(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接合電極が所要の配列で設けられている一対の電極プレート間に、棒状の熱電素子材を介在させて、熱電素子材を複数の接合電極に跨がらせて接合し、この後、電極プレート及び熱電素子材を切断して、個々に分離された熱電素子が直列に接続されたものとする熱電モジュールの製造法において、電極プレートにおける接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジのうち、前記熱電素子材を切断する際の切断線を横切る形態のブリッジを一方の電極プレートにのみ形成し、他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断とを同時に一方向に行うことを特徴とする熱電モジュールの製造法。
【請求項２】
切断に際して、一方の電極プレートに対する切断は、一方の電極プレートにおける接合電極間の電気的接続ブリッジを切り残して行うことを特徴とする請求項１記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項３】
一方の電極プレートとして、絶縁基板で保持されたものを用いることを特徴とする請求項１または２記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項４】
一方の電極プレートとして、絶縁板に埋設されたものを用いることを特徴とする請求項１または２記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項５】
一方の電極プレートとして、絶縁基板と、この絶縁基板上に個々に分離されて固定された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとからなるものを用いることを特徴とする請求項１記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項６】
一方の電極プレートとして、個々に分離された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとが絶縁板に埋設されたものを用いることを特徴とする請求項１記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項７】
他方の電極プレートとして、接合電極とブリッジ及び切除される不要部分とが千鳥格子状につながったものを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項８】
一対の電極プレートを用いた熱電モジュールのブロックを一枚の基板上に各一方の電極プレートを配して複数形成し、各熱電モジュールのブロックの他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断後に基板を分割して各熱電モジュールのブロックを切り離すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項９】
一方の電極プレートとして、片側の面のみに凹凸があるものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１０】
一方の電極プレートとして、折り曲げにて形成したものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１１】
請求項１〜７，９，１０のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法によって得た熱電モジュールを複数重ね合わせて多段モジュールとすることを特徴とする熱電モジュールの製造法。
【請求項１２】
請求項８記載の熱電モジュールの製造法によって得た熱電モジュールのブロックを複数重ね合わせて多段モジュールのブロックとすることを特徴とする熱電モジュールの製造法。
【請求項１３】
請求項１〜７，９，１０のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法によって得た熱電モジュールの一方及び他方の電極プレートを対の熱交換部材に夫々接触させて、複数個の熱電モジュールを対の熱交換部材間に配置することを特徴とする熱電モジュールの製造法。
【請求項１４】
請求項８記載の熱電モジュールの製造法によって得た熱電モジュールのブロックの一方及び他方の電極プレートを対の熱交換部材に夫々接触させて、複数個の熱電モジュールのブロックを対の熱交換部材間に分散配置することを特徴とする熱電モジュールの製造法。
【請求項１５】
複数の熱電モジュールのブロックに一方の電極プレートにおけるブリッジで相互に接続されているものを用いることを特徴とする請求項１２記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１６】
電極プレート相互間の接続部を熱電モジュールのブロックのコーナー部に設けておくことを特徴とする請求項１５記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１７】
少なくとも一方の電極プレートとして複数が帯状につながっているものを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１８】
複数が帯状につながった電極プレートに対して、熱電素子材の接合を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行うことを特徴とする請求項１７記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項１９】
複数が帯状につながった電極プレートに対して、電極プレート及び熱電素子材の切断を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行うことを特徴とする請求項１７または１８記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項２０】
他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分及び熱電素子材の切断に先立って両電極プレート間に絶縁樹脂を充填しておくことを特徴とする請求項１〜７または１７〜１９のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造法によって製造されたものであることを特徴とする熱電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の熱電素子を熱的に並列に接続した熱電モジュールの製造法と熱電モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電モジュールは、複数個の熱電素子（ペルチェ素子）を並置配設するとともに各熱電素子を接合電極に接合することで各熱電素子を電気的に直列に且つＰ型の熱電素子とＮ型の熱電素子とを交互に接続するとともに、これら熱電素子が熱的には並列となるように接続配置して、通電時に熱電素子群の片側を吸熱側、他方側を放熱側として作用させる。
【０００３】
この時の各熱電素子の接合電極への接合を、各熱電素子を各接合電極上に置いて行ったのでは、多数のＰ型とＮ型との熱電素子の配置を間違えることなく各接合電極上に正確に載せて接合することが必要となり、製造が困難であるとともに歩留まりも悪い。
【０００４】
この点を解決する製造法として、特公昭３９−１９８４５号公報に示された製造法がある。これは図２４〜図２７に示すように、Ｐ型及びＮ型の棒状の熱電素子材１ａ，１ｂと、多数の接合電極を配列させた２枚の電極プレート２，３とを用いて、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを複数の接合電極に跨がらせて接合することで、一対の電極プレート２，３間に複数本の棒状熱電素子材１ａ，１ｂを配したサンドイッチ状構成物を形成し、電極プレート２，３と棒状の熱電素子材１ａ，１ｂとを切断することで、個々の熱電素子１０への分離と、電極プレート２，３における接合電極間の機械的連結部分の切り離しとを行うものである。図２５中のＣが切除部分を示している。
【０００５】
この場合、個々の小さな熱電素子を接合電極に接合するのではなく、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを接合した後に切断することから、取り扱いが容易な上に、一様な厚み及び特性の熱電素子を正しく配列させることができ、しかもＰ型のものとＮ型のものとを間違って配列してしまう可能性も少なくなるといった利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上記製造法においては、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切断工程において問題を残している。すなわち、多数の熱電素子１０を電気的に直列に接続しなくてはならない関係上、熱電素子１０の配列パターンには必ず折り返し部分が生じてしまう。これは、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切断のために同時に切断を行うことになる電極プレート２，３における接合電極間の電気的接続のために、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切断線を横切る形態のブリッジ２３，３３を設けなくてはならないことを意味する。従って、上記切断にあたっては、上記ブリッジ２３，３３を避けて行わなくてはならないわけであり、熱電素子の配列パターンを蛇行配置としている上記従来例においては、複数の切断刃を用いて複数箇所の切断を同時に行うとしても、折り返し部分が一端側と他端側の両方に存在するために、一端側からの切断と、他端側の切断との２回の切断を行わなくてはならない。また、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切断とともに２枚の電極プレート２，３にも切り込みを入れることから、切断時におけるモジュールの保持が困難であり、切断時にモジュールを破壊してしまうことがある上に、切断位置がずれてしまうことが生じやすい。さらに正規の切断を行えたとしても、切断後のモジュールは、上記ブリッジ部分で繋がっているだけのものであるために、強度が非常に低く、その後の取り扱いが難しい。このほか、接合電極を基板の片面に配した電極プレート２，３にも切り込みを入れることから、電極プレートとして絶縁性及び熱伝導特性に優れたアルミナを基板としたものを用いることができず、これに伴って熱的特性の優れたモジュールを得ることが困難である。
【０００７】
もちろん、一方の電極プレート２に棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを接合させた後、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切断を行い、その後、他方の電極プレート３を個々に分離された熱電素子に接合するという特開平４−２９９５８５号公報に示された製造法をとるならば、電極プレート２，３に切り込みを入れずに棒状の熱電素子材だけの切断を行えることから、切断の手間は少なくてすむが、その後、他方の電極プレート３を接合することになり、接合工程を切断工程の前後に分けて行わなくてはならない。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その目的とするところは２枚の電極プレート間に切断すべき棒状の熱電素子材を配したサンドイッチ状構造物に対して切断を行うにもかかわらず、切断を容易に行うことができる熱電モジュールの製造法と熱電モジュールを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係る熱電モジュールの製造法は、複数の接合電極が所要の配列で設けられている一対の電極プレート間に、棒状の熱電素子材を介在させて、熱電素子材を複数の接合電極に跨がらせて接合し、この後、電極プレート及び熱電素子材を切断して、個々に分離された熱電素子が直列に接続されたものとする熱電モジュールの製造法において、電極プレートにおける接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジのうち、前記熱電素子材を切断する際の切断線を横切る形態のブリッジを一方の電極プレートにのみ形成し、他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断とを同時に一方向に行うことに特徴を有している。
【００１０】
一方の電極プレートは切断しなくともすむようにするとともに、他方の電極プレートは切断線上に切断してはならないものが存在しないようにすることで、１回の切断作業で必要部分の切除を行えるようにしたものである。
【００１１】
切断に際して、一方の電極プレートに対する切断は、一方の電極プレートにおける接合電極間の電気的接続ブリッジを切り残して行ってもよい。
【００１２】
また、一方の電極プレートとして、絶縁基板で保持されたものを用いたり、絶縁板に埋設されたものを用いると、切断に際しての固定を確実に且つ容易に行うことができる。
【００１３】
また、一方の電極プレートとして、絶縁基板と、この絶縁基板上に個々に分離されて固定された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとからなるものを用いたり、個々に分離された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとが絶縁板に埋設されたものを用いても、切断に際しての固定を確実に且つ容易に行うことができる。
【００１４】
さらに他方の電極プレートとして、接合電極とブリッジ及び切除される不要部分とが千鳥格子状につながったものを用いると、熱電素子の配列パターンの切断線を横切ることになる部分で熱電素子の無駄が生じることを避けることができる。
【００１５】
一対の電極プレートを用いた熱電モジュールのブロックを一枚の基板上に各一方の電極プレートを配して複数形成し、各熱電モジュールのブロックの他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断後に基板を分割して各熱電モジュールのブロックを切り離せば、複数の熱電モジュールを同時に形成することができるとともに、各ブロックの切り離しは一方の電極プレートの切り離しのみで行うことができる。
【００１６】
一方の電極プレートとして、片側の面のみに凹凸があるものを用いたり、折り曲げにて形成したものを用いてもよい。一方の電極プレートの製造が容易となる。
【００１７】
上記のようにして得た熱電モジュールのブロックは、複数重ね合わせて多段モジュールとしたり、対の熱交換部材間に複数の熱電モジュールブロックを並べて配置したりするのに好適である。この場合、複数の熱電モジュールのブロックが一方の電極プレートで相互に接続されているものを用いると、殊に電極プレート相互間の接続部を熱電モジュールのコーナー部に設けたものを用いるとよい。
【００１８】
少なくとも一方の電極プレートとして複数が帯状につながっているものを用いるのも好ましい。この場合、複数が帯状につながった電極プレートに対して、熱電素子材の接合を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行ったり、複数が帯状につながった電極プレートに対して、電極プレート及び熱電素子材の切断を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行うのが更に好ましい。
【００１９】
他方の電極プレートにおける接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分及び熱電素子材の切断に先立って両電極プレート間に絶縁樹脂を充填しておいてもよい。
【００２０】
そして本発明に係る熱電モジュールは、上記製造法によって製造されたものであることに特徴を有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１〜図７に基づいて説明すると、この熱電モジュールは、棒状のＰ型の熱電素子材１ａと棒状のＮ型の熱電素子材１ｂ、ベース側電極プレート２、カバー側電極プレート３から構成されるもので、図１(a)は切断作業前の状態を、図１(b)は切断作業後の状態を示している。
【００２２】
切断前の両電極プレート２，３のうち、ベース側電極プレート２は、図４及び図５に示すように、接合電極２０となるところと接合電極２０間をつなぐとともに後に切断されることになる機械的連結部２１とが図中左右方向に交互に並んでいる横桁部２５と、複数設けられている横桁部２５間を背面側でつないでいるとともに接合電極２０間の電気的接続を担う複数の縦方向ブリッジ２２と、両端に位置する横桁部２５にあって接合電極２０間の電気的接続を担う複数の横方向ブリッジ２３と、２つのリード線端子部２４，２４とを備えたもので、機械的連結部２１の下方側は上記横方向ブリッジ２３を設けた部分を除き、両側に縦方向ブリッジ２２，２２が並ぶ溝２６となっている。
【００２３】
ベース側電極プレート２が上述のように立体形状となっているのに対し、カバー側電極プレート３は、図４及び図６に示すように、複数の接合電極３０と、これら接合電極３０を縦方向につなぐブリッジ３２と、横方向につなぐ機械的連結部３１とからなる平板状のものとなっている。
【００２４】
これら電極プレート２，３はその材質を問うものではないが、電気伝導性及び熱伝導性の点の両者が共に優れたものが好ましく、特に規定するものではないが、銅もしくは銅合金製のものを好適に用いることができ、この場合、熱電素子材１ａ，１ｂの接合のために、メッキなどの表面処理をしたものを用いる。また、電極プレート２，３は、金型プレス、切削、化学的侵食などの方法で製造することができる。
【００２５】
棒状の熱電素子材１ａ，１ｂは、上記ベース側電極プレート２の各横桁部２５上に半田付けなどの手段で交互に接合するとともに、これら熱電素子材１ａ，１ｂ上に上記カバー側電極プレート３を接合することで、図１(a)及び図２に示すように一対の電極プレート２，３間に複数の熱電素子材１ａ，１ｂを挟み込んだサンドイッチ状構成物を得る。なお、上記接合は、所定位置に半田ペーストを塗布した電極プレート２，３間に熱電素子材１を挟み込んだものを熱盤間に配し、荷重をかけると同時に加熱することで行う。
【００２６】
そして、該サンドイッチ状構成物に対して切断を行うことによって、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂをその長手方向と直交する方向に切断して個々の熱電素子１０に分離するのであるが、この熱電素子材１ａ，１ｂの切断と同時に、カバー側電極プレート３の機械的連結部３１の切断除去と、ベース側電極プレート２の機械的連結部２１の切断除去とを行う。また、切断に際しては、たとえば円盤状の砥石を切断部材４として用いるが、この時、図３に示すように、複数の切断部材４で同時に複数箇所を切断する。
【００２７】
切断が完了した熱電モジュールを図１(b)及び図７に示す。各列の上下端においてベース側電極プレート２のみに接続された熱電素子１０’が生じているが、この熱電素子１０’を除く他の熱電素子１０は、Ｐ型のものとＮ型のものとがブリッジ２２，２３，３２によって交互に直列に接続されたものとなっている。
【００２８】
ここにおいて、カバー側電極プレート３におけるブリッジ３２は、上記切断に際しての切断方向と平行な方向に並ぶものだけとなっており、熱電素子１０の配列パターンにおける折り返し部分は、すべてベース側電極プレート２の横方向ブリッジ２３によって形成されている。このために、上記切断にあたっては、電極プレート３をその全長にわたって図中縦方向に縦断してしまうように切断部材４で切断すればよく、複数の切断部材４を用いることで、１回の切断作業で必要な切断を完了することができる。
【００２９】
また、切断時にベース側の電極プレート２の機械的接続部２１の切除も行うが、この機械的接続部２１は上下２段で構成されたうちの上段側に存在するだけであり、電気的接続を担うブリッジ２２，２３は下段に設けられているために、機械的接続部２１のみを対象として切断し、ブリッジ２２，２３は切り残すようにすればよく、このために電極プレート２に対する切り込み深さを管理するだけで、全機械的接続部２１の除去を行うことができる。
【００３０】
さらに、電極プレート２における横方向ブリッジ２３は、ブリッジ２２による接続方向の両端に位置しており、上記機械的接続部２１の存在と併せて、切断作業に際してのモジュールの治具による保持を容易に行えるものとなっている。特に、電極プレート２の下段側は切除される部分がないために、図８に示すように、別途アルミナ基板や表面に絶縁処理が施された金属基板等からなる基板５上に電極プレート２を固着していても、上記切断作業に支障が生じることがなく、従って、基板５に電極プレート２を固定しておいた状態で切断を行うことができるものであり、このために上記治具による切断時の保持をより容易に且つ確実に行えるものである。
【００３１】
なお、機械的接続部２１，３１は上記切断時に除去されてしまう箇所にあればよく、図示例のようなものに限定されるものではないが、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを広い面積で確実に接続することができるという点で、図示例のように接合電極２０，３０と同面に並ぶものとしておくのが好ましい。
【００３２】
