JPWO2005001946A1 - ペルチェ素子及びその製造方法 - Google Patents
ペルチェ素子及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2005001946A1 JPWO2005001946A1 JP2005511085A JP2005511085A JPWO2005001946A1 JP WO2005001946 A1 JPWO2005001946 A1 JP WO2005001946A1 JP 2005511085 A JP2005511085 A JP 2005511085A JP 2005511085 A JP2005511085 A JP 2005511085A JP WO2005001946 A1 JPWO2005001946 A1 JP WO2005001946A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric
- electrodes
- pair
- thermoelectric converters
- peltier element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- 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
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
ペルチェ素子1は、図2に示す如き熱電変換体2(2a)が図1の如く複数重ねられて構成される。各熱電変換体2は、交互に配置したP型半導体素子4とN型半導体素子5との隣り合う端部同士を交互に電極6で直列接合してなる。本実施形態では、セラミック基材よりなる絶縁基材7上に銅等で形成された電極6bと、同じく銅等の単一体の金属よりなる電極6aとが接合部材に用いられている。換言すると、絶縁シート3に対峙する電極6a、6aとは反対側の電極6b、6bが絶縁基板7上に形成されていることとなる。
一対の熱電変換体2a,2bの間には、繊維3aに接着材3bを塗布した絶縁シート3を挟んで前記各電極を対峙させて固着してある。繊維3aは、対峙する各金属電極間の夫々に介在して、少なくとも各電極6a,6aが直接接触を避け得るように配置されることが望ましい。ここで、繊維としては、繊維を縦横に配置した織物や繊維をランダムに配置した不織布の他、繊維を一方向に配向したものも含まれ、換言すれば布と言い得る。但し、引っ張り、圧縮変化に耐えるには、繊維が各電極6aの平面に沿う二方向以上に向かって配向されるものが望ましい。本実施形態では、繊維3aとして、絶縁体であるガラス繊維を用いたガラス布を用いている。また、例えば接着材としては、シリコーン系等の無機系の接着材、例えばシリコーンゴムやシリコーンワニスを用いることができる。絶縁シートは全体として絶縁できればよいが、本実施形態では繊維3a及び接着材3bの双方とも絶縁性の素材を用いている。絶縁シートの厚みは0.3mm以下、望ましくは0.2mm以下である。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、製造が容易で冷却効率の高いペルチェ素子及びその製造方法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】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係るペルチェ素子の特徴は、P型半導体素子とN型半導体素子とを交互に配置して隣り合う端部同士を交互に電極で直列接合した熱電変換体を少なくとも一対有する構成であって、前記一対の熱電変換体を、前記電極に平行な面について形状が互いに対称的となり吸熱面と発熱面とが対向するように形成し、繊維にシリコーン系接着材を塗布した絶縁シートを挟んで前記各電極を対峙させ、さらに前記接着材を乾燥させて前記対峙する電極を固着したことにある。
【0008】
同構成により、中間基板は不要となって、熱電変換体を構成する電極を各層で大幅に異ならせる必要がなくて容易に製造可能となった。また、対峙する電極間に介在する絶縁シートは、これら電極を絶縁及び接合すればよいので、非常に薄くてすみ、その結果熱抵抗も低減することができる。しかも、二枚の熱電変換体の接合部に生じる熱ストレスを繊維で補強された接着材がその弾性により吸収するので、熱歪みの問題も解消される。
【0009】
上記構成において、前記絶縁シートの厚みが0.2mm以下であることが望ましい。さらに、前記繊維がガラス繊維であり、前記シリコーン系接着材がシリコーンワニスであってもよい。
【0010】
また、前記一対の熱電変換体は電源に対して並列接合も直列接合も可能である。前記一対の熱電変換体に各々独立した電圧印加用端子を設けた場合には、各々の熱電変換体に電圧を印加でき、高い自由度で設計をすることができる。直列接合する場合には、これら熱電変換体の抵抗値を異ならせるとよい。例えば、片方の熱電変換体の抵抗値を他方よりも小さくすることにより、他方の熱電変換体に印加される電圧が大きくなる。その結果として、最大吸熱量及び最大温度差が変化することになり、製造段階での用途に応じたペルチェ素子の設計が容易なものとなる。実験によれば、前記抵抗値は0.2オーム以上異ならせることが望ましく、後述する本発
明の実施形態では、0.3オーム異ならせている。
本発明の実施形態では、前記絶縁シートに対峙する電極とは反対側の電極が絶縁基板上に形成されている。
【0011】
前記熱電変換体の積層方向に直交する側面を前記絶縁シートで覆うことにより絶縁防湿層を構成してもよい。
【0012】
一方、上記特徴のいずれかに記載のペルチェ素子の製造方法は、前記一対の熱電変換体を作成し、繊維にシリコーン系接着材を塗布した絶縁シートを挟んで前記各電極を対峙させて接合し、前記シリコーン系接着材を乾燥させて対峙する電極を固着することにある。
【発明の効果】
【0013】
上記本発明に係るペルチェ素子及びその製造方法の特徴によれば、各熱電変換基板間に介在するセラミック製熱伝達板を排除することで熱抵抗を低下させて冷却効率を向上させることが可能となった。また、絶縁シートを用いることで、繊維により絶縁を確実にしつつ接合工程を容易として製造効率を向上させ、繊維で補強された接着材で熱変形を吸収して素子の耐久性を向上させ得るに至った。
【0014】
しかも、面対称的に形成されたほぼ同一形状の熱電変換体を電気的に独立して積層させることができるので、使用者の用途に応じた設計を行う自由度が増大した。そして、積層される2段の熱電変換体の抵抗値の値を異ならせること等で、各熱電変換体の特性を調整し、ペルチェ素子全体として吸熱側と発熱側との温度差の最大化を図る等の設計も可能となった。
【0015】
加えて、一対の熱電変換体の間からセラミック製熱伝導板を排除し薄膜の絶縁シートを挿入したことにより、各々の熱電変換体の吸熱面と放熱面の温度差が低減した。そして、この温度差の低減により、ペルチェ効果の反作用として出現するゼーベック効果の低減を通じて印加電力に対する電熱変換効率を向上させることに成功し、例えば、一段のペルチェ素子の凡そ半分の消費電力で同等の温度差を得ることができるようになった。
【0016】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の「発明を実施するための最良の形態」の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
[図1]本発明に係るペルチェ素子の側面図である。
[図2]図1のペルチェ素子に用いられる熱電変換体の側面図である。
Claims (10)
- P型半導体素子とN型半導体素子とを交互に配置して隣り合う端部同士を交互に電極で直列接合した熱電変換体を少なくとも一対有するペルチェ素子であって、前記一対の熱電変換体を、前記電極に平行な面について形状が互いに対称的となるように形成し、繊維に接着材を塗布した絶縁シートを挟んで前記各電極を対峙させて固着してある。
- 前記一対の熱電変換体に各々独立した電圧印加用端子を設けてある請求項1記載のペルチェ素子。
- 前記一対の熱電変換体を直列接合し、これら熱電変換体の抵抗値を異ならせてある請求項1又は2記載のペルチェ素子。
- 前記抵抗値が0.2オーム以上異ならせてある請求項1〜3のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 前記繊維に対峙する電極とは反対側の電極が絶縁基板上に形成されたものである請求項1〜4のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 前記熱電変換体の積層方向に直交する側面を前記絶縁シートで覆うことにより絶縁防湿層を構成してある請求項1〜5のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 前記繊維がガラス繊維である請求項1〜6のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 接着材がシリコーンワニスである請求項1〜7のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 前記絶縁シートの厚みが0.3mm以下である請求項1〜8のいずれかに記載のペルチェ素子。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のペルチェ素子の製造方法であって、前記一対の熱電変換体を作成し、前記絶縁シートを挟んで前記各電極を対峙させて接合し、前記接着材を乾燥させて対峙する電極を固着する。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003186592 | 2003-06-30 | ||
JP2003186592 | 2003-06-30 | ||
PCT/JP2004/009162 WO2005001946A1 (ja) | 2003-06-30 | 2004-06-29 | ペルチェ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2005001946A1 true JPWO2005001946A1 (ja) | 2006-11-02 |
JP4669395B2 JP4669395B2 (ja) | 2011-04-13 |
Family
ID=33549695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005511085A Expired - Fee Related JP4669395B2 (ja) | 2003-06-30 | 2004-06-29 | ペルチェ素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4669395B2 (ja) |
WO (1) | WO2005001946A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9698331B2 (en) * | 2012-08-17 | 2017-07-04 | Mahle International Gmbh | Thermoelectric heat exchanger |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4622577B2 (ja) * | 2005-02-23 | 2011-02-02 | 株式会社Ihi | 熱電変換用カスケードモジュール |
JP2008227178A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱電変換モジュール用基板及び熱電変換モジュール |
US20120067064A1 (en) * | 2008-12-11 | 2012-03-22 | Lamos Inc. | Thermo-electric structure |
FR2959874B1 (fr) | 2010-05-05 | 2013-12-27 | Commissariat Energie Atomique | Module thermoelectrique optimise pour un fonctionnement en mode peltier et en mode seebeck. |
FR2968134B1 (fr) * | 2010-11-26 | 2013-05-17 | Schneider Electric Ind Sas | Module thermoélectrique a rendement amélioré |
EP3198648B1 (en) | 2014-09-22 | 2018-07-25 | Consorzio Delta Ti Research | Silicon integrated, out-of-plane heat flux thermoelectric generator |
WO2016051313A1 (en) | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Consorzio Delta Ti Research | Silicon integrated bivalve thermoelectric generator of out-of-plane heat flux configuration |
CN107078202B (zh) | 2014-10-09 | 2019-07-19 | 德尔塔蒂研究财团 | 一种集成热电发电机 |
KR102036554B1 (ko) * | 2017-09-11 | 2019-10-25 | 한국과학기술원 | 유연 이층 열전소자 및 이의 제조방법 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08236820A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段電子クーラ |
JPH09298319A (ja) * | 1996-05-07 | 1997-11-18 | Kitagawa Ind Co Ltd | ペルチェ素子 |
JPH1079532A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Nanba Kikujiro | 熱電変換装置 |
JPH10303473A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-11-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段電子冷却装置及びその製造方法 |
JP2000286463A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Nhk Spring Co Ltd | 熱電変換モジュール |
