JP2002076448A - 熱電素子 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】地上用の熱電素子として用いられる際の高温側
に加えられる熱サイクルに対し、熱電材料の電極と配線
との接続部における耐久性を向上させることのできる構
造を有し、かつ、優れた熱電性能を有する熱電素子を提
供することを目的とする。 【解決手段】複数の熱電材料の電極と配線とが電気的に
接続された接続部を有し、該配線および該接続部が低温
側と高温側とに二分された構造を有する熱電素子におい
て、前記接続部のうち、少なくとも高温側の接続部は、
配線と電極とが一体化されることなく、接触により電気
的に接続されていることを特徴とする。
に加えられる熱サイクルに対し、熱電材料の電極と配線
との接続部における耐久性を向上させることのできる構
造を有し、かつ、優れた熱電性能を有する熱電素子を提
供することを目的とする。 【解決手段】複数の熱電材料の電極と配線とが電気的に
接続された接続部を有し、該配線および該接続部が低温
側と高温側とに二分された構造を有する熱電素子におい
て、前記接続部のうち、少なくとも高温側の接続部は、
配線と電極とが一体化されることなく、接触により電気
的に接続されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子における
熱電材料の電極と配線との接続構造に関し、特に、シリ
コン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）系の熱電材料を用いた
熱電素子に好適に用いられる接続構造および配線材料を
有する熱電素子に関する。
熱電材料の電極と配線との接続構造に関し、特に、シリ
コン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）系の熱電材料を用いた
熱電素子に好適に用いられる接続構造および配線材料を
有する熱電素子に関する。
【０００２】
【関連技術】ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料を２ヶ所
で接合させ、その２ヶ所の接合部位の間に温度差を与え
ると、いわゆるゼーベック効果によって、この２ヶ所の
接合部位の間に熱起電力が発生する。
で接合させ、その２ヶ所の接合部位の間に温度差を与え
ると、いわゆるゼーベック効果によって、この２ヶ所の
接合部位の間に熱起電力が発生する。
【０００３】この原理を応用した熱電素子は、可動部分
が無く構造が簡単であるため、これを用いて、信頼性が
高く又高寿命かつ保守の容易なエネルギー直接変換シス
テムを構成しうる可能性が高い。そのために、従来から
種々の熱電素子材料が製造開発されてきている。
が無く構造が簡単であるため、これを用いて、信頼性が
高く又高寿命かつ保守の容易なエネルギー直接変換シス
テムを構成しうる可能性が高い。そのために、従来から
種々の熱電素子材料が製造開発されてきている。
【０００４】その中でもＳｉＧｅは化学的に安定で代表
的な熱電素子材料として知られており、その性能の改良
や製造法について従来より多くの提案がなされている
〔特開昭６１−１４９４５３号公報（米国特許第４７１
１９７１号、欧州特許第１８５４９９号）、特開平８−
５６０２０号公報、特許第２６２３１７２号公報等〕。
的な熱電素子材料として知られており、その性能の改良
や製造法について従来より多くの提案がなされている
〔特開昭６１−１４９４５３号公報（米国特許第４７１
１９７１号、欧州特許第１８５４９９号）、特開平８−
５６０２０号公報、特許第２６２３１７２号公報等〕。
【０００５】熱電素子（熱電変換モジュール）の一例と
して、１９８１年に打ち上げられたボイジャーには、Ｓ
ｉとＧｅの粉体を熱間プレス法により焼結体とした熱電
材料を用いて形成された熱電素子が、核分裂を熱源とし
た宇宙用として使用されている。また、地上用として
は、火力発電用、或いは自動車排気熱や燃焼熱を熱源と
する熱電発電装置としての用途が開発されている。
して、１９８１年に打ち上げられたボイジャーには、Ｓ
ｉとＧｅの粉体を熱間プレス法により焼結体とした熱電
材料を用いて形成された熱電素子が、核分裂を熱源とし
た宇宙用として使用されている。また、地上用として
は、火力発電用、或いは自動車排気熱や燃焼熱を熱源と
する熱電発電装置としての用途が開発されている。
【０００６】図２は、このような従来の熱電素子（熱電
変換モジュール）の一般的な断面構造を示す概略説明図
である。
変換モジュール）の一般的な断面構造を示す概略説明図
である。
【０００７】図２において、３０は従来の熱電素子で、
複数の熱電材料、即ちｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電
半導体３４が、高温側配線３６及び低温側配線３８を介
して電気的に接続された高温側接続部３２ａ，３４ａ及
び高温側電極３３ａ，３５ａ並びに低温側接続部３２
ｂ，３４ｂ及び低温側電極３３ｂ，３５ｂを有してい
る。なお、４０は高温側基板、４２は低温側基板、４４
は配線３６，３８と接続部３２ａ，３４ａ及び３２ｂ，
３４ｂとを接合する接合剤及び４６はｐ型熱電半導体３
２とｎ型熱電半導体３４の間を溶着するけい酸ガラス等
の断熱絶縁体である。
複数の熱電材料、即ちｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電
半導体３４が、高温側配線３６及び低温側配線３８を介
して電気的に接続された高温側接続部３２ａ，３４ａ及
び高温側電極３３ａ，３５ａ並びに低温側接続部３２
ｂ，３４ｂ及び低温側電極３３ｂ，３５ｂを有してい
る。なお、４０は高温側基板、４２は低温側基板、４４
は配線３６，３８と接続部３２ａ，３４ａ及び３２ｂ，
３４ｂとを接合する接合剤及び４６はｐ型熱電半導体３
２とｎ型熱電半導体３４の間を溶着するけい酸ガラス等
の断熱絶縁体である。
【０００８】従来より熱電材料としては、ＳｉＧｅ系材
料のほか、Ｂｉ2Ｔｅ3やＰｂＴｅなどのテルル系材料
や、ＦｅＳｉ2などの鉄ケイ素系材料などが用いられて
おり、これらの熱電材料の電極と配線との接続方法とし
て、拡散結合やろう付け接合、はんだ付け接合、あるい
は、特定の合金からなる接合剤を用いた接合（特開平１
１−６８１７２参照）などが一般的に用いられていた。
料のほか、Ｂｉ2Ｔｅ3やＰｂＴｅなどのテルル系材料
や、ＦｅＳｉ2などの鉄ケイ素系材料などが用いられて
おり、これらの熱電材料の電極と配線との接続方法とし
て、拡散結合やろう付け接合、はんだ付け接合、あるい
は、特定の合金からなる接合剤を用いた接合（特開平１
１−６８１７２参照）などが一般的に用いられていた。
【０００９】しかし、火力発電用などの地上用の熱電素
子として用いる場合、高温側の接続部では５００〜１０
００℃程度の高温の熱サイクルがあるため、熱電材料の
電極と配線間に熱歪が発生し、耐久性が問題となってい
た。特に熱膨張係数が大きな熱電材料の場合、昇降温の
際に大きな応力が発生するため、接続部の破壊が発生し
やすい。ＳｉＧｅの場合、高い熱電性能を有するにもか
かわらず、熱膨張係数が大きいためにこのような接続部
の耐久性に問題があり、実用化の妨げとなっていた。
子として用いる場合、高温側の接続部では５００〜１０
００℃程度の高温の熱サイクルがあるため、熱電材料の
電極と配線間に熱歪が発生し、耐久性が問題となってい
た。特に熱膨張係数が大きな熱電材料の場合、昇降温の
際に大きな応力が発生するため、接続部の破壊が発生し
やすい。ＳｉＧｅの場合、高い熱電性能を有するにもか
かわらず、熱膨張係数が大きいためにこのような接続部
の耐久性に問題があり、実用化の妨げとなっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、地上用の熱電素子と
して用いられる際の高温側に加えられる熱サイクルに対
し、熱電材料の電極と配線との接続部における耐久性を
向上させることのできる構造を有し、かつ、優れた熱電
性能を有する熱電素子を提供することを目的とする。
題点に鑑みてなされたものであり、地上用の熱電素子と
して用いられる際の高温側に加えられる熱サイクルに対
し、熱電材料の電極と配線との接続部における耐久性を
向上させることのできる構造を有し、かつ、優れた熱電
性能を有する熱電素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の熱電素子は、複数の熱電材料の電極と配線
とが電気的に接続された接続部を有し、該電極と該配線
および該接続部が低温側と高温側とに二分された構造を
有する熱電素子において、前記接続部のうち、少なくと
も高温側の接続部は、配線と電極とが一体化されること
なく、接触により電気的に接続されていることを特徴と
する。
め、本発明の熱電素子は、複数の熱電材料の電極と配線
とが電気的に接続された接続部を有し、該電極と該配線
および該接続部が低温側と高温側とに二分された構造を
有する熱電素子において、前記接続部のうち、少なくと
も高温側の接続部は、配線と電極とが一体化されること
なく、接触により電気的に接続されていることを特徴と
する。
【００１２】このように、熱電材料の電極と配線とを一
体化することなく、接触によりオーミックコンタクトを
とる様にすれば、熱サイクルを受けても熱膨張係数の差
による破壊を起こすことなく、安定して導通が得られ
る。
体化することなく、接触によりオーミックコンタクトを
とる様にすれば、熱サイクルを受けても熱膨張係数の差
による破壊を起こすことなく、安定して導通が得られ
る。
