(57)【要約】【課題】組み付け用治具を用いることなく熱電素子と電極とを組み付けることができる熱電素子用電極を提供する。【解決手段】ｐ型熱電素子(11)とｎ型熱電素子(12)とを接続する電極(20)であって、電極本体(21)の一面側に突出して前記ｐ型熱電素子(11)およびｎ型熱電素子(12)の位置を規制する、一つまたは複数の位置決め部(22)(22)を有する。【選択図】  図２Ａ
2009117645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子とを接続する電極であって、電極本体の一面側に突出して前記ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子の位置を規制する、一つまたは複数の位置決め部を有することを特徴とする熱電素子用電極。
【請求項２】
前記位置決め部は電極本体の縁部に設けられている請求項１に記載の熱電素子用電極。
【請求項３】
前記位置決め部は電極本体の全周に設けられている請求項２に記載の熱電素子用電極。
【請求項４】
前記位置決め部はｐ型熱電素子の組付け予定位置とｎ型熱電素子の組付け予定位置との間に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項５】
前記位置決め部はｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子をそれぞれに囲む環状である請求項１〜４のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項６】
前記位置決め部は板状の電極本体の一部を曲げ加工して形成されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項７】
前記位置決め部は板状の電極本体に切り込みを入れて曲げ起こしたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項８】
前記位置決め部は板状の電極本体にプレス加工して形成されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項９】
前記位置決め部は電極本体とともに押出によって形成されたものである請求項１、２、４のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項１０】
前記位置決め部は鍛造によって形成されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項１１】
前記熱電素子用電極は鍛造成形品である請求項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項１２】
前記熱電素子用電極は異種材料のクラッド材からなる請求項１〜８のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【請求項１３】
前記クラッド材はブレージングシートである請求項１２に記載の熱電素子用電極。
【請求項１４】
交互に配置された多数のｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を有し、隣接するｐ型熱電素子とｎ型熱電素子とが電極を介して接続された熱電モジュールであって、
前記ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子が、請求項１〜１２のいずれかに記載の熱電素子用電極の位置決め部によって電極本体の所定位置に接続されていることを特徴とする熱電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子を接続する熱電素子用電極、この熱電素子用電極を用いた熱電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の枯渇への懸念や地球温暖化対策の一つとして、熱電変換を利用した発電や冷却が注目されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
図１は、熱電変換を行う熱電モジュールの代表的な構造を示している。この熱電モジュール(1)において、多数のｐ型熱電素子(11)とｎ型熱電素子(12)が交互に並べられ、隣接するｐ型熱電素子(11)とｎ型熱電素子(12)が電極(13)により直列に接続されるとともに、列の両端の熱電素子には外部接続用端子(14)(15)が取り付けられている。また、接続された熱電素子群は２枚の絶縁板(16)(16)の間に配設されている。また、熱電素子(11)(12)と電極(13)とははんだ付やろう付によって接続されている。
