JP2906369B2 - 熱伝装置 - Google Patents
熱伝装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ペルチェ効果を利用
し、電気的に冷房もしくは暖房を行う空調装置、もしく
はゼーベック効果により温度差を用いて発電を行う発電
装置に有用な熱電装置に関する。
し、電気的に冷房もしくは暖房を行う空調装置、もしく
はゼーベック効果により温度差を用いて発電を行う発電
装置に有用な熱電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱を電気に変換し、もしくは電気
を熱に変換する熱電素子は、図４に示す様に例えば銅電
極１および２によってＰ型半導体３もしくはＮ型の半導
体４を半田層５を介して挟み込む構成を有し、両側のア
ルミナなどの絶縁性の基盤６もしくは７の温度差により
ゼーベック効果で発電を行いもしくは電界を与え電流を
通ずることによりペルチェ効果で冷暖房を行うとしたも
のである。この熱電素子は、主に冷却ユニットとしての
利用が多い。何故ならば、フロン冷媒を使用しないの
で、地球環境への悪影響がない。小型で軽量の冷却シ
ステムが可能。形状の選択が自由（局部冷却やパネル
パターンの選定が自由）。振動や騒音がない。温度
応答性が速い。電気的ノイズがない。取扱いやメン
テナンスが容易。等の利点が考えられ、実際の用途とし
ては、産業用用途が、電子部品の温度制御システム、
エアークーリングシステム、除湿器、結露防止装置、温
調プレート、超低温温度制御システム、培養庫、血液分
析器、冷熱装置など。業務用が、おしぼりクーラ、保
冷・保温ケース、食品保冷庫、ワインクーラ、ミニケー
キケース、アイスストッカ、各種ショケース、医療機
器、美顔器など。民生用が、車載用冷凍庫、ポータブ
ル冷蔵庫、無騒音冷蔵庫、除湿器、スポットクーラ、保
冷・保温プレートなど。等がある。
を熱に変換する熱電素子は、図４に示す様に例えば銅電
極１および２によってＰ型半導体３もしくはＮ型の半導
体４を半田層５を介して挟み込む構成を有し、両側のア
ルミナなどの絶縁性の基盤６もしくは７の温度差により
ゼーベック効果で発電を行いもしくは電界を与え電流を
通ずることによりペルチェ効果で冷暖房を行うとしたも
のである。この熱電素子は、主に冷却ユニットとしての
利用が多い。何故ならば、フロン冷媒を使用しないの
で、地球環境への悪影響がない。小型で軽量の冷却シ
ステムが可能。形状の選択が自由（局部冷却やパネル
パターンの選定が自由）。振動や騒音がない。温度
応答性が速い。電気的ノイズがない。取扱いやメン
テナンスが容易。等の利点が考えられ、実際の用途とし
ては、産業用用途が、電子部品の温度制御システム、
エアークーリングシステム、除湿器、結露防止装置、温
調プレート、超低温温度制御システム、培養庫、血液分
析器、冷熱装置など。業務用が、おしぼりクーラ、保
冷・保温ケース、食品保冷庫、ワインクーラ、ミニケー
キケース、アイスストッカ、各種ショケース、医療機
器、美顔器など。民生用が、車載用冷凍庫、ポータブ
ル冷蔵庫、無騒音冷蔵庫、除湿器、スポットクーラ、保
冷・保温プレートなど。等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、この熱電素
子は、図４に示したように、ペルチェ冷却ユニットに矢
印の方向に電流８を流した場合、電子がＰ型からＮ型の
半導体に移動する側においては、電子は周囲から熱を奪
って移動するため、表面温度は低下する。逆に、電子が
Ｎ型からＰ型半導体へ移動する側では、発熱して表面温
度は上昇するが、この場合の吸熱量と発熱量の関係は数
１に示される。
子は、図４に示したように、ペルチェ冷却ユニットに矢
印の方向に電流８を流した場合、電子がＰ型からＮ型の
半導体に移動する側においては、電子は周囲から熱を奪
って移動するため、表面温度は低下する。逆に、電子が
Ｎ型からＰ型半導体へ移動する側では、発熱して表面温
度は上昇するが、この場合の吸熱量と発熱量の関係は数
１に示される。
【数１】 数１から、発熱量は吸熱量よりも常に多いので、発熱側
の熱は通電時間とともに吸熱側に次第に多く流れ込む。
その結果、図５に実線で示したように、素子全体の温度
は次第に上昇し、冷却効率が低下する。そのため、ペル
チェ冷却ユニットを使用する場合は、発熱側の熱を絶え
ず効率良く除去し続けて、冷却効率の低下を防止しなけ
ればならない。しかるに、従来の熱除去の方法は、発熱
側に放熱用フィンを取付けて、ファンで強制冷却するも
のであり、この方法では、放熱用の付随機器も含めた冷
却システム全体の大型化は避けられない。そのため、前
述したように、ペルチェ冷却ユニットの有する多くの利
点から様々な用途が考えられているにもかかわらず、ほ
とんど実用化がなされていないのが現状である。本発明
は、ペルチェ効果を利用した従来の冷却ユニットの欠点
（使用中に素子の温度が上昇して冷却効率が低下する）
を大型化を避けて改善し、コンパクトでかつ高効率の冷
却ユニットを提供することを目的としている。
の熱は通電時間とともに吸熱側に次第に多く流れ込む。
その結果、図５に実線で示したように、素子全体の温度
は次第に上昇し、冷却効率が低下する。そのため、ペル
チェ冷却ユニットを使用する場合は、発熱側の熱を絶え
ず効率良く除去し続けて、冷却効率の低下を防止しなけ
ればならない。しかるに、従来の熱除去の方法は、発熱
側に放熱用フィンを取付けて、ファンで強制冷却するも
のであり、この方法では、放熱用の付随機器も含めた冷
却システム全体の大型化は避けられない。そのため、前
述したように、ペルチェ冷却ユニットの有する多くの利
点から様々な用途が考えられているにもかかわらず、ほ
とんど実用化がなされていないのが現状である。本発明
は、ペルチェ効果を利用した従来の冷却ユニットの欠点
（使用中に素子の温度が上昇して冷却効率が低下する）
を大型化を避けて改善し、コンパクトでかつ高効率の冷
却ユニットを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱伝装置においては、ペルチェ効果を利用
した電気→熱エネルギー変換素子を複数個組合せた冷却
ユニットにおいて、吸・放熱側の両表面のうち、少なく
とも放熱側の表面を、８〜１３μｍの波長域の熱赤外線
のみを選択的に透過すると共に放熱を前記波長域の熱赤
外線に変換する機能を有し、かつ非電導性の例えばＳｉ
Ｏｘで表される酸化物の物質からなる膜つまり、熱赤外
線選択透過膜で被覆するとしたものである。または、他
の安価で構造材として適度な強度を有する良熱伝導性で
絶縁性の膜材を介して、熱赤外線選択透過膜を積層させ
るとしたものである。
に、本発明の熱伝装置においては、ペルチェ効果を利用
した電気→熱エネルギー変換素子を複数個組合せた冷却
ユニットにおいて、吸・放熱側の両表面のうち、少なく
とも放熱側の表面を、８〜１３μｍの波長域の熱赤外線
のみを選択的に透過すると共に放熱を前記波長域の熱赤
外線に変換する機能を有し、かつ非電導性の例えばＳｉ
Ｏｘで表される酸化物の物質からなる膜つまり、熱赤外
線選択透過膜で被覆するとしたものである。または、他
の安価で構造材として適度な強度を有する良熱伝導性で
絶縁性の膜材を介して、熱赤外線選択透過膜を積層させ
るとしたものである。
【０００５】
【作用】熱赤外線選択透過膜は、例えば組成がＳｉＯｘ
で表される酸化物であり、この酸化物被膜は赤外線のう
ち８〜１３μｍの範囲の熱線のみを効率良く透過すると
共に発熱を前記波長の熱赤外線に変換する性質がある。
そして、この範囲の熱赤外線は、地球を取巻く大気にま
ったく吸収されずに宇宙空間（温度４Ｋの極低温空間）
に達することが出来るので、すなわち物体の有する熱を
宇宙空間に放出する結果と同じになるので熱を効率良く
放出することができる。そこで、各ペルチェ素子の発熱
側から発生する熱をこの範囲の赤外線の形で外部へ放熱
させることで、従来技術のような放熱用付随機器がなく
ても、素子の冷却が可能となり、前述した従来技術の欠
点（使用中に素子の温度が上昇して冷却効率が低下す
る）を改善することができる。
で表される酸化物であり、この酸化物被膜は赤外線のう
ち８〜１３μｍの範囲の熱線のみを効率良く透過すると
共に発熱を前記波長の熱赤外線に変換する性質がある。
そして、この範囲の熱赤外線は、地球を取巻く大気にま
ったく吸収されずに宇宙空間（温度４Ｋの極低温空間）
に達することが出来るので、すなわち物体の有する熱を
