JPH0430585A - 熱電装置 - Google Patents
熱電装置Info
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- JPH0430585A JPH0430585A JP2137832A JP13783290A JPH0430585A JP H0430585 A JPH0430585 A JP H0430585A JP 2137832 A JP2137832 A JP 2137832A JP 13783290 A JP13783290 A JP 13783290A JP H0430585 A JPH0430585 A JP H0430585A
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- Japan
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- conductor
- type semiconductor
- heat
- thermoelectric device
- semiconductor
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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
本発明はベルチェ効果を利用し 電気的に冷房もしくは
暖房を行う空調装置 もしくはゼーベック効果により温
度差を用いて発電を行う発電装置に有用な熱電装置に関
する。
暖房を行う空調装置 もしくはゼーベック効果により温
度差を用いて発電を行う発電装置に有用な熱電装置に関
する。
従来の技術
従来 熱を電気に変換し もしくは電気を熱に変換する
熱電装置！よ 第３図に示す従来例の様に熱電素子１の
両側にコルゲートフィン２を有じ両側のコルゲートフィ
ンの温度差により発電を行しく もしくは電流を通ずる
ことにより冷却を行うものであ４ 以下の説明について
はベルチェ効果による冷却について行なう。
熱電装置！よ 第３図に示す従来例の様に熱電素子１の
両側にコルゲートフィン２を有じ両側のコルゲートフィ
ンの温度差により発電を行しく もしくは電流を通ずる
ことにより冷却を行うものであ４ 以下の説明について
はベルチェ効果による冷却について行なう。
熱電素子１の拡大断面を第４図に示す。絶縁性フィルム
基板３の片面にＮ型半導体４、導電体５、Ｐ型半導体６
、導電体５が順に成膜されてい４２つのコルゲートフィ
ン２は 導電体５を１つおき＆ミ か２ 接する導電体
５がおのおの異なるように設置されてい４ Ｎ型半導体
４、導電体５、Ｐ型半導体６（上 各々の端部が電気的
の接触する構造になっており、熱電装置に流れ込んだ電
流は半導体４、６と導電体５の界面でペルチェ効果によ
り発熱もしくは吸熱すム このとき、Ｎ型半導体４とＰ
型半導体６は交互に並んでいることか板溝電体５は交互
に発熱部または吸熱部となり、前述のごとく導電体５の
１つおきに接するコルゲートフィン２は 一方が発熱フ
ィン他方が吸熱フィンとなる。したがって、フィルム基
板３上部の空気から熱を吸収（もしくは空気への熱の発
散）、フィルム基板３の下部の空気への熱の発散（もし
くは空気からの熱の吸収）となも 発明が解決しようとする課題 しかしなが収 このような従来の熱電装置でｃヨ第５図
に示すごとくコルゲートフィンの熱伝達率が空気入口側
と出口側で大きく異なることかペフィン温度のバラツキ
が大きく有効な熱処理が行えず、熱電装置全体が大きく
なるという課題があつ九 本発明番え 上記問題点にもとづき、フィンの有効利
用を図り熱電装置の軽量（［、コンパクト化を実現する
熱電装置を提供するものである。
基板３の片面にＮ型半導体４、導電体５、Ｐ型半導体６
、導電体５が順に成膜されてい４２つのコルゲートフィ
ン２は 導電体５を１つおき＆ミ か２ 接する導電体
５がおのおの異なるように設置されてい４ Ｎ型半導体
４、導電体５、Ｐ型半導体６（上 各々の端部が電気的
の接触する構造になっており、熱電装置に流れ込んだ電
流は半導体４、６と導電体５の界面でペルチェ効果によ
り発熱もしくは吸熱すム このとき、Ｎ型半導体４とＰ
型半導体６は交互に並んでいることか板溝電体５は交互
に発熱部または吸熱部となり、前述のごとく導電体５の
１つおきに接するコルゲートフィン２は 一方が発熱フ
ィン他方が吸熱フィンとなる。したがって、フィルム基
板３上部の空気から熱を吸収（もしくは空気への熱の発
散）、フィルム基板３の下部の空気への熱の発散（もし
くは空気からの熱の吸収）となも 発明が解決しようとする課題 しかしなが収 このような従来の熱電装置でｃヨ第５図
に示すごとくコルゲートフィンの熱伝達率が空気入口側
と出口側で大きく異なることかペフィン温度のバラツキ
が大きく有効な熱処理が行えず、熱電装置全体が大きく
なるという課題があつ九 本発明番え 上記問題点にもとづき、フィンの有効利
用を図り熱電装置の軽量（［、コンパクト化を実現する
熱電装置を提供するものである。
課題を解決するための手段
そこで本発明による熱電装置は 絶縁性上フイルム基板
の面方向１’＝ Ｎ型半導恢 導電体１、Ｐ型半導恢
導電体２の顆間 各半導体・導電体の端部が電気的に
接触するように設置し かつ前記導電体ｌと熱的に接触
する熱交換手段を前記基板の片側に 前記導電体２と熱
的に接触する熱交換手段を前記基板の反対側に設置する
熱電装置において、前記熱交換手段の局所熱伝達率の大
きい部分と接触する導電体１または２に隣接するＮ型半
導体およびＰ型半導体の膜厚を部分的に厚くす黴または
前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部分と接触す
る導電体ｌまたは２に隣接するＮ型半導体およびＰ型半
導体の長さを部分的に短くすることにより、上記のよう
な問題点を解決するための手段となしたものであ４ 作用 上記のような構成もしくは手段によって、得られる作用
は次の通りであ４ 以下、冷却特性を例にとて説明すも 半導体の冷却能力
Ｑ ｃ １１ 半導体の物性であるセーベツク係数Ｓ
、比抵抗ρ、熱伝導率λを用いて、で表される。ここで
、記号ｉ！Ｔ； 冷却側温度、■： 電ＬＬ； 半導
体良木Ａ； 半導体断面積（膜厚Ｘ幅）、△Ｔ； 半導
体の両端の温度差である。
の面方向１’＝ Ｎ型半導恢 導電体１、Ｐ型半導恢
導電体２の顆間 各半導体・導電体の端部が電気的に
接触するように設置し かつ前記導電体ｌと熱的に接触
する熱交換手段を前記基板の片側に 前記導電体２と熱
的に接触する熱交換手段を前記基板の反対側に設置する
熱電装置において、前記熱交換手段の局所熱伝達率の大
きい部分と接触する導電体１または２に隣接するＮ型半
導体およびＰ型半導体の膜厚を部分的に厚くす黴または
前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部分と接触す
る導電体ｌまたは２に隣接するＮ型半導体およびＰ型半
導体の長さを部分的に短くすることにより、上記のよう
な問題点を解決するための手段となしたものであ４ 作用 上記のような構成もしくは手段によって、得られる作用
は次の通りであ４ 以下、冷却特性を例にとて説明すも 半導体の冷却能力
Ｑ ｃ １１ 半導体の物性であるセーベツク係数Ｓ
、比抵抗ρ、熱伝導率λを用いて、で表される。ここで
、記号ｉ！Ｔ； 冷却側温度、■： 電ＬＬ； 半導
体良木Ａ； 半導体断面積（膜厚Ｘ幅）、△Ｔ； 半導
体の両端の温度差である。
式から解るように 冷却能力は電流に関する２次関数と
なる。したがって、最高冷却能力を示す電流値（Ｉ ｑ
）が存在する。式（１）を、電流に関して微分すること
によりＩｑが得られ さらに式（１）にＩＱを代入する
ことにより、最大冷却能力Ｑｍａｘζよ １ ８２・Ｔ２ Ａ
・・・（２） で与えられも したがって、半導体断面積（Ａ）または長さ（Ｌ）を変
えることによりＱｍａｘを変えることが可能となａ こ
の作用を利用して、半導体の形状を空気の流れ方向で変
えることにより、部分的にＱｍａｘを大きくすることが
できも つまり、コルゲートフィンの熱伝達率が大きい
空気入口部において、半導体の（Ａ／Ｌ）を大きくし
処理熱量を増やすことにより、奥行きを小さくすること
が可能となａ 本発明Ｃ友 上記課題にもとづき、軽量・コンパクト
な熱電装置を提供するものであも 実施例 以下本発明による実施例を図面により説明する。
なる。したがって、最高冷却能力を示す電流値（Ｉ ｑ
）が存在する。式（１）を、電流に関して微分すること
によりＩｑが得られ さらに式（１）にＩＱを代入する
