JPH08102555A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPH08102555A JPH08102555A JP6259633A JP25963394A JPH08102555A JP H08102555 A JPH08102555 A JP H08102555A JP 6259633 A JP6259633 A JP 6259633A JP 25963394 A JP25963394 A JP 25963394A JP H08102555 A JPH08102555 A JP H08102555A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type semiconductor
- thermal battery
- branch portion
- rod
- winding
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 極めて小型で、信頼性の高い螺旋状の熱電池
を提供する。 【構成】 ｎ−型半導体部分とｐ−型半導体部分とから
成り、これらをそれぞれｎ−型半導体分岐部３とｐ−型
半導体分岐部９とにした多数の巻回部７を具備する螺旋
状の棒から成る作動体２とし、その各巻回部７に少なく
とも１個の電気接点４が設けてある。
を提供する。 【構成】 ｎ−型半導体部分とｐ−型半導体部分とから
成り、これらをそれぞれｎ−型半導体分岐部３とｐ−型
半導体分岐部９とにした多数の巻回部７を具備する螺旋
状の棒から成る作動体２とし、その各巻回部７に少なく
とも１個の電気接点４が設けてある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は熱電池に関する。より
詳細に述べると、この発明は電気エネルギーを発生し、
種々の目的のエネルギーの熱発電源に利用することがで
きる熱電池に関する。とくに、この発明は、医療用エレ
クトロニック装置、たとえば、埋没式ペースメーカー、
およびその他の分野における極めて小型のエネルギー源
として使用することができる熱電池である。
詳細に述べると、この発明は電気エネルギーを発生し、
種々の目的のエネルギーの熱発電源に利用することがで
きる熱電池に関する。とくに、この発明は、医療用エレ
クトロニック装置、たとえば、埋没式ペースメーカー、
およびその他の分野における極めて小型のエネルギー源
として使用することができる熱電池である。
【０００２】
【従来の技術】多数の巻回部から成る螺旋状の作動体を
備えた熱電要素および熱電池は周知で、たとえば、エル
・アイ・アナチチュク（Ｌ．Ｉ．Ａｎａｔｙｃｈｕｃ
ｋ’ｓ）の参考書「サーモエレメンツ アンド サーモ
エレクトリック デイバイセス」（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅ
ｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄ
ｅｖｉｃｅｓ）に記載されている。
備えた熱電要素および熱電池は周知で、たとえば、エル
・アイ・アナチチュク（Ｌ．Ｉ．Ａｎａｔｙｃｈｕｃ
ｋ’ｓ）の参考書「サーモエレメンツ アンド サーモ
エレクトリック デイバイセス」（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅ
ｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄ
ｅｖｉｃｅｓ）に記載されている。
【０００３】この発明に関係のある先行発明はフランス
特許第２１４０８２６号、日本国特許第９２４４６１号
（特公昭５３−９１４号）、イギリス特許第１３３５３
０３号、ドイツ特許出願公開第２１２８４９５号に記載
されている。この種従来の熱電池は１本の（ｐ−または
ｎ−）型半導体を備えた均一系異方体製の中空の棒に構
成されている。
特許第２１４０８２６号、日本国特許第９２４４６１号
（特公昭５３−９１４号）、イギリス特許第１３３５３
０３号、ドイツ特許出願公開第２１２８４９５号に記載
されている。この種従来の熱電池は１本の（ｐ−または
ｎ−）型半導体を備えた均一系異方体製の中空の棒に構
成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来周
知の熱電池は効率が比較的低く、しかも信頼性に欠ける
という問題点がある。
知の熱電池は効率が比較的低く、しかも信頼性に欠ける
という問題点がある。
【０００５】熱電池をエネルギー源として使用するとき