宇宙空間に放出する結果と同じになるので熱を効率良く
放出することができる。そこで、各ペルチェ素子の発熱
側から発生する熱をこの範囲の赤外線の形で外部へ放熱
させることで、従来技術のような放熱用付随機器がなく
ても、素子の冷却が可能となり、前述した従来技術の欠
点（使用中に素子の温度が上昇して冷却効率が低下す
る）を改善することができる。
【０００６】
【実施例】実施例について図を参照して説明すると、図
１において、ペルチェ効果を利用の熱電素子の発熱側の
表面を在来のアルミナ基盤７に代えてＳｉＯｘで表され
る化物の如き８〜１３μｍの熱赤外線のみを選択的に透
過すると共に放熱を前記波長域の熱赤外線に変換する機
能を有しかつ非導電性の物質からなる熱赤外線選択透過
膜９で被覆する。
１において、ペルチェ効果を利用の熱電素子の発熱側の
表面を在来のアルミナ基盤７に代えてＳｉＯｘで表され
る化物の如き８〜１３μｍの熱赤外線のみを選択的に透
過すると共に放熱を前記波長域の熱赤外線に変換する機
能を有しかつ非導電性の物質からなる熱赤外線選択透過
膜９で被覆する。
【０００７】または、図示省略するも、叙上の被覆は他
の安価で構造材として適度な強度を有する良熱伝導性
（放熱すべき熱をすみやかに膜９に伝えるため）で絶縁
性の膜材を介層のうえ行なうとして、素子強度を高める
としても良い。図２，図３に叙上本発明の熱伝装置１０
の実施具体例が示されている。すなわち、図２に示す如
く、床，壁，屋根，等の建材１１中に該熱伝装置１０を
表面保護膜１２でカバーした態様で組込み、これを図３
に示す如く、建物１３各部に適用することで、建物１３
内を冷房し、その熱は８〜１３μｍの範囲の熱線として
放射する。
の安価で構造材として適度な強度を有する良熱伝導性
（放熱すべき熱をすみやかに膜９に伝えるため）で絶縁
性の膜材を介層のうえ行なうとして、素子強度を高める
としても良い。図２，図３に叙上本発明の熱伝装置１０
の実施具体例が示されている。すなわち、図２に示す如
く、床，壁，屋根，等の建材１１中に該熱伝装置１０を
表面保護膜１２でカバーした態様で組込み、これを図３
に示す如く、建物１３各部に適用することで、建物１３
内を冷房し、その熱は８〜１３μｍの範囲の熱線として
放射する。
【０００８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。す
なわち、図５に点線で示したように、発熱側の放熱がす
みやかに行なわれる結果、冷却効率の低下はなく、長時
間冷却が可能となり、放熱用フィンやファンなどの付随
機器が不要なので、ユニット全体のコンパクト化や軽量
化が可能で、実用化が飛躍的に促進される。さらに、デ
ザインや形状の自由度が増すので、さらに用途が広が
る。また、当然のことであるが、冷却ユニットとしての
みでなく、床・壁などの建材との一体化冷暖房パネルと
して利用し得、高効率の太陽熱発電パネルとしても利用
し得るので好適である。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。す
なわち、図５に点線で示したように、発熱側の放熱がす
みやかに行なわれる結果、冷却効率の低下はなく、長時
間冷却が可能となり、放熱用フィンやファンなどの付随
機器が不要なので、ユニット全体のコンパクト化や軽量
化が可能で、実用化が飛躍的に促進される。さらに、デ
ザインや形状の自由度が増すので、さらに用途が広が
る。また、当然のことであるが、冷却ユニットとしての
みでなく、床・壁などの建材との一体化冷暖房パネルと
して利用し得、高効率の太陽熱発電パネルとしても利用
し得るので好適である。
【図１】本発明の熱伝装置の縦断図である。
【図２】本発明品の具体実施例を示す縦断図である。
【図３】本発明品の使用態様説明図である。
【図４】従来の熱電装置の縦断図である。
【図５】従来品と本発明品の熱電装置における発熱側か
ら吸熱側への流熱対比図である。
ら吸熱側への流熱対比図である。
１ 銅電極 ２ 銅電極 ３ Ｐ型半導体 ４ Ｎ型の半導体 ５ 半田層 ６ 基盤 ７ アルミナ基盤 ８ 電流 ９ 熱赤外線選択透過膜 １０ 熱伝装置 １１ 建材 １２ 表面保護膜 １３ 建物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 俊夫 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式 会社竹中工務店 技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 21/02 H01L 23/373 H01L 35/28
Claims (2)
- 【請求項１】 ペルチェ効果を利用した電気→熱エネル
ギー変換素子を複数個組合せた冷却ユニットにおいて、
吸・放熱側の両表面のうち、少なくとも放熱側の表面
を、８〜１３μｍの波長域の熱赤外線のみを選択的に透
過すると共に放熱を前記波長域の熱赤外線に変換する機
能を有し、かつ非電導性の例えばＳｉＯｘで表される酸
化物の物質からなる膜つまり、熱赤外線選択透過膜で被
覆するとしたことを特徴とする熱伝装置。 - 【請求項２】 ペルチェ効果を利用した電気→熱エネル
ギー変換素子を複数個組合せた冷却ユニットにおいて、
吸・放熱側の両表面のうち、少なくとも放熱側の表面
を、構造材として適度な強度を有する良熱伝導性で絶縁
性の膜材を介して８〜１３μｍの波長域の熱赤外線のみ
を選択的に透過すると共に放熱を前記波長域の熱赤外線
に変換する機能を有し、かつ非電導性の例えばＳｉＯｘ
で表される酸化物の物質からなる膜つまり、熱赤外線選
択透過膜で被覆するとしたことを特徴とする熱伝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250407A JP2906369B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 熱伝装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250407A JP2906369B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 熱伝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560426A JPH0560426A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2906369B2 true JP2906369B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=17207440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250407A Expired - Fee Related JP2906369B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 熱伝装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2906369B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100623527B1 (ko) * | 2005-05-23 | 2006-09-13 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치 |
| JP2007103861A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Kyushu Institute Of Technology | 屋外工作物 |
| JP7147877B2 (ja) * | 2019-01-23 | 2022-10-05 | 株式会社村田製作所 | 熱電変換装置の設置方法および熱電変換装置 |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP3250407A patent/JP2906369B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0560426A (ja) | 1993-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |