(57)【要約】【課題】短絡およびマイグレーションの発生が防止された熱電変換装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】複数のＰ型熱電素子１２と複数のＮ型熱電素子１３とが複数の電極部２５、３５によって交互に直列に接続されて構成される直列回路５０と、電極部２５、３５と直接接続されている複数の熱交換素子２６、３６と、これらの熱交換素子２６、３６を突出させるように保持する保持板２１、３１とを備えた熱電変換装置において、熱交換素子２６、３６は、電極部２５、３５への接続側に形成された嵌合部４５によって、保持板２１、３１に形成された貫通孔４３に嵌合しており、保持板２１、３１は、熱交換素子２６、３６の突出側である第１面２１ａ、３１ａの外周部に設けられた所定の高さの堰部２１ｃ、３１ｃと、この堰部２１ｃ、３１ｃの内側領域に形成されたシール層２７、３７とを有している。【選択図】図１
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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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、前記保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように前記複数の貫通孔（４３）に保持され、前記複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、
前記複数の熱交換素子（２６、３６）は、前記複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって前記複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、
前記保持板（２１、３１）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）の上に、前記複数の貫通孔（４３）が形成されている領域を含む所定の領域を取り囲むように設けられた所定の高さの堰部（２１ｃ、３１ｃ）と、前記所定の領域に形成されたシール層（２７、３７）とを有することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記堰部（２１ｃ、３１ｃ）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）のほぼ全領域を取り囲むように、前記保持板（２１、３１）の外周部に設けられてい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】
前記嵌合部（４５）は、前記貫通孔（４３）の横断面形状とほぼ同じ形状の平面部（２５、３５）と、前記平面部（２５、３５）の外周部分から突出する側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）とを有し、
前記側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）は前記貫通孔（４３）内において、前記貫通孔（４３）の縁面と全周に渡って嵌合していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記保持板（２１、３１）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、前記貫通孔（４３）と前記嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるように形成されたシール部（６７）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱電変換装置。
【請求項５】
複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、前記保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように前記複数の貫通孔（４３）に保持され、前記複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、
前記複数の熱交換素子（２６、３６）は、前記複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって前記複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、
前記嵌合部（４５）は、前記貫通孔（４３）の横断面形状とほぼ同じ形状の平面部（２５、３５）と、前記平面部（２５、３５）の外周部分から突出する側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）とを有し、前記側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）は前記貫通孔（４３）内において、前記貫通孔（４３）の縁面と全周に渡って嵌合していることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項６】
前記貫通孔（４３）は矩形の横断面をもち、
前記嵌合部（４５）は、前記平面部として矩形の平面部（２５、３５）を有し、前記側面部として、前記平面部（２５、３５）外周の対向する２辺からそれぞれ前記第１面（２１ａ、３１ａ）側に突出して熱交換部を構成する２つの突出面（２６、３６）の根元部分（２２ａ、３２ａ）と、前記平面部（２５、３５）の残りの２辺から前記根元部分（２２ａ、３２ａ）に対応する所定の立上り高さでそれぞれ突出している２つの側板部（２２ｂ、３２ｂ）とを有することを特徴とする請求項３または５に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記第１面（２１ａ、３１ａ）の上に形成されたシール層（２７、３７）を有することを特徴とする請求項５または６に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記保持板（２１、３１）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、前記貫通孔（４３）と前記嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるように形成されたシール部（６７）を有することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の熱電変換装置。
【請求項９】
複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、前記保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように前記複数の貫通孔（４３）に保持され、前記複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、
前記複数の熱交換素子（２６、３６）は、前記複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって前記複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、
前記保持板（２１、３１）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）の上に形成されたシール層（２７、３７）と、前記第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において前記貫通孔（４３）と前記嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるように形成されたシール部（６７）とを有することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の電極部（２５、３５）は、前記複数の熱交換素子（２６、３６）とそれぞれ一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の熱電変換装置。
【請求項１１】
複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、前記保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように前記複数の貫通孔（４３）に保持され、前記複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備える熱電変換装置の製造方法において、
前記複数の貫通孔（４３）の形成された領域を含む所定の領域を取り囲むように所定の高さの堰部（２１ｃ、３１ｃ）を前記第１面（２１ａ、３１ａ）上に有する前記保持板（２１、３１）を準備して、前記複数の熱交換素子（２６、３６）の前記複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）を前記複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合させて、熱交換モジュール（２０、３０）を構成する熱交換モジュール構成工程と、
前記熱交換モジュール構成工程の後に、前記第１面（２１ａ、３１ａ）上の前記所定の領域にシール層（２７、３７）を形成するシール層形成工程とを備えたことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
前記堰部（２１ｃ、３１ｃ）は、前記第１面（２１ａ、３１ａ）のほぼ全領域を取り囲むように、前記保持板（２１、３１）の外周部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
前記熱交換モジュール構成工程において、前記熱交換モジュール（２０、３０）を構成した後に、前記保持板（２１、３１）の前記第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、前記貫通孔（４３）と前記嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を形成することを特徴とする請求項１１または１２に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
複数のＰ型熱電素子（１２）と複数のＮ型熱電素子（１３）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、前記保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように前記複数の貫通孔（４３）に保持され、前記複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備える熱電変換装置の製造方法において、
前記保持板（２１、３１）の前記複数の貫通孔（４３）に、前記複数の熱交換素子（２６、３６）の前記複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）をそれぞれ嵌合させて、熱交換モジュール（２０、３０）を構成し、その後に、前記保持板（２１、３１）の前記第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、前記貫通孔（４３）と前記嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を形成する熱交換モジュール構成工程と、
前記熱交換モジュール構成工程の後に、前記第１面（２１ａ、３１ａ）上にシール層（２７、３７）を形成するシール層形成工程とを備えたことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
前記シール層形成工程において前記シール層（２７、３７）の形成に用いるシール剤は前記熱交換モジュール構成工程において前記シール部（６７）の形成に用いるシール剤より粘度が低いことを特徴とする請求項１３または１４に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１６】
前記シール層形成工程の後に、前記熱交換モジュール（２０、３０）の前記複数の熱交換素子（２６、３６）と直接接続された前記複数の電極部（２５、３５）によって、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）とが交互に直列に接続されて構成された前記直列回路（５０）を有する熱電変換モジュール（２００）を構成する熱電変換モジュール構成工程を備えたことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１７】
前記熱交換モジュール構成工程の後であって、前記シール層形成工程の前に、前記熱交換モジュール（２０、３０）の前記複数の熱交換素子（２６、３６）と直接接続された前記複数の電極部（２５、３５）によって、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）とが交互に直列に接続されて構成された前記直列回路（５０）を有する熱電変換モジュール（２００）を構成する熱電変換モジュール構成工程を備えたことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項１８】
前記複数の電極部（２５、３５）は、前記複数の熱交換素子（２６、３６）とそれぞれ一体に形成されていることを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか１つ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製造方法に関するものである。
【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に示されるものが知られている。この熱電変換装置では、絶縁基板に交互に複数個配列されたＮ型熱電素子とＰ型熱電素子に対して、その片方の端面から突出するように複数の放熱電極部材が、他方の端面から突出するように複数の吸熱電極部材が接合されている。これらの放熱、吸熱電極部材の各々は、Ｕ字状に成形された金属板により構成されて、そのＵ字状の底部において隣接するＮ型熱電素子とＰ型熱電素子とに接合されてこれらの間を電気的に接続する電極部と、この電極部から突出する放熱部、吸熱部とを備えている。
【０００３】
このように、放熱部および吸熱部を、絶縁層を介することなく電極部と接合させて設けることにより、熱交換効率に優れた熱電変換装置を提供することができる。
【特許文献１】特開２００６−９３４３７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、上記熱電変換装置においては、放熱部、吸熱部の周囲を流通する空気に含まれている水分や、結露などにより吸熱部に付着した水滴などが、放熱部、吸熱部側から熱電素子側にまで浸入する場合があり、これによって熱電素子側の直列回路において短絡やマイグレーションが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、短絡およびマイグレーションの発生が防止された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】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、この保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように複数の貫通孔（４３）に保持され、複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、複数の熱交換素子（２６、３６）は、複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、保持板（２１、３１）は、第１面（２１ａ、３１ａ）の上に、複数の貫通孔（４３）が形成されている領域を含む所定の領域を取り囲むように設けられた所定の高さの堰部（２１ｃ、３１ｃ）と、その所定の領域に形成されたシール層（２７、３７）とを有することを特徴としている。
【０００８】
このように、保持板（２１、３１）の熱交換素子（２６、３６）突出側である第１面（２１ａ、３１ａ）に堰部（２１ｃ、３１ｃ）を設けることにより、第１面（２１ａ、３１ａ）上にシール層（２７、３７）を形成する際に、堰部（２１ｃ、３１ｃ）によってシール剤がシール層（２７、３７）形成領域を越えて流れ出すのを防止できるため、低粘度のシール剤を用いることが可能となる。これにより、保持板（２１、３１）の貫通孔（４３）と熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５）との噛み合い部分の複雑な形状に沿って、その隙間を埋めるような気密性に優れたシール層（２７、３７）を簡単に形成することが可能となる。このようなシール層（２７、３７）を形成することで、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入することを確実に防止することができ、このような水滴の浸入により熱電素子（１２、１３）側で短絡およびマイグレーションが発生することを防止することができる。また、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）側で熱交換素子（２６、３６）などのイオン化によって発生するマイグレーション、およびそれに起因する短絡の発生を防止することができる。
【０００９】
堰部（２１ｃ、３１ｃ）は、例えば、請求項２に記載の発明のように、第１面（２１ａ、３１ａ）のほぼ全領域を取り囲むように、保持板（２１、３１）の外周部に設けることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のように、熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５）が、貫通孔（４３）の横断面形状とほぼ同じ形状の平面部（２５、３５）と、この平面部（２５、３５）の外周部分から突出して貫通孔（４３）の縁面と全周に渡って嵌合する側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）とを備えるように構成すると、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間が小さくなって、保持板（２１、３１）の第1面（２１ａ、３１ａ）にシール層（２７、３７）を形成する際にシール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層（２７、３７）の形成がさらに容易となる。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明のように、保持板（２１、３１）の熱交換素子（２６、３６）突出側と反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側に、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を設けると、このようなシール部（６７）をシール層（２７、３７）の形成前に予め形成しておくことで、シール層（２７、３７）を形成する際にシール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層（２７、３７）の形成がさらに容易となる。
【００１２】
請求項５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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように複数の貫通孔（４３）に保持され、複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、複数の熱交換素子（２６、３６）は、複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、嵌合部（４５）は、貫通孔（４３）の横断面形状とほぼ同じ形状の平面部（２５、３５）と、平面部（２５、３５）の外周部分から突出する側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）とを有し、側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）は貫通孔（４３）内において、貫通孔（４３）の縁面と全周に渡って嵌合していることを特徴としている。
【００１３】
このように、熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５）が、貫通孔（４３）の横断面形状とほぼ同じ形状の平面部（２５、３５）と、この平面部（２５、３５）の外周部分から突出して貫通孔（４３）の縁面と全周に渡って嵌合する側面部（２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ）とを備えるように構成することで、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間が小さくなって、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入しにくくなる。
【００１４】
この場合、例えば、請求項６に記載の発明のように、矩形の横断面をもつ貫通孔（４３）に対して、嵌合部（４５）を、矩形の平面部（２５、３５）と、さらに、この平面部（２５、３５）の対向する２辺からそれぞれ突出して熱交換部を構成する２つの突出面（２６、３６）の根元部分（２２ａ、３２ａ）と、平面部（２５、３５）の残りの２辺からそれぞれ突出して上記突出面（２６、３６）の根元部分（２２ａ、３２ａ）に対応する所定の高さをもつ側板部（２２ｂ、３２ｂ）とを有する側面部とによって構成することができる。
【００１５】
さらにこのような構成において、請求項７に記載の発明のように、熱交換素子（２６、３６）の突出側である第１面（２１ａ、３１ａ）の上にシール層（２７、３７）を形成すると、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入することを確実に防止することができる。またこのとき、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間が小さい構成となっていることにより、低粘度のシール剤を用いて、気密性に優れたシール層（２７、３７）を簡単に形成することが可能となる。
【００１６】
また、請求項５または６に記載の発明において、熱交換素子（２６、３６）が上記のような嵌合部（４５）を備えるのに併せて、請求項８に記載の発明のように、保持板（２１、３１）の熱交換素子（２６、３６）突出側と反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側に、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を設けると、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間が小さくなって、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入しにくくなる。また、請求項７に記載の発明のようにシール層（２７、３７）を設ける場合には、シール部（６７）をシール層（２７、３７）の形成前に予め形成しておくことで、シール層（２７、３７）を形成する際にシール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層（２７、３７）の形成がさらに容易となる。
【００１７】
請求項９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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように複数の貫通孔（４３）に保持され、複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備えた熱電変換装置において、複数の熱交換素子（２６、３６）は、複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）によって複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合しており、保持板（２１、３１）は、第１面（２１ａ、３１ａ）の上に形成されたシール層（２７、３７）と、第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるように形成されたシール部（６７）とを有することを特徴としている。
【００１８】
このように、熱交換素子（２６、３６）の突出側である第１面（２１ａ、３１ａ）の上にシール層（２７、３７）を形成し、反対側の第２面（２１ｂ、３１ｂ）側にも貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようなシール部（６７）を設けると、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入することを確実に防止することができる。また、シール層（２７、３７）の形成前に、予めシール部（６７）を形成しておくことで、シール層（２７、３７）を形成する際にシール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いて、気密性に優れたシール層（２７、３７）を簡単に形成することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の熱電変換装置においては、請求項１０に記載の発明のように、例えば、複数の電極部（２５、３５）が複数の熱交換素子（２６、３６）とそれぞれ一体に形成された構成とすることができる。これにより、熱交換素子（２６、３６）と別体の電極部材を備える場合に比較して、少ない部品数で熱電変換装置を構成することができる。
【００２０】
請求項１１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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように複数の貫通孔（４３）に保持され、複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備える熱電変換装置の製造方法において、複数の貫通孔（４３）の形成された領域を含む所定の領域を取り囲むように所定の高さの堰部（２１ｃ、３１ｃ）を第１面（２１ａ、３１ａ）上に有する保持板（２１、３１）を準備して、複数の熱交換素子（２６、３６）の複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）を複数の貫通孔（４３）にそれぞれ嵌合させて、熱交換モジュール（２０、３０）を構成する熱交換モジュール構成工程と、この熱交換モジュール構成工程の後に、第１面（２１ａ、３１ａ）上の上記所定の領域にシール層（２７、３７）を形成するシール層形成工程とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
このように、第１面（２１ａ、３１ａ）に堰部（２１ｃ、３１ｃ）を有する保持板（２１、３１）に対して、その貫通孔（４３）に熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５４）を嵌合させて熱交換モジュール（２０、３０）を構成した後、第１面（２１ａ、３１ａ）上の堰部（２１ｃ、３１ｃ）の内側領域にシール層（２７、３７）を形成すると、堰部（２１ｃ、３１ｃ）によってシール剤がシール層（２７、３７）形成領域を越えて流れ出すのを防止できるため、低粘度のシール剤を用いてシール層（２７、３７）を形成することが可能となる。これにより、保持板（２１、３１）の貫通孔（４３）と熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５）との噛み合い部分の複雑な形状に沿って、その隙間を埋めるような気密性に優れたシール層（２７、３７）を簡単に形成することができる。このようなシール層（２７、３７）を形成することで、結露などにより熱交換素子（２６、３６）に付着した水滴が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間を通って熱電素子（１２、１３）側に浸入することを確実に防止することができ、このような水滴の浸入により熱電素子（１２、１３）側で短絡およびマイグレーションが発生することを防止することができる。
【００２２】
堰部（２１ｃ、３１ｃ）は、例えば、請求項１２に記載の発明のように、第１面（２１ａ、３１ａ）のほぼ全領域を取り囲むように、保持板（２１、３１）の外周部に設けられる。
【００２３】
また、この場合、請求項１３に記載の発明のように、熱交換モジュール構成工程において、熱交換モジュール（２０、３０）を構成した後に、保持板（２１、３１）の熱交換素子（２６、３６）突出側と反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側に、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を形成すると、後にシール層形成工程においてシール層（２７、３７）を形成する際に、シール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層（２７、３７）の形成がさらに容易となる。
【００２４】
請求項１４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）とが複数の電極部（２５、３５）によって交互に直列に接続されて構成される直列回路（５０）と、複数の貫通孔（４３）が形成されている保持板（２１、３１）と、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）から突出するように複数の貫通孔（４３）に保持され、複数の電極部（２５、３５）に直接接続されている複数の熱交換素子（２６、３６）とを備える熱電変換装置の製造方法において、保持板（２１、３１）の複数の貫通孔（４３）に、複数の熱交換素子（２６、３６）の複数の電極部（２５、３５）への接続側に形成された嵌合部（４５）をそれぞれ嵌合させて、熱交換モジュール（２０、３０）を構成し、その後に、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）の反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を形成する熱交換モジュール構成工程と、この熱交換モジュール構成工程の後に、第１面（２１ａ、３１ａ）上にシール層（２７、３７）を形成するシール層形成工程とを備えたことを特徴としている。
【００２５】
このように、シール層（２７、３７）の形成前に、保持板（２１、３１）の熱交換素子（２６、３６）突出側と反対側である第２面（２１ｂ、３１ｂ）側において、貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間部分を埋めるようにシール部（６７）を予め形成しておくことで、シール層（２７、３７）を形成する際にシール剤が貫通孔（４３）と嵌合部（４５）との間の隙間から熱電素子（１２、１３）側に洩れにくくなる。これにより、請求項１５に記載の発明のように、より低粘度のシール剤を用いてシール層（２７、３７）を形成することが可能となる。これにより、保持板（２１、３１）の貫通孔（４３）と熱交換素子（２６、３６）の嵌合部（４５）との噛み合い部分の複雑な形状に沿って、その隙間を埋めるような気密性に優れたシール層（２７、３７）を簡単に形成することができる。
【００２６】
また、このとき、請求項１６に記載の発明のように、シール層（２７、３７）を形成した後に、熱交換モジュール（２０、３０）を熱電素子（１２、１３）側と接続して、熱交換素子（２６、３６）と直接接続された電極部（２５、３５）によってＰ型熱電素子（１２）とＮ型熱電素子（１３）とが交互に直列に接続されて直列回路（５０）が形成されている熱電変換モジュール（２００）を構成する、つまり、熱電素子（１２、１３）側と接続されていない状態の熱交換モジュール（２０、３０）に対して、その保持板（２１、３１）上にシール層（２７、３７）を形成するとよい。このように、熱交換モジュール（２０、３０）が熱電素子（１２、１３）側と接続されていない状態にあることで、形成されたシール層（２７、３７）の気密性などの検査を容易に行うことができる。
【００２７】
あるいは、請求項１７に記載の発明のように、シール層（２７、３７）を形成する前に、熱交換モジュール（２０、３０）を熱電素子（１２、１３）側と接続させて熱電変換モジュール（２００）を構成する、つまり、熱電変換モジュール（２００）が構成された後に、その熱電変換モジュール（２００）の保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）上にシール層（２７、３７）を形成することもできる。この場合、シール層（２７、３７）形成後に、耐熱性が要求される熱電変換モジュール構成のためのはんだ付け工程がないため、シール層（２７、３７）を形成する際に、硬化後の耐熱性が比較的低いシール剤などを用いることも可能となる。
【００２８】
また、本発明の熱電変換装置の製造方法においては、請求項１８に記載の発明のように、例えば、複数の電極部（２５、３５）が複数の熱交換素子（２６、３６）とそれぞれ一体に形成された構成とすることができる。これにより、熱交換素子（２６、３６）と別体の電極部材を備える場合に比較して、少ない部品数で熱電変換装置を構成することができる。
【００２９】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における熱電変換装置を図１〜図５に示し、まず、その構成について図１〜図４を用いて説明する。図１は熱電変換装置１００の全体構成を示す模式図であり、図２は図１に示す矢印ＩＩで示す方向から見た矢視図、図３は熱電変換装置１００の主要部（熱電変換モジュール）２００の構成を示す分解構成図、図４は熱電変換装置１００の主要部２００の構成を示す図１中の線ＩＶにおける側面図である。
【００３１】
本熱電変換装置１００は、図１に示すように、熱電素子基板１０、吸熱電極基板２０（本発明の熱交換モジュールに対応）、放熱電極基板３０（本発明の熱交換モジュールに対応）を有する熱電変換モジュール２００が、一対のケース部材２８、３８からなるケースに収納されて構成されている。
【００３２】
熱電素子基板１０は、図１〜図４に示すように、保持板である第１絶縁基板１１と、複数のＰ型、Ｎ型の熱電素子１２、１３からなる熱電素子群とを有して、これらにより一体に構成されている。具体的には、平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、フェノール樹脂、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、ほぼ碁盤目状に複数の嵌合孔が形成されて、この嵌合孔にＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とが交互に配列されている。
【００３３】
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って、これらは、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構成されている。本実施形態においては、１．５ｍｍ角ほどの大きさのＰ型熱電素子１２、Ｎ型熱電素子１３が１２０組ほど第１絶縁基板１１に保持されている。
【００３４】
つぎに、吸熱電極基板２０は、図１、図３、および図４に示すように、複数個の吸熱電極部材２２を平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、フェノール樹脂、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（本発明の保持板に対応）および第３絶縁基板２３に一体構成しており、放熱電極基板３０は、複数個の放熱電極部材３２を平板状の絶縁材料（例えば、ガラスエポキシ、フェノール樹脂、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４絶縁基板３１（本発明の保持板に対応）および第５絶縁基板３３に一体構成している。
【００３５】
具体的には、第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１に、ほぼ碁盤目状に複数の嵌合孔４３（本発明の貫通孔に対応）が形成されて、この嵌合孔４３に吸熱電極部材２２、放熱電極部材３２の根元部分が嵌合部４５となって保持されている。また、第３絶縁基板２３および第５絶縁基板３３にも、ほぼ碁盤目状に複数の嵌合孔が形成されて、この嵌合孔に吸熱電極部材２２、放熱電極部材３２の先端部分が保持されている。これにより、隣り合う吸熱電極部材２２および放熱電極部材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ほぼ碁盤目状に配設されている。
【００３６】
第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１には、吸熱、放熱電極部材２２、３２の突出側である第１面２１ａ、３１ａの外周部に堰部２１ｃ、３１ｃが設けられている。この堰部２１ｃ、３１ｃは、第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａのほぼ全域を取り囲むように、第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１と一体に形成されている。本実施形態では、堰部２１ｃ、３１ｃの高さは２〜３ｍｍほどとしている。
【００３７】
吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、銅材などの導電性金属からなる薄肉の板材を用いて、図４に示すように、断面がほぼＵ字状となるように構成されている。Ｕ字状の底部は平面状の吸熱電極部２５、放熱電極部３５（本発明の電極部に対応）を形成しており、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（本発明の熱交換素子および突出面に対応）を形成している。この吸熱、放熱電極部材２２、３２を形成する板材として、板厚が０．２〜０．３ｍｍであるものを選択すると、加工性の向上が図れるため望ましい。
【００３８】
吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、その電極部２５、３５において熱電素子基板１０の熱電素子１２、１３にはんだ接合されている。具体的には、図１、図３および図４に示すように、吸熱電極部材２２は熱電素子１２、１３の上端面に接合されており、放熱電極部材３２は熱電素子１２、１３の下端面に接合されている。
【００３９】
電極部２５、３５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とＮ型熱電素子１３との間を電気的に接続する電極である。具体的には、吸熱電極部２５は、図１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に向けて電流が流れるように熱電素子１３、１２間を接続しており、放熱電極部３５は、隣接するＰ型熱電素子１２からＮ型熱電素子１３に向けて電流が流れるように熱電素子１２、１３間を接続している。これにより、全ての熱電素子１２、１３が直列に接続されて、直列回路５０が形成されている。
【００４０】
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からの吸熱、放熱を伝えて、ルーバー２６に接触する流体から吸熱、あるいはルーバー２６に接触する流体へ放熱するためのフィンであり、電極部２５、３５から延出する平面に切り起こしなどの成形加工により形成されている。このように、本実施形態においては、熱交換部であるルーバー２６、３６と電極部２５、３５とは、共に吸熱、放熱電極部２５、３５の一部分として一体に形成されている。
【００４１】
なお、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、上記のように、その根元部分の嵌合部４５が、第２、第４絶縁基板２１、３１に形成された嵌合孔４３に保持されている。嵌合孔４３は、図１、図３および図４に示すように、第２、第４絶縁基板２１、３１の第１面２１ａ、３１ａから反対側の第２面２１ｂ、３１ｂまで貫通するように形成されており、この貫通孔４３に、吸熱、放熱電極部材２２、３２の嵌合部４５が保持されて、ルーバー２６、３６が第1面２１ａ、３１ａから突き出すと共に、吸熱、放熱電極部２５、３５が第２面２１ｂ、３１ｂから熱電素子１２、１３側に僅かにはみ出すように構成されている。従って、熱交換部であるルーバー２６、３６が熱電素子１２、１３側にはみ出さないようになっている。
【００４２】
また、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２の先端部は、上記のように、第３絶縁基板２３もしくは第５絶縁基板３３に保持されて、その先端が第３絶縁基板２３の上面あるいは第５絶縁基板３３の下面から僅かに突き出すように構成されている。
【００４３】
熱電素子１２、１３が電極部２５、３５によって接続されて形成される直列回路５０において、その末端に配設される熱電素子１２、１３（図１および図３中における左右端の熱電素子１２ａ、１３ａ）には、それぞれ接続端子２４ａ、２４ｂが設けられ、この接続端子２４ａ、２４ｂには、図示しない直流電源の正側端子と負側端子とがそれぞれ接続されるようになっている。
【００４４】
以上のように構成された熱電変換モジュール２００において、上記のように接続端子２４ａに電圧を印加すると、直流電流がＰ型熱電素子１２ａから放熱電極部３５を介して隣接するＮ型熱電素子１３に流れ、さらに、このＮ型熱電素子１３から吸熱電極部２５を介してＰ型熱電素子１２に流れるというようにして、両端の熱電素子１２ａ、１３ａの間の直列回路５０に直流電流が流れる。
【００４５】
このときに、ＰＮ接合部に配設された放熱電極部３５は、ペルチェ効果によって高温の状態となり、ＮＰ接合部に配設された吸熱電極部２５は低温の状態となる。そして、放熱電極部３５からの熱は放熱電極部材３２のルーバー３６に伝わり、ルーバー３６に接触される冷却流体に対して放熱される。また、吸熱電極部２５からの吸熱は吸熱電極部材２２のルーバー２６に伝わり、ルーバー２６に接触される被冷却流体から吸熱される。
【００４６】
従って、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の両側の吸熱電極部材２２側と放熱電極部材３２側とに送風通路をそれぞれ形成して、その送風通路に空気を流通することで、ルーバー２６，３６と空気との間で熱交換され、これにより、吸熱電極部材２２側通路を流通する空気が冷却され、放熱側電極部材３２側通路を流通する空気が加熱される。
【００４７】
このとき、本熱電変換装置１００においては、上記のように熱交換部であるルーバー２６、３６が、直列回路５０の吸熱部位、放熱部位である電極部２５、３５と絶縁されることなく繋がっていることにより、高い熱交換効率を得ることができる。しかし、ルーバー２６、３６と熱電素子１２、１３側との間に絶縁基板などが配設されていないため、結露などにより吸熱側のルーバー２６に付着した水滴や、ルーバー２６、３６を流通する空気に含まれる水分などが、第２、第４絶縁基板２１、３１の嵌合孔４３と吸熱、放熱電極部材２２、３２の嵌合部４５との間の隙間から、熱電素子１２、１３側に浸入することがある。
【００４８】
そこで、本熱電変換装置１００では、このような熱電素子１２、１３側への水滴の浸入を防止するため、第２、第４絶縁基板２１、３１の第１面２１ａ、３１ａ上に第１シール層２７、第２シール層３７（本発明のシール層に対応）をそれぞれ設けている。第１シール層２７、第２シール層３７は、図１、図３および図４に示すように、第２、第４絶縁基板２１、３１の堰部２１ｃ、３１ｃの内側領域に、つまり、第１面２１ａ、３１ａのほぼ全域に形成されており、図４に示すように、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２の嵌合部４５の内側（電極部２５、３５の背面側）にまで渡って形成されている。本実施形態では、第１、第２シール層２７、３７はエポキシ樹脂系のシール剤により形成されており、堰部２１ｃ、３１ｃの高さとほぼ同じ２〜３ｍｍほどの厚さの層となっている。
【００４９】
つぎに、以上の構成による熱電変換装置１００の製造方法について、図１、および図３〜図５に基づいて説明する。本製造方法は、熱電素子モジュール構成工程、熱交換モジュール構成工程、シール層形成工程、熱電変換モジュール構成工程とを備えており、図５は熱交換モジュール構成工程に関連する構成部分（図４に円Ｖで示す部分）の詳細を示しており、図３は熱電変換モジュール構成工程の概要を示している。
【００５０】
熱電素子モジュール構成工程においては、まず、第１絶縁基板１１にほぼ碁盤目状に形成された複数の嵌合孔にＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを交互に配列して接着剤で固定し、これにより熱電素子モジュールである熱電素子基板１０を構成する。このとき、第１絶縁基板１１への熱電素子１２、１３の組み付けは、例えば、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装置を用いて行うことができる。
【００５１】
熱交換モジュール構成工程においては、熱交換モジュールである吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０を構成する。具体的には、図５に示すように、第２絶縁基板２１にほぼ碁盤目状に形成された複数の嵌合孔４３に吸熱電極部材２２の嵌合部４５を嵌合させ、さらに吸熱電極部材２２の先端部を第３絶縁基板２３に形成された嵌合孔に嵌合させて、吸熱電極基板２０を構成する。
【００５２】
同様に、第４絶縁基板３１にほぼ碁盤目状に形成された複数の嵌合孔４３に放熱電極部材３２の嵌合部４５を嵌合させ、さらに放熱電極部材３２の先端部を第５絶縁基板３３に形成された嵌合孔に嵌合させて、放熱電極基板３０を構成する。なお、図５においては、第２絶縁基板２１、第３絶縁基板２３と吸熱電極部材２２との嵌合部分のみを示したが、第４絶縁基板３１、第５絶縁基板３３と放熱電極部材３２との嵌合部分も同様の構成となっている。
【００５３】
図５に示すように、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、その吸熱電極部２５、放熱電極部３５が、第２、第４絶縁基板２１、３１の第２面２１ｂ、３１ｂから僅かにはみ出すように構成される。また、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２の先端部は、第３絶縁基板２３の上面あるいは第５絶縁基板３３の下面から僅かにはみ出すように構成される。
【００５４】
なお、第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１には、図２、図３および図４に示すような上記堰部２１ｃ、３１ｃが、前もって第１面２１ａ、３１ａの外周部に形成されている。堰部２１ｃ、３１ｃは、第２、第４絶縁基板２１、３１に一体成形することにより形成されるが、あるいは、板材などを接着剤によって貼り付けることにより堰部２１ｃ、３１ｃを形成することも可能である。
【００５５】
一方、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、例えば、平板状の金属板をプレス加工などによりほぼＵ字状に形成して、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、さらに、その電極部２５、３５から外方に延出された平面をルーバー状に成形加工することにより、前もって構成される。
【００５６】
つぎに、シール層形成工程において、上記熱交換モジュール構成工程で構成された吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０に対して、その第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａに、図１、図３および図４に示すような、第１、第２シール層２７、３７を形成する。具体的には、エポキシ樹脂系のシール剤をディスペンサにより第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａ上に注入し、高温槽に入れてシール剤を硬化させることにより、シール層２７、３７を形成する。本実施形態においては、上記のように、厚さ２〜３ｍｍほどのシール層２７、３７が形成される。
【００５７】
なお、本実施形態おいては、上記のようにエポキシ樹脂系のシール剤を用いて第１、第２シール層２７、３７を形成したが、これに限らず、例えばシリコン樹脂系のシール剤を用いることもできる。但し、本実施形態おいては、第１、第２シール層２７、３７の形成後に、熱電変換モジュール構成工程において、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０と熱電素子基板１０との間のはんだ付けが行われるため、硬化後において、このはんだ付けの際の温度に耐えることができるようなシール剤を選択する。また、望ましくは、熱応力の発生を防止できるように、硬化後の硬度の低い可撓性樹脂材料を選択するとよい。
【００５８】
また、本実施形態においては、第２、第４絶縁基板２１、３１の第１面２１ａ、３１ａに堰部２１ｃ、３１ｃが設けられていることにより、シール層２７、３７の形成の際に第１面２１ａ、３１ａ上に注入したシール剤が、シール層２７、３７の形成領域外に流れ出すのをこの堰部２１ｃ、３１ｃによって防止することができるので、比較的粘度の低いシール剤を用いてシール層２７、３７を形成することが可能であり、また、均一な所定の厚さのシール層２７、３７を形成することが可能である。
【００５９】
つぎに、熱電変換モジュール構成工程において、図３に示すように、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、熱電変換モジュール２００を構成する。具体的には、吸熱電極部材２２、放熱電極部材３２の電極部２５、３５を、その接合部において、熱電素子１２、１３の上端面もしくは下端面にはんだ付けにより接合することにより、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２と熱電素子１２、１３の間を接合する。このとき、予め熱電素子１２、１３の上端面もしくは下端面に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、電極部２５、３５をはんだ付けで接合する。
【００６０】
さらに、図１および図４に示すように、第２絶縁基板２１、第４絶縁基板３１の外周部における熱電素子基板１０との間の隙間１７にもシール剤を塗布して、これと上記シール層形成工程で形成した第１、第２シール層２７、３７とにより、熱電素子基板１０側への水滴などの浸入を防止するためのシールを完成させる。
【００６１】
最後に、熱電変換モジュール２００の上方側、下方側にそれぞれケース部材２８、３８を組み付けて、空気が流通する吸熱熱交換部、放熱熱交換部を形成する。このとき、吸熱、放熱電極部材２２、３２の先端部（第３、第５絶縁基板２３、３３）とケース部材２８、３８との間の隙間には、図示しないパッキンが充填されて、これによりケース２８、３８内で熱電変換部モジュール２００の位置が固定されている。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、第２、第４絶縁基板２１、３１の第１面２１ａ、３１ａの外周部に堰部２１ｃ、３１ｃを設けていることにより、第１面２１ａ、３１ａ上にシール層２７、３７を形成する際に、堰部２１ｃ、３１ｃによってシール剤がシール層２７、３７形成領域を越えて流れ出すのを防止できるため、低粘度のシール剤を用いることが可能となる。これにより、第２、第４絶縁基板２１、３１の嵌合孔４３と吸熱、放熱電極部材２２、３２の嵌合部４５との噛み合い部分の複雑な形状に沿って、その隙間を埋めるような気密性に優れたシール層２７、３７を簡単に形成することが可能となる。
【００６３】
また、このようなシール層２７、３７を形成することで、吸熱側において結露によりルーバー２６に付着した水滴や、ルーバー２６、３６に流通する空気に含まれる水蒸気、薬品、ダスト、異物などが、嵌合孔４３と嵌合部４５との間の隙間を通って熱電素子１２、１３側に浸入することを確実に防止することができ、これにより、熱電素子１２、１３および電極部２５、３５における腐食や損傷、短絡およびマイグレーションの発生を防止することができる。また、保持板（２１、３１）の第１面（２１ａ、３１ａ）側で熱交換素子（２６、３６）などのイオン化によって発生するマイグレーション、およびそれに起因する短絡の発生も防止することができる。
【００６４】
本実施形態におけるように、シール層２７、３７の形成を、熱電素子基板１０と接合される前の熱交換モジュールである吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０に対して行うようにすると、熱交換モジュール２０、３０が熱電素子基板１０と接合されていないことによって、形成したシール層２７、３７の気密性などの検査を容易に行うことができる。
【００６５】
なお、本実施形態においては、第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａにおいて、堰部２１ｃ、３１ｃをその外周部に設けたが、これに限らず、第２、第４絶縁基板２１、３１における嵌合孔４５の形成領域が堰部２１ｃの内部領域として含まれるようであればよく、例えば第２、第４絶縁基板２１、３１の第１面２１ａ、３１a全体をいくつかの領域に分けて、これらをそれぞれ囲むような堰部２１ｃを設けるなどしてもよい。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６〜図８に示す。本実施形態おいては、上記第１実施形態に対して、吸熱電極部材２２、放熱電極部材３２の嵌合部４５の形状を変更している。図６は、本実施形態における吸熱、放熱電極部材２２、３２と、第２、第４絶縁基板２１、３１との嵌合部分を示す正面図であり、図７は同様の嵌合部分を示す側面図である。また、図８は、成形加工する前の吸熱、放熱電極部材２２、３２の状態を示す展開図である。
【００６７】
図６〜図８に示すように、吸熱、放熱電極部材２２、３２は、その嵌合部４５に側板部２２ｂ、３２ｂ（本発明の側面部に対応）を有しており、これは、ルーバー２６、３６が形成されている平面の根元部分２２ａ、３２ａ（本発明の側面部に対応）および電極部２５、３５（本発明の平面部に対応）と共に、バスタブ形状の嵌合部４５を形成している。このような形状の嵌合部４５により、吸熱、放熱電極部材２２、３２は、嵌合孔４３内において、嵌合孔４３の縁面とほぼ全周にわたって嵌合している。
【００６８】
吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、例えば、つぎのようにして構成される。図８に示すような、側板部２２ｂ、３２ｂを形成するための張り出し部を設けた平板状の金属板に対して、ルーバー２６、３６と電極部２５、３５とを構成する長方形部分をプレス加工などによりほぼＵ字状に形成すると共に、張り出し部を折り曲げて側板部２２ｂ、３２ｂを形成する。さらに、電極部２５、３５から外方に延出された平面をルーバー状に成形加工して、図６および図７に示すような吸熱、放熱電極部材２２、３２を完成する。
【００６９】
この吸熱、放熱電極部材２２、３２は、上記第１実施形態と同様の熱交換モジュール構成工程において、その嵌合部４５が第２絶縁基板２１もしくは第４絶縁基板３１の嵌合穴４３に嵌合され、さらに先端部が第３絶縁基板２３もしくは第５絶縁基板３３の嵌合孔に嵌合されて、これにより、熱交換モジュールである吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０が構成される。
【００７０】
なお、本実施形態の熱電変換装置におけるその他の構成、およびその製造方法における上記以外の工程については、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
以上のように、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２が、第２絶縁基板２１もしくは第４絶縁基板３１の嵌合孔４３と嵌合するための嵌合部として、バスタブ形状の嵌合部４５を備えることにより、嵌合孔４３と嵌合部４５との間の隙間が小さくなって、シール層２７、３７を形成する際に、シール剤が嵌合孔４３と嵌合部４３との間の隙間から熱電素子１２、１３側に洩れにくくなる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層２７、３７の形成がさらに容易となる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、第２、第４絶縁基板２１、３１に形成された矩形の嵌合孔４３に対して、吸熱、放熱電極部材２２、３２は、矩形の電極部２５、３５とその周囲から突出するルーバー２６、３６の根元部分２２ａ、３２ａおよび側板部２２ｂ、３２ｂとによって構成されるバスタブ形状の嵌合部４５を有していたが、これに限らず、例えば、長円形の嵌合孔に対して、吸熱、放熱電極部材２２、３２が、長円形の電極部２５、３５とその周囲から突出して嵌合孔の縁面と全周に渡って嵌合するような側面部とからなる嵌合部を備えるような構成であってもよい。
【００７３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９に示す。図９は、本実施形態における吸熱、放熱電極部材２２、３２と、第２、第４絶縁基板２１、３１との嵌合部分を示している。ここに示すように、本実施形態では、上記第１実施形態に対して、第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１の第２面２１ｂ、３１ｂ側に、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２の嵌合部４５と嵌合孔４３との間の隙間を埋めるようなシール部６７を追加して設けている。
【００７４】
このシール部６７は、上記第１実施形態と同様の熱交換モジュール構成工程において、熱交換モジュールである吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０を構成した後に、これらの第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１の第２面２１ｂ、３１ｂに形成される。具体的には、例えば、比較的高粘度のエポキシ樹脂系のシール剤を、ディスペンサなどにより嵌合部４５と嵌合孔４３との間の隙間に塗布することにより形成される。
【００７５】
本実施形態の熱電変換装置におけるその他の構成、およびその製造方法における上記以外の工程については、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
以上のように、吸熱電極基板２０、放熱電極基板３０を構成したときに、これらの第２、第４絶縁基板２１、３１の第２面２１ｂ、３１ｂ側に、吸熱、放熱電極部材２２、３２の嵌合部４５と嵌合孔４３との間の隙間を埋めるようなシール部６７を形成しておくと、後のシール層形成工程においてシール層２７、３７を形成する際に、嵌合部４５と嵌合孔４３との隙間からシール剤が洩れ出すことを防止できる。これにより、低粘度のシール剤を用いてのシール層２７、３７の形成がさらに容易となる。
【００７７】
なお、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の形状の吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２を用いたが、上記第２実施形態におけるような側板部２２ｂ、３２ｂを備えた吸熱、放熱電極部材２２、３２を用いてもよい。
【００７８】
（その他の実施形態）
上記各実施形態においては、シール層形成工程の後に熱電変換モジュール構成工程を行った、つまり、熱電素子基板１０と接合する前の熱交換モジュールである吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０に対して、その第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａに第１、第２シール層２７、３７を形成したが、これに限らず、吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０を熱電素子基板１０に接合させて熱電変換モジュール２００を構成した後に、その第２絶縁基板２１および第４絶縁基板３１の第１面２１ａ、３１ａに第１、第２シール層２７、３７を形成してもよい。
【００７９】
この製造方法によると、第１、第２シール層２７、３７の形成後に、はんだ付けなど耐熱性を要求される工程がないため、第１、第２シール層２７、３７を形成する際に、硬化後の耐熱性が比較的低いシール剤などを用いることも可能となる。
【００８０】
上記各実施形態においては、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２の電極部２５、３５により直接、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３との間を接続する構成であったが、これに代えて、図１０に示すように、吸熱、放熱電極部材２２、３２とは別体の電極部材１６（本発明の電極部に対応）を設けて、これにより隣接するＰ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３との間を接続する構成であってもよい。
【００８１】
この場合、この電極部材１６に、吸熱、放熱電極部材２２、３２の電極部２５、３５が接合される。具体的には、上記第１実施形態と同様の熱電素子モジュール構成工程において、熱電素子基板１０の組み付けの際に、第１絶縁基板１０に熱電素子１２、１３を組み付けた後に、熱電素子１２、１３の上端面および下端面に電極部材１６をはんだ付けにより接合させて、熱電素子基板１０を完成させる。そして、熱電変換モジュール構成工程において、熱電素子基板１０に吸熱電極基板２０および放熱電極基板３０を接合させて熱電変換モジュール２００を構成する際に、吸熱、放熱電極部材２２、３２の電極部２５、３５を電極部材１６に接合させる。なお、電極部材１６は、平板状の銅材などの導電性金属によって形成される。
【００８２】
このように吸熱、放熱電極部材２２、３２とは別体の電極部材１６を設ける構成によると、熱電素子モジュールである熱電素子基板１０を完成した段階において、熱電素子１２、１３が電極部材１６によって接続されることにより直列回路５０が形成されているため、熱電素子１２、１３と電極部材１６との間における導通不良など、直列回路５０の電気的な検査が、熱電変換モジュール２００を構成する前の熱電素子基板１０のみ状態で容易に行なうことができる。
【００８３】
上記第１実施形態においては、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２は、第２、第４絶縁基板２１、３１と、第３、第５絶縁基板２３、３３とにより、根元部分と先端部分の両方において保持されていたが、これに限らず、第３絶縁基板２３および第５絶縁基板３３を取り除いて、吸熱、放熱電極部材２２、３２は、その根元部分においてのみ第２、第４絶縁基板２１、３１により保持されている構成としてもよい。
【００８４】
上記第１〜第３実施形態においては、複数の熱電素子１２、１３を保持板である第１絶縁基板１１に保持して熱電素子基板１０を形成していたが、これに代えて、熱電素子１２、１３を保持板に保持することなく、吸熱電極部材２２、放熱電極部材３２のいずれか一方の電極部２５、３５に接合させるなどして、第１絶縁基板１１を用いない構成としてもよい。
【００８５】
上記各実施形態においては、吸熱電極部材２２および放熱電極部材３２において吸熱部２６、放熱部３６をルーバー状に形成したが、これに限らず、吸熱部２６、放熱部３６をオフセット状に形成してもよい。あるいは、吸熱部２６、放熱部３６として、櫛歯状に形成した吸熱、放熱電極部材２２、３２の内部に、波形に折り曲げた金属板によってコルゲートフィンを形成することもできる。
【００８６】
上記各実施形態では、図示しない直流電源の正側端子を接続端子２４ａ側に、負側端子を接続端子２４ｂ側に接続する構成であったが、これに限らず、直流電源の正側端子を接続端子２４ｂ側に、負側端子を接続端子２４ａ側に接続してもよい。ただし、このときには、上方側の電極部材２２が放熱部を形成し、下方側の電極部材３２が吸熱部を形成するようになる。
【００８７】
つまり、熱電素子１２、１３によって構成される直列回路５０に流す電流の流れ方向を切り替えることで、吸熱側と放熱側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は、例えば、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として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】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において矢印ＩＩで示す方向から見た矢視図である。
【図３】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４】図１に示す線ＩＶ‐ＩＶにおける側面図である。
【図５】第１実施形態における吸熱電極部材の嵌合部分を示す側面図である。
【図６】第２実施形態における吸熱／放熱電極部材の嵌合部分を示す正面図である。
【図７】第２実施形態における吸熱／放熱電極部材の嵌合部分を示す側面図である。
【図８】第２実施形態における吸熱／放熱電極部材の構成を示す展開図である。
【図９】第３実施形態における吸熱／放熱電極部材の嵌合部分を示す側面図である。
【図１０】その他の実施形態における熱電変換装置の主要部の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１２  Ｐ型熱電素子
１３  Ｎ型熱電素子
１６  電極部材（電極部）
２０  吸熱電極基板（熱交換モジュール）
２１  第２絶縁基板（保持板）
２１ａ  第１面
２１ｂ  第２面
２１ｃ  堰部
２２ａ  吸熱電極部材の根元部分（側面部）
２２ｂ  吸熱電極部材の側板部（側面部）
２５  吸熱電極部（平面部、電極部）
２６  ルーバー（熱交換素子、突出面）
２７  第１シール層（シール層）
３０  放熱電極基板（熱交換モジュール）
３１  第４絶縁基板（保持板）
３１ａ  第１面
３１ｂ  第２面
３１ｃ  堰部
３２ａ  放熱電極部材の根元部分（側面部）
３２ｂ  放熱電極部材の側板部（側面部）
３５  放熱電極部（平面部、電極部）
３６  ルーバー（熱交換素子、突出面）
３７  第２シール層（シール層）
４３  嵌合孔（貫通孔）
４５  嵌合部
６７  シール部
５０  直列回路
１００  熱電変換装置
２００  熱電変換モジュール
【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】
2008010568.tif 000009
【図８】
2008010568.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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