JP2001135867A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Suzuki Sogyo Co Ltd | 熱電素子モジュール |
JP2002335022A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-22 | Matsushita Electric Works Ltd | ペルチェモジュール |
JP2003142739A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Yamaha Corp | 熱電装置 |
JP2003163409A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Eco 21 Inc | 半導体レーザーモジュール |
-
2004
- 2004-06-29 WO PCT/JP2004/009162 patent/WO2005001946A1/ja active Application Filing
- 2004-06-29 JP JP2005511085A patent/JP4669395B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08236820A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段電子クーラ |
JPH09298319A (ja) * | 1996-05-07 | 1997-11-18 | Kitagawa Ind Co Ltd | ペルチェ素子 |
JPH1079532A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Nanba Kikujiro | 熱電変換装置 |
JPH10303473A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-11-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段電子冷却装置及びその製造方法 |
JP2000286463A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Nhk Spring Co Ltd | 熱電変換モジュール |
JP2001135867A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Suzuki Sogyo Co Ltd | 熱電素子モジュール |
JP2002335022A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-22 | Matsushita Electric Works Ltd | ペルチェモジュール |
JP2003142739A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Yamaha Corp | 熱電装置 |
JP2003163409A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Eco 21 Inc | 半導体レーザーモジュール |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9698331B2 (en) * | 2012-08-17 | 2017-07-04 | Mahle International Gmbh | Thermoelectric heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005001946A1 (ja) | 2005-01-06 |
JP4669395B2 (ja) | 2011-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6314741B1 (en) | Thermoelectric device | |
AU2008344797B2 (en) | Thermoelectric device | |
US7745928B2 (en) | Heat dissipation plate and semiconductor device | |
US8895833B2 (en) | Thermoelectric device and thermoelectric module | |
JP4669395B2 (ja) | ペルチェ素子及びその製造方法 | |
JP2006294935A (ja) | 高能率低損失熱電モジュール | |
TW200921871A (en) | Heat conductor | |
US20110220638A1 (en) | Finned ceramic heater | |
JP6423731B2 (ja) | 半導体モジュール | |
JP4590869B2 (ja) | ラミネート型二次電池 | |
US20160315242A1 (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP2006032850A (ja) | 熱電変換モジュール | |
JP3554861B2 (ja) | 薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス | |
JP2006319262A (ja) | 熱電変換モジュール | |
JP2017208478A (ja) | 熱電変換モジュールおよび熱電変換装置 | |
KR102323978B1 (ko) | 열전 모듈 | |
JPS63253677A (ja) | 多層熱電変換装置 | |
KR102335989B1 (ko) | 열전 모듈 시트 및 이를 포함하는 열전 모듈 조립체 | |
JPH02198179A (ja) | 熱電素子および熱電素子の製造方法 | |
JP2003318455A (ja) | ペルチェ素子とその製造方法 | |
JPH07176796A (ja) | 熱電変換装置 | |
JPH0595137A (ja) | 熱電モジユール | |
JP2598257B2 (ja) | 熱電発電装置 | |
JPH0555639A (ja) | 熱電装置 | |
JPH02206185A (ja) | 圧電アクチュエータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061225 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20071225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101012 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101221 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110114 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140121 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4669395 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |