JPS587888A - 熱起電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱電堆素子による熱起電池に関する。

二つの異なる導体で形成された閉回路の接点に温度差が
あると、回路に電流が流れるという、いわゆるゼーベッ
ク（８ｅｅｂｅｃｋ）効果を利用して、熱エネルギーを
電気エネルギーに直接転換する熱起電池は、複雑な回転
機構や巻線も必要とせず、小さく堅固であり、化学物質
による電池のような漏洩の問題もないため最近盛んに研
究・開発が行われつつある。

そして、一部では温熱源は人体の腕より、冷熱源（冷却
ズは殺熱）として大気を利用し得る腕時計への応用も考
えられるようになってきた。

本発明は上記の様な腕時計をはじめ、小型携帯機器への
応用を主目的とし、比較的小さな温度差を利用するため
、小さなスペースの中で如何に動的に良導体である金属
板を使用し、その金属板にスリット状の穴をあけ、その
部分へ絶縁性断熱材を埋め、その面はほぼ金属板と同一
となるよう形成し、更に前記絶縁性断熱材の面を含む金
属板の面上に絶縁性物質を薄く被覆し、金属板中に埋め
られた絶縁性断熱材をほぼ中心にして、金属板の一方の
部分は温熱用導伝板とし、他方の部分は冷熱用導伝板と
なるように、前記絶縁性物質の面上に異なった２種類の
熱電対物質を蒸着等により熱電堆を形成しようとするも
のである。

上記の如く、一枚の金属板にスリット状の穴をあけ、そ
こえ絶縁性断熱材、例えばポリイミド系合成樹脂などを
埋めることにより、スリットの一方の側の金属板へ外部
よシ伝えられる温熱は、スリットに埋められた断熱材に
より、他の一方への熱の伝わシを阻止すると共に、この
側を積極的に冷却用として大気へ露出させることにより
、スリットに埋められた断熱材を境として両側金属間の
温度差が有効に得られる。

又、基板となる金属板は厚さが０．１鰭前後から使用す
ることが可能であシ、しかも表裏２面に熱電堆を形成さ
せることが出来る。又、用途により、熱電堆の個数を増
やす場合には、熱電堆を形成しより大きな電力を得るこ
とが可能となる。

更に、金属板の形状は長方形や円形は勿論のこと、用途
に応じ、はぼ任意の形状をとることが出来る。

以下、図面により詳述する。

第１図は、本発明に使用する熱電対の基本構造を示した
ものであり、異なった２種類の金属ｐ及びｎを接合部（
１０１）で接続し、この部分に温熱Ｑｈを与え、又、他
の一方の端部θ０２入°（１０５）に冷熱Ｑｃを与える
と、端部（１０２）、（１０３）の間に電流が流れる。

この熱電対を電気的に直列になるよう接続し、多数個接
続し、熱電堆を形成する。

ここで、異なった２種の金属として、ｎの方媒は、ビス
マスやコンスタンタンを、ｐの方には、テルルやクロメ
ル等があげられるが、これら金属では５ｅｅｂｅｃｋ効
来が小さく、僅か熱電対としては温度測定用に使用され
ているが、最近は、半導体による熱電堆の形成が行われ
、ｎ型半導体としては、Ｂｉ　＠　１９１１、やＢ１Ｓ
ｂ、ｐ型半導体、！：　Ｌテｉｄ、ＢｉｔＴｅａやＴｅ
Ｓｂなどがあげられる。

第２図は、本発明の一実施例を示し、第２図（Ａ）は平
面図、第２図（Ｂ）はその断面図を示している。

金属板（２０１）に、スリット状の穴（２０２）があけ
られており、ブリッジ（２０３）、（２０６１）にて左
右が連結されており、スリット状のｇ２ｏ　２）には、
絶縁性断熱材（２０４）が埋められ、その表面は、金属
楓２０１）の表面と同一となるよう形成されている。更
に、絶縁性断熱材（２０４）の面を含む金属板（２０１
）の上面に、絶縁性物質（２０５）を、薄く形成する。

金属板（２０１）の中央部にスリット状の穴をあけ、そ
の中に絶縁性断熱材を埋めることにより、第２図（Ａ）
において、例えば、金属板のスリットの左側部屓２０１
°）を温熱用導伝板とし、温熱Ｑｈを与えると、温熱Ｑ
ｈの影響を受は短時間のうちに暖められるが、金属板の
右側部分υ０１１つは、スリットに埋められた絶縁性断
熱材のため台、温熱Ｑ、ｈの熱はそこで速断され伝わり
にくくなる。

従って、例えば金属板の右側部分、冷熱導伝板として、
大気中に露出させるなど、積極的に放熱させる手段を取
って冷却すると、スリットを境に金属板の左右では温度
の差が大きくなる。

ここで、絶縁性断熱材としてポリイミド系合成樹脂を使
用しているが、他にエボナイト等比較的耐熱性の良い材
料が望ましい。

又、金属板の表面に形成している絶縁性物質としては、
５ｉｎｓ、ＭｇＯ等を蒸着で形成したり、ポリイミド系
合成樹脂の塗布も有効である。いずれにしても、金属板
との絶縁が得られた上で、熱電堆への熱の伝達には薄け
れば薄い程良い。

第３図は、蒸着により熱電対物質を形成するだめの説明
用平面図で、絶縁性断熱部（図示せず）及び絶縁性物質
（２０ｂ）を施された金属板（２０１）の面上に、熱電
堆を形成した図であり、本発明においては熱電対物質と
して、最初にｎ型半導体（ｎ）を複数個同時に蒸着する
。

第４図は、第３図のｎ型半導体（ｎ）を蒸着後にＰ型半
導体（ｐ）をやはり蒸着で形成し、ｎ型半導体及びｐ型
半導体の接合部を形成し、この部分に温熱及び冷熱を与
え、５ｅｅｂｅｃｋ効果を得る。

第５図は、第２図〜第４図に示した如く形成された熱電
堆を利用し、大きな電力を得る為、一枚の金属板の表裏
２面に同様に熱電堆を施し、更にそれらを複数枚を電気
的に直列に接続しながら形成した熱蔵電池の一実施例の
断面である。温源板（Ｓ　Ｏｔ）及び冷却フィン（５０
２）に挾まれるが如く固定された複数個の金属板（，２
０１）の両面に熱電堆を形成し、それらを電気的に直列
に接続（図示せず）することにより・、枚数に比例した
電力が得られる。

第６図及び第７図は、本発明の他の実施例を示す平面図
で、ドーナツ型金属板（６０１）にスリット状の穴（６
０２）を４個形成し、そこえ絶縁性断熱材（６０）を埋
め、その表面を含む金属板（６０１）の面へ絶縁性物質
を施している。

第７図は、第６図において形成された金属板（６０１）
の絶縁性物質（６０３）の表面へ、異った２種類の熱電
堆形成物質（ｐ）（ｎ）を蒸着等により形成した図であ
り、ドーナツの中心部より温熱Ｑｈを与え、外周を冷却
フィン（図示せず）等に接合し中心部と外周部との温度
差により５ｅｅｂｅｃｋ効果による熱蔵電池を形成する
ものである。

以上の如く、従来５ｅｅｂｅｃｋ効果を利用した熱蔵電
池は比較的大きな熱電対素子の組合せで構成し大きな容
積を必要としたが、腕時計等小型携帯機器への応用を考
えたとき、その容積には限りがあるため、熱電対素子は
蒸着等により形成し、その基板も可能な限り薄く、小さ
な面積で、しかも大きな温度差を得ることが望ましい。

そこで、本発明では、基板である金属板にスリットを設
け、そこへ断熱材をモールドすることによシ、スリット
を境に、一枚の金属板中に温度差を設けようとしたもの
である。

又、本発明の説明中、第２図（Ａ）及び第６図において
、絶縁性断熱材及び絶縁性物質を各々別の材質を使用し
たが、絶縁性断熱材として使用したポリイミド系合成樹
脂を更に金属板の表面ヘスピンナー等の手段により薄く
絶縁性物質として塗布してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は熱蔵電池の基
本構゛造の平面図、第２図（Ａ）は金属板の構造を示す
平面図、第２図中）は第２図（Ａ）の断面図、第３図、
第４図は蒸着によシ熱電対物質を形成させる説明用平面
図、第５図は大きな電力を得るため、熱電堆を形成した
金属板を複数枚連結した熱蔵 弔電池の断面図。 第６図及び第７図は本発明の他の実施例で、金属板をド
ーナツ型に形成し、それに熱電堆を形成させた平面図で
ある。 ２０１．６０１・・・・金属板 ２０２．６０２・・・・スリット状の穴２０４．６０４
・・・・絶縁性断熱材 ２０５．６０６・・・・絶縁性物質 ｎ、ｐ・・・・異なった２種類の熱電対物質−，４ｆ 第１図 第４図 ハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板にスリット状の穴を形成し、且つ、前記ス
   リット状の穴を、前記金属板とほぼ同一面となるよう絶
   縁性断熱材で埋め、前記絶縁性断熱材の面を含む前記金
   属板の面上に絶縁性物質を薄く被覆し、前記絶縁性断熱
   材をほぼ中心にして、金属板の一方の部分を温熱用導伝
   板に、他の一方を冷とによシ、熱電堆を形成したことを
   特徴とする熱起電池。