(57)【要約】【課題】  熱電素子への浸水を抑えることができるとともに接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる熱電変換装置を実現する。【解決手段】  第１、第２のケース部２８、２９に分割可能に形成され、吸熱側と放熱側とに区画された複数の熱交換部材２５に通ずる空気通路を形成する分割ケース２８、２９が設けられ、第１保持板１１の表面に熱電素子１２、１３への浸水を防止するための防水膜を形成する防水フィルム部材１４が設けられ、分割ケース２８、２９は、第１、第２のケース部２８、２９の組み合わせ面に第１保持板１１の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、第１保持板１１の外周縁に弾性部材３０を圧接するように第１、第２のケース部２８、２９を組み合わせて保持する。これにより、熱電素子への浸水を抑えるとともに接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる。【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）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、前記第１保持板（１１）に前記複数の熱電素子（１２、１３）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、
前記熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）と、
前記複数の電極素子（１６）のそれぞれに対応して設けられた複数の熱交換素子（２５）とを備え、
それぞれの前記一対の熱電素子（１２、１３）とそれぞれの前記電極素子（１６）とが電気的に直接接続されることで前記複数の熱交換素子（２５）が吸熱側と放熱側とに区画して配設される熱電変換装置において、
第１、第２のケース部（２８、２９）に分割可能に形成され、吸熱側と放熱側とに区画された前記複数の熱交換素子（２５）に通ずる空気通路を形成する分割ケース（２８、２９）が設けられ、
前記分割ケース（２８、２９）は、前記第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面に前記第１保持板（１１）の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、
前記第１保持板（１１）の外周縁に弾性部材（３０）を圧接するように前記第１、第２のケース部（２８、２９）を組み合わせて保持することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面には、前記弾性部材（３０）を介して前記第１保持板（１１）の外周縁を圧接するための保持面（２８ａ、２９ａ）が互いに対向して形成さ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】
前記保持面（２８ａ、２９ａ）は、環状に形成されてい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】
前記弾性部材（３０）は、低反発性の弾性体のパッキン材からなり環状に形成されてい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。
【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）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、前記第１保持板（１１）に前記複数の熱電素子（１２、１３）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、
前記熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）と、
前記複数の電極素子（１６）のそれぞれに対応して設けられた複数の熱交換素子（２５）とを備え、
それぞれの前記一対の熱電素子（１２、１３）とそれぞれの前記電極素子（１６）とが電気的に直接接続されることで前記複数の熱交換素子（２５）が吸熱側と放熱側とに区画して配設される熱電変換装置において、
第１、第２のケース部（２８、２９）に分割可能に形成され、吸熱側と放熱側とに区画された前記複数の熱交換素子（２５）に通ずる空気通路を形成する分割ケース（２８、２９）が設けられ、
前記分割ケース（２８、２９）は、前記第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面に前記第１保持板（１１）の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、
前記複数の熱交換素子（２５）の外方側に弾性部材（３０）を圧接するように前記第１、第２のケース部（２８、２９）を組み合わせて保持することを特徴とする熱電変換装置。
【請求項６】
前記弾性部材（３０）は、低反発性の弾性体のパッキン材からなり板状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７】
前記第１保持板（１１）には、その表面に前記熱電素子（１２、１３）への浸水を防止するための防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記防水フィルム部材（１４）は、少なくとも前記第１保持板（１１）の外周縁に接合によって配設されていることを特徴とする請求項７に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記複数の熱交換素子（２５）には、その外表面に防湿、絶縁するための防湿絶縁層（１７）が形成され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。
【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、車両に搭載される冷却装置もしくは加熱装置に適用させることで好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱電変換装置を車両に搭載される冷却装置もしくは加熱装置に用いていることが知られている。具体的には、ペルチェ素子である熱電変換装置と送風機とを備える温調ユニットを車両のシート内に収容させて温調ユニットからの温調風をシート表皮から吹き出すように構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、この種の熱電変換装置として、特許文献１では詳細が記載されていないが、例えば、特許文献２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、各熱電素子の一端面に吸熱側熱交換素子を設けるとともに、他端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。言い換えれば、複数の熱電素子に複数の熱交換素子が半田などの接合材料によって接合によって形成されている。
【特許文献１】特開２００３−２５２０３６号公報
【特許文献２】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、上記文献１では、複数の接合部を有する熱電変換装置の温調ユニットへの取り付け構造に関する説明が記載されていないが、一般的に車両に搭載する場合には、複数の接合部が車両の振動に耐えうるような取り付け構造が要求される。
【０００５】
しかも、これら接合部は、冷熱サイクルが頻繁に繰り返される作動を行うことで、接合部に常時車両振動が掛かっていると、接合部の耐振動性における耐久性が低下する問題がある。
【０００６】
また、この種の熱電変換装置では、複数の熱交換素子が吸熱側と放熱側に区画されて熱電素子の接合部と接続するように配設されている。従って、吸熱側で生じた結露水が仕切り板の貫通穴を介して熱電素子側に漏れることがある。また、乗員が水をこぼして被水するなど、言い換えると、熱電素子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。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、熱電素子への浸水を抑えることができるとともに接合部の耐振動性における耐久性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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項９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）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、第１保持板（１１）に複数の熱電素子（１２、１３）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、この熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）と、複数の電極素子（１６）のそれぞれに対応して設けられた複数の熱交換素子（２５）とを備え、それぞれの一対の熱電素子（１２、１３）とそれぞれの電極素子（１６）とが電気的に直接接続されることで複数の熱交換素子（２５）が吸熱側と放熱側とに区画して配設される熱電変換装置において、
第１、第２のケース部（２８、２９）に分割可能に形成され、吸熱側と放熱側とに区画された複数の熱交換素子（２５）に通ずる空気通路を形成する分割ケース（２８、２９）が設けられ、
分割ケース（２８、２９）は、第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面に第１保持板（１１）の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、第１保持板（１１）の外周縁に弾性部材（３０）を圧接するように第１、第２のケース部（２８、２９）を組み合わせて保持することを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、複数の接合部を有する第１保持板（１１）を弾性部材（３０）を介して保持することで、分割ケース（２８、２９）側に発生する車両の振動が弾性部材（３０）で緩和されるため、熱電素子（１２、１３）の接合部を含めて複数の接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面には、弾性部材（３０）を介して第１保持板（１１）の外周縁を圧接するための保持面（２８ａ、２９ａ）が互いに対向させて形成されていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、具体的には、第１、第２のケース部（２８、２９）側に保持面（２８ａ、２９ａ）を形成することで、この保持面（２８ａ、２９ａ）と弾性部材（３０）との面で、車両の振動が吸収されるので第１保持板（１１）に振動伝達が緩和される。これにより、熱電素子（１２、１３）の接合部の剛性が確保できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、保持面（２８ａ、２９ａ）は、環状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、第１、第２のケース部（２８、２９）の内外との気密が維持できるとともに、前後左右の方向性がなく振動の吸収が可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、弾性部材（３０）は、低反発性の弾性体のパッキン材からなり環状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、振動の緩和が良好であるとともに、第１保持板（１１）の外周縁における断熱性の向上が図れることで、この部位からの熱損失を防止することができる。
【００１４】
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）とこれら複数の熱電素子（１２、１３）を保持する板状の第１保持板（１１）とを有し、この第１保持板（１１）に複数の熱電素子（１２、１３）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、この熱電素子組立体（１０）に隣接する一対の熱電素子（１２、１３）のそれぞれを電気的に直列接続する複数の電極素子（１６）と、複数の電極素子（１６）のそれぞれに対応して設けられた複数の熱交換素子（２５）とを備え、それぞれの一対の熱電素子（１２、１３）とそれぞれの電極素子（１６）とが電気的に直接接続されることで複数の熱交換素子（２５）が吸熱側と放熱側とに区画して配設される熱電変換装置において、
第１、第２のケース部（２８、２９）に分割可能に形成され、吸熱側と放熱側とに区画された複数の熱交換素子（２５）に通ずる空気通路を形成する分割ケース（２８、２９）が設けられ、
分割ケース（２８、２９）は、第１、第２のケース部（２８、２９）の組み合わせ面に第１保持板（１１）の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、複数の熱交換素子（２５）の外方側に弾性部材（３０）を圧接するように第１、第２のケース部（２８、２９）を組み合わせて保持することを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、複数の熱交換素子（２５）の外方側と第１、第２のケース部（２８、２９）とを弾性部材（３０）を介して保持することで、分割ケース（２８、２９）側に発生する車両の振動が弾性部材（３０）で緩和されるため、熱電素子（１２、１３）の接合部を含めて複数の接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、弾性部材（３０）は、低反発性の弾性体のパッキン材からなり板状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、振動の緩和が良好であるとともに、空気通路の気密性の向上が図れることで熱交換素子（２５）の熱交換効率の向上が図れる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、第１保持板（１１）には、その表面に熱電素子（１２、１３）への浸水を防止するための防水膜を形成する防水フィルム部材（１４）が設けられていることを特徴としている。この発明によれば、この種の熱電変換装置においては、吸熱側に結露水が発生して第１保持板（１１）に浸水することがある。防水フィルム部材（１４）を設けることで電極素子（１６）と熱電素子（１２、１３）との接合部への浸水を抑えることができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、防水フィルム部材（１４）は、少なくとも第１保持板（１１）の外周縁に接合によって配設されていることを特徴としている。この発明によれば、防水フィルム部材（１４）が弾性部材（３０）と接触するように第１、第２のケース部（２８、２９）に保持されているので、防水フィルム部材（１４）の亀裂などの損傷を発生することがない。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、複数の熱交換素子（２５）には、その外表面に防湿、絶縁するための防湿絶縁層（１７）が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、複数の熱交換素子（２５）のそれぞれが電気的に絶縁されることで隣り合う熱交換素子（２５）相互間でのショートの発生を防止することができる。また、複数の熱交換素子（２５）および電極素子（１６）との接合部に結露水が付着することでマイグレーションが生ずるが、防湿、絶縁層（１７）によりマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００２０】
