JPH0832127A - 熱電素子および熱電素子を用いた電子機器 - Google Patents

熱電素子および熱電素子を用いた電子機器

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JPH0832127A
JPH0832127A JP6167242A JP16724294A JPH0832127A JP H0832127 A JPH0832127 A JP H0832127A JP 6167242 A JP6167242 A JP 6167242A JP 16724294 A JP16724294 A JP 16724294A JP H0832127 A JPH0832127 A JP H0832127A
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JP
Japan
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insulator
type semiconductor
thermoelectric element
heat
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP6167242A
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English (en)
Inventor
Keisuke Tsubata
佳介 津端
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 n型半導体およびp型半導体の厚さが発電能
力と小型化を考慮して決定された熱電素子、および熱電
素子を用いた電子機器を提供する。 【構成】 シリコンの第一の絶縁体101を吸熱側、シ
リコンの第二の絶縁体102を放熱側とすると、吸熱側
の温度を放熱側と比較して高温となるような温度差を与
えた場合、第一の絶縁体101から第二の絶縁体102
の方向に熱が伝達される。その際にn型半導体103の
中では電子が放熱側の絶縁体102の方向に移動する。
p型半導体104の中では正孔が放熱側の絶縁体102
の方向に移動する。n型半導体103とp型半導体10
4は接続部105を介して電気的に直列に接続されてい
るため熱の伝達が電流に変換され、両端の出力端子部1
06より起電力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー源として電池
を使用しない電子機器を実現するための熱電素子、およ
びエネルギー源として熱電素子を用いた電子機器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器にはそのエネルギー源として、
主に電池が使用されていた。しかし使用者は、使用中に
電池切れが起こる心配を常に抱えなくてはならず、万一
使用中に電池切れが起こった場合、その損害は大きなも
のとなる場合もある。そして電池切れを起こした場合に
は電池を交換する、或は使用者が出来ない場合には他に
依頼することを強いられる。更に使用済みの電池は環境
破壊の原因となるために、一般の廃棄物と同じ扱で廃棄
することが出来ない。
【0003】電池に変わるエネルギー源として、ゼーベ
ック効果に基づく起電力を発生する熱電素子が最近研究
されている。例えば図9は、熱電発電機の発電原理を示
す図である。熱電発電機はp型熱電素子(901)およ
びn型熱電素子(902)を直列に多数個接続し、絶縁
板(903)と放熱板(904)および吸熱板(90
5)から構成されている。以上のような熱電発電機が、
例えば特開昭54ー123047号公報に、開示されて
いる。
【0004】一方熱電素子を用いた電子機器も最近研究
されている。例えば図10は、熱電式腕時計の構成を示
す図である。熱電式腕時計は、ムーブメント(100
1)と、熱電式発電器(1002)と、電気エネルギー
畜電器と、金属製底部、フレーム部、金属製の頂部、を
備えた多部分からなる腕時計のケーシング(1003)
と、を有する。以上のような熱電式腕時計が、例えば特
開昭55−20483号公報に、開示されている。しか
し発電能力及び小型化を考慮した熱電素子モジュール
は、まだ実用化には至っていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】熱電素子の発電能力
は、n型半導体およびp型半導体の数に比例し、n型半
導体およびp型半導体の厚さは厚い方が高い。つまり高
い発電能力を得ようとするとn型半導体およびp型半導
体の数を増やし厚くするので熱電素子全体が大きくなっ
てしまう。しかし、この熱電素子を電子機器に搭載する
場合には、熱電素子は出来るだけ小さいことが理想であ
り、発電能力の増大と、熱電素子の小型化は相反する要
求となる。
【0006】そこで本発明の目的は、n型半導体および
p型半導体の厚さが発電能力と小型化を考慮して決定さ
れた熱電素子、および熱電素子を用いた電子機器を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、熱電素子の発電能力がn型半導体およびp
型半導体の数や厚さだけでなく、絶縁体の熱伝導率によ
っても左右されることに着目し、絶縁体にシリコンを用
いた場合には、n型半導体およびp型半導体の厚さを
0.2〜3mm、さらに望ましくは0.5〜2mmとした。
【0008】
【作用】図1は、本発明の第一の熱電素子の構造と発電
原理を示す図である。第一の絶縁体101を吸熱側、第
二の絶縁体102を放熱側とする。吸熱側の温度を放熱
側と比較して高温となるような温度差を与えた場合、第
一の絶縁体101から第二の絶縁体102の方向に熱が
伝達される。その際に、n型半導体103の中では、電
子が放熱側の絶縁体102の方向に移動する。p型半導
体104の中では、正孔が放熱側の絶縁体102の方向
に移動する。n型半導体103とp型半導体104は、
接続部105を介して電気的に直列に接続されているた
め、熱の伝達が電流に変換され、両端の出力端子部10
6より起電力を得ることができる。
【0009】図2は、本発明の第二の熱電素子の構造と
発電原理を示す図である。第一の絶縁体201を吸熱
側、第二の絶縁体202を放熱側とする。吸熱側の温度
を放熱側と比較して高温となるような温度差を与えた場
合、第一の絶縁体201から第二の絶縁体202の方向
に熱が伝達される。その際に、n型半導体複合素子20
3の中では、電子が放熱側の絶縁体202の方向に移動
する。p型半導体複合素子204の中では、正孔が放熱
側の絶縁体202の方向に移動する。n型半導体複合素
子203とp型半導体複合素子204は、接続部205
を介して電気的に直列に接続されているため、熱の伝達
が電流に変換され、両端の出力端子部206より起電力
を得ることができる。
【0010】さらに図3は、本発明の熱電素子をエネル
ギー源として用いた電子機器の動作原理を示すブロック
図である。熱電素子301に温度差が与えられ、起電力
が発生すると、蓄電機構302に電気が蓄えられる。蓄
電機構302に蓄えられた電気の電圧が駆動機構303
を駆動するのに十分な大きさに達すると、駆動機構30
3が駆動され、動作・表示機構304が働き出す。
【0011】
【実施例】図4は、本発明の熱電素子の一実施例の構造
と発電原理を示す図である。第一の絶縁体401は、例
えばシリコンで構成し吸熱側とする。第二の絶縁体40
2は、例えばシリコンで構成し放熱側とする。吸熱側の
温度が放熱側より高温となるような例えば2度程度の温
度差を与えた場合、第一の絶縁体から第二の絶縁体の方
向に熱が伝達される。その際に、n型半導体403例え
ばビスマス−テルル系、ナマリ−テルル系あるいは鉄−
シリサイド系の中では電子が放熱側の第二の絶縁体の方
向に移動する。p型半導体404例えばビスマス−テル
ル系、ナマリ−テルル系あるいは鉄−シリサイド系の中
では、正孔が放熱側の第二の絶縁体の方向に移動する。
n型半導体403とp型半導体404は、接続部405
例えば電極を介して電気的に直列に接続されているた
め、熱の伝達が電流に変換され、出力端子部406より
起電力を得ることができる。出力端子部406より得ら
れた起電力は蓄電素子409に充電される。
【0012】図5は、第一の絶縁体及び第二の絶縁体に
シリコンを用いた場合のn型半導体およびp型半導体の
厚さに対する出力電圧の変化を示したグラフである。こ
のとき熱電素子に与えられた温度差は2度、半導体の断
面積は0.01mm2 とした。半導体数はn型p型合わせ
て4000個、4500個、5000個、5500個、
6000個の場合を示した。1.5v電池の代用となる
ためには、n型半導体およびp型半導体の厚さの誤差に
よる出力電圧のばらつきが少なくなる厚さ1mm以上にお
いて、少なくとも1.4Vを得られる5000個が必要
である。さらに製造時の欠陥や、温度差が2度をわずか
に下回った場合を考えると5500個程度必要である。
ここで温度差を2度としたのは、本発明の熱電素子を電
子腕時計に搭載した場合、得られる温度差が実験により
2度程度であったためである。
【0013】一般のICの動作電圧の実力値を0.7v
とし、電子機器例えば電子腕時計に搭載する場合には外
観上の制約があるためn型半導体およびp型半導体の厚
さは図5より0.2mm以上3mm以下とする事が望まし
い。さらに望ましくは、一般のICの動作電圧の規格値
を1.2vとし、より大きな電圧を得ようとした場合n
型半導体およびp型半導体の厚さの増加に対する出力電
圧の増加率が10%以上であることが効率を考えた上で
好ましいので、n型半導体およびp型半導体の厚さは図
5より0.5mm以上2mm以下とする事が望ましい。例え
ばn型半導体およびp型半導体の断面積が0.01mm
2 、厚さが1mm、数がn型p型合わせて5000個、n
型半導体とp型半導体の間隔を約0.2mm、放熱側及び
吸熱側の電極と絶縁板を合わせた厚さがそれぞれ1mmで
あるとすると、熱電素子の大きさは全体で約15mm×1
5mm×3mmとなり、2度の温度差が与えられた場合約
1.4Vの起電力を得ることが可能である。
【0014】図6は、本発明の熱電素子を動力源として
用いた電子機器の一実施例として、電子腕時計の動作原
理を示すブロック図である。熱電素子601に温度差が
与えられ起電力が発生すると充電制御回路602を介し
て蓄電素子603に電気が蓄えられる。蓄電素子603
に蓄えられた電気により駆動制御回路604が駆動し、
表示機構605に時刻が表示される。
【0015】図7は、本発明の電子腕時計の実施例の外
観を示す図である。放熱されやすいように放熱板701
が表面に露出している。放熱板701は、例えばシリコ
ンで構成されている。図8は、本発明の電子腕時計の実
施例の構造を示す断面図である。絶縁板801は一般に
気温よりも高温である腕に触れるために吸熱側、絶縁板
802は大気中にあるために放熱側となる。絶縁板80
1および802は、例えばシリコンで構成されている。
例えば携帯者の体温が摂氏36度で、気温摂氏20度の
環境にて使用し電子腕時計全体が腕の温度に近くなる
と、絶縁板801と絶縁板802との間に生じる温度差
は2度前後である。温度差が生じると、熱は絶縁板80
1からn型およびp型半導体803を通り絶縁板802
に伝えられ大気中に放熱される。このときゼーベック効
果により起電力が生じ蓄電素子804、例えばリチウム
2次電池、カーボン−リチウム2次電池、あるいはバナ
ジウム−リチウム2次電池に蓄電される。この蓄えられ
た電気により輪列とモーターから成り運針動作を行うム
ーブメント805が駆動する。
【0016】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
絶縁体にシリコンを用いた熱電素子のn型、p型半導体
の厚さを0.2〜3mm、さらに望ましくは0.5〜2mm
とする事により、必要とする起電力を得るための熱電素
子としては発電効率が良くかつ小型化されたものを得る
ことができる。さらにこの熱電素子を電子機器に用いる
ことにより、電子機器を小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の熱電素子の構造と発電原理を示
す図である。
【図2】本発明の第二の熱電素子の構造と発電原理を示
す図である。
【図3】本発明の熱電素子をエネルギー源として用いた
電子機器の動作原理を示すブロック図である。
【図4】本発明の熱電素子の実施例の構造と発電原理を
示す図である。
【図5】本発明の熱電素子の半導体数の違いによる半導
体の厚さと出力電圧の関係を示す図である。
【図6】本発明の熱電素子を動力源として用いた電子機
器の一実施例として、電子腕時計の動作原理を示すブロ
ック図である。
【図7】本発明の一実施例の電子腕時計の外観を示す図
である。
【図8】本発明の一実施例の電子腕時計の構造を示す断
面図である。
【図9】従来の熱電素子の構造と発電原理を示す図であ
る。
【図10】熱電素子を動力源として用いた従来の電子腕
時計の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
101、401 第一の絶縁体 102、402 第二の絶縁体 103 n型半導体 104 p型半導体 105 接続部 106 出力端子部 203 n型半導体複合素子 204 p型半導体複合素子 301、601 熱電素子 302 蓄電機構 303 駆動機構 304 動作、表示機構 407、、603、804 蓄電素子 602 充電制御回路 604 駆動制御回路 605 表示機構 701 放熱板 801、802 絶縁板 803 n型およびp型半導体 805 ムーブメント

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のn型半導体(103)と複数のp
    型半導体(104)を交互に電気的に直列になるように
    接続する複数の接続部(105)と出力端子部(10
    6)とを有し、接続部(105)を1つおきに固定する
    シリコンで構成した第一の絶縁体(101)と、第一の
    絶縁体で接続していない1つおきの接続部(105)を
    固定するシリコンで構成した第二の絶縁体(102)と
    を有し、第一の絶縁体(101)と第二の絶縁体(10
    2)との間に固定される複数のn型半導体(103)お
    よび複数のp型半導体(104)のそれぞれの厚さが
    0.2mm〜3mmであることを特徴とする熱電素子。
  2. 【請求項2】 複数のn型半導体から構成されるn型半
    導体複合素子(203)を複数有し、複数のp型半導体
    から構成されるp型半導体複合素子(204)を複数有
    し、複数のn型半導体複合素子(203)と複数のp型
    半導体複合素子(204)を交互に電気的に直列になる
    ように接続する複数の接続部(205)と出力端子部
    (206)とを有し、接続部(205)を1つおきに固
    定するシリコンで構成した第一の絶縁体(201)と、
    第一の絶縁体(201)で接続していない1つおきの接
    続部(205)を固定するシリコンで構成した第二の絶
    縁体(202)とを有し、第一の絶縁体(201)と第
    二の絶縁体(202)との間に固定される複数のn型半
    導体複合素子(203)および複数のp型半導体複合素
    子(204)のそれぞれの厚さが0.2mm〜3mmである
    ことを特徴とする熱電素子。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の熱電素子において、複数
    のn型半導体(103)および複数のp型半導体(10
    4)のそれぞれの厚さが0.5mm〜2mmであることを特
    徴とする熱電素子。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の熱電素子において、複数
    のn型半導体複合素子(203)および複数のp型半導
    体複合素子(204)のそれぞれの厚さが0.5mm〜2
    mmであることを特徴とする熱電素子。
  5. 【請求項5】 エネルギー源を必要とする電子機器にお
    いて、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載する
    熱電素子をエネルギー源として用いた電子機器。
  6. 【請求項6】 エネルギー源を必要とする電子時計にお
    いて、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載する
    熱電素子をエネルギー源として用いた電子時計。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100349307C (zh) * 2003-08-15 2007-11-14 天津大学 微型温差电池及其制造方法
JP2009148900A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Toyo Mach & Metal Co Ltd 熱電変換材料を備えた成形機
WO2011006308A1 (zh) * 2009-07-14 2011-01-20 Guo Jianguo 外加电场型温差电池及其制冷装置
CN103881550A (zh) * 2014-02-26 2014-06-25 金甲化工企业(中山)有限公司 一种用于木制品的水性膨胀型隔热阻燃抑烟涂料及涂装方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100349307C (zh) * 2003-08-15 2007-11-14 天津大学 微型温差电池及其制造方法
JP2009148900A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Toyo Mach & Metal Co Ltd 熱電変換材料を備えた成形機
WO2011006308A1 (zh) * 2009-07-14 2011-01-20 Guo Jianguo 外加电场型温差电池及其制冷装置
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