JPWO2013151088A1 - 熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 - Google Patents
熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013151088A1 JPWO2013151088A1 JP2014509187A JP2014509187A JPWO2013151088A1 JP WO2013151088 A1 JPWO2013151088 A1 JP WO2013151088A1 JP 2014509187 A JP2014509187 A JP 2014509187A JP 2014509187 A JP2014509187 A JP 2014509187A JP WO2013151088 A1 JPWO2013151088 A1 JP WO2013151088A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric conversion
- conversion element
- electric wire
- axial direction
- element according
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Description
effect)」と呼ばれている。また、その逆の現象として、スピン流が流れると起電力が発生することも知られている。これは、「逆スピンホール効果(inverse spin-Hall effect)」と呼ばれている。逆スピンホール効果を利用することによって、スピン流を検出することができる。尚、スピンホール効果も逆スピンホール効果も、「スピン軌道相互作用(spin orbit coupling)」が大きな物質(例:Pt、Au)において有意に発現する。
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る熱電変換素子1を概略的に示している。本実施の形態に係る熱電変換素子1は、電線5を備えている。図2に示されるように、電線5は、細長い形状を有しており、電線5の延在方向は、以下「軸方向S」と参照される。
磁性体は、スピンゼーベック効果によって温度勾配∇Tからスピン流Jsを生成(駆動)する。スピン流Jsの方向は、温度勾配∇Tの方向と平行あるいは反平行である。そして、導電体は、逆スピンホール効果によって上記スピン流Jsから起電力を発生する。ここで、発生する起電力の方向は、磁性体の磁化Mの方向と温度勾配∇Tの方向との外積で与えられる(E,V//M×∇T)。
熱電変換素子1の電線5の層構成としては、様々なものが考えられる。図13に示される例では、内層の第1部材10が導電体であり、外層の第2部材20が磁性体である。逆に、図14に示される例では、内層の第1部材10が磁性体であり、外層の第2部材20が導電体である。いずれの層構成であっても、電線5は「熱電変換部」として機能する。
典型的には、熱電変換素子1は、電線5で発生した電力を外部に取り出すための電極も備えている。例えば、図19に示されるように、熱電変換素子1は、電線5に加えて第1電極41と第2電極42を備えている。第1電極41と第2電極42は、電線5の導電体のそれぞれ異なる位置に電気的に接続されている。つまり、第1電極41は、第1位置における導電体と電気的に接続され、第2電極42は、第1位置とは異なる第2位置における導電体と電気的に接続されている。このような一対の電極41、42を用いることにより、電線5で発生した電力を外部に取り出すことができる。
図21に示されるように、複数の電線5が並列に接続されることにより、シート状の熱電変換素子1が構成されてよい。この場合、第1電極41が、それぞれの電線5の一端に共通に接続され、第2電極42が、それぞれの電線5の他端に共通に接続される。図22に示される例では、図21で示されたシート状の熱電変換素子1が2枚重ね合わされている。図21や図22で示されるシート状の熱電変換素子1によれば、大きな出力電流を得ることが可能となる。また、そのようなシート状の熱電変換素子1を熱源HSに巻き付けるといった実装形態が考えられる。
上述の熱電変換素子1の製造方法は、次の通りである。
電線を具備し、
前記電線は、
前記電線の軸方向に延在する第1部材と、
前記第1部材の外周面の少なくとも一部を覆うように前記軸方向に延在する第2部材と
を備え、
前記第1部材と前記第2部材の一方は、磁性体であり、
前記第1部材と前記第2部材の他方は、スピン軌道相互作用を発現する材料で形成された導電体である
熱電変換素子。
付記1に記載の熱電変換素子であって、
前記磁性体の磁化は、前記軸方向と直交する方向の成分を含んでいる
熱電変換素子。
付記2に記載の熱電変換素子であって、
前記電線が熱源と熱的に結合するように配置されている際の前記熱源から前記電線へ向かう方向は、第1方向であり、
前記磁性体の前記磁化は、前記軸方向及び前記第1方向の両方に直交する方向の成分を含んでいる
熱電変換素子。
付記1乃至3のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
更に、
第1位置における前記導電体と電気的に接続された第1電極と、
前記第1位置とは異なる第2位置における前記導電体と電気的に接続された第2電極と
を具備する
熱電変換素子。
付記1乃至4のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、更に、
前記第2部材の外周面を覆うように前記軸方向に延在する絶縁体
を備える
熱電変換素子。
付記1乃至5のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、更に、
前記第1部材の内側において前記軸方向に延在する芯材
を備える
熱電変換素子。
付記1乃至5のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記第1部材の内部には、前記軸方向に延在する空洞が形成された
熱電変換素子。
付記1乃至7のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、曲げられており、互いに隣接する部分を含んでいる
熱電変換素子。
付記8に記載の熱電変換素子であって、
前記電線が、物体の周りに巻き付けられている
熱電変換素子。
付記1乃至9のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線の数は複数であり、
前記複数の電線同士が並列に接続されている
熱電変換素子。
付記1乃至10のいずれか一項に記載の熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記電線と熱的に結合するように配置された熱源と
を具備する
熱電変換システム。
付記11に記載の熱電変換システムであって、
前記熱電変換素子の前記電線は、前記熱源の周りに巻き付けられている
熱電変換システム。
付記12に記載の熱電変換システムであって、
前記熱電変換素子の前記電線は、互いに隣接する部分を含んでいる
熱電変換システム。
電線を形成するステップを含み、
前記電線を形成するステップは、
前記電線の軸方向に延在する第1部材を形成するステップと、
前記第1部材の外周面の少なくとも一部を覆うように前記軸方向に延在する第2部材を形成するステップと
を含み、
前記第1部材と前記第2部材の一方は、磁性体であり、
前記第1部材と前記第2部材の他方は、スピン軌道相互作用を発現する材料で形成された導電体である
熱電変換素子の製造方法。
付記14に記載の熱電変換素子の製造方法であって、
更に、
前記軸方向と直交する方向の成分を含むように前記磁性体の磁化を設定するステップ
を含む
熱電変換素子の製造方法。
付記15に記載の熱電変換素子の製造方法であって、
更に、
熱源と熱的に結合するように前記電線を配置するステップ
を含み、
前記熱源から前記電線へ向かう方向は、第1方向であり、
前記磁性体の前記磁化を設定するステップにおいて、前記磁性体の前記磁化は、前記軸方向及び前記第1方向の両方に直交する方向の成分を含むように設定される
熱電変換素子の製造方法。
Claims (16)
- 電線を具備し、
前記電線は、
前記電線の軸方向に延在する第1部材と、
前記第1部材の外周面の少なくとも一部を覆うように前記軸方向に延在する第2部材と
を備え、
前記第1部材と前記第2部材の一方は、磁性体であり、
前記第1部材と前記第2部材の他方は、スピン軌道相互作用を発現する材料で形成された導電体である
熱電変換素子。 - 請求項1に記載の熱電変換素子であって、
前記磁性体の磁化は、前記軸方向と直交する方向の成分を含んでいる
熱電変換素子。 - 請求項2に記載の熱電変換素子であって、
前記電線が熱源と熱的に結合するように配置されている際の前記熱源から前記電線へ向かう方向は、第1方向であり、
前記磁性体の前記磁化は、前記軸方向及び前記第1方向の両方に直交する方向の成分を含んでいる
熱電変換素子。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
更に、
第1位置における前記導電体と電気的に接続された第1電極と、
前記第1位置とは異なる第2位置における前記導電体と電気的に接続された第2電極と
を具備する
熱電変換素子。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、更に、
前記第2部材の外周面を覆うように前記軸方向に延在する絶縁体
を備える
熱電変換素子。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、更に、
前記第1部材の内側において前記軸方向に延在する芯材
を備える
熱電変換素子。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記第1部材の内部には、前記軸方向に延在する空洞が形成された
熱電変換素子。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線は、曲げられており、互いに隣接する部分を含んでいる
熱電変換素子。 - 請求項8に記載の熱電変換素子であって、
前記電線が、物体の周りに巻き付けられている
熱電変換素子。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の熱電変換素子であって、
前記電線の数は複数であり、
前記複数の電線同士が並列に接続されている
熱電変換素子。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記電線と熱的に結合するように配置された熱源と
を具備する
熱電変換システム。 - 請求項11に記載の熱電変換システムであって、
前記熱電変換素子の前記電線は、前記熱源の周りに巻き付けられている
熱電変換システム。 - 請求項12に記載の熱電変換システムであって、
前記熱電変換素子の前記電線は、互いに隣接する部分を含んでいる
熱電変換システム。 - 電線を形成するステップを含み、
前記電線を形成するステップは、
前記電線の軸方向に延在する第1部材を形成するステップと、
前記第1部材の外周面の少なくとも一部を覆うように前記軸方向に延在する第2部材を形成するステップと
を含み、
前記第1部材と前記第2部材の一方は、磁性体であり、
前記第1部材と前記第2部材の他方は、スピン軌道相互作用を発現する材料で形成された導電体である
熱電変換素子の製造方法。 - 請求項14に記載の熱電変換素子の製造方法であって、
更に、
前記軸方向と直交する方向の成分を含むように前記磁性体の磁化を設定するステップ
を含む
熱電変換素子の製造方法。 - 請求項15に記載の熱電変換素子の製造方法であって、
更に、
熱源と熱的に結合するように前記電線を配置するステップ
を含み、
前記熱源から前記電線へ向かう方向は、第1方向であり、
前記磁性体の前記磁化を設定するステップにおいて、前記磁性体の前記磁化は、前記軸方向及び前記第1方向の両方に直交する方向の成分を含むように設定される
熱電変換素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012085925 | 2012-04-04 | ||
JP2012085925 | 2012-04-04 | ||
PCT/JP2013/060185 WO2013151088A1 (ja) | 2012-04-04 | 2013-04-03 | 熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013151088A1 true JPWO2013151088A1 (ja) | 2015-12-17 |
JP6241618B2 JP6241618B2 (ja) | 2017-12-06 |
Family
ID=49300569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014509187A Active JP6241618B2 (ja) | 2012-04-04 | 2013-04-03 | 熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10840427B2 (ja) |
JP (1) | JP6241618B2 (ja) |
WO (1) | WO2013151088A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015076493A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | 株式会社東芝 | 熱電変換細線及びそれを用いた熱電変換布 |
WO2015087408A1 (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 株式会社日立製作所 | 熱電変換素子およびそれを用いた熱電変換モジュール |
JP6264123B2 (ja) | 2014-03-20 | 2018-01-24 | 株式会社デンソー | 熱電変換素子 |
JP6349863B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-07-04 | 日本電気株式会社 | スピン流熱電変換素子とその製造方法および熱電変換装置 |
JP6667827B2 (ja) * | 2016-04-26 | 2020-03-18 | 日本電信電話株式会社 | スピン軌道相互作用の制御方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1051039A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Agency Of Ind Science & Technol | フレキシブル熱電素子モジュール |
JP2009130070A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Keio Gijuku | スピン流熱変換素子及び熱電変換素子 |
JP2010056160A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Denso Corp | 熱電変換素子およびその製造方法 |
JP2013072703A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Nec Corp | 温度測定装置、および温度測定方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3822684A1 (de) * | 1988-07-05 | 1990-01-11 | Asea Brown Boveri | Elektrischer leiter in draht- oder kabelform, bestehend aus einem ummantelten draht oder aus einem mehrfach-filmentleiter auf der basis eines keramischen hochtemperatur-supraleiters |
JP3388841B2 (ja) * | 1993-09-17 | 2003-03-24 | 株式会社ワイ・ワイ・エル | 熱発電装置 |
US6376926B1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-23 | Software & Hardware Security & New Technologies, Inc. | Power generation system |
JP4880229B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2012-02-22 | 株式会社ワイ・ワイ・エル | 超伝導送電ケーブル及び送電システム |
AU2008261895B2 (en) * | 2007-06-08 | 2012-11-29 | Carver Scientific, Inc. | Device and method for converting thermal energy into electrical energy |
WO2009151000A1 (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-17 | 学校法人 慶應義塾 | 熱電変換素子 |
EP2720369B1 (en) * | 2011-06-09 | 2016-01-20 | Nec Corporation | Thermoelectric conversion device |
-
2013
- 2013-04-03 WO PCT/JP2013/060185 patent/WO2013151088A1/ja active Application Filing
- 2013-04-03 JP JP2014509187A patent/JP6241618B2/ja active Active
- 2013-04-03 US US14/390,850 patent/US10840427B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1051039A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Agency Of Ind Science & Technol | フレキシブル熱電素子モジュール |
JP2009130070A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Keio Gijuku | スピン流熱変換素子及び熱電変換素子 |
JP2010056160A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Denso Corp | 熱電変換素子およびその製造方法 |
JP2013072703A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Nec Corp | 温度測定装置、および温度測定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150101648A1 (en) | 2015-04-16 |
WO2013151088A1 (ja) | 2013-10-10 |
JP6241618B2 (ja) | 2017-12-06 |
US10840427B2 (en) | 2020-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2876687B1 (en) | Thermoelectric conversion element and manufacturing method for same | |
JP6241618B2 (ja) | 熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 | |
JP5987835B2 (ja) | 熱電変換素子 | |
JP6233320B2 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
WO2021085040A1 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
JP6066091B2 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
WO2014010286A1 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
JP6233311B2 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
JP6349863B2 (ja) | スピン流熱電変換素子とその製造方法および熱電変換装置 | |
JP2014072250A (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 | |
WO2018146713A1 (ja) | 熱電変換素子およびその製造方法 | |
US20180331273A1 (en) | Electromotive film for thermoelectric conversion element, and thermoelectric conversion element | |
JP6299237B2 (ja) | 熱電変換素子およびその製造方法 | |
JP6172439B2 (ja) | スピン流熱電変換素子 | |
JP6413466B2 (ja) | 熱電変換素子 | |
JP6519230B2 (ja) | 熱電変換素子とその製造方法 | |
JP4574274B2 (ja) | 熱電変換装置 | |
WO2023054583A1 (ja) | 熱電体、熱電発電素子、多層熱電体、多層熱電発電素子、熱電発電機、及び熱流センサ | |
JP2014154852A (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160315 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170327 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170614 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170913 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20170922 |
|
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: 20171011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171024 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6241618 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |