[发明专利]热电变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子冷却装置或者热发电装置等的热电变换装置，特别是，涉及一种反复热循环而性能恶化少、动作可靠性优良的热电变换装置。

背景技术

现有的热电变换装置在两个导热体之间配置热电变换元件组，通过在导热体和热电变换元件组之间具有良好热接触的热传导性脂膏，以多个螺栓连结两个导热体，从而固定热电变换元件组。

螺栓使用金属制成或者塑料制成的螺栓，作为热电变换元件组的固定，金属制螺栓虽然具有足够的强度，但是由于热传导率大，因此要同时使用绝热垫片。另一方面，塑料制螺栓虽然热传导率小，但是由于机械强度低，因此需要用粘结剂等加强。

通过螺栓等的结合力在得到导热体和热电变换元件组的热传导时，还需要用于固定热电变换元件组。

由于热电变换装置通过多个螺栓结合两个导热体，因此难以给热电变换元件组施加均匀的压力，给热电变换元件施加偏的负荷，元件被破坏。

作为上述金属制螺栓，虽然使用热传导率比较小的例如不锈钢制或者铁制螺栓，但是这种材质的螺栓的热膨胀系数比导热体和热变换元件小。为此，对于由热电变换装置的使用而产生的导热体和热电变换元件组的膨胀、收缩，由于螺栓约束它们的活动，因此，在热电变换元件中反复产生大的压缩、拉伸应力，产生元件的破坏。

此外，塑料制螺栓由于机械强度低，因此长期的可靠性欠缺，还具有不能得到抗热电变换装置的落下冲击试验的强度等缺陷。

为了消除这些缺陷，提出了如图8所示的热电变换装置(参照专利文献1：日本特开平10-12934号公报)。

如图8所示，热电变换装置主要由在例如电冰箱的箱内等的被冷却侧配置的吸热部件1、吸热侧热交换基体2、热电变换元件组3、放热侧热交换基体4、框体5、盖6、分散部件7构成。

上述吸热部件1由具有宽广面积的铝等的散热片底座构成，设置多个吸热散热片(图中未示出)。上述交换基体2、4都由例如铝等热传导性良好的金属构成，在与热电变换元件组3相接的一侧表面形成铝氧化膜等的电绝缘膜。

上述框体5如图所示，自放热侧热交换基体4至吸热侧热交换基体2侧配置。呈上方及下方开口的中空状，并具有基端部5a和从该基端部5a的内周向下方延伸的延伸部5b，且剖面形状基本上呈阶梯形。基端部5a通过O形环与粘结剂的并用接合在放热侧热交换基体4的下面周边部分。

吸热侧热交换基体2由块状体构成，其外周构成基本沿着吸热侧热交换基体2-热电变换元件组3-放热侧热交换基体4的叠层方向延伸的延伸部2a。该吸热侧热交换基体2的延伸部2a和框体5的延伸部5b基本平行相对，两者之间通过粘结剂14接合为一体。此外，在延伸部2a和延伸部5b之间插通多个定位销钉15。

上述盖6配置在放热侧热交换基体4的上侧，呈上方基本上闭塞、下方开口的中空状，且下方开口部通过O形环8与放热侧热交换基体4的上面周边部接合。在盖6的大致中央部位设置供水管部9，在圆周边缘附近设置排水管部10。

分散部件7形成有周壁7a、在周壁7a的下端连结设置的底壁7b、由底壁7b在放热侧热交换基体4侧延伸的多个喷嘴部7e、在上述喷嘴部7e中的分散孔7d。

通过在盖6内固定分散部件7，在分散部件7的供水管部9侧形成扁平状的第一空间11，在分散部件7的放热侧热交换基体4侧形成扁平状的第二空间13的同时，形成连通该第二空间13和排水管部10的排水通路12。

如图所示，由中央供水管部9供给传热介质的水16时，水16立即遍布第一空间11，并由各喷嘴部7e(分散孔7d)向放热侧热交换基体4的上面强劲喷射。通过冲撞放热侧热交换基体4，吸取了放热侧热交换基体4热量的水16在缝隙间的狭小第二空间部13扩散，经过排水通路12，从排水管部10排出到体系外部。图中的17为绝热材料，以覆盖第一放热侧框体5、放热侧热交换基体4及盖6的外周部的方式设置。

如图8所示的热电变换装置通过框体5的基端部与高温的放热侧热交换基体4直接接触、框体5的前端部与低温的吸热侧热交换基体2直接接触而构成。因此，作为该框体5，从水蒸气透过率低，而且与在热电变换元件组3中使用的半导体的线膨胀率相近的观点出发，使用在聚苯硫醚(PPS)中适量混合了玻璃纤维的材质的物质。

为此，放热侧热交换基体4的热通过框体5传导到吸热侧热交换基体2，即，热的回流，存在冷却效率(热电效率)低的缺点。此时，作为框体5的材质，在使用通常的合成树脂的情况下也会存在问题。

发明内容