JPH1079532A - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
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- JPH1079532A JPH1079532A JP8234390A JP23439096A JPH1079532A JP H1079532 A JPH1079532 A JP H1079532A JP 8234390 A JP8234390 A JP 8234390A JP 23439096 A JP23439096 A JP 23439096A JP H1079532 A JPH1079532 A JP H1079532A
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/021—Control thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 性能的に優れ、投入消費電力が少なくてラン
ニングコストの低い熱電変換装置を提供する。 【解決手段】 熱電変換素子群３，７を複数段に積層し
たカスケード構造を有する熱電変換装置において、各段
の熱電変換素子群３，７に供給する電流密度Ｉ1,Ｉ2 が
異なるように（Ｉ2 ＞Ｉ1 ）構成されていることを特徴
とする。
ニングコストの低い熱電変換装置を提供する。 【解決手段】 熱電変換素子群３，７を複数段に積層し
たカスケード構造を有する熱電変換装置において、各段
の熱電変換素子群３，７に供給する電流密度Ｉ1,Ｉ2 が
異なるように（Ｉ2 ＞Ｉ1 ）構成されていることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷蔵庫や冷
凍庫などに使用される熱電変換装置に係り、特に熱電変
換素子群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱
電変換装置に関する。
凍庫などに使用される熱電変換装置に係り、特に熱電変
換素子群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱
電変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば冷蔵庫などに使用する熱電変換装
置において、熱電変換素子の吸熱流Ｑａｂは素子自体の
熱電変換特性が決まれば、図１２に示すように素子に流
す電流値（電力）によって変化し、電流値を上げていく
とあるところで吸熱流の最大値Ｑａｂ（ｍａｘ）となる
電流条件Ｉ（ｍａｘ）が得られ、それ以上電流値を上げ
ても吸熱流はかえって減少する傾向がある。
置において、熱電変換素子の吸熱流Ｑａｂは素子自体の
熱電変換特性が決まれば、図１２に示すように素子に流
す電流値（電力）によって変化し、電流値を上げていく
とあるところで吸熱流の最大値Ｑａｂ（ｍａｘ）となる
電流条件Ｉ（ｍａｘ）が得られ、それ以上電流値を上げ
ても吸熱流はかえって減少する傾向がある。
【０００３】そして熱電変換素子の吸熱流Ｑａｂと素子
の両端につく温度差ΔＴは、図１３に示すようにほぼ反
比例の関係にある。つまり、熱電変換素子の熱電変換特
性、素子形状、素子数などが一定の場合、つまり特定の
熱電変換素子を使用して吸熱流を設定したときには、熱
電変換素子の吸熱側と放熱側の温度差ΔＴは一義的に決
まる。
の両端につく温度差ΔＴは、図１３に示すようにほぼ反
比例の関係にある。つまり、熱電変換素子の熱電変換特
性、素子形状、素子数などが一定の場合、つまり特定の
熱電変換素子を使用して吸熱流を設定したときには、熱
電変換素子の吸熱側と放熱側の温度差ΔＴは一義的に決
まる。
【０００４】そのため例えば冷蔵や冷凍などの用途で温
度差ΔＴを大きくつけ、しかもある程度の吸熱能力を維
持するため、従来より図１４に示すように熱電変換素子
を複数段重ねたカスケード構造が採用されている。
度差ΔＴを大きくつけ、しかもある程度の吸熱能力を維
持するため、従来より図１４に示すように熱電変換素子
を複数段重ねたカスケード構造が採用されている。
【０００５】図１５〜図１７は従来のカスケード構造を
有する熱電変換装置の概略構成図で、図中の５１は上段
の熱電変換素子群、５２は下段の熱電変換素子群、５３
ａは吸熱側基板、５３ｂは放熱側基板、５４は電極、５
５は電源、５６は上段の熱電変換素子群５１と下段の熱
電変換素子群５２を電気的に接続するリード体である。
有する熱電変換装置の概略構成図で、図中の５１は上段
の熱電変換素子群、５２は下段の熱電変換素子群、５３
ａは吸熱側基板、５３ｂは放熱側基板、５４は電極、５
５は電源、５６は上段の熱電変換素子群５１と下段の熱
電変換素子群５２を電気的に接続するリード体である。
【０００６】図１５のタイプは、上段の熱電変換素子群
５１と下段の熱電変換素子群５２は同じ大きさの熱電変
換素子を使用して、同じ間隔で配置され、上段の熱電変
換素子群５１の個数が下段の熱電変換素子群５２の約１
／３前後と少なく、従って吸熱側基板５３ａの大きさは
放熱側基板５３ｂよりも小さい。
５１と下段の熱電変換素子群５２は同じ大きさの熱電変
換素子を使用して、同じ間隔で配置され、上段の熱電変
換素子群５１の個数が下段の熱電変換素子群５２の約１
／３前後と少なく、従って吸熱側基板５３ａの大きさは
放熱側基板５３ｂよりも小さい。
【０００７】図１６のタイプは、基本的には前記図１５
のタイプと同じであるが、上段の熱電変換素子群５１の
間隔を大きくとって分散配置され、従って吸熱側基板５
３ａの大きさも放熱側基板５３ｂとほぼ同じである。
のタイプと同じであるが、上段の熱電変換素子群５１の
間隔を大きくとって分散配置され、従って吸熱側基板５
３ａの大きさも放熱側基板５３ｂとほぼ同じである。
【０００８】図１７のタイプは、上段の熱電変換素子群
５１の大きさを下段の熱電変換素子５２より細くして、
素子数は上下同数にしている。
５１の大きさを下段の熱電変換素子５２より細くして、
素子数は上下同数にしている。
【０００９】なお、図１５ないし図１７のものは、全て
単一の電源５５を使用しており、この電源５５で上段の
熱電変換素子群５１と下段の熱電変換素子群５２の両方
を駆動していた。
単一の電源５５を使用しており、この電源５５で上段の
熱電変換素子群５１と下段の熱電変換素子群５２の両方
を駆動していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記従来の熱
電変換装置は、所望の吸熱量（温度差ΔＴ）を得るため
に大きな投入消費電力が必要であり、そのためにランニ
ングコストが高くつくという欠点を有している。本発明
者らはこの点について種々検討した結果、上下段の熱電
変換素子群を直列に接続して同じ電流値で駆動している
ことに起因していることを見出した。
電変換装置は、所望の吸熱量（温度差ΔＴ）を得るため
に大きな投入消費電力が必要であり、そのためにランニ
ングコストが高くつくという欠点を有している。本発明
者らはこの点について種々検討した結果、上下段の熱電
変換素子群を直列に接続して同じ電流値で駆動している
ことに起因していることを見出した。
【００１１】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消し、性能的に優れ、投入消費電力が少なくてランニン
グコストの低い熱電変換装置を提供することを目的とす
るものである。
消し、性能的に優れ、投入消費電力が少なくてランニン
グコストの低い熱電変換装置を提供することを目的とす
るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、熱電変換素子群を複数段に積層したカス
ケード構造を有する熱電変換装置において、各段の熱電
変換素子群に供給する電流密度が異なるように、例えば
前記複数段の熱電変換素子群のうち放熱側の熱電変換素
子群へ供給する電流密度が吸熱側の熱電変換素子群へ供
給する電流密度よりも大きくなるように構成したことを
特徴とするものである。
め、本発明は、熱電変換素子群を複数段に積層したカス
ケード構造を有する熱電変換装置において、各段の熱電
変換素子群に供給する電流密度が異なるように、例えば
前記複数段の熱電変換素子群のうち放熱側の熱電変換素
子群へ供給する電流密度が吸熱側の熱電変換素子群へ供
給する電流密度よりも大きくなるように構成したことを
特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は前述したように、熱電変
換素子群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱
電変換装置において、各段の熱電変換素子群に供給する
電流密度が異なるように構成することにより、各段の熱
電変換素子群に応じてその機能を十分に発揮することが
できる。そのため性能的に優れ、投入消費電力が少なく
てランニングコストの低い熱電変換装置を提供すること
が可能となる。
換素子群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱
電変換装置において、各段の熱電変換素子群に供給する
電流密度が異なるように構成することにより、各段の熱
電変換素子群に応じてその機能を十分に発揮することが
できる。そのため性能的に優れ、投入消費電力が少なく
てランニングコストの低い熱電変換装置を提供すること
が可能となる。
【００１４】次に本発明の実施の形態を図とともに説明
する。図１は、本発明の具体例１における熱電変換装置
の概略構成図である。
する。図１は、本発明の具体例１における熱電変換装置
の概略構成図である。
【００１５】図中の１は吸熱側基板、２は上段吸熱側電
極、３はＰ型半導体チップならびにＮ型半導体チップか
らなる吸熱側熱電変換素子群、４は上段放熱側電極、５
は中間基板、６は下段吸熱側電極、７はＰ型半導体チッ
プならびにＮ型半導体チップからなる放熱側熱電変換素
子群、８は下段放熱側電極、９は放熱側基板である。前
記基板１，５，９は、例えば表面にアルマイト薄膜を形
成したアルミニウムやアルミナセラミックなどから構成
されている。
極、３はＰ型半導体チップならびにＮ型半導体チップか
らなる吸熱側熱電変換素子群、４は上段放熱側電極、５
は中間基板、６は下段吸熱側電極、７はＰ型半導体チッ
プならびにＮ型半導体チップからなる放熱側熱電変換素
子群、８は下段放熱側電極、９は放熱側基板である。前
記基板１，５，９は、例えば表面にアルマイト薄膜を形
成したアルミニウムやアルミナセラミックなどから構成
されている。
【００１６】この図に示すように中間基板５を介して２
段のカスケード構造になっており、この具体例も以下に
述べる他の具体例も、吸熱側熱電変換素子群３と放熱側
熱電変換素子群７のチップの寸法ならびに使用個数が同
一になっている。
段のカスケード構造になっており、この具体例も以下に
述べる他の具体例も、吸熱側熱電変換素子群３と放熱側
熱電変換素子群７のチップの寸法ならびに使用個数が同
一になっている。
【００１７】本具体例の場合、電源１０が吸熱側電源１
０ａと放熱側電源１０ｂに分かれており、吸熱側電源１
０ａにより吸熱側熱電変換素子群３が電流密度Ｉ1 （例
えば９３Ａ／ｃｍ2 ）で、放熱側電源１０ｂにより放熱
側熱電変換素子群７が電流密度Ｉ2 （例えば２００Ａ／
ｃｍ2 ）で、それぞれ個別に駆動され、放熱側の電流密
度Ｉ2 の方が吸熱側の電流密度Ｉ1 よりも大きく設定さ
れている（Ｉ2 ＞Ｉ1）。
０ａと放熱側電源１０ｂに分かれており、吸熱側電源１
０ａにより吸熱側熱電変換素子群３が電流密度Ｉ1 （例
えば９３Ａ／ｃｍ2 ）で、放熱側電源１０ｂにより放熱
側熱電変換素子群７が電流密度Ｉ2 （例えば２００Ａ／
ｃｍ2 ）で、それぞれ個別に駆動され、放熱側の電流密
度Ｉ2 の方が吸熱側の電流密度Ｉ1 よりも大きく設定さ
れている（Ｉ2 ＞Ｉ1）。
【００１８】図２は、本発明に係る熱電変換装置と従来
のものの特性を比較して示す図である。すなわち本発明
に係る熱電変換装置の吸熱側熱電変換素子群と放熱側熱
電変換素子群は同一の半導体チップを同数使用し、すな
わち吸熱段と放熱段のチップ数の比を１：１とし、吸熱
側熱電変換素子群に対して９３Ａ／ｃｍ2 の電流密度に
なるように電流を流し、個別の電源を使用して放熱側熱
電変換素子群に対しては２００Ａ／ｃｍ2 の電流密度に
なるように電流を流した。
のものの特性を比較して示す図である。すなわち本発明
に係る熱電変換装置の吸熱側熱電変換素子群と放熱側熱
電変換素子群は同一の半導体チップを同数使用し、すな
わち吸熱段と放熱段のチップ数の比を１：１とし、吸熱
側熱電変換素子群に対して９３Ａ／ｃｍ2 の電流密度に
なるように電流を流し、個別の電源を使用して放熱側熱
電変換素子群に対しては２００Ａ／ｃｍ2 の電流密度に
なるように電流を流した。
【００１９】一方、比較例としての従来の熱電変換装置
は、吸熱側熱電変換素子群として前記本発明に係る熱電
変換装置と同一の半導体チップを同数使用し、放熱側熱
電変換素子群は吸熱側の３倍、すなわち吸熱段と放熱段
のチップ数の比を１：３とし、吸熱側熱電変換素子群と
放熱側熱電変換素子群を直列に接続し、２００Ａ／ｃｍ
2 の電流密度になるように電流を流した。
は、吸熱側熱電変換素子群として前記本発明に係る熱電
変換装置と同一の半導体チップを同数使用し、放熱側熱
