JPH03148879A - 熱電素子 - Google Patents
熱電素子Info
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- JPH03148879A JPH03148879A JP1288337A JP28833789A JPH03148879A JP H03148879 A JPH03148879 A JP H03148879A JP 1288337 A JP1288337 A JP 1288337A JP 28833789 A JP28833789 A JP 28833789A JP H03148879 A JPH03148879 A JP H03148879A
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- Japan
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- substance
- porosity
- thermal conductivity
- matrix
- sintered body
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- Pending
Links
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、冷却、暖房等に使用される熱電−素子に関す
る。
る。
従来の技術
近年、フロン冷媒ガスを使った冷暖房装置等は、フロン
ガスの環境破壊問題によりノンフロン化のニーズが地球
規模で高まりつつある。この要求に対する解決手段とし
て熱電素子を使った冷却装置があり熱電半導体の発明と
改良により、主に局部冷却等の用途に広がりつつある。
ガスの環境破壊問題によりノンフロン化のニーズが地球
規模で高まりつつある。この要求に対する解決手段とし
て熱電素子を使った冷却装置があり熱電半導体の発明と
改良により、主に局部冷却等の用途に広がりつつある。
発明が解決しようとする課題
しかし従来の熱電素子を用いた機器のエネルギー効率（
ＣＯＰ）は、フロンガスを用いた機器に比べおよそ１／
４〜１１５であり、素子の大幅な改良が不可決であった
。
ＣＯＰ）は、フロンガスを用いた機器に比べおよそ１／
４〜１１５であり、素子の大幅な改良が不可決であった
。
本発明は、従来の熱電素子のエネルギー効率が低い１つ
の要因である熱伝導性を大幅に改良でき、しかも従来の
高熱電能、低電気抵抗を損なうことのない材料を提供す
ることを目的とする。
の要因である熱伝導性を大幅に改良でき、しかも従来の
高熱電能、低電気抵抗を損なうことのない材料を提供す
ることを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は、第１の物質が少なくとも低熱伝導材料を含む
母相微小粒子であり、第２の物質が少なくとも高熱電能
材料を含み、前記第２の物質が独立した極薄い層を形成
し、前記母相微小粒子の周辺をほぼ覆い、且つ前記母相
微小粒子間をほぼ隔離し、気孔率が５％以下であるナノ
コポジット材料からなることを特徴とする特 獄 用 第１の物質と第２の物質が平均的に混合分散されている
場合には、熱電素子の熱伝導率、熱電能はほぼ両者の割
合にあった特性が得られる。
母相微小粒子であり、第２の物質が少なくとも高熱電能
材料を含み、前記第２の物質が独立した極薄い層を形成
し、前記母相微小粒子の周辺をほぼ覆い、且つ前記母相
微小粒子間をほぼ隔離し、気孔率が５％以下であるナノ
コポジット材料からなることを特徴とする特 獄 用 第１の物質と第２の物質が平均的に混合分散されている
場合には、熱電素子の熱伝導率、熱電能はほぼ両者の割
合にあった特性が得られる。
本発明では、その特殊な構成により非常に特異な特性が
得られ、例えば９９−９ｗｔ％低熱伝導、絶縁体（高電
気抵抗体）でありながら低電気抵抗を示す。この為に熱
電素子の熱伝導率が大幅に減少し、従来考えられなかっ
たエネルギー効率（ＣＯＰ）の改善された熱電素子材料
が提供される。
得られ、例えば９９−９ｗｔ％低熱伝導、絶縁体（高電
気抵抗体）でありながら低電気抵抗を示す。この為に熱
電素子の熱伝導率が大幅に減少し、従来考えられなかっ
たエネルギー効率（ＣＯＰ）の改善された熱電素子材料
が提供される。
実施例
以下に限定的でない実施例を示す。
実施例１
第１の物質としてセラミック系の中でも低熱伝導材料で
あるコージライト（２Ｍｇ０・２Ａ Ｉ ２０ 、・５
ＳｉＯｚ）を平均粒径２５μｍの粉体とし、第２の物質
としてビスマス、アンチモン、テルル系合金を用い、両
者を混合して約８００℃の容器中で数時間２００気圧で
ホットプレスしたところ、第１図に示すような気孔率５
％以下の高密度のナノコンポジブト焼結体を得た。第１
の物質１１が、第２の物質１２にほぼ一様に覆われてい
た。
あるコージライト（２Ｍｇ０・２Ａ Ｉ ２０ 、・５
ＳｉＯｚ）を平均粒径２５μｍの粉体とし、第２の物質
としてビスマス、アンチモン、テルル系合金を用い、両
者を混合して約８００℃の容器中で数時間２００気圧で
ホットプレスしたところ、第１図に示すような気孔率５
％以下の高密度のナノコンポジブト焼結体を得た。第１
の物質１１が、第２の物質１２にほぼ一様に覆われてい
た。
この焼結体の熱伝導率を測定したところ、第２の物質単
独の焼結体に比べ約１７２の値を得た。
独の焼結体に比べ約１７２の値を得た。
また、熱電能・、電気抵抗率は第２の物質の特性とほぼ
同じ値であった。
同じ値であった。
実施例２
実施例１のホットプレスを３００気圧で行なったところ
、気孔率が３％以下のナノコンポジット焼結体を得た。
、気孔率が３％以下のナノコンポジット焼結体を得た。
得られた焼結体の熱伝導率は、第２の物質単独に比べて
約１１５まで低下した。この時の第２の物質の膜厚は約
