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ペルチェモジュール

国内特許コード P110003749
掲載日 2011年6月29日
出願番号 特願2009-256289
公開番号 特開2011-100939
登録番号 特許第5403807号
出願日 平成21年11月9日(2009.11.9)
公開日 平成23年5月19日(2011.5.19)
登録日 平成25年11月8日(2013.11.8)
発明者
  • 山口 栄雄
  • 本間 秀幸
出願人
  • 学校法人神奈川大学
発明の名称 ペルチェモジュール
発明の概要

【課題】導電型に拘わらずΠ型のペルチェモジュールの形成を可能とし、また、同一モジュール内で温度勾配を形成することが可能なペルチェモジュールを提供する。
【解決手段】ペルチェモジュール1を、第1のN型熱電半導体2と、第2のN型熱電半導体3と、これら第1のN型熱電半導体2及び第2のN型熱電半導体3を結合する接合用金属電極4と、第1のN型熱電半導体2に接続されると共に接合用金属電極4から離して設けられた第1の金属電極5と、第2のN型熱電半導体3に接続されると共に接合用金属電極4から離して設けられた第2の金属電極6と、接合用金属電極4と第1の金属電極5とを接続して構成される閉回路、及び、接合用金属電極4と第2の金属電極6とを接続して構成される閉回路に通電する通電手段とを設ける。通電手段により第1のN型熱電半導体2と第2のN型熱電半導体3への通電量を異ならせることで同一モジュール内に温度勾配を形成する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


一般的な熱電モジュールは、図15に示すように、N型熱電半導体100とP型熱電半導体200とを接合用金属電極4でギリシャ文字のΠ(パイ)型に直列結合し、N型熱電半導体100の前記接合用金属電極4と反対側に第1の金属電極5を接続し、P型熱電半導体200の接合用金属電極4とは反対側に第2の金属電極6を接続して構成されているもので、直流電源300から直流電圧を印加すると、N型熱電半導体100とP型熱電半導体200とからなる直列回路に電流が流れ、ペルチェ効果により、各半導体の接合部の一方の面において発熱し、他方の面において吸熱する特性を有している。即ち、直流電圧の印加により、熱流が発生し、これにより熱電モジュールの一面側から他面側への熱移動が行われる(例えば、特許文献1、2等参照)。



例えば、図15(a)に示すように、N型熱電半導体100からP型熱電半導体200へ電流を流すことにより、ペルチェ効果によって、電子が一定方向に流れ、図面の上部では、吸熱がなされて温度が低下し(冷却され)、また、反対側の下部では、放熱がなされて温度が上昇する(加熱される)。また、図15(b)に示すように、P型熱電半導体200からN型熱電半導体100へ電流を流すことにより、図面の上部では、放熱がなされて温度が上昇し(加熱され)、また、反対側の下部では、吸熱がなされて温度が低下する(冷却される)。



このような熱電モジュールは、P型熱電半導体とN型熱電半導体とを併用すると、P型の熱電能は正の符号を持ち、また、N型の熱電能は負の符号を持つため、相対熱電能が非常に大きくなり、大きな熱電効果が得られる。このため、通常においては、P型熱電半導体とN型熱電半導体とを対にして用いるようにしている。

産業上の利用分野


本発明は、導電型に拘わらず対をなす熱電半導体を接合用金属導体を介してΠ型に結合して構成されるペルチェモジュールに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の熱電半導体と、
第2の熱電半導体と、
これら第1の熱電半導体及び第2の熱電半導体を結合する接合用金属電極と、
前記第1の熱電半導体に接続されると共に前記接合用金属電極から離して設けられた第1の金属電極と、
前記第2の熱電半導体に接続されると共に前記接合用金属電極から離して設けられた第2の金属電極と、
前記接合用金属電極と前記第1の金属電極とを接続して構成される閉回路、及び、前記接合用金属電極と前記第2の金属電極とを接続して構成される閉回路に通電する通電手段とを具備することを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項2】
前記通電手段は、前記接合用金属電極と前記第1の金属電極とを接続して構成される閉回路、及び、前記接合用金属電極と前記第2の金属電極とを接続して構成される閉回路の通電量を調整可能することを特徴とする請求項1記載のペルチェモジュール。
【請求項3】
前記第1の熱電半導体と前記第2の熱電半導体は、いずれも同じ導電型の熱電半導体であることを特徴とする請求項1記載のペルチェモジュール。
【請求項4】
前記第1の熱電半導体と前記第2の熱電半導体は、異なる導電型の熱電半導体であることを特徴とする請求項1記載のペルチェモジュール。
【請求項5】
前記通電手段は、前記接合用金属電極と前記第1の金属電極とを接続して構成される閉回路に通電する第1の電源と、前記接合用金属電極と前記第2の金属電極とを接続して構成される閉回路に通電する第2の電源とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のペルチェモジュール。
【請求項6】
前記通電手段は、前記接合用金属電極と前記第1の金属電極とを接続して構成される閉回路、及び、前記接合用金属電極と前記第2の金属電極とを接続して構成される閉回路に通電する共通の電源であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のペルチェモジュール。
【請求項7】
n個の熱電半導体と、
前記n個の熱電半導体を結合する結合用金属電極と、
それぞれの熱電半導体に接続されると共に前記接合用金属電極から離して設けられたn個の金属電極と
隣り合う熱電半導体の金属電極同士を接続して形成される各閉回路に通電する通電手段とを具備することを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項8】
前記熱電半導体は、いずれも同じ導電型の熱電半導体であり、隣り合う前記閉回路は、前記通電手段による電流の向きが逆であることを特徴とする請求項7記載のペルチェモジュール。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2009256289thum.jpg
出願権利状態 登録
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