(57)【要約】建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、壁や窓の内側面に透明性金属として銅超微粒子とｎ型半導体として酸化スズまたは酸化インジウムからなる超微粒子を堆積させる。金属＋ｎ型半導体＋金属からなるトムソン素子をポリマーフィルム内に少なくとも1個以上配置又はカーボンナノチューブ構造体セル＋縮退半導体ウエハ＋カーボンナノチューブ構造体セルからなるトムソン素子配置し、トムソン素子の電圧印加方向による電流の流れの方向で熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにする冷暖房装置である。
2012140800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、前記構造物の壁や窓の内側面に透明性金属として銅超微粒子とｎ型半導体として酸化スズまたは酸化インジウムからなる超微粒子を堆積させ、金属＋ｎ型半導体＋金属からなるペルチェ素子をポリマーフィルム内に少なくとも1個以上配置し各々のトムソン素子を回路配線してラミネート構造とし、前記トムソン素子の電圧印加方向による電流の流れの方向で熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにしたことを特徴とする冷暖房装置。
【請求項２】
建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、前記構造物の壁面や窓に高分子膜またはガラス基板を設置し、高分子膜またはガラス基板上に透明な金属薄膜と透明でない半導体薄膜または透明でない金属薄膜と透明な半導体薄膜または透明でない金属薄膜と透明でない半導体薄膜を用いて金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜を積層状に成長させてなるトムソン素子を形成し、さらに高分子膜またはガラス基板で被いトムソン素子間を回路配線した構造としたことを特徴とする請求項１の冷暖房装置。
【請求項３】
建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、縮退半導体ウエハの表裏対向面に複数個のカーボンナノチューブ構造体を成長させ、前記縮退半導体ウエハ上の表裏に成長された個々のカーボンナノチューブ構造体セルを電気的に接続してトムソン素子を構成し構造物の壁や窓の内側面に配置し、前記トムソン素子の電圧印加方向による電流の流れでゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにしたことを特徴とする冷暖房装置。
【請求項４】
縮退半導体であるＢドープＳｉまたは縮退半導体であるＰドープＳｉは、Ｓｉ中の不純物Ｂまたは不純物Ｐをキャリア濃度３×１０２５ｍ−３〜１×１０２７ｍ−３ドープした縮退半導体Ｓｉウエハであることを特徴とする請求項３の冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に透明性金属と透明性ｎ型半導体からなる超微粒子を分散堆積させて積層させた金属＋ｎ型半導体＋金属からなるサンドイッチ構造のトムソン素子に電流を流して、熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムに関する。【０００２】
本発明は、建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置おいて、縮退半導体ウエハの表裏対抗面にカーボンナノチューブ構造体を成長させ、カーボンナノチューブ構造体＋縮退半導体＋カーボンナノチューブ構造体からなるトムソン素子を構成し、このトムソン素子を構造物の壁や窓の内側面に配置し、電圧印加方向による電流の流れでゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムに関する。【０００３】
本発明は、建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖装置において、建築物や移動体車両の壁面や窓に金属と半導体からなる薄膜を積層状に成長させた金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜からなるトムソン素子を形成し、このトムソン素子に電流を流して、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムである。
【背景技術】
【０００４】
トムソン素子の特性の中でもっとも重要な冷却量は、一般的に次式で表される。
冷却量＝トムソン効果−ジュール熱−熱伝導損失
数１
ここで、Ｑ：冷却量［Ｗ］、α：トムソン素子のゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］、Ｔc 低温側表面温度［Ｋ］、Ｉ：電流値［Ａ］、Ｒ：内部抵抗[Ω]、Ｋ：トムソン素子の熱通過率［Ｗ／ｍ2Ｋ］、Ｓ：トムソン素子の表面積［ｍ2］、ΔＴ：トムソン素子両面の温度差［Ｋ］