には、この熱電池が信頼性が高く、しかも耐久力に富む
ものでなければならないという厳しい要件がある。螺旋
状の作動体を備える周知の熱電池の多数の巻回部は一連
の電気接続部であるから、その巻回部の一つにでも支障
があると、熱電池全体の支障となってしまう。周知の熱
電池は、これを並列に接続することによって、熱電池の
信頼性をえているのである。熱電池はその容量が大きい
場合にはその作動が良好であるが、消費電力が数ｍＷほ
どの少ないものに熱電エネルギー源を利用することがあ
る。通常、この種エネルギー源には、小さな熱電素子を
備えた極めて小型の熱電池が使用されている。こうした
熱電池を並列に接続するには、熱電素子を現在の技術で
は製作することができないような小型なものにしなけれ
ばならない。
には、この熱電池が信頼性が高く、しかも耐久力に富む
ものでなければならないという厳しい要件がある。螺旋
状の作動体を備える周知の熱電池の多数の巻回部は一連
の電気接続部であるから、その巻回部の一つにでも支障
があると、熱電池全体の支障となってしまう。周知の熱
電池は、これを並列に接続することによって、熱電池の
信頼性をえているのである。熱電池はその容量が大きい
場合にはその作動が良好であるが、消費電力が数ｍＷほ
どの少ないものに熱電エネルギー源を利用することがあ
る。通常、この種エネルギー源には、小さな熱電素子を
備えた極めて小型の熱電池が使用されている。こうした
熱電池を並列に接続するには、熱電素子を現在の技術で
は製作することができないような小型なものにしなけれ
ばならない。
【０００６】別の観点からして、熱電池の作動体は、こ
れら熱電池の材料の内の一種類の材料製であることか
ら、異方体の材料の熱起電力かあるいは熱電エネルギー
転換効果のいずれかを利用しているのである。しかし、
現在において、異方体の効率および熱エネルギーを電気
エネルギーに転換する熱磁気効果は熱電対要素の効率よ
りも遥かに低いものである。それは、周知の作動体を備
えた熱電池の形状が螺旋状であることに起因している。
れら熱電池の材料の内の一種類の材料製であることか
ら、異方体の材料の熱起電力かあるいは熱電エネルギー
転換効果のいずれかを利用しているのである。しかし、
現在において、異方体の効率および熱エネルギーを電気
エネルギーに転換する熱磁気効果は熱電対要素の効率よ
りも遥かに低いものである。それは、周知の作動体を備
えた熱電池の形状が螺旋状であることに起因している。
【０００７】以上の問題点を考慮して、この発明の目的
は熱エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が最良
の熱電対要素の効率に匹敵するものであり、信頼性の高
いエネルギー源としての熱電池を提供することにある。
は熱エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が最良
の熱電対要素の効率に匹敵するものであり、信頼性の高
いエネルギー源としての熱電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、多数の巻回部を有する螺旋状の作動体を備えるこの
発明の熱電池は、螺旋状の電導要素から成り、しかもそ
の作動体の各巻回部に少なくとも一個の電気接点を具備
するものである。
に、多数の巻回部を有する螺旋状の作動体を備えるこの
発明の熱電池は、螺旋状の電導要素から成り、しかもそ
の作動体の各巻回部に少なくとも一個の電気接点を具備
するものである。
【０００９】この発明の実施態様においては、この電導
要素を金属ワイヤの形式のものとしてある。
要素を金属ワイヤの形式のものとしてある。
【００１０】また、別の実施態様においては、金属導体
をケーブル組立体の形式にしてある。 さらに、他の実
施態様においては、作動体の巻回部の表面に作動体の巻
回部と接触する電気接点を備える分路要素が設けてあ
る。
をケーブル組立体の形式にしてある。 さらに、他の実
施態様においては、作動体の巻回部の表面に作動体の巻
回部と接触する電気接点を備える分路要素が設けてあ
る。
【００１１】なお、この発明の他の実施態様において
は、熱電池の作動体を多数の巻回部に分割して螺旋状に
配した中空の棒としてあり、この棒をｎ−型半導体分岐
部とｐ−型半導体分岐部との２部分から構成して、ｎ−
型半導体分岐部をｎ−型半導体の棒の部分にし、またｐ
−型半導体分岐部をｐ−型半導体の棒の部分として、ｎ
−型半導体分岐部とｐ−型半導体分岐部とにｎ−型半導
体の棒とｐ−型半導体との境界面に電気接点が設けてあ
る。
は、熱電池の作動体を多数の巻回部に分割して螺旋状に
配した中空の棒としてあり、この棒をｎ−型半導体分岐
