(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子と、
該熱電変換素子の一方の側に密着され該熱電変換素子に熱を奪われて冷却される第１熱交換器と、
前記熱電変換素子の他方の側に密着され該熱電変換素子からの熱が運ばれる第２熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に配設され、前記熱電変換素子を内包する筒状のケースと、
該ケースの軸方向の端面と、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器との間に配設され、前記ケースの軸方向の端面と前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器とを接着する接着材と、を有し、
前記ケースの軸方向の高さは前記熱電変換素子の高さより短くされており、
前記接着材は、前記ケースの軸方向の端面に沿って延びているとともに、前記熱電変換素子が配置された空間をシールするシート状の熱硬化性の接着材であり、前記熱電変換素子と前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器とが密着する状態で乾燥硬化されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記接着材と前記ケースとの間に、前記熱電変換素子へ通電するコネクタが配置されており、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とのうち、前記コネクタ側に配置される熱交換器には、前記接着材を装着するための溝が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】
前記接着材は、ガラス性基布に含浸した接着材であ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】
熱電変換素子と、該熱電変換素子に熱を奪われて冷却される第１熱交換器と、該熱電変換素子からの熱が運ばれる第２熱交換器と、前記熱電変換素子が配置された空間をシールする接着材と、を有する熱電変換装置の製造方法において、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の空間に前記熱電変換素子を配置するとともに、
前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の少なくとも一方と前記熱電変換素子との間に隙間を生じさせるように、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に、前記熱電変換素子が配置された空間をシールするための熱硬化性のシート状の接着材を介して、前記熱電変換素子を内包する筒状のケースを配置する配置工程と、
前記接着材に対して外部から荷重を加えて前記接着材を押圧してたわませることにより前記熱交換器と前記熱電変換素子との間の前記隙間をなくして前記熱交換器と前記熱電変換素子とを密着させる密着工程と、
前記接着材に熱を加えて該接着材を溶融して乾燥硬化させて前記熱電変換素子が配置された空間をシールするシール工程とをもち、
前記ケースは、前記熱電変換素子の高さよりもその軸方向の高さが短く、
前記接着材が熱硬化する前の状態では、前記ケースと前記接着材との高さの和は前記熱電変換素子の高さよりも大きいことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記接着材は、前記筒状のケースの軸方向の端面に沿って延びるように配置することを特徴とする請求項４に記載の熱電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱電変換素子を用いた熱電変換装置に関するものであり、特に、熱電変換素子が配置された空間をシールする構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電変換素子の作用により低温部が形成され、その低温部に結露が発生し、この結露は、熱電変換素子の電気的絶縁に悪影響を及ぼすことから、熱電変換素子が配置された空間をシールする必要がある。
【０００３】
熱電変換素子が配置された空間をシールする構造を有する熱電変換装置としては、例えば実開昭５５−１２６１７７号公報に示される如きものがある。これは弾性を有するリング状のＯリングを使用して、外部からの荷重を加えてこのＯリングを押圧してシール作用を発揮させているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に示したような、弾性を有するリング状のＯリングを使用して、外部からの荷重を加えてこのＯリングを押圧してシール作用を発揮させるシール構造を有する熱電変換装置においては、良好なシール性を保持するにはこのＯリングに適正なつぶし代が要求される。このつぶし代はＯリングと熱電変換素子の寸法差によって決まるが、その寸法バラツキによるつぶし代の大小によってＯリングに発生する反力にもバラツキが生じることになる。一方、熱電変換素子から熱交換器への熱伝導性を良好にするには、熱電変換素子と熱交換器とを密着すべく熱電変換素子にも適正な荷重が加わることを要求されるもので、その荷重が少ないと熱電変換素子と熱交換器との間の熱伝導性が損なわれるし、荷重が大きすぎると熱電変換素子が破損してしまうこととなる。従って、外部から荷重を加えて熱電変換装置を組み立てる場合にはこのＯリングの反力にバラツキが生じることとなり、その結果、良好なシール性および熱電変換素子と熱交換器との間の熱伝導性が得られにくいものであった。
【０００５】
故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、熱電変換素子が配置された空間のシールを行うに、シール作用する部材に反力が生じないシール構造とすることを技術的課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明は、熱電変換素子と、該熱電変換素子の一方の側に密着され該熱電変換素子に熱を奪われて冷却される第１熱交換器と、前記熱電変換素子の他方の側に密着され該熱電変換素子からの熱が運ばれる第２熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に配設され、前記熱電変換素子を内包する筒状のケースと、該ケースの軸方向の端面と、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器との間に配設され、前記ケースの軸方向の端面と前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器とを接着する接着材と、を有し、
前記ケースの軸方向の高さは前記熱電変換素子の高さより短くされており、
前記接着材は、前記ケースの軸方向の端面に沿って延びているとともに、前記熱電変換素子が配置された空間をシールするシート状の熱硬化性の接着材であり、前記熱電変換素子と前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器とが密着する状態で乾燥硬化されていることを特徴とする熱電変換装置としたことを特徴とする。
また、上記技術的課題を解決するために、本発明は、熱電変換素子と、該熱電変換素子に熱を奪われて冷却される第１熱交換器と、該熱電変換素子からの熱が運ばれる第２熱交換器と、前記熱電変換素子が配置された空間をシールする接着材と、を有する熱電変換装置の製造方法において、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の空間に前記熱電変換素子を配置するとともに、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の少なくとも一方と前記熱電変換素子との間に隙間を生じさせるように、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に、前記熱電変換素子が配置された空間をシールするための熱硬化性のシート状の接着材を介して、前記熱電変換素子を内包する筒状のケースを配置する配置工程と、前記接着材に対して外部から荷重を加えて前記接着材を押圧してたわませることにより前記熱交換器と前記熱電変換素子との間の前記隙間をなくして前記熱交換器と前記熱電変換素子とを密着させる密着工程と、前記接着材に熱を加えて該接着材を溶融して乾燥硬化させて前記熱電変換素子が配置された空間をシールするシール工程とをもち、前記ケースは、前記熱電変換素子の高さよりもその軸方向の高さが短く、前記接着材が熱硬化する前の状態では、前記ケースと前記接着材との高さの和は前記熱電変換素子の高さよりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
上記発明によれば、熱硬化性の接着材にてシールしたことにより、この接着材は、接着機能を発揮する前は、弾性を有するが、外部からの荷重を加えながら熱を加えると、この接着材は一旦溶融した後に硬化していることから、この接着材は外部からの荷重に対する反力が生じることなく、シール機能を発揮できる。又接着材はシート状であることから、液状の接着材の如く流れ易くないため、熱電変換装置の組立も容易になる。
【０００８】
また、上記技術的課題を解決するに当たり、前記接着材は、基布に含浸した接着材であることを特徴とする熱電変換装置とすることが好ましい。
【０００９】
これによれば、接着材は基布に含浸されているため、接着材のシート状化が容易となるものである。
【００１０】
また、上記技術的課題を解決するに当たり、前記接着材は、前記熱電変換素子を内包するケースと加熱面又は冷却面として作用する少なくとも一方となる熱交換器との間を接着することを特徴とする熱電変換装置とすることが好ましい。
【００１１】
これによれば、ケースを使用することにより、接着材の薄型化が可能になる。
【００１２】
また、上記技術的課題を解決するに当たり、前記ケースは、前記加熱面となる一方の熱交換器と前記冷却面となる他方の熱交換器との間に配設されるとともに、前記ケースと前記両熱交換器との間を前記接着材にて接着することを特徴とする熱電変換装置とすることが好ましい。
【００１３】
これによれば、ケースと両熱交換器との間を接着材にて接着することから、熱電変換素子と両熱交換器との密着を良好にでき、熱電変換素子と両熱交換器との間の熱伝導性を良好にできる。
【００１４】
また、上記技術的課題を解決するに当たり、前記接着材が熱硬化する前の状態では、前記ケースと前記接着材との高さの和は前記熱電素子の高さよりも大きいことを特徴とする熱電変換装置とすることが好ましい。
【００１５】
これによれば、接着材の熱硬化前に接着材に荷重を加えこの荷重の作用にて熱電変換素子と熱交換器との密着を確保できるため、接着材にて良好なシール性の確保及び熱電変換素子と熱交換器との間の熱伝導性が良好になる。
【００１６】
また、上記技術的課題を解決するに当たり、接着材とケースとの間に、前熱電変換素子へ通電するコネクタを位置させたことを特徴とする熱電変換装置とすることが好ましい。
【００１７】
これによれば、コネクタと熱交換器との間の電気的絶縁を行うために特別の絶縁材を配する必要もなくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図に示す熱電変換装置１０は、ビスマステルル等の半導体材料から形成されてペルチェ効果を生じる複数の熱電変換素子１１を有し、この複数の熱電変換素子１１は電気的に接続されている。この熱電変換素子１１の上下方向の両側には、熱電変換素子１１に熱を奪われて冷却される冷却面として作用する熱伝導性が良好なる例えばアルミニウム製の熱交換器１２と、熱電変換素子１１からの熱が運ばれ加熱面として作用する熱伝導性が良好なる例えばアルミニウム製の熱交換器１３が配されている。熱交換器１３には放熱効果を発揮するための放熱用フイン１４が形成されている。熱電変換素子１１と両熱交換器１２，１３との間は電気的絶縁がされており、この電気的絶縁は熱伝導性を良好にすることも考慮して熱交換器１２，１３の冷却面及び加熱面がアルマイト処理されている。又このアルマイト処理に代えて、熱電変換素子１１と両熱交換器１２，１３との間にシリコン樹脂系のシートを配設しても良い。熱電変換素子１１は両熱交換器１２，１３のうちのいづれか一方なお図示では熱交換器１２に熱伝導性が良好なる例えばシリコン樹脂系接着材１５にて固定されるている。このシリコン樹脂系接着材１５は電気的絶縁性があることから、前述した熱交換器１２と熱電変換素子との間の電気的絶縁を省くことができるものである。ケース１６は熱電変換素子１１を内包するするもので筒状に形成されており、ケース１６と熱交換器１２との間及びケース１６と熱交換器１３との間は、ケース１６の軸方向の端面に沿って延びるとともに熱電変換素子１１が配置される空間をシールするためのシート状の熱硬化性の接着材１７及び１８にて接着されている。接着材１７は熱交換器１１に形成された溝２２に装着された例を示す。ケース１６は熱伝導性を抑えるために、合成樹脂性が好ましい。接着材１７，１８も熱伝導性を抑えるためにエポキシ樹脂系接着材が好ましく例えばガラス性基布にエポキシ樹脂系接着材を含浸させてシート状に形成したものが好ましい。接着材１７，１８が熱硬化する前の状態において、ケース１６と接着材１７，１８との和の高さ（図で上下方向）は熱電変換素子１１の高さよりも高くなるように設定されて、熱電変換素子１１と熱交換器１３との間に隙間が生じる。この接着材１７及び１８は熱硬化前は弾性を有することから、この接着材１７及び１８に対して外部から荷重を加えて接着材１７及び１８を押圧してたわませることにより熱電変換素子１１と熱交換器１３との間の隙間をなくして熱電変換素子１１と熱交換器１３とを密着させる。そしてケース１６と熱交換器１２及び熱交換器１３との接着のために接着材１７及び１８に熱を加えて接着材１７及び１８を一旦溶融して乾燥硬化されるもので、接着材１７及び１８には外部から加えられた荷重に対する反力は溶融時に消失してその接着が行わなわれることから、熱電変換素子１１が配置される空間のシールを保持できる。従って、接着材１７及び１８の熱硬化後は前述の外部から加えられた荷重を保持しなくとも接着材１７及び１８による接着にてシール性を保持できることから、金属等と比較して強度が構造体として充分でない熱電変換素子に対して衝撃を加える方向に前述の外部からの荷重は作用するが、接着材１７，１８及びケース１６の使用により、熱電変換素子はこの衝撃から回避することができる。又、熱電変換素子１１へ通電を行うコネクタ１９は電気伝導性に優れた例えば銅等にて形成され、このコネクタ１９はケース１６と接着材１７または１８の内のいづれか一方なお図示ではケース１６と接着材１７との間に配されて、接着材１７による電気的絶縁にて、コネクタ１９は近接する熱交換器１２との電気的絶縁ができる。このコネクタ１９とケース１６との間の周辺は例えばシリコンゴム等のコーキング材２０を装填してシール性を向上させるのが好ましい。２１はコネクタ１９に接続されるリード線を示す。
【００２０】
なお、本発明の実施の形態では、シート状の熱硬化性の接着材は熱交換器との接着を行う場合を示したが、熱交換器との接着に限定されるものでなく、熱電変換素子が配置される空間を形成する部材の空隙部分を接着すれば、足りるもので、又熱電変換素子を内包するケースを設けなくとも、シート状の熱硬化性の接着材にて、熱電変換素子を内包するようにしてもよいことは明らかである。又、熱電変換素子はペルチェ効果を発揮する素子としての説明をしたが、熱電変換素子をゼーべック効果を発揮する素子として使用することは可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、熱電変換素子が配置された空間のシールを行うに、シール作用する部材には反力が生じないシール構造とすることができ、良好なシール性が容易に得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例における熱電変換装置の断面図である。
【符号の説明】
１０・・・熱電変換装置、  １１・・・熱電変換素子
１７、１８・・・シート状の熱硬化性の接着材
【図１】
0003968669.tif 000002