したがって、トムソン素子の能力を効率良く取り出すためには、ジュール熱の発生を極力抑えるような使い方をすることと、トムソン素子両面の温度差を極力少なくすることである。【０００５】
【数１】
2012140800.tif 000003
【０００６】
トムソン効果やペルチェ効果やゼーベック効果等の熱電効果が顕著に表れるように縮退半導体ウエハの表裏対向面に、直径が０．４ｎｍ〜50ｎｍの銅の１０倍の高熱伝導特性を有するカーボンナノチューブ構造体を成長させ、熱と電気との間のエネルギー変換効率を高めて工業的に利用する。トムソン効果のペルチェ冷却の際の最大成績係数φ、およびゼーベック発電の際の最大発電効率ηは、次式で表せる。
数２
数３
数４【０００７】
【数２】
2012140800.tif 000004
【０００８】
【数３】
2012140800.tif 000005
【０００９】
【数４】
2012140800.tif 000006
ここで、ＴＨ、ＴＬ、Ｚはそれぞれ材料の高温側温度、低温側温度、熱電材料の性能指数であり、Ｚは熱伝導率λ、導電率σ、ゼーベック係数Ｓを用いてＺ＝σＳ２／λで定義される。図７は、非特許文献１に示された熱電材料の物性のキャリア濃度の依存性である。熱電材料の性能指数Ｚは、半導体中の不純物キャリア濃度に依存し、縮退半導体で最大値を示す。【００１０】
図８は、非特許文献２の図２．３の金属＋縮退半導体＋金属の接合について考える。正孔が左から右へ移動する場合、左接合部では冷却、右接合部では発熱し、そのペルチェ係数はそれぞれπC、πhである。また、一様に不純物の分布した半導体の一端が、他端より高温のとき正孔は低温側に拡散して、その両端に電位差Ｓを生じる。このような半導体の中を左から右へ正孔が移動すると、正孔は１個当たり、−ｑＳ＋２ｋΔＴのエネルギーを得る。その結果、エネルギーが結晶格子から取り去られるか、与えられることになり、冷却または加熱効果があらわれる。これがトムソン効果である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特願２０１１−０８６９８３
【特許文献２】特願２０１１−１１４０１３
【特許文献３】特願２０１１−１６７８４７
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「熱物性ハンドブック」日本熱物性学会、養賢堂、２００８年３月２５日
【非特許文献２】上村欣一、大室雄三、田中利雄、“熱電発電・熱電冷却・太陽発電”半導体応用選書７、日刊工業新聞社、昭和４０年７月
【非特許文献３】Ｋ．Ｈａｔａ、Ｄ．Ｎ．Ｆｕｔａｂａ、Ｋ．Ｍｉｚｕｍｏ、Ｔ．Ｎａｍａｉ、Ｍ.Ｙｕｍｕｒａ ａｎｄ Ｓ.Ｉｉｊｉａ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０６、１３６２（２００４)
【非特許文献４】「高分子新素材便覧」、編者高分子学会、丸善株式会社、平成元年９月２０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に透明性金属と透明性ｎ型半導体からなる超微粒子を分散堆積させて積層させた金属＋ｎ型半導体＋金属からなるサンドイッチ構造のトムソン素子に電流を流して、熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムに関する。【００１４】
築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、縮退半導ウエハの表裏対向面に成長させた、カーボンナノチューブ＋縮退Ｓｉウエハ＋カーボンナノチューブ構造体からなるトムソン素子を構成し、構造物の壁や窓の内側面に配置し、トムソン素子に電流を流して、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムに関する。【００１５】
建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、建築物や移動体車両の壁面や窓に金属薄膜と半導体薄膜からなる薄膜を積層状に成長させて金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜からなるトムソン素子を形成し、このトムソン素子に電流を流して、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に透明性金属と透明性ｎ型半導体からなる超微粒子を分散させ、透明性金属と透明性ｎ型半導体含有薄膜のコート液とし、超微粒子を積層状に堆積させた薄膜とする金属＋ｎ型半導体＋金属からなるサンドイッチ構造の薄膜からなるトムソン素子を構成し、このトムソン素子に電流を流し、熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させたものである。本発明は、夏場は建築物や移動体車両の吸熱現象を利用して冷房用とし、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築する。【００１７】
本発明の冷暖房装置は、カーボンナノチューブを縮退半導体ウエハの表裏対向面に成長させて、カーボンナノチューブ構造体＋縮退半導体ウエハ＋カーボンナノチューブ構造体からなるトムソン素子を構成する。このトムソン素子に電流を流し、電流方向でゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させたものである。本発明は、夏場は建築物や移動体車両の吸熱現象を利用して冷房用とし、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築できる。カーボンナノチューブの性質を利用してトムソン素子に応用する際には、高品質なカーボンナノチューブが多量に必要になる。現在主流となっているカーボンナノチューブの合成法は、アーク放電法、レーザーアブレーション（ＬＡ）法、ＣＶＤ法の３種類である。アーク放電法は、グラファイト電極をおき、その間にアーク放電を起こし、陽極の電極を蒸発させることにより単層カーボンナノチューブを合成する方法である。アーク放電法は、単層、ニ層、多層と作り分けが可能であり結晶性の良いカーボンナノチューブが得られるが、生成物中に不純物が多い。レーザーアブレーション法は、触媒金属の微粒子を混ぜ込んだグラファイトターゲットにレーザーを照射しプラズマを発生させ、このプラズマを加熱してカーボンナノチューブを合成する方法である。レーザーアブレーション法は、得られるカーボンナノチューブの結晶性は良いが、合成効率が悪い。ＣＶＤ法は電子炉を用いて８００℃から１２００℃程度まで高温にした触媒に、炭素源を通し、熱や触媒によって分解した炭素から単層カーボンナノチューブを合成する方法である。ＣＶＤ法は、カーボンナノチューブの多量合成が可能だが結晶性が悪かった。そこで非特許文献３にあるように、カーボンナノチューブを高速で量産できるスーパーグロス法が開発された。本発明は、高品質なカーボンナノチューブを縮退Ｓｉウエハ表面に大面積に渡り成長できるスーパーグロス法を使っている。本願発明は、「製造方法」の発明でなく「冷暖房装置」という「物」の発明である。カーボンナノチューブの製造方法は、合成効率が悪くても従来のＣＶＤ法やレーザーアブレーション法で十分製造可能である。【００１８】
本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁面や窓に金属とｎ型半導体からなる薄膜を積層状に成長させて、金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜からなるトムソン素子を構成し、このトムソン素子に電流を流し、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させたものである。本発明は、夏場は建築物や移動体車両の吸熱現象を利用して冷房用とし、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に透明性金属と透明性ｎ型半導体からなる超微粒子を積層状に分散堆積させ接合し、この接合させた金属＋ｎ型半導体＋金属からなるサンドイッチ構造のトムソン素子をＤＣ電流の流れる方向で、熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムである。本発明の冷暖房装置は、短時間でかつ製造コストも劇的に低減できるので、その工業的価値は極めて高い。【００２０】
本発明の冷暖房装置は、カーボンナノチューブを縮退半導体ウエハの表裏対向面に成長させて、カーボンナノチューブ構造体＋縮退半導体ウエハ＋カーボンナノチューブ構造体からなるトムソン素子を構成する。このトムソン素子に電流を流し、電流方向でゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させたものである。本発明は、夏場は建築物や移動体車両の吸熱現象を利用して冷房用とし、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築できる。カーボンナノチューブの性質を利用してトムソン素子に応用する際には、高品質なカーボンナノチューブが多量に必要になる。現在主流となっているカーボンナノチューブの合成法は、アーク放電法、レーザーアブレーション（ＬＡ）法、ＣＶＤ法の３種類である。アーク放電法は、グラファイト電極をおき、その間にアーク放電を起こし、陽極の電極を蒸発させることにより単層カーボンナノチューブを合成する方法である。アーク放電法は、単層、ニ層、多層との作り分けが可能であり結晶性の良いカーボンナノチューブが得られるが、生成物中に不純物が多い。レーザーアブレーション法は、触媒金属の微粒子を混ぜ込んだグラファイトターゲットにレーザーを照射しプラズマを発生させ、このプラズマを加熱してカーボンナノチューブを合成する方法である。レーザーアブレーション法は、得られるカーボンナノチューブの結晶性は良いが、合成効率が悪い。ＣＶＤ法は電子炉を用いて８００℃から１２００℃程度まで高温にした触媒に、炭素源を通し、熱や触媒によって分解した炭素から単層カーボンナノチューブを合成する方法である。ＣＶＤ法は、カーボンナノチューブの多量合成が可能だが結晶性が悪かった。そこで非特許文献３にあるように、カーボンナノチューブを高速で量産できるスーパーグロス法が開発された。本発明は、高品質なカーボンナノチューブを縮退Ｓｉウエハ表面に大面積に渡り成長できるスーパーグロス法を使っている。本願発明は、「製造方法」の発明でなく「冷暖房装置」という「物」の発明である。カーボンナノチューブの製造方法は、合成効率が悪くても従来のＣＶＤ法やレーザーアブレーション法で十分製造可能である。【００２１】
以上説明したように本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁や窓に生じる放射や輻射による熱を利用した冷暖房装置において、建築物や移動体車両の壁面や窓に金属と半導体からなる薄膜を積層状に成長させて金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜の三層薄膜からなるトムソン素子を構成し、このトムソン素子に電流を流し、ＤＣ電流の流れる方向で、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにした冷暖房システムである。本発明の冷暖房装置は、薄膜技術により多量に大面積にトムソン素子を形成できることから、短時間でかつ製造コストも劇的に低減できるので、その工業的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に透明性金属と透明性ｎ型半導体からなる超微粒子を積層状に堆積させ接合させた金属＋ｎ型半導体＋金属からなるサンドイッチ構造のトムソン素子にＤＣ電流を流して、熱電能（ゼーベック係数）の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにしたトムソン素子を利用するもので、大面積に形成するプリンテッド・エレクトロニクスにより、建築物や移動体車両の壁や窓の内側面に印刷した発熱・吸熱セルで、夏場は吸熱現象を利用する冷房用、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築できる。【００２３】
本発明の冷暖房装置は、カーボンナノチューブを縮退半導体に成長させた、カーボンナノチューブ構造体セル＋縮退Ｓｉウエハ＋カーボンナノチューブ構造体セルからなるトムソン素子にＤＣ電流を流して、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにしたトムソン素子を利用するもので、建築物や移動体車両の壁や窓に配置して発熱・吸熱セルとし、夏場は吸熱現象を利用する冷房用、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築できる。【００２４】
本発明の冷暖房装置は、建築物や移動体車両の壁面や窓に金属と半導体からなる薄膜を積層状に成長させて金属薄膜＋半導体薄膜＋金属薄膜からなるトムソン素子を形成し、このトムソン素子にＤＣ電流を流して、ゼーベック係数の差による吸熱あるいは発熱を発現させるようにしたトムソン素子を利用するもので、大面積に形成できる薄膜技術により、建築物や移動体車両の壁面や窓に形成した発熱・吸熱セルで、夏場は吸熱現象を利用する冷房用、冬場は発熱現象を利用した暖房システムを構築できる。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の冷暖房装置の断面図である。１０１は、建築物や移動体車両の窓である。１０２と１０６は、ペルチェ素子を挟み込んでいるラミネートである。トムソン素子は、トムソン効果を発生させる銅超微粒子１０３と銅超微粒子１０５でｎ型半導体１０４を挟んだサンドイッチ構造を形成している。銅超微粒子１０３と銅超微粒子１０５は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線で透過率が９０％以上あることから、光に対してほぼ透明とみなせる。この銅超微粒子１０３と銅超微粒子１０５は、シート抵抗値が０．２Ω／□以下である。ｎ型半導体１０４の酸化インジウムは、ｎ型半導体で高い導電性を持っており、かつ可視光領域の吸収も少ない。導電性を改善するため、酸化インジウムにはスズをドープし、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）としている。この超微粒子は、高分子バインダーに分散、塗布することにより成膜している。ＩＴＯは、１０２〜１０５Ω／□の表面抵抗の導電膜である。膜の熱電能は−１３０［μＶ/Ｋ］である。この膜の導電性は物理的成膜法に比べて劣るが、可視光透過率が高く透明性に優れ、比較的低コストで大面積に塗布できる。１０７は、ＤＣ電源であり、トムソン素子を構成する銅超微粒子１０３と銅超微粒子１０５の間に電圧を印加してトムソン効果を起こさせる。図１の回路接続では、トムソン素子は、吸熱１０８と発熱１０９を発現する。建築物や移動体車両の窓の内側面に配置されたトムソン素子のＤＣ電源１０７を逆にすれば、発熱１０８と吸熱１０９となる。室外１１０の温度が６０℃の場合、室内の温度が２０℃の温度差にするには、トムソン素子にジュール熱損失＋熱伝導損失を含めて、５Ｗの熱量を供給できれば良い。このときのトムソン素子の長さは、約１ｍになる。