部とｐ−型半導体分岐部との２部分から構成して、ｎ−
型半導体分岐部をｎ−型半導体の棒の部分にし、またｐ
−型半導体分岐部をｐ−型半導体の棒の部分として、ｎ
−型半導体分岐部とｐ−型半導体分岐部とにｎ−型半導
体の棒とｐ−型半導体との境界面に電気接点が設けてあ
る。
【００１２】これらの実施態様において、作動体の巻回
部の表面に金属製分路要素が配してあり、この金属製分
路要素にｎ−型半導体とｐ−型半導体との電気接点を設
け、前記棒を角形パイプ状とし、棒の内部空所を円筒形
にしてある。
部の表面に金属製分路要素が配してあり、この金属製分
路要素にｎ−型半導体とｐ−型半導体との電気接点を設
け、前記棒を角形パイプ状とし、棒の内部空所を円筒形
にしてある。
【００１３】この発明の実施態様においては、電導要素
の電気抵抗を作動体の電気抵抗より大きいものとしてい
る。
の電気抵抗を作動体の電気抵抗より大きいものとしてい
る。
【００１４】
【実施例】この発明の熱電池は図１に示すように、多数
の巻回部７を具備する作動体２から成っている。その実
施態様において、作動体２は周知の均質または不均質熱
電材料、たとえばＢｉ2 Ｔｅ3 系合金、ＣｄＳｂ、ビス
マスおよびその合金製である。 図１に示す実施態様に
おいて、作動体２は不均質熱電材料製で、螺旋状に配し
た多数巻回部に分割してあって、その外形は図２に示す
とおりの棒である。ただし、図２においてはその形状を
明瞭にするために、作動体２の巻回部が省略してある。
棒状体はｎ−型半導体の部分１１とｐ−型半導体の部分
１２とから成っており、これらｎ−型半導体部分１１と
ｐ−型半導体部分１２との間に境界面１３がある。
の巻回部７を具備する作動体２から成っている。その実
施態様において、作動体２は周知の均質または不均質熱
電材料、たとえばＢｉ2 Ｔｅ3 系合金、ＣｄＳｂ、ビス
マスおよびその合金製である。 図１に示す実施態様に
おいて、作動体２は不均質熱電材料製で、螺旋状に配し
た多数巻回部に分割してあって、その外形は図２に示す
とおりの棒である。ただし、図２においてはその形状を
明瞭にするために、作動体２の巻回部が省略してある。
棒状体はｎ−型半導体の部分１１とｐ−型半導体の部分
１２とから成っており、これらｎ−型半導体部分１１と
ｐ−型半導体部分１２との間に境界面１３がある。
【００１５】境界面１３は棒のｎ−型半導体部分１１と
ｐ−型半導体部分１２との電気接触部である。
ｐ−型半導体部分１２との電気接触部である。
【００１６】棒の内部にはその間に空所１４を備えてい
る。
る。
【００１７】図１および図２に示す実施態様において
は、棒は角形のパイプで、内部の空所は円筒状である。
は、棒は角形のパイプで、内部の空所は円筒状である。
【００１８】作動体２の各巻回部７はｎ−型半導体分岐
部３とｐ−型半導体分岐部９とから成っていて、ｎ−型
半導体分岐部３はｎ−型半導体部分１１に配してあり、
ｐ−型半導体分岐部９はｐ−型半導体部分１２に配して
ある。ｎ−型半導体分岐部３とｐ−型半導体分岐部９と
はｎ−型半導体部分１１とｐ−型半導体部分１２との境
界面１３に電気接点１、４を備えている。したがって、
作動体２の各巻回部７は並列に接続された熱電池の２つ
の分岐部３と９とから成るものであると同時に、作動体
２の螺旋状の巻回部７はすべて直列接続されている。こ
の最初と最後の巻回部７にはそれぞれ電気接点６と電気
接点１０とが配してあって、熱電池を外部回路に接続す
るようにしてある。この実施態様においては、ｎ−型半
導体部分１１とｐ−型半導体部分１２とは周知の熱電材
料、たとえばＢｉ2 Ｔｅ3 系合金製である。
部３とｐ−型半導体分岐部９とから成っていて、ｎ−型
半導体分岐部３はｎ−型半導体部分１１に配してあり、
ｐ−型半導体分岐部９はｐ−型半導体部分１２に配して
ある。ｎ−型半導体分岐部３とｐ−型半導体分岐部９と
はｎ−型半導体部分１１とｐ−型半導体部分１２との境
界面１３に電気接点１、４を備えている。したがって、
作動体２の各巻回部７は並列に接続された熱電池の２つ
の分岐部３と９とから成るものであると同時に、作動体
２の螺旋状の巻回部７はすべて直列接続されている。こ
の最初と最後の巻回部７にはそれぞれ電気接点６と電気
接点１０とが配してあって、熱電池を外部回路に接続す
るようにしてある。この実施態様においては、ｎ−型半
導体部分１１とｐ−型半導体部分１２とは周知の熱電材
料、たとえばＢｉ2 Ｔｅ3 系合金製である。
【００１９】この発明の熱電池は螺旋状で、作動体２の
各巻回部７毎に少なくとも一個の電気接点を備えてい
る。図１に示すように、電導要素５の最初と最後とは熱
