JP2000236117A - 電気素子 - Google Patents
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
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- Catalysts (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】単位体積当たりの出力密度が高く、比較的小型
の状態においても高い出力を得ることができる電気素
子、及び単位体積当たりの発電量が高く、比較的小型の
状態においても高い発電量を得ることができる熱電素子
を提供する。 【解決手段】第１の貫通孔７を構成する少なくとも一部
の壁部である第１の壁部の中央部を絶縁性材料４で構成
する。また、第２の貫通孔８を構成する少なくとも一部
の壁部である第２の壁部の中央部を導体性材料５で構成
する。そして、導電性材料であるｐ型の半導体材料２と
ｎ型の半導体材料３とを、絶縁性材料４と導体性材料５
とで結合し、これらが交互に積層されてなるハニカム構
造体１から構成されるハニカム型の熱電素子を形成す
る。
の状態においても高い出力を得ることができる電気素
子、及び単位体積当たりの発電量が高く、比較的小型の
状態においても高い発電量を得ることができる熱電素子
を提供する。 【解決手段】第１の貫通孔７を構成する少なくとも一部
の壁部である第１の壁部の中央部を絶縁性材料４で構成
する。また、第２の貫通孔８を構成する少なくとも一部
の壁部である第２の壁部の中央部を導体性材料５で構成
する。そして、導電性材料であるｐ型の半導体材料２と
ｎ型の半導体材料３とを、絶縁性材料４と導体性材料５
とで結合し、これらが交互に積層されてなるハニカム構
造体１から構成されるハニカム型の熱電素子を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の貫通孔を有
するハニカム型の電気素子、及びハニカム型の熱電素子
に関する。
するハニカム型の電気素子、及びハニカム型の熱電素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、未使用エネルギーの有効活用の理
由から、電気素子の一つである熱電素子の開発が急速に
行われている。この熱電素子は、エネルギー変換量を高
める観点から発電量のさらなる向上が望まれている。
由から、電気素子の一つである熱電素子の開発が急速に
行われている。この熱電素子は、エネルギー変換量を高
める観点から発電量のさらなる向上が望まれている。
【０００３】熱電素子の発電量を向上させる方法として
は、単一の熱電素子を直列的及び並列的に複数接続し
て、複数の熱電素子から構成される複合型の熱電素子を
形成する方法ある。また、本出願人の特開昭５５−５３
４７０号公報に記載されているように、ｐ型あるいはｎ
型の半導体材料のハニカム構造体から熱電素子を構成
し、前記ハニカム構造体の一部を高温流体の貫通領域と
し、その他の部分を低温流体の貫通領域として、単一の
熱電素子中に大きな温度差を形成し、さらに、これらの
ハニカム構造体を複数直列的に接続することによって大
きな発電量を得る方法などがある。
は、単一の熱電素子を直列的及び並列的に複数接続し
て、複数の熱電素子から構成される複合型の熱電素子を
形成する方法ある。また、本出願人の特開昭５５−５３
４７０号公報に記載されているように、ｐ型あるいはｎ
型の半導体材料のハニカム構造体から熱電素子を構成
し、前記ハニカム構造体の一部を高温流体の貫通領域と
し、その他の部分を低温流体の貫通領域として、単一の
熱電素子中に大きな温度差を形成し、さらに、これらの
ハニカム構造体を複数直列的に接続することによって大
きな発電量を得る方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単一の
熱電素子を直列的及び並列的に複数接続する方法は、各
熱電素子の接続部分において接触抵抗が発生し、素子全
体の大きさに対して十分な発電量を得ることができない
という問題があった。また、特開昭５５−５３４７０号
公報に記載された方法においても、直列的に接続するこ
とによって熱電素子が大型化するとともに、熱電素子全
体の大きさに比較して十分な発電量が得られないという
問題があった。
熱電素子を直列的及び並列的に複数接続する方法は、各
熱電素子の接続部分において接触抵抗が発生し、素子全
体の大きさに対して十分な発電量を得ることができない
という問題があった。また、特開昭５５−５３４７０号
公報に記載された方法においても、直列的に接続するこ
とによって熱電素子が大型化するとともに、熱電素子全
体の大きさに比較して十分な発電量が得られないという
問題があった。
【０００５】本発明は、単位体積当たりの出力密度が高
く、比較的小型の状態においても高い出力を得ることが
できる電気素子、及び単位体積当たりの発電量が高く、
比較的小型の状態においても高い発電量を得ることがで
きる熱電素子を提供することを目的とする。
く、比較的小型の状態においても高い出力を得ることが
できる電気素子、及び単位体積当たりの発電量が高く、