０．５μｍであることが測定された。
約１１５まで低下した。この時の第２の物質の膜厚は約
０．５μｍであることが測定された。
また、この焼結体の熱電能は約３００μｖ／℃であり、
第２の物質単独で達成された従来の値を太き（上回って
いることが判明した。電気抵抗率は膜厚の減少により、
やや増加したが、熱電素子の性能指数は８ＸＩＯ（Ｋ
）を達成していることが確認された。
第２の物質単独で達成された従来の値を太き（上回って
いることが判明した。電気抵抗率は膜厚の減少により、
やや増加したが、熱電素子の性能指数は８ＸＩＯ（Ｋ
）を達成していることが確認された。
実施例３
実施例１．２におけるホットプレスを一軸性にすること
により、球状に近い第１の物質２１よりなる粒子の形状
が、第２図に示すように２：１以上の偏平度をもつ偏平
状粒子に変形し、且つ第２の物質２２によって覆われて
いる。
により、球状に近い第１の物質２１よりなる粒子の形状
が、第２図に示すように２：１以上の偏平度をもつ偏平
状粒子に変形し、且つ第２の物質２２によって覆われて
いる。
本実施例では圧力と一軸性を調整することに依ってさら
に偏平度を変化させることができ。
に偏平度を変化させることができ。
ＩＯ＝１程度までに実現できた。
異方化により高密度化が更に達成され、以上の例に於て
、５％の気孔率が３％に、２％が約１％に改善された。
、５％の気孔率が３％に、２％が約１％に改善された。
また、熱伝導率は粒子の長軸方向では更に数１０％低下
することが確認された。
することが確認された。
以上のような効果は、母相微粒子が単一でなく複合微粒
子であっても同様な効果があり、又説明に用いた合金材
料に限らず、他の多くの材料に適用され優れた熱電素子
が実現されることはいうまでもない。さらに本発明の実
施例４として、第３図に示すように、第１の物質３１と
第２の物質３２とが微小粒径複合体を構成し、且つ第２
の物質３３の極薄い層が第１の物質３工をほぼ覆うよう
にすることができる。− 発明の効果 本発明の熱電素子は従来にはない高効率の熱電性能を示
し、省エネルギーになると共に、現在の主流であるフロ
ン冷媒を使った冷却、暖房システムに対し、安全性の高
い、静粛性に優れたシステムが実現できる。
子であっても同様な効果があり、又説明に用いた合金材
料に限らず、他の多くの材料に適用され優れた熱電素子
が実現されることはいうまでもない。さらに本発明の実
施例４として、第３図に示すように、第１の物質３１と
第２の物質３２とが微小粒径複合体を構成し、且つ第２
の物質３３の極薄い層が第１の物質３工をほぼ覆うよう
にすることができる。− 発明の効果 本発明の熱電素子は従来にはない高効率の熱電性能を示
し、省エネルギーになると共に、現在の主流であるフロ
ン冷媒を使った冷却、暖房システムに対し、安全性の高
い、静粛性に優れたシステムが実現できる。
第１図は本発明の実施例１におけるナノコンポジット材
料の構成を説明する断面概念図、第２図は本発明の実施
例３のナノコンポジット材料の構成を説明する断面概念
図、第３図は本発明の実施例４におけるナノコンポジッ
ト材料の構成を説明する断面概念図である。 １１．２１，３１・・・・・・第１の物質、１２，２２
゜３２．３３・・・・・・第２の物質。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第１図
１、−第１゜、、賀ｉ１ｆ２ｔｔ−−−セＡ
怖算 Ｉ ｔｔ ２ｔ−一才２メ膓
頁！
料の構成を説明する断面概念図、第２図は本発明の実施
例３のナノコンポジット材料の構成を説明する断面概念
図、第３図は本発明の実施例４におけるナノコンポジッ
ト材料の構成を説明する断面概念図である。 １１．２１，３１・・・・・・第１の物質、１２，２２
゜３２．３３・・・・・・第２の物質。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第１図
１、−第１゜、、賀ｉ１ｆ２ｔｔ−−−セＡ
怖算 Ｉ ｔｔ ２ｔ−一才２メ膓
頁！
Claims (3)
- （１）第１の物質が少なくとも低熱伝導材料を含む母相
微小粒子であり、第２の物質が少なくとも高熱電能材料
を含み、前記第２の物質が独立した極薄い層を形成し、
前記母相微小粒子の周辺をほぼ覆い、且つ母相微小粒子
間をほぼ隔離し、気孔率が５％以下であるナノコンポジ
ット材料を用いたことを特徴とする熱電素子。 - （２）第１の物質である少なくとも低熱伝導材料を含む
母相微小粒子とからなる第１の物質と少なくとも高熱電
能材料を含む第２の物質の少なくともこれら２種の物質
からなる微小粒径複合体より構成され、第１の物質より
なる母相低熱伝導粒子の周辺を少なくとも第２の物質が
別の極薄い層を形成し、ほぼ全面を覆っており且つ母相
粒子間をほぼ隔離してなる、気孔率が５％以下であるナ
ノコンポジット材料を用いたことを特徴とした熱電素子
。 - （３）第１の物質が偏平な形状を有し、気孔率が３％以
下であるナノコンポジット材料を用いたことを特徴とす
る請求項１もしくは２記載の熱電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288337A JPH03148879A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 熱電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288337A JPH03148879A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 熱電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148879A true