(57)【要約】【課題】使用時において熱が発せられても、基板、フィン、金属層の線膨張係数の違いによって生じる応力により、反り返り等の変形が生じることを抑制できる熱電変換モジュールを提供すること。【解決手段】ペルチェモジュール１は、電極４０を介して熱電変換素子が組み付けられている基板１０に金属層３０を介して接合されるフィン２０を備えている。前記金属層３０は、前記基板１０と前記フィン２０との間のうち、前記基板１０と前記フィン２０との接合部位のみに設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に電極を介して熱電変換素子が組み付けられ、他方の面に金属層を介して接合されるフィンを備えた熱電変換モジュールであって、
前記フィンは、谷部と山部とが繰り返された形状をしており、各該谷部の裏面が前記金属層に接合され、
前記金属層は、前記フィンの谷部が接合された位置のみに設けられていることを特徴と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、
前記電極は、前記基板を挟んで、前記金属層と向かい合う位置のみに設けられていることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項３】
基板の一方の面に電極を介して熱電変換素子が組み付けられ、他方の面に金属層を介してフィンが接合された熱電変換モジュールであって、
前記フィンは、谷部と山部とが繰り返されて成形され、各該谷部の裏面が前記金属層に接合され、
前記金属層は、前記フィンの谷部と対応する位置に形成されている前記金属層の厚みより前記フィンの谷部とは異なる位置に形成されている前記金属層の厚みの方が小さいことを特徴とする熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子から成る熱電変換素子を備えた熱電変換モジュールを利用して流体の温度制御を行う技術が既に知られている。ここで、下記特許文献１には、フィンを備えた熱電変換モジュールが開示されている。これにより、流体に対する熱交換の効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、例えば、図１１〜１２に示すように、フィン１２０は、接着層を成す金属層１３０を介して基板１１０に接合されている。そのため、使用時において熱電変換モジュール６から熱が発せられると、基板１１０、フィン１２０、金属層１３０の線膨張係数の違いによって生じる応力により、熱電変換モジュール６に反り返り等の変形が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、使用時において熱が発せられても、基板、フィン、金属層の線膨張係数の違いによって生じる応力により、反り返り等の変形が生じることを抑制できる熱電変換モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、基板の一方の面に電極を介して熱電変換素子が組み付けられ、他方の面に金属層を介して接合されるフィンを備えた熱電変換モジュールであって、前記フィンは、谷部と山部とが繰り返された形状をしており、各該谷部の裏面が前記金属層に接合され、
前記金属層は、前記フィンの谷部が接合された位置のみに設けられていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、従来技術と比較すると、金属層が設けられている箇所が少なくなるため、使用時において熱電変換モジュールから熱が発せられても、基板、フィン、金属層の線膨張係数の違いによって生じる応力を抑制できる。そのため、熱電変換モジュールに生じる反り返り等の変形を抑制できる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱電変換モジュールであって、前記電極は、前記基板を挟んで、前記金属層と向かい合う位置のみに設けられていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、電極に対して電気的に接続される熱電変換素子からの放熱または吸熱を基板を挟んで直ぐにフィンに伝えることができる。そのため、熱電変換素子からの放熱または吸熱の性能をより高めることができる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、基板の一方の面に電極を介して熱電変換素子が組み付けられ、他方の面に金属層を介してフィンが接合された熱電変換モジュールであって、前記フィンは、谷部と山部とが繰り返されて成形され、各該谷部の裏面が前記金属層に接合され、前記金属層は、前記フィンの谷部と対応する位置に形成されている前記金属層の厚みより前記フィンの谷部とは異なる位置に形成されている前記金属層の厚みの方が小さいことを特徴とする構成である。
この構成によれば、請求項１の熱電変換モジュールと同様の作用効果を得ることができる。また、この構成によれば、フィンの谷部が複数形成されていても、金属層のロウ付け作業を一度で済ませることができる。したがって、金属層のロウ付け作業を簡便にできる。また、この構成によれば、例えば、熱電変換モジュールをケースの内部に組み付け、この組み付けたケースの内部に流体としてＬＬＣ（不凍液）を流した場合でも、このＬＬＣが基板に染み込んでしまうことを防止できる。なお、金属層にニッケルメッキを施しておくことで、このＬＬＣに対する耐蝕性を向上させることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、説明したように、本発明の熱電変換モジュールによれば、金属層が設けられている箇所が少なくなるため、使用時において熱電変換モジュールから熱が発せられても、基板、フィン、金属層の線膨張係数の違いによって生じる応力を抑制できる。そのため、熱電変換モジュールに生じる反り返り等の変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１の組み付け状態における正面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の組み付け状態における正面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例３に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図６】図６は、図５の組み付け状態における正面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例４に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図８】図８は、図７の組み付け状態における正面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例５に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の組み付け状態における正面図である。
【図１１】図１１は、従来技術に係るペルチェモジュールの分解斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１の組み付け状態における正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
まず、本発明の実施例１を、図１〜２を参照して説明する。なお、以下の説明にあたって、「熱電変換モジュール」の例として、「ペルチェモジュール」を説明することとする。このことは、後述する全ての実施例においても同様である。ペルチェモジュール１は、主として、基板１０と、フィン２０と、金属層３０とから構成されている。以下に、これら各構成部材１０、２０、３０を個別に説明していく。
【００１２】
はじめに、基板１０から説明していく。この基板１０は、例えば、セラミック等の絶縁材から成る薄板状に形成された部材である。この基板１０の一方側の面（図１、２において、上面）には、後述するフィン２０が接合されている。一方、この基板１０の他方側の面（図１、２において、下面）には、その幅方向に適宜の間隔でアルミ等の電極４０が固着されている。この電極４０には、公知のペルチェ素子（図示しない）が電気的に接続されている。
【００１３】
これらの記載が、特許請求の範囲に記載の「基板の一方の面に電極を介して熱電変換素子が組み付けられ、他方の面に金属層を介して接合されるフィンを備えた」に相当する。この基板１０は、ペルチェ素子（図示しない）に直流電流を流すと、例えば、基板１０自身に放熱作用または吸熱作用を起こすことができるように構成されている。これにより、この基板１０をケース（図示しない）の内部に組み付けると、このケース（図示しない）に内部を流れる流体（図示しない）を温めたりまたは冷ましたりすることができる。なお、これら放熱または吸熱は、後述するフィン２０を介することで、その性能を高めることができる。
【００１４】
次に、フィン２０を説明する。このフィン２０は、例えば、アルミ等の伝熱材から成る羽状（谷部２０ａと山部２０ｂとが繰り返された形状をしており、）に形成された部材である。このフィン２０は、例えば、薄板状のアルミ等の伝熱材をプレス加工することで形成されている。これにより、簡便にフィン２０を形成できる。なお、このフィン２０は、図１からも明らかなように、その奥行き方向の形状がストレートを成すように形成されている。フィン２０は、このように構成されている。
【００１５】
最後に、金属層３０を説明する。この金属層３０は、例えば、アルミ等の接着層から成る薄板状に形成された部材である。この金属層３０は、その形状がフィン２０の谷部２０ａの底面２２の形状に一致するように形成されている。そのため、図１に示すように、フィン２０の谷部２０ａの底面２２が７箇所形成されていると、金属層３０も７個設けられることになる。これらの記載が、特許請求の範囲に記載の「前記金属層は、前記フィンの谷部が接合された位置のみに設けられている」に相当する。金属層３０は、このように構成されている。
【００１６】
続いて、上述した基板１０と、フィン２０と、金属層３０とから構成されているペルチェモジュール１の製造方法を説明する。まず、基板１０の一方側の面（図１、２において、上面）に７個の金属層３０をそれぞれロウ付けする作業を行う。次に、この７個の金属層３０にフィン２０の７箇所の谷部２０ａの底面２２をそれぞれロウ付けする作業を行う。これらのロウ付け作業が完了すると、ペルチェモジュール１の製造が完成する（図２参照）。
【００１７】
本発明の実施例１に係るペルチェモジュール１は、上述したように構成されている。この構成によれば、この金属層３０は、その形状がフィン２０の谷部２０ａの底面２２の形状に一致するように形成されている。そのため、図１に示すように、フィン２０の谷部２０ａの底面２２が７箇所形成されていると、金属層３０も７個設けられることになる。これにより、従来技術と比較すると、金属層３０が設けられている箇所が少なくなるため、使用時においてペルチェモジュール１から熱が発せられても、基板１０、フィン２０、金属層３０の線膨張係数の違いによって生じる応力を抑制できる。したがって、ペルチェモジュール１に生じる反り返り等の変形を抑制できる。
【００１８】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を、図３〜４を参照して説明する。この実施例２のペルチェモジュール２は、既に説明した実施例１のペルチェモジュール１と比較すると、ペルチェ素子（図示しない）からの放熱または吸熱の性能をより高めることができる形態である。なお、以下の説明にあたって、実施例１で説明した部材と同一もしくは均等な構成の部材には、図面において同一符号を付すことで、重複する説明は省略することとする。このことは、後述する実施例３〜４においても同様である。
【００１９】
図３〜４からも明らかなように、この実施例２の各電極４０は、実施例１の各電極４０と比較すると、基板１０を挟んで、７個の金属層３０と向かい合う位置のみに設けられている。そのため、この実施例２の電極４０の数も金属層３０の数と同じく７個となっている。
【００２０】
本発明の実施例２に係るペルチェモジュール２は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例１のペルチェモジュール１と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成によれば、各電極４０は、基板１０を挟んで、７個の金属層３０と向かい合う位置のみに設けられている。そのため、ペルチェ素子（図示しない）からの放熱または吸熱を基板１０を挟んで直ぐにフィン２０に伝えることができる。したがって、ペルチェ素子（図示しない）からの放熱または吸熱の性能をより高めることができる。
【００２１】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３を、図５〜６を参照して説明する。この実施例３のペルチェモジュール３は、既に説明した実施例１のペルチェモジュール１と比較すると、さらに、金属層３０のロウ付け作業を簡便にした形態である。
【００２２】
図５〜６からも明らかなように、この実施例３の金属層３０は、実施例１の金属層３０と比較すると、一体的に形成されている（一枚もので形成されている）。ただし、この実施例３の金属層３０は、フィン２０の谷部２０ａと対応する位置に形成されている部位３０ａの厚み（図６において、厚みＴ１）より、フィン２０の山部２０ｂと対応するように形成されている部位３０ｂの厚み（図６において、厚みＴ２）の方が小さくなるように設定されている（Ｔ１＞Ｔ２）。
【００２３】
本発明の実施例３に係るペルチェモジュール３は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例１のペルチェモジュール１と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成によれば、金属層３０は一体的に形成されている。そのため、金属層３０のロウ付け作業を一度で済ませることができる。実施例１であれば、金属層３０のロウ付け作業を７度必要である。したがって、金属層３０のロウ付け作業を簡便にできる。また、この構成によれば、ケースに流体としてＬＬＣ（不凍液）を流した場合でも、このＬＬＣが基板１０に染み込んでしまうことを防止できる。なお、金属層３０にニッケルメッキを施しておくことで、このＬＬＣに対する耐蝕性を向上させることもできる。
【００２４】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４を、図７〜８を参照して説明する。この実施例４のペルチェモジュール４は、既に説明した実施例１のペルチェモジュール１と比較すると、フィン２０を強固にした形態である。
【００２５】
図７〜８からも明らかなように、この実施例４のフィン２０には、実施例１のフィン２０と比較すると、その奥行き方向に沿って、複数のクランク部２４が形成されている。なお、この複数のクランク部２４も、フィン２０と同様に、プレス加工によって形成されている。これにより、簡便にクランク部２４を形成できる。
【００２６】
本発明の実施例４に係るペルチェモジュール４は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例１のペルチェモジュール１と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成によれば、フィン２０には、その奥行き方向に沿って、複数のクランク部２４が形成されている。そのため、実施例１のフィン２０と比較すると、フィン２０そのものの強度を高めることができる。したがって、フィン２０を強固にできる。
【００２７】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５を、図９〜１０を参照して説明する。この実施例５のペルチェモジュール５は、既に説明した実施例２のペルチェモジュール２と、既に説明した実施例４のペルチェモジュール４とを組み合わせた形態である。
【００２８】
図９〜１０からも明らかなように、この実施例５の各電極４０は、実施例２の各電極４０と同様に、基板１０を境に、７個の金属層３０と向かい合う部位のみに設けられている。そのため、この実施例４の電極４０の数も金属層３０の数と同じく７個となっている。また、この実施例５のフィン２０には、実施例４のフィン２０と同様に、複数のクランク部２４が形成されている。
【００２９】
本発明の実施例５に係るペルチェモジュール５は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例２のペルチェモジュール２と同様の作用効果と、実施例４のペルチェモジュール４と同様の作用効果とを得ることができる。
【００３０】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
各実施例では、フィン２０の底面２２および金属層３０がそれぞれ７個設けられている例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、これらの数はいくつでも構わない。
【００３１】
また、各実施例では、金属層３０は基板１０の一端から他端まで連続して延びている例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、金属層３０は基板１０の一端から他端の途中において、単数または複数に分割されていても構わない。そして、この分割された金属層３０が、基板１０の一端から他端まで並べられていても構わない。
【００３２】
また、各実施例では、「前記金属層は、前記フィンの谷部が接合された位置のみに設けられている」例として、フィン２０の底面２２と、金属層３０の表面のうちフィン２０の底面２２と対応する面とが完全に一致する形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、金属層３０の表面のうちフィン２０の底面２２と対応する面が、フィン２０の底面２２より大きくても構わないし、逆に、小さくても構わない。
【符号の説明】
【００３３】
１      熱交換ユニット（実施例１）
２      熱交換ユニット（実施例２）
３      熱交換ユニット（実施例３）
４      熱交換ユニット（実施例４）
５      熱交換ユニット（実施例５）
１０    基板
２０    フィン
３０    金属層
４０    電極
【図１】
2013012630.tif 000003
【図２】
2013012630.tif 000004
【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】
2013012630.tif 000009
【図８】
2013012630.tif 000010
【図９】
2013012630.tif 000011
【図１０】
2013012630.tif 000012
【図１１】
2013012630.tif 000013
【図１２】
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