ことにより、最大冷却能力Ｑｍａｘζよ １ ８２・Ｔ２ Ａ
・・・（２） で与えられも したがって、半導体断面積（Ａ）または長さ（Ｌ）を変
えることによりＱｍａｘを変えることが可能となａ こ
の作用を利用して、半導体の形状を空気の流れ方向で変
えることにより、部分的にＱｍａｘを大きくすることが
できも つまり、コルゲートフィンの熱伝達率が大きい
空気入口部において、半導体の（Ａ／Ｌ）を大きくし
処理熱量を増やすことにより、奥行きを小さくすること
が可能となａ 本発明Ｃ友 上記課題にもとづき、軽量・コンパクト
な熱電装置を提供するものであも 実施例 以下本発明による実施例を図面により説明する。
〈実施例１〉
第１図に本発明の一実施例の熱電装置の要部を示すもの
であ４ 絶縁フィルム基板１１にＪ＆ Ｎ型半導体１
２、導電体１３、Ｐ型半導体１４、導電体１３が順に成
膜されてい４Ｎ型半導体１２、導電体１３、Ｐ型半導体
１４ζよ 各々の端部が重なり合う構造になっており、
接触部の電気抵抗および熱抵抗が大きくならない構造と
なっていも導電体１３の材料としては 電気抵抗の小さ
い銅またはアルミが用いられも 本実施例でζよ 半導
体１２、１４の空気入口側に位置する部分の膜厚を大き
くしていも 冷却装置として使用する場合に（よ 絶縁性フィルム基
板１１と平行に半導体１２、１４および導電体１３に電
流を流す。これにより、半導体１２．１４と導電体１３
の界面でペルチェ効果により発熱もしくは吸熱を生じも
このとき、Ｎ型半導体１２とＰ型半導体１４は交互に
並んでいることか収 導電体１３は交互に発熱部または
吸熱部となり、従来例に示したごとく導電体１３の１つ
おきに接する片側のコルゲートフィン（図には示さず）
Ｃヨ 吸熱（または発熱）とな４ −Ｘ 反対側に
設置されたコルゲートフィン＆瓜 発熱（または吸熱）
となる。したがって、絶縁性フィルム基板１１の上部の
空気から熱を吸収（もしくは空気への熱の発散）、下部
の空気への熱の発散（もしくは流体からの熱の吸収）と
な４ この隊 半導体１２、１４の空気入口側の膜厚を
大きくしていることか収 電流は膜厚の大きい部分に多
く流れ 冷却熱量も増加すム 前述のように空気入口側
の熱伝達率は大きいことか収 処理できる熱量も大きく
、冷却熱量が増加しても十分処理することが可能である
。したがって、熱電装置の奥行きを小さくすることが可
能となり、全体として軽量・コンパクトな熱電装置とな
も 発電装置として使用する場合には 双方のコルゲートフ
ィンに接する空気に温度差をつけも これにより、導電
体１３は交互に高温と低温となり、ゼーベック効果によ
り起電力を生ずることができる。
であ４ 絶縁フィルム基板１１にＪ＆ Ｎ型半導体１
２、導電体１３、Ｐ型半導体１４、導電体１３が順に成
膜されてい４Ｎ型半導体１２、導電体１３、Ｐ型半導体
１４ζよ 各々の端部が重なり合う構造になっており、
接触部の電気抵抗および熱抵抗が大きくならない構造と
なっていも導電体１３の材料としては 電気抵抗の小さ
い銅またはアルミが用いられも 本実施例でζよ 半導
体１２、１４の空気入口側に位置する部分の膜厚を大き
くしていも 冷却装置として使用する場合に（よ 絶縁性フィルム基
板１１と平行に半導体１２、１４および導電体１３に電
流を流す。これにより、半導体１２．１４と導電体１３
の界面でペルチェ効果により発熱もしくは吸熱を生じも
このとき、Ｎ型半導体１２とＰ型半導体１４は交互に
並んでいることか収 導電体１３は交互に発熱部または
吸熱部となり、従来例に示したごとく導電体１３の１つ
おきに接する片側のコルゲートフィン（図には示さず）
Ｃヨ 吸熱（または発熱）とな４ −Ｘ 反対側に
設置されたコルゲートフィン＆瓜 発熱（または吸熱）
となる。したがって、絶縁性フィルム基板１１の上部の
空気から熱を吸収（もしくは空気への熱の発散）、下部
の空気への熱の発散（もしくは流体からの熱の吸収）と
な４ この隊 半導体１２、１４の空気入口側の膜厚を
大きくしていることか収 電流は膜厚の大きい部分に多
く流れ 冷却熱量も増加すム 前述のように空気入口側
の熱伝達率は大きいことか収 処理できる熱量も大きく
、冷却熱量が増加しても十分処理することが可能である
。したがって、熱電装置の奥行きを小さくすることが可
能となり、全体として軽量・コンパクトな熱電装置とな
も 発電装置として使用する場合には 双方のコルゲートフ
ィンに接する空気に温度差をつけも これにより、導電
体１３は交互に高温と低温となり、ゼーベック効果によ
り起電力を生ずることができる。
以上のように本発明においては 空気入口側の半導体の
膜厚を大きくすることにより、軽量・コンパクトな熱電
装置が提供されも 〈実施例２〉 第２図は第２の発明の一実施例であり、熱電素子の断面
を示すものであも 絶縁フィルム基板１５に（友 Ｎ型半導体１６、導電体
１７、Ｐ型半導体１８、導電体１７が順に成膜されてい
も 本実施例は 半導体１６、１８の長さを空気の流れ
方向で変化させており、入口部で小さく、出口部で大き
くしていも 電流を流すと、半導体の長さが短い部分に
多く流れ 冷却熱量も増加すも 前述のように空気入口
側の熱伝達率は大きいことか収 処理できる熱量も大き
く、冷却熱量が増加しても十分処理することが可能であ
も したがって、熱電装置の奥行きを小さくすることが
可能となり、全体として軽量・コンパクトな熱電装置と
なも その他の構成および使用法は 第１の発明と同様である
ので説明を省略すも 発明の効果 本発明による熱電装置は 熱交換手段の局所熱伝達率の
大きい部分と接触する第１または第２の導電体に隣接す
るＮ型半導体およびＰ型半導体の膜厚を部分的に厚くす
ゑ または 前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部
分と接触する第１または第２の導電体に隣接するＮ型半
導体およびＰ型半導体の長さを部分的に短くすることに
より、軽量・コンパクトな熱電装置の実現が可能となる
。
膜厚を大きくすることにより、軽量・コンパクトな熱電
装置が提供されも 〈実施例２〉 第２図は第２の発明の一実施例であり、熱電素子の断面
を示すものであも 絶縁フィルム基板１５に（友 Ｎ型半導体１６、導電体
１７、Ｐ型半導体１８、導電体１７が順に成膜されてい
も 本実施例は 半導体１６、１８の長さを空気の流れ
方向で変化させており、入口部で小さく、出口部で大き
くしていも 電流を流すと、半導体の長さが短い部分に
多く流れ 冷却熱量も増加すも 前述のように空気入口
側の熱伝達率は大きいことか収 処理できる熱量も大き
く、冷却熱量が増加しても十分処理することが可能であ
も したがって、熱電装置の奥行きを小さくすることが
可能となり、全体として軽量・コンパクトな熱電装置と
なも その他の構成および使用法は 第１の発明と同様である
ので説明を省略すも 発明の効果 本発明による熱電装置は 熱交換手段の局所熱伝達率の
大きい部分と接触する第１または第２の導電体に隣接す
るＮ型半導体およびＰ型半導体の膜厚を部分的に厚くす
ゑ または 前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部
分と接触する第１または第２の導電体に隣接するＮ型半
導体およびＰ型半導体の長さを部分的に短くすることに
より、軽量・コンパクトな熱電装置の実現が可能となる
。
第１図は本発明の一実施例の熱電素子の拡大斜視医 第
２図は本発明の第２の実施例の熱電素子の拡大斜視医
第３図は従来例の熱電装置の断面阻 第４図は従来例の
熱電素子の断面医 第５図は空気側の熱伝達特性図であ
も ４、６．１２．１４．１６．１８・・半導＆ ３．１
１．１５・・絶縁性フィルム基板、５．１３．１７・・
導電体・・コルゲートフィン。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 第 図
２図は本発明の第２の実施例の熱電素子の拡大斜視医
第３図は従来例の熱電装置の断面阻 第４図は従来例の
熱電素子の断面医 第５図は空気側の熱伝達特性図であ
も ４、６．１２．１４．１６．１８・・半導＆ ３．１
１．１５・・絶縁性フィルム基板、５．１３．１７・・
導電体・・コルゲートフィン。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 第 図
Claims (2)
- （１）絶縁性フィルム基板上の面方向に、Ｎ型半導体、
第１の導電体、Ｐ型半導体、第２の導電体２の順に、各
半導体と導電体の端部が電気的に接触するように設置し
、かつ前記導電体１と熱的に接触する熱交換手段を第１
の基板の片側に、第２の導電体と熱的に接触する熱交換
手段を前記基板の反対側に設置する熱電装置において、
前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部分と接触する
第１または第２の導電体に隣接するＮ型半導体およびＰ
型半導体の膜厚を部分的に厚くした熱電装置。 - （２）絶縁性フィルム基板上の面方向に、Ｎ型半導体、
第１の導電体、Ｐ型半導体、第２の導電体の順に、各半
導体・導電体の端部が電気的に接触するように設置し、
かつ前記第１の導電体と熱的に接触する熱交換手段を前
記基板の片側に、前記第２の導電体と熱的に接触する熱
交換手段を前記基板の反対側に設置する熱電装置におい
て、前記熱交換手段の局所熱伝達率の大きい部分と接触
する第１または第２の導電体に隣接するＮ型半導体およ
びＰ型半導体の長さを部分的に短くした熱電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2137832A JPH0430585A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 熱電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2137832A JPH0430585A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 熱電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430585A true JPH0430585A (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=15207882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2137832A Pending JPH0430585A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 熱電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0430585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022698A1 (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 微細熱電素子の製造方法、該微細熱電素子及び該微細熱電素子を用いた製品 |
| JP2016184599A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化物熱電変換材料及びその製造方法並びに熱電変換素子 |
| JP2016184600A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化物熱電変換材料及びその製造方法並びに熱電変換素子 |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP2137832A patent/JPH0430585A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022698A1 (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 微細熱電素子の製造方法、該微細熱電素子及び該微細熱電素子を用いた製品 |
| JP2009049050A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微細熱電素子の製造方法、該微細熱電素子及び該微細熱電素子を用いた製品 |
| JP2016184599A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化物熱電変換材料及びその製造方法並びに熱電変換素子 |
| JP2016184600A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 窒化物熱電変換材料及びその製造方法並びに熱電変換素子 |
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