【０００４】
前記電極(13)は表面にめっきがなされていたりクラッド材が用いられていたりするが基本的に板状である。このため、熱電素子(11)(12)と電極(13)と組み付ける際には、専用の治具や別部品を用いて熱電素子(11)(12)と電極(13)との位置決めを行っている。
【特許文献１】特開２００６−８９８４７号公報
【特許文献２】特開２００６−８６５１２号公報
【特許文献３】特開２００６−１５６９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱電モジュールにおいては、熱電素子および電極の部品点数が多いために組み付け用の治具や別部品も多数必要となる。しかも、柱状の熱電素子と板状電極との組付けであるから、位置ずれを生じやすいという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、組み付け用治具を用いることなく熱電素子と電極とを組み付けることができる熱電素子用電極、およびこの電極を用いて組み付けられた熱電モジュールの提供を目的とする。
【０００７】
即ち、本発明は下記［１］〜［１２］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子とを接続する電極であって、電極本体の一面側に突出して前記ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子の位置を規制する、一つまたは複数の位置決め部を有することを特徴とする熱電素子用電極。
【０００９】
［２］前記位置決め部は電極本体の縁部に設けられている前項１に記載の熱電素子用電極。
【００１０】
［３］前記位置決め部は電極本体の全周に設けられている前項２に記載の熱電素子用電極。
【００１１】
［４］前記位置決め部はｐ型熱電素子の組付け予定位置とｎ型熱電素子の組付け予定位置との間に設けられている前項１〜３のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１２】
［５］前記位置決め部はｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子をそれぞれに囲む環状である前項１〜４のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１３】
［６］前記位置決め部は板状の電極本体の一部を曲げ加工して形成されたものである前項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１４】
［７］前記位置決め部は板状の電極本体に切り込みを入れて曲げ起こしたものである前項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１５】
［８］前記位置決め部は板状の電極本体にプレス加工して形成されたものである前項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１６】
［９］前記位置決め部は電極本体とともに押出によって形成されたものである前項１、２、４のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１７】
［１０］前記位置決め部は鍛造によって形成されたものである前項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１８】
［１１］前記熱電素子用電極は鍛造成形品である前項１〜５のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００１９】
［１２］前記熱電素子用電極は異種材料のクラッド材からなる前項１〜８のいずれかに記載の熱電素子用電極。
【００２０】
［１３］前記クラッド材はブレージングシートである請求項１２に記載の熱電素子用電極。
【００２１】
［１４］交互に配置された多数のｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を有し、隣接するｐ型熱電素子とｎ型熱電素子とが電極を介して接続された熱電モジュールであって、
前記ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子が、前項１〜１２のいずれかに記載の熱電素子用電極の位置決め部によって電極本体の所定位置に接続されていることを特徴とする熱電モジュール。
【発明の効果】
【００２２】
上記［１］に記載の熱電素子用電極によれば、位置決め部によって熱電素子の位置が規制されるので、熱電素子を電極上の所定位置に組み付けることができる。
【００２３】
上記［２］に記載の熱電素子用電極によれば、位置決め部によって電極本体の辺方向の位置を規制して熱電素子を電極上の所定位置に組み付けることができる。
【００２４】
上記［３］に記載の熱電素子用電極によれば、さらに位置決め効果が優れている上に、接合時に溶融したろうやはんだの流出を防止する効果がある。
【００２５】
上記［４］に記載の熱電素子用電極によれば、熱電素子間の間隔を規制して熱電素子を電極上の所定位置に組み付けることができる。
【００２６】
上記［５］に記載の熱電素子用電極によれば、位置決め部がそれぞれの熱電素子を囲むので位置決め効果が優れている上に、接合時に溶融したろうやはんだの流出を防止する効果がある。
【００２７】
上記［６］［７］に記載の熱電素子用電極によれば、板状の電極本体の曲げ加工により形成された位置決め部により、［１］〜［５］に記載の効果を奏することができる。
【００２８】
上記［８］に記載の熱電素子用電極によれば、プレス加工により板状の電極本体から位置決め部が形成され、［１］〜［５］に記載の効果を奏することができる。
【００２９】
上記［９］に記載の熱電素子用電極によれば、押出により電極本体と少なくとも一部の位置決め部を同時に成形でき、［１］［２］［４］に記載の効果を奏することができる。また、電極本体の他面側の平面度が得られるので他面側に配置する部材等との密着性が良く、電極本体から直立する位置決め部を形成できるので熱電素子の収まりも良い。さらに押出材を所要寸法に切断すれば良いので生産効率が良い。
【００３０】
上記［１０］に記載の熱電素子用電極によれば、鍛造によって少なくとも一部の位置決め部を成形でき、［１］〜［５］に記載の効果を奏することができる。また、電極本体の他面側の平面度が得られるので他面側に配置する部材等との密着性が良く、電極本体から直立する位置決め部を形成できるので熱電素子の収まりも良い。
【００３１】
上記［１１］に記載の熱電素子用電極によれば、鍛造によって電極本体と全ての位置決め部を同時に形成でき、［１］〜［５］に記載の効果を奏することができる。また、電極本体の他面側の平面度が得られるので他面側に配置する部材等との密着性が良く、電極本体から直立する位置決め部を形成できるので熱電素子の収まりも良い。
【００３２】
上記［１２］に記載の熱電素子用電極によれば、異種材料による異なる特性を合わもつ電極となる。
【００３３】
上記［１３］に記載の熱電素子用電極によれば、電極と熱電素子の組付けと同時にろう材が供給されるので、生産性を向上させることができる。しかも、多数の接合箇所に一定量のろう材を供給することができるから、ろう材量の制御が容易であるとともに、均一な接合状態が得られる。
【００３４】
上記［１４］に記載の熱電モジュールは、前記電極を用いたものであるから、電極の所定位置に熱電素子が接続されたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図２Ａ〜図１１は、図１に示した構造の熱電モジュール(1)に用いる種々の電極である。
【００３６】
これらの電極は、電極本体の一面側に位置決め部が突設されたものであり、図１の電極(13)に参照されるように、電極本体をｐ型熱電素子(11)とｎ型熱電素子(12)に架け渡し、ろう付またははんだ付により接合するものとなされている。
【００３７】
なお、以下の説明において、「電極本体」とはｐ型熱電素子(11)とｎ型熱電素子(12)に跨る部分であり、電極本体の位置決め部の無い面を「電極本体の他面」と称する。
【００３８】
〈第１実施形態〉
図２Ａの電極(20)は、長方形の電極本体(21)の２つ長辺側縁部に熱電素子側に突出する板状の位置決め部(22)(22)を設けたものである。この電極(20)では、対向する２つの位置決め部(22)(22)の間に熱電素子(11)(12)を嵌め込むことにより、電極本体(21)の短辺方向のずれが規制されて位置決めがなされ、熱電素子(11)(12)を電極(20)上の所定位置に組み付けることができる。図示例では直方体の熱電素子(11)(12)を組付けているが、円柱体の熱電素子に対しても対向する位置決め部(22)(22)の間に挿入することで位置決め効果が得られる。
【００３９】
前記形状の電極(20)は、例えば板状の電極材料の折り曲げによって製造することができる。図２Ｂに示すように、四角形の板状電極材料(23)の対向する２辺の縁部(24)(24)を折り曲げ線(Ｂ)で曲げ起こすことにより、電極本体(21)から熱電素子側に突出する位置決め部(22)(22)が形成される。また、前記電極材料(23)の短辺側縁部を曲げ起こせば、熱電素子(11)(12)の長辺方向のずれを規制する電極となる。この方法で製造すれば電極材料に廃棄部分が生じない。
