JP2013042862A - 発電機能を有する調理器具 - Google Patents
発電機能を有する調理器具 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013042862A JP2013042862A JP2011181694A JP2011181694A JP2013042862A JP 2013042862 A JP2013042862 A JP 2013042862A JP 2011181694 A JP2011181694 A JP 2011181694A JP 2011181694 A JP2011181694 A JP 2011181694A JP 2013042862 A JP2013042862 A JP 2013042862A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric conversion
- module
- power generation
- conversion material
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J27/00—Cooking-vessels
- A47J27/004—Cooking-vessels with integral electrical heating means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
- A47J36/24—Warming devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
- A47J36/24—Warming devices
- A47J36/28—Warming devices generating the heat by exothermic reactions, e.g. heat released by the contact of unslaked lime with water
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H10N10/13—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 heat-exchanging means at the junction
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Cookers (AREA)
Abstract
【解決手段】上部が開口した容器本体と、該容器本体の底部に取り付けられた熱電変換モジュールとを有する発電機能を有する調理器具であって、
該熱電変換モジュールが、金属酸化物を熱電変換材料とするモジュール又はシリコン系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる高温部用モジュールと、ビスマス・テルル系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる低温部用モジュールとを積層した構造の積層型熱電変換モジュールである、発電機能を有する調理器具。
【選択図】図1
Description
項1. 上部が開口した容器本体と、該容器本体の底部に取り付けられた熱電変換モジュールとを有する発電機能を有する調理器具であって、
該熱電変換モジュールが、金属酸化物を熱電変換材料とするモジュール又はシリコン系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる高温部用モジュールと、ビスマス・テルル系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる低温部用モジュールとを積層した構造の積層型熱電変換モジュールである、発電機能を有する調理器具。
項2. 容器本体の底部に取り付けられた熱電変換モジュールが、高温部用モジュールと低温部用モジュールとの間に、柔軟性を有する伝熱材料が配置されたものである、上記項1に記載の発電機能を有する調理器具。
項3. 高温部用モジュールと低温部用モジュールとの間に、更に、金属板が配置されている上記項2に記載の発電機能を有する調理器具。
項4. 容器本体と熱電変換モジュールとの間に、柔軟性を有する伝熱材料が配置されている、上記項1〜3のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
項5. 更に、電力調整部を有する上記項1〜4のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
項6. 高温部用モジュールと低温部用モジュールが、それぞれ、p型熱電変換材料の一端とn型熱電変換材料の一端とを電気的に接続してなる熱電変換素子を複数個用い、該熱電変換素子のp型熱電変換材料の未接合の一端を、他の熱電変換素子のn型熱電変換材料の未接合の端部に電気的に接続する方法で複数の熱電変換素子を直列に接続してなる構造のモジュールであり、
(i)高温部用モジュールを構成する熱電変換素子が、
一般式:CaaMbCo4Oc (式中、Mは、Na、K、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、Sr、Ba、Al、Bi、Yおよびランタノイドからなる群から選択される一種又は二種以上の元素であり、2.2≦a≦3.6;0≦b≦0.8;8≦c≦10である。)で表される複合酸化物からなるp型熱電変換材料と、一般式:Ca1-xM1 xMn1-yM2 yOz(式中、M1は、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Yb、Dy、Ho、Er、Tm、Tb、Lu、Sr、Ba、Al、Bi、Y及びLaからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、M2 は、Ta、Nb、W及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。また、x、y及びzはそれぞれ次の範囲である: 0≦x≦0.5、0≦y≦0.2、2.7≦z≦3.3)で表される複合酸化物からなるn型熱電変換材料を用いた素子、又は
