JPH04199860A - 熱電半導体素子 - Google Patents
熱電半導体素子Info
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- JPH04199860A JPH04199860A JP2335926A JP33592690A JPH04199860A JP H04199860 A JPH04199860 A JP H04199860A JP 2335926 A JP2335926 A JP 2335926A JP 33592690 A JP33592690 A JP 33592690A JP H04199860 A JPH04199860 A JP H04199860A
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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】
［産業上の利用分野コ
本゛発明は、電子冷却用電子部品に関し、特に放熱側の
放熱効率の小さい使用条件で冷却面の到達最低温度が低
く結露による素子劣化の少ない素子に関する。
放熱効率の小さい使用条件で冷却面の到達最低温度が低
く結露による素子劣化の少ない素子に関する。
［従来の技術］
近年、地球環境問題からのフロン使用規制や、電子機器
等の局所冷却、除湿などの小型冷却装置などに対する要
求、ペルチェ効果を利用した電子冷却用電子部品に対す
る要求は大きい。ここでペルチェ効果とは、二つの金属
の接合部を通って電流が流れたとき、その接合部におい
て熱が発生し、あるいは吸収される現象を発現する効果
をいう。
等の局所冷却、除湿などの小型冷却装置などに対する要
求、ペルチェ効果を利用した電子冷却用電子部品に対す
る要求は大きい。ここでペルチェ効果とは、二つの金属
の接合部を通って電流が流れたとき、その接合部におい
て熱が発生し、あるいは吸収される現象を発現する効果
をいう。
たとえば、ある方向に電流が流れて熱が発生したとき、
電流の方向を逆にすると今度は熱が吸収される現象であ
る。
電流の方向を逆にすると今度は熱が吸収される現象であ
る。
このうち、室温付近で用いる電子冷却用の電子部品とし
ては、Ｂ１−Ｔｅ系の単結晶もしくは多結晶凝固体を熱
電半導体物質として使用し、ｐ型、ｎ型半導体物質を交
互に金属板などで直列に接合し、電気的に正の側からｎ
型からｐ型への接合面を一方の面に配し冷却面としもう
一方の面にｐ型からｎ型への接合面を配し放熱面とし、
各物質の間は空隙とする構成をとるものが知られている
。
ては、Ｂ１−Ｔｅ系の単結晶もしくは多結晶凝固体を熱
電半導体物質として使用し、ｐ型、ｎ型半導体物質を交
互に金属板などで直列に接合し、電気的に正の側からｎ
型からｐ型への接合面を一方の面に配し冷却面としもう
一方の面にｐ型からｎ型への接合面を配し放熱面とし、
各物質の間は空隙とする構成をとるものが知られている
。
Ｂ１−Ｔｅ系材料は理論的には高温側と低温側の間で６
０度程度の温度差を取ることができるが上記のような構
成で高温側の放熱量が小さいと高温側の温度が上昇し低
温側の最低到達温度が上がってしまう問題点を有してい
る。
０度程度の温度差を取ることができるが上記のような構
成で高温側の放熱量が小さいと高温側の温度が上昇し低
温側の最低到達温度が上がってしまう問題点を有してい
る。
これに対し従来の電子冷却用電子部品はｐ型、ｎ型素子
を交互に面状にならべ電気的に直列に接合した素子段階
で、ｐ型、ｎ型素子の間に間隔をもうけ２〜３倍の断面
積としさらにこれに１０倍程度の断面積の金属放熱板を
接合しこの放熱板が断面積の５〜７倍の面積のフィンを
有している構成にすることにより放熱面積を半導体素子
の断面積の１００〜２００倍程度に増加程度、これをフ
ァンにより強制空冷するか、もしくは放熱面を水冷する
などの手段により冷却していた。
を交互に面状にならべ電気的に直列に接合した素子段階
で、ｐ型、ｎ型素子の間に間隔をもうけ２〜３倍の断面
積としさらにこれに１０倍程度の断面積の金属放熱板を
接合しこの放熱板が断面積の５〜７倍の面積のフィンを
有している構成にすることにより放熱面積を半導体素子
の断面積の１００〜２００倍程度に増加程度、これをフ
ァンにより強制空冷するか、もしくは放熱面を水冷する
などの手段により冷却していた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記従来技術では、ファンを用いた強制
空冷や水冷手段が必要で、装置コストが高くなるという
課題かあった。また従来の構成では、とくに冷却側に結
露が発生し素子と電極部の接合面の腐食などにより断線
するなどの課題があった。
空冷や水冷手段が必要で、装置コストが高くなるという
課題かあった。また従来の構成では、とくに冷却側に結
露が発生し素子と電極部の接合面の腐食などにより断線
するなどの課題があった。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、放熱側
の放熱効率が小さい使用条件下でも冷却面が低い温度ま
で冷却でき、かつ結露による劣化の問題の起こりにくい
電子冷却用部品を提供することを目的とする。
の放熱効率が小さい使用条件下でも冷却面が低い温度ま
で冷却でき、かつ結露による劣化の問題の起こりにくい
電子冷却用部品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］
前記目的を達成するため、本発明の熱電半導体素子は、
開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周に熱電
半導体層を形成し、さらに前記担体ブロックの上下面に
気密性金属質よりなる電極部を形成し、側面および電極
に覆われていない上下面に気密性絶縁体層を形成して、
気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素子部を存在さ
せてなるものである。
開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周に熱電
半導体層を形成し、さらに前記担体ブロックの上下面に
気密性金属質よりなる電極部を形成し、側面および電極
に覆われていない上下面に気密性絶縁体層を形成して、
気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素子部を存在さ
せてなるものである。
また本発明は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロ
ック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成し
たものを絶縁体を介して配置し５、上面にｐ型部とｎ型
部を接合する気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型
部、ｎ型部単独の気密性金属質からなる電極部を有し、
電極に覆われていない外周に露出したその他の部分を気
密性絶縁体によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半
導体部を気密構造中に存在させた熱電半導体素子である
。
ック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成し
たものを絶縁体を介して配置し５、上面にｐ型部とｎ型
部を接合する気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型
部、ｎ型部単独の気密性金属質からなる電極部を有し、
電極に覆われていない外周に露出したその他の部分を気
密性絶縁体によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半
導体部を気密構造中に存在させた熱電半導体素子である
。
また本発明は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロ
ック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成し
たものを絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型と
ｎ型の半導体素子を直列に接合する複数個の電極が形成
され、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型
への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片
面に配した構造とし、この電極部が気密性金属質よりな
り、電極に覆われていない外周に露出したその他の部分
が気密性絶縁体によって囲まれており、複数個の担体ブ
ロックとｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在さ
せた熱電半導体素子である。
ック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成し
たものを絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型と
ｎ型の半導体素子を直列に接合する複数個の電極が形成
され、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型
への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片
面に配した構造とし、この電極部が気密性金属質よりな
り、電極に覆われていない外周に露出したその他の部分
が気密性絶縁体によって囲まれており、複数個の担体ブ
ロックとｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在さ
せた熱電半導体素子である。
［作用］
前証本発明の構成によれば、半導体素子部の熱伝導度が
低下し、放熱側の温度上昇があっても冷却側への熱伝導
量が低下し冷却側温度を低くすることができる。とくに
多孔体を脱気することにより低い真空度で高い断熱性を
得られる。また熱電半導体と電極の接合部が気密構造中
にあり内部が脱気された構成をとることにより、接合界
面付近の結露が発生しないためこの部分の劣化を防ぐこ
とができる。
低下し、放熱側の温度上昇があっても冷却側への熱伝導
量が低下し冷却側温度を低くすることができる。とくに
多孔体を脱気することにより低い真空度で高い断熱性を
得られる。また熱電半導体と電極の接合部が気密構造中
にあり内部が脱気された構成をとることにより、接合界
面付近の結露が発生しないためこの部分の劣化を防ぐこ
とができる。
［実施例］
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
実施例１
熱電半導体物質としてＢ１−Ｔｅ系について検討した。
ｐ型物質としては、（Ｂｌ、５ｂ）２Ｔｅ３を選択し、
ｎ型物質としては、Ｂｉ２ （Ｔｅ。
ｎ型物質としては、Ｂｉ２ （Ｔｅ。
５ｅ）３を選択した。
担体ブロックとしては平均粒径２００μｍの殻厚１．０
μｍのアルミナバルーンを用いた。このバルーンは一部
中空構造、一部は気孔径２５μｍの多孔体顆粒であるが
内部と外部の気密性はなく膜自体が多孔体である。この
バルーンに有機バインダを加え１ｃｍ立方に成形し１４
００℃で焼成して担体ブロックを作成した。半導体物質
は各物質の多結晶凝固体を出発原料に用い粗砕後ボール
ミル中で有機溶媒を用い０．２ｍｍφのジルコニアボー
ルを媒体として媒体撹拌ミルにて粉砕し、平均粒径０．
０８μｍの粉末とした。乾燥後粉末と粘性溶媒とを混合
してスラリーとし、担体ブロックを浸したのち乾燥した
。処理乾燥後の粒子はアルゴン中５００℃で２時間加熱
処理した。
μｍのアルミナバルーンを用いた。このバルーンは一部
中空構造、一部は気孔径２５μｍの多孔体顆粒であるが
内部と外部の気密性はなく膜自体が多孔体である。この
バルーンに有機バインダを加え１ｃｍ立方に成形し１４
００℃で焼成して担体ブロックを作成した。半導体物質
は各物質の多結晶凝固体を出発原料に用い粗砕後ボール
ミル中で有機溶媒を用い０．２ｍｍφのジルコニアボー
ルを媒体として媒体撹拌ミルにて粉砕し、平均粒径０．
０８μｍの粉末とした。乾燥後粉末と粘性溶媒とを混合
してスラリーとし、担体ブロックを浸したのち乾燥した
。処理乾燥後の粒子はアルゴン中５００℃で２時間加熱
処理した。
作成した試料はｐ型、ｎ型とも素子中心部断面積に占め
る熱電半導体素子部の面積比率が４．３％、気孔率が９
０．６％、抵抗率が０．０２５０Ωｃｍで、ゼーベック
係数２００μＶ／ｄｅｇであった。
る熱電半導体素子部の面積比率が４．３％、気孔率が９
０．６％、抵抗率が０．０２５０Ωｃｍで、ゼーベック
係数２００μＶ／ｄｅｇであった。
また熱電半導体は多くの穴を有して内部の担体と外部は
空気の流通が可能であった。
空気の流通が可能であった。
作成した半導体素子は上下面にニッケル電解メツキを施
した後、０．３ｍｍ厚の銅板を半田づけした。さらに真
空容器中で側面に紫外線硬化性の気密性絶縁体樹脂を塗
布したのち紫外線を照射し硬化させた。第１図に試作し
た試料の模式図（一部断面図）を示す。第１図において
、１１は熱電半導体層、１２は電極金属、１３は気密性
絶縁体樹脂、１４は多孔体担体である。
した後、０．３ｍｍ厚の銅板を半田づけした。さらに真
空容器中で側面に紫外線硬化性の気密性絶縁体樹脂を塗
布したのち紫外線を照射し硬化させた。第１図に試作し
た試料の模式図（一部断面図）を示す。第１図において
、１１は熱電半導体層、１２は電極金属、１３は気密性
絶縁体樹脂、１４は多孔体担体である。
この素子はｐ型ｎ型それぞれ５０ケ計１００ケを縦横そ
れぞれ１０ケずつｐ型ｎ型交互に配列し、端面に接着剤
を塗布して固め、上下面でｐ型ｎ型素子が直列に、かつ
電気的に正極から負極に向かってｐ型からｎ型の接合面
が片側にｎ型からｐ型への接合面がもう片側になるよう
にＮｉ板で接合した。また参考試料としてｐ、ｎ型とも
緻密な多結晶凝固体を用い同様の形状に接合したもの、
外周を気密質絶縁体で覆わなくして多孔体内部を真空に
脱気してないものを作成した。
れぞれ１０ケずつｐ型ｎ型交互に配列し、端面に接着剤
を塗布して固め、上下面でｐ型ｎ型素子が直列に、かつ
電気的に正極から負極に向かってｐ型からｎ型の接合面
が片側にｎ型からｐ型への接合面がもう片側になるよう
にＮｉ板で接合した。また参考試料としてｐ、ｎ型とも
緻密な多結晶凝固体を用い同様の形状に接合したもの、
外周を気密質絶縁体で覆わなくして多孔体内部を真空に
脱気してないものを作成した。
作成した試料の低温側の面には絶縁グリスを薄く塗布し
たのち、厚さ０．３ｍｍの銅版を接合しこの面に熱電対
を接着して温度を測定した。高温側は次の放熱条件設定
し放熱板を低温側同様絶縁グリスを薄く塗布したのち配
置し熱電対を接着してこの温度を測定した。放熱の条件
は、すなわち２Ｑｃｍ平方（４００’ｃｍ２）厚さＱ、
５ｍｍ（７）銅板に厚さ０．３ｍｍ奥行き１０ｍｍ
の銅板製フィンを５ｍｍピッチで立て放熱面を酸化させ
たもの（半導体素子断面積の２０倍の放熱板表面積、自
然放冷）である。
たのち、厚さ０．３ｍｍの銅版を接合しこの面に熱電対
を接着して温度を測定した。高温側は次の放熱条件設定
し放熱板を低温側同様絶縁グリスを薄く塗布したのち配
置し熱電対を接着してこの温度を測定した。放熱の条件
は、すなわち２Ｑｃｍ平方（４００’ｃｍ２）厚さＱ、
５ｍｍ（７）銅板に厚さ０．３ｍｍ奥行き１０ｍｍ
の銅板製フィンを５ｍｍピッチで立て放熱面を酸化させ
たもの（半導体素子断面積の２０倍の放熱板表面積、自
然放冷）である。
この放熱板を用い直流電源の電流量を調整して低温側の
銅板の温度が最低になる条件をもとめた。
銅板の温度が最低になる条件をもとめた。
測定は外気温３００にで実施した。
また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたちの以外
の試料は低温部が０度付近まで冷却できるので結露が発
生する。そこで２時間毎に２０分通電して結露を発生さ
せる試験を繰り返して特性変化を測定した。
の試料は低温部が０度付近まで冷却できるので結露が発
生する。そこで２時間毎に２０分通電して結露を発生さ
せる試験を繰り返して特性変化を測定した。
第１表に上記の放熱条件における試料の状態、低温側最
低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィン
温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を示
す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたちの
以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示す
。
低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィン
温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を示
す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたちの
以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示す
。
第１表より明らかなように本発明のように半導体素子部
が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたもの
に比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試験
により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりなり
内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低
（とれ結露試験によっての劣化寿命がのびる。
が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたもの
に比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試験
により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりなり
内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低
（とれ結露試験によっての劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積当
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。
また本実施例のようにｐ型ｎ型１個１個を気密構造にし
たものはこれらをもちいた熱電冷却素子の自由な形態へ
組み立てが可能で工業的に有用である。
たものはこれらをもちいた熱電冷却素子の自由な形態へ
組み立てが可能で工業的に有用である。
実施例２
多孔質担体と熱電半導体層は実施例１同様のものを作成
した。ｐ型ｎ型の２つの素子は、上下面にそれぞれニッ
ケル電解メツキを施したのち厚さ２００μｍの多孔質セ
ラミックシートを介して隣あわせに配置し、上面にｐ型
部とｎ型部を接合する厚さ０．３ｍｍの金属銅板を半田
付けし、ｐ型部、ｎ型部の下面には単独の電極部として
厚さ０． ３ｍｍの金属銅板を半田付けした。電極にお
おわれていない外部に露出した部分は一部を残して気密
性樹脂を塗布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱
気しその部分を封じた。
した。ｐ型ｎ型の２つの素子は、上下面にそれぞれニッ
ケル電解メツキを施したのち厚さ２００μｍの多孔質セ
ラミックシートを介して隣あわせに配置し、上面にｐ型
部とｎ型部を接合する厚さ０．３ｍｍの金属銅板を半田
付けし、ｐ型部、ｎ型部の下面には単独の電極部として
厚さ０． ３ｍｍの金属銅板を半田付けした。電極にお
おわれていない外部に露出した部分は一部を残して気密
性樹脂を塗布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱
気しその部分を封じた。
第２図に試作した試料の模式図（一部断面図）を示す。
第２図において、１５は熱電半導体層、１６は電極金属
、１７は気密性絶縁体樹脂、１８は多孔体担体、１９は
多孔質セラミックシートである。
、１７は気密性絶縁体樹脂、１８は多孔体担体、１９は
多孔質セラミックシートである。
作成した半導体素子は縦５個横１０個をｐ型部とｎ型部
がとなりあうように１０ｃｍ角になるよう実施例１と同
様に接合し同様の冷却面放熱面を形成して同様の測定を
行った。
がとなりあうように１０ｃｍ角になるよう実施例１と同
様に接合し同様の冷却面放熱面を形成して同様の測定を
行った。
また参考試料としてｐ、ｎ型とも緻密な多結晶凝固体を
用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体で
覆わなくしで多孔体内部を真空に脱気してないものを作
成した。
用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体で
覆わなくしで多孔体内部を真空に脱気してないものを作
成した。
第２表に上記の放熱条件における試料の状態、低温側最
低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィン
温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を示
す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたちの
以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示す
。
低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィン
温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を示
す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたちの
以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示す
。
第２表より明らかなように本発明のように半導体素子部
か多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたもの
に比べ、低温側の最低到達温度か低くとれるが結露試験
では劣化が現われる。半導体素子部か多孔体よりなり内
部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低く
とれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
か多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたもの
に比べ、低温側の最低到達温度か低くとれるが結露試験
では劣化が現われる。半導体素子部か多孔体よりなり内
部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低く
とれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積当
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。また熱電半導体素子を用いた冷却素子は
少なくともｐ型、ｎ型素子を１対として使用するため本
実施例で用いたｐ型ｎ型１対の素子は各種パネルを作成
する際に工数を低減出来る。また各熱電半導体素子の間
にある絶縁体部に多孔体を用いることにより、パネル全
体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気時に全体を均一な
真空状態にすることが容易となる。
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。また熱電半導体素子を用いた冷却素子は
少なくともｐ型、ｎ型素子を１対として使用するため本
実施例で用いたｐ型ｎ型１対の素子は各種パネルを作成
する際に工数を低減出来る。また各熱電半導体素子の間
にある絶縁体部に多孔体を用いることにより、パネル全
体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気時に全体を均一な
真空状態にすることが容易となる。
実施例３
多孔体担体と熱電半導体層は実施例１同様のものを作成
した。ｐ型、ｎ型の素子はそれぞれ上下面にそれぞれニ
ッケル電解メツキを施したのち周辺部に絶縁性多孔体セ
ラミックを介してｐ型素子とｎ型素子を隣あわせに密着
して配置し、上面と下面にｐ型とｎ型の半導体素子を直
列に接合する厚さ０．３ｍｍの複数個の銅板電極を半田
付けし、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ
型への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう
片面に配した構造とし上面にｐ型部とｎ型部を接合する
厚さ０． ３［［１ｍの金属銅板を半田付けした。電極
におおわれていない外部に露出した部分は一部を残して
気密性樹脂を塗布し硬化させたのち残りの部分からガス
を脱気しその部分を封じた。
した。ｐ型、ｎ型の素子はそれぞれ上下面にそれぞれニ
ッケル電解メツキを施したのち周辺部に絶縁性多孔体セ
ラミックを介してｐ型素子とｎ型素子を隣あわせに密着
して配置し、上面と下面にｐ型とｎ型の半導体素子を直
列に接合する厚さ０．３ｍｍの複数個の銅板電極を半田
付けし、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ
型への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう
片面に配した構造とし上面にｐ型部とｎ型部を接合する
厚さ０． ３［［１ｍの金属銅板を半田付けした。電極
におおわれていない外部に露出した部分は一部を残して
気密性樹脂を塗布し硬化させたのち残りの部分からガス
を脱気しその部分を封じた。
第３図に試料の模式図（一部断面図）を示す。第３図に
おいて、２０は熱電半導体層、２１は電極金属、２２は
気密性絶縁体樹脂、２３は多孔体担体、２４は絶縁性多
孔体セラミックシートである。
おいて、２０は熱電半導体層、２１は電極金属、２２は
気密性絶縁体樹脂、２３は多孔体担体、２４は絶縁性多
孔体セラミックシートである。
また参考試料としてｐ、ｎ型とも緻密な多結晶凝固体を
用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体で
覆わなくしで多孔体内部を真空に脱気してないものを作
成した。
用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体で
覆わなくしで多孔体内部を真空に脱気してないものを作
成した。
第３表に実施例１と同様の放熱条件における、試料の形
態、低温側最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時
の放熱フィン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流
量（Ａ）を示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体
を用いたちの以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生す
る回数を示す。
態、低温側最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時
の放熱フィン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流
量（Ａ）を示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体
を用いたちの以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生す
る回数を示す。
第３表より明らかなように本実施例のように半導体素子
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。
半導体素子部が多孔体よりなり内部が脱気されたものは
更に低温側の最低到達温度が低くとれ結露試験によって
も劣化寿命がのびる。
更に低温側の最低到達温度が低くとれ結露試験によって
も劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積当
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。
りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一般
の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効果
が発揮される。
また熱電半導体素子を用いた冷却素子としてあらかじめ
複数個のｐ型、ｎ型素子を対として作成した素子は真空
脱気工程が少なくてすみ、工数を低減出来る。また各熱
電半導体素子の間にある絶縁体部に多孔体を用いること
により、パネル全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気
時に全体を均一な真空状態にするこたが容易となる。
複数個のｐ型、ｎ型素子を対として作成した素子は真空
脱気工程が少なくてすみ、工数を低減出来る。また各熱
電半導体素子の間にある絶縁体部に多孔体を用いること
により、パネル全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気
時に全体を均一な真空状態にするこたが容易となる。
［発明の効果コ
以上説明した通り、本発明の熱電半導体素子を利用した
電子冷却素子は、放熱側の放熱効率が小さい使用条件下
でも冷却面が低い温度まで冷却でき、かつ結露による劣
化の問題の起こりにくいものとすることができた。
電子冷却素子は、放熱側の放熱効率が小さい使用条件下
でも冷却面が低い温度まで冷却でき、かつ結露による劣
化の問題の起こりにくいものとすることができた。
また大面積化が容易で安価に製造できるなどの利点を有
しており工業的に有用である。
しており工業的に有用である。
第１図、第２図および第３図は本発明の一実施形態であ
る熱電半導体素子の模式図（一部断面図）である。 １１・・・熱電半導体層、１２・・・電極金属、１３・
・・気密性絶縁体樹脂、１４・・・多孔体担体、１５・
・・熱電半導体層、１６・・・電極金属、１７・・・気
密性絶縁樹脂、１８・・・多孔体担体、１９・・・多孔
質セラミックシート、２０・・・熱電半導体層、２１・
・・電極金属、２２・・・気密性絶縁体樹脂、２３・・
・多孔体担体、２４・・・絶縁性多孔体セラミックシー
ト。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名第１図 ２０・熱電半導体層
る熱電半導体素子の模式図（一部断面図）である。 １１・・・熱電半導体層、１２・・・電極金属、１３・
・・気密性絶縁体樹脂、１４・・・多孔体担体、１５・
・・熱電半導体層、１６・・・電極金属、１７・・・気
密性絶縁樹脂、１８・・・多孔体担体、１９・・・多孔
質セラミックシート、２０・・・熱電半導体層、２１・
・・電極金属、２２・・・気密性絶縁体樹脂、２３・・
・多孔体担体、２４・・・絶縁性多孔体セラミックシー
ト。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名第１図 ２０・熱電半導体層
Claims (3)
- （１）開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周
に熱電半導体層を形成し、さらに前記担体ブロックの上
下面に気密性金属質よりなる電極部を形成し、側面およ
び電極に覆われていない上下面に気密性絶縁体層を形成
して、気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素子部を
存在させてなる熱電半導体素子。 - （２）開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周
にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成したものを
絶縁体を介して配置し、上面にｐ型部とｎ型部を接合す
る気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型部、ｎ型部
単独の気密性金属質からなる電極部を有し、電極に覆わ
れていない外周に露出したその他の部分を気密性絶縁体
によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半導体部を気
密構造中に存在させた熱電半導体素子。 - （３）開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周
にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成したものを
絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型とｎ型の半
導体素子を直列に接合する複数個の電極が形成され、電
気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型への接合
面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片面に配し
た構造とし、この電極部が気密性金属質よりなり、電極
に覆われていない外周に露出したその他の部分が気密性
絶縁体によって囲まれており、複数個の担体ブロックと
ｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在させた熱電
半導体素子。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335926A JP2545647B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
| EP91106177A EP0455051B1 (en) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated into a vacuum and thermoelectric panel |
| EP97120243A EP0834930B1 (en) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Thermoelectric semiconductor deaerated into a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
| DE69130654T DE69130654T2 (de) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Vakuumisolierter thermoelektrischer Halbleiter bestehend aus einer porösen Struktur und thermoelektrisches Bauelement |
| DE69132779T DE69132779T2 (de) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Vakuumisolierter thermoelektrischer Halbleiter und thermoelektrisches Bauelement, das P- und N-Typ thermoelektrische Halbleiter benutzt |
| US07/688,424 US5168339A (en) | 1990-04-20 | 1991-04-22 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated in a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
| US08/330,565 USRE35441E (en) | 1990-04-20 | 1994-10-28 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated in a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335926A JP2545647B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199860A true JPH04199860A (ja) | 1992-07-21 |
| JP2545647B2 JP2545647B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=18293898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2335926A Expired - Fee Related JP2545647B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545647B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005091393A1 (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Japan Science And Technology Agency | 多孔質熱電材料及びその製造方法 |
| JP2007273572A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電子冷熱モジュールおよびその製造方法 |
| JP2015507845A (ja) * | 2012-01-30 | 2015-03-12 | インダストリー−アカデミック コーペレイション ファウンデイション， ヨンセイ ユニバーシティ | 熱効率を改善可能な構造を有する熱電素子 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2335926A patent/JP2545647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005091393A1 (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Japan Science And Technology Agency | 多孔質熱電材料及びその製造方法 |
| JP2007273572A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電子冷熱モジュールおよびその製造方法 |
| JP2015507845A (ja) * | 2012-01-30 | 2015-03-12 | インダストリー−アカデミック コーペレイション ファウンデイション， ヨンセイ ユニバーシティ | 熱効率を改善可能な構造を有する熱電素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545647B2 (ja) | 1996-10-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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