JPH08335723A - 熱・電気変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱電冷却あるいは熱電発電の効率を向上させ
る。 【構成】 ｎ型素子４とｐ型素子３とをそれぞれの一端
部で電気的に連結するとともに、これらの各素子３，４
の他端部に電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれ取り
付け、ｐ型素子３からｎ型素子４に向けて電流を流すこ
とにより、これらの素子３，４の連結端部側で発熱さ
せ、かつ他端部側で吸熱するよう構成した熱・電気変換
装置において、前記各素子３，４の互いに電気的に連結
された端部が、凝縮性流体１０をコンテナ８の内部に封
入したヒートパイプ６の内部に露出した状態で該ヒート
パイプ６に連結されるとともに、これらの素子３，４と
前記コンテナ８との間に電気的な絶縁部７が介在され、
さらに前記凝縮性流体１０が電気的な絶縁性を備えた流
体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気エネルギを熱エ
ネルギに変換し、あるいはその反対に熱エネルギを電気
エネルギに変換する熱・電気変換装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】所定の導体あるいは半導体を挟んでその
両側に、これとは異なる種類の導体あるいは半導体を接
合して回路を構成し、その回路に直流を流す、一方の接
合部で熱を吸収し、他方の接合部で熱を発生する。この
ような現象は、ペルチェ効果として広く知られている。

【０００３】また上記のように異種導体あるいは半導体
を接合した接合部のうち、一方の温度を高温に保ち、か
つ他方の接合部を低温に保つと、それらの接合部の温度
差に応じた熱起電力が発生する。このような現象は、ゼ
ーベック効果として広く知られている。

【０００４】前者のペルチェ効果を利用した熱・電気変
換装置では、耐熱あるいは機械的な寿命特性に優れ、し
かも小型軽量で可動部がないから、振動や騒音がなく、
信頼性の高い装置とすることができ、極めて広範な分野
で応用することができる。また後者のゼーベック効果を
利用した熱発電装置も同様であって、発電効率が改善さ
れれば、その用途は極めて広くなる。

【０００５】上記のペルチェ効果やゼーベック効果は、
接合された導体あるいは半導体の絶対熱電率に差がある
ことによって生じるので、絶対熱電率の大きい素材を使
用することが好ましく、従来ではセラミックを素材とし
たｎ型半導体およびｐ型半導体が使用されている。また
これらの半導体を単に一対だけ使用したのでは、得られ
る冷熱あるいは熱起電力が小さいので、通常、多数のｎ
型半導体およびｐ型半導体を電気的には直列に接続し、
また熱的には並列に接続している。そしてその接続のた
めの材料として絶対熱電率がほぼ零の金属板を使用する
のが一般的である。

【０００６】ここで前者のペルチェ効果を利用した熱・
電気変換装置の基本的な構造を図示すれば、図３のとお
りである。この装置は、熱電冷却装置であって、ｎ型熱
電素子３１とｐ型熱電素子３２とが用いられており、こ
れらの熱電素子３１，３２の一端部は金属板である電極
３３によって電気的に接続されている。またｎ型熱電素
子３１の他方の端部には、マイナス電極３４が取り付け
られ、さらにｐ型熱電素子３２の他方の端部にはプラス
電極３５が取り付けられている。各熱電素子３１，３２
を連結している電極３３の表面には、熱伝導性グリース
層３６を介して金属製（例えばアルミ製）のヒートシン
ク３７が取り付けられている。またマイナス電極３４お
よびプラス電極３５は、同一平面状に並べられており、
その表面に両者に共通する電気絶縁層３８が設けられ、
さらにその電気絶縁層３８の表面に導電性グリース層３
９を介して金属製のヒートシンク４０が取り付けられて
いる。したがって各電極３３，３４，３５および熱電素
子３１，３２の絶対熱電率α_c ，α_n ，α_p の間には、
α_n ＜α_c ＜α_p の関係があるから、プラス電極３５か
らマイナス電極３４に直流を流すと、プラス電極３５お
よびマイナス電極３４側でペルチェ吸熱が生じ、また各
熱電素子３１，３２を連結している電極３３側でペルチ
ェ発熱が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように半導体が
セラミックからなるのに対して電極が金属製であるか
ら、両者を接合するには、適宜の接着剤層を介在させる
必要がある。またセラミックと金属との熱膨張率が大き
く異なっているので、両者の間の熱整合性を取るために
これらの間にメタライズ層を介在させる必要がある。

【０００８】さらに上述した熱・電気変換装置では、各
接合部の温度差を維持する必要があるので、それらの接
合部からの放熱や吸熱を確実に行わせるためにヒートシ
ンクを用いている。このヒートシンクとしては、熱伝導
性や加工の容易性などの点で金属が使用されるが、その
ために電極との間に絶縁層を設ける必要がある。

【０００９】このように従来の熱・電気変換装置におい
ては、各接合部とそれに対応して設けてあるヒートシン
クとの間に接着剤層や絶縁層などの高熱抵抗体が介在さ
れているので、それらの部分での放熱や吸熱の効率が悪
く、装置全体としての効率が悪化する不都合があった。

【００１０】特に熱電冷却装置においては、発熱する接
合部からの放熱を促進して吸熱効率を高くする必要があ
るが、多数のフィンを設けたヒートシンクによる放熱で
は、上記の高熱抵抗体により熱伝導が阻害されるうえ
に、充分広い放熱面積を確保することが難しいから、更
に他の冷却手段を採用する必要がある。そこで例えば送
風や冷水による強制冷却を行うことが考えられるが、こ
のようにすると、送風ファンやポンプの駆動に多大のエ
ネルギを消費してしまうので、システム全体としての効
率が低下し、実用に耐え得ないものとなってしまう。

【００１１】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであって、効率良く熱・電気変換を行うことので
きる装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載した発明は、ｎ型素子とｐ型素子
とをそれぞれの一端部で電気的に連結するとともに、こ
れらの各素子の他端部に電極をそれぞれ取り付け、ｐ型
素子からｎ型素子に向けて電流を流すことにより、これ
らの素子の連結端部側で発熱させ、かつ他端部側で吸熱
するよう構成した熱・電気変換装置において、前記各素
子の互いに電気的に連結された端部を、凝縮性流体をコ
ンテナの内部に封入したヒートパイプの内部に露出した
状態で該ヒートパイプに連結するとともに、これらの素
子と前記コンテナとの間に電気的な絶縁部を介在させ、
さらに前記凝縮性流体を電気的な絶縁性を備えた流体と
したことを特徴とするものである。

【００１３】またこの熱・電気変換装置では、前記各素
子の一端部を、導電性の金属板によって電気的に連結
し、その金属板を前記ヒートパイプの内部に露出した状
態で前記コンテナに取り付けることができる。

【００１４】また請求項３に記載した発明では、ｎ型素
子とｐ型素子とをそれぞれの一端部で電気的に連結する
とともに、これらの各素子の他端部に電極をそれぞれ取
り付け、各素子の連結した端部と電極を取り付けた端部
との間に温度差を与えることにより、熱起電力得る熱・
電気変換装置において、前記各素子の互いに電気的に連
結された端部を、凝縮性流体をコンテナの内部に封入し
たヒートパイプの内部に露出した状態で該ヒートパイプ
に連結するとともに、これらの素子と前記コンテナとの
間に電気的な絶縁部を介在させ、さらに前記凝縮性流体
を電気的な絶縁性を備えた流体したことを特徴とするも
のである。

【００１５】さらにこの熱・電気変換装置においても、
前記各素子の一端部を、導電性の金属板によって電気的
に連結し、その金属板を前記ヒートパイプの内部に露出
した状態で前記コンテナに取り付けることができる。

【００１６】そして請求項５に記載した発明は、ｎ型素
子とｐ型素子とをそれぞれの一端部で電気的に連結する
とともに、これらの各素子の他端部に電極をそれぞれ取
り付けた熱・電気変換装置において、前記各素子の互い
に電気的に連結された端部と、電極を取り付けた他方の
端部との少なくともいずれか一方を、凝縮性流体をコン
テナの内部に封入したヒートパイプの内部に露出した状
態で該ヒートパイプに連結するとともに、これらの素子
と前記コンテナとの間に電気的な絶縁部を介在させ、さ
らに前記凝縮性流体を電気的な絶縁性を備えた流体とし
たことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】請求項１に記載した発明では、各電極を直流電
源に接続することにより、ｐ型素子とｎ型素子との間に
電流が流れ、素子同士の連結部分あるいは素子と電極と
の連結部分でペルチェ吸熱やペルチェ発熱が生じる。発
熱の生じる素子同士の連結端部は、ヒートパイプの内部
に挿入されて作動流体の流動する空間に露出しているか
ら、発生した熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が
温度および圧力の低い箇所に流動した後に放熱して凝縮
する。すなわちペルチェ発熱による熱を作動流体が放熱
箇所に運び、またその場合、発熱箇所と作動流体との間
に介在する部材がなく、もしあったとしても金属電極で
あるから、効率良く熱伝達が生じて放熱を行うことがで
きる。その結果、熱効率が向上する。また作動流体は電
気絶縁性を備えており、また各素子とヒートパイプコン
テナとの間に絶縁部が介在されているから、短絡や漏電
などの不都合が防止される。

【００１８】また請求項３に記載した発明では、各素子
の連結部と電極を取り付けた部分とに温度差を与えるこ
とにより、電極から熱起電力が取り出される。その場
合、素子同士の連結部を加熱するための熱は、ヒートパ
イプを介して供給される。すなわちヒートパイプの所定
箇所を加熱すると、その内部の作動流体が蒸発し、その
蒸気が素子同士の連結部に到達してここで放熱かつ凝縮
するので、この作動流体によって運ばれた熱によって前
記連結部が加熱される。その結果、前記連結部と電極と
を取り付けた端部との間で温度差が生じるので、電極間
に熱起電力が生じる。その場合、作動流体と素子同士の
連結部との間には介在物がなく、もしあったとしても金
属電極であるから、効率のよい熱伝達が生じ、素子同士
の連結部を必要充分に継続して加熱することができる。
また作動流体は電気絶縁性を備えており、また各素子と
ヒートパイプコンテナとの間に絶縁部が介在されている
から、短絡や漏電などの不都合が防止される。

【００１９】そして請求項５に記載した発明では、素子
同士の連結部あるいは素子と電極との連結部の少なくと
もいずれか一方がヒートパイプの内部に露出させられて
作動流体と直接接触するように構成されているので、こ
れらの箇所に対する熱伝達が効率よく行われ、また絶縁
部および作動流体によって外部に対する電気的な絶縁性
が保持される。

【００２０】

【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明にかかる熱電冷却装置を模式的に示
しており、絶縁性の基板１のうえに、複数枚の金属電極
板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが互いに一定の間隔をあけて
配置されている。図１の左端の電極板２ａがプラス電極
であって直流電源のプラス極に導通されている。また図
１の右端の電極板２ｄがマイナス極であって直流電源の
マイナス電極に導通されている。

【００２１】上記のプラス電極板２ａの上面には、半導
体からなるｐ型熱電素子３が電気的に導通した状態で取
り付けられている。またマイナス電極板２ｄの上面に
は、半導体からなるｎ型熱電素子４が電気的に導通した
状態で取り付けられている。さらにこれらの電極板２
ａ，２ｄの中間に配置されている電極板２ｂ，２ｃの上
面にはｎ型熱電素子４とｐ型熱電素子３とが、ｎ型熱電
素子４をプラス電極板２ａ側に配置し、ｐ型熱電素子３
をマイナス電極板２ｄ側に配置した状態で取り付けられ
ている。すなわち、ｐ型熱電素子３とｎ型熱電素子４と
はプラス電極板２ａ側からｐ型−ｎ型−ｐ型の順序に配
列されている。

【００２２】これらの熱電素子３，４のうち隣接する電
極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に取り付けられているｐ
型熱電素子３とｎ型熱電素子４とは、それぞれの上端部
に電気的に導通した状態で取り付けた連結用電極板５に
よって、それぞれ電気的に連結されている。したがっ
て、各熱電素子３，４は電気的に直列に接続されてい
る。

【００２３】ここで上記の熱電素子３，４について説明
すると、これらは絶対熱電率の大きいセラミック複合材
料を素材として形成されており、例えばｐ型熱電素子と
しては、Ｂi₂Ｓb₈Ｔe₁₅ 、Ｂi を添加したＧe Ｔe 、Ａ
g Ｓb Ｔe₂、Ｃr Ｓi₂、ＭnＳｉ_1.73などを使用するこ
とができる。またｎ型熱電素子としてＢi Ｔe₂Ｓe 、Ｐ
を添加したＩn Ａs 、Ｃo Ｓi などを採用することがで
きる。さらに、ｐ型熱電素子あるいはｎ型熱電素子とし
てＢi₂Ｔe₃、Ｐb Ｔe 、Ｇa Ｐを添加したＳi−Ｇe 、
Ｓi −Ｇe 、Ｆe Ｓi₂などを採用することができる。さ
らには、コバルトとアンチモンとの化合物であってコバ
ルトの一部をパラジウムで置換した素材を使用すること
ができる。

【００２４】また上記の熱電素子の製造方法について簡
単に説明すると、上記の各熱電素子３，４は小さいブロ
ック状の素子片として使用されるから、先ず添加元素を
含む出発材料を粉末化し、あるいは溶解混合して得たイ
ンゴットを粉砕して粉末化し、その後、バインダーを加
えて造粒する。得られた粉粒体をふるい分けして、粒径
を揃え、これを所定のダイスに入れて、冷間プレスして
圧粉体を得る。つぎにその圧粉体を真空中で加熱し、バ
インダーを除去するための脱脂と焼結とを連続して行
う。しかる後、大気中で加熱して熱処理を施し、所定の
特性を与える。さらに必要に応じてスライシングして所
定の形状の素子片を得る。

【００２５】なお、膜状の熱電素子として使用する場合
には、真空蒸着やプラズマＣＶＤあるいは印刷などの手
法を使って上記の各熱電素子を形成することもできる。
またｐ型熱電素子３とｎ型熱電素子４とを接合する場
合、それらの粉末材料を同一のダイス中に入れ、それを
加圧して成形するとともに焼結すれば、前記の連結用電
極板５を用いずに、各熱電素子３，４を接合することが
できる。

【００２６】上記の図１に示す装置では、連結用電極板
５の上側に平板状のヒートパイプ６が設けられている。
このヒートパイプ６は底面部７を電気的な絶縁性のある
セラミック板によって形成し、他の部分を金属製とした
中空直方体状のコンテナ８を有しており、そのセラミッ
ク製の底板部７が、前記の連結用電極板５の上面に密着
して取り付けられている。またこの底板部７のうち連結
用電極板５に対応する箇所には、連結用電極板５の上面
に至る貫通孔９が形成されている。すなわち、この貫通
孔９の底面側の開口部を連結用電極板５によって密閉し
た構造となっている。

【００２７】そしてこのコンテナ８の内部には、真空脱
気した後に凝縮性の流体が作動流体１０として所定量封
入されている。この作動流体１０は蒸発潜熱として熱を
輸送するために蒸発および凝縮を繰り返し行うものであ
って、電気的な絶縁性のある流体が採用されている。具
体的には、目的温度範囲で蒸発および凝縮するフロン
（商品名）が採用されている。したがって、このヒート
パイプ６においては、その内部に前記連結用電極板５が
露出しており、その連結用金属板５に作動流体１０が直
接接触するよう構成されている。なおコンテナ８のうち
金属部分の外面には複数の放熱フィン１１が取り付けら
れている。

【００２８】なお、図１に示す構成では、コンテナ８の
セラミック製底面部７に金属製の連結用電極板５を密着
させて取り付けることになるが、その電極板５はセラミ
ック板７に融着させれば良い。またセラミック製底面部
７と電極板５との熱整合性をもたせる場合には、電極板
５の表面にサーメットを形成して傾斜組成化すればよ
い。このような傾斜組成は各熱電素子３，４と電極板２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，５との間においても採用するこ
とができる。

【００２９】つぎに上記の熱電冷却装置の作用について
説明すると、プラス電極板２ａからマイナス電極板２ｄ
側に直流電流を流すと、基板１側でペルチェ吸熱が生
じ、またヒートパイプ６側でペルチェ発熱が生じる。す
なわち、電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの絶対熱電率
は、ｐ型熱電素子３の絶対熱電率とｎ型熱電素子４の絶
対熱電率との間にあってほぼ零であるから、電極板２
ａ，２ｂ，２ｃからｐ型熱電素子３に向けて電流が流れ
ることにより、これらの接合部で吸熱が生じる。またｎ
型熱電素子４から電極板２ｂ，２ｃ，２ｄに向けて電流
が流れることにより、これらの接合部においても吸熱が
生じる。さらに連結用電極板５も金属製であるから、ｐ
型熱電素子３からこれらの電極板５に向けて電流が流れ
ると、それらの接合部で発熱が生じ、さらにこれらの電
極板５からｎ型熱電素子４に電流が流れることにより、
これらの接合部で発熱が生じる。その結果、基板１が冷
却される。

【００３０】一方、連結用電極板５は発熱によって温度
が高くなり、それに伴って、ヒートパイプ６においては
底面部７側とフィン１１を設けてある上側の部分との間
で温度差が生じ、その結果、内部に封入されている作動
流体１０が加熱されて蒸発する。その蒸気はフィン１１
を設けてある箇所すなわち温度および圧力の低い箇所に
向けて流動し、コンテナ８の内面に接触してここで放熱
かつ凝縮する。

【００３１】このようにしてコンテナ８およびフィン１
１に伝達された熱は、フィン１１から外気に放出され
る。そして凝縮した作動流体は、重力によって底面部７
側に還流する。作動流体がこのように連続して蒸発およ
び凝縮を繰り返すことにより、ペルチェ発熱によって生
じた熱がヒートパイプ６を介して外部に放出される。

【００３２】その場合、作動流体１０が発熱箇所である
連結用電極板５に直接接触しているから、両者の間での
熱抵抗は極めて小さく、効率よくヒートパイプ６に熱が
伝達される。またヒートパイプ６は、作動流体１０の蒸
発潜熱として熱を輸送するものであるから、その見掛け
上の熱伝導率は、銅などの金属に比べても数十倍ないし
百数十倍も高い値であり、この点でも効率よく放熱を行
うことができる。またその熱伝導率がきわめて高いため
に、ヒートパイプを大型化するとともにフィン１１を多
数設けたとしても、連結用電極板５からフィン１１まで
の間の熱抵抗がきわめて小さく、したがって熱抵抗を増
大させずに放熱面積を拡大することが可能である。

【００３３】したがって図１に示す電熱冷却装置によれ
ば、ペルチェ発熱によって生じた熱を効率よく外部に放
出し、連結用電極板５側の温度を下げることができるた
め、冷却効率を従来になく向上させることができる。ま
たペルチェ発熱によって生じた熱の放出に特別な駆動力
を使用しないので、この点でもエネルギ効率を従来にな
く向上させることができる。なお、図１に示す構造で
は、連結用電極板５に接触している底面部７や作動流体
１０は電気的な絶縁性を備えているから、短絡や漏電な
どの問題は生じない。

【００３４】図２はこの発明の他の実施例を示す図であ
り、ここに示す装置は、熱電発電装置として構成したも
のである。すなわち上述した各熱電素子３，４を挟んだ
上下両側に平板型のヒートパイプ６，１６が設けられて
いる。上側のヒートパイプ６は図１に示す構造と同じで
あり、これに対して図２の下側のヒートパイプ１６は、
前記基板１に替えて設けられており、上面部１７をセラ
ミック製とし、他の部分を金属製とした中空直方体状の
コンテナ１８に、電気的な絶縁性のあるフロンなどの凝
縮性流体を作動流体２０として封入したものである。

【００３５】そのセラミック製上面部１７のうち、電極
板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対応する位置には、内外に
貫通した貫通孔１９が形成されており、この貫通孔１９
の上面側の開口部を、各電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
が密閉している。この電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの
上面部１７に対する取り付け構造は、前述した連結用電
極板５のセラミック製底面部７に対する取り付け構造と
同じである。また、コンテナ１８のうち金属製の部分の
外面に多数のフィンが２１取り付けられている。図２に
示す装置では、図２での左右両側の電極板２ａ，２ｄが
所定の負荷２２に接続されている。

【００３６】そして図２に示す装置は、下側のヒートパ
イプ１６に外部から熱Ｑを与え、また上側のヒートパイ
プ６から所定の冷却部に放熱させるように設定されてい
る。したがって下側のヒートパイプ１６においては、入
熱のある箇所と金属板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの間で
温度差が生じるので、入熱によって加熱蒸発した作動流
体２０が低温部分である電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
に向けて流動し、電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに接触
して放熱かつ凝縮する。すなわち作動流体２０が電極板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して熱を運んでこれらを加
熱する。その場合、作動流体２０は、直接、電極板２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに接触して熱を伝達するから、電
極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが効率よく加熱される。

【００３７】一方、上側のヒートパイプ６においては、
底面部７に取り付けてある電極板５とフィン１１を取り
付けてある部分との間に温度差が生じ、その結果、作動
流体１０の蒸発が生じ、その蒸気が温度の低い部分に流
れた後、放熱して凝縮する。すなわち図１に示す装置に
おけると同様に、作動流体１０が電極板５から直接熱を
奪って外部に放出し、電極板５を冷却する。その場合も
熱抵抗が小さいので、効率よく冷却されることは上記の
実施例と同様である。

【００３８】したがって図２に示す構成では、各熱電素
子３，４の下側の電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの接
合部が加熱され、かつ上側の電極板５との接合部が加熱
されるから、ゼーベック効果によって熱起電力が電極板
２ａ，２ｄの間に発生する。そしてこの装置における加
熱および除熱は、ヒートパイプ６，１６を介して行わ
れ、しかも電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，５と作動流
体２０，１０とが直接接触するよう構成されているか
ら、熱的な効率が極めて良好であり、したがって発電効
率を実用に供し得る程度に高くすることが可能となる。
また、電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，５がコンテナ１
８，８や作動流体２０，１０に接触するとしても、コン
テナ１８，８の電極板側の部分はセラミック製として電
気的には絶縁性としてあり、また作動流体２０，１０も
絶縁性のものを使用しているから、短絡や漏電などによ
る効率の低下を防止することができる。

【００３９】なお、上記の実施例では、ｐ型の熱電素子
とｎ型の熱電素子とを接合するために金属製の電極板５
を使用したが、これらの熱電素子の接合は、焼結などの
方法によって直接接合して行ってもよい。また上記の実
施例では、上側にヒートパイプを設けた例および上下両
側にヒートパイプを設けた例を示したが、この発明にお
いては、下側にのみヒートパイプを設けた構成としても
よい。さらにこの発明における装置では、ｎ型熱電素子
およびｐ型熱電素子を一列に配列する以外に、多数列に
これらの素子を配列して電気的には直列に接続し、かつ
熱的には並列に接続して構成してもよく、その配列数は
特には限定されない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の熱・電気
変換装置では、ヒートパイプによって熱電素子の接合部
の加熱あるいは除熱を行うように構成し、しかも熱電素
子の接合部をそのヒートパイプの内部に露出させ、かつ
これらの熱電素子とコンテナとの間を電気的に絶縁し、
さらに作動流体を絶縁性のものとしたから、熱電素子の
両端側の接合部を、熱的に効率よく加熱あるいは除熱し
てその温度差を良好な状態に維持でき、しかも外部動力
を必要とせず、したがって装置全体としての熱効率を従
来になく高くすることができる。

【００４１】特に請求項１および請求項２に記載した発
明では、通電によってペルチェ発熱の生じる接合部から
効率よく除熱できるので、充分実用に供し得る効率の熱
電冷却装置を得ることができる。また請求項３および請
求項４に記載した発明では、熱電素子の接合部の間に必
要充分な温度差を設定できるので、熱効率の良好な熱電
発電装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】この発明の他の実施例を模式的示す断面図であ
る。

【図３】熱電装置の一般的な構成を原理的に示す図であ
る。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，５…電極板、 ３…ｐ型熱電
素子、 ４…ｎ型熱電素子、 ６，１６…ヒートパイ
プ， ７…底面部、 ８，１８…コンテナ、 ９，１９
…貫通孔、 １０，２０…作動流体、 １７…上面部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ型素子とｐ型素子とをそれぞれの一端
   部で電気的に連結するとともに、これらの各素子の他端
   部に電極をそれぞれ取り付け、ｐ型素子からｎ型素子に
   向けて電流を流すことにより、これらの素子の連結端部
   側で発熱させ、かつ他端部側で吸熱するよう構成した熱
   ・電気変換装置において、 前記各素子の互いに電気的に連結された端部が、凝縮性
   流体をコンテナの内部に封入したヒートパイプの内部に
   露出した状態で該ヒートパイプに連結されるとともに、
   これらの素子と前記コンテナとの間に電気的な絶縁部が
   介在され、さらに前記凝縮性流体が電気的な絶縁性を備
   えた流体であることを特徴とする熱・電気変換装置。
2. 【請求項２】 前記各素子の一端部が、導電性の金属板
   によって電気的に連結され、その金属板が前記ヒートパ
   イプの内部に露出した状態で前記コンテナに取り付けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の熱・電気変
   換装置。
3. 【請求項３】 ｎ型素子とｐ型素子とをそれぞれの一端
   部で電気的に連結するとともに、これらの各素子の他端
   部に電極をそれぞれ取り付け、各素子の連結した端部と
   電極を取り付けた端部との間に温度差を与えることによ
   り、熱起電力得る熱・電気変換装置において、 前記各素子の互いに電気的に連結された端部が、凝縮性
   流体をコンテナの内部に封入したヒートパイプの内部に
   露出した状態で該ヒートパイプに連結されるとともに、
   これらの素子と前記コンテナとの間に電気的な絶縁部が
   介在され、さらに前記凝縮性流体が電気的な絶縁性を備
   えた流体であることを特徴とする熱・電気変換装置。
4. 【請求項４】 前記各素子の一端部が、導電性の金属板
   によって電気的に連結され、その金属板が前記ヒートパ
   イプの内部に露出した状態で前記コンテナに取り付けら
   れていることを特徴とする請求項３に記載の熱・電気変
   換装置。
5. 【請求項５】 ｎ型素子とｐ型素子とをそれぞれの一端
   部で電気的に連結するとともに、これらの各素子の他端
   部に電極をそれぞれ取り付けた熱・電気変換装置におい
   て、 前記各素子の互いに電気的に連結された端部と、電極を
   取り付けた他方の端部との少なくともいずれか一方が、
   凝縮性流体をコンテナの内部に封入したヒートパイプの
   内部に露出した状態で該ヒートパイプに連結されるとと
   もに、これらの素子と前記コンテナとの間に電気的な絶
   縁部が介在され、さらに前記凝縮性流体が電気的な絶縁
   性を備えた流体であることを特徴とする熱・電気変換装
   置。