【００４０】
図２Ｃに示すように、曲げ加工によって位置決め部(22)を成形すると電極本体(21)とのコーナ部の内面(22a)が小さい曲面となる。コーナ部の内面(22a)が曲面になると、熱電素子(11)が乗り上げて僅かに傾斜することがある。このような場合は、折り曲げ線（Ｂ）上に浅い切り込みを入れて曲率を可及的に小さくする、あるいは熱電素子(11)の角を面取りして内面(22a)の形状に合わせる等の手段で対応することができる。
【００４１】
〈第２実施形態〉
図３Ａの電極(25)は、長方形の電極本体(26)の４辺に板状の位置決め部(27a)(27b)を設けたボックス型である。前記電極(25)において、熱電素子(11)(12)は長辺側の位置決め部(27a)(27a)によって短辺方向のずれが規制され、短辺側の位置決め部(27b)(27b)によって長辺方向のずれが規制され、熱電素子(11)(12)を電極(25)上の所定位置に組み付けることができる。長辺方向および短辺方向の両方向でずれが規制されるので、位置決め効果が大きい。また、電極本体(26)の全周に設けた位置決め部(27a)(27b)には、接合時に溶融したろうやはんだの流出を防ぐ効果もある。
【００４２】
前記形状の電極(25)は、図３Ｂに示すように、四角形の電極材料(28)の四隅を切除し、長辺の縁部(29a)および短辺の縁部(29b)を折り曲げることにより、電極本体(26)の全周縁に位置決め部(27a)(27b)を形成したものである。さらに、図３Ｃに示すように、電極本体(26)中央に位置決め部(27c)を追加すれば２つの熱電素子(11)(12)の間隔を規制することができる。前記位置決め部(27c)は、後述の第３実施形態で説明する切り込みと曲げ起こしによって形成したものである。
【００４３】
〈第３実施形態〉
図４Ａの電極(30)は、電極本体(31)の中央、即ちｐ型熱電素子の組付け予定位置とｎ型熱電素子の組付け予定位置との間に一つの板状の位置決め部(32)を設けたものであり、前記位置決め部(32)の両端の小口（面積の狭い面）に熱電素子(11)(12)を当接させることにより、２つの熱電素子(11)(12)の間隔が規制されて位置決めがなされ、熱電素子(11)(12)を電極(30)上の所定位置に組み付けることができる。
【００４４】
前記電極(30)は、図４Ｂに示すように、長方形の電極材料(33)の中央にコの字形の切り込み（Ｃ）を入れ、折り曲げ線（Ｂ）で曲げ起こして位置決め部(32)を形成したものである。
【００４５】
〈第４実施形態〉
図５の電極(35)は、電極本体(36)の中央部に２つの板状の位置決め部(37)(37)を設けたものであり、位置決め部(37)(37)の広い面に熱電素子(11)(12)を当接させることによって位置決めを行い、熱電素子(11)(12)を電極(35)上の所定位置に組み付ける。
【００４６】
前記位置決め部(37)は、図４Ａの電極(30)と同じく板状の電極材料に切り込みを入れて曲げ起こしたものであり、前記電極(30)の位置決め部(32)とは切り込み方向および曲げ起こし方向が相違する。
【００４７】
〈第５実施形態〉
図６の電極(40)は、角形の電極材料の縁部に平行な２本の切り込みを入れて位置決め部(42)を曲げ起こしたものである。位置決め部(42)は電極本体(41)の長辺側に各２個、短辺側に各１個が設けられ、直方体の熱電素子(11)(12)に対して３方向から拘束することにより位置決めがなされ、熱電素子(11)(12)を電極(40)上の所定位置に組み付けることができる。
【００４８】
また、電極本体(41)の熱電素子(11)(12)の外方に突出する部分(43)は、位置決め部(42)を形成した後に切断除去しても良いし、曲げ起こし前に切断除去しておいても良い。他の組の熱電素子や電極に干渉しなければそのまま残しておいても良い。
【００４９】
〈第６実施形態〉
円柱体の熱電素子に対しては、四角形の板状の電極材料の隅部を曲げ起こすことによって、熱電素子に対してより拘束性の高い位置決め部を形成することができる。
【００５０】
図７Ａの電極(45)は、四角形の電極材料の４つの角部を曲げ起こして三角形の位置決め部(47)を形成し、さらに電極本体(46)の中央部にコ字形の切り込みと曲げ起こしによる位置決め部(48)を形成したものである。円柱体の各電極(17)(18)は周方向の３箇所で拘束され、熱電素子(17)(18)を電極(45)上の所定位置に組み付けることができる。
【００５１】
また、図７Ｂの電極(50)は、前記電極(45)と同じく電極本体(51)の４つ角部に曲げ起こしによる位置決め部(47)を設け、さらに電極本体(51)の中間部に４本の切り込みを入れて各切り込みに対して三角形の位置決め部(52)を曲げ起こしたものである。円柱体の各電極(17)(18)は周方向の４箇所で拘束され、さらに安定した位置決めがなされる。
【００５２】
前記電極(45)(50)において、前記位置決め部(47)(52)となる部分は熱電素子(17)(18)の底面をはみ出る部分であり、円形の熱電素子(17)(18)に対して角形の電極材料を有効に利用できる。熱電素子(17)(18)の曲面に対して位置決め部(47)(52)の平面で拘束しているので接触面積は小さいが、位置ずれ防止効果は得られる。また熱電素子(17)(18)を組み付けた後に位置決め部(46)(52)をかしめることにより、拘束力を高めることもできる。
【００５３】
〈第７実施形態〉
図８Ａの電極(55)は、四角形の電極本体(56)の短辺方向の両端と中央とに３本の平行な位置決め部(57)(58)(57)を形成したものである。前記位置決め部(57)(58)はプレス曲げによって断面Ｕ字形に成形したものであり、熱電素子(11)(12)は端の位置決め部(57)と中央の位置決め部(58)の間に組み付けられる。
【００５４】
さらに、図８Ｂの電極(60)は、長方形の電極本体(61)の４辺に断面Ｕ字形の位置決め部を(57)(62)設け、さらに中央に切り込みと曲げ起こしによる位置決め部(63)を設けたものである。熱電素子(11)(12)は、３辺の全長と残りの辺上の１点で拘束されて位置決めがなされる。
【００５５】
〈第８実施形態〉
図９の電極(65)は、プレス加工の１種であるエンボス加工により形成した複数のドット状小突起を位置決め部(67)としたものである。前記位置決め部(67)は突出高さが低いので熱電素子(11)(12)に対する拘束力は小さいが、曲げ起こしやプレス曲げよりも電極本体(66)の他面における平面度が保たれやすいので電極(65)とヒートシンクや該ヒートシンクとの間に存在する不導体との密着性が高く、良好な熱伝導が可能となる。また、エンボス加工であるから、熱電素子の形状に合わせた位置決め部(67)の配置が容易であり、種々形状の熱電素子に対応できる。また、エンボス加工は、複数のドット状ではなく連続した環状の位置決め部も形成できる。
【００５６】
〈第９実施形態〉
電極は鍛造によっても製造することができる。鍛造によれば、曲げ加工や押出よりも位置決め部の形状や位置の制限が少ないので、熱電素子の形状に合わせた位置決め部、換言すれば熱電素子に対して広い面積で接触して拘束力の高い位置決め部を形成できる。また、電極本体と位置決め部とのコーナ部の内面が曲面にならず、電極本体から直立する位置決め部を形成できるので熱電素子の収まりも良い。さらに、位置決め部の厚さや高さも自在に設計できるので強度の高い位置決め部を形成でき、電極本体の他面の平面度も確保できる。
【００５７】
図１０Ａの電極(70)は直方体の熱電素子用電極であり、図１０Ｂの電極(76)は円柱体の熱電素子用電極であり、電極本体(71)(76)の一面側に熱電素子(11)(12)(17)(18)を全周囲から拘束する環状の位置決め部(72)(77)が形成されている。環状の位置決め部(72)(77)は、熱電素子(11)(12)(17)(18)を囲むので位置決め効果が優れている上に、接合時に溶融したろうやはんだの流出を防止する効果がある。
【００５８】
なお、鍛造によれば電極本体の任意の位置に位置決め部を形成できるので、上述した環状の位置決め部(72)(77)に限定されず、図２Ａや図４Ａに示した電極本体(21)(31)の縁部や中央部に位置決め部(22)(32)を有する電極(20)(30)も製造できる。
【００５９】
〈他の実施形態〉
本発明の熱電素子用電極の形状および製造方法は上記実施形態に限定されるものではなく、かつ形状と製造方法の組合せ、複数の製造方法も自在に組み合わせることが可能である。また、位置決め部の数は限定されず、１つでも複数でも良い。
【００６０】
例えば、図１１の電極(80)は鍛造によって電極本体(81)の短辺側縁部に円弧状の位置決め部(82)(82)を成形し、電極本体(81)の中央に切り込みを入れて位置決め部(83)を曲げ起こしたものである。
【００６１】
また、電極本体の長さ方向または幅方向において同一断面形状を有する電極は押出成形によって製造することができる。図２Ａの電極(20)や図８Ａの電極(55)は押出成形材を所要長さに切断すれば同等形状の電極を効率良く製造できる。また、押出成形ではプレス曲げのような曲げ代が不要であるから、最小限の材料で位置決め部を成形できる。また、鍛造と同じく、電極本体の他面の平面度も得られ、かつ電極本体から直立する位置決め部を形成できるので熱電素子の収まりも良い。さらに、押出材に後加工を施すことも任意に実施でき、押出では成形不可能な位置決め部の追加により位置決め効果を高めることもできる。
【００６２】
また、本発明におけるプレス加工とは、金型に圧力を加えて材料を加工する方法を意味し、せん断加工、曲げ加工、絞り加工、鍛造、エンボス加工、切り曲げ等を含む加工方法であり、位置決め部を形成できる方法であれば任意のプレス加工を適用できる。
【００６３】
なお、上記実施形態では熱電素子の下面に配置される電極のみを図示しているが、熱電素子の上面側に配置される電極は前記電極の上下を逆転させたものである。
【００６４】
本発明において、位置決め部は電極本体におけるｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子の組付け位置を定めるものであり、一つの電極に組み付ける素子同士、あるいは周囲の素子と接触しない限り、電極本体のどの位置に素子を組付けるかは何ら限定されない。また、電極本体における素子の組付け可能領域は限られているので素子間のクリアランスは小さいものとなるが、素子寸法のばらつきや組付け誤差を考慮すると、素子間のクリアランス、として０．１〜３ｍｍを確保できるように位置決め部を形成することが好ましい。従って、素子間に上記クリアランスが確保されるように組付け予定位置を設定し、その組付け予定位置に素子を拘束し、あるいは組付け位置からずれないように素子を規制できる位置に形成されていれば良く、位置決め部は組付け予定位置に従って形成すれば良い。また、位置決め部で素子の位置を規制できれば良いので、位置決め部と素子が互いのどの部分で接触していても良い。
【００６５】
さらに、素子の配置後に位置決め部をかしめることも好ましい。かしめ力やスプリングバックを利用することで素子に対する拘束力が高まり、製造工程でのハンドリング性を向上させることができるからである。また、縁に位置決め部が形成されている場合には、外側から素子側にかしめて素子に当てるか、もしくは素子に当たらない部分を内側にかしめることで、素子のある部分に対して位置決め部の拘束力を高めることが好ましい。
【００６６】
〈熱電素子用電極の材料〉
熱電素子用電極の材料は、電極として使用可能な材料であれば何ら限定されず、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄またはこれらの合金を例示できる。また、異種合金を層状に組み合わせて一体化したクラッド材を用いれば、各合金の特性を合わせ持つ電極を製作することが可能である。例えば、電極の導電性を重視する場合は銅または銅合金、特に無酸素銅を用い、接触抵抗を重視する場合はニッケルまたはニッケル合金を用い、強度を重視する場合は鉄または鉄合金を用い、線膨張係数を重視する場合はＦｅ−Ｎｉ系合金を用いる。例えば、導電性を重視したクラッド材として、銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とのクラッド材を例示できる。また、Ｎｉ／Ａｌ合金のクラッド材は接触抵抗を下げるともに拡散防止層（電極成分の素子側への拡散防止）を有するものである。Ｎｉ／ＳＵＳ合金のクラッド材は接触抵抗を下げるとともに強度を上げるものである。Ｎｉ／Ｃｕ合金は線膨張係数を下げるとともに導電性を上げるものである。Ａｇろう／Ｆｅ−２９質量％Ｎｉ−１７質量％Ｃｏ合金のクラッド材は線膨張係数を対象物に合わせることができる。Ｃｕ／Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ合金のクラッド材は導電性を上げるとともに線膨張係数を対象物に合わせることができる。Ａｌ／Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ合金のクラッド材は線膨張係数を対象物に合わせることができる。
【００６７】
さらに、クラッド材の接合性を重視する場合は、コア材に銀ろうやアルミニウムろう材等の接合用ろう材をクラッドしたブレージングシートを用いることが好ましい。例えば、Ａｇろう／Ａｌ合金のブレージングシートおよびアルミニウムろう材／アルミニウムのブレージングシートは接合性を重視し、Ａｇろう／Ｃｕのブレージングシートは接合性とともに導電性を重視したものである。これらのクラッド材は板状であるから、曲げ起こし、プレス曲げ、切り込みと曲げ起こしによって電極を製造することができる。さらに、ブレージングシートを用いる場合には、電極と熱電素子との組付けと同時にろう材を供給できるので、工程が簡略化される。
【００６８】
上述したアルミニウム製のブレージングシートにおいて、コア材は電極となる部材であり、ライナー材はろう付後もコア材と熱電素子との間に介在する材料であるから、導電性を確保するためにいずれも高導電率のアルミニウムを用いることが好ましい。具体的には、コア材の材料は導電率が４５以上（ＩＡＣＳ％）、ライナー材は導電率が４０以上（ＩＡＣＳ％）のアルミニウムを用いることが好ましい。また、熱電モジュールの耐熱性を確保するために、コア材は固相線温度が６１０℃以上のアルミニウムを用いることが好ましい。同じく、ライナー材は液相線温度が５７０℃以上のろう材を用いることが好ましい。かかる観点より、コア材として、ＪＩＳ  Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金、ＪＩＳ  Ａ１０５０、Ａ１１００等の純アルミニウム系合金、ＪＩＳ  Ａ６０６３等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を推奨できる。また、ライナー材として、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金等を推奨できる。
【００６９】
前記ブレージングシートは、電極としての強度および接合に必要なろう材量を確保するために、０．２〜２ｍｍの厚さのものを用いることが好ましく、特に０．５〜１．０ｍｍのものが好ましい。また、接合部に必要で適正量のろう材を供給するために、ライナー材の厚さは１０〜２００μｍが好ましく、特に３０〜１００μｍが好ましい。また、同じく接合部に必要で適正量のろう材を供給するために、ライナー材のクラッド率は１〜２０％が好ましく、特に３〜１５％が好ましい。
【００７０】
熱電素子と電極のろう付の際には、接合面を活性化させて良好なろう付を達成するためにフラックスを供給するが、接合予定部にフラックスを別途供給する他、ブレージングシートのライナー材として上記ろう材とフラックスとの混合物を用いても良い。
【００７１】
また、クラッド材におけるコア材およびろう材も材質も上述のブレージングシートに準じる。
【００７２】
本発明において、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子の種類は、何ら限定されない。例えば、スクッテルダイト型化合物、フィルドスクッテルダイト型化合物、Ｚｎ３Ｓｂ４、コバルト酸化物、Ｍｎ−Ｓｉ系合金、Ｍｇ−Ｓｉ系合金、Ｂｉ−Ｔｅ系合金、Ｐｂ−Ｔｅ系合金、ホイスラー型化合物、ハーフホイスラー型化合物、Ｓｉ−Ｇｅ系化合物等を例示できる。上述した熱電素子の材料は単独あるいは適宜組み合わせて採用することも可能である。また、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子の材料として、同一材料を用いることも異種材料を用いることもできる。また、上述した材料からなる熱電素子は、アルミニウム製の電極とのろう付性を高めて接合強度を確保するために、ニッケルめっきにより表面がニッケル皮で被覆されていることが多い。
【００７３】
熱電モジュールの製造においては、多数の熱電素子と多数の電極を組み付ける必要があり、組付け箇所が非常に多い。かかる熱電モジュールの製造において、位置決め部を有する電極を用いることにより熱電素子と電極との位置ずれがなくなり、組付け手数を減らして効率良く接合することができる。また、組み付け用治具も不要である。さらに、電極材料としてブレージングシートまたはクラッド材を用いることにより、電極と熱電素子の組付けと同時にろう材が供給され、またペースト状ろう材を使用した場合の乾燥工程が不要となるので、生産性を向上させることができる。しかも多数の接合箇所に一定量のろう材を供給することができるから、ろう材量の制御が容易であるとともに、均一な接合状態が得られる。
【００７４】
本発明の熱電モジュールは、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子が熱電素子用電極の位置決め部に拘束されて電極本体の所定位置に接続され、通電可能状態となる。電極と素子の接続は、単なる接触、あるいはろう付ははんだ付等による金属接合によって行われる。殆どの場合、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子に跨る電極本体と素子とが直接接続されているが、素子が位置決め部を介して電極本体に接続している場合も本発明に含まれる。例えば、溶融したろうやはんだが位置決め部に回りこんで位置決め部と素子が接合されている場合がこれに該当する。
【００７５】
また、熱電モジュールにおいて、高温側の温度が素子と電極の線膨張係数の差を緩和できない温度域に達する場合は、電極成分の素子側への拡散を防止するとともに応力緩和を行うために、高温側では電極と素子とを金属接合させないことも好ましい。
【００７６】
