JPS60127770A - 熱発電素子 - Google Patents
熱発電素子Info
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- JPS60127770A JPS60127770A JP58235116A JP23511683A JPS60127770A JP S60127770 A JPS60127770 A JP S60127770A JP 58235116 A JP58235116 A JP 58235116A JP 23511683 A JP23511683 A JP 23511683A JP S60127770 A JPS60127770 A JP S60127770A
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- generating element
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
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】
（発明の属する技術分野）
本発明は、比較的低温で使用するのに適した熱発電素子
の構造の改良に関する。
の構造の改良に関する。
（従来技術の説明）
第１図は本出願人が先に出願している実開昭５８−９９
８５３号と同様の構成の棒状熱発電素子の一例を示す。
８５３号と同様の構成の棒状熱発電素子の一例を示す。
この図において、Ｐ型熱電半導体１とＮ型熱電半導体２
とを接合腰各熱電半導体１．２の端部にリード線を接続
した構成として、高温側端部Ｔｈを加熱し、低温側端部
Ｔｃを冷却することにより熱起電力を取出すものである
。この場合、各熱電半導体１，２としてはＦｅＳｉ２等
の材質が用いられ、素子内の温度差を大きくすることに
よって１つのＰＮ接合３で充分な出力が得られる特徴を
有している。
とを接合腰各熱電半導体１．２の端部にリード線を接続
した構成として、高温側端部Ｔｈを加熱し、低温側端部
Ｔｃを冷却することにより熱起電力を取出すものである
。この場合、各熱電半導体１，２としてはＦｅＳｉ２等
の材質が用いられ、素子内の温度差を大きくすることに
よって１つのＰＮ接合３で充分な出力が得られる特徴を
有している。
しかし、この棒状熱発電素子は、直接炎等で高温に加熱
するのに適した構造であり、熱源が比較的低温である場
合、例えば自動車のマフラー等の排熱を吸収する用途に
は必ずしも適した構造ではない。また、Ｐ型とＮ型の２
種類の熱電材料を使用するため、組立に注意を用する問
題点もある。
するのに適した構造であり、熱源が比較的低温である場
合、例えば自動車のマフラー等の排熱を吸収する用途に
は必ずしも適した構造ではない。また、Ｐ型とＮ型の２
種類の熱電材料を使用するため、組立に注意を用する問
題点もある。
第２図はパネル状の熱発電素子の一例を示す。
この場合、アルミナ等の方形基板４開に熱電半導体５を
ＸＹマトリックス状に配置し、電気的に直列に接続して
いる。このため、中央部分に熱応力が加わることが避け
られず、また各熱電半導体等の寸法規制が難しく組立て
も難しい欠点を生ずる。
ＸＹマトリックス状に配置し、電気的に直列に接続して
いる。このため、中央部分に熱応力が加わることが避け
られず、また各熱電半導体等の寸法規制が難しく組立て
も難しい欠点を生ずる。
さらに、各熱電半導体の開に空間か存在し形状が大形化
する欠点もあり、また実際上平板状の構造に限られてし
まい、発熱源の形状に対応させて種々の形状をとるよう
にできない欠点がある。
する欠点もあり、また実際上平板状の構造に限られてし
まい、発熱源の形状に対応させて種々の形状をとるよう
にできない欠点がある。
（発明の目的）
本発明は、」ニ記の点に鑑み、熱電材料を絶縁層を介し
て複数個積層しかつ各熱電材料の熱起電力を電気的に直
列に接続した状態で取出すための電極を設けた構造とす
ることにより、小形でスペースファクタに優れ、比較的
低温での１史用に適した熱発電素子を提供しようとする
ものである。
て複数個積層しかつ各熱電材料の熱起電力を電気的に直
列に接続した状態で取出すための電極を設けた構造とす
ることにより、小形でスペースファクタに優れ、比較的
低温での１史用に適した熱発電素子を提供しようとする
ものである。
（発明の実施例）
以下、本発明に係る熱発電素子の実施例を図面に従って
説明する。
説明する。
第３図乃至第５図を用いて本発明の第１実施例を説明す
る。まず第３図のごとくシート状熱雷材料１０の両側に
絶縁層１１を形成し、さらに一方の絶縁層側に電極１２
を形成する。ここで、熱電材料１０の厚さＡは例えば１
ｍ＋□１、絶縁層１］の厚さは１００μ、電極１２の
厚さは５０〜１００μであり、絶縁１１１及び電極１２
を形成した後の厚さＢは１ 、３ ｍｍ、幅Ｃは１０
ｉ１１＋１に設定される。
る。まず第３図のごとくシート状熱雷材料１０の両側に
絶縁層１１を形成し、さらに一方の絶縁層側に電極１２
を形成する。ここで、熱電材料１０の厚さＡは例えば１
ｍ＋□１、絶縁層１］の厚さは１００μ、電極１２の
厚さは５０〜１００μであり、絶縁１１１及び電極１２
を形成した後の厚さＢは１ 、３ ｍｍ、幅Ｃは１０
ｉ１１＋１に設定される。
また、熱電材料１０の材質は、鉄珪化物（ＦｅＳｉ２）
半導体、カルコゲン系の化合物半導体（ＰｂＴｅ、Ｂｉ
Ｔｅ）、非晶質半導体（Ｔｅ又はＳｃあるいは両者を含
んだ化合物の非晶質半導体）を用いる。それらの熱電半
導体は、Ｐ型とＮ型の２種類があるが、ここではＰ型又
はＮ型のいずれが一方のみを使用すればよい。現状では
、中低温用（約３００℃以下）での使用に適したものと
してはカルコゲン系の化合物半導体と非晶質半導体とが
挙げられる。前記絶縁層１１は合成樹脂フィルムのコー
ティング、セラミックの溶射等で形成され、電極１２は
蒸着、メッキ梓で形Ｉ＆ｃれる。
半導体、カルコゲン系の化合物半導体（ＰｂＴｅ、Ｂｉ
Ｔｅ）、非晶質半導体（Ｔｅ又はＳｃあるいは両者を含
んだ化合物の非晶質半導体）を用いる。それらの熱電半
導体は、Ｐ型とＮ型の２種類があるが、ここではＰ型又
はＮ型のいずれが一方のみを使用すればよい。現状では
、中低温用（約３００℃以下）での使用に適したものと
してはカルコゲン系の化合物半導体と非晶質半導体とが
挙げられる。前記絶縁層１１は合成樹脂フィルムのコー
ティング、セラミックの溶射等で形成され、電極１２は
蒸着、メッキ梓で形Ｉ＆ｃれる。
それか呟第３図のシート状熱雷基本構造木２Ｏを第４図
のごとく複数層（２０乃至３５枚）に積層一体化し、温
度差を加える方向りに所定の幅をとっで各熱電基本構造
体２０に垂直な平面Ｅで切断する。ここで、前記温度差
を加える方向りの幅Ｆは例えば３ｍｍ、積層高さＧは３
０ ｍｍである。また、各熱電基本構造体２Ｏの積層は
、絶縁層１１が合成（ｊ（脂のときは熱間プレスで実行
でき、またその他の材質のときは耐熱性接着剤（例えば
テフロン系、ポリイミド系のもの）を用いて一体化する
こともできる。
のごとく複数層（２０乃至３５枚）に積層一体化し、温
度差を加える方向りに所定の幅をとっで各熱電基本構造
体２０に垂直な平面Ｅで切断する。ここで、前記温度差
を加える方向りの幅Ｆは例えば３ｍｍ、積層高さＧは３
０ ｍｍである。また、各熱電基本構造体２Ｏの積層は
、絶縁層１１が合成（ｊ（脂のときは熱間プレスで実行
でき、またその他の材質のときは耐熱性接着剤（例えば
テフロン系、ポリイミド系のもの）を用いて一体化する
こともできる。
第４図のごとく積層し、切断した結果、第５図に示すよ
うに温度差を加える方向りに対し複数の角棒状熱電基本
構造体２ＯＡを並列に配列一体化した組立体がでたあが
る。そして、さらに各熱電基本構造体２ＯＡにおける熱
電材料１０の温度差を加える両端、すなわち高温側端面
と低温側端面とにそれぞれ熱起電圧を取出すための電極
２１をマスクをかけて蒸着等により形成し、これにより
熱発電素子が構成されることになる。該電極２１は熱電
基本構造体２ＯＡに予め形成されている電極１２に接続
され、全体として各熱電基本構造体２ＯＡを電気的に直
列に接続する相互接続電極として働く。従って、熱発電
素子に対し矢印り方向に温度差が与えられれば、熱発電
素子の出力端子Ｐ、Ｑ開には各熱電基本構造体２ ＯＡ
の起電圧の総和が得られる。
うに温度差を加える方向りに対し複数の角棒状熱電基本
構造体２ＯＡを並列に配列一体化した組立体がでたあが
る。そして、さらに各熱電基本構造体２ＯＡにおける熱
電材料１０の温度差を加える両端、すなわち高温側端面
と低温側端面とにそれぞれ熱起電圧を取出すための電極
２１をマスクをかけて蒸着等により形成し、これにより
熱発電素子が構成されることになる。該電極２１は熱電
基本構造体２ＯＡに予め形成されている電極１２に接続
され、全体として各熱電基本構造体２ＯＡを電気的に直
列に接続する相互接続電極として働く。従って、熱発電
素子に対し矢印り方向に温度差が与えられれば、熱発電
素子の出力端子Ｐ、Ｑ開には各熱電基本構造体２ ＯＡ
の起電圧の総和が得られる。
第６図は第５図の第１実施例の熱発電素子３０を２０
（１〜３（）０℃の熱源３１（例えば排熱ダクト等）に
装着した状態を示すものである。この図において、熱発
電素子３Ｏの高温側端面は熱源３１に絶縁シート３２を
介し密着され、低温側端面には良熱伝導性弾性部材（金
属メンシュ、金属やセラミンク微粉を含んだ樹脂等）３
３を介し放熱器３４が取付けられ、該弾性部材３３の圧
力により熱源３１に対し熱発電素子３Ｏが圧接されるよ
うになっている。
（１〜３（）０℃の熱源３１（例えば排熱ダクト等）に
装着した状態を示すものである。この図において、熱発
電素子３Ｏの高温側端面は熱源３１に絶縁シート３２を
介し密着され、低温側端面には良熱伝導性弾性部材（金
属メンシュ、金属やセラミンク微粉を含んだ樹脂等）３
３を介し放熱器３４が取付けられ、該弾性部材３３の圧
力により熱源３１に対し熱発電素子３Ｏが圧接されるよ
うになっている。
第７図は本発明の第２実施例であって、熱発電素子の耐
候性を向上させたものを示す。この場合、第５図に示し
た熱発電素子３０全本を、ある程度の耐熱性を有しかつ
熱圧着性を有する樹脂チューブ４Ｏ内に収納し、樹脂チ
ューブ４０内を真空吸引した状態で両端を熱圧着により
気密封止した構成となっている。なお、出力リード線４
１は外部に引出されている。この第７図の構成により耐
候性（耐水、耐湿性等）の向上を図ることができる。
候性を向上させたものを示す。この場合、第５図に示し
た熱発電素子３０全本を、ある程度の耐熱性を有しかつ
熱圧着性を有する樹脂チューブ４Ｏ内に収納し、樹脂チ
ューブ４０内を真空吸引した状態で両端を熱圧着により
気密封止した構成となっている。なお、出力リード線４
１は外部に引出されている。この第７図の構成により耐
候性（耐水、耐湿性等）の向上を図ることができる。
第８図は第７図に示した構成の熱発電素子３０Ａを自動
車マフラー等の熱源５０に装着した状態を示しており、
熱発電素子は樹脂チューブ内に真空まＪ止された状態に
てそのまま使用される。すなわち、熱発電素子３０Ａの
高温側は熱源５０に密着され、低温側には良熱伝導性弾
性部材（金属メツシュ、金属やセラミック微粉を含んだ
樹脂等）５１を介し放熱器５２が取イτｊけられ、該弾
性部材５１の圧力により熱源５０に対し熱発電素子３０
Ａが圧接されるようになっている。
車マフラー等の熱源５０に装着した状態を示しており、
熱発電素子は樹脂チューブ内に真空まＪ止された状態に
てそのまま使用される。すなわち、熱発電素子３０Ａの
高温側は熱源５０に密着され、低温側には良熱伝導性弾
性部材（金属メツシュ、金属やセラミック微粉を含んだ
樹脂等）５１を介し放熱器５２が取イτｊけられ、該弾
性部材５１の圧力により熱源５０に対し熱発電素子３０
Ａが圧接されるようになっている。
ｔＩＳ９図は、本発明の第３実施例を示す。この場合、
熱発電素子３０Ｂを構成する各熱電基本構造体２０Ｂに
おいて、熱電材料１０の両側に設ける絶縁層１１Ａとし
て発泡性でがっ熱可塑性の合成Ｕ（脂を使用している。
熱発電素子３０Ｂを構成する各熱電基本構造体２０Ｂに
おいて、熱電材料１０の両側に設ける絶縁層１１Ａとし
て発泡性でがっ熱可塑性の合成Ｕ（脂を使用している。
この結果、加熱状態にて所定の曲面（周面）を成してい
る装着予定の熱源６０に熱発電素子３０Ｂを押し付ける
ことにより、熱発電素子の高温側端面を熱源６０の形状
に合わせた曲面に構成することができる。その他は第５
図と同じである。
る装着予定の熱源６０に熱発電素子３０Ｂを押し付ける
ことにより、熱発電素子の高温側端面を熱源６０の形状
に合わせた曲面に構成することができる。その他は第５
図と同じである。
なお、熱発電素子を構成する各熱雷基本構造木において
、熱電材料１０の両側に設ける絶縁層１１として常温で
可視性を有する高分子材料を使用して、熱発電素子に可
撓性を与えてもよい。
、熱電材料１０の両側に設ける絶縁層１１として常温で
可視性を有する高分子材料を使用して、熱発電素子に可
撓性を与えてもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、熱電材料を絶縁
層を介して複数個積層しかつ各熱電材料の熱起電力を電
気的に直列に接続した状態で取出すための相互接続電極
を設けた構造とすることにより、小形でスペースファク
タに優れ、比較的低温での使用に適した熱発電素子を得
ることができる。また、多層構造とすることにより、低
い温度差でも充分な熱起電圧を得ることができる。さら
に、必要に応じ熱源の形状に合わせて変形させることが
できるか呟熱発電素子の利用範囲を拡大することが可能
である。
層を介して複数個積層しかつ各熱電材料の熱起電力を電
気的に直列に接続した状態で取出すための相互接続電極
を設けた構造とすることにより、小形でスペースファク
タに優れ、比較的低温での使用に適した熱発電素子を得
ることができる。また、多層構造とすることにより、低
い温度差でも充分な熱起電圧を得ることができる。さら
に、必要に応じ熱源の形状に合わせて変形させることが
できるか呟熱発電素子の利用範囲を拡大することが可能
である。
第１図は従来の、棒状熱発電素子を示す斜視図、第２図
は従来のパネル状熱発電素子を示す斜視図、第３図は本
発明に係る熱発電素子の第１実施例において用いるシー
ト状熱電基本構造体を示す斜視図、第４図はシート状熱
電基本構造体を積層した状態の斜視図、第５図は熱発電
素子の第１実施例を示す斜視図、第６図は第５図の熱発
電素子の実装状態を示す正面図、第７図は一本発明の第
２実施例を示す斜視図、第８図は第７図の熱発電素子の
実装状態を示す正面図、第９図は本発明の第３実施例を
示す正面図である。 １０・・・熱電材料、１１．１１Ａ・・・絶縁層、１２
・・・電極、２０．２０Ａ、２０Ｂ・・・熱電基本構造
体、３０．３０Ａ、３０Ｂ・・・熱発電素子。 特許出願人 ティーディーケイ株式会社 代理人 弁理士 村 井 隆 第９図 １１Ａ ］＋ハ
は従来のパネル状熱発電素子を示す斜視図、第３図は本
発明に係る熱発電素子の第１実施例において用いるシー
ト状熱電基本構造体を示す斜視図、第４図はシート状熱
電基本構造体を積層した状態の斜視図、第５図は熱発電
素子の第１実施例を示す斜視図、第６図は第５図の熱発
電素子の実装状態を示す正面図、第７図は一本発明の第
２実施例を示す斜視図、第８図は第７図の熱発電素子の
実装状態を示す正面図、第９図は本発明の第３実施例を
示す正面図である。 １０・・・熱電材料、１１．１１Ａ・・・絶縁層、１２
・・・電極、２０．２０Ａ、２０Ｂ・・・熱電基本構造
体、３０．３０Ａ、３０Ｂ・・・熱発電素子。 特許出願人 ティーディーケイ株式会社 代理人 弁理士 村 井 隆 第９図 １１Ａ ］＋ハ
Claims (4)
- （１）熱電材料の一方の面又は両面に絶縁層を設けかつ
該絶縁層の一方もしくは両方の上に電極を設けたＮ型又
はＰ型のみの熱電基本構造体を複数個積層して構成した
ことを特徴とする熱発電素子。 - （２）前記電極は各熱電基本構造体の電圧発生面に延在
している特許請求の範囲第１項記載の熱発電素子。 - （３）前記絶縁層が可撓性を有するものである特許請求
の範囲第１項記載の熱発電素子。 - （４）前記絶縁層が熱可塑性樹脂である特許請求の範囲
第１項記載の熱発電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58235116A JPS60127770A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 熱発電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58235116A JPS60127770A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 熱発電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60127770A true JPS60127770A (ja) | 1985-07-08 |
Family
ID=16981289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58235116A Pending JPS60127770A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 熱発電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60127770A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61229375A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Tohoku Metal Ind Ltd | 熱電気変換装置 |
| JPH0193181A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 温度差検知素子 |
| JPH0193182A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 熱起電力素子 |
| JPH0428270A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電素子 |
| WO1995017020A1 (fr) * | 1993-12-16 | 1995-06-22 | Mitsubishi Materials Corporation | Element de conversion thermoelectrique, reseau d'elements de conversion thermoelectrique et convertisseur de deplacement thermique |
| JP2009246295A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 熱電モジュール |
| JP2009246296A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 熱電モジュール |
| WO2013065856A1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-10 | 日本電気株式会社 | 熱電変換素子および熱電変換モジュール |
| JP2014135379A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 熱電モジュールおよびその製造方法ならびに熱電装置 |
| JP2016127278A (ja) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 熱電発電機 |
-
1983
- 1983-12-15 JP JP58235116A patent/JPS60127770A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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