比較的小型の状態においても高い発電量を得ることがで
きる熱電素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも導
電性材料と絶縁性材料とからなり、前記導電性材料と前
記絶縁性材料とから形成された複数の貫通孔を具えたハ
ニカム構造体から構成され、前記ハニカム構造体内に前
記導電性材料及び前記絶縁性材料から形成された複数の
電気素子単位を有するとともに、前記複数の電気素子単
位が直列的及び並列的に接続して回路を形成しているこ
とを特徴とする、ハニカム型の電気素子である。
電性材料と絶縁性材料とからなり、前記導電性材料と前
記絶縁性材料とから形成された複数の貫通孔を具えたハ
ニカム構造体から構成され、前記ハニカム構造体内に前
記導電性材料及び前記絶縁性材料から形成された複数の
電気素子単位を有するとともに、前記複数の電気素子単
位が直列的及び並列的に接続して回路を形成しているこ
とを特徴とする、ハニカム型の電気素子である。
【０００７】また、本発明は、上記ハニカム型の電気素
子において、前記導電性材料がｐ型及びｎ型の半導体材
料からなり、前記ハニカム構造体内に前記ｐ型及びｎ型
の半導体材料と前記絶縁性材料から形成された複数の熱
電素子単位を有するとともに、前記複数の熱電素子単位
が直列的及び並列的に接続して回路を形成していること
を特徴とする、ハニカム型の熱電素子である。
子において、前記導電性材料がｐ型及びｎ型の半導体材
料からなり、前記ハニカム構造体内に前記ｐ型及びｎ型
の半導体材料と前記絶縁性材料から形成された複数の熱
電素子単位を有するとともに、前記複数の熱電素子単位
が直列的及び並列的に接続して回路を形成していること
を特徴とする、ハニカム型の熱電素子である。
【０００８】図１は、本発明のハニカム型の熱電素子の
一例を示す断面図である。また、図２は、本発明のハニ
カム型の熱電素子の概略を示す斜視図である。図１に示
すハニカム型の熱電素子は、ハニカム構造体１から構成
されている。また、ハニカム構造体１は第１の貫通孔７
と第２の貫通孔８とを具えている。第１の貫通孔７を構
成する上下の壁部は第１の壁部９からなり、第２の貫通
孔８を構成する上下の壁部は第２の壁部１０からなって
いる。
一例を示す断面図である。また、図２は、本発明のハニ
カム型の熱電素子の概略を示す斜視図である。図１に示
すハニカム型の熱電素子は、ハニカム構造体１から構成
されている。また、ハニカム構造体１は第１の貫通孔７
と第２の貫通孔８とを具えている。第１の貫通孔７を構
成する上下の壁部は第１の壁部９からなり、第２の貫通
孔８を構成する上下の壁部は第２の壁部１０からなって
いる。
【０００９】第１の壁部９の中央部は絶縁性材料４から
構成され、第２の壁部１０の中央部は導体性材料５から
構成されている。したがって、ハニカム構造体１は、ｐ
型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３とが、絶縁性材
料４と導体性材料５とで結合され、これらが交互に積層
された構造を呈している。
構成され、第２の壁部１０の中央部は導体性材料５から
構成されている。したがって、ハニカム構造体１は、ｐ
型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３とが、絶縁性材
料４と導体性材料５とで結合され、これらが交互に積層
された構造を呈している。
【００１０】図１に示す熱電素子では、第１の貫通孔７
に低温ガスを流通させ、第２の貫通孔８に高温ガスを流
通させる。すると、ｐ型の半導体材料２内及びｎ型の半
導体材料３内のそれぞれにおいて、前記第１の貫通孔７
及び前記第２の貫通孔８に流通させた高温ガス及び低温
ガスによる温度差が生じる。この温度差によって、ゼー
ベック効果に基づく起電力が前記各半導体材料内のＰ１
及びＰ２間に生じる。すなわち、図１に示す熱電素子で
は、幅Ｑ１又はＱ２で示される各ｐ型の半導体材料２と
ｎ型の半導体材料３における、間隔Ｐ１又はＰ２で定義
される部分Ａ１、Ａ２及びＢ１、Ｂ２が熱電素子単位を
構成する。
に低温ガスを流通させ、第２の貫通孔８に高温ガスを流
通させる。すると、ｐ型の半導体材料２内及びｎ型の半
導体材料３内のそれぞれにおいて、前記第１の貫通孔７
及び前記第２の貫通孔８に流通させた高温ガス及び低温
ガスによる温度差が生じる。この温度差によって、ゼー
ベック効果に基づく起電力が前記各半導体材料内のＰ１
及びＰ２間に生じる。すなわち、図１に示す熱電素子で
は、幅Ｑ１又はＱ２で示される各ｐ型の半導体材料２と
ｎ型の半導体材料３における、間隔Ｐ１又はＰ２で定義
される部分Ａ１、Ａ２及びＢ１、Ｂ２が熱電素子単位を
構成する。
【００１１】ハニカム構造体１を構成するｐ型の半導体
材料２とｎ型の半導体材料３のそれぞれは、上述したよ
うに、絶縁性材料４と導体性材料５とで交互に接合され
ているため、各半導体材料内のＰ１及びＰ２間で生じた
起電力に基づく電流が、導体性材料５を通じて、隣接す
るｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３との間を流
通し、ハニカム構造体１内において、図１に示すような
一方向に伝達する波形の電流Ｉを生じる。この電流は、
ハニカム構造体に接続された銅線などによって外部に取
り出される。
材料２とｎ型の半導体材料３のそれぞれは、上述したよ
うに、絶縁性材料４と導体性材料５とで交互に接合され
ているため、各半導体材料内のＰ１及びＰ２間で生じた
起電力に基づく電流が、導体性材料５を通じて、隣接す
るｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３との間を流
通し、ハニカム構造体１内において、図１に示すような
一方向に伝達する波形の電流Ｉを生じる。この電流は、
ハニカム構造体に接続された銅線などによって外部に取
り出される。
【００１２】また、上述したように図１に示す熱電素子
の熱電素子単位は、各半導体材料の長さＰ１又はＰ２、
及び幅Ｑ１又はＱ２で定義される部分Ａ１、Ａ２及びＢ
１及びＢ２である。したがって、図１に示すＸ方向にお
いては、これらが並列に接続した構成を呈し、Ｙ方向に
おいては、これらが直列に接続した構成を呈している。
すなわち、図１に示す熱電素子は、図３に示す回路と等
価となる。図３に示す起電力Ｖが、図１における各熱電
素子単位Ａ１などに相当する。
の熱電素子単位は、各半導体材料の長さＰ１又はＰ２、
及び幅Ｑ１又はＱ２で定義される部分Ａ１、Ａ２及びＢ
１及びＢ２である。したがって、図１に示すＸ方向にお
いては、これらが並列に接続した構成を呈し、Ｙ方向に
おいては、これらが直列に接続した構成を呈している。
すなわち、図１に示す熱電素子は、図３に示す回路と等
価となる。図３に示す起電力Ｖが、図１における各熱電
素子単位Ａ１などに相当する。
【００１３】以上説明したように、図１に示す本発明の
熱電素子は、単一のハニカム構造体１内から構成されて
いる。さらに、この各熱電素子単位は、ハニカム構造体
１を構成する材料から直接に構成され、これらの熱電素
子単位が必然的に直列的及び並列的に接続した構成を呈
している。その結果、前記複数の熱電素子単位はハニカ
ム構造体１内において第２の貫通孔８を共有して存在す
るようになり、単位体積当たりに含有される熱電素子の
数が極めて高くなる。したがって、単位体積当たりの発
電量が従来の熱電素子に比較して高くなり、熱電素子全
体としての発電量も、従来に比較して極めて高くなる。
熱電素子は、単一のハニカム構造体１内から構成されて
いる。さらに、この各熱電素子単位は、ハニカム構造体
１を構成する材料から直接に構成され、これらの熱電素
子単位が必然的に直列的及び並列的に接続した構成を呈
している。その結果、前記複数の熱電素子単位はハニカ
ム構造体１内において第２の貫通孔８を共有して存在す
るようになり、単位体積当たりに含有される熱電素子の
数が極めて高くなる。したがって、単位体積当たりの発
電量が従来の熱電素子に比較して高くなり、熱電素子全
体としての発電量も、従来に比較して極めて高くなる。
【００１４】なお、特開昭５５−５３４７０号に記載さ
れた熱電素子は、ｐ型又はｎ型の半導体材料のみからハ
ニカム構造体を構成し、ハニカム構造体全体で１つの熱
電素子単位を構成している。これに対し、本発明のハニ
カム型の熱電素子は、ｐ型及びｎ型の半導体材料と絶縁
性材料とからハニカム構造体を構成し、ハニカム構造体
内に複数の熱電素子単位を有する点で、上記特開昭５５
−５３４７０号と異なっている。
れた熱電素子は、ｐ型又はｎ型の半導体材料のみからハ
ニカム構造体を構成し、ハニカム構造体全体で１つの熱
電素子単位を構成している。これに対し、本発明のハニ
カム型の熱電素子は、ｐ型及びｎ型の半導体材料と絶縁
性材料とからハニカム構造体を構成し、ハニカム構造体
内に複数の熱電素子単位を有する点で、上記特開昭５５
−５３４７０号と異なっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面と関連させ
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。図
１は、電気素子の一つである、本発明のハニカム型の熱
電素子の一例を示す図である。図２は本発明のハニカム
型の熱電素子の概略を示す斜視図である。図１に示すハ
ニカム構造体１は、直方体状の形態をなしているが、本
発明におけるハニカム構造体の形態は特に限定されるも
のではなく、用途に応じてあらゆる形態のものを使用す
ることができる。
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。図
１は、電気素子の一つである、本発明のハニカム型の熱
電素子の一例を示す図である。図２は本発明のハニカム
型の熱電素子の概略を示す斜視図である。図１に示すハ
ニカム構造体１は、直方体状の形態をなしているが、本
発明におけるハニカム構造体の形態は特に限定されるも
のではなく、用途に応じてあらゆる形態のものを使用す
ることができる。
【００１６】また、ハニカム構造体内の第１の貫通孔７
及び第２の貫通孔８を含む複数の貫通孔についても、図
１に示す正方形以外に、二等辺三角形、正三角形、長方
形、及び正六角形など、用途に応じてハニカム構造体１
を効率よく使用することのできる、いかなる形状をも使
用することができる。
及び第２の貫通孔８を含む複数の貫通孔についても、図
１に示す正方形以外に、二等辺三角形、正三角形、長方
形、及び正六角形など、用途に応じてハニカム構造体１
を効率よく使用することのできる、いかなる形状をも使
用することができる。
【００１７】ｐ型の半導体材料２として使用することの
できる材料は、特に限定されるものではないが、エネル
ギー交換効率の指標となる性能指数が高いことから、酸
化コバルト、ランタンフェライト、ランタンマンガナイ
ト、シリコンゲルマニウム、コバルトアンチモン、ビス
マステルル、鉛テルル、及び鉄シリサイドから選ばれる
少なくとも１種であることが好ましい。
できる材料は、特に限定されるものではないが、エネル
ギー交換効率の指標となる性能指数が高いことから、酸
化コバルト、ランタンフェライト、ランタンマンガナイ
ト、シリコンゲルマニウム、コバルトアンチモン、ビス
マステルル、鉛テルル、及び鉄シリサイドから選ばれる
少なくとも１種であることが好ましい。
【００１８】また、ｎ型の半導体材料３として使用する
ことのできる材料についても特に限定されるものではな
いが、上記同様の理由から、ランタンコバルタイト、ラ
ンタンクロマイト、シリコンゲルマニウム、コバルトア
ンチモン、ビスマステルル、鉛テルル、及び鉄シリサイ
ドから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
ことのできる材料についても特に限定されるものではな
いが、上記同様の理由から、ランタンコバルタイト、ラ
ンタンクロマイト、シリコンゲルマニウム、コバルトア
ンチモン、ビスマステルル、鉛テルル、及び鉄シリサイ
ドから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１９】さらに、絶縁性材料４としては、上記ｐ型
の半導体材料２及びｎ型の半導体材料３との結合部分を
効率的に絶縁して、導通による発電量が減少するのを防
止すべく、絶縁性のセラミックス材料から形成すること
が好ましい。絶縁性のセラミックス材料としては、シリ
カ、アルミナ、及びムライトなどを例示することができ
る。
の半導体材料２及びｎ型の半導体材料３との結合部分を
効率的に絶縁して、導通による発電量が減少するのを防
止すべく、絶縁性のセラミックス材料から形成すること
が好ましい。絶縁性のセラミックス材料としては、シリ
カ、アルミナ、及びムライトなどを例示することができ
る。
【００２０】図１に示す熱電素子では、第２の貫通孔８
を構成する少なくとも一部の壁部である第２の壁部１０
の中央部を、導体性材料５から構成している。そして、
ｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３とを、絶縁性
材料４に加え、上記導体性材料５で結合している。これ
によって、ｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３と
の接触抵抗を低減し、各熱電素子単位で発生した起電力
によって生じる電流を伝達する際のロスを低減し、発電
効率を向上させることができる。
を構成する少なくとも一部の壁部である第２の壁部１０
の中央部を、導体性材料５から構成している。そして、
ｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３とを、絶縁性
材料４に加え、上記導体性材料５で結合している。これ
によって、ｐ型の半導体材料２とｎ型の半導体材料３と
の接触抵抗を低減し、各熱電素子単位で発生した起電力
によって生じる電流を伝達する際のロスを低減し、発電
効率を向上させることができる。
【００２１】導体性材料５には、金、銀、銅、ニッケ
ル、アルミニウム、モリブデン、及び鉄などの電気導電
性に優れた材料を用いることができる。
ル、アルミニウム、モリブデン、及び鉄などの電気導電
性に優れた材料を用いることができる。
【００２２】しかしながら、導体性材料５は必ずしも必
要とされるものではない。例えば、コバルト添加鉄シリ
サイドなどのｐ型の半導体材料とマンガン添加鉄シリサ
イドなどのｎ型の半導体材料などとを結合する場合にお
いては、これらの界面における接触抵抗はほとんど無視
することができるため、導体性材料を設ける必要はな
い。したがって、この場合においてはｐ型半導体材料２
とｎ型半導体材料３とを直接接合することもできる。
要とされるものではない。例えば、コバルト添加鉄シリ
サイドなどのｐ型の半導体材料とマンガン添加鉄シリサ
イドなどのｎ型の半導体材料などとを結合する場合にお
いては、これらの界面における接触抵抗はほとんど無視
することができるため、導体性材料を設ける必要はな
い。したがって、この場合においてはｐ型半導体材料２
とｎ型半導体材料３とを直接接合することもできる。
【００２３】以上、電気素子の一つである熱電素子につ
いて、ｐ型の半導体材料及びｎ型の半導体材料の導電性
材料からなるハニカム型の熱電素子について説明した。
しかしながら、本発明のハニカム型の電気素子は熱電素
子に限られるものではなく、ペルチェ素子や電気ヒー
タ、電気化学セルなどの素子についても使用することが
できる。このような場合においては、導電性材料として
ｐ型及びｎ型の半導体材料の代わりに、ランタンクロマ
イト、ランタンマンガナイト、ジルコニア、チタン酸バ
リウム、及びケイ化モリブデンなどを使用する。
いて、ｐ型の半導体材料及びｎ型の半導体材料の導電性
材料からなるハニカム型の熱電素子について説明した。
しかしながら、本発明のハニカム型の電気素子は熱電素
子に限られるものではなく、ペルチェ素子や電気ヒー
タ、電気化学セルなどの素子についても使用することが
できる。このような場合においては、導電性材料として
ｐ型及びｎ型の半導体材料の代わりに、ランタンクロマ
イト、ランタンマンガナイト、ジルコニア、チタン酸バ
リウム、及びケイ化モリブデンなどを使用する。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 実施例 本実施例においては、図１に示すような形態の熱電素子
を形成した。ｐ型の半導体材料２としてマンガン及びア
ルミニウムを添加した鉄シリサイドを用い、ｎ型の半導
体材料３としてコバルト及びニッケルを添加した鉄シリ
サイドを用いた。また、絶縁性材料４には、アルミナと
二酸化ケイ素との混合物を用い、導体性材料５には銅を
用いた。
明する。 実施例 本実施例においては、図１に示すような形態の熱電素子
を形成した。ｐ型の半導体材料２としてマンガン及びア
ルミニウムを添加した鉄シリサイドを用い、ｎ型の半導
体材料３としてコバルト及びニッケルを添加した鉄シリ
サイドを用いた。また、絶縁性材料４には、アルミナと
二酸化ケイ素との混合物を用い、導体性材料５には銅を
用いた。
【００２５】（坏土の製造） ＜マンガン・アルミニウム添加鉄シリサイドの坏土＞マ
ンガン・アルミニウム添加鉄シリサイドの１００重量部
に対して、メチルセルロース３重量部及びポリビニルア
ルコールを混合し、この混合物に対して１４重量部の水
を加え、ニーダーを用いて混練物を得た。この混練物を
真空土練機中に収容し、直径５０ｍｍ、長さ３００ｍｍ
の円柱形状のＰ型の半導体材料を含む坏土を製造した。
ンガン・アルミニウム添加鉄シリサイドの１００重量部
に対して、メチルセルロース３重量部及びポリビニルア
ルコールを混合し、この混合物に対して１４重量部の水
を加え、ニーダーを用いて混練物を得た。この混練物を
真空土練機中に収容し、直径５０ｍｍ、長さ３００ｍｍ
の円柱形状のＰ型の半導体材料を含む坏土を製造した。
【００２６】＜コバルト・ニッケル添加鉄シリサイドの
坏土＞上記同様にして、コバルト・ニッケル添加鉄シリ
サイドの１００重量部に対して、メチルセルロース３重
量部及びポリビニルアルコールを混合し、この混合物に
対して１４重量部の水を加え、ニーダーを用いて混練物
を得た。この混練物を真空土練機中に収容し、直径５０
ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状のｎ型の半導体材料を
含む坏土を製造した。
坏土＞上記同様にして、コバルト・ニッケル添加鉄シリ
サイドの１００重量部に対して、メチルセルロース３重
量部及びポリビニルアルコールを混合し、この混合物に
対して１４重量部の水を加え、ニーダーを用いて混練物
を得た。この混練物を真空土練機中に収容し、直径５０
ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状のｎ型の半導体材料を
含む坏土を製造した。
【００２７】＜アルミナ・二酸化ケイ素混合物の坏土＞
上記同様にして、アルミナ・二酸化ケイ素混合物の１０
０重量部にメチルセルロースを１０重量部及びポリビニ
ルアルコールを混合し、２０重量部の水を加えることに
よって、直径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の絶
縁性材料を含む坏土を製造した。
上記同様にして、アルミナ・二酸化ケイ素混合物の１０
０重量部にメチルセルロースを１０重量部及びポリビニ
ルアルコールを混合し、２０重量部の水を加えることに
よって、直径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の絶
縁性材料を含む坏土を製造した。
【００２８】＜銅の坏土＞銅１００重量部に、メチルセ
ルロースを１０重量部及びポリビニルアルコールを混合
し、２０重量部の水を加えることによって、直径２０ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の導体性材料を含む坏土
を製造した。
ルロースを１０重量部及びポリビニルアルコールを混合
し、２０重量部の水を加えることによって、直径２０ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の導体性材料を含む坏土
を製造した。
【００２９】（ハニカム型の成形体の作製）次いで、上
記のようにして製造した各坏土を、押出成形用の４軸プ
ランジャーの複数のシリンダ内にそれぞれ別個に充填
し、各坏土からの成形体の押出速度がほぼ同じになるよ
うにしてプランジャーの油圧を制御し、押出成形機の先
方に設けられた口金に押し出してハニカム型の成形体を
得た。
記のようにして製造した各坏土を、押出成形用の４軸プ
ランジャーの複数のシリンダ内にそれぞれ別個に充填
し、各坏土からの成形体の押出速度がほぼ同じになるよ
