JPH10125963A - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
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- JPH10125963A JPH10125963A JP8294385A JP29438596A JPH10125963A JP H10125963 A JPH10125963 A JP H10125963A JP 8294385 A JP8294385 A JP 8294385A JP 29438596 A JP29438596 A JP 29438596A JP H10125963 A JPH10125963 A JP H10125963A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱−電気間の高いエネルギー変換効率を有す
る熱電変換装置。 【課題解決の手段】 アルミニウム基板基材の表面に化
学的に結合し、多孔質層と６〜１５０ｎｍの厚さのバリ
アー層から成る酸化アルミニウム絶縁層と、該絶縁層孔
内及び絶縁層上に設けた７０μｍ以上の厚みを有する電
極と、該電極上に直列回路をなすように搭載された形状
因子が３００〜１２００／ｍである熱電変換素子を有す
る熱電変換装置。
る熱電変換装置。 【課題解決の手段】 アルミニウム基板基材の表面に化
学的に結合し、多孔質層と６〜１５０ｎｍの厚さのバリ
アー層から成る酸化アルミニウム絶縁層と、該絶縁層孔
内及び絶縁層上に設けた７０μｍ以上の厚みを有する電
極と、該電極上に直列回路をなすように搭載された形状
因子が３００〜１２００／ｍである熱電変換素子を有す
る熱電変換装置。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、熱−電気間のエ
ネルギー変換を行う為のエネルギー変換装置に関する。
ネルギー変換を行う為のエネルギー変換装置に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】熱を発生、又は吸収する熱電
変換素子を搭載した熱電変換装置では、より高いエネル
ギー変換効率を得る上で、回路の高集積化や高性能化が
はかられているが、回路の高集積化による発熱量の増大
や高性能化に伴いより高い温度差を経る場合があり、こ
れらに対応できる高い放熱特性を備えた熱伝導性基板が
要求されている。このような高い放熱特性を有する熱伝
導性基板として、アルミニウム基板基材と、アルミニウ
ム基板基材の表面に化学的に結合し、多孔質層及び該多
孔質層とアルミニウム基板基材の間に介在するバリアー
層から構成された酸化アルミニウム絶縁層と、該絶縁層
の孔及び絶縁層上に設けた電極を含む電気回路からなる
熱伝導性基板が提唱されている。（特願平７−３３４０
３２号、特願平８−１５３９９０号参照）
変換素子を搭載した熱電変換装置では、より高いエネル
ギー変換効率を得る上で、回路の高集積化や高性能化が
はかられているが、回路の高集積化による発熱量の増大
や高性能化に伴いより高い温度差を経る場合があり、こ
れらに対応できる高い放熱特性を備えた熱伝導性基板が
要求されている。このような高い放熱特性を有する熱伝
導性基板として、アルミニウム基板基材と、アルミニウ
ム基板基材の表面に化学的に結合し、多孔質層及び該多
孔質層とアルミニウム基板基材の間に介在するバリアー
層から構成された酸化アルミニウム絶縁層と、該絶縁層
の孔及び絶縁層上に設けた電極を含む電気回路からなる
熱伝導性基板が提唱されている。（特願平７−３３４０
３２号、特願平８−１５３９９０号参照）
【０００３】しかるに、前記基板を用いた熱電変換装置
では、実使用に於いては、電極部の厚みが厚いと熱抵抗
が増大し、厚みが薄いと通電時に電極が熱を発生し易く
なる為、電極の厚みをかなり仔細に調整する必要があっ
た。また、熱電変換素子と電極との間の熱抵抗が素子本
来が有する熱電変換特性を発現する上での支障となるこ
とがあった。更に電極部と基板基材との絶縁性の確保を
実質的には酸化アルミニウムの多孔質層と金属アルミニ
ウムとの間に介在せしめたバリアー層によっている為、
絶縁状態の安定性に欠け易く、通電時に電極が発熱し、
効率的な熱の移動の妨げとなることもあった。
では、実使用に於いては、電極部の厚みが厚いと熱抵抗
が増大し、厚みが薄いと通電時に電極が熱を発生し易く
なる為、電極の厚みをかなり仔細に調整する必要があっ
た。また、熱電変換素子と電極との間の熱抵抗が素子本
来が有する熱電変換特性を発現する上での支障となるこ
とがあった。更に電極部と基板基材との絶縁性の確保を
実質的には酸化アルミニウムの多孔質層と金属アルミニ
ウムとの間に介在せしめたバリアー層によっている為、
絶縁状態の安定性に欠け易く、通電時に電極が発熱し、
効率的な熱の移動の妨げとなることもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点の
解決、即ち、従来殆ど検討されなかった電極部の厚さや
実使用下での十分な絶縁性を確保できるバリアー層の厚
み寸法、更に電極上への熱電変換素子の搭載によって生
じる高発熱化或いは熱抵抗の増大化を防ぐことができる
素子の設置形態や寸法上の最適値を定めることにより、
安定してより高いエネルギー変換効率を発揮できる熱電
変換装置を提供することを目的としたものである。
解決、即ち、従来殆ど検討されなかった電極部の厚さや
実使用下での十分な絶縁性を確保できるバリアー層の厚
み寸法、更に電極上への熱電変換素子の搭載によって生
じる高発熱化或いは熱抵抗の増大化を防ぐことができる
素子の設置形態や寸法上の最適値を定めることにより、
安定してより高いエネルギー変換効率を発揮できる熱電
変換装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミニ
ウム基板基材と、多孔質層とバリアー層とからなる酸化
アルミニウム絶縁層と、該多孔質絶縁層上に設置された
電極と、該電極上に設置した熱電変換素子を有する熱電
変換装置に於いて、絶縁性を支配する該バリアー層の厚
さとして熱抵抗の増大を抑えることができる範囲の厚さ
を選定することで安定した絶縁性を確保し、また電極を
一定以上の厚さとすることで電極そのものの発熱を抑え
ることができ、更に電極上に設置する熱電変換素子を直
列回路とし、該素子の断面積と高さの形状寸法の比であ
る形状因子を定めることで熱電変換素子本来の性能をよ
り高い変換効率で安定して発揮できる熱電変換装置が得
られることを見出し、本発明を完成するに至った。
ウム基板基材と、多孔質層とバリアー層とからなる酸化
アルミニウム絶縁層と、該多孔質絶縁層上に設置された
電極と、該電極上に設置した熱電変換素子を有する熱電
変換装置に於いて、絶縁性を支配する該バリアー層の厚
さとして熱抵抗の増大を抑えることができる範囲の厚さ
を選定することで安定した絶縁性を確保し、また電極を
一定以上の厚さとすることで電極そのものの発熱を抑え
ることができ、更に電極上に設置する熱電変換素子を直
列回路とし、該素子の断面積と高さの形状寸法の比であ
る形状因子を定めることで熱電変換素子本来の性能をよ
り高い変換効率で安定して発揮できる熱電変換装置が得
られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】即ち本発明は、（１）アルミニウム基板基
材と、アルミニウム基板基材の表面に化学的に結合し、
多孔質層及び該多孔質層とアルミニウム基板基材の間に
介在する厚さ６〜１５０ｎｍのバリアー層から成る酸化
アルミニウム絶縁層と、該絶縁層の孔及び絶縁層上に設
けた絶縁層上からの厚さが７０μｍ以上の電極と、該電
極上に直列回路をなすように搭載された垂直方向の断面
積（Ｓ）と高さ（Ｌ）の比：Ｌ／Ｓが３００〜１２００
／ｍである熱電変換素子を有することを特徴とする熱電
変換装置である。
材と、アルミニウム基板基材の表面に化学的に結合し、
多孔質層及び該多孔質層とアルミニウム基板基材の間に
介在する厚さ６〜１５０ｎｍのバリアー層から成る酸化
アルミニウム絶縁層と、該絶縁層の孔及び絶縁層上に設
けた絶縁層上からの厚さが７０μｍ以上の電極と、該電
極上に直列回路をなすように搭載された垂直方向の断面
積（Ｓ）と高さ（Ｌ）の比：Ｌ／Ｓが３００〜１２００
／ｍである熱電変換素子を有することを特徴とする熱電
変換装置である。
【０００７】また本発明は、（２）電極の厚さが８０〜
５００μｍであることを特徴とする前記（１）の熱電変
換装置である。
５００μｍであることを特徴とする前記（１）の熱電変
換装置である。
【０００８】また本発明は、（３）熱電変換素子が、約
３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の性能指数を有する
ｐ型およびｎ型の熱電半導体材料からなることを特徴と
する前記（１）又は（２）の何れかの熱電変換装置であ
る。
３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の性能指数を有する
ｐ型およびｎ型の熱電半導体材料からなることを特徴と
する前記（１）又は（２）の何れかの熱電変換装置であ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の熱電変換装置を構成する
熱伝導性基板は熱伝導率が高く、純度９９．８％以上の
金属アルミニウムを基板基材とし、その形状や寸法は少
なくとも平面を有し、一般的に用いられている電気回路
や電子回路を搭載した基板と概ね大差がない範囲であれ
ば特に限定されない。
熱伝導性基板は熱伝導率が高く、純度９９．８％以上の
金属アルミニウムを基板基材とし、その形状や寸法は少
なくとも平面を有し、一般的に用いられている電気回路
や電子回路を搭載した基板と概ね大差がない範囲であれ
ば特に限定されない。
【００１０】この金属アルミニウム基板基材の何れか１
つの平面を表面とし、この表面の一部若しくは全てに酸
化アルミニウム絶縁層が化学的に結合している。該絶縁
層は上表面に開口孔端を有し、かつアルミニウム基材に
は連通していない孔のみで構成された多孔質層と、該多
孔質層とアルミニウム基材との間に介在するバリアー層
の二層構造であって、バリアー層の厚みを６〜１５０ｎ
ｍとしたものである。尚、バリアー層の厚みが６ｎｍ未
満にすると絶縁性の不足をきたし易く、１５０ｎｍを越
えると酸化物層の増大により熱抵抗が著しく高くなるの
で、何れも好ましくない。
つの平面を表面とし、この表面の一部若しくは全てに酸
化アルミニウム絶縁層が化学的に結合している。該絶縁
層は上表面に開口孔端を有し、かつアルミニウム基材に
は連通していない孔のみで構成された多孔質層と、該多
孔質層とアルミニウム基材との間に介在するバリアー層
の二層構造であって、バリアー層の厚みを６〜１５０ｎ
ｍとしたものである。尚、バリアー層の厚みが６ｎｍ未
満にすると絶縁性の不足をきたし易く、１５０ｎｍを越
えると酸化物層の増大により熱抵抗が著しく高くなるの
で、何れも好ましくない。
【００１１】前記絶縁層の孔内及び絶縁層上には電極が
形成される。電極の材質は、室温（約３００Ｋ）に於け
る熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以上であって、電気抵抗のな
るべく低い金属、合金又は金属間化合物を用いるのが望
ましく、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎの何れか１種
以上の金属、合金、或いは金属間化合物とする。電極の
厚みは、絶縁層上からの厚さが何れも７０μｍ以上、好
ましくは８０〜５００μｍとする。厚みが７０μｍ未満
の場合電極が通電時に発熱し易く、５００μｍを越える
と熱抵抗が増大し易く、更に製造コストも上昇するので
何れも好ましくない。
形成される。電極の材質は、室温（約３００Ｋ）に於け
る熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以上であって、電気抵抗のな
るべく低い金属、合金又は金属間化合物を用いるのが望
ましく、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎの何れか１種
以上の金属、合金、或いは金属間化合物とする。電極の
厚みは、絶縁層上からの厚さが何れも７０μｍ以上、好
ましくは８０〜５００μｍとする。厚みが７０μｍ未満
の場合電極が通電時に発熱し易く、５００μｍを越える
と熱抵抗が増大し易く、更に製造コストも上昇するので
何れも好ましくない。
【００１２】該電極上には、熱電変換素子が直列回路を
なすように接合され、該熱電変換素子の形状寸法は、垂
直方向の断面積（Ｓ）と電極と素子との接点からの高さ
（Ｌ）の比（Ｌ／Ｓ）で表される形状因子が何れの箇所
に於いてもＬ／Ｓ＝３００〜１２００／ｍであれば、そ
れぞれの寸法の絶対値は何れの値でも良く、その具体的
形状についても前記（Ｓ）と（Ｌ）の関係が満たされて
いる限り、特に限定されない。尚、Ｌ／Ｓが３００未満
では熱移動が十分行われ難くなり、Ｌ／Ｓが１２００を
越えると素子が発熱するので好ましくない。またこの熱
電変換素子は、約３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の
性能指数を有するｐ型又はｎ型の熱電半導体材料からな
るものであることが好ましく、このような材料として例
えばキャリア濃度が最適化されたＢｉ−Ｔｅ系化合物等
を挙げることができる。また、一般に熱電変換装置の吸
熱量が最大になる場合のエネルギー収支式は、ゼーベッ
ク係数をα、比抵抗をρ、熱伝導率をκとし、最大級熱
量をｑｃ、低温側温度をＴｃとすると、ｑｃ＝（α2・
Ｔｃ2・Ｓ）／（２ρ・Ｌ）−（Ｓ・κ・△Ｔ／Ｌ）で
あることから、各物性値が既知であれば形状因子の値を
理論的に求めることも出来る。
なすように接合され、該熱電変換素子の形状寸法は、垂
直方向の断面積（Ｓ）と電極と素子との接点からの高さ
（Ｌ）の比（Ｌ／Ｓ）で表される形状因子が何れの箇所
に於いてもＬ／Ｓ＝３００〜１２００／ｍであれば、そ
れぞれの寸法の絶対値は何れの値でも良く、その具体的
形状についても前記（Ｓ）と（Ｌ）の関係が満たされて
いる限り、特に限定されない。尚、Ｌ／Ｓが３００未満
では熱移動が十分行われ難くなり、Ｌ／Ｓが１２００を
越えると素子が発熱するので好ましくない。またこの熱
電変換素子は、約３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の
性能指数を有するｐ型又はｎ型の熱電半導体材料からな
るものであることが好ましく、このような材料として例
えばキャリア濃度が最適化されたＢｉ−Ｔｅ系化合物等
を挙げることができる。また、一般に熱電変換装置の吸
熱量が最大になる場合のエネルギー収支式は、ゼーベッ
ク係数をα、比抵抗をρ、熱伝導率をκとし、最大級熱
量をｑｃ、低温側温度をＴｃとすると、ｑｃ＝（α2・
Ｔｃ2・Ｓ）／（２ρ・Ｌ）−（Ｓ・κ・△Ｔ／Ｌ）で
あることから、各物性値が既知であれば形状因子の値を
理論的に求めることも出来る。
【００１３】尚、前記構成からなる熱電変換装置の製造
方法の一例を示すと、純度９９．８％以上で金属アルミ
ニウムの平面を、燐酸浴や蓚酸浴を用いてポーラス型陽
極酸化処理し、表面に酸化アルミニウム多孔質層と該多
孔質層とアルミニウム金属の間に酸化アルミニウムのバ
リアー層を形成させる。ここでバリアー層の厚さを陽極
酸化処理時の印加電圧を調整することで６〜１５０ｎｍ
にする。次いで該多孔質層の孔内部及び多孔質層表面に
前記記載の材質の電極を、スパッタリング法や気相蒸着
法、或いはメッキ法によって設置する。その際、電極の
厚みが、絶縁層上から何れも７０μｍ以上、好ましくは
８０〜５００μｍとなるように調整する。更に、この電
極上に、前記記載の断面積（Ｓ）と高さ（Ｌ）の寸法比
を有する約３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の性能指
数を有するｐ型およびｎ型の熱電半導体材料を特に介在
物を設けずに接合等により直接搭載する。
方法の一例を示すと、純度９９．８％以上で金属アルミ
ニウムの平面を、燐酸浴や蓚酸浴を用いてポーラス型陽
極酸化処理し、表面に酸化アルミニウム多孔質層と該多
孔質層とアルミニウム金属の間に酸化アルミニウムのバ
リアー層を形成させる。ここでバリアー層の厚さを陽極
酸化処理時の印加電圧を調整することで６〜１５０ｎｍ
にする。次いで該多孔質層の孔内部及び多孔質層表面に
前記記載の材質の電極を、スパッタリング法や気相蒸着
法、或いはメッキ法によって設置する。その際、電極の
厚みが、絶縁層上から何れも７０μｍ以上、好ましくは
８０〜５００μｍとなるように調整する。更に、この電
極上に、前記記載の断面積（Ｓ）と高さ（Ｌ）の寸法比
を有する約３００Ｋで２．４×１０-3／Ｋ以上の性能指
数を有するｐ型およびｎ型の熱電半導体材料を特に介在
物を設けずに接合等により直接搭載する。
【００１４】
【実施例】以下、この発明に基づく実施例、並びにこの
発明の範囲から外れる比較例を合わせて記す。 ［実施例１］ 純度９９．８％で厚さ１ｍｍ、縦２０ｍ
ｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を用い、蓚酸を
処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化して厚さ７０ｎ
ｍのバリアー層と多孔質層から構成された酸化アルミニ
ウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２０ｍｍ、横２
０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び該絶縁層の孔
内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッキ膜を形成
し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電解銅メッキ
膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製した。次い
で該熱電導性基板上の銅電極に接合された、断面積１．
９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが ８１
６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型および
ｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換
装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定し
たところ、１４．６Ｗであった。
発明の範囲から外れる比較例を合わせて記す。 ［実施例１］ 純度９９．８％で厚さ１ｍｍ、縦２０ｍ
ｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を用い、蓚酸を
処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化して厚さ７０ｎ
ｍのバリアー層と多孔質層から構成された酸化アルミニ
ウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２０ｍｍ、横２
０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び該絶縁層の孔
内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッキ膜を形成
し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電解銅メッキ
膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製した。次い
で該熱電導性基板上の銅電極に接合された、断面積１．
９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが ８１
６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型および
ｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換
装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定し
たところ、１４．６Ｗであった。
【００１５】［実施例２］ 純度９９．８％で厚さ１ｍ
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ１００μｍの
電解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作
製した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合され
た、断面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが
８１６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型お
よびｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電
変換装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測
定したところ、１５．０Ｗであった。
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ１００μｍの
電解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作
製した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合され
た、断面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが
８１６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型お
よびｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電
変換装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測
定したところ、１５．０Ｗであった。
【００１６】［比較例１］ 純度９９．８％で厚さ１ｍ
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ２ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された酸
化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２０
ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び該
絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッキ
膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電解
銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製し
た。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、断
面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが８１６
／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型およびｎ
型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換装
置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定しよ
うと試みたが、電極から基板基材へ電流がリークした
為、正常に動作しなかった。
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ２ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された酸
化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２０
ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び該
絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッキ
膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電解
銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製し
た。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、断
面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが８１６
／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型およびｎ
型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換装
置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定しよ
うと試みたが、電極から基板基材へ電流がリークした
為、正常に動作しなかった。
【００１７】［比較例２］ 純度９９．８％で厚さ１ｍ
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ３０μｍの電
解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製
した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、
断面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが８１
６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型および
ｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換
装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定し
ようと試みたが、通電時に電極自体が発熱した為、正常
に動作しなかった。
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ３０μｍの電
解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製
した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、
断面積１．９６ｍｍ2、高さ１．６ｍｍでＬ／Ｓが８１
６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型および
ｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変換
装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定し
ようと試みたが、通電時に電極自体が発熱した為、正常
に動作しなかった。
【００１８】［比較例３］ 純度９９．８％で厚さ１ｍ
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電
解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製
した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、
断面積１．９６ｍｍ2、高さ２．５ｍｍでＬ／Ｓが１２
７６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型およ
びｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変
換装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定
したところ、８．０Ｗであった。
ｍ、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの金属アルミニウム平板を
用い、蓚酸を処理浴とし、表面をポーラス型陽極酸化し
て厚さ７０ｎｍのバリアー層と多孔質層から構成された
酸化アルミニウム絶縁層を生成させ、厚さ１ｍｍ、縦２
０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウム板の該絶縁層上及び
該絶縁層の孔内に、厚さ約５μｍの無電解ニッケルメッ
キ膜を形成し、更に該ニッケル膜上に厚さ７０μｍの電
解銅メッキ膜を形成して電極とした熱伝導性基板を作製
した。次いで該熱電導性基板上の銅電極に接合された、
断面積１．９６ｍｍ2、高さ２．５ｍｍでＬ／Ｓが１２
７６／ｍである性能指数３．０×１０-3／Ｋのｐ型およ
びｎ型Ｂｉ−Ｔｅ系熱電変換素子３１対を設置し熱電変
換装置を作製した。該熱電変換装置の最大吸熱量を測定
したところ、８．０Ｗであった。
【００１９】
【発明の効果】本発明の熱電変換装置は、優れた熱の移
動効率を有するものであり、搭載された熱電変換素子本
来の性状を十分発現できるものである。またその用途に
ついては、従来の熱電変換装置では低い変換効率しか発
現できないために実用化には至らなかった冷蔵庫等の冷
却装置への適用が可能となる。
動効率を有するものであり、搭載された熱電変換素子本
来の性状を十分発現できるものである。またその用途に
ついては、従来の熱電変換装置では低い変換効率しか発
