(57)【要約】【課題】  熱電素子の側面の熱が低温側となる電極部材に熱伝達しないように構成することで、熱電変換効率の向上が図れる熱電変換装置を実現する。【解決手段】  第１絶縁基板１１に、Ｐ型熱電素子１２、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、その熱電素子基板１０の両側に対向して配置され、隣接して配列された熱電素子１２，１３とを電気的に接続する電極部２５と吸熱、放熱するコルゲートフィン２６とを有する第１電極部材２２を第２絶縁基板２１に複数個配列して構成された一対の吸熱／放熱電極基板２０とを備え、吸熱／放熱電極基板２０は、熱電素子１２、１３の両端に電極部２５を介して直列的に接続するように構成し、かつ電極部２５と熱電素子１２、１３との接合面近傍に第２絶縁基板２１の一端面を配置するように構成した。これにより、熱電変換効率の向上が図れる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記熱電素子基板（１０）の両側に対向して配置され、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（２５）、およびその電極部（２５）より伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２６）を有する第１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一対の吸熱／放熱電極基板（２０）とを備え、
前記吸熱／放熱電極基板（２０）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）との両端にそれぞれ前記電極部（２５）を直列的に接続するように構成し、かつその電極部（２５）と前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）との接合面近傍に前記第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成したことを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記電極部（２５）が低温側となる前記第１電極部材（２２）を構成した一方の前記吸熱／放熱電極基板（２０）は、前記電極部（２５）と前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）との接合面近傍に前記第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成した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】
前記吸熱／放熱電極基板（２０）は、前記電極部（２５）と前記Ｐ型熱電素子（１２）および前記Ｎ型熱電素子（１３）との接合面が、好ましくは前記第２絶縁基板（２１）の一端面から前記第２絶縁基板（２１）の板厚（ｔ１）と前記電極部（２５）の板厚（ｔ２）とを加算した突き出し寸法（Ｌ）の範囲内に配置されるか、より好ましくは前記第２絶縁基板（２１）の一端面から内側に配置され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。
【請求項４】
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、
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第２電極部材（２２ａ）と、
前記熱電素子基板（１０）の両側に対向して配置され、一方に前記第２電極部材（２２ａ）より伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２６）を有し、金属材料からなる一対の金属基板（２０ａ）とを備え、
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）とは、その両端に前記第２電極部材（２２ａ）を介して直列的に接続するとともに、
前記金属基板（２０ａ）は、前記第２電極部材（２２ａ）に対向する位置に絶縁材料からなる絶縁層（２１ａ）を形成し、その絶縁層（２１ａ）に前記第２電極部材（２２ａ）を接合するように構成した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に関するものであり、特に、ペルチェ効果により熱電素子で発生する熱の熱損失の防止に関する。
【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、一方に熱交換部を有して平板状の金属材料からなる一対の金属基板の間に、複数個のＰ型熱電素子とＮ型熱電素子とを電極部材を介して直列に接合して形成した熱電素子を配置し、隣り合う電極部材のいずれか一方を金属基板のいずれか一方に接続し、隣り合う電極部材のいずれか他方を隣り合う電極部材のいずれか他方に接続し、金属基板の間に熱遮蔽板を設けている。
【０００３】
つまり、間近に対向する高温側となる金属基板と低温側となる金属基板との間に、熱遮蔽板を設けることで熱放射による高温側から低温側への熱移動の防止を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−０９３１４８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、高温側から低温側への熱放射による熱移動は防止できるが、この熱損失の他に熱電素子内に電流が流れることで熱電素子自体の抵抗によりジュール熱が発生することで熱電素子が発熱するとともに、素子自体が高熱となって、低温側の接合部以外が高温となる。
【０００５】
特に素子側面と低温の接合部に接続される電極部材との間には対流による熱伝達が作用することで素子側面の熱が低温側となる電極部材に熱損失として熱伝達される。しかも、この種の装置ではペルチェ効果により発生する吸熱量は極めて小さいため僅かな熱損失が生ずると吸熱量が低下して熱電変換効率が低減する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、熱電素子の側面からの熱が低温側となる電極部材に熱伝達しないように構成することで、熱電変換効率の向上が図れ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４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、この熱電素子基板（１０）の両側に対向して配置され、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（２５）、およびその電極部（２５）より伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２６）を有する第１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一対の吸熱／放熱電極基板（２０）とを備え、
吸熱／放熱電極基板（２０）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）との両端にそれぞれ電極部（２５）を直列的に接続するように構成し、かつその電極部（２５）とＰ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）との接合面近傍に第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成したことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第１絶縁基板（１１）の両側に第２絶縁基板（２１）が対向して配置されることで、高温側となる第１電極部材（２２）と低温側となる第１電極部材（２２）とが第１絶縁基板（１１）により遮断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。
【０００９】
また、第２絶縁基板（２１）の一端面を熱電素子（１２、１３）の接合面近傍に配置させることにより、低温側となる第１電極部材（２２）の熱電素子（１２、１３）側に対して露出する表面積を低下することができる。例えば、電極部（２５）が第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電極部材（２２）を構成させることで、第１電極部材（２２）の電極部（２５）のみが熱電素子（１２、１３）側に露出している。従って、熱電素子（１２、１３）の側面から対流により低温側となる第１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。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、電極部（２５）が低温側となる第１電極部材（２２）を構成した一方の吸熱／放熱電極基板（２０）は、電極部（２５）とＰ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）との接合面近傍に第２絶縁基板（２１）の一端面を配置するように構成した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、この種の装置では、直列的に接続した熱電素子（１２、１３）に流れる電流の方向を切り替えることで第１電極部材（２２）を高温側／低温側に可変可能であるが、電流の流れ方向を切り替えないように構成した吸熱／放熱電極基板（２０）であれば、低温側となる第１電極部材（２２）の露出する表面積を低下するように第２絶縁基板（２１）の一端面を配置することで、低温側となる第１電極部材（２２）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。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、吸熱／放熱電極基板（２０）は、電極部（２５）とＰ型熱電素子（１２）およびＮ型熱電素子（１３）との接合面が、好ましくは第２絶縁基板（２１）の一端面から第２絶縁基板（２１）の板厚（ｔ１）と電極部（２５）の板厚（ｔ２）とを加算した突き出し寸法（Ｌ）の範囲内に配置されるか、より好ましくは第２絶縁基板（２１）の一端面から内側に配置されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、具体的には、第１電極部材（２２）の熱電素子（１２、１３）側に対して露出する表面積が、好ましくは突き出し寸法（Ｌ）が（ｔ１＋ｔ２）＞Ｌであれば、熱電素子（１２、１３）の側面から対流により低温側となる第１電極部材（２２）への熱伝達量を低下することができる。
【００１４】
より好ましくは、電極部（２５）を第２絶縁基板（２１）の一端面から突き出さないように第１電極部材（２２）を構成させることで熱電素子（１２、１３）側に対して露出する表面積が最も小さくすることができる。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。
【００１５】
請求項４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、この熱電素子基板（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第２電極部材（２２ａ）と、熱電素子基板（１０）の両側に対向して配置され、一方に第２電極部材（２２ａ）より伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部（２６）を有し、金属材料からなる一対の金属基板（２０ａ）とを備え、
隣接して配列されたＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とは、その両端に第２電極部材（２２ａ）を介して直列的に接続するとともに、金属基板（２０ａ）は、第２電極部材（２２ａ）に対向する位置に絶縁材料からなる絶縁層（２１ａ）を形成し、その絶縁層（２１ａ）に第２電極部材（２２ａ）を接合するように構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、金属基板（２０ａ）および熱交換部（２６）が電気的に絶縁されるタイプの熱電変換装置においても、金属基板（２０ａ）との間に、第１絶縁基板（１１）を配置することで、高温側となる第２電極部材（２２ａ）と低温側となる第２電極部材（２２ａ）とが第１絶縁基板（１１）により遮断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。
【００１７】
また、金属基板（２０ａ）には、絶縁層（２１ａ）を形成し、その絶縁層（２１ａ）に第２電極部材（２２ａ）を接合するように構成したことにより、低温側となる第２電極部材（２２ａ）の熱電素子（１２、１３）側に対して露出する表面積を低下することができる。これにより、熱電素子（１２、１３）の側面から対流による低温側となる第２電極部材（２２ａ）側への熱伝達量を低下することができる。従って、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。
【００１８】
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】
【００１９】
（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模式図である。また、図３は図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
本実施形態の熱電変換装置は、図１ないし図３に示すように、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、この熱電素子基板１０の両側に対向して配置される一対の吸熱／放熱電極基板２０から構成している。
【００２１】
まず、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。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。
【００２２】
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に略碁盤目状に配列するように基板穴（図示せず）を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の両端は、絶縁基板１１よりも上端面、下端面が外方に突き出すように形成している。
【００２３】
吸熱／放熱電極基板２０は、図１および図２に示すように、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る。一方の上方側に配される吸熱／放熱電極基板２０は、隣接するＰ型熱電素子１２からＮ型熱電素子１３に電流を流すように複数個の第１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）からなる第２絶縁基板２１に一体構成している。
【００２４】
他方の下方側に配される吸熱／放熱電極基板２０は隣接するＮ型熱電素子１３からＰ型熱電素子１２に電流を流すように複数個の第１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）からなる第２絶縁基板２１に一体構成している。
【００２５】
また、第１電極部材２２は、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であって、銅材などの導電性金属からなる板材を略Ｕ字状に形成し、その底部に平面状からなる電極部２５を形成している。そして、熱電素子１２、１３の上方側に配設される第１電極部材２２は、その電極部２５がＰ型からＮ型に電流が流れるように接続し、熱電素子１２、１３の下方側に配設される第１電極部材２２は、Ｎ型からＰ型に電流が流れるように接続している。
【００２６】
なお、互いに隣接する第１電極部材２２同士は、それぞれ電気的に絶縁されている。また、図中に示す左右端に配設される第１電極部材２２は、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、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。
【００２７】
そして、図１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。
【００２８】
ここで、熱電素子１２、１３の両端がそれぞれ第１電極部材２２で電気的に接続されることで、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から上方側の第１電極部材２２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から下方側の第１電極部材２２を介してＰ型熱電素子１２に直列的に流れる。
【００２９】
このときに、ＮＰ接合部を構成する下方側の電極部２５は、ペルチェ効果によって低温の状態となり、ＰＮ接合部を構成する上方側の電極部２５は高温の状態となる。ところで、この第１電極部材２２には、熱交換部であるコルゲートフィン２６が設けられている。このコルゲートフィン２６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、電極部２５より伝熱される熱を吸熱、放熱するためのフィンである。
【００３０】
そして、上方側に配設されるコルゲートフィン２６は、高温側となる電極部２５より高温の状態の熱が伝熱される。言い換えれば、放熱熱交換部が形成されて冷却流体が接触される。一方、下方側のコルゲートフィン２６は、低温側となる電極部２５より低温の状態の熱が伝熱される。言い換えれば吸熱熱交換部が形成されて被冷却流体が接触される。
【００３１】
そこで、第２絶縁基板２１を区画壁として区画して、上方側、下方側にそれぞれ図示しないケース部材で空気通路を形成して、それぞれの空気通路に空気を流通させると、コルゲートフィン２６と空気とが熱交換され、上方側のコルゲートフィン２６で空気を加熱することができ、下方側のコルゲートフィン２６で空気を冷却することができる。
【００３２】
なお、第１電極部材２２に切り起こしなどの加工によって、ルーバー、オフセットフィンなどを形成して熱交換フィンとし、この熱交換フィンにより空気と熱交換しても良い。
【００３３】
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。図２に示すように、熱電素子基板１０は、熱電素子１２、１３を第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一体に構成する。そして、吸熱／放熱電極基板２０は、第１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電極部材２２は、第２絶縁基板２１の一端面と電極部２５の平面が同一面となるように第２絶縁基板２１に一体に構成する。
【００３４】
そして、一対の吸熱／放熱電極基板２０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／放熱電極基板２０では、電極部２５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とともに、下方側に配設される吸熱／放熱電極基板２０では、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。
【００３５】
次に、熱電素子１２、１３の両端と電極部２５との接合部は半田付けなどで接合する。そして、上方側、下方側を図示しないケース部材により空気経路を形成するように組み付けることで、上方側に放熱熱交換部が形成され、下方側に吸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。
【００３６】
ところで、この種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２５との接合部が下方側で低温の状態、上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、側面側も高温の状態となっている。
【００３７】
つまり、熱電素子１２、１３の側面から低温側となる下方の電極部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。
【００３８】
さらに、高温側となる上方の電極部２５と、低温側となる下方の電極部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、高温側の電極部２５と低温側の電極部２５とが接近しているため対流により高温側の電極部２５から低温側の電極部２５に熱移動による熱損失が生ずるが、本発明では第１絶縁基板１１を設けることで、上方の電極部２５と下方の電極部２５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。
【００３９】
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電極部材２２を、電極部２５の平面が第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、図４（ａ）に示すように、第１電極部材２２が第２絶縁基板２１の一端面よりも突き出すように構成しても良い。これは発明者らが検討して見い出したものであり、具体的には、第２絶縁基板２１の板厚ｔ１と電極部２５の板厚ｔ２とを加算した突き出し高さＬの範囲内であれば、熱電素子１２、１３の側面から低温側となる第１電極部材２２への熱伝達量を小さくできる。
【００４０】
また、より好ましくは、図４（ｂ）に示すように、接合部が第２絶縁基板２１の一端面よりも内側に収まるように第１電極部材２２を第２絶縁基板２１に構成しても良い。これによれば、上記実施形態よりもより熱伝達量を小さくできる。
【００４１】
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るように構成しても良い。
【００４２】
ただし、このときは、上方側にＰＮ接合部が形成されることで上方側に吸熱熱交換部が形成され、下方側にＮＰ接合部が形成されることで下方側に放熱熱交換部が形成される。つまり、隣接して配列された熱電素子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。
【００４３】
以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、第１絶縁基板１１の両側に第２絶縁基板２１が対向して配置されることで、高温側となる第１電極部材２２と低温側となる第１電極部材２２とが第１絶縁基板１１により遮断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。
【００４４】
また、第２絶縁基板２１の一端面を熱電素子１２、１３の接合面近傍に配置させることにより、低温側となる第１電極部材２２の熱電素子１２、１３側に対して露出する表面積を低下することができる。例えば、電極部２５が第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電極部材２２を構成させることで、第１電極部材２２の電極部２５のみが熱電素子１２、１３側に露出している。
【００４５】
従って、熱電素子１２、１３の側面から対流により低温側となる第１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、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。
【００４６】
また、一対の吸熱／放熱電極基板２０は、具体的に、電極部２５とＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３との接合面が、好ましくは第２絶縁基板２１の一端面から第２絶縁基板２１の板厚ｔ１と電極部２５の板厚ｔ２とを加算した突き出し寸法Ｌの範囲内に配置されるか、より好ましくは第２絶縁基板２１の一端面から内側に配置されることにより、第１電極部材２２の熱電素子１２、１３側に対して露出する表面積が、好ましくは突き出し寸法Ｌが（ｔ１＋ｔ２）＞Ｌであれば、熱電素子１２、１３の側面から対流により低温側となる第１電極部材２２への熱伝達量を低下することができる。
【００４７】
そして、より好ましくは、電極部２５を第２絶縁基板２１の一端面から突き出さないように第１電極部材２２を構成させることで熱電素子１２、１３側に対して露出する表面積が最も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。
【００４８】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、一対の吸熱／放熱電極基板２０の間に熱電素子基板１０を挟んで組み合わせて、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ように構成したが、これに限らず、熱電素子１２、１３に流す電流の流れ方向を一定として、一方の接合部が低温の状態となり、他方の接合部が高温の状態となるように構成したときは、図５に示すように、冷温側となる接合部のみに第１電極部材２２を第１実施形態と同じように第２絶縁基板２１に一体に構成させるようにしても良い。
【００４９】
言い換えれば、ＮＰ接合部を構成する電極部２５を有する上方側の第１電極部材２５は、第２絶縁基板２１が第１電極部材２５の上方端に配置するように一体に構成しても良い。そして、一対の吸熱／放熱電極基板２０の周囲をケース部材２７により覆うことで、下方側には吸熱熱交換部の空気通路が形成され、上方側には放熱熱交換部の空気通路が形成される。なお、上方端に配置する第２絶縁基板２１はケース部材２７と兼用しても良い。
【００５０】
これによれば、上述のように電流の流れ方向を切り替えないように構成した吸熱／放熱電極基板２０であれば、低温側となる第１電極部材２２の露出する表面積を低下するように第２絶縁基板２１の一端面を配置することで、低温側となる第１電極部材２２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。なお、高温側となる上方側に配設される第１電極部材２２から放熱される熱は熱損失にならない。
【００５１】
（第３実施形態）
以上の実施形態では、電極部２５より伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部であるコルゲートフィン２６に電位が印加された熱電変換装置に本発明を適用させたが、熱交換部であるコルゲートフィン２６が電気的に絶縁された熱電変換装置に本発明を適用させても良い。
【００５２】
具体的には、図６に示すように、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、この熱電素子基板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第２電極部材２２ａと、熱電素子基板１０の両側に対向して配置され、一方に第２電極部材２２ａより伝熱される熱を吸熱、放熱する熱交換部であるコルゲートフィン２６を有し、金属材料からなる一対の金属基板２０ａとから構成している。
【００５３】
熱電素子基板１０は、以上の実施形態と同じように構成している。第２電極部材２２ａは、平板状の銅材などの導電性金属からなる板材で形成して、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とを直列的に接続するように配設される。そして、金属基板２０ａは、第２電極部材２２ａに対向する位置に絶縁材料からなる絶縁層２１ａを形成し、その絶縁層２１ａに第２電極部材２２ａを接合するように構成している。
【００５４】
言い換えれば、高温側となる上方の第２電極部材２２ａと、低温側となる下方の第２電極部材２２ａとの間に、以上の実施形態と同じように第１絶縁基板１１を設けて上方の第２電極部材２２ａと下方の第２電極部材２２ａ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ようにしている。
【００５５】
そして、第２電極部材２２ａ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形成して、金属基板２０ａに絶縁層２１ａを介して接合させるように構成している。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。
【００５６】
ここで、金属基板２０ａは、銅、アルミニウム、銀、真鍮などの熱伝導性に優れた材料で形成している。その一方に第２電極部材２２ａにより伝熱される熱を吸熱、放熱するための熱交換部であるフィン部材２６が接合されている。また、金属基板２０ａに形成する絶縁層２１は、例えば、絶縁フィルムの接合やダイヤモンドライクカーボンコーティング（ＤＬＣ）法などの成膜方法などで形成している。
【００５７】
なお、絶縁層２１の成膜方法は上述したこのダイヤモンドライクカーボンコーティング（ＤＬＣ）法に限らず、其の外に、アルミナ（Ａｌ２０３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）をエアロゾルデポジション法で成膜させても良い。また、これらの他に、セラミック塗料（例えば、シリカアルミナ系液体セラミックス）をディッピングで塗布後、乾燥させて成膜させても良い。
【００５８】
（他の実施形態）
以上の第１、第２実施形態では、第１電極部材２２を略Ｕ字状に形成するとともに、平面状の電極部２５を形成したが、これに限らず、図７および図８のように、形成しても良い。図７の場合は第１電極部材２２を略Ｗ字状に形成したものである。つまり、熱電素子１２、１３側に露出する電極部２５の面積を接合部に相当する面積まで低下させている。
【００５９】
これによれば、熱交換部であるコルゲートフィン２６の伝熱面積を拡大できるとともに、冷温側となる電極部２５の露出面積を小さくすることができる。また、図８の場合は第１電極部材２２を平板状の電極部２５の背面に多数の棒状からなるフィン部材２６を一体構成している。
【００６０】
これにより、熱交換部であるフィン部材２６の伝熱面積を拡大できることで、熱電素子１２、１３の放熱側接合部および吸熱側接合部で発生した熱のフィン部材２６から空気への熱交換が促進されるため熱電変換効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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模式図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は第１電極部材２２と第２絶縁基板２１との配置形態を示す要部縦断面図である。
【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模式図である。
【図６】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模式図である。
【図７】他の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８】他の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。
【符号の説明】
【００６２】
１０…熱電素子基板
１１…第１絶縁基板
１２…Ｐ型熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子
２０…吸熱／放熱電極基板
２０ａ…金属基板
２１…第２絶縁基板
２１ａ…絶縁層
２２…第１電極部材
２２ａ…第２電極部材
２５…電極部
２６…コルゲートフィン、フィン部材（熱交換部）
【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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