うにしてプランジャーの油圧を制御し、押出成形機の先
方に設けられた口金に押し出してハニカム型の成形体を
得た。
【００３０】（ハニカム型の熱電素子の作製）次いで、
この成形体を１００℃で乾燥した後、水素雰囲気中、１
１００℃で４時間焼結処理を実施し、さらに、９００
℃、５０時間の熱処理を施すことによって、図１に示す
ようなハニカム構造体１を具えたハニカム型の熱電素子
を得た。熱電素子を構成するハニカム構造体１の高さＨ
は２．５ｃｍであり、幅Ｗは４．５ｃｍであった。ま
た、ハニカム構造体１の肉厚ｄは０．５ｍｍであり、正
方形状の貫通孔７及び８の一辺の長さｒは２．５ｍｍあ
った。さらに、この熱電素子の長手方向の長さはＬは
５．０ｃｍであった。なお、貫通孔の数は、図１と異な
り、横９列、縦４列に形成した。
この成形体を１００℃で乾燥した後、水素雰囲気中、１
１００℃で４時間焼結処理を実施し、さらに、９００
℃、５０時間の熱処理を施すことによって、図１に示す
ようなハニカム構造体１を具えたハニカム型の熱電素子
を得た。熱電素子を構成するハニカム構造体１の高さＨ
は２．５ｃｍであり、幅Ｗは４．５ｃｍであった。ま
た、ハニカム構造体１の肉厚ｄは０．５ｍｍであり、正
方形状の貫通孔７及び８の一辺の長さｒは２．５ｍｍあ
った。さらに、この熱電素子の長手方向の長さはＬは
５．０ｃｍであった。なお、貫通孔の数は、図１と異な
り、横９列、縦４列に形成した。
【００３１】（ハニカム型の熱電素子の発電量測定）以
上のようにして形成した熱電素子の第１の貫通孔７に温
度６８０℃の空気を流通させ、第２の貫通孔８に温度１
００℃の空気を流通させた。これら空気の温度差によっ
て、上記熱電素子中に生じた発電量を求めたところ、１
１．８Ｗであり、単位体積当たりの発電量は０．２１Ｗ
／ｃｍ3 であることが判明した。
上のようにして形成した熱電素子の第１の貫通孔７に温
度６８０℃の空気を流通させ、第２の貫通孔８に温度１
００℃の空気を流通させた。これら空気の温度差によっ
て、上記熱電素子中に生じた発電量を求めたところ、１
１．８Ｗであり、単位体積当たりの発電量は０．２１Ｗ
／ｃｍ3 であることが判明した。
【００３２】比較例 実施例と同じ、高さ２．５ｃｍ、幅４．５ｃｍ、長さ
５．０ｃｍであって、肉厚が０．５ｍｍの単一の貫通孔
からなる熱電素子を、横方向に６個接続したものを縦方
向に２列配置して、複合型の熱電素子を形成した。各列
ごとの熱電素子に、それぞれ実施例と同様にして６８０
℃及び１００℃の空気を流通させ、温度差によって生じ
た発電量を求めた。その結果、発電量は６．８Ｗであ
り、単位体積当たりの発電量は０．１２Ｗ／ｃｍ3 であ
ることが判明した。
５．０ｃｍであって、肉厚が０．５ｍｍの単一の貫通孔
からなる熱電素子を、横方向に６個接続したものを縦方
向に２列配置して、複合型の熱電素子を形成した。各列
ごとの熱電素子に、それぞれ実施例と同様にして６８０
℃及び１００℃の空気を流通させ、温度差によって生じ
た発電量を求めた。その結果、発電量は６．８Ｗであ
り、単位体積当たりの発電量は０．１２Ｗ／ｃｍ3 であ
ることが判明した。
【００３３】以上、実施例及び比較例より、本発明のハ
ニカム型の熱電素子は、単位体積当たりの発電量が高
く、その結果熱電素子全体としての発電量も極めて高く
なることが分かる。
ニカム型の熱電素子は、単位体積当たりの発電量が高
く、その結果熱電素子全体としての発電量も極めて高く
なることが分かる。
【００３４】以上、具体例を挙げながら、発明の実施の
形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記内容
に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない
範囲内においてあらゆる変更や変形が可能である。
形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記内容
に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない
範囲内においてあらゆる変更や変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気素
子、及び熱電素子は、ハニカム構造体から構成されてい
る。そして、ハニカム構造体を構成する材料から直接的
に、複数の電気素子単位、あるいは複数の熱電素子単位
を形成している。したがって、本発明の電気素子及び熱
電素子は、前記複数の電気素子単位又は熱電素子単位
が、直列的及び並列的に高密度に接続した構造を呈す
る。そのため、出力密度の高い電気素子及び発電密度の
高い熱電素子を得ることができる。
子、及び熱電素子は、ハニカム構造体から構成されてい
る。そして、ハニカム構造体を構成する材料から直接的
に、複数の電気素子単位、あるいは複数の熱電素子単位
を形成している。したがって、本発明の電気素子及び熱
電素子は、前記複数の電気素子単位又は熱電素子単位
が、直列的及び並列的に高密度に接続した構造を呈す
る。そのため、出力密度の高い電気素子及び発電密度の
高い熱電素子を得ることができる。
【図１】本発明のハニカム型の熱電素子の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】本発明のハニカム型の熱電素子の概略を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】図１におけるハニカム型の熱電素子の等価回路
を示す図である。
を示す図である。
１ ハニカム構造体、２ Ｐ型の半導体材料、３ ｎ型
の半導体材料、４ 絶縁性材料、５ 導体性材料、７
第１の貫通孔、８ 第２の貫通孔、９ 第１の壁部、１
０ 第２の壁部、Ｐ１，Ｐ２ 熱電素子単位の長さ、Ｑ
１，Ｑ２ 熱電素子単位の幅、Ａ１，Ａ２，Ｂ２，Ｂ２
熱電素子単位、Ｉ 熱電素子中を伝搬する電流の方向
の半導体材料、４ 絶縁性材料、５ 導体性材料、７
第１の貫通孔、８ 第２の貫通孔、９ 第１の壁部、１
０ 第２の壁部、Ｐ１，Ｐ２ 熱電素子単位の長さ、Ｑ
１，Ｑ２ 熱電素子単位の幅、Ａ１，Ａ２，Ｂ２，Ｂ２
熱電素子単位、Ｉ 熱電素子中を伝搬する電流の方向
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも導電性材料と絶縁性材料とから
なり、前記導電性材料と前記絶縁性材料とから形成され
た複数の貫通孔を具えたハニカム構造体から構成され、
前記ハニカム構造体内に前記導電性材料及び前記絶縁性
材料から形成された複数の電気素子単位を有するととも
に、前記複数の電気素子単位が直列的及び並列的に接続
して回路を形成していることを特徴とする、ハニカム型
の電気素子。 - 【請求項２】前記複数の貫通孔は第１の貫通孔を具え、
前記第１の貫通孔を構成する少なくとも一部の壁部の中
央部が、前記絶縁性材料から構成されていることを特徴
とする、請求項１に記載のハニカム型の電気素子。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の電気素子におい
て、前記導電性材料がｐ型及びｎ型の半導体材料からな
り、前記ハニカム構造体内に前記Ｐ型及びｎ型の半導体
材料と前記絶縁性材料から形成された複数の熱電素子単
位を有するとともに、前記複数の熱電素子単位が直列的
及び並列的に接続して回路を形成していることを特徴と
する、ハニカム型の熱電素子。 - 【請求項４】前記複数の貫通孔は第２の貫通孔を具え、
前記第２の貫通孔を構成する少なくとも一部の壁部の中
央部が、導体性材料から構成されていることを特徴とす
る、請求項３に記載のハニカム型の熱電素子。 - 【請求項５】前記Ｐ型の半導体材料は、酸化コバルト、
ランタンフェライト、ランタンマンガナイト、シリコン
ゲルマニウム、コバルトアンチモン、ビスマステルル、
鉛テルル、及び鉄シリサイドから選ばれる少なくとも１
種であり、前記ｎ型の半導体材料は、ランタンコバルタ
イト、ランタンクロマイト、シリコンゲルマニウム、コ
バルトアンチモン、ビスマステルル、鉛テルル、及び鉄
シリサイドから選ばれる少なくとも１種であることを特
徴とする、請求項３又は４に記載のハニカム型の熱電素
子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037419A JP2000236117A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電気素子 |
| US09/504,586 US6288322B1 (en) | 1999-02-16 | 2000-02-15 | Electric elements |
| DE60029855T DE60029855T2 (de) | 1999-02-16 | 2000-02-16 | Thermoelektrische Elemente |
| EP00301227A EP1030379B1 (en) | 1999-02-16 | 2000-02-16 | Thermoelectric elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037419A JP2000236117A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電気素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236117A true JP2000236117A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12497015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037419A Pending JP2000236117A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電気素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6288322B1 (ja) |
| EP (1) | EP1030379B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000236117A (ja) |
| DE (1) | DE60029855T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008051002A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Sanoh Industrial Co Ltd | 窒素酸化物処理装置および方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7321157B2 (en) * | 2004-07-23 | 2008-01-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | CoSb3-based thermoelectric device fabrication method |
| DE602006017856D1 (de) * | 2006-09-12 | 2010-12-09 | Fiat Ricerche | Generator von elektrischer Energie basiert auf den thermoelektrischen Effekt |
| WO2008111220A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Ibiden Co., Ltd. | 熱電変換装置の製造方法 |
| WO2008111219A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Ibiden Co., Ltd. | 熱電変換装置 |
| JP4975599B2 (ja) * | 2007-12-17 | 2012-07-11 | シスメックス株式会社 | 標本作製装置および標本作製方法 |
| EP2521191A1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-07 | BAE Systems Plc | Thermoelectric devices |
| EP2705548B1 (en) | 2011-05-04 | 2016-06-29 | BAE Systems PLC | Thermoelectric device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827674B2 (ja) | 1978-10-14 | 1983-06-10 | 日本碍子株式会社 | 熱電発電装置 |
| US4611089A (en) | 1984-06-11 | 1986-09-09 | Ga Technologies Inc. | Thermoelectric converter |
| US5892656A (en) | 1993-10-19 | 1999-04-06 | Bass; John C. | Thermoelectric generator |
| JPH09139526A (ja) | 1995-11-13 | 1997-05-27 | Ngk Insulators Ltd | 熱電気変換モジュールおよびその製造方法 |
| JPH09199766A (ja) | 1995-11-13 | 1997-07-31 | Ngk Insulators Ltd | 熱電気変換モジュールの製造方法 |
-
1999
- 1999-02-16 JP JP11037419A patent/JP2000236117A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-15 US US09/504,586 patent/US6288322B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-16 DE DE60029855T patent/DE60029855T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-16 EP EP00301227A patent/EP1030379B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008051002A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Sanoh Industrial Co Ltd | 窒素酸化物処理装置および方法 |
| JP4717755B2 (ja) * | 2006-08-24 | 2011-07-06 | 三桜工業株式会社 | 窒素酸化物処理装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6288322B1 (en) | 2001-09-11 |
| DE60029855T2 (de) | 2007-02-15 |
| EP1030379B1 (en) | 2006-08-09 |
| EP1030379A1 (en) | 2000-08-23 |
| DE60029855D1 (de) | 2006-09-21 |
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