【実施例２】
【００２６】
図２の実施例について説明する。縮退ｐ型半導体として、ＢをドープしたＳｉ基板２０１を８００℃近くの合成温度下で、水素還元雰囲気、水分添加酸化雰囲気でスーパーグロス法を行っている。Ｓｉ基板２０１の表面は、単層カーボンナノチューブ２０２と裏面に単層カーボンナノチューブ２０３が高密度に一斉に成長し、あたかも霜柱の成長の如く、Ｓｉ基板２０１に対して垂直に配向して成長している。カーボンナノチューブの重さ、体積から密度を求めると０．０３ｇ／ｃｍ３となる。単層カーボンナノチューブの平均サイズ直径は２．８ｎｍである。この単層カーボンナノチューブは、従来材料では到達しえない電気伝導性、熱伝導性および機械強度をもつ。縮退ｐ型Ｓｉウエハの表の面には、カーボンナノチューブ構造体セル２０５、２０６を配置する。カーボンナノチューブ構造体セル２０５、２０６は、裏面の対向する位置にカーボンナノチューブ構造体セルを配置し、電気的に直列に接続した構造のトムソン素子を構成している。一個のトムソン素子の寸法サイズは、１０ｍｍ×１２．５ｍｍである。縮退ｐ型Ｓｉのゼーベック係数は、＋７５０［μＶ/Ｋ］である。２０４は、ＤＣ電源であり、トムソン素子を構成するカーボンナノチューブ２０２とカーボンナノチューブ２０３の間に電圧を印加して縮退ｐ型Ｓｉにトムソン効果を起こさせる。図１の回路接続では、トムソン素子は、吸熱と発熱を発現する。建築物や移動体車両の窓に配置されたトムソン素子のＤＣ電源２０４を逆にすれば、発熱と吸熱となる。建物の外の温度が６０℃の場合、建物の内部の温度を２０℃の温度差にするには、トムソン素子にジュール熱損失＋熱伝導損失を含めて、５Ｗの熱量を供給できれば良い。このときのトムソン素子の長さは約３６ｃｍであり、直径３６０ｍｍφ、厚み１２８０μｍの縮退ｐ型Ｓｉウエハ１枚で対応できる。
【実施例３】
【００２７】
図３の実施例について説明する。縮退ｎ型半導体として、ＰをドープしたＳｉ基板３０１を８００℃近くの合成温度下で、水素還元雰囲気、水分添加酸化雰囲気でスーパーグロス法を行っている。Ｓｉ基板３０１の表面は、単層カーボンナノチューブ３０２と裏面に単層カーボンナノチューブ３０３が高密度に一斉に成長し、あたかも霜柱の成長の如く、Ｓｉ基板３０１に対して垂直に配向して成長している。カーボンナノチューブの重さ、体積から密度を求めると０．０３ｇ／ｃｍ３となる。単層カーボンナノチューブの平均サイズ直径は２．８ｎｍである。この単層カーボンナノチューブは、従来材料では到達しえない電気伝導性、熱伝導性および機械強度をもつ。縮退ｎ型Ｓｉウエハの表の面には、カーボンナノチューブ構造体セル３０５、３０６を配置する。カーボンナノチューブ構造体セル３０５、３０６は、裏面の対向する位置にカーボンナノチューブ構造体セルを配置し、電気的に直列に接続した構造のトムソン素子を構成している。一個のトムソン素子の寸法サイズは、４．６ｍｍ×５．８ｍｍである。３０４は、ＤＣ電源であり、トムソン素子を構成するカーボンナノチューブ３０２とカーボンナノチューブ３０３の間に電圧を印加して縮退ｎ型Ｓｉにトムソン効果を起こさせる。カーボンナノチューブ構造体セル＋縮退ｎ型Ｓｉウエハ＋カーボンナノチューブ構造体セルからなるトムソン素子の場合は、縮退ｎ型Ｓｉのゼーベック係数が、−３５０［μＶ/Ｋ］であった。図２の回路接続では、トムソン素子は、吸熱と発熱を発現する。建築物や移動体車両の窓に配置されたトムソン素子のＤＣ電源３０４を逆にすれば、発熱と吸熱となる。建物の外の温度が６０℃の場合、建物の内部の温度を２０℃の温度差にするには、トムソン素子にジュール熱損失＋熱伝導損失を含めて、５Ｗの熱量を供給できれば良い。このときのトムソン素子の長さは約４０ｃｍであり、直径４００ｍｍφ、厚み１３３０μｍの縮退ｎ型Ｓｉウエハ１枚で対応できる。
【実施例４】
【００２８】
実施例４について詳細に説明する。図１の１０１は、建築物や移動体車両である。１０２と１０６は、トムソン素子を挟み込んでいる高分子膜である。ここでは融点３００℃以上の図９の芳香族系ポリアミドを延伸フィルムとして使用している。芳香族系ポリアミドは延伸フィルムとして優れ、低吸水性、寸法安定性を兼ね備える。このフィルムは寸法安定性に優れ、無色で、透明性は９２％ある。この高分子膜上にトムソン効果を発現させる薄膜（金属＋ｎ型半導体＋金属）を形成する。トムソン素子は、銅薄膜１０３と銅薄膜１０５でｎ型半導体１０４を挟んだサンドイッチ構造を形成している。銅薄膜１０３と銅薄膜１０５は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線で透過率が９０％以上あることから、光に対して透明とみなせる。この銅薄膜１０３と銅薄膜１０５は、膜厚１８０〜３８０オングストロームでは透過率８４％でシート抵抗は５０〜１００（Ω/ｓｑ）である。膜厚を２２００〜２８００オングストロームに厚くすると透過率は０％、４〜７（Ω/ｓｑ）シート抵抗になる。ｎ型半導体１０４の酸化インジウムは、高い導電性を持っており、かつ可視光領域の吸収も少ないという特殊な性質を有する。導電性を改善するため、酸化インジウムにはスズをドープし、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）としている。ＩＴＯは、スパッタリングや蒸着法による形成の導電膜である。膜のゼーベック係数は、−１３０［μＶ/Ｋ］である。この膜の導電性は物理的成膜法であり、可視光透過率が高く透明性に優れ、比較的低コストで大面積に形成できる。保護膜として芳香族系ポリアミドで被覆することで、トムソン効果を発現させる薄膜を機械的衝撃から保護することができる。１０７は、ＤＣ電源であり、トムソン素子を構成する銅薄膜１０３と銅薄膜１０５の間に電圧を印加してトムソン効果を起こさせる。図１の回路接続は、トムソン素子は吸熱１０８と発熱１０９を発現させる。建築物や移動体車両の窓の内側面に配置されたトムソン素子のＤＣ電源１０７を逆にすれば、発熱１０８と吸熱１０９となる。室外１１０の温度が６０℃の場合、室内の温度が２０℃の温度差にするには、トムソン素子にジュール熱損失＋熱伝導損失を含めて、５Ｗの熱量を供給できれば良い。このときのトムソン素子の長さは、約１ｍになる。ＡＴＯゾル分散液を銅板（０．１ｍｍ×４００ｍｍ×３００ｍｍ）上に自動塗布装置（テースター産業）用バーコーターを使って塗布した。膜厚は３２μｍ。塗布したＡＴＯ膜を大気中、温度２００℃で３０分乾燥。このＡＴＯ膜をＪＥＯＬ６３２０Ｆ透過型電子顕微鏡で５０，０００倍（図４）と３００，０００倍（図５）で観察し、ｎ型酸化物半導体である酸化錫が良好に形成されている。ＥＤＸ分析（図６）で錫が高レベルで検出されている。このＡＴＯ膜と銅板でトムソン素子を構成し、直流電圧５Ｖで２Ａの電流を流すと、５分以内に片側の銅板は５０℃、一方の銅板は１５℃になった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の冷暖房装置である。
【図２】本発明の他の冷暖房装置である。
【図３】本発明の他の冷暖房装置である。
【図４】本発明で使用したＡＴＯ膜の５万倍の電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明で使用したＡＴＯ膜の３０万倍の電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明で使用したＡＴＯ膜のＥＤＸ分析結果である。
【図７】熱電材料の物性値のキャリア濃度依存性。
【図８】トムソン効果の動作原理である。
【図９】熱可塑性樹脂の加熱変形温度と連続使用温度との関係を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１０１        建築物及び移動体車両の窓
１０２        ラミネート膜
１０３        銅
１０４        ＩＴＯまたはＡＴＯ
１０５        銅
１０６        ラミネート膜
１０７        直流電源
１０８        吸熱
１０９        発熱
１１０        室外
２０１        建築物及び移動体車両の窓
２０２        ラミネート膜
２０３        銅
２０４        ＩＴＯまたはＡＴＯ
２０５        銅
２０６        ラミネート膜
２０７        直流電源
２０８        吸熱
２０９        発熱
２１０        室外
３０１        建築物の窓及び移動体車両の窓
３０２        ポリイミド膜
３０３        銅
３０４        ＩＴＯまたはＡＴＯ
３０５        銅
３０６        ポリイミド膜
３０７        直流電源
３０８        吸熱
３０９        発熱
３１０        室外
【図１】
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【図２】
2012140800.tif 000008
【図３】
2012140800.tif 000009
【図４】
2012140800.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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