現できないために実用化には至らなかった冷蔵庫等の冷
却装置への適用が可能となる。
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウム基板基材と、アルミニウム
基板基材の表面に化学的に結合し、多孔質層及び該多孔
質層とアルミニウム基板基材の間に介在する厚さ６〜１
５０ｎｍのバリアー層から成る酸化アルミニウム絶縁層
と、該絶縁層の孔及び絶縁層上に設けた絶縁層上からの
厚さが７０μｍ以上の電極と、該電極上に直列回路をな
すように搭載された断面積（Ｓ）と高さ（Ｌ）の比：Ｌ
／Ｓが３００〜１２００／ｍである熱電変換素子を有す
ることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項２】 電極の厚さが８０〜５００μｍであるこ
とを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。 - 【請求項３】 熱電変換素子が、約３００Ｋで２．４×
１０-3／Ｋ以上の性能指数を有するｐ型およびｎ型の熱
電半導体材料からなることを特徴とする請求項１又は２
の何れか記載の熱電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8294385A JPH10125963A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 熱電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8294385A JPH10125963A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 熱電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125963A true JPH10125963A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17807048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8294385A Pending JPH10125963A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 熱電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125963A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156342A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 熱電デバイス |
| KR100445317B1 (ko) * | 1999-02-24 | 2004-08-18 | 조창제 | 열 운동 전자 정류 장치 및 이를 이용하여 물체 열을 전기에너지로 전환하는 방법 |
| WO2005124882A1 (ja) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Aruze Corp. | 熱電変換モジュール |
| WO2014024945A1 (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 熱量計および熱量計の設計方法 |
| JP2016012613A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 日立化成株式会社 | 熱電変換装置 |
| WO2016027128A1 (fr) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Aperam | Module de génération thermoélectrique et procédé de fabrication associé |
| CN110854261A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-28 | 深圳市汇城精密科技有限公司 | 电子制冷片的生产方法 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP8294385A patent/JPH10125963A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2014024945A1 (ja) * | 2012-08-07 | 2016-07-25 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 熱量計および熱量計の設計方法 |
| US9846089B2 (en) | 2012-08-07 | 2017-12-19 | National University Corporation Kyoto Institute Of Technology | Calorimeter and method for designing calorimeter |
| JP2016012613A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 日立化成株式会社 | 熱電変換装置 |
| WO2016027128A1 (fr) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Aperam | Module de génération thermoélectrique et procédé de fabrication associé |
| CN110854261A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-28 | 深圳市汇城精密科技有限公司 | 电子制冷片的生产方法 |
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