JPH03148879A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=17728889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1288337A Pending JPH03148879A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 熱電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03148879A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5507879A (en) * | 1992-06-09 | 1996-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sensor utilizing thermoelectric material and method for manufacture thereof |
| EP1820224A2 (en) * | 2004-12-07 | 2007-08-22 | Toyota Technical Center, U.S.A., Inc. | Nanostructured bulk thermoelectric material |
| WO2008149911A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 熱電変換素子の製造方法 |
| EP2210288A2 (en) * | 2007-11-01 | 2010-07-28 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Nanostructured bulk thermoelectric material |
| JP2010199276A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Konica Minolta Holdings Inc | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| WO2012095727A2 (en) | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of producing nanocomposite thermoelectric conversion element |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1288337A patent/JPH03148879A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5507879A (en) * | 1992-06-09 | 1996-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sensor utilizing thermoelectric material and method for manufacture thereof |
| EP1820224A2 (en) * | 2004-12-07 | 2007-08-22 | Toyota Technical Center, U.S.A., Inc. | Nanostructured bulk thermoelectric material |
| JP2008523614A (ja) * | 2004-12-07 | 2008-07-03 | トヨタ テクニカル センター，ユー．エス．エー．，インコーポレイティド | ナノ構造のバルク熱電材料 |
| EP1820224A4 (en) * | 2004-12-07 | 2012-10-31 | Toyota Technical Ct U S A Inc | THERMOELECTRIC MATERIAL NANOSTRUCTURE IN BULK |
| WO2008149911A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 熱電変換素子の製造方法 |
| EP2210288A2 (en) * | 2007-11-01 | 2010-07-28 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Nanostructured bulk thermoelectric material |
| JP2011503878A (ja) * | 2007-11-01 | 2011-01-27 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド | ナノ構造化バルク熱電材料 |
| EP2210288A4 (en) * | 2007-11-01 | 2012-10-31 | Toyota Eng & Mfg North America | NANOSTRUCTURED GROSS THERMOELECTRIC MATERIAL |
| JP2010199276A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Konica Minolta Holdings Inc | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| WO2012095727A2 (en) | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of producing nanocomposite thermoelectric conversion element |
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