【００１３】この際、少なくとも高温側の配線をＰＢＮ
（パイロボロンナイトライド）板上に形成することが好
ましい。このようにすれば、ＰＢＮは高温でも剛性が高
いため、電極と配線との接触不良を避けることができる
上、熱線に対して透明な材料であるため、高温側の接続
部を効率よく高温にすることができる。
（パイロボロンナイトライド）板上に形成することが好
ましい。このようにすれば、ＰＢＮは高温でも剛性が高
いため、電極と配線との接触不良を避けることができる
上、熱線に対して透明な材料であるため、高温側の接続
部を効率よく高温にすることができる。
【００１４】また、少なくとも高温側の配線材料として
ＰＧ（パイログラファイト）膜を使用することが好まし
い。ＰＧ膜は、高温において電気的な良導体であるため
熱電効率を低下させることが少なく、しかも熱線の吸収
体であるので、高温側の接続部をさらに効率よく高温に
することができる。
ＰＧ（パイログラファイト）膜を使用することが好まし
い。ＰＧ膜は、高温において電気的な良導体であるため
熱電効率を低下させることが少なく、しかも熱線の吸収
体であるので、高温側の接続部をさらに効率よく高温に
することができる。
【００１５】熱電素子を構成する熱電材料としては、高
い熱電性能が得られるシリコン−ゲルマニウム系材料と
することが好ましい。より高い熱電性能を得るため、シ
リコン−ゲルマニウム系材料としては、粒子サイズの大
きな多結晶であることが好ましく、より好ましくは単結
晶であるとよい。
い熱電性能が得られるシリコン−ゲルマニウム系材料と
することが好ましい。より高い熱電性能を得るため、シ
リコン−ゲルマニウム系材料としては、粒子サイズの大
きな多結晶であることが好ましく、より好ましくは単結
晶であるとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、Ｓ
ｉＧｅ結晶を例にとり、図面を参照しながら説明する
が、本発明の技術思想から逸脱しない限り、この実施の
形態について種々の変形が可能なことはいうまでもな
い。
ｉＧｅ結晶を例にとり、図面を参照しながら説明する
が、本発明の技術思想から逸脱しない限り、この実施の
形態について種々の変形が可能なことはいうまでもな
い。
【００１７】図１は本発明の熱電素子の断面構造を示す
概略説明図である。図１において図２と同一又は類似部
材は同一の符号で示される。
概略説明図である。図１において図２と同一又は類似部
材は同一の符号で示される。
【００１８】図１において、１０は本発明に係る熱電素
子で、複数の熱電材料、即ちｐ型熱電半導体３２及びｎ
型熱電半導体３４が、高温側配線３６及び低温側配線３
８と電気的に接続された高温側接続部３２ａ，３４ａ及
び高温側電極３３ａ，３５ａ並びに低温側接続部３２
ｂ，３４ｂ及び低温側電極３３ｂ，３５ｂを有し、高温
側配線３６には高温側基板４０が、また低温側配線３８
には低温側基板４２がそれぞれ連設されているという基
本的構造は、図２に示した従来の熱電素子の構造と変る
ところはない。この構造において、高温側基板４０と低
温側基板４２との間に、高温側配線３６及び低温側配線
３８を介してｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３
４が交互に配置される。
子で、複数の熱電材料、即ちｐ型熱電半導体３２及びｎ
型熱電半導体３４が、高温側配線３６及び低温側配線３
８と電気的に接続された高温側接続部３２ａ，３４ａ及
び高温側電極３３ａ，３５ａ並びに低温側接続部３２
ｂ，３４ｂ及び低温側電極３３ｂ，３５ｂを有し、高温
側配線３６には高温側基板４０が、また低温側配線３８
には低温側基板４２がそれぞれ連設されているという基
本的構造は、図２に示した従来の熱電素子の構造と変る
ところはない。この構造において、高温側基板４０と低
温側基板４２との間に、高温側配線３６及び低温側配線
３８を介してｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３
４が交互に配置される。
【００１９】本発明における熱電材料、即ち、ｐ型熱電
半導体３２及びｎ型熱電半導体３４としてはＳｉＧｅ結
晶が好適に用いられる。使用するＳｉＧｅ結晶は、チョ
クラルスキー法により作製され、ｐ型またはｎ型ドーパ
ントを含有させた化学式Ｓｉ 1-XＧｅX（０＜Ｘ＜１）で
表されるＳｉＧｅ結晶である。チョクラルスキー法によ
り、Ｘのほぼ全域にわたって結晶粒子の大きさが５×１
０-5ｍｍ3以上を有し、熱電素子としての性能指数の高
い結晶（多結晶または単結晶）が得られる（特願平１０
−３３５８９４号）。得られた結晶を例えば２×２×２
ｍｍ程度の大きさに分割し、ｎ型ＳｉＧｅ結晶（ｎ型熱
電半導体）３２及びｐ型ＳｉＧｅ結晶（ｐ型熱電半導
体）３４として用いる。
半導体３２及びｎ型熱電半導体３４としてはＳｉＧｅ結
晶が好適に用いられる。使用するＳｉＧｅ結晶は、チョ
クラルスキー法により作製され、ｐ型またはｎ型ドーパ
ントを含有させた化学式Ｓｉ 1-XＧｅX（０＜Ｘ＜１）で
表されるＳｉＧｅ結晶である。チョクラルスキー法によ
り、Ｘのほぼ全域にわたって結晶粒子の大きさが５×１
０-5ｍｍ3以上を有し、熱電素子としての性能指数の高
い結晶（多結晶または単結晶）が得られる（特願平１０
−３３５８９４号）。得られた結晶を例えば２×２×２
ｍｍ程度の大きさに分割し、ｎ型ＳｉＧｅ結晶（ｎ型熱
電半導体）３２及びｐ型ＳｉＧｅ結晶（ｐ型熱電半導
体）３４として用いる。
【００２０】図２に示したような従来の熱電素子３０の
構造においては、これらのｐ型及びｎ型熱電半導体３
２，３４の間は、けい酸ガラス等の断熱絶縁体５４によ
って溶着固定されている。
構造においては、これらのｐ型及びｎ型熱電半導体３
２，３４の間は、けい酸ガラス等の断熱絶縁体５４によ
って溶着固定されている。
【００２１】しかし、図２の従来構造のようにｐ型及び
ｎ型熱電半導体３２，３４の間を固定してしまうと後述
するような不都合が生ずることを考慮して、本発明にお
いては、ｐ型及びｎ型熱電半導体３２，３４の間を固定
しない構造、例えば空洞１２を設けておく構造としたも
のである。なお、１４は低温側基板４２に設けられた中
空部で、流体、例えば空気等を導入させることによって
低温側基板４２の温度調節を行うことができる。
ｎ型熱電半導体３２，３４の間を固定してしまうと後述
するような不都合が生ずることを考慮して、本発明にお
いては、ｐ型及びｎ型熱電半導体３２，３４の間を固定
しない構造、例えば空洞１２を設けておく構造としたも
のである。なお、１４は低温側基板４２に設けられた中
空部で、流体、例えば空気等を導入させることによって
低温側基板４２の温度調節を行うことができる。
【００２２】このような本発明特有のｐ型及びｎ型熱電
半導体３２，３４の間を固定しない構造を実現するため
には、図１に示したように高温側基板４０及び低温側基
板４２に保持用突部４０ａ，４２ａをそれぞれ形成（パ
ターニング）し、ｐ型及びｎ型熱電半導体３２，３４並
びに高温側及び低温側配線３６，３８を保持用突部４０
ａ，４２ａを介して嵌着保持するように構成すればよ
い。これにより、熱電材料、即ちｐ型及びｎ型熱電半導
体３２，３４の両端の電極部３３ａ，３５ａ及び３３
ｂ，３５ｂと高温側及び低温側配線３６，３８とを、図
２に示した従来構造のように接合剤４４によって接合し
て一体化してしまう構造とは異なり、一体化することな
く固定することができる。
半導体３２，３４の間を固定しない構造を実現するため
には、図１に示したように高温側基板４０及び低温側基
板４２に保持用突部４０ａ，４２ａをそれぞれ形成（パ
ターニング）し、ｐ型及びｎ型熱電半導体３２，３４並
びに高温側及び低温側配線３６，３８を保持用突部４０
ａ，４２ａを介して嵌着保持するように構成すればよ
い。これにより、熱電材料、即ちｐ型及びｎ型熱電半導
体３２，３４の両端の電極部３３ａ，３５ａ及び３３
ｂ，３５ｂと高温側及び低温側配線３６，３８とを、図
２に示した従来構造のように接合剤４４によって接合し
て一体化してしまう構造とは異なり、一体化することな
く固定することができる。
【００２３】このように、熱電材料３２，３４の電極３
３ａ，３３ｂ及び３５ａ，３５ｂと配線３６，３８とを
一体化することなく、接触によりオーミックコンタクト
をとる様にすれば、熱サイクルを受けても接触部分が熱
応力を緩和するため、熱膨張係数の差による破壊を起こ
すことなく、安定して導通が得られるという本発明の効
果が得られる。
３ａ，３３ｂ及び３５ａ，３５ｂと配線３６，３８とを
一体化することなく、接触によりオーミックコンタクト
をとる様にすれば、熱サイクルを受けても接触部分が熱
応力を緩和するため、熱膨張係数の差による破壊を起こ
すことなく、安定して導通が得られるという本発明の効
果が得られる。
【００２４】また、一体化せずに接触により良好なオー
ミックコンタクトをとるためには、高温側配線３６と接
する熱電材料、即ち、ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電
半導体３４の表面に、電極としてＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ
などの高融点金属の合金や積層膜、シリサイド等を形成
しておくことが好ましい。また、低抵抗率の熱電材料、
即ち、ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４を用
いることにより、このような膜を形成することなくその
表面を電極として配線と直接接触させてオーミックをと
ることも可能であるが、その場合には熱電材料、即ち、
ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４の表面に自
然酸化膜が形成されていると良好なオーミックコンタク
トが得られにくくなるので、フッ酸処理などにより表面
の自然酸化膜はできる限り除去しておくことが望まし
い。
ミックコンタクトをとるためには、高温側配線３６と接
する熱電材料、即ち、ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電
半導体３４の表面に、電極としてＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ
などの高融点金属の合金や積層膜、シリサイド等を形成
しておくことが好ましい。また、低抵抗率の熱電材料、
即ち、ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４を用
いることにより、このような膜を形成することなくその
表面を電極として配線と直接接触させてオーミックをと
ることも可能であるが、その場合には熱電材料、即ち、
ｐ型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４の表面に自
然酸化膜が形成されていると良好なオーミックコンタク
トが得られにくくなるので、フッ酸処理などにより表面
の自然酸化膜はできる限り除去しておくことが望まし
い。
【００２５】高温側配線３６を構成する材料としてはＰ
Ｇ膜が好適である。ＰＧ（パイログラファイト）は、化
学的気相成長法によってグラファイト層を複数積層させ
て得た熱分解型グラファイトであり、高温において電気
的な良導体であるため熱電効率を低下させることが少な
く、しかも熱線の吸収体であるので、外部からの熱を効
率よく伝達することができる。使用するＰＧ膜の厚さ
は、０．１〜１ｍｍ程度が適切であり、低温側の配線３
８にもＰＧを用いる場合には、熱伝導を考慮して高温側
の膜厚よりも薄くすることが好ましい。
Ｇ膜が好適である。ＰＧ（パイログラファイト）は、化
学的気相成長法によってグラファイト層を複数積層させ
て得た熱分解型グラファイトであり、高温において電気
的な良導体であるため熱電効率を低下させることが少な
く、しかも熱線の吸収体であるので、外部からの熱を効
率よく伝達することができる。使用するＰＧ膜の厚さ
は、０．１〜１ｍｍ程度が適切であり、低温側の配線３
８にもＰＧを用いる場合には、熱伝導を考慮して高温側
の膜厚よりも薄くすることが好ましい。
【００２６】高温側基板４８としては、ＰＢＮ板を用い
ることが好ましい。ＰＢＮ（パイロボロンナイトライ
ド）は、化学的気相成長法によって窒化ホウ素層を複数
積層させて得た熱分解型窒化ホウ素層であり、１８００
℃までの高温で安定した絶縁体であり、しかも高温でも
剛性が高いため、高温側配線３６と熱電材料、即ち、ｐ
型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４の電極３３
ａ，３３ｂ及び３５ａ，３５ｂとの接触不良を避けるこ
とができる上、熱線に対して透明な材料であるため、高
温側配線３６および熱電材料、即ち、ｐ型熱電半導体３
２及びｎ型熱電半導体３４を効率よく高温にすることが
できる。使用するＰＢＮ板の厚さは、０．１〜１ｍｍ程
度が適切である。
ることが好ましい。ＰＢＮ（パイロボロンナイトライ
ド）は、化学的気相成長法によって窒化ホウ素層を複数
積層させて得た熱分解型窒化ホウ素層であり、１８００
℃までの高温で安定した絶縁体であり、しかも高温でも
剛性が高いため、高温側配線３６と熱電材料、即ち、ｐ
型熱電半導体３２及びｎ型熱電半導体３４の電極３３
ａ，３３ｂ及び３５ａ，３５ｂとの接触不良を避けるこ
とができる上、熱線に対して透明な材料であるため、高
温側配線３６および熱電材料、即ち、ｐ型熱電半導体３
２及びｎ型熱電半導体３４を効率よく高温にすることが
できる。使用するＰＢＮ板の厚さは、０．１〜１ｍｍ程
度が適切である。
【００２７】尚、低温側配線３８および低温側基板４２
の材質としては高温側と同様にＰＧおよびＰＢＮを用い
ることもできるが、上記したＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａなど
の高融点金属の合金や積層膜、シリサイド等のほか、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔなどの金属を用いることも
できる。
の材質としては高温側と同様にＰＧおよびＰＢＮを用い
ることもできるが、上記したＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａなど
の高融点金属の合金や積層膜、シリサイド等のほか、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔなどの金属を用いることも
できる。
【００２８】また、低温側の場合高温側に比べて熱歪が
小さいので、熱電材料と電極材料や配線材料の組み合わ
せや温度により、従来の様に一体化して作製することも
できる。
小さいので、熱電材料と電極材料や配線材料の組み合わ
せや温度により、従来の様に一体化して作製することも
できる。
【００２９】
【発明の効果】上述したごとく、本発明によれば、地上
用の熱電素子として用いられる際の高温側に加えられる
熱サイクルに対し、熱電材料と電極との接続部における
耐久性を向上させることのできる構造を有し、かつ、優
れた熱電性能を有する熱電素子が得られ、熱電素子の用
途を拡大することができる。
用の熱電素子として用いられる際の高温側に加えられる
熱サイクルに対し、熱電材料と電極との接続部における
耐久性を向上させることのできる構造を有し、かつ、優
れた熱電性能を有する熱電素子が得られ、熱電素子の用
途を拡大することができる。
【図１】 本発明の熱電素子の一つの実施の形態の断面
構造を示す概略説明図である。
構造を示す概略説明図である。
【図２】 従来の熱電素子の断面構造の一例を示す概略
説明図である。
説明図である。
１０：本発明の熱電素子、１２：空洞、１４：中空部、
３０：従来の熱電素子、３２：ｐ型熱電半導体、３４：
ｎ型熱電半導体、３６：高温側配線、３８：低温側配
線、３２ａ，３４ａ：高温側接続部、３２ｂ，３４ｂ：
低温側接続部、３３ａ，３５ａ：高温側電極、３３ｂ，
３５ｂ：低温側電極、４０：高温側基板、４２：低温側
基板、４０ａ，４２ａ：保持用突部、４４：接合剤、４
６：断熱絶縁体。
３０：従来の熱電素子、３２：ｐ型熱電半導体、３４：
ｎ型熱電半導体、３６：高温側配線、３８：低温側配
線、３２ａ，３４ａ：高温側接続部、３２ｂ，３４ｂ：
低温側接続部、３３ａ，３５ａ：高温側電極、３３ｂ，
３５ｂ：低温側電極、４０：高温側基板、４２：低温側
基板、４０ａ，４２ａ：保持用突部、４４：接合剤、４
６：断熱絶縁体。
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の熱電材料の電極と配線とが電気的
に接続された接続部を有し、該電極と該配線および該接
続部が低温側と高温側とに二分された構造を有する熱電
素子において、前記接続部のうち、少なくとも高温側の
接続部は、配線と電極とが一体化されることなく、接触
により電気的に接続されていることを特徴とする熱電素
子。 - 【請求項２】 少なくとも前記高温側の配線が、ＰＢＮ
（パイロボロンナイトライド）板上に配線されることを
特徴とする請求項１に記載された熱電素子。 - 【請求項３】 少なくとも前記高温側の配線が、ＰＧ
（パイログラファイト）膜であることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載された熱電素子。 - 【請求項４】 前記熱電材料がシリコン−ゲルマニウム
系材料であることを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれか１項に記載された熱電素子。 - 【請求項５】 前記シリコン−ゲルマニウム系材料が単
結晶または多結晶であることを特徴とする請求項４に記
載された熱電素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266610A JP2002076448A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 熱電素子 |
| PCT/JP2001/007362 WO2002021608A1 (fr) | 2000-09-04 | 2001-08-28 | Thermocouple |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266610A JP2002076448A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 熱電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076448A true JP2002076448A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18753663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000266610A Pending JP2002076448A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 熱電素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002076448A (ja) |
| WO (1) | WO2002021608A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064457A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-03-10 | Toshiba Corp | 熱電変換装置 |
| JP2006332398A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Toshiba Corp | 熱−電気直接変換装置 |
| JP2014086454A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 熱電発電装置 |
| JP5881066B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2016-03-09 | 学校法人東京理科大学 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112242479A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-01-19 | 西华大学 | 一种具有嵌入式热端金属电极的热电器件 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04325685A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 薄膜の製造方法 |
| JPH10144969A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-05-29 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 熱電変換素子 |
| JPH10213360A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Yamaha Corp | 熱電変換装置 |
| JPH1155974A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-26 | Gastar Corp | 熱発電ユニット |
| JP2873961B1 (ja) * | 1998-02-02 | 1999-03-24 | 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 | 熱電変換装置 |
| JPH11307825A (ja) * | 1998-04-21 | 1999-11-05 | Yamaha Corp | 熱電モジュール及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-09-04 JP JP2000266610A patent/JP2002076448A/ja active Pending
-
2001
- 2001-08-28 WO PCT/JP2001/007362 patent/WO2002021608A1/ja active Application Filing
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064457A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-03-10 | Toshiba Corp | 熱電変換装置 |
| JP2006332398A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Toshiba Corp | 熱−電気直接変換装置 |
| JP5881066B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2016-03-09 | 学校法人東京理科大学 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
| JP2014086454A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 熱電発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002021608A1 (fr) | 2002-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060817 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061207 |