また、素子と電極の線膨張係数の差が大きい場合は、電極本体の組付け予定位置に穴や切り込みを形成しておくことによって応力緩和を図ることもできる。穴形状は円形が好ましく、切り込み形状は、素子に対して対角線のものや十字形が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明にかかる熱電素子用電極によれば、電極に設けた位置決め部によって電極上の所定位置に熱電素子を組付けることができ、治具を用いずともこれらを容易に組み付けることができる。このため、多数の熱電素子と電極を組み付ける熱電モジュールを効率良く製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】熱電モジュールの構造の一例を示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の熱電素子用電極の第１実施形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの電極の展開状態を示す平面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの電極の部分拡大断面図である
【図３Ａ】本発明の熱電素子用電極の第２実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの電極の展開状態を示す平面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの電極に追加加工した状態を示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の熱電素子用電極の第３実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの電極の展開状態を示す平面図である。
【図５】本発明の熱電素子用電極の第４実施形態の斜視図である。
【図６】本発明の熱電素子用電極の第５施形態の斜視図である。
【図７Ａ】本発明の熱電素子用電極の第６施形態の斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の熱電素子用電極の第６施形態の変形例の斜視図である。
【図８Ａ】本発明の熱電素子用電極の第７施形態の斜視図である。
【図８Ｂ】本発明の熱電素子用電極の第７施形態の変形例の斜視図である。
【図９】本発明の熱電素子用電極の第８施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】本発明の熱電素子用電極の第９施形態の斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の熱電素子用電極の第９施形態の変形例の斜視図である。
【図１１】本発明の熱電素子用電極の他の実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…熱電モジュール
11,17…ｐ型熱電素子
12,18…ｎ型熱電素子
13…電極
20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80…電極（熱電素子用電極）
21,26,31,36,41,46,51,56,61,66,71,76,81…電極本体
22,27a,27b,27c,32,37,42,47,48,52,57,58,62,63,67,72,77,82,83…位置決め部
23,28,33…電極材料
Ｃ…切り込み
Ｂ…折り曲げ線
【図１】
2009117645.tif 000003
【図２Ａ】
2009117645.tif 000004
【図２Ｂ】
2009117645.tif 000005
【図２Ｃ】
2009117645.tif 000006
【図３Ａ】
2009117645.tif 000007
【図３Ｂ】
2009117645.tif 000008
【図３Ｃ】
2009117645.tif 000009
【図４Ａ】
2009117645.tif 000010
【図４Ｂ】
2009117645.tif 000011
【図５】
2009117645.tif 000012
【図６】
2009117645.tif 000013
【図７Ａ】
2009117645.tif 000014
【図７Ｂ】
2009117645.tif 000015
【図８Ａ】
2009117645.tif 000016
【図８Ｂ】
2009117645.tif 000017
【図９】
2009117645.tif 000018
【図１０Ａ】
2009117645.tif 000019
【図１０Ｂ】
2009117645.tif 000020
【図１１】
2009117645.tif 000021