(57)【要約】【課題】熱電変換素子が基板から剥がれることを好適に防止し得る熱電変換モジュールを提供する。【解決手段】熱電変換モジュール２であって、一対の熱面を備えかつ熱面のいずれか一つが吸熱部で他の一つが放熱部になる熱電変換素子２ａと、熱面のいずれか一つと電気的に接続される第一配線２ｂ３が設けられた第一内面２ｂ８と該第一内面２ｂ８の裏面側の第一外面２ｂ９を備える第一基板２ｂと、熱面の他の一つと電気的に接続される第二配線２ｃ３が設けられた第二内面２ｃ８と該第二内面２ｃ８の裏面側の第二外面２ｃ９を備えかつ第一基板２ｂより面積が小さい第二基板２ｃと、第一基板２ｂの第一内面２ｂ８に当接されかつ第二基板２ｃの外周に沿う枠本体２ｆ２と該枠本体２ｆ２から第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の外周部に張出す張出片２ｆ１を備える枠体２ｆと、張出片２ｆ１と第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の間に設けられるシール部材８ｂを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換モジュールであって、
一対の熱面を備えかつ前記熱面のいずれか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、
前記熱面のいずれか一つと電気的に接続される第一配線が設けられた第一内面と該第一内面の裏面側の第一外面を備える第一基板と、
前記熱面の他の一つと電気的に接続される第二配線が設けられた第二内面と該第二内面の裏面側の第二外面を備えかつ前記第一基板より面積が小さい第二基板と、
前記第一基板の前記第一内面に当接されかつ前記第二基板の外周に沿う枠本体と該枠本体から前記第二基板の前記第二外面の外周部に張出す張出片を備える枠体と、
前記張出片と前記第二基板の前記第二外面の間に設けられるシール部材を有する熱電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換モジュールであって、
前記シール部材は、液状ガスケットまたは熱硬化性樹脂製の接着剤である熱電変換モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の熱電変換モジュールであって、
前記枠本体には、前記枠本体を貫通しかつ一端が前記第一基板と前記第二基板の間の空間に連通し、他端が前記熱電変換モジュールの外部空間に連通する連通穴が形成されている熱電変換モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱電変換モジュールであって、
前記第二基板は、一つの前記第一基板に対して複数設けられる熱電変換モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の熱電変換モジュールを備える熱電変換ユニットであって、
前記第一基板の前記第一外面で塞がれることで流路を形成する第一基板側凹部を備える第一基板側ケースを有する熱電変換ユニット。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱電変換モジュールを備える熱電変換ユニットまたは請求項５に記載の熱電変換ユニットであって、
前記第二基板の前記第二外面で塞がれることで流路を形成する第二基板側凹部を備える第二基板側ケースを有し、
前記第二基板側ケースは、前記枠体の前記張出片に当接する当接部を有する熱電変換ユニット。
【請求項７】
熱電変換モジュールの製造方法であって、
一対の熱面を備えかつ前記熱面のいずれか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、前記熱面のいずれか一つに対してペースト状の半田を介して並設される第一配線が設けられた第一内面と該第一内面の裏面側の第一外面を有する第一基板と、前記熱面の他の一つに対してペースト状の半田を介して並設される第二配線が設けられた第二内面と該第二内面の裏面側の第二外面を有しかつ前記第一基板より面積の小さい第二基板を重ねる工程と、
各前記ペースト状の半田に熱を加えて前記第一配線と前記熱電変換素子および前記第二配線と前記熱電変換素子を接着する工程と、
前記第二基板の外周に沿う枠本体と、該枠本体から前記第二基板の前記第二外面の外周部に向けて延出する張出片を備える枠体を準備し、前記枠本体を前記第一基板の前記第一内面に当接するように設置しかつ前記張出片をシール部材を介して前記第二基板の前記第二外面の外周部に設置する工程を有する熱電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子を備える熱電変換モジュールと該熱電変換モジュールを備える熱電変換ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱電変換素子と、熱電変換素子の一端部と電気的に接続される第一配線が塗布された第一基板と、熱電変換素子の他端部と電気的に接続される第二配線が塗布された第二基板を有する熱電変換モジュールが開示されている。特許文献２には、熱電変換モジュールと、熱電変換モジュールが設置される板部材と、板部材との間に流路を形成するケースを有する冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２３９６４号公報