一般式:Mn1-xMa xSi1.6〜1.8(式中、Maは、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Cuからなる群から選択される一種又は二種以上の元素であり、0≦x≦0.5である。)で表される合金からなるシリコン系合金からなるp型熱電変換材料と、一般式:Mn3-xM1 xSiyAlzM2 a (式中、M1は、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、M2は、B、P、Ga、Ge、Sn、及びBiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、0≦x≦3.0、3.5≦y≦4.5、2.5≦z≦3.5、0≦a≦1である)で表されるシリコン系合金からなるn型熱電変換材料を用いた素子であり、
(ii)低温部用モジュールを構成する熱電変換素子が、 一般式:Bi2-xSbxTe3(式中、0.5≦x≦1.8である。)で表されるビスマス・テルル系合金をp型熱電変換材料として用い、一般式:Bi2Te3-xSex(式中、0.01≦x≦0.3である。)で表されるビスマス・テルル系合金をn型熱電変換材料として用いた素子である、
上記項1〜5のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
項7. 柔軟性を有する伝熱材料が、1mK/W程度以下の熱抵抗率を有する樹脂製ペースト材料又は樹脂製シート材料である、上記項1〜6のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
項8. 金属板がアルミニウム板である上記項3〜7のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
本発明の調理器具では、容器本体としては、上部が開口した容器であって、使用時に、加熱によって変質が生じないものであれば特に限定はなく使用できる。容器の形状については、円筒形、四角筒形など一般的に鍋として使用可能な形状であれば良く、底面と上部口の大きさや形状が異なっても良い。容器の底面は、モジュールを配することが可能な形状であれば良く、曲面でもくぼみがあっても良いが、熱電モジュールとの熱接触を容易にするためには、平滑な平面状であることが好ましい。また、容器本体の上部開口部は、必要に応じて、使用時に蓋をしてもよい。
取っ手を取り付ける場合には、容器の底部に取り付けた熱電変換モジュールに接続した電線を取っ手を経由して外部に取り出する構造とすることによって、電線を固定することができ、安全に使用することが可能となる。また電線とコネクターを取っ手に取り付け、電気機器をそのコネクターと接続できるようにすれば、調理器具の外部へ電線がでることはなく、より使用しやすくなる。取っ手が着脱式の場合は、容器に取り付けた電線と取っ手に取り付けた電線をコネクター等を用いて接続し、取っ手の電線と電気機器をさらにコネクターで接続することで電気機器を使用することが可能となる。
本発明の調理器具は、上記した容器本体の底部に熱電変換モジュールが取り付けられたものである。図1は、本発明の調理器具の一例を示す概略図である。図1に示す調理器具では、鍋型の容器本体の底部に、固定用部材を用いて熱電変換モジュールが取り付けられている。該調理器具を構成する各要素及び固定方法などの詳細については後述する。
高温部用モジュールとしては、金属酸化物を熱電変換材とする熱電変換モジュール又はシリコン系合金を熱電変換材料とする熱電変換モジュールを用いる。これらの熱電変換材料は、高温において優れた熱電変換性能を有すると共に、安定性の高い材料であり、たき火やガス火、太陽集光熱等の400℃以上の高温の熱源を利用する場合にも、長期間安定に利用できる。以下、金属酸化物からなる熱電変換材料とシリコン系合金からなる熱電変換材料について具体的に説明する。
高温部用モジュールにおいて熱電変換材料として用いる金属酸化物については特に限定的ではなく、目的とする高温の温度域において、p型熱電変換材料又はn型熱電変換材料として良好な性能を発揮できる金属酸化物であればよい。
シリコン系合金からなる熱電変換材料では、p型熱電変換材料としては、一般式:Mn1-xMa xSi1.6〜1.8(式中、Maは、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Cuからなる群から選択される一種又は二種以上の元素であり、0≦x≦0.5である。)で表されるシリコン系合金を用い、n型熱電変換材料としては、一般式:Mn3-xM1 xSiyAlzM2 a (式中、M1は、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、M2は、B、P、Ga、Ge、Sn、及びBiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、0≦x≦3.0、3.5≦y≦4.5、2.5≦z≦3.5、0≦a≦1である)で表されるシリコン系合金を用いることが好ましい。これらのシリコン系合金を組み合わせて用いる熱電変換素子は、特に、熱源の温度が300〜600℃程度の場合に、高い熱電変換効率を発揮できる。
低温雰囲気に接触する熱電変換モジュールでは、熱電変換材料として、ビスマス・テルル系合金を用いる。具体的には、p型熱電変換材料として一般式:Bi2-xSbxTe3(式中、0.5≦x≦1.8である。)で表されるビスマス・テルル系合金を用い、n型熱電変換材料として、一般式:Bi2Te3-xSex(式中、0.01≦x≦0.3である。)で表されるビスマス・テルル系合金を用いる。これらのビスマス・テルル系合金を熱電変換材料とする熱電変換素子は、高温部分は最高で200℃程度まで加熱でき、低温部分の温度が20〜100℃程度において、良好な熱電変換性能を発揮できる。
積層型熱電変換モジュールを構成する高温部用モジュールと低温部用モジュールの構造については特に限定的ではなく、それぞれのモジュールとして、p型熱電変換材料の一端とn型熱電変換材料の一端とを電気的に接続してなる熱電変換素子を複数個用い、このような熱電変換素子のp型熱電変換材料の未接合の一端を、他の熱電変換素子のn型熱電変換材料の未接合の端部に電気的に接続する方法で複数の熱電変換素子を直列に接続してなる構造のモジュールを用いることができる。以下、該熱電変換モジュールについて具体的に説明する。
熱電変換モジュールの構成要素となる各熱電変換素子は、上記したp型熱電変換材料の一端とn型熱電変換材料の一端とを電気的に接続したものである。
積層型熱電変換モジュールで用いる高温部用モジュールと低温部用モジュールは、それぞれ上記した熱電変換素子を複数個用い、該熱電変換素子のp型熱電変換材料の未接合の端部を、他の熱電変換素子のn型熱電変換材料の未接合の端部に電気的に接続する方法で複数の熱電変換素子を直列に接続したものである。
本発明の積層型熱電変換モジュールは、上記した高温部用モジュールと低温部用モジュールを積層した構造を有するものである。
金属板(アルミニウム板)の厚さについては、薄すぎると反りが生じ、厚すぎると熱伝達率が低減する。積層体構造によって異なるが、通常、0.5〜2mm程度が最も好ましい。
本発明の調理器具は、上記した容器本体の底部に熱電変換モジュールが取り付けられたものである。
本発明の調理器具には、更に、電力調整部を設置することができる。電力調整部を設置することによって、熱電変換モジュールによって得られる直流電流を、使用する機器に適合した電力に変換することができる。
低温側モジュールとして、ビスマス・テルルを熱電変換材料とするモジュールを用いる場合には、その耐久性を考慮すると、高温側面の温度を220℃以下に保つことが好ましい。このため、必要に応じて、低温側モジュールの高温側面の温度を計測して、過昇温の場合に警告を発する温度警告部を設けることができる。温度警告部の構造については特に限定はないが、例えば、温度計測センサーとしてサーミスターや熱電対を用い、一定の温度や起電力になるとLEDによる警告灯や電子ブザーで過昇温を知らせる構造の温度警告部を利用できる。
上記した構造を有する本発明の調理機器は、通常、容器本体の内部に調理すべき食材や水などを入れ、容器本体の底部から加熱することによって、高温部用モジュール一方の面が加熱されて高温部となり、一方、容器本体の底部側に設置された低温部用モジュールの一方の面が容器本体及びその内容物との熱交換によって冷却されて低温部となり、この際に生じる温度差によって電力を得ることができる。
(1)高温部用モジュールの作製
断面7.0×3.5mm、高さ7mmの角柱状のCa2.7Bi0.3Co4O9焼結体からなるp型熱電変換材料と、断面7.0mm×3.5mm、高さ7mmの角柱状のCaMn0.98Mo0.02O3焼結体からなるn型熱電変換材料を、7.1×7.1mm、厚さ0.1mmの銀板(電極)に接続して一対のp型熱電変換材料とn型熱電変換材料からなる熱電変換素子を製造した。
断面直径1.8mm、長さ1.6mmの円柱状のBi0.5Sb1.5Te3で表されるビスマス・テルル合金からなるp型熱電変換材料と、断面直径1.8mm、長さ1.6mmの円柱状のBi2Te2.85Se0.15で表されるビスマス・テルル合金からなるn型熱電変換材料とを、62×62mm、厚さ0.2mmの銅板にはんだで接続して一対のp型熱電変換材料とn型熱電変換材料からなる熱電変換素子を製造した。
上記した高温部用モジュールの銀電極面と、低温部用モジュールのアルミニウム基板面を、シリコーンを主原料とし伝熱性フィラーを加えた伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000、針入度:40〜90、圧縮永久歪率:49〜69%、熱抵抗率:0.15mK/W)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ2mm)を介して重ねて、積層型熱電変換モジュールを作製した。
上記の方法で作製した積層型熱電変換モジュールの低温用モジュールの銅基板面に、シリコーンを主原料とし伝熱性フィラーを加えた伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000、針入度:40〜90、圧縮永久歪率:49〜69%、熱抵抗率:0.15mK/W)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ1mm)を載せ、さらにその上に底面の直径が14cmで、深さが約8.5cmの上部が開口したステンレス製容器(片手鍋)を載せた。この容器の底面の外部には、径が6mm(M6)、深さ10mmの4個のナットを、一辺が60.8mmの四角形の頂点にくるようねじ受けとして溶接し、積層型熱電変換モジュールをナットが形成する四角形内に収まるように配置した。
上記した方法で作製した調理器具について、容器には50cm3程度の水を入れ、底面に取り付けた積層型熱電変換モジュールの高温部用モジュールのアルミナ基板面を電気ヒータにより500〜550℃に加熱し、水が沸騰した状態で熱電発電を行った。
実施例1で作製した高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、伝熱シートを介することなく高温部用モジュールと低温部用モジュールを直接重ねて積層型熱電変換モジュールを作製した。このモジュールの低温部用モジュールの銅基板面に、シリコーンを主原料とし伝熱性フィラーを加えた伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ1mm)を載せ、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に実施例1と同じ方法で固定した。得られた調理器具の概略の構造は、図10に示す調理器具と同様である。実施例1と同様にして測定した最高出力値を下記表1に示す。
実施例1で作製した高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、高温部用モジュールの銀電極面と、低温部用モジュールのアルミニウム基板面を、シリコーンを主原料とし、伝熱性フィラーを加えた伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ0.5mm)を介して重ね、更に、低温部用モジュールの銅基板面に、上記伝熱シートと同じ伝熱シートを載せ、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に、実施例1と同じ方法で固定した。実施例1と同様にして測定した最高出力値を下記表1に示す。
実施例1で作製した高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、低温部用モジュールのアルミニウム基板面に、シリコーンオイルにアルミナを混合した市販のシリコーンペースト(商品名:放熱性コンパウンドSH340(東レダウコーニング社)、ちょう度328〜346(ちょう度番号1号)、熱抵抗率:約1mK/W)を厚さ0.5mmとなるように塗布し、これに高温部用モジュールの銀電極面を重ねて積層型熱電変換モジュールを作製した。更に、低温部用モジュールの銅基板面に、上記シリコーンペーストと同じシリコーンペーストを厚さが0.5mmとなるように塗布し、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に、実施例1と同じ方法で固定した。実施例1と同様にして測定した最高出力値を下記表1に示す。
実施例1で作製した高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、低温部用モジュールと高温用モジュールの間に伝熱材料を配置することなく、両モジュールを直接接触させて、その他は実施例1と同様にして積層型熱電変換モジュールを作製した。この積層型熱電変換モジュールを用い、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に、伝熱シートを用いることなく、実施例1と同じ方法で固定した。実施例1と同様にして測定した最高出力値を下記表1に示す。
断面7.0×3.5mm、高さ10mmの角柱状のMnSi1.7で表されるシリコン系合金からなるp型熱電変換材料と、断面7.0mm×3.5mm、高さ10mmの角柱状のMn3Si4Al3で表されるシリコン系合金からなるn型熱電変換材料を用いること以外は、実施例1の高温部用モジュールの作製方法と同様にして高温部用モジュールを作製した。
実施例6と同じ高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、伝熱シートを介することなく、高温部用モジュールの銀電極面と低温部用モジュールのアルミニウム基板面を直接重ねて積層型熱電変換モジュールを作製した。このモジュールの低温部用モジュールの銅基板面に、シリコーンを主原料とし、伝熱性フィラーを加えた厚さ1mmの伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000)(株式会社タイカ)を介して、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に実施例1と同じ方法で固定した。実施例6と同様にして測定した最高出力値を下記表2に示す。
実施例6と同じ高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、高温部用モジュールの銀電極面と、低温部用モジュールのアルミニウム基板面を、シリコーンを主原料とし、伝熱性フィラーを加えた伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ0.5mm)を介して重ね、更に、低温部用モジュールの銅基板面に、上記伝熱シートと同じ伝熱シート(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ0.5mm)を載せ、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に実施例1と同じ方法で固定した。この際の積層型熱電変換モジュールの概略の構造を図 に示す。実施例6と同様にして測定した最高出力値を下記表2に示す。
実施例6と同じ高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、低温部用モジュールのアルミニウム基板面に、シリコーンオイルにアルミナを混合した市販のシリコーンペースト(商品名:放熱性コンパウンドSH340(東レダウコーニング社))を厚さ0.5mmとなるように塗布し、これに高温部用モジュールの銀電極面を重ねて積層型熱電変換モジュールを作製した。更に、低温部用モジュールの銅基板面に、上記と同じシリコーンペーストを厚さ0.5mmとなるように塗布し、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に、伝熱シートを用いることなく、実施例1と同じ方法で固定した。実施例6と同様にして測定した最高出力値を下記表2に示す。
実施例6と同じ高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、低温部用モジュールと高温用モジュールの間に伝熱材料を配置することなく直接接触させ、その他は実施例1と同様にして積層型熱電変換モジュールを作製した。この積層型熱電変換モジュールを用い、実施例1と同じステンレス製容器(片手鍋)に、伝熱シートを用いることなく、実施例1と同じ方法で固定した。実施例6と同様にして測定した最高出力値を下記表2に示す。
断面7.0×3.5mm、高さ13mmの角柱状のCa2.7Bi0.3Co4O9焼結体からなるp型熱電変換材料と、断面7.0mm×3.5mm、高さ13mmの角柱状のCaMn0.98Mo0.02O3焼結体からなるn型熱電変換材料を、大きさ7.1mm×7.1mm、厚さ0.1mmの銀板(電極)に接続して一対のp型熱電変換材料とn型熱電変換材料からなる熱電変換素子を製造した。
実施例11で作製した積層型熱電変換モジュールにおいて、高温部用モジュールと低温部用モジュールの接続部に配置した伝熱シートに代えて、シリコーンを主原料とし伝熱性フィラーを加えた2枚の伝熱シート(商品名:ラムダゲルCOH4000)(株式会社タイカ)(大きさ64.5mmx64.5mm、厚さ0.5mm)の間に、厚さ0.5mmのアルミニウム板を挟んだ積層体を用い、これ以外は実施例11と同様にして、積層型熱電変換モジュールを作製した。
実施例11で作製した積層型熱電変換モジュールにおいて、高温部用モジュールと低温部用モジュールの接続部に配置した伝熱シートに代えて、厚さ2mmのアルミニウム板の両面にシリコーンオイルにアルミナを混合した市販のシリコーンペースト(商品名:放熱性コンパウンドSH340(東レダウコーニング社))をそれぞれ厚さ0.5mmとなるように塗布して得られた積層体を用い、これ以外は、実施例11と同様にして、積層型熱電変換モジュールを作製した。
実施例11と同じ高温部用モジュールと低温部用モジュールを用い、低温部用モジュールと高温部用モジュールの間に伝熱材料を配置することなく直接接触させて、積層型熱電変換モジュールを作製した。
Mn源としてマンガン(Mn)、Si源としてシリコン(Si)及びAl源としてアルミニウム(Al)を用い、Mn:Si:Al(元素比)=3.0:4.0:3.0となるように原料物質を配合した後、アーク熔解法によりアルゴン雰囲気中で原料を熔融させ、融液を十分に混合した後、室温まで冷却して上記した原料金属成分からなる合金を得た。
原料の種類又は配合割合を変える以外は参考例1と同様の工程により、下記表4に示す組成の焼結成型体を作製した。各原料としては、それぞれの金属単体を用いた。
参考例1〜37で得られた各焼結成型体について、下記の方法でゼーベック係数、電位抵抗率、熱伝導度、及び無次元性能指数を求めた。
試料を断面が3〜5mm角、長さが3〜8mm程度の矩形に成型し、Rタイプ(白金−白金・ロジウム)熱電対を銀ペーストで両端面に接続した。試料を管状電気炉に入れ、100〜700℃に加熱し、熱電対を設けた片面にエアポンプを用い室温の空気を当てることで温度差を付け、試料両端面で発生した熱起電力を熱電対の白金線を用い測定した。熱起電力と両端面の温度差によりゼーベック係数を算出した。
試料を断面が3〜5mm角、長さが3〜8mm程度の矩形に成型し、銀ペーストと白金線を用い両端面に電流端子、側面に電圧端子を設け、直流四端子法により測定した。
試料を幅約5mm、長さ約8mm、厚さ約1.5mmに成型し、レーザーフラッシュ法により熱拡散率と比熱を測定した。これらの数値とアルキメデス法により測定した密度をかけ合わせることで熱伝導度を算出した。
Claims (8)
- 上部が開口した容器本体と、該容器本体の底部に取り付けられた熱電変換モジュールとを有する発電機能を有する調理器具であって、
該熱電変換モジュールが、金属酸化物を熱電変換材料とするモジュール又はシリコン系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる高温部用モジュールと、ビスマス・テルル系合金を熱電変換材料とするモジュールからなる低温部用モジュールとを積層した構造の積層型熱電変換モジュールである、発電機能を有する調理器具。 - 容器本体の底部に取り付けられた熱電変換モジュールが、高温部用モジュールと低温部用モジュールとの間に、柔軟性を有する伝熱材料が配置されたものである、請求項1に記載の発電機能を有する調理器具。
- 高温部用モジュールと低温部用モジュールとの間に、更に、金属板が配置されている請求項2に記載の発電機能を有する調理器具。
- 容器本体と熱電変換モジュールとの間に、柔軟性を有する伝熱材料が配置されている、請求項1〜3のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
- 更に、電力調整部を有する請求項1〜4のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
- 高温部用モジュールと低温部用モジュールが、それぞれ、p型熱電変換材料の一端とn型熱電変換材料の一端とを電気的に接続してなる熱電変換素子を複数個用い、該熱電変換素子のp型熱電変換材料の未接合の一端を、他の熱電変換素子のn型熱電変換材料の未接合の端部に電気的に接続する方法で複数の熱電変換素子を直列に接続してなる構造のモジュールであり、
(i)高温部用モジュールを構成する熱電変換素子が、
一般式:CaaMbCo4Oc (式中、Mは、Na、K、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、Sr、Ba、Al、Bi、Yおよびランタノイドからなる群から選択される一種又は二種以上の元素であり、2.2≦a≦3.6;0≦b≦0.8;8≦c≦10である。)で表される複合酸化物からなるp型熱電変換材料と、一般式:Ca1-xM1 xMn1-yM2 yOz(式中、M1は、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Yb、Dy、Ho、Er、Tm、Tb、Lu、Sr、Ba、Al、Bi、Y及びLaからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、M2 は、Ta、Nb、W及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。また、x、y及びzはそれぞれ次の範囲である: 0≦x≦0.5、0≦y≦0.2、2.7≦z≦3.3)で表される複合酸化物からなるn型熱電変換材料を用いた素子、又は
一般式:Mn1-xMa xSi1.6〜1.8(式中、Maは、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Cuからなる群から選択される一種又は二種以上の元素であり、0≦x≦0.5である。)で表される合金からなるシリコン系合金からなるp型熱電変換材料と、一般式:Mn3-xM1 xSiyAlzM2 a (式中、M1は、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、M2は、B、P、Ga、Ge、Sn、及びBiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、0≦x≦3.0、3.5≦y≦4.5、2.5≦z≦3.5、0≦a≦1である)で表されるシリコン系合金からなるn型熱電変換材料を用いた素子であり、
(ii)低温部用モジュールを構成する熱電変換素子が、 一般式:Bi2-xSbxTe3(式中、0.5≦x≦1.8である。)で表されるビスマス・テルル系合金をp型熱電変換材料として用い、一般式:Bi2Te3-xSex(式中、0.01≦x≦0.3である。)で表されるビスマス・テルル系合金をn型熱電変換材料として用いた素子である、
請求項1〜5のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。 - 柔軟性を有する伝熱材料が、1mK/W程度以下の熱抵抗率を有する樹脂製ペースト材料又は樹脂製シート材料である、請求項1〜6のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
- 金属板がアルミニウム板である請求項3〜7のいずれかに記載の発電機能を有する調理器具。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011181694A JP2013042862A (ja) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 発電機能を有する調理器具 |
PCT/JP2012/071142 WO2013027749A1 (ja) | 2011-08-23 | 2012-08-22 | 発電機能を有する調理器具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011181694A JP2013042862A (ja) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 発電機能を有する調理器具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013042862A true JP2013042862A (ja) | 2013-03-04 |
Family
ID=47746487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011181694A Pending JP2013042862A (ja) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 発電機能を有する調理器具 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013042862A (ja) |
WO (1) | WO2013027749A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015174462A1 (ja) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
KR20200019964A (ko) * | 2017-08-01 | 2020-02-25 | 가부시키가이샤 케르쿠 | 열전 발전 장치 |
JP2020054713A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 日本電気株式会社 | 加熱用器具 |
WO2020116122A1 (ja) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 日本電気株式会社 | 可搬型電源 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104473558B (zh) * | 2014-12-02 | 2017-02-22 | 苏州鑫精艺钛制品有限公司 | 一种多元复合钛锅及制作工艺 |
US20180026170A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-01-25 | Tohoku University | Thermoelectric material and method for producing thermoelectric material |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63110680A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-16 | Saamobonitsuku:Kk | 熱発電装置 |
JPH04346481A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Hitachi Ltd | 熱電素子の補強支持構造 |
JP2000183409A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-30 | Seiko Instruments Inc | 熱電変換装置 |
JP2002537658A (ja) * | 1999-02-19 | 2002-11-05 | ペルテク エッセ エレ エレ | 固体熱電装置 |
WO2005124882A1 (ja) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Aruze Corp. | 熱電変換モジュール |
JP2006064365A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-03-09 | Citizen Watch Co Ltd | 温度調節装置 |
JP2008251928A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toshiba Corp | 小容量電源装置及びシステム |
JP2009272584A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Aruze Corp | 熱電発電装置 |
JP2010212339A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱電変換モジュール |
JP2011029295A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-08-23 JP JP2011181694A patent/JP2013042862A/ja active Pending
-
2012
- 2012-08-22 WO PCT/JP2012/071142 patent/WO2013027749A1/ja active Application Filing
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63110680A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-16 | Saamobonitsuku:Kk | 熱発電装置 |
JPH04346481A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Hitachi Ltd | 熱電素子の補強支持構造 |
JP2000183409A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-30 | Seiko Instruments Inc | 熱電変換装置 |
JP2002537658A (ja) * | 1999-02-19 | 2002-11-05 | ペルテク エッセ エレ エレ | 固体熱電装置 |
WO2005124882A1 (ja) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Aruze Corp. | 熱電変換モジュール |
JP2006064365A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-03-09 | Citizen Watch Co Ltd | 温度調節装置 |
JP2008251928A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toshiba Corp | 小容量電源装置及びシステム |
JP2009272584A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Aruze Corp | 熱電発電装置 |
JP2010212339A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱電変換モジュール |
JP2011029295A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6015023505; 田中 秀明 外4名: '新規n型Mn3Si4Al3系材料の相及び微細組織が熱電性能に及ぼす影響' 第58回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 Vol.58th, 20110309, Page.ROMBUNNNO.25p-KE-7, 応用物理学会 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106463600A (zh) * | 2014-05-16 | 2017-02-22 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | 热电转换元件及热电转换模块 |
US20170125658A1 (en) * | 2014-05-16 | 2017-05-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Thermoelectric Conversion Element and Thermoelectric Conversion Module |
JPWO2015174462A1 (ja) * | 2014-05-16 | 2017-05-25 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
EP3144986A4 (en) * | 2014-05-16 | 2017-11-22 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module |
WO2015174462A1 (ja) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
KR102267244B1 (ko) * | 2017-08-01 | 2021-06-21 | 가부시키가이샤 케르쿠 | 열전 발전 장치 |
KR20200019964A (ko) * | 2017-08-01 | 2020-02-25 | 가부시키가이샤 케르쿠 | 열전 발전 장치 |
US11495722B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-11-08 | Kelk Ltd. | Thermoelectric generation device |
JP2020054713A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 日本電気株式会社 | 加熱用器具 |
JP7255126B2 (ja) | 2018-10-04 | 2023-04-11 | 日本電気株式会社 | 加熱用器具 |
JPWO2020116122A1 (ja) * | 2018-12-04 | 2021-10-07 | 日本電気株式会社 | 可搬型電源 |
JP7163971B2 (ja) | 2018-12-04 | 2022-11-01 | 日本電気株式会社 | 可搬型電源 |
WO2020116122A1 (ja) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 日本電気株式会社 | 可搬型電源 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013027749A1 (ja) | 2013-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013011997A1 (ja) | 積層型熱電変換モジュール | |
WO2013027749A1 (ja) | 発電機能を有する調理器具 | |
JP4896742B2 (ja) | 熱電変換モジュールとそれを用いた熱交換器および熱電発電装置 | |
Skomedal et al. | Design, assembly and characterization of silicide-based thermoelectric modules | |
Singh et al. | Development of low resistance electrical contacts for thermoelectric devices based on n-type PbTe and p-type TAGS-85 ((AgSbTe2) 0.15 (GeTe) 0.85) | |
TWI505522B (zh) | Method for manufacturing thermoelectric conversion module | |
WO2002023643A1 (fr) | Element de conversion thermoelectrique | |
CN110366784A (zh) | 热电转换材料、热电转换元件、热电转换模块及热电转换材料的制造方法 | |
JP3727945B2 (ja) | 熱電変換材料及びその製法 | |
WO2021153550A1 (ja) | 熱電変換モジュール | |
JP2021077880A (ja) | 熱電素子 | |
WO2014011247A2 (en) | Electrode materials and configurations for thermoelectric devices | |
WO2006043402A1 (ja) | 熱電変換モジュール | |
KR20180122323A (ko) | 마그네슘계 열전 변환 재료, 마그네슘계 열전 변환 소자, 열전 변환 장치, 마그네슘계 열전 변환 재료의 제조 방법 | |
CN104321889B (zh) | 热电转换材料及使用其的热电转换模块以及其制造方法 | |
JP6822227B2 (ja) | 熱電変換モジュール | |
US20170194546A1 (en) | Skutterudite thermoelectric materials and methods for making | |
US7994415B2 (en) | Thermoelectric device and power generation method using the same | |
JP4883846B2 (ja) | 高温用熱電変換モジュール | |
US9306144B2 (en) | Thermoelectric generator and production method for thermoelectric generator | |
TW202135347A (zh) | 熱電元件 | |
JP6809852B2 (ja) | 熱電変換素子および熱電変換モジュール | |
KR102621998B1 (ko) | 열전 레그 및 이를 포함하는 열전 소자 | |
JP5200884B2 (ja) | 熱発電デバイス | |
JP4595071B2 (ja) | 熱電変換素子、熱電変換モジュール及び熱電変換方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140114 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140819 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140815 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150616 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20151020 |