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WIRE SHAPED STRUCTURE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, THERMOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND PELTIER ELEMENT

Patent code P150012394
File No. 2114
Posted date Oct 16, 2015
Application number P2008-158297
Publication number P2009-302479A
Patent number P5059695
Date of filing Jun 17, 2008
Date of publication of application Dec 24, 2009
Date of registration Aug 10, 2012
Inventor
  • (In Japanese)稲垣 孝治
  • (In Japanese)中條 善樹
Applicant
  • (In Japanese)株式会社デンソー
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title WIRE SHAPED STRUCTURE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, THERMOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND PELTIER ELEMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire shaped structure which has few defects and is preferably used as a thermoelectric conversion material, and to provide a method for manufacturing the same, a thermoelectric conversion element and Peltier element.
SOLUTION: The wire shaped structure includes (a) a metal atom or semimetal atom, (b) a negative ion having electric bipolar moment and (c) an organic compound expressed in a chemical formula 1. The wire shaped structure is manufactured by mixing salt comprised of (a) and (b) with (c).
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

ビスマス-テルル系材料に代表される従来の熱電変換材料は、バルク材料がほとんどであり、そのエネルギー変換効率は高々1%程度に過ぎない。期待されるアウトプットがそれほど大きくなく、且つ、騒音やメンテナンス頻度の少なさを重視するような製品(例えば、動力を用いない冷蔵機器や冷房機器の冷熱源)の場合には、このような熱電変換材料から成るペルチェ素子を用いる場合がある。

しかし、車載用機器は高い冷熱、電力が要求されるため、エネルギー変換効率が低い従来の熱電変換材料を用いて車載用機器の熱電変換素子、更にはそれを用いた装置等を製造しようとすると、必然的に大型化してしまう。

ところで、熱電変換材料の形態をワイヤ状構造体(ナノワイヤ)とすることで、図7に示すとおり、エネルギー変換効率が向上するとの報告がなされている(非特許文献1参照)。なお、図7におけるdwは、それぞれの形状における大きさ、即ち、バルク材の場合はその任意の一辺の寸法、量子井戸の場合は2次元シート状材料の厚み、ナノワイヤの場合はワイヤ一本の直径を意味する。

熱電変換材料のワイヤ状構造体を製造する方法として、図8に示すように、内径が揃ったナノサイズの細孔を多数備えた多孔質アルミナの細孔中に、金属ビスマスの蒸気を真空下、毛細管現象を利用して注入し、細孔中でビスマスのワイヤ状構造体を形成する方法が開示されている(非特許文献2参照)。
【非特許文献1】
Phys. Rev. B 1993, 47, 12727., Phys. Rev. B 1993, 47, 16631.
【非特許文献2】
Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 216801.

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、例えば、熱電変換素子やペルチェ素子等に適用できるワイヤ状構造体、その製造方法、熱電変換素子、及びペルチェ素子に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
(a)ビスマス原子と、
(b)電気双極子モーメントを有する陰イオンと、
(c)化学式1で表される有機化合物と、
を含むワイヤ状構造体。
【化1】
 
(省略)
化学式1において、X1~X4は、それぞれ、O、S、Se、Teから成る群から選ばれる1種であり、R1~R4は、それぞれ、水素又は炭化水素である。

【請求項2】
 
(a)金属原子又は半金属原子と、
(b)電気双極子モーメントを有する陰イオンと、
(c)化学式1で表される有機化合物と、
を含み、
前記(a)及び前記(b)から成る塩と、前記(c)とを混合することにより製造されるワイヤ状構造体。
【化1】
 
(省略)
化学式1において、X1~X4は、それぞれ、O、S、Se、Teから成る群から選ばれる1種であり、R1~R4は、それぞれ、水素又は炭化水素である。

【請求項3】
 
前記(b)は、含フッ素有機イオン、及びトリフルオロメタンスルホン酸イオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のワイヤ状構造体。

【請求項4】
 
前記(c)は、含カルコゲン有機化合物、含硫黄有機化合物、及びチオフルバレン骨格を含む有機化合物から成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のワイヤ状構造体。

【請求項5】
 
(a)金属原子又は半金属原子と、
(b)電気双極子モーメントを有する陰イオンと、
(c)化学式1で表される有機化合物と、
を含むワイヤ状構造体の製造方法であって、
前記(a)及び前記(b)から成る塩と、前記(c)とを混合することを特徴とするイヤ状構造体の製造方法。
【化1】
 
(省略)
化学式1において、X1~X4は、それぞれ、O、S、Se、Teから成る群から選ばれる1種であり、R1~R4は、それぞれ、水素又は炭化水素である。

【請求項6】
 
前記(b)は、含フッ素有機イオン、及びトリフルオロメタンスルホン酸イオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項5に記載のワイヤ状構造体の製造方法。

【請求項7】
 
前記(c)は、含カルコゲン有機化合物、含硫黄有機化合物、及びチオフルバレン骨格を含む有機化合物から成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項5又は6に記載のワイヤ状構造体の製造方法。

【請求項8】
 
(a)金属原子又は半金属原子と、
(b)電気双極子モーメントを有する陰イオンと、
(c)化学式1で表される有機化合物と、
を含むワイヤ状構造体を用いた熱電変換素子。
【化1】
 
(省略)
化学式1において、X1~X4は、それぞれ、O、S、Se、Teから成る群から選ばれる1種であり、R1~R4は、それぞれ、水素又は炭化水素である。

【請求項9】
 
前記(b)は、含フッ素有機イオン、及びトリフルオロメタンスルホン酸イオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項8に記載の熱電変換素子。

【請求項10】
 
前記(c)は、含カルコゲン有機化合物、含硫黄有機化合物、及びチオフルバレン骨格を含む有機化合物から成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項8又は9に記載の熱電変換素子。

【請求項11】
 
(a)金属原子又は半金属原子と、
(b)電気双極子モーメントを有する陰イオンと、
(c)化学式1で表される有機化合物と、
を含むワイヤ状構造体を用いたペルチェ素子。
【化1】
 
(省略)
化学式1において、X1~X4は、それぞれ、O、S、Se、Teから成る群から選ばれる1種であり、R1~R4は、それぞれ、水素又は炭化水素である。

【請求項12】
 
前記(b)は、含フッ素有機イオン、及びトリフルオロメタンスルホン酸イオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項11に記載のペルチェ素子。

【請求項13】
 
前記(c)は、含カルコゲン有機化合物、含硫黄有機化合物、及びチオフルバレン骨格を含む有機化合物から成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項11又は12に記載のペルチェ素子。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2008158297thum.jpg
State of application right Registered
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