電変換素子群は吸熱側の３倍、すなわち吸熱段と放熱段
のチップ数の比を１：３とし、吸熱側熱電変換素子群と
放熱側熱電変換素子群を直列に接続し、２００Ａ／ｃｍ
2 の電流密度になるように電流を流した。
【００２０】そしてこの両熱電変換装置の各温度差ΔＴ
とＣＯＰとの関係を図２に示した。図中の線Ａは本発明
に係る熱電変換装置、線Ｂは従来の熱電変換装置の特性
を示す線で、この図から明らかなように同じ温度差ΔＴ
であると本発明に係る熱電変換装置の方がＣＯＰが高
く、このことは本発明に係る熱電変換装置の方が熱電変
換特性に優れていることを示す。言い換えれば、投入消
費電力が少なくても所望の温度差を得ることができ、結
局、ランニングコストの低減が図れる。
とＣＯＰとの関係を図２に示した。図中の線Ａは本発明
に係る熱電変換装置、線Ｂは従来の熱電変換装置の特性
を示す線で、この図から明らかなように同じ温度差ΔＴ
であると本発明に係る熱電変換装置の方がＣＯＰが高
く、このことは本発明に係る熱電変換装置の方が熱電変
換特性に優れていることを示す。言い換えれば、投入消
費電力が少なくても所望の温度差を得ることができ、結
局、ランニングコストの低減が図れる。
【００２１】図３は、本発明に係る熱電変換装置におい
て上下に同一寸法の熱電変換素子（１．４ｍｍ角で高さ
１．６ｍｍ）を使用した場合の上下の素子数の比を放熱
段（下段）素子数／吸熱段（上段）素子数で表し、単位
面積当たり同一吸熱量（温度差６０℃で８．７Ｗ）を得
るための熱電変換装置への投入消費電力（縦軸）と前記
素子数の比（横軸）との関係を示す特性図である。なお
図中の点線は、従来の熱電変換装置（放熱段素子数／吸
熱段素子数＝３）の投入消費電力（８５Ｗ）のラインで
ある。
て上下に同一寸法の熱電変換素子（１．４ｍｍ角で高さ
１．６ｍｍ）を使用した場合の上下の素子数の比を放熱
段（下段）素子数／吸熱段（上段）素子数で表し、単位
面積当たり同一吸熱量（温度差６０℃で８．７Ｗ）を得
るための熱電変換装置への投入消費電力（縦軸）と前記
素子数の比（横軸）との関係を示す特性図である。なお
図中の点線は、従来の熱電変換装置（放熱段素子数／吸
熱段素子数＝３）の投入消費電力（８５Ｗ）のラインで
ある。
【００２２】この図から明らかなように同じ吸熱量を得
ようとしたとき、放熱段素子数／吸熱段素子数の値、す
なわち吸熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓｃ）
に対する放熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓ
ｈ）の比率（Ｓｈ）／（Ｓｃ）を調整することで投入消
費電力が変わり、特に放熱段素子数／吸熱段素子数の値
〔（Ｓｈ）／（Ｓｃ）〕が０．８〜１．９の範囲では投
入電力は８０Ｗ未満で済み、好ましくは０．９〜１．
８、さらに好ましくは１〜１．４の範囲に規制すると投
入電力の低減効果がさらに高くなる。
ようとしたとき、放熱段素子数／吸熱段素子数の値、す
なわち吸熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓｃ）
に対する放熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓ
ｈ）の比率（Ｓｈ）／（Ｓｃ）を調整することで投入消
費電力が変わり、特に放熱段素子数／吸熱段素子数の値
〔（Ｓｈ）／（Ｓｃ）〕が０．８〜１．９の範囲では投
入電力は８０Ｗ未満で済み、好ましくは０．９〜１．
８、さらに好ましくは１〜１．４の範囲に規制すると投
入電力の低減効果がさらに高くなる。
【００２３】図４は本発明の具体例２に係る熱電変換装
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、電流
密度が異なる２出力が可能な電源１０を用いた点であ
る。
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、電流
密度が異なる２出力が可能な電源１０を用いた点であ
る。
【００２４】図５は本発明の具体例３に係る熱電変換装
置の概略構成図で、前記具体例２と相違する点は、電源
供給回路の途中に抵抗Ｒ（固定抵抗または可変抵抗）を
挿入した点である。
置の概略構成図で、前記具体例２と相違する点は、電源
供給回路の途中に抵抗Ｒ（固定抵抗または可変抵抗）を
挿入した点である。
【００２５】図６は本発明の具体例４に係る熱電変換装
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、放熱
側熱電変換素子群７または（ならびに）吸熱側熱電変換
素子群３（本具体例では放熱側熱電変換素子群７のみ）
を複数に分割して、分割した熱電変換素子群どうしを並
列に接続成した点である。
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、放熱
側熱電変換素子群７または（ならびに）吸熱側熱電変換
素子群３（本具体例では放熱側熱電変換素子群７のみ）
を複数に分割して、分割した熱電変換素子群どうしを並
列に接続成した点である。
【００２６】図７は本発明の具体例５に係る熱電変換装
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、カス
ケード構造を有する複数の熱電変換装置を使用し、吸熱
側熱電変換素子群３または放熱側熱電変換素子群７（本
具体例では吸熱側熱電変換素子群３）を直列に接続し、
放熱側熱電変換素子群７または吸熱側熱電変換素子群３
（本具体例では放熱側熱電変換素子群７）を並列に接続
した点である。
置の概略構成図で、前記具体例１と相違する点は、カス
ケード構造を有する複数の熱電変換装置を使用し、吸熱
側熱電変換素子群３または放熱側熱電変換素子群７（本
具体例では吸熱側熱電変換素子群３）を直列に接続し、
放熱側熱電変換素子群７または吸熱側熱電変換素子群３
（本具体例では放熱側熱電変換素子群７）を並列に接続
した点である。
【００２７】図８は本発明の具体例６に係る熱電変換装
置の概略構成図で、吸熱側熱電変換素子群３または放熱
側熱電変換素子群７（本具体例では吸熱側熱電変換素子
群３）に、基板を使用しないスケルトンタンプ熱電変換
素子を使用した例である。
置の概略構成図で、吸熱側熱電変換素子群３または放熱
側熱電変換素子群７（本具体例では吸熱側熱電変換素子
群３）に、基板を使用しないスケルトンタンプ熱電変換
素子を使用した例である。
【００２８】図９は本発明の具体例７に係る熱電変換装
置の概略構成図で、吸熱側熱電変換素子群３と放熱側熱
電変換素子群７に、基板を使用しないスケルトンタンプ
熱電変換素子を使用した例である。
置の概略構成図で、吸熱側熱電変換素子群３と放熱側熱
電変換素子群７に、基板を使用しないスケルトンタンプ
熱電変換素子を使用した例である。
【００２９】図１０は本発明の具体例８に係る熱電変換
装置の概略構成図で、上下両面に基板を有する同一の熱
電変換素子群を重ね合わせてスケルトン構造にした例で
ある。
装置の概略構成図で、上下両面に基板を有する同一の熱
電変換素子群を重ね合わせてスケルトン構造にした例で
ある。
【００３０】図１１は本発明の具体例９に係る熱電変換
装置の概略構成図で、放熱側熱電変換素子群７のチップ
の高さが吸熱側熱電変換素子群３のチップの高さよりも
低いものを使用した例である。
装置の概略構成図で、放熱側熱電変換素子群７のチップ
の高さが吸熱側熱電変換素子群３のチップの高さよりも
低いものを使用した例である。
【００３１】なお、具体例２〜９においても、前記
〔（Ｓｈ）／（Ｓｃ）〕は０．８〜１．９の範囲、好ま
しくは０．９〜１．８、さらに好ましくは１〜１．４の
範囲に規制され、さらに放熱側の電流密度Ｉ2 の方が吸
熱側の電流密度Ｉ1 よりも大きく設定されている（Ｉ2
＞Ｉ1 ）。
〔（Ｓｈ）／（Ｓｃ）〕は０．８〜１．９の範囲、好ま
しくは０．９〜１．８、さらに好ましくは１〜１．４の
範囲に規制され、さらに放熱側の電流密度Ｉ2 の方が吸
熱側の電流密度Ｉ1 よりも大きく設定されている（Ｉ2
＞Ｉ1 ）。
【００３２】前記実施の形態で述べたように、各段に用
いる熱電変換素子が同一の寸法であったりまたその使用
個数が同一であると、各段の熱電変換素子群が製造し易
く、量産に適している。
いる熱電変換素子が同一の寸法であったりまたその使用
個数が同一であると、各段の熱電変換素子群が製造し易
く、量産に適している。
【００３３】各具体例では２段のカスケード構造を示し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、３段以
上のカスケード構造にも適用可能である。この場合、各
段に供給する電流密度をそれぞれ個別に異ならしめるこ
ともできるし、また、例えば吸熱側の熱電変換素子群と
中間段の熱電変換素子群は同じ電流密度で、放熱側の熱
電変換素子群はそれらよりも大きい電流密度にしたり、
あるいは中間段の熱電変換素子群と放熱側の熱電変換素
子群の電流密度を吸熱側の熱電変換素子群へ供給する電
流密度よりも大きくすることも可能である。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、３段以
上のカスケード構造にも適用可能である。この場合、各
段に供給する電流密度をそれぞれ個別に異ならしめるこ
ともできるし、また、例えば吸熱側の熱電変換素子群と
中間段の熱電変換素子群は同じ電流密度で、放熱側の熱
電変換素子群はそれらよりも大きい電流密度にしたり、
あるいは中間段の熱電変換素子群と放熱側の熱電変換素
子群の電流密度を吸熱側の熱電変換素子群へ供給する電
流密度よりも大きくすることも可能である。
【００３４】前記実施の形態では熱電変換装置を電子冷
却に使用する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、熱電変換装置を電子加熱また
は電子冷却と電子加熱が兼用できるものにも適用可能で
ある。
却に使用する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、熱電変換装置を電子加熱また
は電子冷却と電子加熱が兼用できるものにも適用可能で
ある。
【００３５】
【発明の効果】本発明は前述したように、熱電変換素子
群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱電変換
装置において、各段の熱電変換素子群に供給する電流密
度が異なるように構成することにより、各段の熱電変換
素子群に応じてその機能を十分に発揮することができ
る。そのため性能的に優れ、投入消費電力が少なくてラ
ンニングコストの低い熱電変換装置を提供することが可
能となる。
群を複数段に積層したカスケード構造を有する熱電変換
装置において、各段の熱電変換素子群に供給する電流密
度が異なるように構成することにより、各段の熱電変換
素子群に応じてその機能を十分に発揮することができ
る。そのため性能的に優れ、投入消費電力が少なくてラ
ンニングコストの低い熱電変換装置を提供することが可
能となる。
【図１】本発明の具体例１に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図２】本発明に係る熱電変換装置と従来のものの、Ｃ
ＯＰと温度差との関係を示す特性図である。
ＯＰと温度差との関係を示す特性図である。
【図３】放熱段素子数／吸熱段素子数の値と投入消費電
力の関係を示す特性図である。
力の関係を示す特性図である。
【図４】本発明の具体例２に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図５】本発明の具体例３に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の具体例４に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図７】本発明の具体例５に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図８】本発明の具体例６に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図９】本発明の具体例７に係る熱電変換装置の概略構
成図である。
成図である。
【図１０】本発明の具体例８に係る熱電変換装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図１１】本発明の具体例９に係る熱電変換装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図１２】熱電変換装置へ供給する電流値と吸熱量との
関係を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
【図１３】吸熱量と温度差との関係を示す特性図であ
る。
る。
【図１４】カスケード構造を有する熱電変換装置の特長
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図１５】従来の熱電変換装置の１例を示す概略構成図
である。
である。
【図１６】従来の熱電変換装置の他の例を示す概略構成
図である。
図である。
【図１７】従来の熱電変換装置のさらに他の例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
１ 吸熱側基板 ２ 上段吸熱側電極 ３ 吸熱側熱電変換素子群 ４ 上段放熱側電極 ５ 中間基板 ６ 下段吸熱側電極 ７ 放熱側熱電変換素子群 ８ 下段放熱側電極 ９ 放熱側基板 １０ 電源 １０ａ 吸熱側電源 １０ｂ 放熱側電源
Claims (10)
- 【請求項１】 熱電変換素子群を複数段に積層したカス
ケード構造を有する熱電変換装置において、各段の熱電
変換素子群に供給する電流密度が異なるように構成され
ていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載において、前記複数段の熱
電変換素子群のうち放熱側の熱電変換素子群へ供給する
電流密度が吸熱側の熱電変換素子群へ供給する電流密度
よりも大であることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載において、前記吸
熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓｃ）に対する
放熱側熱電変換素子群のトータル断面積（Ｓｈ）の比率
（Ｓｈ）／（Ｓｃ）が、０．８〜１．９の範囲に規制さ
れていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項４】 請求項１または２記載において、前記各
段に用いる熱電変換素子が同一の寸法を有していること
を特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項５】 請求項４記載において、前記各段に用い
る熱電変換素子の数が同一であることを特徴とする熱電
変換装置。 - 【請求項６】 請求項１記載において、前記吸熱側熱電
変換素子群または（ならびに）放熱側熱電変換素子群が
複数のグループに分割され、各分割熱電変換素子群が電
源との間で並列接続されていることを特徴とする熱電変
換装置。 - 【請求項７】 請求項１記載において、前記カスケード
構造を有する熱電変換装置が複数設けられ、その複数の
熱電変換装置の吸熱側熱電変換素子群どうしが直列に接
続されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項８】 請求項１記載において、前記カスケード
構造を有する熱電変換装置が複数設けられ、その複数の
熱電変換装置の吸熱側熱電変換素子群どうしが並列に接
続されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項９】 請求項１記載において、前記カスケード
構造を有する熱電変換装置が複数設けられ、その複数の
熱電変換装置の放熱側熱電変換素子群どうしが直列に接
続されていることを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項１０】 請求項１記載において、前記カスケー
ド構造を有する熱電変換装置が複数設けられ、その複数
の熱電変換装置の放熱側熱電変換素子群どうしが並列に
接続されていることを特徴とする熱電変換装置。
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|---|---|---|---|
| JP23439096A JP3510430B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 熱電変換装置 |
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|---|---|---|---|
| JP23439096A JP3510430B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 熱電変換装置 |
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|---|---|
| JPH1079532A true JPH1079532A (ja) | 1998-03-24 |
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-
1996
- 1996-09-04 JP JP23439096A patent/JP3510430B2/ja not_active Expired - Fee Related
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