JPH02139976A - 熱電変換モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱発電もしくは電子冷凍などの熱電変換に用
いられる熱電変換モジュールに関するものである。

従来の技術 従来、この種の熱電変換モジュールは、例えば特開昭５
８−１８０７８号公報に記されているように構成されて
いた。すなわち、第６図に示すように、Ｂ１−Ｔｅ系の
Ｐ型およびＮ型の熱電素子１をＣｕ板２にて電気的に接
続し、セラミック基板３．３′間に機械的に接続、保持
されていた。すなわち、電子冷凍の場合は電気端子４，
４′間に直流電流を通電することにより、いわゆるベル
チェ効果に起因する熱の移動が起ζクセラミック面の片
面が冷却、他面が発熱する。逆に、熱発電の場合は、セ
ラミック基板間に温度差を与えることにより、電気端子
４．４′間に電圧が発生するものである。

ここで、セラミック基板３は第７図に示すような厚さ２
１１１１程度のセラミック平板である。

従来、この種の熱電変換子ジュールを実装する場合には
、セラミック基板３の両面に熱交換器をそれぞれ設けて
使用するのが、−船釣である。すなわち、電子冷凍の場
合には、熱電素子１の放熱および冷却用にアルミ等から
なる熱交換器を設け、熱電素子１と熱交換器との接触面
における熱抵抗を下げるために、熱電素子１の周囲を一
定のトルク値にて複数のビスにより、固定していた。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記従来技術の熱電素子１では、セラミック
基板３が平板のために実装時に熱交換器との接触面にゴ
ミ・異物が侵入したり、熱電変換モジュールもしくは熱
交換器の接触面の平面度が不足した場合、ビスの締め付
けが片締めとなり、セラミック基板３の隅が割れたり、
熱電素子１が破損したりして使用が不可能になるといっ
た重要な問題があった。これ１ｉ、熱電素子の物性的特
性により、結晶に方向性があるために加重により結晶方
向に破壊する性質に起因するものである。これに対して
、加重を掛けずに熱交換器を取り付ける方法として、伝
熱特性の良好な液溜材料が用いられることもあったが、
熱交換器と接合するのに必要となる機械的保持力の問題
から実用的でなかつた０ また、ビスの締め付は時に於けるトルク管理が煩雑でめ
り、生産上工数を要するといった問題があった◎また。

熱電変換モジュールの内部における熱電素子１の破損に
対しては、外観によって検査出来ないといった問題があ
った・ 本発明は、上記の従来技術における課題に鑑み、熱電変
換モジュールの実装時に於ける機械的強度を向上させ、
熱電素子１およびセラミック基板３の破損といった重要
な問題を回避するとともに、生産上の問題点を解決する
ことを目的とするものでめる。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、突起状保持部を形
成したセラミック基板により熱電素子を保持した熱電変
換モジュールである。

また、本発明は、セラミック基板に設けた突起状保持部
を２枚のそれぞれのセラミック基板において対向接触す
る位置に設けたものである。

さらに、本発明は、熱電変換素子と熱線膨張率と近似の
値を持ち、機械的加重を保持するチップを２枚のセラミ
ック基板に設けたものでおる。

作用 上記手段による作用は、以下のとおりである。

本発明は、熱電素子を機械的に保持するセラミック基板
にちょうど熱電素子の高さと同一の突起状保持部を設け
る仁とにより、互いのセラミック基板に加わる加重を突
起状保持部によシ持たせることにより、機械的加重によ
り破壊しゃすい熱電素子およびセラミック基板を保護す
るものである。

また１本発明は、セラミック基板に設ける突起状の保持
部を２枚のセラミック基板それぞれに対向する位置に設
けることによＶ％上記作用の上に熱電変換モジュール組
立時の位置合わせ作業性の向上がはかれるばかりでなく
、互いのセラミック基板に加わる加重を互−〇突起状保
持部に持たせることにより、機械的加重により破壊しや
すいセラミック基板を保護するものである。

さらに、本発明は、熱電素子と同一の高さをもち熱電素
子と同一の熱線膨張率をもつ機械的強度のある素子を熱
電素子と同一の工法によシ熱電変換モジュールに組み込
むことにより、外部加重を熱電素子に与えることなく機
械的加重により破壊しゃすい熱電素子を保護するもので
ある。

実施例 以下１本発明の一実施例について図面を参考に説明する
。

まず、第１図および第２図によジ、本発明の第１の実施
例について説明する。なお、ここで従来例と同一のもの
については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１図において、６は突起保持部で、セラミツ・り基板
上の各コーナ一部に４カ所成型した台形状の突起である
。この、突起状保持部６の高さは熱電変換モジュール実
装時におけるセラミック基板間距離に等しくしている。

第２図に示すように、この突起状保持部６を有したセラ
ミック基板と平板状のセラミック基板間にＣｕ板２によ
り電気接続をおこなった複数の熱電素子１と電気端子４
とから熱電変換モジュールを構成している。

上記構成において、熱電変換モジュールを熱交換器など
に組み込む場合に、ビスなどにより加重されても突起状
保持部６により加重をもつことになり、セラミック基板
や熱電素子１が機械的に破壊することはない。

つぎに、第３図により、不発明の第２の実施例について
説明する。

ここで、第一の実施例と同一のものについては、同一の
符号を付して説明を省略する。

同図において、６はちょうど２枚のセラミック基板間距
離の２分の１だけの高さである突起保持部６をもつセラ
ミック基板３，３′である。ここで、この突起状保持部
５を有したセラミック基板３．３′間にＣｕ板２によＶ
電気接続をおこなった複数の熱電素子１と電気端子４と
から熱電変換モジュールを構成している。

本実施例の熱電変換モジュールにおいては、上記第１実
施例の効果に加えて、セラミック基板３゜３′に設ける
突起保持部６を２枚のセラミック基板それぞれに対向す
る位置に設けることにより、熱電変換モジュール組立時
の位置合わせの作業性の容易化がはかれるばかりでなく
、互いのセラミック基板に加わる加重を突起状保持部に
より持たせることにより、機械的加重により破壊しゃす
い熱電素子およびセラミック基板を保護するものである
。

さらに、第４図および第６図により、本発明の第３の実
施例について説明する。

ここで、先の実施例と同一のものについては、同一の符
号を付して説明を省略する。

第４図において、６は基板保持チップであり、上記第１
の実施例および第２の実施例における突起保持部６と同
等の働きをする。基板保持テップ６は、熱電素子１と少
なくともチップ高さは同一であり、セラミック基板３，
３′間の四隅に熱電素子１と同様にＣｕ板２を介して取
り付けられている。ここで、基板保持テップ６としては
、熱電素子１のもつ熱線膨張率と同等の値をもつ材料で
あり、熱電素子１を構成する熱電半導体より弾性係数か
大きく、強い金属材料でおる。

発明の効果 本発明はセラミック基板に加わる加重を突起状保持部に
よフ持たせることにより、機械的加重により破壊しゃす
い熱電素子およびセラミック基板を保護することができ
る。

さらに、熱電変換素子と熱線膨張率と近似の値を持ち１
機械的加重を保持するチップを２枚のセラミック基板に
設けたことにより、温度変化に対しても熱電変換モジュ
ールに歪・反り等が起きることがない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例におけるセラミック基板
の斜視図、第２図は本発明の第１の実施例における熱電
変換モジュールの側面図、第３図は本発明の第２の実施
例における熱電変換モジュールの側面図、第４図は本発
明の第３の実施例における熱電変換モジュールの素子配
置を示す平面図、第６図は本発明の第３の実施例におけ
る熱電変換モジュールの側面図、第６図は従来例を示す
熱電変換モジュールの斜視図、第７図は従来例における
セラミック基板の斜視図である。 １・・・・・・熱電素子、３・・・・・・セラミック基
板、６・・・・・・突起保持部、６・・・・・・基板保
持チップ。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　＃１か１名第 図 突　起僚傅葡 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気的に接続した複数の熱電素子を、少なくとも
   １カ所以上に突起状保持部を成型した２枚のセラミック
   基板間に保持した熱電変換モジュール。
2. （２）セラミック基板に設けた突起状保持部を２枚のそ
   れぞれのセラミック面において対向接触する位置に設け
   た特許請求の範囲第１項記載の熱電変換モジュール。
3. （３）熱電素子と前記熱電素子のもつ熱線膨張率と近似
   の値を持つセラミック基板保持チップとを２枚のセラミ
   ック基板間に設けた熱電変換モジュール。