電池の電気接点６と１０とに接続されている。電導要素
５はケーブルの１本のワイヤとすることができる。電導
要素５の電気抵抗は作動体２の電気抵抗よりも高抵抗の
ものとすることが好ましい。電導要素５には、たとえば
コンスタンタンを使用する。
各巻回部７毎に少なくとも一個の電気接点を備えてい
る。図１に示すように、電導要素５の最初と最後とは熱
電池の電気接点６と１０とに接続されている。電導要素
５はケーブルの１本のワイヤとすることができる。電導
要素５の電気抵抗は作動体２の電気抵抗よりも高抵抗の
ものとすることが好ましい。電導要素５には、たとえば
コンスタンタンを使用する。
【００２０】作動体２の巻回部の表面には、金属製分路
要素８が配置してある。これらの分路要素には作動体２
の巻回部との電気接点が設けてある。図１に示すものに
おいては、金属製分路要素８はｎ−型半導体部分１１と
ｐ−型半導体部分１２との電気接点を備えている。
要素８が配置してある。これらの分路要素には作動体２
の巻回部との電気接点が設けてある。図１に示すものに
おいては、金属製分路要素８はｎ−型半導体部分１１と
ｐ−型半導体部分１２との電気接点を備えている。
【００２１】この発明の図１に示す実施態様において
は、金属製分路要素８を板状のものとしてある。その材
料としては、銅板その他の高電導体とする。
は、金属製分路要素８を板状のものとしてある。その材
料としては、銅板その他の高電導体とする。
【００２２】
【発明の作用と効果】この発明の熱電池の作動は周知の
ゼーベック効果によるものである。熱電池の巻回部中を
各分岐部３、９の境界面１３に沿って熱がＱ方向に流れ
ると、電気接点１と４との間に温度差を生じる。その際
に、各巻回部に前記温度差に比例する熱起電力を生ず
る。この巻回部７が直列に接続してあるので、熱電池の
起電力は巻回部７の熱起電力の総和に等しく、巻回部７
の数量に比例する。熱電池の起電力は電池の接点６、１
０に電圧としてあらわれる。
ゼーベック効果によるものである。熱電池の巻回部中を
各分岐部３、９の境界面１３に沿って熱がＱ方向に流れ
ると、電気接点１と４との間に温度差を生じる。その際
に、各巻回部に前記温度差に比例する熱起電力を生ず
る。この巻回部７が直列に接続してあるので、熱電池の
起電力は巻回部７の熱起電力の総和に等しく、巻回部７
の数量に比例する。熱電池の起電力は電池の接点６、１
０に電圧としてあらわれる。
【００２３】電池の作動中にｎ−型半導体分岐部３とｐ
−型半導体分岐部９との間の電気接点１または４に故障
が生じると、金属製分路要素８が故障した接点を分路し
て、熱電池起電力の幾分か低下させるが、熱電池全体の
故障となることがない。万一、熱電池の作動中に、ｎ−
型半導体分岐部とｐ−型半導体分岐部９の一方または両
方が故障すると、金属製分路要素８が故障した分岐部を
分路して、一分岐部の熱電起電力の値だけ熱電池の起電
力が低減し、熱電池全体の故障とはならない。
−型半導体分岐部９との間の電気接点１または４に故障
が生じると、金属製分路要素８が故障した接点を分路し
て、熱電池起電力の幾分か低下させるが、熱電池全体の
故障となることがない。万一、熱電池の作動中に、ｎ−
型半導体分岐部とｐ−型半導体分岐部９の一方または両
方が故障すると、金属製分路要素８が故障した分岐部を
分路して、一分岐部の熱電起電力の値だけ熱電池の起電
力が低減し、熱電池全体の故障とはならない。
【００２４】分岐部が円滑に作動していて、電導要素５
の電導度が作動体の電導度より大きい時には、金属製分
路要素８があることによって分岐部の熱電起電力以下に
低下することがない。したがって、金属製分路要素８と
電導要素５とが存在することは、熱電池の信頼性と耐久
性とを高めるものである。
の電導度が作動体の電導度より大きい時には、金属製分
路要素８があることによって分岐部の熱電起電力以下に
低下することがない。したがって、金属製分路要素８と
電導要素５とが存在することは、熱電池の信頼性と耐久
性とを高めるものである。
【００２５】この発明における熱電池の寸法を４×４×
４ｍｍ3 とし、それぞれの巻回部の厚さを０．３５ｍｍ
とし、空所の直径を０．１５ｍｍとして、Ｂｉ2 Ｔｅ3
系合金を押し出し成型した。この熱電池は温度差１７０
Ｋで電圧１．２Ｖに達した。この熱電池の試験によって
約５００，０００時間故障なく作動することが予測され
た。
４ｍｍ3 とし、それぞれの巻回部の厚さを０．３５ｍｍ
とし、空所の直径を０．１５ｍｍとして、Ｂｉ2 Ｔｅ3
系合金を押し出し成型した。この熱電池は温度差１７０
Ｋで電圧１．２Ｖに達した。この熱電池の試験によって
約５００，０００時間故障なく作動することが予測され
た。
【図１】この発明の実施態様を示す斜視図である。
【図２】図１に示す熱電池の中空の棒体を示す斜視図で
ある。
ある。
１ 電気接点 ２ 作動体 ３ ｎ−型半導体分岐部 ４ 電気接点 ５ 電導要素 ６ 電気接点 ７ 巻回部 ８ 金属製分路要素 ９ ｐ−型半導体分岐部 １０ 電気接点 １１ ｎ−型半導体部分 １２ ｐ−型半導体部分 １３ 境界面 １４ 空所 Ｑ 熱の流れの方向
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体素子で構成した多数の巻回部を具
備する螺旋状の作動体と、前記作動体の各巻回部に少な
くとも一個の電気接点を設けたこととから成る熱電池。 - 【請求項２】 前記半導体素子を金属ワイヤの形とした
請求項１に記載の熱電池。 - 【請求項３】 前記半導体素子をケーブル組立体に構成
した請求項１に記載の熱電池。 - 【請求項４】 前記作動体の巻回部の表面に前記巻回部
と電気接触する金属分路要素を設け、前記分路に前記半
導体素子と接続する電気接点を設けて成る請求項１に記
載の熱電池。 - 【請求項５】 前記熱電池の作動体を螺旋状に配した多
数の巻回部に分割された中空の棒に構成し、前記棒をｎ
−型半導体の部分とｐ−型半導体の部分とから成るもの
とし、両部分間に境界層を介在させ、各作動体をｎ−型
半導体分岐部とｐ−型半導体分岐部とから構成し、ｎ−
型半導体分岐部をｎ−型半導体の棒の部分にし、ｐ−型
半導体分岐部をｐ−型半導体の棒の部分とし、ｎ−型半
導体分岐部およびｐ−型半導体分岐部にｎ−型半導体お
よびｐ−型半導体との２本の棒の部分の境界層に電気接
点を設けて成る前記請求項１乃至４に記載の熱電池。 - 【請求項６】 前記金属分路要素にｎ−型半導体とｐ−
型半導体との２本の棒の部分と接触する電気接点を設け
て成る請求項４および５に記載の熱電池。 - 【請求項７】 前記棒を長方形で内部に円筒形の空所を
有する管状のものとして成る請求項５に記載の熱電池。 - 【請求項８】 前記半導体素子の電気抵抗を前記作動体
の電気抵抗よりも大きくしたことを特徴とする請求項５
に記載の熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259633A JPH08102555A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259633A JPH08102555A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 熱電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08102555A true JPH08102555A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17336784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6259633A Pending JPH08102555A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08102555A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011108861A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Fujitsu Ltd | 熱電発電装置及びその製造方法 |
| JP2016207766A (ja) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 積水化学工業株式会社 | 熱電変換デバイス及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6259633A patent/JPH08102555A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011108861A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Fujitsu Ltd | 熱電発電装置及びその製造方法 |
| JP2016207766A (ja) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 積水化学工業株式会社 | 熱電変換デバイス及びその製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |