(57)【要約】【課題】熱電変換素子の両端部において熱交換し得る合理的な構造を備える熱電変換ユニットを提供する。【解決手段】熱電変換ユニット１は、開放構造の第一流路４ａ２または第二流路５ａ２が形成された樹脂製のケース４，５と、第一流路４ａ２または第二流路５ａ２の開放部を塞ぐ基板２ｂ，２ｃと、基板２ｂ，２ｃ間に配置される複数の熱電変換素子２ａと、基板２ｃの外周に沿う樹脂製の枠体２ｆと、ケース４の対向部４ｉと基板２ｂの間に設けられる第一シール部材８ａと、基板２ｃと枠体２ｆとの間に設けられる第二シール部材８ｂを有する。ケース４，５は、両ケース４，５の全周に形成されかつ基板２ｂと平行に延びる合せ面４ｊ，５ｊを有する。ケース５は、合せ面４ｊ，５ｊに沿ってケース４と溶着される第一溶着部７ａと、基板２ｃの全周に渡り枠体２ｆと溶着される第二溶着部７ｂ，７ｃを有する。【選択図】図４
2012212768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換ユニットであって、
開放構造の第一流路が形成された樹脂製の第一ケースと、
開放構造の第二流路が形成された樹脂製の第二ケースと、
前記第一流路の開放部を塞ぐ第一基板と、
前記第二流路の開放部を塞ぎかつ前記第一基板と対向して配置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板の間に配置される複数の熱電変換素子と、
前記第二基板の外周に沿い前記第二基板を囲う樹脂製の枠体と、
前記第一ケースにおける前記第一流路の外側において前記第一基板と対向する対向部と前記第一基板との間に設けられかつ前記第一流路の外周に沿って延在する第一シール部材と、
前記第二基板と前記枠体との間に設けられかつ前記第二基板の全周に延在する第二シール部材とを有し、
前記第一ケースと前記第二ケースは、前記両ケースの全周に形成されかつ前記第一基板と平行に延びる合せ面を有し、
前記第二ケースは、前記合せ面に沿って前記第一ケースと溶着される第一溶着部と、前記第二基板の全周に渡り前記枠体と溶着される第二溶着部を有する熱電変換ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換ユニットであって、
前記枠体の一部は、前記第一基板と前記第二基板の間で前記各基板に当接する張出部を有する熱電変換ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱電変換ユニットであって、
前記枠体は、前記第一基板または前記第一ケースに一端部が当接されかつ他端部が前記第二ケースに当接される枠本体を有する熱電変換ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱電変換ユニットであって、
前記第二基板は、前記第一基板よりも面積が小さく、一つの前記第一基板に対して複数設けられる熱電変換ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱電変換ユニットであって、
前記第二シール部材が液状ガスケットである熱電変換ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子を有する熱電変換ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の熱電変換ユニットは、熱電変換モジュールと、熱電変換モジュールの一方を覆いかつ熱電変換モジュール側に開放する流路が形成されたケースを有する。熱電変換モジュールは、一対の熱面を備えかつ該熱面の一つが吸熱部で他の一つが放熱部になる熱電変換素子と、熱電変換素子の一つの熱面と当接しかつ流路の開放部を覆う板部材を有する。したがって熱電変換素子の一つの熱面とケース内の熱媒体は、板部材を介して熱交換し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６２３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来、熱電変換素子の両端部において熱交換し得る合理的な構造を備える熱電変換ユニットが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載のとおりの熱電変換ユニットである。請求項１にかかる熱電変換ユニットは、開放構造の第一流路が形成された樹脂製の第一ケースと、開放構造の第二流路が形成された樹脂製の第二ケースと、第一流路の開放部を塞ぐ第一基板と、第二流路の開放部を塞ぎかつ第一基板と対向して配置される第二基板と、第一基板と第二基板の間に配置される複数の熱電変換素子と、第二基板の外周に沿い第二基板を囲う樹脂製の枠体と、第一ケースにおける第一流路の外側で第一基板と対向する対向部と第一基板との間に設けられかつ第一流路の外周に沿って延在する第一シール部材と、第二基板と枠体との間に設けられかつ第二基板の全周に延在する第二シール部材とを有する。第一ケースと第二ケースは、両ケースの全周に形成されかつ第一基板と平行に延びる合せ面を有する。第二ケースは、合せ面に沿って第一ケースと溶着される第一溶着部と、第二基板の全周に渡り枠体と溶着される第二溶着部を有する。
【０００６】
したがって熱電変換素子の一端部は、第一基板を介して第一ケース内の熱媒体と熱交換し、熱電変換素子の他端部は、第二基板を介して第二ケース内の熱媒体と熱交換し得る。枠体は、第二基板の外周を囲うことで、第二基板の位置を決定し得る。第一ケースと第二ケースと枠体の三部品は、いずれも樹脂製であって溶着される。そのため三部品は、大きさのばらつきがあって段差がある場合であっても、溶着部によって段差が吸収され得る。これにより三部品が確実かつ容易に溶着され得る。
【０００７】
請求項２において枠体の一部は、第一基板と第二基板の間で各基板に当接する張出部を有する。したがって張出部は、基板間の距離を決定し、これにより張出部は、基板間に設けられる熱電変換素子が外力によって潰れることを抑制し得る。
【０００８】
請求項３において枠体は、第一基板または第一ケースに一端部が当接されかつ他端部が第二ケースに当接される枠本体を有する。したがって枠本体によって第一基板と第二ケースの距離が決定される。これにより枠本体は、熱電変換モジュールが潰れることを抑制し得る。
【０００９】
請求項４において第二基板は、第一基板よりも面積が小さく、一つの第一基板２ｂに対して複数設けられる。したがって一つの第一基板によって第一ケースの流路と複数の第二基板側を仕切ることができる。そのため熱電変換ユニットのシール部材の数を少なくすることができる。第二基板は、一つの第一基板に対して複数設けられる。そのため熱電変換素子によって生じる第一基板と第二基板の間の熱応力は、第二基板によって分散され得る。かくして熱応力に対する熱電変換モジュールの耐久性が高くなる。
【００１０】
請求項５において第二シール部材が液状ガスケットである。したがって第二シール部材は、枠体と第二基板の隙間の大きさに対応して枠体と第二基板を接合する。そのため枠体と第二基板の間をシールするために熱電変換素子に加わり得る外力、例えば第二基板を枠体に押付ける構造によって熱電変換素子に加わり得る外力が避けられ得る。かくして熱電変換素子が潰れ難い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱電変換ユニットによれば、熱電変換素子の両端部のそれぞれが各ケースに形成された流路によって熱交換でき、かつ一対のケースと枠体が容易に一体にされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱交換システムの構成図である。
【図２】熱電変換ユニットの斜視図である。
【図３】熱電変換ユニットの分解斜視図である。
【図４】図２のIV―IV線一部断面矢視図である。
【図５】熱電変換モジュールの一部分解斜視図である。
【図６】熱電変換モジュールの第一基板側からの斜視図である。
【図７】図２のVII―VII線一部断面矢視図である。
【図８】図２のVIII―VIII線断面矢視図である。
【図９】図８のIX―IX線断面矢視図である。
【図１０】図４の一部に相当する他の形態に係る熱電変換ユニットの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一つの実施の形態を図１〜９にしたがって説明する。熱交換システム１０は、例えば車両に設けられ、図１に示すように熱電変換ユニット１とラジエタ１１と室内温冷熱ユニット１４を有する。ラジエタ１１は、配管２０によって車両のエンジン１２と接続される。配管２０の途中に設けられたポンプ１３によって第一熱媒体（クーラント液）がエンジン１２とラジエタ１１の間を循環する。第一熱媒体は、エンジン１２から熱（温熱）を受け、ラジエタ１１から外気に熱を放出する。
【００１４】
図１に示すように熱電変換ユニット１は、配管２０に接続された配管２１によってラジエタ１１と接続され、エンジン１２と並列にラジエタ１１に接続される。第一熱媒体は、配管２０，２１を経由して熱電変換ユニット１から冷熱を受けて冷却される。したがって第一熱媒体は、ラジエタ１１のみならず熱電変換ユニット１によっても冷却され得る。
【００１５】
図１に示すように熱電変換ユニット１は、配管２２によって室内温冷熱ユニット１４と接続される。配管２２の途中に設けられたポンプ１５によって第二熱媒体（クーラント液）が熱電変換ユニット１と室内温冷熱ユニット１４の間を循環する。第二熱媒体は、熱電変換ユニット１から温熱を受け、室内温冷熱ユニット１４から室内の空気に熱を放出する。したがって室内温冷熱ユニット１４によって室内が暖められ得る。
【００１６】
熱電変換ユニット１は、図２，３に示すようにハウジング３とハウジング３内に設けられる熱電変換モジュール２を有する。ハウジング３は、厚み方向に重ねられた第一ケース４と第二ケース５を有する。
【００１７】
第一ケース４と第二ケース５は、図２，３に示すようにケース本体４ａ，５ａと導入管４ｂ，５ｂと吐出管４ｃ，５ｃを一体に有する。ケース本体４ａ，５ａは、板状の板部４ａ１，５ａ１と、板部４ａ１，５ａ１の外周から突出する周壁部４ａ６，５ａ６を有する。第一ケース４と第二ケース５は、開放構造であって、板部４ａ１，５ａ１に流路４ａ２，５ａ２が形成される。流路４ａ２，５ａ２は、熱電変換モジュール２に向けて開放し、板部４ａ１，５ａ１に凹部４ｈ、５ｈを形成する。
【００１８】
流路４ａ２，５ａ２は、図３に示すように板部４ａ１，５ａ１に形成された仕切部４ａ７，５ａ７によって往流路４ａ３，５ａ３と折返し流路４ａ４，５ａ４と復流路４ａ５，５ａ５に仕切られてＵ字状に延出する。折返し流路４ａ４，５ａ４には、板部４ａ１，５ａ１からガイド部４ａ８が突出する。ガイド部４ａ８は、対向する流路４ａ３，４ａ５，５ａ３，５ａ５に対して隣接する流路４ａ３，４ａ５，５ａ３，５ａ５に向けて傾斜する傾斜面を有する。ガイド部４ａ８によって熱媒体が往流路４ａ３，５ａ３から復流路４ａ５，５ａ５に円滑に流れ得る。
【００１９】
導入管４ｂ，５ｂと吐出管４ｃ，５ｃは、図３に示すように板部４ａ１，５ａ１の一端側に並設される。導入管４ｂ，５ｂと吐出管４ｃ，５ｃは、板部４ａ１，５ａ１から熱電変換モジュール２の反対方向（厚み方向）に延出する。導入管４ｂ，５ｂには、往流路４ａ３，５ａ３と連通する導入路４ｂ１，５ｂ１が形成される。導入路４ｂ１，５ｂ１は、流路４ａ２，５ａ２の深さ方向と同じ方向に延出し、板部４ａ１，５ａ１と導入管４ｂ，５ｂを貫通する。吐出管４ｃ，５ｃには、復流路４ａ５，５ａ５と連通する吐出路４ｃ１，５ｃ１が形成される。吐出路４ｃ１，５ｃ１は、復流路４ａ５，５ａ５の深さ方向と同じ方向に延出し、板部４ａ１，５ａ１と吐出管４ｃ，５ｃを貫通する。
【００２０】
ケース本体４ａ，５ａには、図３，７に示すように流路４ａ２，５ａ２に突出する突出部４ｆ，５ｆが形成される。突出部４ｆ，５ｆは、導入路４ｂ１，５ｂ１に隣接する板部４ａ１，５ａ１の領域から熱電変換モジュール２の基板２ｂ，２ｃに向けて突出する。突出部４ｆ，５ｆは、導入路４ｂ１，５ｂ１から離れるほど基板２ｂ，２ｃに近づく傾斜面を有する。したがって導入路４ｂ１，５ｂ１から導入された熱媒体は、基板２ｂ，２ｃに向けて流れ、基板２ｂ，２ｃの近傍において流量が多くなる。
【００２１】
第一ケース４は、図３，９に示すようにコネクタ部４ｇを一体に有する。コネクタ部４ｇは、筒状であってケース本体４ａから側方に突出する。コネクタ部４ｇには、図示省略のコンバータのコネクタ部が接続される。コンバータは、コンバータに入力された電圧を所定の電圧に変換して、第一ケース４に設けられた電極部材６を介して熱電変換モジュール２に直流電流を供給する。
【００２２】
第一ケース４は、図３，９に示すように位置決め部４ａ９を一体に有する。位置決め部４ａ９は、周壁部４ａ６から突出して、熱電変換モジュール２の凹部２ｂ７に突入する。したがって位置決め部４ａ９によって熱電変換モジュール２の第一ケース４に対する位置が決定され得る。
【００２３】
ケース４，５は、図示省略の第一と第二の成形型を閉じ、第一と第二の成形型間に樹脂材料を注入し、第一と第二の成形型を開くことでケース本体４ａ，５ａと導入管４ｂ，５ｂと吐出管４ｃ，５ｃが一体に成形される。コネクタ部４ｇは、スライド型を用いて形成される。
【００２４】
図４に示すように熱電変換モジュール２は、熱電変換素子２ａと基板２ｂ，２ｃとフィン２ｄ，２ｅを有する。熱電変換素子（ペルチェ素子）２ａは、異なる金属、導体または半導体から構成される。熱電変換素子２ａは、直流電流を流すことでペルチェ効果を奏し、第一熱面と第二熱面のいずれか一つが吸熱部となって吸熱し、他の一つが放熱部となって放熱する。複数の熱電変換素子２ａは、基板２ｂ，２ｃの間に設けられる。
【００２５】
第一基板２ｂは、図３，６に示すように第一ケース４の周壁部４ａ６の内周に設置される。第一基板２ｂには、位置決め部４ａ９が設置される凹部２ｂ７が形成される。したがって第一基板２ｂは、凹部２ｂ７と外周縁によって第一ケース４に対して位置決めされる。第一基板２ｂは、第一ケース４の開放部を覆って、ケース本体４ａと協働して第一流路４ａ２を形成する。
【００２６】
第二基板２ｃは、図３，６に示すように第一基板２ｂより小さく、一つの第一基板２ｂに対して複数枚（例えば１０枚）設けられる。第二基板２ｃは、第一基板２ｂに設けられた枠体２ｆによって所定領域に位置決めされる。第二基板２ｃと枠体２ｆには第二ケース５が被せられる。第二基板２ｃと枠体２ｆは、第二ケース５の開放部を覆って、ケース本体５ａと協働して第二流路５ａ２を形成する。
【００２７】
基板２ｂ，２ｃは、図５，９に示すように板本体２ｂ１，２ｃ１と絶縁層２ｂ２，２ｃ２と配線２ｂ３，２ｃ３を有する。板本体２ｂ１，２ｃ１は、導電性を有する金属材料から形成される。板本体２ｂ１，２ｃ１は、凹部４ｈ側に位置する外面２ｂ９，２ｃ９と、外面２ｂ９，２ｃ９の裏側面である内面２ｂ８，２ｃ８を有する。内面２ｂ８，２ｃ８には、絶縁層２ｂ２，２ｃ２と配線２ｂ３，２ｃ３が設けられる。絶縁層２ｂ２，２ｃ２は、板本体２ｂ１，２ｃ１の表面に塗布され、板本体２ｂ１，２ｃ１と配線２ｂ３，２ｃ３を電気的に遮断する。
【００２８】
配線２ｂ３，２ｃ３は、図５を参照するように導電性の材料から形成され、絶縁層２ｂ２，２ｃ２の表面に塗布（印刷）される。配線２ｂ３，２ｃ３には、熱電変換素子２ａが当接されかつ半田付けされる。配線２ｂ３，２ｃ３は、協働して複数の熱電変換素子２ａを直列に接続する。したがって電流は、熱電変換素子２ａを順番に流れて基板２ｂ，２ｃの厚み方向に流れ、基板２ｂ，２ｃ間をジグザグに流れる。
【００２９】
第一基板２ｂに設けられた配線２ｂ３は、図５を参照するように主配線２ｂ４と接続配線２ｂ５と端部２ｂ６を有する。主配線２ｂ４は、第二基板２ｃによって覆われる各領域に形成され、熱電変換素子２ａが主配線２ｂ４に半田付けされる。接続配線２ｂ５は、各領域間に延出して各領域に設けられた主配線２ｂ４を接続する。接続配線２ｂ５は、枠体２ｆによって覆われて、枠体２ｆによって熱媒体と接触することが避けられる。端部２ｂ６は、接続配線２ｂ５から枠体２ｆの外へ延出する。端部２ｂ６には、電極部材６が電気的に接続される（図８参照）。
【００３０】
第一基板２ｂには、図３，６に示すように二個の第一フィン２ｄが設けられる。一方、各第二基板２ｃには各一つの第二フィン２ｅが設けられる。フィン２ｄ，２ｅは、基板２ｂ，２ｃから熱電変換素子２ａと反対方向に突出し、流路４ａ２，５ａ２内に設置される。フィン２ｄ，２ｅは、図４に示すように板状でかつジグザグ形状であって、ジグザグ間に隙間２ｄ１，２ｅ１が形成される。隙間２ｄ１，２ｅ１は、流路４ａ２，５ａ２を遮断しないように流路４ａ２，５ａ２の長手方向に延出する。
【００３１】
図４，５に示すように枠体２ｆは、枠本体２ｆ２と張出部２ｆ１を有する。枠本体２ｆ２は、第二基板２ｃの外周に沿って延出し、複数の開口部２ｆ３を形成する。各開口部２ｆ３に第二基板２ｃが設置され、枠体２ｆが第二基板２ｃの位置を決定する。枠本体２ｆ２は、第一基板２ｂから第二基板２ｃの横を通って第二ケース５に向けて突出する。張出部２ｆ１は、枠本体２ｆ２から基板２ｂ，２ｃ間に張出して基板２ｂ，２ｃに当接する。枠体２ｆは、第一基板２ｂに接着あるいは型成形時にて第一基板２ｂと一体にされる。
【００３２】
張出部２ｆ１と第二基板２ｃの外周部の間には、図４に示すように第二シール部材８ｂが設けられる。第二シール部材８ｂは、液状ガスケットであって、塗布時にペースト状で、製品時に弾性変形可能なゴム状になる。第二シール部材８ｂは、第二基板２ｃの全周に延在し、熱媒体が張出部２ｆ１と第二基板２ｃの間を通って熱電変換素子２ａに向けて流れることを抑制する。
【００３３】
第一基板２ｂの対向部４ｉと第一ケース４の間には、図４に示すように第一シール部材８ａが設けられる。対向部４ｉは、第一流路４ａ２の外側全周において第一基板２ｂに並行に延在し、第一基板２ｂに対向する。第一シール部材８ａは、液状ガスケットである。第一シール部材８ａは、第一流路４ａ２の外側全周に延在し、熱媒体が第一基板２ｂと第一ケース４の間を通って熱電変換素子２ａに向けて流れることを抑制する。
【００３４】
図４に示すようにケース４，５と枠体２ｆは、溶着部７ａ〜７ｃによって接合される。溶着部７ａ〜７ｃは、ケース４，５と枠体２ｆを振動溶着あるいは熱板溶着によって形成される。溶着部７ａは、ケース４，５の周壁部４ａ６，５ａ６の合せ面４ｊ，５ｊを溶着する。合せ面４ｊ，５ｊは、ケース４，５の外側部全周において第一基板２ｂおよび第二基板２ｃと並行に延出する。
【００３５】
溶着部７ａは、図４に示すようにケース４，５の外周部の全周を溶着することでケース４，５間をシールする。かくしてケース４，５間に外気等が侵入することが溶着部７ａによって抑制され得る。溶着部７ｂは、周壁部５ａ６と枠本体２ｆ２を溶着する。溶着部７ｃは、仕切部５ａ７と枠本体２ｆ２を溶着する。溶着部７ｂ，７ｃは、第二ケース５と枠体２ｆ間をシールする。
【００３６】
ケース４，５は、図４に示すように熱電変換モジュール２を両側から保持する。ケース４，５は、溶着部７ａ〜７ｃによって熱電変換モジュール２との隙間が小さくなるように熱電変換モジュール２を保持する。これによりケース４，５は、大きな力を付与することなく熱電変換モジュール２の基板２ｂ，２ｃを保持し、基板２ｂ，２ｃが熱電変換素子２ａから剥がれることを抑制し得る。
【００３７】
図８，９に示すようにケース４には、棒状の電極部材６が設けられる。電極部材６は、電性のある金属材料から形成され、ケース４に対してインサート成形される。電極部材６は、導電性のある金属材料から棒状に形成される。電極部材６は、埋設部６ａと第一端部６ｂと第二端部６ｃと接続部６ｄを一体に有する。埋設部６ａは、ケース本体４ａ内をケース本体４ａの長手方向に延出する第一部６ａ１と、第一部６ａ１から直交方向に延出する第二部６ａ２を有する。第一端部６ｂは、ケース本体４ａから突出してコネクタ部４ｇ内を延出する。第一端部６ｂは、コネクタ部４ｇに挿入されるコネクタと電気的に接続されてコネクタを経由してコンバータと電気的に接続される。
【００３８】
図８，９に示すように第二端部６ｃは、第一基板２ｂの凹部２ｂ７から第一基板２ｂの厚み方向に延出しかつ第一基板２ｂの表面よりも上方へ延出する。第二端部６ｃと接続部６ｄの間には屈曲部６ｅが形成される。屈曲部６ｅには溝が形成され、屈曲部６ｅが屈曲容易な構造になっている。屈曲部６ｅは、製造課程で折曲げられて、接続部６ｄを図９の仮想線で示す製造課程位置から実線で示す使用位置に移動させる。
【００３９】
図９に示すように接続部６ｄは、製造課程位置において第一基板２ｂの表面、すなわち第一ケース４の反対側領域を開放する。そのため第一ケース４に対して第一基板２ｂをセットする際に接続部６ｄが邪魔にならない。第一ケース４に第一基板２ｂをセットした後に、屈曲部６ｅを折り曲げ、接続部６ｄを製造課程位置から使用位置に移動させる。使用位置において接続部６ｄを配線２ｂ３に半田付けする。
【００４０】
熱電変換ユニット１は、図示省略のコンバータと電気的に接続され、図１に示すように配管２１，２２と接続される。コンバータは、図９に示す電極部材６を介して各熱電変換素子２ａに電流を供給する。熱電変換素子２ａは、第一熱面において吸熱し、図４に示すように第一基板２ｂと第一フィン２ｄを介して第一ケース４に冷熱を供給する。熱電変換素子２ａは、第二熱面において放熱し、第二基板２ｃと第二フィン２ｅを介して第一ケース４に温熱を供給する。
【００４１】
図１に示すように第一ケース４には、配管２１を介してポンプ１３によって第一熱媒体が供給される。第一熱媒体は、図３に示す導入管４ｂから第一流路４ａ２に導入され、吐出管４ｃから排出される。第一熱媒体は、第一流路４ａ２を流れることで第一フィン２ｄと第一基板２ｂを介して熱電変換素子２ａから冷熱を受ける（図４参照）。
【００４２】
図１に示すように第二ケース５には、配管２２を介してポンプ１５によって第二熱媒体が供給される。第二熱媒体は、図３に示す導入管５ｂから第二流路５ａ２に導入され、吐出管５ｃから排出される。第二熱媒体は、第二流路５ａ２を流れることで第二フィン２ｅと第二基板２ｃを介して熱電変換素子２ａから温熱を受ける（図４参照）。第二熱媒体は、図１に示すように室内温冷熱ユニット１４内を流れることで室内の空気に温熱を供給する。
【００４３】
図３に示すように第一ケース４内の第一熱媒体の流れ方向と第二ケース５内の第二熱媒体の流れ方向は、対向している。そのため熱電変換素子２ａの吸熱部側と放熱部側の差は、熱電変換素子２ａの位置における差が小さい。かくして熱電変換モジュール２の全体の熱効率が高い。
【００４４】
以上のように熱電変換ユニット１は、図３，４に示すように開放構造の第一流路４ａ２が形成された樹脂製の第一ケース４と、開放構造の第二流路５ａ２が形成された樹脂製の第二ケース５と、第一流路４ａ２の開放部を塞ぐ第一基板２ｂと、第二流路５ａ２の開放部を塞ぎかつ第一基板２ｂと対向して配置される第二基板２ｃと、第一基板２ｂと第二基板２ｃの間に配置される複数の熱電変換素子２ａと、第二基板２ｃの外周に沿い第二基板２ｃを囲う樹脂製の枠体２ｆと、第一ケース４における第一流路４ａ２の外側において第一基板２ｂと対向する対向部４ｉと第一基板２ｂとの間に設けられかつ第一流路４ａ２の外周に沿って延在する第一シール部材８ａと、第二基板２ｃと枠体２ｆとの間に設けられかつ第二基板２ｃの全周に延在する第二シール部材８ｂとを有する。第一ケース４と第二ケース５は、両ケース４，５の全周に形成されかつ第一基板２ｂと平行に延びる合せ面４ｊ，５ｊを有する。第二ケース５は、合せ面４ｊ，５ｊに沿って第一ケース４と溶着される第一溶着部７ａと、第二基板２ｃの全周に渡り枠体２ｆと溶着される第二溶着部７ｂ，７ｃを有する。
【００４５】
したがって熱電変換素子２ａの一端部は、第一基板２ｂを介して第一ケース４内の熱媒体と熱交換し、熱電変換素子２ａの他端部は、第二基板２ｃを介して第二ケース５内の熱媒体と熱交換し得る。枠体２ｆは、第二基板２ｃの外周を囲うことで、第二基板２ｃの位置を決定し得る。第一ケース４と第二ケース５と枠体２ｆの三部品は、いずれも樹脂製であって溶着される。そのため三部品は、大きさのばらつきがあって段差がある場合であっても、溶着部によって段差が吸収される。これにより三部品は、確実かつ容易に溶着され得る。
【００４６】
図４に示すように枠体２ｆは、第一基板２ｂと第二基板２ｃの間で各基板２ｂ，２ｃに当接する張出部２ｆ１を有する。したがって張出部２ｆ１は、基板２ｂ，２ｃ間の距離を決定し、これにより張出部２ｆ１は、基板２ｂ，２ｃ間に設けられる熱電変換素子２ａが外力によって潰れることを抑制し得る。
【００４７】
図４に示すように枠体２ｆは、第一基板２ｂに一端部が当接されかつ第二ケース５に他端部が当接される枠本体２ｆ２を有する。したがって枠本体２ｆ２によって第一基板２ｂと第二ケース５の距離が決定される。これにより枠本体２ｆ２は、熱電変換モジュール２が潰れることを抑制し得る。
【００４８】
図３に示すように第二基板２ｃは、第一基板２ｂよりも面積が小さく、一つの第一基板２ｂに対して複数設けられる。したがって一つの第一基板２ｂによって第一ケース４の第一流路４ａ２と複数の第二基板２ｃ側を仕切ることができる。そのため熱電変換ユニット１のシール部材の数を少なくすることができる。第二基板２ｃは、一つの第一基板２ｂに対して複数設けられる。そのため熱電変換素子２ａによって生じる第一基板２ｂと第二基板２ｃの間の熱応力は、第二基板２ｃによって分散され得る。かくして熱応力に対する熱電変換モジュール２の耐久性が高くなる。
【００４９】
図４に示すように第二シール部材８ｂが液状ガスケットである。したがって第二シール部材８ｂは、枠体２ｆと第二基板２ｃの隙間の大きさに対応して枠体２ｆと第二基板２ｃを接合する。そのため枠体２ｆと第二基板２ｃの間をシールするために熱電変換素子２ａに加わり得る外力、例えば第二基板２ｃを枠体２ｆに押付ける構造によって熱電変換素子２ａに加わり得る外力が避けられ得る。かくして熱電変換素子２ａが潰れ難い。
【００５０】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態であっても良い。例えば熱交換システム１０は、車両の室内の暖房に使用されても良いし、冷房に使用されても良い。冷房に使用する場合は、第一ケース４が配管２２と接続され、第二ケース５が配管２１と接続される。
【００５１】
熱交換システム１０は、車両の室内の冷暖房に使用されても良いし、電池等の車両部品の冷却または加熱に使用されても良いし、あるいは車両以外の製品を冷却または加熱するために使用されても良い。
【００５２】
ケース４，５内に供給される熱媒体は、液体でも良いし、気体でも良い。
【００５３】
熱電変換モジュール２は、大きい第一基板２ｂを一つ有していても良いし、小さい第一基板を複数枚、例えば第二基板２ｃと同じ大きさの第一基板を複数枚有していても良い。
【００５４】
ケース４，５は、ケース本体４ａ，５ａと導入管４ｂ，５ｂと吐出管４ｃ，５ｃを一体に有していても良いし、別体に有していても良い。
【００５５】
枠体２ｆは、図４に示す枠本体２ｆ２に代えて図１０に示す枠本体２ｆ２を有していても良い。枠本体２ｆ２の一端部は、第一ケース４の仕切部４ａ７に当接しかつ仕切部４ａ７に溶着部７ｄによって溶着される。枠本体２ｆ２の他端部は、複数の第一基板２ｂの間、あるいは第一基板２ｂに形成された孔を貫通して第二ケース５の仕切部５ａ７に当接しかつ仕切部５ａ７に溶着部７ｃによって溶着される。したがって枠本体２ｆ２によって第一ケース４と第二ケース５の距離が決定される。これにより枠本体２ｆ２は、熱電変換モジュール２が潰れることを抑制し得る。
【００５６】
第一ケース４と第二ケース５は、全周において溶着部７ａによって溶着されかつシールされても良いし、全周の内の一部のみが溶着部７ａによって溶着されても良い。
【００５７】
第二ケース５と枠体２ｆは、全周において溶着部７ｂによって溶着されかつシールされても良いし、全周の内の一部のみが溶着部７ｂによって溶着されても良い。
【００５８】
熱電変換素子２ａは、ペルチェ効果を奏するペルチェ素子であっても良いし、ゼーベック効果またはトムソン効果を奏する素子であっても良い。
【００５９】
第一シール部材８ａと第二シール部材８ｂは、液状ガスケットでも良いし、ゴム製ガスケットなどであっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１…熱電変換ユニット
２…熱電変換モジュール
２ａ…熱電変換素子
２ｆ…枠体
２ｆ２，２ｆ３…枠本体
２ｂ…第一基板
２ｃ…第二基板
３…ハウジング
４…第一ケース
４ａ２…第一流路
４ａ３，５ａ３…往流路
４ａ４，５ａ４…折返し流路
４ａ５，５ａ５…復流路
４ｉ…対向部
４ｊ，５ｊ…合せ面
５…第二ケース
５ａ２…第二流路
６…電極部材
７ａ〜７ｄ…溶着部
８ａ…第一シール部材
８ｂ…第二シール部材
１０…熱交換システム
１１…ラジエタ
１２…エンジン
１３，１５…ポンプ
１４…室内温冷熱ユニット
【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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