JPS63128681A - 熱電変換装置 - 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］ この発明は、熱電変換装置に関し、特に、複数の熱電素
子を挟むように、その両面に配置された絶縁平板の各導
電層に対して、容易かつ確実に位置決めし得る絶縁性保
持体を備えた熱電変換装置に関するものである。

［従来の技術］ 異った２種類の金属、例えばクロムとコンスタンタン、
銅とコンスタンタン、白金と白金ロジウム、あるいは、
半導体物質では、テルル化ビスマスとテルル化アンチモ
ン、テルル化ビスマスとセレン化ビスマス等を組合せ、
両金属、あるいは前半導体物質の接続部および他端との
間に温度差与えると電力が発生する。

上記の原理を利用した熱電素子１個の容量は。

比較的小さいために、実用的には、一般に複数の熱電素
子を直列接続して使用するようにしている。

そこで、これら複数個の熱電素子を直列に接続したもの
を熱電変換装置と呼称することとする。

上記の熱電変換装置の従来例として１例えば、特開昭５
７−１８３０８２号に記載されたものがある。

上記の公報に記載された熱電変換装置は、多数の熱電素
子を、ポリイミド、エボナイト等の熱伝導率が小さく、
かつ、耐熱性のある材料で形成した絶縁体に、遊びを設
けることなく、完全に熱電素子の周縁を固着させた後、
直列接続のための導電層を設けた温熱伝導板および冷熱
伝導板に、上記絶縁体に固着させた熱電素子の両端面を
固着させるようにしている。

さらに、特開昭６１−３９５８７号公報に記載されたも
のは、雲母等の材料により、さいの目状の仕切を形成し
た絶縁ホルダに、熱電素子を挿入し、その熱電素子の両
端を直列接続できるように構成している。

また、他の熱電変換装置として、第４図および第５図に
示すような組立治具を使用して組み立てているようなも
のもある。

すなわち、セラミック等からなる下絶縁平板１の相隣合
う二辺を固定治具２．３により位置規制し、絶縁平板ｌ
の残る二辺に対して直角となる方向にスライド可能に設
けられ、かつ、互いに平行な細い多数の鋼線４を有する
可動治具５および６により、第５図に示すように直交す
る前記鋼線４で、前記の絶縁平板ｌ上に、さいの目状の
仕切枠７を形成する。

上記の仕切枠７内に、外形を角柱状に形成したＰ型熱電
素子８およびＮ型熱電素子９（第６図参照）をそれぞれ
所定の位置に挿入し、その熱電素子８．９の両端に対し
て、所定の位置と寸法で形成した導電層ｌＯを有する上
絶縁平板１１を対向配ｌし、それら上、下絶縁平板１１
．ｌの導電層ｌＯとＰ型熱電素子８およびＮ型熱電素子
９の両端部とをろう付は等により接着する。

上記のようにして、第６図に示すようなＰ型熱電素子８
およびＮ型熱電素子９が多数直列接続された構造の熱電
変換装置が完成されるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような従来の熱電変換装置では、
以下のような問題点がある。

■特開昭５７−１８３０８２号公報に記載された熱電変
換装置では、熱電素子と絶縁体とが固く接着されており
、そのため両者の熱膨張係数の差によって熱電素子自体
に無理な応力が付与されて特性の劣化、もしくは熱電素
子自体を破壊に至らしめるおそれがある。

■特開昭６１−３９５８７号公報に記載された熱電変換
装置では、絶縁ホルダ自体の構造が複雑であり、製作コ
ストがかさむとともに、熱電素子の集合体全体を固着す
るための、例えば半田、接着材等の塗布の手間がかかる
。

■第４図および第５図に示す組立治具を用いて熱電変換
装置を製作する場合、細い多数の鋼線４で区切られた仕
切枠７内に、Ｎ型熱電素子８およびＰ、型熱電素子９を
挿入するために、位置ずれが生じ易く、そのため組立工
数がかかり、また、完成された熱電変換装置において、
各Ｎ型熱電素子８およびＰ型熱電素子９の周囲は他の部
材によって包囲されていないので、熱放散が生じ、熱交
換効率を低下させる。

