ペルチェ素子用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンク
【課題】複数のペルチェ素子を容易に結線することができると共に複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができ、加えて作業コストの増大を防止することができるペルチェ素子用配線基板、ペルチェモジュール及びペルチェモジュール搭載ヒートシンクを提供する。
【解決手段】ペルチェモジュール６は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板１０とを備える。ペルチェ素子用配線基板１０は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが夫々挿入固定される孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（複数の孔部）が所定配列で設けられた枠体１１と、枠体１１上に形成され、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２とを備える。
【解決手段】ペルチェモジュール６は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板１０とを備える。ペルチェ素子用配線基板１０は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが夫々挿入固定される孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（複数の孔部）が所定配列で設けられた枠体１１と、枠体１１上に形成され、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクに関し、特に、複数のペルチェ素子を挿入固定して電気回路を形成するペルチェ素子固定用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子を用いたヒートシンク等の熱交換器において、冷却効果を向上させるために複数のペルチェ素子を有するペルチェモジュールを使用するものがある。
【０００３】
図６は、従来のペルチェモジュールの構成を示す断面図である。
【０００４】
図６において、熱電変換モジュールは、四角柱状の複数の貫通孔が設けられたセラミックス製型枠６０１と、該型枠６０１の貫通孔に交互に配列されたそれぞれ四角柱状のｐ型熱電素子６１０及びｎ型熱電素子６１１と、該ｐ型熱電素子と該ｎ型熱電素子とを電気的に直列に接続する溶射電極６１３とから構成されており、ｐ型熱電素子６１０、ｎ型熱電素子６１１及び溶射電極６１３は、セラミックス製型枠６０１に一体的に固着されている。ｐ型熱電素子６１０には、該ｐ型熱電素子と外部を電気的に接続するリード線６１２が接合されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、従来の熱交換器の構成を示す平面図である。
【０００６】
図７において、冷却装置７００は、一側セラミック基板７２０、ペルチェモジュール７３０及び他側セラミック基板７４０を備えている。一側セラミック基板７２０は、その表面にて、ヒートシンク７１０の裏面に熱伝導性に優れた高温用接着剤により強固に接着されている。一側電極部７３１及び他側電極部７３２に対する半導体部Ｎ及び半導体部Ｐ（ペルチェ素子７３０ａ，７３０ｂ）の接合は、半田付けによりなされている。一側電極部７３１及び他側電極部７３２は、共に、銅等の電極材料からなる電極板で形成されている。一側電極部７３１は他側セラミック基板７４０に高温用接着剤により接着され、一方、他側電極部７３２は一側セラミック基板７２０に高温用接着剤により接着されている（特許文献２参照）。
【０００７】
図８は、従来の他の熱交換器の構成を示す平面図である。
【０００８】
図８に示すように、放熱板となる良熱伝導性の平面基板（ベース）８０１の上にペルチェ素子８０２が載置され、さらにペルチェ素子８０２の上に良熱伝導性平板のヒートシンク８０３が載置されてペルチェ冷却積層体８０１−８０２−８０３が構成されている。ヒートシンク８０３の表面は、この積層体を互いに密着させるための弾性押圧部材８０４ａの一端により押圧され、弾性押圧部材８０４ａの他端は固定部材８０４ｂによりベース８０１に固定されている。この弾性押圧部８０４により、ペルチェ素子８０２の吸熱発熱両面はヒートシンク８０３、ベース８０１にそれぞれ押圧接触固定される（特許文献３参照）。
【０００９】
ここで、特許文献１の技術では、型枠に交互に配列されたｐ型及びｎ型熱電素子に溶射マスクを介して金属を溶射し、ｐ型及びｎ型熱電素子の上面に溶射電極を形成する。よって、故障等により熱電素子の１つ又複数を交換する必要がある場合に、交換された熱電素子の上面に新たに溶射電極を形成するのは容易ではなく、熱電素子の結線作業が煩雑となり、作業コストの増大を招く。
【００１０】
また、特許文献２の技術では、一側及び他側電極部は、銅等の電極材料からなる電極板で形成されており、ペルチェ素子の上面及び下面に半田により接合される。よって、故障等によりペルチェ素子の１つ又複数を交換する必要がある場合に、交換されたペルチェ素子の上面及び下面に新たに電極部を形成するのは容易ではなく、ペルチェ素子の結線作業が煩雑となり、作業コストの増大を招く。
【００１１】
また、特許文献３の技術では、ペルチェ素子がヒートシンク３及びベース１に夫々押圧接触固定されるので、ペルチェ素子が故障した場合であってもペルチェ素子を容易に取り外して交換することが可能であるものの、本特許文献３では複数のペルチェ素子を結線する構成についての記載はない。
【００１２】
上記のような問題を解消するべく、複数のペルチェ素子を結線するリード線を所定の形状と長さに調整し、このリード線にて複数のペルチェ素子を電気的に接続し、その後、リード線で接続された複数のペルチェ素子を、シリコーングリース等の熱伝導剤が塗布された放熱側又は冷却側ヒートシンクの所定位置に位置決めして固定する技術が提案されている。これによれば、ペルチェ素子の交換の際に、交換されたペルチェ素子のリード線のみを再結線すればよいため、ペルチェ素子の結線作業が比較的容易となり、作業コストの増大を防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１０８９７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５４５５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、複数のペルチェ素子がリード線で結線されたペルチェモジュールを製造する際には、複数のペルチェ素子の結線作業が非常に煩雑となる。また、この場合、複数のペルチェ素子はリード線で結線された後にヒートシンク上で位置決めされる。よって、１つのペルチェ素子をヒートシンク上で移動して位置決めする際にリード線の弾性によって他のペルチェ素子がずれる場合があり、全てのペルチェ素子を正確に位置決めするのは困難である。
【００１５】
本発明の目的は、複数のペルチェ素子を容易に結線することができると共に複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができ、加えて作業コストの増大を防止することができるペルチェ素子用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係るペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、前記複数の孔部は、前記枠体にマトリックス状に配列され、前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部を囲うように配設される。
【００１８】
また、前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部の近傍且つ前記枠体の外周部に形成される。
【００１９】
また、前記導体群は、複数の導体部で構成され、前記導体部は、前記複数の孔部のうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続する。
【００２０】
さらに、前記導体部は、第１の方向に延在する第１導体及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成される。
【００２１】
さらに、ペルチェ素子用配線基板は、前記導体部の端部と前記導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続する導線を更に有する。
【００２２】
また、前記枠体は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造である。
【００２３】