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】
【００２１】
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９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、図２は熱電変換装置の全体構成を示す分解模式図である。
【００２２】
また、図３は吸熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す平面図、図４は放熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す下面図である。さらに、図５は図３に示すＡ−Ａ断面図、図６は図５に示すＣ−Ｃ断面図、図７は図５に示すＤ−Ｄ断面図、図８は図３に示すＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
本実施形態の熱電変換装置は、車両に搭載される冷却装置もしくは加熱装置に適用させた熱電変換装置であり、例えば、車両用のシートの着座部内と背当部内とにそれぞれ熱電変換装置を配設し、その熱電変換装置により冷却された冷風をシート表面から吹き出すシート空調装置に適用させている。
【００２４】
従って、本実施形態の熱電変換装置は、設置空間の狭い車両用のシート内に搭載できるように熱電変換装置の小型化と車両の振動を吸収できる取り付け構造を備えている。
【００２５】
まず、本実施形態の熱電変換装置は、図１、図２および図５に示すように、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熱電素子基板１０と、隣接する熱電素子１２、１３とを電気的に直列接続する電極素子である電極部材１６と、その電極部材１６に伝熱可能に結合する熱交換素子である熱交換部材２５を複数個配設させた一対の熱交換素子組立体である吸熱、放熱基板２０および分割ケース２８、２９などから構成している。
【００２６】
熱電素子組立体である熱電素子基板１０は、図６および図７に示すように、熱電素子１２、１３の保持板である第１保持板１１、Ｐ型、Ｎ型からなる熱電素子１２、１３、防水フィルム部材１４および電極部材１６から一体に構成している。
【００２７】
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保持板１１に、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを交互に略碁盤目状に複数対配列してなる熱電素子群を列設し、隣接する一対の熱電素子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。
【００２８】
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る。具体的には、図４および図５に示すように、Ｐ型熱電素子１２とＮ型熱電素子１３とを第１保持板１１に略碁盤目状の所定の配列形状に配列している。
【００２９】
なお、第１保持板１１は、少なくともその外周縁の板厚が熱電素子１２、１３の素子高さと略同一寸法となるように形成している。そして、図中に示す左右上端に配設する熱電素子１２、１３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。
【００３０】
そして、電極素子である電極部材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、隣接する一対のＰ型熱電素子１２およびＮ型熱電素子１３を電気的に直列接続する電極である。
【００３１】
具体的には、図５に示すように、上方に配置される電極部材１６は、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ための電極であり、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。
【００３２】
そして、その平面形状はすべて同一形状で統一されており、隣接する一対の熱電素子１２、１３の端面を覆う程度の矩形状に形成するとともに、熱電素子基板１０に配列された熱電素子１２、１３の配列状態に対応する所定の位置に配置して接合により結合している。なお、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。
【００３３】
ここで、本実施形態の電極部材１６は、図５に示すように、防水フィルム部材１４と一体に形成されており、この防水フィルム部材１４を第１保持板１１の一端面および他端面に配設することで、それぞれの電極部材１６が隣接する一対の熱電素子１２、１３の端面に配設されるように構成している。
【００３４】
防水フィルム部材１４は、例えば、ポリイミドの熱可塑性、ポリイミドの熱硬化性からなる積層された薄膜のフィルム状に形成されたシートであって、その片面に銅箔からなる電極層を一体に形成している。
【００３５】
そして、エッチング加工により片面に電極部材１６を形成するとともに、複数の熱電素子１２、１３のそれぞれの端面に対応して形成された複数の開口孔１４ａを形成している。そして、このシートを第１保持板１１の一端面および他端面の全面に配設することで防水膜が形成される。
【００３６】
これにより、熱電素子１２、１３の端面と電極部材１６とが接合する接合部に水が浸水するのを防止することができる。なお、開口孔１４ａは、熱電素子１２、１３の端面と略同形の大きさであって、この開口孔１４ａにおいて電極部材１６と熱電素子１２、１３の端面とがこの部位で接合されるものである。
【００３７】
次に、熱交換素子組立体である吸熱、放熱基板２０は、図３および図４に示すように、複数個の熱交換素子である熱交換部材２５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保持板２１に一体に構成している。
【００３８】
その熱交換部材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、図８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ルーバー状の熱交換部２５ｂを形成している。
【００３９】
また、この熱交換部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加工により電極部２５ａと一体に形成している。そして、その平面状の電極部２５ａが電極部材１６の配列状態に対応する所定の位置に配置するように第２保持板２１に一体に構成している。
【００４０】
なお、複数の熱交換部材２５は、第２保持板２１の一端面に、その電極部２５ａ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２５ａ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、その電極部２５ａが電極部材１６側にはみ出さないように構成している。
【００４１】
また、複数の熱交換部材２５は、第２保持板２１に電極部２５ａおよび熱交換部２５ｂ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。より具体的には、熱電素子基板１０の一方側（図３参照）に配設する熱交換部材２５は、熱電素子群の外端に配設する場合と熱電素子群の外端の内側に配設する場合とは異なる形状で形成して所定の位置に配設している。
【００４２】
なお、熱電素子基板１０の他方側（図４参照）に配設する熱交換部材２５は、上述した熱電素子群の外端の内側に配設する場合と同一形状のものを４列配設している。さらに、互いに隣り合う熱交換部材２５同士は、互いに電気的に絶縁するように、所定の空間を設けて複数個略碁盤目状に第２保持板２１に配設している。
【００４３】
また、図中に示す符号２２は固定板であり、電極部２５ａの他端側を保持するための保持部材である。これにより、互いに隣り合う熱交換部材２５同士間に所定の空間を設けることができる。
【００４４】
なお、固定板２２は、第２保持板２１と同じように、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）からなり、電極部２５ａの他端側が貫通するように図示しない固定穴が形成されている。
【００４５】
ところで、一対の吸熱、放熱基板２０は、吸熱側の吸熱、放熱基板２０と放熱側の吸熱、放熱基板２０との間に、熱電素子基板１０を挟んで重ね合わせて、電極部材１６と電極部２５ａとを一斉に半田付けにより接合されて一体に形成している。
【００４６】
ここで、端子２４ａから入力された直流電源は、図５に示すように、図中に示す左端のＰ型熱電素子１２の上端に配設された電極部材１６からＰ型熱電素子１２に流れ、下側の電極部材１６を介して右隣の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１６を介して右隣のＰ型熱電素子１２に直列的に流れるようになっている。
【００４７】
このときに、ＮＰ接合部を構成する上方の電極部材１６は、ペルチェ効果によって低温の状態となり、ＰＮ接合部を構成する下方の電極部材１６は高温の状態となる。つまり、上方に配設された熱交換部２５ｂは吸熱側である吸熱熱交換部を形成して低温の熱が伝熱されて冷却流体が接触され、下方に配設された熱交換部２５ｂは放熱側である放熱熱交換部を形成して高温の熱が伝熱されて被冷却流体が接触される。
【００４８】
言い換えれば、図１および図５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の両側に分割ケース２８、２９により空気通路を形成して、その空気通路に空気を送風することで、熱交換部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、上方の熱交換部２５ｂで空気を冷却することができ、下方の熱交換部２５ｂで空気を加熱することができる。
【００４９】
ここで、分割ケース２８、２９は、図１および図２に示すように、２分割型タイプの第１のケース部２８と第２のケース部２９とを組み合わせにより構成されている。この分割ケース２８、２９は、適宜の樹脂、例えば、強化材入りのポリプロピレン（例えば、ＰＢＴ−Ｍ２０ＧＦ２０）より一体に成形されている。
【００５０】
そして、分割ケース２８、２９のうち、第１保持板１１の外周縁に対向する部位に、それぞれ保持面２８ａ、２９ａが形成されており、その保持面２８ａ、２９ａは、第１、第２のケース部２８，２９の他の組み合わせ面より幅広となっている。
【００５１】
そして、その幅広の保持面２８ａ、２９ａと第１保持板１１の外周縁との間にそれぞれ弾性部材３０を挟み込んで保持する構成にしている。つまり、第１保持板１１の外周縁のにそれぞれ弾性部材３０が圧接するように第１、第２のケース部２８、２９を組み合わせするように形成している。
【００５２】
また、保持面２８ａ、２９ａは、第１保持板１１の外周縁に対応する対向するように環状に形成している。そして、弾性部材３０は、例えば、ＰＥライトなどの低反発性の弾性体からなるパッキン材を用いて環状（リング）に形成している。なお、ＰＥライトの他にエーテル系のウレタンフォームを用いても良い。
【００５３】
これにより、弾性部材３０は、保持面２８ａ、２９ａのそれぞれと第１保持板１１の外周縁との間に均等の圧縮力を掛けた状態で挟持される。従って、分割ケース２８、２９側に車両の振動衝撃が掛かったときには、弾性部材３０により振動衝撃を吸収させて緩和できる。つまり、弾性部材３０で緩和された車両振動が伝播することになる。
【００５４】
なお、分割ケース２８、２９は、金属バネクリップ、ネジなどの締結手段により一体に結合するように構成している。また、図１中に示す矢印は風の流れを示しており、図示しない送風機から送風された空気が吸熱側と放熱側に分かれた空気通路を形成している。
【００５５】
ところで、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通電方向を逆にしても良い。ただし、このときには、上方の熱交換部２５ｂが放熱熱交換部を形成し、下方の熱交換部２５ｂが吸熱熱交換部を形成する。
【００５６】
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。まず、第１保持板１１の板厚は、熱電素子１２、１３の素子高さ（例えば、０．９５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）と略同一の板厚になるように形成する。そして、熱電素子１２、１３を、図６および図７に示すように、第１保持板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の所定の配列形状に配列する。
【００５７】
これにより、複数の熱電素子１２、１３の端面は、第１保持板１１の一端面、および他端面に同一面上に配列されて、複数の熱電素子１２、１３が第１保持板１１に一体構成される。なお、このときに、複数の熱電素子１２、１３を第１保持板１１に配置するために、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。
【００５８】
次に電極部材１６と防水フィルム部材１４とを一体に形成する。より具体的には、例えば、ポリイミドからなる熱硬化性の層（例えば、５μｍ）、ポリイミドからなる熱可塑性の層（例えば、２５μｍ）、およびポリイミドからなる熱可塑性の層（例えば、５μｍ）が積層された防水フィルム部材１４の片面に、銅材からなる銅箔層（例えば、３００μｍ）を一体に形成した素材を用いる。
【００５９】
そして、例えば、エッチング加工により所定の形状の電極部材１６を形成するとともに、防水フィルム部材１４に複数の熱電素子１２、１３のそれぞれの端面に対応する部位に開口孔１４ａを形成する。なお、防水フィルム部材１４は、第１保持板１１の全面を覆うように形成している。
【００６０】
これにより、電極部材１６は開口孔１４ａを覆うように形成され、かつ電極部材１６の外縁が防水フィルム部材１４の熱可塑性の層（例えば、５μｍ）に接合されることができる。従って、複数の電極部材１６をまとめて形成することができるとともに、開口孔１４ａが電極部材１６の外縁で覆うことが可能となる。
【００６１】
そして、第１保持板１１に配列された熱電素子１２、１３の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た後、電極部材１６を有する防水フィルム部材１４を第１保持板１１の表面に配置する。
【００６２】
そして、複数の開口孔１４ａのうち、少なくとも外側に形成された開口孔１４ａの外縁が第１保持板１１の外周縁に溶着により接合する。これにより、上方側に配設される電極部材１６がＮＰ接合部を形成し、下方側に配設される電極部材１６がＰＮ接合部を形成し、熱電素子１２、１３を直列的に接続される。そして、第１保持板１１の両面に防水膜が形成される。
【００６３】
そして、この状態の熱電素子基板１０を高温炉内に入れて、電極部材１６と熱電素子１２、１３の端面とを一斉に接合する。これにより、複数の電極部材１６がそれぞれの開口部１４ａを覆うように熱電素子１２、１３の端面と接合される。
【００６４】
そして、吸熱、放熱基板２０は、図３および図４に示すように、第２保持板２１に形成された図示しない基板穴に電極部２５ａを嵌入して仮固定の状態で第２保持板２１に一体に構成する。
【００６５】
そして、図５に示すように、吸熱側の吸熱、放熱基板２０と放熱側の吸熱、放熱基板２０との間に、熱電素子基板１０を挟んで重ね合わせて、電極部材１６と電極部２５ａとを一斉に半田付けにより接合する。これにより、熱電素子基板１０、一対の吸熱、放熱基板２０とが一体に構成される。
【００６６】
そして、図１および図２に示すように、第２のケース部２９の保持面２９ａに弾性部材３０を配置するとともに、その弾性部材３０の上面に第１保持板１１の外周縁を配置する。そして、第１保持板１１の外周縁にもう一方の弾性部材３０を配置するとともに、その弾性部材３０の上面に第１のケース部２８の保持面２８ａを組み合わせて図示しない締結手段により第１のケース部２８と第２のケース部２９とを結合する。
【００６７】
これにより、分割ケース２８、２９内に熱電素子基板１０、吸熱、放熱基板２０が収容されるとともに、分割ケース２８、２９内の上方に吸熱側の空気通路が形成され、分割ケース２８、２９内の下方に吸熱側の空気通路が形成される。つまり、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。
【００６８】
ところで、上方側に吸熱熱交換部が形成されることで結露水が発生して、第２保持板２１の貫通穴から漏れた水が第１保持板１１に浸水することがあるが、防水フィルム部材１４により第１保持板１１に防水膜が形成するとともに、開口孔１４ａが電極部材１６により覆われていることで接合部に水が浸水することがない。
【００６９】
また、複数の接合部を有する熱電素子基板１０は、車両振動を吸収できる弾性部材３０を介して分割ケース２８、２９に保持される。これにより、第１保持板１１に振動伝達が緩和されて接合部の剛性が維持されることで、接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる。
【００７０】
以上の第１実施形態による熱電変換装置によれば、この種の熱電変換装置においては、吸熱側に結露水が発生して第１保持板１１に浸水することがある。本実施形態では、防水フィルム部材１４を設けることで電極部材１６と熱電素子１２、１３との接合部への浸水を抑えることができる。
【００７１】
また、第１、第２のケース部２８、２９の組み合わせ面に第１保持板１１の外周縁を挟み込んで保持する構成とするとともに、第１保持板１１の外周縁に弾性部材３０を圧接するように第１、第２のケース部２８、２９を組み合わせて保持するようにしている。
【００７２】
これにより、複数の接合部を有する第１保持板１１を、弾性部材３０を介して保持することで、分割ケース２８、２９側に発生する車両の振動が弾性部材３０で緩和されるため、熱電素子（１２、１３）の接合部を含めて複数の接合部の耐振動性における耐久性の向上が図れる。
【００７３】
また、第１、第２のケース部２８、２９の組み合わせ面には、弾性部材３０を介して第１保持板１１の外周縁を圧接するための保持面２８ａ、２９ａが互いに対向して形成されている。
【００７４】
これにより、分割ケース部２８、２９側に保持面２８ａ、２９ａを形成することで、それぞれの保持面２８ａ、２９ａと弾性部材３０との面で、例えば、車両の振動が吸収されるので第１保持板１１に振動伝達が緩和される。これにより、熱電素子１２、１３の接合部の剛性が確保できる。
【００７５】
また、保持面２８ａ、２９ａは、環状に形成されていることにより、第１、第２のケース部２８、２９の内外との気密が維持できるとともに、前後左右の方向性がなく振動の吸収が可能となる。
【００７６】
また、弾性部材３０は、低反発性の弾性体のパッキン材からなり環状に形成されていることにより、振動の緩和が良好であるとともに、第１保持板１１の外周縁における断熱性の向上が図れることで、この部位からの熱損失を防止することができる。
【００７７】
さらに、防水フィルム部材１４は、少なくとも第１保持板１１の外周縁に接合によって配設されていることにより、この防水フィルム部材１４が弾性部材３０と接触するように第１、第２のケース部２８、２９に保持されているので、防水フィルム部材１４の亀裂などの損傷を発生することがない。
【００７８】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第１保持板１１の外周縁に弾性部材３０を圧接するようにケース部２８、２９の保持面２８ａ、２９ａで保持するように構成したが、これに限らず、複数の熱交換部材２５の外方側に弾性部材３０を圧接するようにケース部２８、２９の内周面で保持するように構成しても良い。
【００７９】
具体的には、図９に示すように、複数の熱交換部材２５の外方側とケース部２８、２９の内周面２８ｂ、２９ｂとの隙間に弾性部材３０を配設し、内周面２８ｂ、２９ｂで弾性部材３０を圧接するように第１、第２のケース部２８、２９を組み合わせる。
【００８０】
そして、第１、第２のケース部２８、２９の組み合わせ面、つまり、保持面２８ａ、２９ａによって、第１保持板１１の外周縁が挟まれるように形成している。これにより、弾性部材３０は、内周面２８ｂ、２９ｂのそれぞれと複数の熱交換部材２５の外方側との間に均等の圧縮力を掛けた状態で保持される。
【００８１】
従って、分割ケース２８、２９側に車両の振動衝撃が掛かったときには、弾性部材３０により振動衝撃を吸収させて緩和できる。つまり、振動の緩和が良好であるとともに、空気通路の気密性の向上が図れることで熱交換部材２５の熱交換効率の向上が図れる。
【００８２】
なお、本実施形態では、複数の熱交換部材２５の外方側とケース部２８、２９の内周面２８ｂ、２９ｂとの隙間に弾性部材３０を配設させたが、これに限らず、熱交換部材２５の外方上方側もしくは外方下方側のみであっても良い。
【００８３】
また、第１保持板１１の外周縁と保持面２８ａ、２９ａとの間にパッキン材などの図示しない気密部材を介して第１、第２のケース部２８、２９を組み合わせると良い。これにより、第１保持板１１の外周縁における断熱性の向上が図れることで、この部位からの熱損失を防止することができる。
【００８４】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、電極部材１６を防水フィルム部材１４に一体に形成して熱電素子１２、１３の端面に接合するように構成したが、これに限らず、電極部材１６を平板状に形成して熱電素子１２、１３の端面に接合させるように構成しても良い。
【００８５】
また、以上の実施形態では、第１保持板１１の一端面および他端面の全面にポリイミドからなる防水フィルム部材１４を配設させて防水膜を形成させたが、これに限らず、電極部材１６を平板状に形成して熱電素子１２、１３の端面に接合させて熱電素子基板１０を形成し、吸熱側の吸熱、放熱基板２０と放熱側の吸熱、放熱基板２０との間に、熱電素子基板１０を挟んで重ね合わせて、電極部材１６と電極部２５ａとを接合した後に、エポキシ系の防水絶縁材を熱電素子基板１０の外表面に塗布して防水層を形成しても良い。
【００８６】
また、図１０に示すように、複数の熱交換部材２５の外表面にエポキシ系の樹脂材料を用いる電着塗装により防湿、絶縁するための防湿絶縁層１７を形成しても良い。なお、この電着塗装は、上述した防水絶縁材を熱電素子基板１０の外表面に塗布する前に行うことが望ましい。
【００８７】
これによれば、複数の熱交換部材２５のそれぞれが電気的に絶縁されることで隣り合う熱交換部材２５相互間でのショートの発生を防止することができる。また、複数の熱交換部材２５および電極部材１６との接合部に結露水が付着することでマイグレーションが生ずるが、防湿、絶縁層１７によりマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００８８】
また、以上の実施形態では、第１保持板１１の外周縁の全周を分割ケース２８、２９で挟み込むように保持する構成としたが、これに限らず、第１保持板１１の外周縁を部分的に挟み込んで保持する構成としても良い。また、第１保持板１１の外周縁のうち、左右端、もしくは前後端のみを挟み込んで保持する構成としても良い。
【００８９】
また、以上の実施形態では、熱交換部材２５の熱交換部２５ｂをルーバー状に形成したが、これに限らず、熱交換部２５ｂの形状をオフセット状に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【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全体構成を示す分解模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態における吸熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における放熱側に配設される熱交換部材２５の配列形態を示す下面図である。
【図５】図３に示すＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５に示すＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図５に示すＤ−Ｄ断面図である。
【図８】図３に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図９】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１０】他の実施形態における防湿絶縁層１７を形成する部位を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…熱電素子基板（熱電素子組立体）
１１…第１保持板
１２…Ｐ型熱電素子、熱電素子
１３…Ｎ型熱電素子、熱電素子
１４…防水フィルム部材
１６…電極部材（電極素子）
２５…熱交換部材（熱交換素子）
２８…分割ケース、第１のケース部
２８ａ…保持面
２９…分割ケース、第２のケース部
２９ａ…保持面
３０…弾性部材
【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】
2007103904.tif 000009
【図８】
2007103904.tif 000010
【図９】
2007103904.tif 000011
【図１０】
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