【特許文献２】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】
しかし熱電変換素子が基板から剥がれることを好適に防止し得る熱電変換モジュールが従来必要とされている。
【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、各請求項に記載の熱電変換モジュール等である。請求項１において熱電変換モジュールは、一対の熱面を備えかつ熱面のいずれか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、熱面のいずれか一つと電気的に接続される第一配線が設けられた第一内面と該第一内面の裏面側の第一外面を備える第一基板と、熱面の他の一つと電気的に接続される第二配線が設けられた第二内面と該第二内面の裏面側の第二外面を備えかつ第一基板より面積が小さい第二基板と、第一基板の第一内面に当接されかつ第二基板の外周に沿う枠本体と該枠本体から第二基板の第二外面の外周部に張出す張出片を備える枠体と、張出片と第二基板の第二外面の間に設けられるシール部材を有する。
【０００６】
したがって枠体の張出片によって第二基板が第一基板から離れる方向に移動することが規制される。そのため熱電変換素子が第二基板または第一基板から剥がれることが張出片によって抑制され得る。
【０００７】
請求項２においてシール部材は、液状ガスケットまたは熱硬化性樹脂製の接着剤である。したがって液状ガスケットまたは熱硬化性樹脂製は、張出片と第二基板の隙間の大きさに対応して張出片と第二基板を接合し得る。そのため熱電変換素子に加わる外力、例えば張出片と第二基板の間をシールするために張出片を第二基板に押付けることで熱電変換素子に加わり得る外力を避け得る。かくして熱電変換素子が製造課程において潰れることが避けられ得る。
【０００８】
請求項３において本体には、枠本体を貫通しかつ一端が第一基板と第二基板の間の空間に連通し、他端が熱電変換モジュールの外部空間に連通する連通穴が形成されている。したがって製造時において第一基板と第二基板の間の空間に発生し得るガスが連通穴によって外部空間へ排出され得る。例えば、液状ガスケットは、ペースト状から固体状に変化する際にガスが発生し、ガスが連通穴を通って外方へ排出され得る。そのためガスの発生によって前記空間の圧力が増大して、第一基板と第二基板が離れる方向に力を受けることが抑制される。かくして第一基板と第二基板が熱電変換素子から剥がれることが抑制され得る。
【０００９】
請求項４において第二基板は、一つの第一基板に対して複数設けられる。したがって熱電変換素子による熱応力は、第二基板間の隙間によって分散され、熱電変換モジュールの熱応力の耐久性が高くなる。
【００１０】
請求項５において熱電変換ユニットは、熱電変換モジュールを備え、第一基板の第一外面で塞がれることで流路を形成する第一基板側凹部を備える第一基板側ケースを有する。したがって第一基板は、第一基板側ケースを流れる熱媒体と熱交換され得る。また第一基板は、一枚によって複数の第二基板との間に設けられた熱電変換素子を流路に対して仕切ることができる。かくして第一基板によってシール部材の数を少なくし得る。
【００１１】
請求項６において熱電変換ユニットは、熱電変換モジュールを備え、第二基板の第二外面で塞がれることで流路を形成する第二基板側凹部を備える第二基板側ケースを有する。第二基板側ケースは、枠体の張出片に当接する当接部を有する。したがって第二基板側ケースは、枠体の張出片によって第二基板を押すことが規制される。そのため第二基板を介して熱電変換素子が第二基板側ケースによって押されることが規制され、熱電変換素子が潰れることが抑制され得る。
【００１２】
請求項７において熱電変換モジュールの製造方法は、一対の熱面を備えかつ熱面のいずれか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、熱面のいずれか一つに対してペースト状の半田を介して並設される第一配線が設けられた第一内面と該第一内面の裏面側の第一外面を有する第一基板と、熱面の他の一つに対してペースト状の半田を介して並設される第二配線が設けられた第二内面と該第二内面の裏面側の第二外面を有しかつ第一基板より面積の小さい第二基板を重ねる工程と、各ペースト状の半田に熱を加えて第一配線と熱電変換素子および第二配線と熱電変換素子を接着する工程と、第二基板の外周に沿う枠本体と、該枠本体から第二基板の第二外面の外周部に向けて延出する張出片を備える枠体を準備し、枠本体を第一基板の第一内面に当接するように設置しかつ張出片をシール部材を介して第二基板の第二外面の外周部に設置する工程を有する。
【００１３】
したがって枠体の張出片は、第二基板が第一基板から離間する方向に移動することを規制する。そのため熱電変換素子が第二基板および第一基板から剥がれることが張出片によって抑制され得る。またシール部材と枠体は、半田を加熱した後に第一基板または第二基板に設けられる。そのため半田の加熱時における熱がシール部材と枠体に影響することが避けられ得る。例えば枠体を基板に接合した状態で半田に熱が加えられると、枠体と基板の熱膨脹差によって枠体が基板から剥がれるおそれがあるが、本方法によると該おそれが解消され得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱電変換モジュールによれば、熱電変換素子が基板から剥がれ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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基板側ケース４と第二基板側ケース５を有する。
【００２０】
第一基板側ケース４と第二基板側ケース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。板部４ａ１，５ａ１には、熱電変換モジュール２に向けて開口する凹部４ｈ、５ｈが形成され、凹部４ｈ、５ｈによって流路４ａ２，５ａ２が形成される。
【００２１】
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によって第一流路４ａ３，５ａ３と折返し流路４ａ４，５ａ４と第二流路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。したがってガイド部４ａ８によって熱媒体が第一流路４ａ３，５ａ３から第二流路４ａ５，５ａ５に円滑に流れ得る。
【００２２】
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、第一流路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、第二流路４ａ５，５ａ５と連通する吐出路４ｃ１，５ｃ１が形成される。吐出路４ｃ１，５ｃ１は、第二流路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。
【００２３】
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。
【００２４】
第一基板側ケース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、第一基板側ケース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。
【００２５】
第一基板側ケース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の第一基板側ケース４に対する位置が決定され得る。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
熱電変換モジュール２は、図３，６に示すように一枚の第一基板２ｂと、第一基板２ｂより小さい複数（例えば１０枚）の第二基板２ｃを有する。基板２ｂ，２ｃは、図４に示すように導電性を有する金属材料から形成される板本体２ｂ１，２ｃ１を有する。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の内面２ｂ８，２ｃ８に塗布され、板本体２ｂ１，２ｃ１と配線２ｂ３，２ｃ３を電気的に遮断する。
【００２９】
配線２ｂ３，２ｃ３は、図４，５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間を交互に流れる。
【００３０】
第一基板２ｂに設けられた第一配線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によって覆われる領域を延出する。主配線２ｂ４には熱電変換素子２ａが半田付けされる。接続配線２ｂ５は、第二基板２ｃによって覆われない領域を延出して、第一基板２ｂに設置される枠体２ｆによって覆われる。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、ケース４に設けられた電極部材６が電気的に接続される（図８参照）。
【００３１】
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と反対方向に突出する。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、流路４ａ２，５ａ２内に設置される。フィン２ｄ，２ｅには、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。
【００３２】
第一基板２ｂは、図３に示すように第一基板側ケース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基板側ケース４に対して位置決めされる。第一基板２ｂは、第一基板側ケース４の凹部（第一凹部）４ｈの開口部を覆って、ケース本体４ａと協働して流路４ａ２を形成する。
【００３３】
第一基板２ｂには、図３，５に示すように熱電変換素子２ａを介して第二基板２ｃが所定間隔で設置される。第一基板２ｂに第二基板２ｃを設置した状態において枠体２ｆが第一基板２ｂに設置される。枠体２ｆは、第一基板２ｂに接着剤等によって接合される。
【００３４】
図４，５に示すように枠体２ｆは、樹脂製で枠本体２ｆ２と張出片２ｆ１を一体に有する。枠本体２ｆ２は、第二基板２ｃの外周に沿って延出し、各第二基板２ｃを区画する。枠本体２ｆ２は、第一基板２ｂから第二基板２ｃを超えて延出する。張出片２ｆ１は、枠本体２ｆ２から第二基板２ｃの外側面（第二面）に張出す。張出片２ｆ１は、第二基板２ｃの外側面の全周に渡って延出する。張出片２ｆ１の中央には、開口窓２ｆ３が形成され、開口窓２ｆ３からフィン２ｅが突出する。
【００３５】
張出片２ｆ１と第二基板２ｃの間には、図４に示すようにシール部材８ｂが設けられる。シール部材８ｂは、液状ガスケットであって、第二基板２ｃの外側面外周部の全周と張出片２ｆ１の間を液密にする。したがってシール部材８ｂによって流路５ａ２内の熱媒体が第二基板２ｃと枠体２ｆの間を通って熱電変換素子２ａに浸入することが抑制される。
【００３６】
枠本体２ｆ２には、図４に示すように連通穴２ｆ４が形成される。連通穴２ｆ４は、枠本体２ｆ２を貫通し、第一基板２ｂと第二基板２ｃの間の空間と枠体２ｆの外側を連通する。したがって製造課程において発生したガスが前記空間から外方に排出される。例えばシール部材８ｂである液状ガスケットは、ペースト状から固体状に変化する際にガスが発生して、ガスが前記空間内から連通穴２ｆ４を通って外方へ排出される。
【００３７】
熱電変換モジュール２の製造方法は、先ず図５を参照するように基板２ｂ，２ｃにペースト状の半田を塗布し、半田によって基板２ｂ，２ｃに対して熱電変換素子２ａを接合する。半田に熱を加えて半田をペースト状から固体状にする。枠体２ｆまたは第二基板２ｃに図４に示すシール部材８ｂを塗布し、枠体２ｆを第一基板２ｂに設置する。
【００３８】
熱電変換モジュール２は、図４に示すように第一基板側ケース４に設置される。第一基板側ケース４と第一基板２ｂの間には、シール部材８ａが設けられる。シール部材８ａは、液状ガスケットであって、第一基板側ケース４と第一基板２ｂの外周部の間、および第一基板側ケース４の仕切部４ａ７と第一基板２ｂの間に設けられる。
【００３９】
図３，４に示すように熱電変換モジュール２の一方が第一基板側ケース４によって覆われ、熱電変換モジュール２の他方が第二基板側ケース５によって覆われる。第二基板側ケース５の開口部は、第二基板２ｃと枠体２ｆによって覆われ、第二基板２ｃと枠体２ｆとケース本体部５ａによって流路４ａ２が形成される。第二基板側ケース５の周壁部５ａ６は、第一基板側ケース４の周壁部４ａ６と張出片２ｆ１に当接し、周壁部４ａ６と張出片２ｆ１に溶着あるいは接着剤によって接合される。第二基板側ケース５の仕切部５ａ７は、張出片２ｆ１に当接し、張出片２ｆ１に溶着あるいは接着剤によって接合される。
【００４０】
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棒状に形成され、ケース４に対してインサート成形される。電極部材６は、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、すなわち第一基板側ケース４の反対側領域を開放する。そのため第一基板側ケース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。第一基板側ケース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。
【００４３】
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を介して第一基板側ケース４に冷熱を放出する。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を介して第一基板側ケース４に温熱を放出する。
【００４４】
図１に示すように第一基板側ケース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、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）。
【００４５】
図１に示すように第二基板側ケース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、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。
【００４６】
図３に示すように第一基板側ケース４内の第一熱媒体の流れ方向と第二基板側ケース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。
【００４７】
以上のように熱電変換モジュール２は、図４に示すように一対の熱面を備えかつ熱面のいずれか一つが吸熱部で他の一つが放熱部になる熱電変換素子２ａと、熱面のいずれか一つと電気的に接続される第一配線２ｂ３が設けられた第一内面２ｂ８と第一内面２ｂ８の裏面側の第一外面２ｂ９を備える第一基板２ｂと、熱面の他の一つと電気的に接続される第二配線２ｃ３が設けられた第二内面２ｃ８と第二内面２ｃ８の裏面側の第二外面２ｃ９を備えかつ第一基板２ｂより面積が小さい第二基板２ｃと、第一基板２ｂの第一内面２ｂ８に当接されかつ第二基板２ｃの外周に沿う枠本体２ｆ２と該枠本体２ｆ２から第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の外周部に張出す張出片２ｆ１を備える枠体２ｆと、張出片２ｆ１と第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の間に設けられるシール部材８ｂを有する。
【００４８】
したがって枠体２ｆの張出片２ｆ１によって第二基板２ｃが第一基板２ｂから離れる方向に移動することが規制される。そのため熱電変換素子２ａが第二基板２ｃまたは第一基板２ｂから剥がれることが張出片２ｆ１によって抑制され得る。
【００４９】
図４に示すようにシール部材８ｂは、液状ガスケットである。したがって液状ガスケットによって第二基板２ｃと枠体２ｆの間がシールされる。また液状ガスケットは、張出片２ｆ１と第二基板２ｃの隙間の大きさに対応して張出片２ｆ１と第二基板２ｃを接合し得る。そのため熱電変換素子２ａに加わる外力、例えば張出片２ｆ１と第二基板２ｃの間をシールするために張出片２ｆ１を第二基板２ｃに押付けることで熱電変換素子２ａに加わり得る外力を避け得る。かくして熱電変換素子２ａが製造課程において潰れることが避けられ得る。
【００５０】
図４に示すように枠本体２ｆ２には、枠本体２ｆ２を貫通しかつ一端が第一基板２ｂと第二基板２ｃの間の空間に連通し、他端が熱電変換モジュール２の外部空間に連通する連通穴２ｆ４が形成されている。したがって製造時において第一基板２ｂと第二基板２ｃの間の空間に発生し得るガスが連通穴２ｆ４によって外部空間へ排出され得る。例えば、液状ガスケットは、ペースト状から固体状に変化する際にガスが発生し、ガスが連通穴２ｆ４を通って外方へ排出され得る。そのためガスの発生によって前記空間の圧力が増大して、第一基板２ｂと第二基板２ｃが離れる方向に力を受けることが抑制される。かくして第一基板２ｂと第二基板２ｃが熱電変換素子２ａから剥がれることが抑制され得る。
【００５１】
図３に示すように第二基板２ｃは、一つの第一基板２ｂに対して複数設けられる。したがって熱電変換素子２ａによる熱応力は、第二基板２ｃ間の隙間によって分散され、熱電変換モジュール２の熱応力の耐久性が高くなる。
【００５２】
図３，４に示すように熱電変換ユニット１は、第一基板２ｂの第一外面２ｂ９で塞がれることで流路４ａ２を形成する第一基板側凹部４ｈを備える第一基板側ケース４を有する。したがって第一基板２ｂは、第一基板側ケース４を流れる熱媒体と熱交換され得る。また第一基板２ｂは、一枚によって複数の第二基板２ｃとの間に設けられた熱電変換素子２ａを流路に対して仕切ることができる。かくして第一基板２ｂによってシール部材の数を少なくし得る。
【００５３】
図３，４に示すように熱電変換ユニット１は、第二基板２ｃの第二外面２ｃ９で塞がれることで流路５ａ２を形成する第二基板側凹部５ｈを備える第二基板側ケース５を有する。第二基板側ケース５は、枠体２ｆの張出片２ｆ１に当接する当接部（５ａ６，５ａ７）を有する。したがって第二基板側ケース５は、枠体２ｆの張出片２ｆ１によって第二基板２ｃを押すことが規制される。そのため第二基板２ｃを介して熱電変換素子２ａが第二基板側ケース５によって押されることが規制され、熱電変換素子２ａが潰れることが抑制され得る。
【００５４】
熱電変換モジュール２の製造方法は、図４を参照するように一対の熱面を備えかつ熱面のいずれか一つが吸熱部で他の一つが放熱部になる熱電変換素子２ａと、熱面のいずれか一つに対してペースト状の半田を介して並設される第一配線２ｂ３が設けられた第一内面２ｂ８と該第一内面２ｂ８の裏面側の第一外面２ｂ９を有する第一基板２ｂと、熱面の他の一つに対してペースト状の半田を介して並設される第二配線２ｃ３が設けられた第二内面２ｃ８と該第二内面２ｃ８の裏面側の第二外面２ｃ９を有しかつ第一基板２ｂより面積の小さい第二基板２ｃを重ねる工程と、各ペースト状の半田に熱を加えて第一配線２ｂ３と熱電変換素子２ａおよび第二配線２ｃ３と熱電変換素子２ａを接着する工程と、第二基板２ｃの外周に沿う枠本体２ｆ２と、該枠本体２ｆ２から第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の外周部に向けて延出する張出片２ｆ１を備える枠体２ｆを準備し、枠本体２ｆ２を第一基板２ｂの第一内面２ｂ８に当接するように設置しかつ張出片２ｆ１をシール部材８ｂを介して第二基板２ｃの第二外面２ｃ９の外周部に設置する工程を有する。
【００５５】
したがって枠体２ｆの張出片２ｆ１は、第二基板２ｃが第一基板２ｂから離間する方向に移動することを規制する。そのため熱電変換素子２ａが第二基板２ｃおよび第一基板２ｂから剥がれることが張出片２ｆ１によって抑制され得る。またシール部材８ｂと枠体２ｆは、半田を加熱した後に第一基板２ｂまたは第二基板２ｃに設けられる。そのため半田の加熱時における熱がシール部材８ｂと枠体２ｆに影響することが避けられ得る。例えば枠体２ｆを基板２ｂ，２ｃに接合した状態で半田に熱が加えられると、枠体２ｆと基板２ｂ，２ｃの熱膨脹差によって枠体２ｆが基板２ｂ，２ｃから剥がれるおそれがあるが、本方法によると該おそれが解消され得る。
【００５６】
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、第一基板側ケース４が配管２２と接続され、第二基板側ケース５が配管２１と接続される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
熱電変換モジュール２の製造方法は、ペースト状の半田によって基板２ｂ，２ｃに熱電変換素子２ａを接合し、半田に熱を加えて半田を固体状にした後に、シール部材８ｂと枠体２ｆを基板２ｂ，２ｃに設けても良いし、シール部材８ｂと枠体２ｆを基板２ｂ，２ｃに設けた後に、半田に熱を加えて半田をペースト状から固体状にしても良い。
【００６０】
枠体２ｆは、図１０に示すように突出部２ｆ５を有していても良い。突出部２ｆ５は、枠本体２ｆ２から第一基板２ｂの外周に沿って延出し、突出部２ｆ５の内周側に第一基板２ｂが嵌め込まれる。突出部２ｆ５と第一基板側ケース４の間、および第一基板２ｂと第一基板側ケース４の間には、シール部材８ａが設けられる。
【００６１】
シール部材８ａ，８ｂは、液状ガスケットでも良いし、熱硬化性樹脂製の接着剤であっても良い。したがって接着剤によって第二基板２ｃと枠体２ｆの間がシールされる。また接着剤は、張出片２ｆ１と第二基板２ｃの隙間の大きさに対応して張出片２ｆ１と第二基板２ｃを接合し得る。そのため熱電変換素子２ａに加わる外力、例えば張出片２ｆ１と第二基板２ｃの間をシールするために張出片２ｆ１を第二基板２ｃに押付けることで熱電変換素子２ａに加わり得る外力を避け得る。かくして熱電変換素子２ａが製造課程において潰れることが避けられ得る。
【００６２】
シール部材８ａ，８ｂは、液状ガスケットでも良いし、環状のゴム部材等であっても良い。
【００６３】
枠体２ｆは、第一基板２ｂに接着剤等によって接合されても良いし、枠体２ｆが第一基板２ｂに接合されず、第一基板２ｂ等とともにケース４，５間に設けられ、ケース４，５によって保持されても良い。
【００６４】
熱電変換モジュール２は、フィン２ｄ，２ｅを有していても良いし、フィン２ｄ，２ｅを有していなくても良い。
【００６５】
熱電変換ユニット１は、ケース４，５を有していても良いし、ケース４，５の一つまたは両方を有しておらず、ケースを有していない側では熱電変換モジュール２と外気が熱交換しても良い。
【００６６】
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。
【００６７】
配線２ｂ３，２ｃ３は、基板２ｂ，２ｃに印刷によって設けられても良いし、接着、塗布などによって基板２ｂ，２ｃに設けられても良い。
【符号の説明】
【００６８】
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
２ｂ…第一基板
２ｂ３…第一配線
２ｃ…第二基板
２ｃ３…第二配線
２ｆ…枠体
２ｆ１…張出片
２ｆ２…枠本体
２ｆ４…連通穴
４…第一基板側ケース
４ａ２〜４ａ５，５ａ２〜５ａ５…流路
４ｈ…第一基板側凹部
５…第二基板側ケース
５ｈ…第二基板側凹部
８ａ，８ｂ…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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