［発明の目的］ この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、熱電素子の特性の劣化、破壊等、熱電素子
に何等の悪影響を与えることなく、かつ、固着すべき導
電層に対して簡単で、しかも確実に位置決めすることが
でき、また、熱交換効率を向上させ、さらに安価に製作
できる熱電変換装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る熱電変換装置は、あらかじめ所定の面積
および所定の位置に導電層を形成したセラミック等の互
いに対向配置された二枚の絶縁平板と、これら二枚の絶
縁平板の前記導電層の所定の位ｌに対して前記各熱電素
子の両端が、それぞれ位置決めされるように、所定の位
置および寸法で孔明けされた複数の熱電素子挿通孔を有
する発泡スチロール等の材料で形成した絶縁性保持体と
を備え、前記絶縁性保持体に形成した熱電素子挿通孔に
２それぞれ前記熱電素子を挿入し、それら熱電素子の両
端に、前記絶縁平板に形成した導電層が所定の対向位置
に位置決めされるようにして前記導’ｉｔｔ層と前記熱
電素子とを固着するように構成したものである。

［作用］ この発明の熱電変換装置においては１発泡スチロール等
の材料で形成した絶縁性保持体が１位置決め用治具とし
ての役割を果たし、各熱電素子の両端側に対向して配こ
される絶縁平板の導電層に対して容易かつ正確に位置決
めされるとともに、発泡スチロール等の断熱材で絶縁性
保持体を形成することにより、各熱電素子の周囲が断熱
材で囲まれ外部への熱放散を抑制し得るので、熱交換効
率を向上させる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は、この発明に係る熱電変換装置の構成を示す断
面図である。

図において、二枚の絶縁平板ｔ、ｔｉは、あらかじめ所
定の面積および所定の位こに、導電層ｌＯが形成され、
この絶縁平板ｌ、１１は、セラミック等の絶縁性材料に
より形成される。

また、これら互いに対向配こされた二枚の絶縁平板ｌ、
１１は、第６図に示した従来のものと同様である。

そこで、これら二枚の絶縁平板１．１１の前記導電層ｌ
Ｏの所定の位置に対して、Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱
電素子９の両端が位置決めされるように、所定の位置お
よび寸法で孔明けされた複数の熱電素子挿通孔１２を有
する絶縁性保持体１３を備える。

そしてその絶縁性保持体１３に形成した熱電素子挿通孔
１２に、それぞれ前記Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱電素
子９を挿入し、それらＰ型熱電素子８およびＮ型熱電素
子９の両端に、前記絶縁平板１．１１に形成した導電層
ｌＯが所定の対向位置に位置決めされるようようにして
前記導電層ｌＯと前記Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱電素
子９とが固着させるようにしたものである。

第２図は、この発明の他の実施例を示すものであり、絶
縁性保持体１４の形状を変えたもので、その他の構成は
前記の実施例と同様である。

すなわち、絶縁性保持体１４は、その周縁を内部よりも
若干高く形成し、上絶縁平板１１の位置決めをし易くし
たものである。

第３図は、絶縁性保持体１３の断面図であり、また、鎖
線りで切断したものが、先の実施例で用いた絶縁性保持
体１３である。

上記の絶縁性保持体１３．１４は、例えば発泡スチロー
ル、あるいは固形化させた紙等の絶縁性材料から形成さ
れ、断面四角形あるいは丸形の複数の熱電素子挿通孔１
２が規則正しく形成されている。

上記の熱電素子挿通孔１２の内径は、Ｐ型熱電素子８お
よびＮ型熱電素子９外径よりも若干大きく形成しである
。

なお、上記第３図では、上絶縁平板１１のみを位置決め
するために、絶縁性保持体１４の一方の周縁のみを高く
形成したが、もちろん、必要に応じ他方の周縁も高く形
成し、下絶縁平板１を位置決めできるようにしても良い
。

また、上、下絶縁平板ｌｌ、１の導電層１０とＰ型熱電
素子８およびＮ型熱電素子９との接合は、それらの熱電
素子８．９を適当なりランプにより挟み、圧接するよう
にしても良いし、または導電性接着材を用いた接着や、
ろう材を用いたろう付は等の何れの固着手段でも良い。

この発明は上記のように構成したので１発泡スチロール
、固形化した紙等からなる絶縁性保持体１３．１４によ
り上、下絶縁平板１１．１の導電層ｌＯの所定の位置に
対して、Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱電素子９が容易に
位置決めされることとなる。

さらに、前記Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱電素子９は、
熱電素子挿通孔１２に挿入されるのみで、それらＰ型熱
電素子８およびＮ型熱電素子９と絶縁性保持体１３．１
４とが固着されていないので熱電素子の特性に悪影響を
与えることもなく、また、ストレスによる熱電素子の特
性の劣化、熱電素子自体の破壊等のおそも生じない。

さらにまた、Ｐ型熱電素子８およびＮ型熱電素子９が発
泡スチロールのような断熱材により、その外周−が取り
囲まれる構成となるため、外部空気との直接の接触が遮
断され、従来構造の熱電変換装置に比較し熱交換効率が
向上することとなる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明によれば、２
種の異なる金属をもって熱電対を構成した熱電素子を複
数個、直列接続してなる熱電変換装置おいて、前記熱電
素子を直列接続するために、あらかじめ所定の面積およ
び所定の位置に導電層を形成したセラミック等の互いに
対向配置された二枚の絶縁平板と、これら二枚の絶縁平
板の前記導電層の所定の位置に対して前記各熱電素子の
両端が、それぞれ位置決めされるように、所定の位置お
よび寸法で孔明けされた複数の熱電素子挿通孔を有する
絶縁性保持体とを備え、前記絶縁性保持体に形成した熱
電素子挿通孔に、それぞれ前記熱電素子を挿入し、それ
ら熱電素子の両端に、前記絶縁平板に形成した導電層が
所定の対向位とに位置決めされるようようにして前記導
電層と前記熱電素子とを固着させるように構成したので
、概略以下のような効果を奏する。

■発泡スチロール等の材料で形成した絶縁性保持体によ
り複数の熱電素子を保持するようにしたので、熱電素子
の両端面に対向配置される上、下絶縁平板の所定の導電
層に対して、位置ずれすることなく、確実かつ簡単に位
置決めができ１組立工数が低減でき、その結果、熱電変
換装置の製造コストを低減し得る。

■上記のような絶縁性保持体により熱電素子を位置決め
しても、その熱電素子挿通孔に挿通されるのみで、上記
熱電素子は、絶縁性保持体と固着されることなく遊嵌状
態になっているため、熱電素子に無理なストレスを付与
することがなく、したがって熱電素子の特性の劣化、破
壊等のおそれもない。

■各熱電素子は、その周囲を発泡スチロール等の断熱材
で形成した絶縁性保持体により包囲されているので、外
部空気と直接接触することがなくなり、そのため、従来
構造の熱電変換装置に比較して熱交換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す熱電変換装置の断
面図、第２図は、この発明の他の実施例を示す熱電変換
装置の断面図、第３図は、上記の実施例における絶縁性
保持体の断面図、第４図は、従来の熱電変換装置を製作
する場合に使用する組立治具の動作前の状態を示す平面
図、第５図は、同じく上記組立治具の動作後の状態を示
す平面図、第６図は、上記従来の組立治具を用いて製作
した熱電変換装置の断面図である。 １・・・下絶縁平板 ８・・・Ｐ型熱電素子 ９・・・Ｎ型熱電素子 ｌＯ・・・導電層 １１・・・上絶縁平板 １２・・・熱電素子挿通孔 １３．１４・・・絶縁性保持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２種の異なる金属をもって熱電対を構成した熱電
   素子を複数個、直列接続してなる熱電変換装置おいて、
   前記熱電素子を直列接続するために、あらかじめ所定の
   面積および所定の位置に導電層を形成したセラミック等
   の互いに対向配置された二枚の絶縁平板と、これら二枚
   の絶縁平板の前記導電層の所定の位置に対して前記各熱
   電素子の両端がそれぞれ位置決めされるように、所定の
   位置および寸法で孔明けされた複数の熱電素子挿通孔を
   有する絶縁性保持体とを備え、前記絶縁性保持体に形成
   した熱電素子挿通孔に、それぞれ前記熱電素子を挿入し
   、それら熱電素子の両端に、前記絶縁平板に形成した導
   電層が所定の対向位置に位置決めされるようようにして
   前記導電層と前記熱電素子とを固着させることを特徴と
   する熱電変換装置。
2. （２）前記絶縁性保持体は、発泡スチロールまたは固形
   化された紙材料から形成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱電変換装置。