材としてのハンダ２３によって開口部２１ａの内壁面に形成された金属層２１ｂに接合され、開口部２１ａを封止する。この構成は、熱交換部材２５によって開口部２１ａを塞ぐことを可能とする。
【００９７】
また、本実施形態の他の特徴では、熱交換部材２５が備える板状の電極部２５ｂが、封止部材としてのハンダ２３によって開口部２１ａの下側表面に形成された金属層２１ｂ、および銅箔２１ｃに接合され、開口部２１ａを封止する。この構成は、熱交換部材２５によって開口部２１ａを塞ぐことを可能とする。
【００９８】
以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、仕切り板２１に熱交換部材２５を嵌入する開口部２１ａを形成し、熱交換部材２５とその開口部２１ａとの間を封止部材であるハンダ２３で封止するように構成することにより、仕切り板２１の開口部２１ａに形成される隙間をハンダ２３で確実に封止することができる。従って、熱電素子収容室２２と吸熱熱交換部２７ａおよび、吸熱熱交換部２７ｂとの気密を向上できる。
【００９９】
また、封止部材であるハンダ２３は、熱交換部材２５もしくは熱電素子１２、１３もしくは金属層２１ｂに接合されるが、これらは全て導電性材料であるとともに良好な熱伝導が得られることができる。従って、封止部の熱抵抗を小さくすることができるとともに、その特性を活用して封止することができる。
【０１００】
また、仕切り板２１として、スルーホール型のプリント基板を用いて、開口部２１ａの周囲に金属層２１ｂを形成することにより、熱交換部材２５とその開口部２１ａとの間の隙間が封止部材であるハンダ２３で確実に封止することができる。
【０１０１】
また、一般的なプリント基板を用いることで安価な製造方法で熱交換素子２５を仕切り板２１に配置することができる。
【０１０２】
なお、熱交換部材２５を連続した材料により電極部２５ｂと熱交換部２５ｃとが形成されていることにより、一体に形成されていることで電気的接続、および熱交換のための部品点数を低減することができる。
【０１０３】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、電極部材２５ａとハンダ２３によって、開口部２１とその開口部２１の周囲を蓋するように構成したが、これに代えて、仕切り板２１に直接に接着される銅箔２１ｄにより開口部２１ａを蓋する構成を採用することができる。
【０１０４】
具体的には、図５に示すように、仕切り板２１の下方側の端面には、金属層である銅箔２１ｄを残した状態で開口部２１ａを形成する。この銅箔２１ｄは、仕切り板２１に開口部２１ａを形成する前に、あるいは、開口部２１ａを形成した後に配置することができる。
【０１０５】
また、銅箔２１ｄは、開口部２１ａを覆う蓋部材として設けられる。銅箔２１ｄは、仕切り板２１の下側の表面に接着されている。接着剤の層は、きわめて薄い。本実施形態では、仕切り板２１の上側の表面にも、開口部２１ａを囲むようにして銅箔２１ｃが設けられている。この銅箔２１ｃは、仕切り板２１の送風通路側の表面に、開口部２１ａを囲むリング状の矩形状に形成されている。
【０１０６】
そして、開口部２１ａの周囲に金属層２１ｂを形成する。この金属層２１ｂは、仕切り板２１の開口部２１ａの内壁面と、仕切り板２１の上側表面に設けられた銅箔２１ｃ上とに渡って形成される。
【０１０７】
そして、電極部２５と、栓部２５ｅとは、開口部２１ａ内に挿入して配置される。そして、電極部２５ｂと銅箔２１ｄとの間、栓部２５ｅと金属層２１ｂとの間、および、銅箔２１ｄと電極部材２５ａとの間は、封止部材であるハンダ２３を介して接合される。
【０１０８】
これにより、封止部材であるハンダ２３の他に、銅箔２１ｄによって開口部２１ａを塞ぐことができ、仕切り板２１の開口部２１ａを封止することができる。一方、熱交換部材２５と開口部２１ａの内壁面との間の隙間を封止部材であるハンダ２３と金属層２１ｂとで封止することができる。
【０１０９】
これは、熱交換部材２５の下方側に栓部２５ｅが形成されたことになって、熱交換部材２５で開口部２１ａを栓することで、上記隙間をハンダ２３で封止することができる。
【０１１０】
なお、ここでは、電極部２５ｂと電極部材２５ａとの間は、それらの間に銅箔２１ｄを介して接合されることになるが、この銅箔２１ｄは、電極部２５ｂおよび電極部材２５ａと同様に熱伝熱性が良好であるため熱抵抗が低下することはない。
【０１１１】
（第３実施形態）
以上の第１、第２実施形態では、熱交換部材２５と開口部２１ａとの間に形成される隙間を含む開口部２１ａを電極部材２５ａ、あるいは銅箔２１ｄと電極部材２５ａとで蓋するように封止させたが、これに限らず、熱交換部材２５に形成された電極部２５ｂで開口部２１ａを蓋するように封止させても良い。
【０１１２】
具体的には、図６に示すように、隣接する熱電素子１２、１３を仕切り板２１の開口部２１ａ内に挿入し、封止部材であるハンダ２３を介して熱電素子１２、１３と電極部２５ｂとを接合するように構成している。なお、このときには、電極部２５ｂで開口部２１ａの周囲を含めて封止部材であるハンダ２３で封止することができる。
【０１１３】
なお、この場合には、電極部２５ｂで開口部２１ａおよびその周囲を蓋するようにしているので開口部２１ａの開口面積よりも大きい平面が必要である。さらに、熱交換部材２５は、仕切り板２１の上方側の表面に、その電極部２５ｂの一端面が金属層２１ｂの上に重ねるように配置される。従って、この場合には、防湿処理のためのコーティング材２９は熱交換部材２５の外郭にコーティング処理を行えば良い。
【０１１４】
以上の構成によれば、開口部２１ａの開口面積に制約されることなく、熱交換部材２５に伝熱面積のより大きなフィン部分を有する熱交換部２５ｃを形成することができる。また、この場合には、仕切り板の開口部２１ａを熱電素子１２、１３を栓部１２ｅ、１３ｅとして形成され、開口部２１ａを栓するように封止部材であるハンダ２３で封止することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、仕切り板２１の上方側の表面に銅箔２１ｃと金属層２１ｂを形成したが、これに限らず、この部位のみをなくしても良い。これによれば、製造コストの安い仕切り板２１を形成できる。
【０１１６】
（第４実施形態）
以上の実施形態では、開口部２１ａの周囲に金属層２１ｂを設けたスルーホール型のプリント基板を用いて仕切り板２１を形成したが、これに限らず、図７に示すように、開口部２１ａの表裏のいずれか一方の周囲にのみ銅箔２１ｃのランドを有するプリント基板を用いても良い。
【０１１７】
また、本実施形態では、仕切り板２１の下側の表面にのみ、開口部２１ａを囲むようにして銅箔２１ｃが接着される。この銅箔２１ｃは、開口部２１ａを囲むだけの環状のものである。そして、電極部材２５ａは、開口部２１ａより大きく、その銅箔２１ｃの外縁と同等かやや小さい大きさをもつ。また、電極部材２５ａは、開口部２１ａを覆う大きさをもつ。
【０１１８】
そして、この電極部材２５ａと銅箔２１ｃとの間は、封止部材であるハンダ２３によって接合されている。一方、熱交換部材２５の電極部２５ｂは、開口部２１ａより小さく、開口部２１ａの中に配置されている。電極部２５ｂは、ハンダ２３によって電極部材２５ａに接合されている。さらに、電極部２５ｂは、ハンダ２３によって銅箔２１ｃにも接合されている。
【０１１９】
以上の構成によれば、電極部材２５ａが開口部２１ａを塞ぐ蓋として機能する。また、電極部２５ｂは、開口部２１ａを塞ぐ栓として機能する。従って、開口部２１ａの周囲との隙間を銅箔２１ｃに接合されたハンダ２３で確実に封止することができる。しかも、仕切り板２１として安価なプリント基板を採用することができる。また、簡単な製造工程によって開口部２１ａを塞いだ構成を得ることができる。
【０１２０】
（第５実施形態）
以上の実施形態では、断面が略Ｕ字状に形成され、底面に平面状の電極部２５ｂを有する熱交換部材２５を本発明に適用させたが、これに限らず、具体的には、図８に示すように、底面部の電極部２５ｂを上方へ向けて開口した容器状に形成された熱交換部材２５に適用させても良い。
【０１２１】
本実施形態の熱交換部材２５は、図８に示すように、開口部２１ａ内に配置される下方部全体をオイルパン状の容器状に形成し、その底面部に電極部２５ｂを設けている。そして、開口部２１ａの内壁面と熱交換部材２５との間の隙間を封止部材であるハンダ２３で封止するようにしている。
【０１２２】
熱交換部材２５は、容器状の電極部２５ｂから仕切り板２１の主平面に沿って広がる拡大部分と、その拡大部分から上方に向けて立ち上がる平面に熱交換部２５ｃとを備えて構成される。本実施形態では、開口部２１ａより十分に伝熱面積が大きい熱交換部２５ｃが形成できる。
【０１２３】
以上の構成によれば、熱交換部材２５の下方部に、容器状、すなわち底面および包囲側壁を有する完全な栓部２５ｅが形成されることになる。さらに、本実施形態では、熱交換部材２５が仕切り板２１の表面に沿って広がるフランジ部分２５ｆを備える。このため、電極部２５ｂと栓部２５ｅとフランジ部２５ｆとが蓋状の構成を提供する。
【０１２４】
これにより、熱交換部材２５で開口部２１ａを栓することで、開口部２１ａと熱交換部材２５との間の隙間をハンダ２３で封止することができる。また、この場合には、防湿処理のためのコーティング材２９は熱交換部材２５の外郭にコーティング処理を行えば良い。
【０１２５】
（第６実施形態）
本実施形態では、図９に示すように、平面状の電極部２５ｂの一部のみを下方に突き出すようにオイルパン状に形成された熱交換部材２５に本発明を適用している。これによれば、オイルパン状に形成された電極部２５ｂが封止部材であるハンダ２３と接合されることで、ハンダ２３との接合面積を拡大することが可能となる。これにより、ハンダ２３の使用量を低減することができる。
【０１２６】
（第７実施形態）
以上の実施形態では、封止部材としてハンダ２３を用いて、仕切り板２１の開口部２１ａに形成される隙間を封止させるようにしたが、これに限らず、封止部材としてシリコン系もしくはフッ素系の充填材など樹脂材料で樹脂層を形成して封止させても良い。この充填材３８は、例えば、接着剤によって提供されることができる。
【０１２７】
具体的には、図１０に示すように、封止部材である充填材３８を開口部２１ａと熱交換部材２５との間の隙間に充填させている。なお、この場合では、仕切り板２１はＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、もしくはＰＥＴ樹脂などの絶縁材料を用いて開口部２１ａを形成するのみで良い。
【０１２８】
また、電極部２５ｂと電極部材２５ａとの接合はハンダ２３を用いて接合している。なお、充填材３８は、ハンダ２３の表面を覆うように配置されることがある。
【０１２９】
そして、熱交換部材２５は、仕切り板２１の下側面に達する電極部２５ｂと、上側面に位置するフランジ部２５ｆとを有する。これら電極部２５ｂとフランジ部２５ｆとによって蓋状の構成が提供される。蓋状の部位は、開口部２１ａを覆うとともに封止する。熱交換部材２５は、熱電素子収容室２２側において、充填材３８によって仕切り板２１と接着されている。
【０１３０】
また、充填材３８は、仕切り板２１の開口部２１ａの内壁面と、仕切り板２１の下側の主平面の開口部２１ａの周囲とに接着されている。一方、充填材３８は、栓部２５ｅと、電極部２５ｂとに接着されている。
【０１３１】
この結果、熱交換部材２５と充填材３８とは、共同して開口部２１ａを封止する。なお、充填材３８は、図１０に図示される状態よりも深く、奥にまで侵入した構成を採用することができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、電極部材２５ａ、ハンダ２３、および熱交換部材２５によって熱伝導性部材が提供され、熱電素子１２、１３と送風通路としての熱交換部収容室２７ａとの間の熱的な伝導経路が提供される。さらに、充填材３８が開口部２１ａと熱交換部材２５との間の隙間を封止する
（第８実施形態）
本実施形態では、図１１に示すように、封止部材としての充填材３８を熱交換部材２５の送風通路側、すなわち熱交換部材２５の外側の表面に、そこに形成された凹部に溜まるほどに付与している。
【０１３３】
このような構成による構造では、液状の充填材３８を充填して硬化させることで得ることができる。図示するように、充填材３８は、電極部２５ｂの背面側に形成された凹部に充填される。
【０１３４】
さらに、充填材３８は、開口部２１ａの内壁面と熱交換部材２５との間の隙間に侵入し、それらの隙間を封止している。本実施形態では、電極部２５ｂと電極部材２５ａとの電気的かつ熱伝導に優れたハンダ２３による接合が行われた後に、開口部２１ａに形成される隙間を封止部材としての充填材３８により封止している。
【０１３５】
これによれば、仕切り板２１の開口部２１ａに形成される隙間を充填材３８で確実に封止することができる。この結果、熱電素子収容室２２と吸熱熱交換部２７ａとの間、および、熱電素子収容室２２と吸熱熱交換部２７ｂとの間の気密を向上できる。また、この場合には、製造コストの安い仕切り板２１を用いることができる。
【０１３６】
なお、以上の実施形態では、シリコン系など樹脂材料の充填材３８で樹脂層を形成したが、フッ素系の充填材でも良い。つまり、耐熱性の特性を有する樹脂またはゴム材料またはエラストマ等であれは良い。
【０１３７】
さらに、以上の実施形態では、封止部材である充填材３８で仕切り板２１の開口部２１ａに形成される隙間を封止させたが、これに限らず、封止部材として、充填材３８とハンダ２３との両方を用いて構成しても良い。
【０１３８】
（第９実施形態）
以上の実施形態では、仕切り板２１としてプリント基板などの絶縁材料で形成したが、これに限らず、仕切り板２１として柔軟性のあるフィルム状の薄板で形成しても良い。具体的には、仕切り板２１は、図１２に示すように、可撓性を示すように樹脂材料により形成されている。そして、熱交換部材２５の電極部２５ｂは、開口部２１ａの周面を蓋する蓋状に形成される。
【０１３９】
さらに、電極部材２５ａが開口部２１ａの周面を蓋する蓋状に形成される。本実施形態では、熱交換部材２５と電極部材２５ａとの両方が蓋状に形成されている。なお、仕切り板２１は、上述したように可撓性の有する樹脂基板であって、例えば、薄板もしくはフィルムと呼ばれうるものである。
【０１４０】
仕切り板２１は、例えば、厚さ０．３ｍｍ以下の樹脂フィルムである。なお、仕切り板２１は、厚さ０．１ｍｍ以下の樹脂フィルムとすることができる。また、仕切り板２１は、これらの他に厚さ数十ミクロン程度の極薄の樹脂フィルムとすることができる。
【０１４１】
そして、仕切り板２１には、開口部２１ａとしてのスルーホール２１ａが形成されている。スルーホール２１ａは、熱電素子１２、１３の配列位置に対応して設けられている。また、仕切り板２１の両面におけるスルーホール２１ａの縁部分には、細い幅をもって枠状に電極２１ｃが設けられている。この電極２１ｃは、ランドと呼びうるものである。
【０１４２】
なお、電極２１ｃは、接着された銅箔あるいは銅メッキによって設けられ、薄膜電極と称される。また、本実施形態では、電極２１ｃは、仕切り板２１の両面に設けられる。電極２１ｃは、仕切り板２１の片面にのみ設けられることができる。このような仕切り板２１は、フレキシブルプリント板、あるいは導電パターン付きフィルムとも呼ばれうるものである。
【０１４３】
また、電極部材２５ａは、仕切り板２１の図中下側の面に設けられた電極２１ｃと対向して位置づけられる。熱交換部材２５は、仕切り板２１の図中上側の面に設けられた電極２１ｃと対向して位置づけられる。本実施形態では、電極部材２５ａと電極２１ｃとの間が封止部材であり熱伝導部材でもあるハンダ２３で接合される。
【０１４４】
さらに、電極部２５ｂと電極２１ｃとの間が封止部材であり熱伝導部材でもあるハンダ２３で接合される。加えて、スルーホール２１ａの中が封止部材であり熱伝導部材でもあるハンダ２３で満たされる。
【０１４５】
このような構成は、スルーホール２１ａ内にハンダ２３としてのペースト材を充填した仕切り板２１を用意し、その両面に熱交換部材２５と電極部材２５ａとを積層して配置し、その状態でペースト材を加熱してハンダ付けする製造方法によって得ることができる。
【０１４６】
以上のような構成によれば、熱交換部材２５の熱交換部２５ｃと熱電素子１２、１３との間の距離を小さくすることができる。さらに、電極部材２５ａと熱交換部材２５との間を広い面積に渡ってハンダ２３で直接に接合することができる。このため、熱的な抵抗を低減しつつ、ハンダ２３によって隙間を封止することができる。
【０１４７】
また、本実施形態では、仕切り板２１として変形することができる樹脂フィルムを用いているので、吸放熱の温度差により発生する構成部品の熱膨張および熱収縮を吸収することができる。例えば、仕切り板２１が変形できることで、熱電素子１２、１３ならびにそれらの接合部分に加わる応力を低減することができる。この結果、耐久性あるいは信頼性で有利である。
【０１４８】
また、本実施形態では、電極部材２５ａと電極部２５ｂとの両方が蓋状に構成されたが、これらのうちの一方だけを蓋状に構成し、他方をスルーホール２１ａ内に収容されるように構成してもよい。また、電極部材２５ａと電極部２５ｂとの両方がスルーホール２１ａ内に収容される大きさとされ、それらの部位と電極２１ｃとの間にハンダ２３がその表面張力で橋渡しするように膜を張り、接合され、それらの間の隙間が封止されてもよい。
【０１４９】
さらに、電極部材２５ａを備えない構成としてもよい。この代替構成においては、熱電素子１２、１３が、スルーホール２１ａ内に挿入して配置される。代替構成では、熱電素子１２、１３がスルーホール２１ａから突き出して配置されるか、熱電素子１２、１３が仕切り板２１の上側面に面して露出して配置される。そして、熱電素子１２、１３が、電極部２５ｂにハンダ２３によって直接に接合される。
【０１５０】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、仕切り板２１をガラスエポキシからなる絶縁材料を用いてプリント基板に形成したが、これに限らず、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、もしくはＰＥＴ樹脂などの絶縁材料を用いて、開口部を形成し、その開口部２１と熱交換部材２５もしくは熱電素子１２、１３との間の隙間を封止部材であるハンダ２３で封止するように構成しても良い。これによれば、製造コストの安い仕切り板２１で開口部２１ａを形成できる。
【０１５１】
また、吸熱側と放熱側との両方を空気との熱交換に適した構成とすることなく、片方だけ、あるいは両方を固体に熱伝達させる構成としてもよい。
【０１５２】
また、以上の実施形態では、２つの熱電素子１２、１３およびひとつの電極部材２５ａに対応してひとつの開口部２１ａを設けたが、これに限らず、２つの熱電素子１２、１３またはひとつの電極部材２５ａに対応する領域に複数の開口部２１ａを仕切り板２１に形成してもよい。
【０１５３】
例えば、電極部材２５ａに対応する領域に、複数の円形の開口部２１ａを設けることができる。これらの開口部２１ａは、スルーホールとして構成され、それら各々の周囲には電極２１ｃが形成される。
【０１５４】
またこれらの他に、電極部材２５ａは、所定の領域内に形成された一群のスルーホールを蓋するように構成される。そして、熱交換部材２５の電極部２５ｂは、所定の領域内に形成された一群のスルーホールを蓋するように構成される。
【０１５５】
この構成においても、スルーホール内は、熱伝達に優れたハンダ２３が充填される。電極部材２５ａは電極２１ｃにハンダ接合される。また、熱交換部材２５の電極部２５ｂも電極２１ｃにハンダ接合される。この結果、熱電素子１２、１３と熱交換部材２５とを熱伝達に優れた状態で接合することができる。他の側面では、熱伝達に優れた構成を得ながら、ハンダ２３を用いて開口部２１ａを封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【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】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示すＢ部拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態における仕切り板２１の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第４実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第６実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第７実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第８実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第９実施形態における主要部の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１２…Ｐ型熱電素子、熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子、熱電素子
１２ｅ、１３ｅ…栓部
２１…仕切り板（仕切り部材）
２１ａ…開口部、スルーホール
２１ｃ…銅箔（金属層）
２１ｄ…銅箔（電極部、金属層、熱伝導部材）
２２…熱電素子収容室
２３…ハンダ（封止部材、熱伝導部材）
２５…熱交換部材（熱交換素子、熱伝導部材）
２５ａ…電極部材（電極部、熱伝導部材、蓋部）
２５ｂ…電極部（蓋部、栓部）
２５ｃ…熱交換部（フィン部）
２５ｄ…蓋部
２５ｅ…栓部（電極部）
２５ｆ…フランジ部（電極部、蓋部）
２７ａ…吸熱熱交換部（熱交換部収容室）
２７ｂ…放熱熱交換部（熱交換部収容室）
２９…コーティング材（封止部材、樹脂層）
３８…充填材（封止部材、樹脂層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006310506.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006310506.tif 000008
【図７】
2006310506.tif 000009
【図８】
2006310506.tif 000010
【図９】
2006310506.tif 000011
【図１０】
2006310506.tif 000012
【図１１】
2006310506.tif 000013
【図１２】
2006310506.tif 000014