また、横方向ブリッジ２３上の２つの接合電極２０，２０には同一の型の熱電素子１０，１０が並ぶことになるために、ここでは一方の接合電極２０上の熱電素子１０はそのままとし、接合電極３０は接合しないことによって、無駄とはなるものの、電気的悪影響が生じたり熱漏洩が生じたりしないようにしている。
【００３３】
図９はベース側電極プレート２を合成樹脂製の絶縁板６に埋め込んだものを示しており、このものは図８に示した基板５付きのものと同様に扱うことができる。この絶縁板６は、熱電素子材１ａ，１ｂの半田付け時の加熱によって溶け出すことがない耐熱性の高いもの、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性の樹脂や、ＰＰＳ、液晶ポリマー、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性の樹脂からなるものが好ましい。また、図示例のように電極プレート２における空隙部を完全に充填するものでなくともよい。また、図示例のもののように、切断時に絶縁板６の一部が切除されることになる厚みのものであってもよく、この点が支障を招くことはない。ポッティング法などで樹脂の充填を行うことで絶縁板６を形成してもよいが、金型内で成形することで絶縁板６を得るのが簡便である。なお、通常の樹脂は熱伝導性に劣るために、電極プレート２における熱電素子１０が接合される側と反対側の面を樹脂が覆ってしまうことがないようにしておくのが好ましい。
【００３４】
ところで、このようにベース側電極プレート２に基板５や絶縁板６を併用する場合、図１０に示すように、基板５上に接合電極２０とブリッジ２２，２３とを固着したものや、図１１に示すように、接合電極２０とブリッジ２２，２３とを絶縁板６に埋め込んだものを電極プレート２として用いることを妨げない。この場合、電極プレート２の製作が容易となるとともに、熱電素子材１ａ，１ｂの切断に際して、電極プレート２の一部も切断することはしなくてもよい。もっとも、熱電素子材１ａ，１ｂの半田付けに際してはみ出した半田によって隣合う接合電極２０，２０が電気的に導通してしまう危険性があるために、接合電極２０間の距離は導通しないレベルまで広げる必要があり、このために切断除去幅をあまり小さくすることができない。
【００３５】
図１２〜図１４に他例を示す。上記の熱電素子１０の配列パターンのもの（電極プレート２，３上の接合電極２０，３０が夫々千鳥格子に並ぶもの）では、上述のように、各列の上下端においてベース側電極プレート２のみに接続された熱電素子１０’が生じ、これが無駄になっていたが、ここで示すものでは、電気的な接続のためのブリッジ２２を斜めに並ぶ接合電極２０，２０間を接続するものとし、接合電極２０，３０が格子状に並ぶようにすることで、全熱電素子１０を有効に使用することができるようにした配列パターンを採用したものを示している。なお、製造法については上述のものと同じ方法でよいことから、説明は省略する。
【００３６】
棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの総数は偶数であっても奇数であってもよい。図１５は総数が奇数である場合の電極プレート２及び電極プレート３の一例を示している。
【００３７】
図１６は、基板５に設けた電極プレート２上に棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを配置し、さらにその上に電極プレート３を配して切断に供するものにおいて、電極プレート２と熱電素子１０と電極プレート３とからなるモジュールブロックを一枚の基板５上に複数形成した後、基板５に設けた切り溝５０の部分で基板５を分割することで、複数の基板５付きのモジュールブロックを一度に製作することができるようにしたものを示しており、特に、図示例のものでは、基板５上のモジュールブロック５の位置を揃えることで、電極プレート３と熱電素子材１ａ，１ｂの切断を複数のモジュールブロックにわたって一度に行えるようにして、製造作業の簡略化を図れるようにしている。
【００３８】
そして図１７は上記のように形成した基板５付きのモジュールブロックを多段に重ねることによって多段モジュールを形成した場合を示している。多段モジュールとする場合、モジュールの平面度が十分でないと冷却性能が大幅に低下してしまうが、前記製造法で作成したモジュールは、一枚の電極プレートから作られるために平面度が非常に高く、冷却性能が高い多段モジュールを得ることができる。
【００３９】
多段とするのではなく、複数のモジュールブロックを切り離した後、図１８に示すように一対の熱交換部材８，８間に各モジュールブロックを分散配置するようにしてもよいのはもちろんである。この場合においても、モジュールブロックの厚みを揃えることができるために、厚みの差が原因で生じた熱交換部材８との間の隙間が冷却性能を損なうというような問題を招くことがない。
【００４０】
同一の基板５上に複数のモジュールブロックを形成するにあたり、図１９に示すように、モジュールブロック間を電極プレート２における連結ブリッジ２９で連結しておいてもよい。各モジュールブロックを切り離した後に、モジュールブロック間の電気的接続のために半田付けなどを行う必要がなくなる。なお、上記連結ブリッジ２９は薄肉の銅などで形成されることになり、曲げたり捻ったり引き伸ばしたりすることが可能であるために、多段に重ねることも、モジュールブロックの間隔を長くしたりすることも容易に行うことができる。たとえば、連結ブリッジ２９をモジュールブロックのコーナー部に設けておけば、モジュールブロックを９０°回転させるだけで重ね合わせることができる。
【００４１】
複数のモジュールブロックにおける一方、または両方の電極プレート２，３として、夫々多数が連続的に連結されたものを用いるならば、図２０に示すように、連続製造が可能となる。各電極プレート２，３を素材となる金属フープ材から製造した後、両電極プレート２，３間に熱電素子材１ａ，１ｂを接合し、回転砥石のような切断部材４で切断した後、各モジュールブロックの切り離しを行うのである。この場合の電極プレート２，３への加工はプレス加工が好適である。
【００４２】
連続製造に際しては、図２１に示すように、切断に先立って絶縁樹脂９の充填工程を入れてもよい。絶縁樹脂９による補強で切断時の熱電素子１０の破壊を抑えることができる。
【００４３】
絶縁樹脂９の充填による補強は、連続製造の場合に限るものではない。このような補強は、通常なされている固定ワックスによる固定が必要なくなり、大幅に製造工程を簡略化することができる。なお、絶縁樹脂９の充填に際しては、電極プレート２，３の外側への絶縁樹脂９の流れ出しを防ぐために外側を押さえ治具で押さえたりすることになるが、押さえ治具として柔軟性のあるゴムを用いるとよい。また、絶縁樹脂９は電極プレート２，３の各外面と面一とならないようにしておくことが好ましい。熱漏れを低減することができるからである。
【００４４】
図２２は電極プレート２の他例を示している。これは熱電素子材１ａ，１ｂを接合することになる側の面がフラットで、他面側にのみ凹凸があるようにしたもので、この場合、プレス加工による加工で容易に電極プレート２を製作することができる。なお、金属フープ材からプレス加工で形成する場合、位置決めのために金属フープ材の所定位置に孔をあけておくことになるが、この孔の形状はその後の押しつぶし工程で広がる金属材の量を考慮して、最終寸法よりやや大きめの形状としておくのがよい。
【００４５】
図２３は一方の電極プレート２として、板状部材を折り曲げることによって、接合電極２０等が存在する上層部と、ブリッジ２２が存在する下層部とを備えた立体形状としたものであり、この場合もプレス加工による加工で容易に電極プレート２を製作することができる。なお、金属フープ材からプレス加工で形成する場合、まず所定位置に穴を明けた後に折り曲げを行うことになるが、この時の穴の形状も、その後の折り曲げ工程で変形される形状を考慮した寸法としておく。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る熱電モジュールの製造法においては、複数の接合電極が所要の配列で設けられている一対の電極プレート間に、棒状の熱電素子材を介在させて、熱電素子材を複数の接合電極に跨がらせて接合し、この後、電極プレート及び熱電素子材を切断して、個々に分離された熱電素子が直列に接続されたものとする熱電モジュールの製造法において、電極プレートにおける接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジのうち、前記熱電素子材を切断する際の切断線を横切る形態のブリッジを一方の電極プレートにのみ形成し、他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断とを同時に一方向に行うものであり、一方の電極プレートは切断しなくともすむ上に、他方の電極プレートは切断線上に切断してはならないものが存在しないことから、異なる方向から切断を行わなくてはならないというようなことがなく、１回の切断作業で必要部分の切除を行ってしまうことができるものであり、このために切断工程を簡便化することができるものである。
【００４７】
切断に際して、一方の電極プレートに対する切断は、一方の電極プレートにおける接合電極間の電気的接続ブリッジを切り残して行うならば、一方の電極プレートの形状を簡略化できるために製造が容易となる。
【００４８】
この時、一方の電極プレートとして、絶縁基板で保持されたものを用いたり、絶縁板に埋設されたものを用いると、切断に際しての固定を確実に且つ容易に行うことができるために、さらに製造が容易となる。
【００４９】
また、一方の電極プレートとして、絶縁基板と、この絶縁基板上に個々に分離されて固定された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとからなるものを用いたり、個々に分離された複数個の接合電極及び接合電極同士間の電気的接続を担うブリッジとが絶縁板に埋設されたものを用いても、切断に際しての固定を確実に且つ容易に行うことができて、さらに製造が容易となる。
【００５０】
他方の電極プレートとして、接合電極とブリッジ及び切除される不要部分とが千鳥格子状につながったものを用いると、熱電素子の配列パターンの切断線を横切ることになる部分で熱電素子の無駄が生じることを避けることができる。
【００５１】
一対の電極プレートを用いた熱電モジュールのブロックを一枚の基板上に各一方の電極プレートを配して複数形成し、各熱電モジュールのブロックの他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分と熱電素子材との切断後に基板を分割して各熱電モジュールのブロックを切り離せば、複数の熱電モジュールを同時に形成することができるとともに、各ブロックの切り離しは一方の電極プレートの切り離しのみで行うことができる。
【００５２】
一方の電極プレートとして、片側の面のみに凹凸があるものを用いたり、折り曲げにて形成したものを用いてもよい。この場合においても、一方の電極プレートの製造が容易となる。
【００５３】
上記のようにして得た熱電モジュールのブロックは、その平面度や厚みが揃ったものとなるために、複数重ね合わせて多段モジュールとしたり、対の熱交換部材間に複数並べて配置したりする場合、高い性能を発揮する。この場合、複数の熱電モジュールのブロックが一方の電極プレートで相互に接続されているものを用いると、殊に電極プレート相互間の接続部を熱電モジュールのコーナー部に設けたものを用いると、多段としたり複数を並列配置したりすることがさらに容易となる。
【００５４】
少なくとも一方の電極プレートとして複数が帯状につながっているものを用いるのも好ましい。連続製造が可能となる。特に、複数が帯状につながった電極プレートに対して、熱電素子材の接合を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行ったり、複数が帯状につながった電極プレートに対して、電極プレート及び熱電素子材の切断を行い、その後、複数の電極プレートの切り離しを行うと、連続製造による効率がさらに高くなる。
【００５５】
他方の電極プレートにおける接合電極及び接合電極間の電気的接続用ブリッジ以外の不要部分及び熱電素子材の切断に先立って両電極プレート間に絶縁樹脂を充填しておけば、切断時の熱電素子の破壊を避けることができて歩留まりが向上する。
【００５６】
そして上記製造法によって製造された熱電モジュールは、製造が容易であるために、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は切断前の状態の斜視図、(b)は切断後の状態の斜視図である。
【図２】同上の切断前の状態を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図、(d)は(a)中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】同上の正面図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】同上のベース側電極プレートを示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図、(d)は底面図である。
【図６】同上のカバー側電極プレートを示すもので、(a)は平面図、(b)は底面図である。
【図７】同上の切断後を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図、(d)は(a)中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】ベース側電極プレートの他例を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】ベース側電極プレートの更に他例を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図、(d)は底面図である。
【図１０】ベース側電極プレートの別の例を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】ベース側電極プレートの更に別の例を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】異なる実施形態の一例におけるベース側電極プレートの切断前の状態を示すもので、(a)は平面図、(b)は(a)中のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)中のＢ−Ｂ線断面図、(d)は(a)中のＣ−Ｃ線断面図、(e)は底面図である。
【図１３】同上における切断前の状態のカバー側電極プレートの平面図である。
【図１４】同上の切断後の状態を示す斜視図である。
【図１５】他例を示すもので、(a)はベース側電極プレートの平面図、(b)はカバー側電極プレートの平面図である。
【図１６】別の例を示すもので、(a)は平面図、(b)はＸ−Ｘ線断面図である。
【図１７】他例の側面図である。
【図１８】さらに他例の側面図である。
【図１９】別の例を示すもので、(a)は平面図、(b)はＹ−Ｙ線断面側面図である。
【図２０】他例の概略説明図である。
【図２１】別の例の概略説明図である。
【図２２】異なる例における一方の電極プレートを示しており、(a)は平面図、(b)は背面図、(c)はＡ−Ａ線断面図、(d)はＢ−Ｂ線断面図である。
【図２３】さらに異なる例における一方の電極プレートを示しており、(a)は平面図、(b)は背面図、(c)はＡ−Ａ線断面図、(d)はＢ−Ｂ線断面図である。
【図２４】従来例を示すもので、(a)は縦断面図、(b)は平面図である。
【図２５】同上の斜視図である。
【図２６】同上の切断後の斜視図である。
【図２７】同上の切断後の平面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  熱電素子材
２  電極プレート
３  電極プレート
２２  ブリッジ
２３  ブリッジ
３２  ブリッジ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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