また、本発明に係るペルチェモジュールは、複数のペルチェ素子と、前記複数のペルチェ素子を電気的に接続するペルチェ素子用配線基板とを備え、前記ペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係るヒートシンクは、上記ペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数のペルチェ素子が挿入固定される複数の孔部が枠体に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群が枠体上に形成される。よって、枠体の被温調体に対する取付け位置を決定することにより、複数のペルチェ素子の被温調体に対する固定位置が決定される。また、導体群が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１におけるペルチェモジュールの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】図２におけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るペルチェモジュールの構成を示す平面図である。
【図５】図４のペルチェモジュールにおけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す平面図である。
【図６】従来のペルチェモジュールの構成を示す断面図である。
【図７】従来の熱交換器の構成を示す平面図である。
【図８】従来の他の熱交換器の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクの構成を概略的に示す斜視図である。
【００２９】
図１において、ヒートシンク１は、基板２の熱接触面２ａにペルチェモジュール６が固定されており、温度制御の対象となる被温調体３にペルチェモジュール６を介して取り付けられている。ペルチェモジュール６には後述する導体群１２が設けられており、リード線４を介して外部と電気的に接続されている。
【００３０】
図２は、図１におけるペルチェモジュール６の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。図３は、図２におけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【００３１】
図２（ａ）及び（ｂ）において、ペルチェモジュール６は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（複数のペルチェ素子）と、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板１０とを備える。
【００３２】
ペルチェ素子用配線基板１０は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが夫々挿入固定される孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（複数の孔部）が所定配列で設けられた枠体１１と、枠体１１上に形成され、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２とを備える（図３（ａ）及び（ｂ））。
【００３３】
ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、夫々孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに挿入した状態で半田にて枠体１１に接合されている。ペルチェ素子２０ａは、一方の主面がヒートシンク１の基板２に当接しており、他方の主面が被温調体３に当接している。ペルチェ素子２０ａは、その寸法が例えば４０ｍｍ×４０ｍｍ×４ｍｍである。尚、本実施の形態では、上記４個のペルチェ素子の寸法は同一であり、上記４個の孔部の寸法も同一であるので、ペルチェ素子２０ａ及び孔部１５ａ以外の説明を省略する。
【００３４】
枠体１１は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造であり、例えばガラス繊維が充てんされたエポキシ樹脂で一体的に成形されている。枠体１１は、その寸法が例えば１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍであり、枠体１１の厚さは、ペルチェ素子２０と放熱対象の熱接触を妨害させないように、ペルチェ素子の厚さよりも小さい値となるように設計されている。孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、枠体１１にマトリックス状に配列されており、本実施の形態では、２行×２列で配列されている。各孔部は、略矩形であり、その寸法が例えば４５ｍｍ×４５ｍｍ×１ｍｍである。孔部の寸法は、組み立てを容易にするべくペルチェ素子の寸法より大きく設定されている。枠体１１の各孔部に各ペルチェ素子を挿入固定することにより、ヒートシンク１の基板２に対する各ペルチェ素子の取付け位置が決定される。
【００３５】
また、枠体１１には、孔部１５ａと一体的に形成され、該孔部と隣接して設けられた導体部１２ａ，１２ｂに向かって夫々延出した溝部１６ａ，１６ｂが設けられている。溝部１６ａ，１６ｂは後述するリード線を収容するスペースとなっている。同様にして、孔部１５ｂには溝部１７ａ，１７ｂが、孔部１５ｃには溝部１８ａ，１８ｂが、孔部１５ｄには溝部１９ａ，１９ｂが設けられており、夫々対応するリード線が収容される。これにより、枠体１１と各リード線の干渉を防止することができる。
【００３６】
導体群１２は、導体部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ（複数の導体部）で構成されており、マトリックス状に配列された孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを囲うように配設されている。好ましくは、導体群１２は、マトリックス状に配列された孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの近傍且つ枠体１１の外周部に形成されている。
【００３７】
各導体部は、隣接して設けられた２つの孔部の近傍に設けられており、各ペルチェ素子のリード線の長さを短くすることが可能な位置で、各ペルチェ素子が電気的に直列に接続可能な所定形状にて配置される。
【００３８】
具体的には、導体部１２ａは、直線状（略Ｉ字型）の導体部であり、孔部１５ａの一辺近傍から、枠体１１の端面１１ａまで、枠体１１の端面と平行な図中Ｘ方向（第１の方向）に、延在しており、その一端がペルチェ素子２０ａの正極側端子に、他端がリード線４ａに夫々接続される。導体部１２ｂは、直線状の導体部であり、孔部１５ａの導体部１２ａが形成されている側の辺近傍から孔部１５ｂの近傍に亘って、Ｘ方向と直交する図中Ｙ方向（第２の方向）に延在している。これにより、ペルチェ素子２０ａの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｂに接続可能となり、ペルチェ素子２０ｂの正極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｂに接続可能となる（図２（ｂ））。
【００３９】
導体部１２ｃは、略コの字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体３２及びＹ方向に延在する第２導体３１，３３で構成されている。導体部１２ｃは、孔部１５ｂの導体部１２ｂが形成されている側の辺近傍から、図３（ｂ）における孔部１５ｃの左側の辺近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子２０ｂの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｃの第２導体３１に接続可能となり、ペルチェ素子２０ｃの正極側端子に接続されるリード線が第２導体３３に接続可能となる（図２（ｂ））。
【００４０】
導体部１２ｄは、導体部１２ｂと同様に、直線状の導体部であり、孔部１５ｃの第２導体３３が形成されている側の辺近傍から孔部１５ｄの近傍に亘って、Ｙ方向に延在している。これにより、ペルチェ素子２０ｃの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｄに接続可能となり、ペルチェ素子２０ｄの正極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｄに接続可能となる。
【００４１】
導体部１２ｅは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体３５及びＸ方向と直交するＹ方向に延在する第２導体３４で構成されている。導体部１２ｅは、孔部１５ｄの導体部１２ｄが形成されている側の辺近傍から枠体１１の端面１１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子２０ｄの負極側端子に、他端がリード線４ｂに夫々接続される。
【００４２】
すなわち、導体群１２は、略Ｉ字型の導体部１２ａ，１２ｂ，１２ｄ、略Ｌ字型の導体部１２ｅ及び略コの字型の導体部１２ｃで構成されており、これらの導体部の配置によって所定の回路パターンを形成している。尚、回路パターンは本実施の形態に限定されず、例えば、ペルチェ素子２０ｂのリード線を図面２（ｂ）において下側を向けて配置する場合は、導体部１２ｃはＬ字型の導体部となり、導体部１２ｄはＬ字型の導体部となる。
【００４３】
また、各導体部は、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続する。具体的には、導体部１２ｂは、孔部１５ａ，１５ｂに挿入固定されるペルチェ素子２０ａ，２０ｂを電気的に接続する。同様に、導体部１２ｃは、孔部１５ｂ，１５ｃに挿入固定されるペルチェ素子２０ｂ，２０ｃを電気的に接続し、導体部１２ｄは、孔部１５ｃ，１５ｄに挿入固定されるペルチェ素子２０ｃ，２０ｄを電気的に接続する。導体部１２ａは、リード線４と孔部１５ａに挿入固定されるペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、導体部１２ｅは、リード線４と孔部１５ｄに挿入固定されるペルチェ素子２０ｄとを電気的に接続する。各導体部は、例えば銅等の金属材料により形成されており、その幅は、例えば３ｍｍ、厚さは、例えば０．１ｍｍである。
【００４４】
枠体１１の中心部には丸孔１６が設けられており、固定ボルト５を丸孔１６に挿通して基板２上のネジ穴に嵌入固定することにより、ペルチェモジュール６がヒートシンク１の基板２に接合される。これにより、枠体１１及びペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが基板２の熱接触面２ａと当接する。
【００４５】
また、ペルチェ素子用配線基板１０は、枠体１１に配され、各導体部の端部と該導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続するリード線群（導線群）１３を有する。本実施の形態では、リード線群１３は図中Ｘ方向に延在している。具体的には、リード線１３ａは、導体部１２ａ，１２ｂの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続する。同様に、リード線１３ｂは、導体部１２ｂ，１２ｃの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、リード線１３ｃは、導体部１２ｃ，１２ｄの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、リード線１３ｄは、導体部１２ｄ，１２ｅの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ｄとを電気的に接続する。好ましくは、リード線１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの長さは同一である。これにより、結線作業が容易となる。リード線群１３が導体群１２と接続されることにより、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが順に直列に接続される。
【００４６】
上記のように構成されるペルチェ素子用配線基板１０において、導体群１２の各導体部は、各ペルチェ素子と接続されるリード線の長さを短くすることが可能な位置に、所定形状にて配置される。これにより、ペルチェ素子と各導体部の端部との距離が小さくなり、結線作業が容易となる。
【００４７】
また、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの位置が決定される。これにより、被温調体３に対するペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの固定位置が決定される。また、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を変更することにより、上記４個のペルチェ素子の固定位置が容易に変更される。
【００４８】
本実施の形態によれば、複数のペルチェ素子（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が挿入固定される複数の孔部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）が枠体１１に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２が枠体１１上に形成される。よって、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する複数のペルチェ素子の固定位置が決定される。また、導体群１２が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、ペルチェモジュール６の製造時やペルチェ素子の交換時に、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群１２との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、導体群１２が複数の孔部の配列に応じた回路パターンを有するので、この回路パターンを用いて配線基板上の故障箇所を容易に検出することが可能となる。さらに、複数のペルチェ素子を容易に位置決めすることができるので、ペルチェモジュールやヒートシンクの設計の自由度を向上することができる。
【００５０】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るペルチェモジュールの構成を示す平面図であり、図５は、図４のペルチェモジュールにおけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す平面図である。
【００５１】
図４及び図５において、ペルチェモジュール７は、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅと、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板４０とを備える。すなわち、本第２の実施の形態に係るペルチェモジュールは５個のペルチェ素子を備えている。
【００５２】
ペルチェ素子用配線基板４０は、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅが挿入固定される孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅが所定配列で設けられた枠体４１と、枠体４１上に形成され、孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群４２とを備える。
【００５３】
孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、枠体４１にマトリックス状に配列されており、本実施の形態では、枠体４１の中心部に孔部５０ｅが設けられ、他の４個の孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが、孔部５０ｅを中心として２行×２列で配列されている。孔部５０ａと孔部５０ｄの間、及び孔部５０ｂと孔部５０ｃとの間には夫々丸孔７６，７７が設けられており、固定ボルト４６，４７により、ペルチェモジュール７がヒートシンク１の基板２に接合される。
【００５４】
導体群４２は、導体部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆで構成されており、マトリックス状に配列された孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを囲うように配設されている。導体部４２ａは、直線状の導体部であり、孔部５０ａの一辺近傍から、図中Ｘ方向に枠体４１の端面４１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子６０ａの正極側端子に、他端がリード線４ａに夫々接続される。導体部４２ｂは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５２及びＹ方向に延在する第２導体５１で構成されている。導体部４２ｂは、孔部５０ａの導体部４２ａが形成されている側の辺近傍から孔部５０ｅの近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ａの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｂの第２導体５１に接続可能となり、ペルチェ素子６０ｅの正極側端子に接続されるリード線が第１導体５２に接続可能となる。
【００５５】
導体部４２ｃは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５４及びＹ方向に延在する第２導体５３で構成されている。導体部４２ｃは、孔部５０ｅの導体部４２ｂが形成されている側の辺近傍から孔部５０ｂの近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｅの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｃの第１導体５４に接続可能となり、ペルチェ素子６０ｂの正極側端子に接続されるリード線が第２導体５３に接続可能となる。
【００５６】
導体部４２ｄは、略コの字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５６及びＹ方向に延在する第２導体５５，５７で構成されている。導体部４２ｄは、孔部５０ｂの第２導体５３が形成されている側の辺近傍から、図５における孔部５０ｃの左側の辺近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｂの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｄの第２導体５５に、ペルチェ素子６０ｃの正極側端子に接続されるリード線が第２導体５７に接続可能となる。
【００５７】
導体部４２ｅは、直線状の導体部であり、孔部１５ａの第２導体５７が形成されている側の辺近傍から孔部５０ｄの近傍に亘って、Ｙ方向に延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｃの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｅに、ペルチェ素子６０ｄの正極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｅに接続可能となる。
【００５８】
導体部４２ｆは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５８及びＹ方向に延在する第２導体５９で構成されている。導体部４２ｆは、孔部５０ｄの導体部４２ｅが形成されている側の辺近傍から枠体４１の端面４１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子６０ｄの負極側端子に、他端がリード線４ｂに夫々接続される。
【００５９】
導体部４２ｂは、孔部５０ａ，５０ｅに挿入固定されるペルチェ素子６０ａ，６０ｅを電気的に接続する。同様に、導体部４２ｃは、孔部５０ｃ，５０ｅに挿入固定されるペルチェ素子６０ｃ，６０ｅを電気的に接続し、導体部４２ｄは、孔部５０ｂ，５０ｃに挿入固定されるペルチェ素子６０ｂ，６０ｃを電気的に接続する。導体部４２ａは、リード線４ａと孔部５０ａに挿入固定されるペルチェ素子６０ａとを電気的に接続し、導体部４２ｆは、リード線４ｂと孔部５０ｄに挿入固定されるペルチェ素子６０ｄとを電気的に接続する。
【００６０】
また、ペルチェ素子用配線基板４０は、枠体４１に配され、各導体部の端部と該導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続するリード線群４３を有する。リード線４３ａは、導体部４２ａ，４２ｂの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ａとを電気的に接続する。同様に、リード線４３ｂは、導体部４２ｂ，４２ｃの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｅとを電気的に接続し、リード線４３ｃは、導体部４２ｃ，４２ｄの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｂとを電気的に接続する。また、リード線４３ｄは、導体部４２ｄ，４２ｅの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｃとを電気的に接続し、リード線４３ｅは、導体部４２ｅ，４２ｆの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｄとを電気的に接続する。この構成により、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅが順に直列に接続される。
【００６１】
また、枠体４１には、孔部５０ａと一体的に形成され、該孔部と隣接して設けられた導体部４２ａ，４２ｂに向かって延出した溝部８１ａ，８１ｂが設けられている。溝部８１ａ，８１ｂはリード線４３ａを収容するスペースとなっている。同様にして、孔部５０ｂには溝部８２ａ，８２ｂが、孔部５０ｃには溝部８３ａ，８３ｂが、孔部５０ｄには溝部８４ａ，８４ｂが、孔部５０ｅには溝部８５ａ，８５ｂが設けられており、リード線４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅが夫々収容される。これにより、枠体１１と各リード線の干渉を防止することができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、複数のペルチェ素子（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）が挿入固定される複数の孔部（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）が枠体４１に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群４２が枠体４１上に形成される。よって、被温調体３に対する枠体４１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する複数のペルチェ素子の固定位置が決定される。また、導体群４２が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群４２との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【００６３】
上記実施の形態では、ペルチェモジュールは４個のペルチェ素子又は５個のペルチェ素子を備えるが、これに限るものではなく、少なくとも２つのペルチェ素子を備えていてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、枠体１１に固定される４個のペルチェ素子の寸法は同一であるが、これに限るものではなく、上記４個のペルチェ素子の寸法が異なっていてもよい。また、枠体１１に形成される４個の孔部の寸法が異なっていてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、複数の孔部が枠体にマトリックス状に配列されているが、これに限るものではなく、平面状に配列されてもよい。また、複数の孔部が枠体に直線状、曲線状、又はこれらの組合せで配列されてもよい。
【００６６】
上記実施の形態では、各導体部は、図中Ｘ方向に延在する第１導体及びＸ方向と直交するＹ方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成されるが、これに限るものではなく、Ｘ方向（又はＹ方向）に対して所定角度α（０＜α＜９０°）で延在する他の導体を有していてもよい。また、各導体は、直線状のみならず、曲線状に形成されてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、ペルチェ素子の負極側端子及び正極側端子は当該ペルチェ素子の同一方向に設けられているが、これに限るものではなく、異なる方向に設けられてもよい。この場合、各導体部は、隣接する２つのペルチェ素子のうち一方の負極側端子及び他方の正極側端子が設けられる方向に応じて所定形状にて形成される。これにより、ペルチェ素子の仕様や配置が変更された場合であっても、ペルチェ素子と導体部を接続するリード線を短くすることができ、結線作業を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ ヒートシンク
２ 基板
３ 被温調体
４ リード線
６ ペルチェモジュール
１０ ペルチェ素子用配線基板
１１ 枠体
１２ 導体群
１３ リード線群
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 孔部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ ペルチェ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクに関し、特に、複数のペルチェ素子を挿入固定して電気回路を形成するペルチェ素子固定用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子を用いたヒートシンク等の熱交換器において、冷却効果を向上させるために複数のペルチェ素子を有するペルチェモジュールを使用するものがある。
【０００３】
図６は、従来のペルチェモジュールの構成を示す断面図である。
【０００４】
図６において、熱電変換モジュールは、四角柱状の複数の貫通孔が設けられたセラミックス製型枠６０１と、該型枠６０１の貫通孔に交互に配列されたそれぞれ四角柱状のｐ型熱電素子６１０及びｎ型熱電素子６１１と、該ｐ型熱電素子と該ｎ型熱電素子とを電気的に直列に接続する溶射電極６１３とから構成されており、ｐ型熱電素子６１０、ｎ型熱電素子６１１及び溶射電極６１３は、セラミックス製型枠６０１に一体的に固着されている。ｐ型熱電素子６１０には、該ｐ型熱電素子と外部を電気的に接続するリード線６１２が接合されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、従来の熱交換器の構成を示す平面図である。
【０００６】
図７において、冷却装置７００は、一側セラミック基板７２０、ペルチェモジュール７３０及び他側セラミック基板７４０を備えている。一側セラミック基板７２０は、その表面にて、ヒートシンク７１０の裏面に熱伝導性に優れた高温用接着剤により強固に接着されている。一側電極部７３１及び他側電極部７３２に対する半導体部Ｎ及び半導体部Ｐ（ペルチェ素子７３０ａ，７３０ｂ）の接合は、半田付けによりなされている。一側電極部７３１及び他側電極部７３２は、共に、銅等の電極材料からなる電極板で形成されている。一側電極部７３１は他側セラミック基板７４０に高温用接着剤により接着され、一方、他側電極部７３２は一側セラミック基板７２０に高温用接着剤により接着されている（特許文献２参照）。
【０００７】
図８は、従来の他の熱交換器の構成を示す平面図である。
【０００８】
図８に示すように、放熱板となる良熱伝導性の平面基板（ベース）８０１の上にペルチェ素子８０２が載置され、さらにペルチェ素子８０２の上に良熱伝導性平板のヒートシンク８０３が載置されてペルチェ冷却積層体８０１−８０２−８０３が構成されている。ヒートシンク８０３の表面は、この積層体を互いに密着させるための弾性押圧部材８０４ａの一端により押圧され、弾性押圧部材８０４ａの他端は固定部材８０４ｂによりベース８０１に固定されている。この弾性押圧部８０４により、ペルチェ素子８０２の吸熱発熱両面はヒートシンク８０３、ベース８０１にそれぞれ押圧接触固定される（特許文献３参照）。
【０００９】
ここで、特許文献１の技術では、型枠に交互に配列されたｐ型及びｎ型熱電素子に溶射マスクを介して金属を溶射し、ｐ型及びｎ型熱電素子の上面に溶射電極を形成する。よって、故障等により熱電素子の１つ又複数を交換する必要がある場合に、交換された熱電素子の上面に新たに溶射電極を形成するのは容易ではなく、熱電素子の結線作業が煩雑となり、作業コストの増大を招く。
【００１０】
また、特許文献２の技術では、一側及び他側電極部は、銅等の電極材料からなる電極板で形成されており、ペルチェ素子の上面及び下面に半田により接合される。よって、故障等によりペルチェ素子の１つ又複数を交換する必要がある場合に、交換されたペルチェ素子の上面及び下面に新たに電極部を形成するのは容易ではなく、ペルチェ素子の結線作業が煩雑となり、作業コストの増大を招く。
【００１１】
また、特許文献３の技術では、ペルチェ素子がヒートシンク３及びベース１に夫々押圧接触固定されるので、ペルチェ素子が故障した場合であってもペルチェ素子を容易に取り外して交換することが可能であるものの、本特許文献３では複数のペルチェ素子を結線する構成についての記載はない。
【００１２】
上記のような問題を解消するべく、複数のペルチェ素子を結線するリード線を所定の形状と長さに調整し、このリード線にて複数のペルチェ素子を電気的に接続し、その後、リード線で接続された複数のペルチェ素子を、シリコーングリース等の熱伝導剤が塗布された放熱側又は冷却側ヒートシンクの所定位置に位置決めして固定する技術が提案されている。これによれば、ペルチェ素子の交換の際に、交換されたペルチェ素子のリード線のみを再結線すればよいため、ペルチェ素子の結線作業が比較的容易となり、作業コストの増大を防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１０８９７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５４５５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、複数のペルチェ素子がリード線で結線されたペルチェモジュールを製造する際には、複数のペルチェ素子の結線作業が非常に煩雑となる。また、この場合、複数のペルチェ素子はリード線で結線された後にヒートシンク上で位置決めされる。よって、１つのペルチェ素子をヒートシンク上で移動して位置決めする際にリード線の弾性によって他のペルチェ素子がずれる場合があり、全てのペルチェ素子を正確に位置決めするのは困難である。
【００１５】
本発明の目的は、複数のペルチェ素子を容易に結線することができると共に複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができ、加えて作業コストの増大を防止することができるペルチェ素子用配線基板、該配線基板を備えるペルチェモジュール及びペルチェモジュールを搭載するヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係るペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、前記複数の孔部は、前記枠体にマトリックス状に配列され、前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部を囲うように配設される。
【００１８】
また、前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部の近傍且つ前記枠体の外周部に形成される。
【００１９】
また、前記導体群は、複数の導体部で構成され、前記導体部は、前記複数の孔部のうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続する。
【００２０】
さらに、前記導体部は、第１の方向に延在する第１導体及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成される。
【００２１】
さらに、ペルチェ素子用配線基板は、前記導体部の端部と前記導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続する導線を更に有する。
【００２２】
また、前記枠体は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造である。
【００２３】
また、本発明に係るペルチェモジュールは、複数のペルチェ素子と、前記複数のペルチェ素子を電気的に接続するペルチェ素子用配線基板とを備え、前記ペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係るヒートシンクは、上記ペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数のペルチェ素子が挿入固定される複数の孔部が枠体に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群が枠体上に形成される。よって、枠体の被温調体に対する取付け位置を決定することにより、複数のペルチェ素子の被温調体に対する固定位置が決定される。また、導体群が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１におけるペルチェモジュールの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】図２におけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るペルチェモジュールの構成を示す平面図である。
【図５】図４のペルチェモジュールにおけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す平面図である。
【図６】従来のペルチェモジュールの構成を示す断面図である。
【図７】従来の熱交換器の構成を示す平面図である。
【図８】従来の他の熱交換器の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンクの構成を概略的に示す斜視図である。
【００２９】
図１において、ヒートシンク１は、基板２の熱接触面２ａにペルチェモジュール６が固定されており、温度制御の対象となる被温調体３にペルチェモジュール６を介して取り付けられている。ペルチェモジュール６には後述する導体群１２が設けられており、リード線４を介して外部と電気的に接続されている。
【００３０】
図２は、図１におけるペルチェモジュール６の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。図３は、図２におけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【００３１】
図２（ａ）及び（ｂ）において、ペルチェモジュール６は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（複数のペルチェ素子）と、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板１０とを備える。
【００３２】
ペルチェ素子用配線基板１０は、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが夫々挿入固定される孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（複数の孔部）が所定配列で設けられた枠体１１と、枠体１１上に形成され、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２とを備える（図３（ａ）及び（ｂ））。
【００３３】
ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、夫々孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに挿入した状態で半田にて枠体１１に接合されている。ペルチェ素子２０ａは、一方の主面がヒートシンク１の基板２に当接しており、他方の主面が被温調体３に当接している。ペルチェ素子２０ａは、その寸法が例えば４０ｍｍ×４０ｍｍ×４ｍｍである。尚、本実施の形態では、上記４個のペルチェ素子の寸法は同一であり、上記４個の孔部の寸法も同一であるので、ペルチェ素子２０ａ及び孔部１５ａ以外の説明を省略する。
【００３４】
枠体１１は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造であり、例えばガラス繊維が充てんされたエポキシ樹脂で一体的に成形されている。枠体１１は、その寸法が例えば１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍであり、枠体１１の厚さは、ペルチェ素子２０と放熱対象の熱接触を妨害させないように、ペルチェ素子の厚さよりも小さい値となるように設計されている。孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、枠体１１にマトリックス状に配列されており、本実施の形態では、２行×２列で配列されている。各孔部は、略矩形であり、その寸法が例えば４５ｍｍ×４５ｍｍ×１ｍｍである。孔部の寸法は、組み立てを容易にするべくペルチェ素子の寸法より大きく設定されている。枠体１１の各孔部に各ペルチェ素子を挿入固定することにより、ヒートシンク１の基板２に対する各ペルチェ素子の取付け位置が決定される。
【００３５】
また、枠体１１には、孔部１５ａと一体的に形成され、該孔部と隣接して設けられた導体部１２ａ，１２ｂに向かって夫々延出した溝部１６ａ，１６ｂが設けられている。溝部１６ａ，１６ｂは後述するリード線を収容するスペースとなっている。同様にして、孔部１５ｂには溝部１７ａ，１７ｂが、孔部１５ｃには溝部１８ａ，１８ｂが、孔部１５ｄには溝部１９ａ，１９ｂが設けられており、夫々対応するリード線が収容される。これにより、枠体１１と各リード線の干渉を防止することができる。
【００３６】
導体群１２は、導体部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ（複数の導体部）で構成されており、マトリックス状に配列された孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを囲うように配設されている。好ましくは、導体群１２は、マトリックス状に配列された孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの近傍且つ枠体１１の外周部に形成されている。
【００３７】
各導体部は、隣接して設けられた２つの孔部の近傍に設けられており、各ペルチェ素子のリード線の長さを短くすることが可能な位置で、各ペルチェ素子が電気的に直列に接続可能な所定形状にて配置される。
【００３８】
具体的には、導体部１２ａは、直線状（略Ｉ字型）の導体部であり、孔部１５ａの一辺近傍から、枠体１１の端面１１ａまで、枠体１１の端面と平行な図中Ｘ方向（第１の方向）に、延在しており、その一端がペルチェ素子２０ａの正極側端子に、他端がリード線４ａに夫々接続される。導体部１２ｂは、直線状の導体部であり、孔部１５ａの導体部１２ａが形成されている側の辺近傍から孔部１５ｂの近傍に亘って、Ｘ方向と直交する図中Ｙ方向（第２の方向）に延在している。これにより、ペルチェ素子２０ａの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｂに接続可能となり、ペルチェ素子２０ｂの正極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｂに接続可能となる（図２（ｂ））。
【００３９】
導体部１２ｃは、略コの字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体３２及びＹ方向に延在する第２導体３１，３３で構成されている。導体部１２ｃは、孔部１５ｂの導体部１２ｂが形成されている側の辺近傍から、図３（ｂ）における孔部１５ｃの左側の辺近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子２０ｂの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｃの第２導体３１に接続可能となり、ペルチェ素子２０ｃの正極側端子に接続されるリード線が第２導体３３に接続可能となる（図２（ｂ））。
【００４０】
導体部１２ｄは、導体部１２ｂと同様に、直線状の導体部であり、孔部１５ｃの第２導体３３が形成されている側の辺近傍から孔部１５ｄの近傍に亘って、Ｙ方向に延在している。これにより、ペルチェ素子２０ｃの負極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｄに接続可能となり、ペルチェ素子２０ｄの正極側端子に接続されるリード線が導体部１２ｄに接続可能となる。
【００４１】
導体部１２ｅは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体３５及びＸ方向と直交するＹ方向に延在する第２導体３４で構成されている。導体部１２ｅは、孔部１５ｄの導体部１２ｄが形成されている側の辺近傍から枠体１１の端面１１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子２０ｄの負極側端子に、他端がリード線４ｂに夫々接続される。
【００４２】
すなわち、導体群１２は、略Ｉ字型の導体部１２ａ，１２ｂ，１２ｄ、略Ｌ字型の導体部１２ｅ及び略コの字型の導体部１２ｃで構成されており、これらの導体部の配置によって所定の回路パターンを形成している。尚、回路パターンは本実施の形態に限定されず、例えば、ペルチェ素子２０ｂのリード線を図面２（ｂ）において下側を向けて配置する場合は、導体部１２ｃはＬ字型の導体部となり、導体部１２ｄはＬ字型の導体部となる。
【００４３】
また、各導体部は、孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続する。具体的には、導体部１２ｂは、孔部１５ａ，１５ｂに挿入固定されるペルチェ素子２０ａ，２０ｂを電気的に接続する。同様に、導体部１２ｃは、孔部１５ｂ，１５ｃに挿入固定されるペルチェ素子２０ｂ，２０ｃを電気的に接続し、導体部１２ｄは、孔部１５ｃ，１５ｄに挿入固定されるペルチェ素子２０ｃ，２０ｄを電気的に接続する。導体部１２ａは、リード線４と孔部１５ａに挿入固定されるペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、導体部１２ｅは、リード線４と孔部１５ｄに挿入固定されるペルチェ素子２０ｄとを電気的に接続する。各導体部は、例えば銅等の金属材料により形成されており、その幅は、例えば３ｍｍ、厚さは、例えば０．１ｍｍである。
【００４４】
枠体１１の中心部には丸孔１６が設けられており、固定ボルト５を丸孔１６に挿通して基板２上のネジ穴に嵌入固定することにより、ペルチェモジュール６がヒートシンク１の基板２に接合される。これにより、枠体１１及びペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが基板２の熱接触面２ａと当接する。
【００４５】
また、ペルチェ素子用配線基板１０は、枠体１１に配され、各導体部の端部と該導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続するリード線群（導線群）１３を有する。本実施の形態では、リード線群１３は図中Ｘ方向に延在している。具体的には、リード線１３ａは、導体部１２ａ，１２ｂの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続する。同様に、リード線１３ｂは、導体部１２ｂ，１２ｃの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、リード線１３ｃは、導体部１２ｃ，１２ｄの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ａとを電気的に接続し、リード線１３ｄは、導体部１２ｄ，１２ｅの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子２０ｄとを電気的に接続する。好ましくは、リード線１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの長さは同一である。これにより、結線作業が容易となる。リード線群１３が導体群１２と接続されることにより、ペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが順に直列に接続される。
【００４６】
上記のように構成されるペルチェ素子用配線基板１０において、導体群１２の各導体部は、各ペルチェ素子と接続されるリード線の長さを短くすることが可能な位置に、所定形状にて配置される。これにより、ペルチェ素子と各導体部の端部との距離が小さくなり、結線作業が容易となる。
【００４７】
また、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する孔部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの位置が決定される。これにより、被温調体３に対するペルチェ素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの固定位置が決定される。また、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を変更することにより、上記４個のペルチェ素子の固定位置が容易に変更される。
【００４８】
本実施の形態によれば、複数のペルチェ素子（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が挿入固定される複数の孔部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）が枠体１１に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群１２が枠体１１上に形成される。よって、被温調体３に対する枠体１１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する複数のペルチェ素子の固定位置が決定される。また、導体群１２が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、ペルチェモジュール６の製造時やペルチェ素子の交換時に、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群１２との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、導体群１２が複数の孔部の配列に応じた回路パターンを有するので、この回路パターンを用いて配線基板上の故障箇所を容易に検出することが可能となる。さらに、複数のペルチェ素子を容易に位置決めすることができるので、ペルチェモジュールやヒートシンクの設計の自由度を向上することができる。
【００５０】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るペルチェモジュールの構成を示す平面図であり、図５は、図４のペルチェモジュールにおけるペルチェ素子用配線基板の構成を示す平面図である。
【００５１】
図４及び図５において、ペルチェモジュール７は、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅと、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅを電気的に接続するペルチェ素子用配線基板４０とを備える。すなわち、本第２の実施の形態に係るペルチェモジュールは５個のペルチェ素子を備えている。
【００５２】
ペルチェ素子用配線基板４０は、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅが挿入固定される孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅが所定配列で設けられた枠体４１と、枠体４１上に形成され、孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅの所定配列に応じた回路パターンを有する導体群４２とを備える。
【００５３】
孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、枠体４１にマトリックス状に配列されており、本実施の形態では、枠体４１の中心部に孔部５０ｅが設けられ、他の４個の孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが、孔部５０ｅを中心として２行×２列で配列されている。孔部５０ａと孔部５０ｄの間、及び孔部５０ｂと孔部５０ｃとの間には夫々丸孔７６，７７が設けられており、固定ボルト４６，４７により、ペルチェモジュール７がヒートシンク１の基板２に接合される。
【００５４】
導体群４２は、導体部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆで構成されており、マトリックス状に配列された孔部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを囲うように配設されている。導体部４２ａは、直線状の導体部であり、孔部５０ａの一辺近傍から、図中Ｘ方向に枠体４１の端面４１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子６０ａの正極側端子に、他端がリード線４ａに夫々接続される。導体部４２ｂは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５２及びＹ方向に延在する第２導体５１で構成されている。導体部４２ｂは、孔部５０ａの導体部４２ａが形成されている側の辺近傍から孔部５０ｅの近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ａの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｂの第２導体５１に接続可能となり、ペルチェ素子６０ｅの正極側端子に接続されるリード線が第１導体５２に接続可能となる。
【００５５】
導体部４２ｃは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５４及びＹ方向に延在する第２導体５３で構成されている。導体部４２ｃは、孔部５０ｅの導体部４２ｂが形成されている側の辺近傍から孔部５０ｂの近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｅの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｃの第１導体５４に接続可能となり、ペルチェ素子６０ｂの正極側端子に接続されるリード線が第２導体５３に接続可能となる。
【００５６】
導体部４２ｄは、略コの字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５６及びＹ方向に延在する第２導体５５，５７で構成されている。導体部４２ｄは、孔部５０ｂの第２導体５３が形成されている側の辺近傍から、図５における孔部５０ｃの左側の辺近傍に亘って延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｂの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｄの第２導体５５に、ペルチェ素子６０ｃの正極側端子に接続されるリード線が第２導体５７に接続可能となる。
【００５７】
導体部４２ｅは、直線状の導体部であり、孔部１５ａの第２導体５７が形成されている側の辺近傍から孔部５０ｄの近傍に亘って、Ｙ方向に延在している。これにより、ペルチェ素子６０ｃの負極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｅに、ペルチェ素子６０ｄの正極側端子に接続されるリード線が導体部４２ｅに接続可能となる。
【００５８】
導体部４２ｆは、略Ｌ字型の導体部であり、Ｘ方向に延在する第１導体５８及びＹ方向に延在する第２導体５９で構成されている。導体部４２ｆは、孔部５０ｄの導体部４２ｅが形成されている側の辺近傍から枠体４１の端面４１ａまで延在しており、その一端がペルチェ素子６０ｄの負極側端子に、他端がリード線４ｂに夫々接続される。
【００５９】
導体部４２ｂは、孔部５０ａ，５０ｅに挿入固定されるペルチェ素子６０ａ，６０ｅを電気的に接続する。同様に、導体部４２ｃは、孔部５０ｃ，５０ｅに挿入固定されるペルチェ素子６０ｃ，６０ｅを電気的に接続し、導体部４２ｄは、孔部５０ｂ，５０ｃに挿入固定されるペルチェ素子６０ｂ，６０ｃを電気的に接続する。導体部４２ａは、リード線４ａと孔部５０ａに挿入固定されるペルチェ素子６０ａとを電気的に接続し、導体部４２ｆは、リード線４ｂと孔部５０ｄに挿入固定されるペルチェ素子６０ｄとを電気的に接続する。
【００６０】
また、ペルチェ素子用配線基板４０は、枠体４１に配され、各導体部の端部と該導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続するリード線群４３を有する。リード線４３ａは、導体部４２ａ，４２ｂの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ａとを電気的に接続する。同様に、リード線４３ｂは、導体部４２ｂ，４２ｃの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｅとを電気的に接続し、リード線４３ｃは、導体部４２ｃ，４２ｄの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｂとを電気的に接続する。また、リード線４３ｄは、導体部４２ｄ，４２ｅの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｃとを電気的に接続し、リード線４３ｅは、導体部４２ｅ，４２ｆの各端部と該導体部の近傍に配設されたペルチェ素子６０ｄとを電気的に接続する。この構成により、ペルチェ素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅが順に直列に接続される。
【００６１】
また、枠体４１には、孔部５０ａと一体的に形成され、該孔部と隣接して設けられた導体部４２ａ，４２ｂに向かって延出した溝部８１ａ，８１ｂが設けられている。溝部８１ａ，８１ｂはリード線４３ａを収容するスペースとなっている。同様にして、孔部５０ｂには溝部８２ａ，８２ｂが、孔部５０ｃには溝部８３ａ，８３ｂが、孔部５０ｄには溝部８４ａ，８４ｂが、孔部５０ｅには溝部８５ａ，８５ｂが設けられており、リード線４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅが夫々収容される。これにより、枠体１１と各リード線の干渉を防止することができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、複数のペルチェ素子（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）が挿入固定される複数の孔部（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）が枠体４１に所定配列で設けられる。また、複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群４２が枠体４１上に形成される。よって、被温調体３に対する枠体４１の取付け位置を決定することにより、被温調体３に対する複数のペルチェ素子の固定位置が決定される。また、導体群４２が複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有しているので、複数の孔部に挿入固定される複数のペルチェ素子と導体群４２との結線が容易となる。したがって、複数のペルチェ素子を容易に結線することができ、さらに複数のペルチェ素子を容易に且つ正確に位置決めすることができる。
【００６３】
上記実施の形態では、ペルチェモジュールは４個のペルチェ素子又は５個のペルチェ素子を備えるが、これに限るものではなく、少なくとも２つのペルチェ素子を備えていてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、枠体１１に固定される４個のペルチェ素子の寸法は同一であるが、これに限るものではなく、上記４個のペルチェ素子の寸法が異なっていてもよい。また、枠体１１に形成される４個の孔部の寸法が異なっていてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、複数の孔部が枠体にマトリックス状に配列されているが、これに限るものではなく、平面状に配列されてもよい。また、複数の孔部が枠体に直線状、曲線状、又はこれらの組合せで配列されてもよい。
【００６６】
上記実施の形態では、各導体部は、図中Ｘ方向に延在する第１導体及びＸ方向と直交するＹ方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成されるが、これに限るものではなく、Ｘ方向（又はＹ方向）に対して所定角度α（０＜α＜９０°）で延在する他の導体を有していてもよい。また、各導体は、直線状のみならず、曲線状に形成されてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、ペルチェ素子の負極側端子及び正極側端子は当該ペルチェ素子の同一方向に設けられているが、これに限るものではなく、異なる方向に設けられてもよい。この場合、各導体部は、隣接する２つのペルチェ素子のうち一方の負極側端子及び他方の正極側端子が設けられる方向に応じて所定形状にて形成される。これにより、ペルチェ素子の仕様や配置が変更された場合であっても、ペルチェ素子と導体部を接続するリード線を短くすることができ、結線作業を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ ヒートシンク
２ 基板
３ 被温調体
４ リード線
６ ペルチェモジュール
１０ ペルチェ素子用配線基板
１１ 枠体
１２ 導体群
１３ リード線群
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 孔部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ ペルチェ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、
前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とするペルチェ素子用配線基板。
【請求項２】
前記複数の孔部は、前記枠体にマトリックス状に配列され、
前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部を囲うように配設されることを特徴とするペルチェ素子用配線基板。
【請求項３】
前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部の近傍且つ前記枠体の外周部に形成されることを特徴とする請求項２記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項４】
前記導体群は、複数の導体部で構成され、
前記導体部は、前記複数の孔部のうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項５】
前記導体部は、第１の方向に延在する第１導体及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成されることを特徴とする請求項４記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項６】
前記導体部の端部と前記導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続する導線を更に有することを特徴とする請求項４又は５記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項７】
前記枠体は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項８】
複数のペルチェ素子と、前記複数のペルチェ素子を電気的に接続するペルチェ素子用配線基板とを備え、
前記ペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項９】
請求項８記載のペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンク。
【請求項１】
複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、
前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とするペルチェ素子用配線基板。
【請求項２】
前記複数の孔部は、前記枠体にマトリックス状に配列され、
前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部を囲うように配設されることを特徴とするペルチェ素子用配線基板。
【請求項３】
前記導体群は、マトリックス状に配列された前記複数の孔部の近傍且つ前記枠体の外周部に形成されることを特徴とする請求項２記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項４】
前記導体群は、複数の導体部で構成され、
前記導体部は、前記複数の孔部のうち隣接して設けられた２つの孔部に挿入固定される２つのペルチェ素子を電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項５】
前記導体部は、第１の方向に延在する第１導体及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２導体の少なくとも一方で構成されることを特徴とする請求項４記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項６】
前記導体部の端部と前記導体部の近傍に設けられた孔部に挿入固定されるペルチェ素子とを電気的に接続する導線を更に有することを特徴とする請求項４又は５記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項７】
前記枠体は、電気絶縁性を有する一層の型枠構造であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のペルチェ素子用配線基板。
【請求項８】
複数のペルチェ素子と、前記複数のペルチェ素子を電気的に接続するペルチェ素子用配線基板とを備え、
前記ペルチェ素子用配線基板は、複数のペルチェ素子が夫々挿入固定される複数の孔部が所定配列で設けられた枠体と、前記枠体上に形成され、前記複数の孔部の所定配列に応じた回路パターンを有する導体群とを備えることを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項９】
請求項８記載のペルチェモジュールを搭載するペルチェモジュール搭載ヒートシンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１１０７９（Ｐ２０１１−２１１０７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７９２４３（Ｐ２０１０−７９２４３）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
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