(57)【要約】【課題】安定的に性能を発揮する電気熱量効果装置を提供する。【解決手段】電気熱量効果材料製の主層３１と、電極２２、２３との間には、緩和層３２が設けられている。緩和層３２は、電気熱量効果材料製である。緩和層３２は、フィラー材４１を有している。フィラー材４１は、金属製である。緩和層３２は、主層３１と、電極２２、２３との間の線膨張係数を発揮する。緩和層３２は、主層３１と、電極２２、２３との間に作用する熱的な応力を緩和する。緩和層３２により、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、フィラー材４１は、主層３１と、電極２２、２３との間における熱移動を支援する。この結果、安定的に性能を発揮する電気熱量効果装置が提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気熱量効果を発揮する電気熱量効果材料を含む材料層（２１）と、
前記電気熱量効果材料に電場を印加する電極（２２、２３）とを備え、
前記材料層は、前記材料層と前記電極との境界における熱的な応力を緩和する緩和層（３２）を備える電気熱量効果装置。
【請求項２】
前記緩和層は、前記電気熱量効果材料の線膨張係数と、前記電極の線膨張係数との間の線膨張係数を有する請求項１に記載の電気熱量効果装置。
【請求項３】
前記材料層は、
前記電気熱量効果材料の主層（３１）と、
前記電気熱量効果材料と複数のフィラー材（４１）との複合材料である前記緩和層（１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２、８３２）とを備える請求項１または請求項２に記載の電気熱量効果装置。
【請求項４】
前記フィラー材は、前記電気熱量効果材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する請求項３に記載の電気熱量効果装置。
【請求項５】
前記フィラー材は、前記主層から前記電極へ向けて多くなるように配置されている請求項３または請求項４に記載の電気熱量効果装置。
【請求項６】
前記フィラー材は、前記緩和層において部分的に高い熱伝導率を示す部分熱経路（５０）を形成している請求項３から請求項５のいずれかに記載の電気熱量効果装置。
【請求項７】
前記部分熱経路は、実質的に連続する複数のフィラー材により形成されたフィラー列によって形成されている請求項６に記載の電気熱量効果装置。
【請求項８】
前記電気熱量効果材料は樹脂材料であり、前記フィラー材は、金属である請求項３から請求項７のいずれかに記載の電気熱量効果装置。
【請求項９】
前記材料層は、
前記電気熱量効果材料の主層（３１）と、
電気熱量効果を発揮しない材料製の前記緩和層（９３２）とを備える請求項１に記載の電気熱量効果装置。
【請求項１０】
前記緩和層の材料は、前記電気熱量効果材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する請求項９に記載の電気熱量効果装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電気熱量効果装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電気熱量効果を利用する装置を開示する。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０１８７０３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気熱量効果を利用する装置は、線膨張係数が異なる複数の部材を備える。線膨張係数の差は、２つの部材の間における境界状態の変化を生じさせる。境界状態の変化は、電気熱量効果装置の性能を不安定にする場合がある。境界状態は、例えば、２つの部材の間における接触状態である。線膨張係数の差は、例えば、２つの部材の間において、剥離を生じさせる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電気熱量効果装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、線膨張係数の差を許容して安定的に性能を発揮する電気熱量効果装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された電気熱量効果装置は、電気熱量効果を発揮する電気熱量効果材料を含む材料層（２１）と、電気熱量効果材料に電場を印加する電極（２２、２３）とを備え、材料層は、材料層と電極との境界における熱的な応力を緩和する緩和層（３２）を備える。
【０００７】
開示される電気熱量効果装置によると、緩和層が材料層と電極との境界に位置する。緩和層は、境界における熱的な応力を緩和する。材料層の線膨張係数と電極の線膨張係数とに差があっても、剥離を含む接触状態の変化が抑制される。この結果、線膨張係数の差を許容して安定的に性能を発揮する電気熱量効果装置が提供される。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図２】ＥＣＥ装置の斜視図である。
【図３】ＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図４】バッファ層における粒子濃度を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図６】第３実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図７】第４実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図８】バッファ層における粒子濃度を示すグラフである。
【図９】第５実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図１０】第６実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図１１】第７実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図１２】第８実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【図１３】第９実施形態に係るＥＣＥ装置の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１１】
第１実施形態
図１は、熱機器１を示す。熱機器１は、温度調節装置を提供する。温度調節装置は、機器の温度、または室内の空気の温度を調節するために利用することができる。温度調節装置は、例えば、電池、電子回路等の発熱機器を冷却するために利用することができる。温度調節装置は、例えば、飲料、食品、水などの物品の温度を調節するために利用することができる。温度調節装置は、例えば、冷凍庫、冷蔵庫、住居、事業所、乗り物などの室内の空気温度を調節するために利用することができる。
【００１２】
熱機器１は、電気熱量効果装置２を備える。以下の説明において、電気熱量効果は、ＥＣＥ：ＥｌｅｃｒｔｒｏＣａｌｏｒｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔと呼ばれる。熱機器１は、ＥＣＥ装置２が発揮する電気熱量効果によって得られる高温だけ、低温だけ、または高温と低温との両方を利用する。
【００１３】
ＥＣＥ装置２は、電気熱量効果を発揮するＥＣＥ材料を含む材料層２１と、材料層２１に電場を印加するための電極２２、２３とを備える。材料層２１は、電極２２と電極２３との間に配置されている。電極２２、２３は、それらの間に生じる電場を材料層２１に印加する。
【００１４】
材料層２１は、電場の印加により発熱し、電場の除去により吸熱する。材料層２１は、所定値を超える電場が印加されるとき、分子の配列が整列する。このとき、材料層２１は、エントロピーが減少し、熱を放出する。この結果、材料層２１の温度が上昇する。材料層２１は、電場が除去されるとき、分子の配列がランダムに戻る。このとき、材料層２１は、エントロピーが増加し、熱を吸収する。この結果、材料層２１の温度が低下する。言い換えると、材料層２１は、外部から電場が加えられたエントロピーの小さい状態において、電場を除去すると吸熱してエントロピーが大きくなる。材料層２１は、エントロピーが大きな状態において、電場を印加すると放熱してエントロピーが小さくなる。
【００１５】
材料層２１は、強誘電体材料によって提供することができる。材料層２１は、ＰＶｄＦ系の樹脂（ポリフッ化ビニリデン樹脂）によって提供されている。これに代えて、材料層２１は、ポリフッ化ビニリデン（ＶｄＦ）に、トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）および／または１−クロロ−１−フルオロ−エチレン（ＣＦＥ）を添加物として含む、Ｐ（ＶｄＦ／ＴｒＦＥ）、またはＰ（ＶｄＦ／ＴｒＦＥ／ＣＦＥ）によって提供されてもよい。材料層２１は、ポリマーフィルムとして提供されている。ポリマーフィルムは、通常のフィルムの製造方法によって提供することができる。材料層２１は、セラミックスなどの強誘電材料によって提供されてもよい。
【００１６】
熱機器１は、ＥＣＥ装置２を収容するハウジング３を有する。ハウジング３は、熱を輸送する媒体４の容器でもある。ハウジング３は、媒体４を循環的に流す通路を備えることができる。媒体４は、ＥＣＥ装置２と熱交換する。媒体４は、ＥＣＥ装置２が吸収する熱を運搬する。媒体４は、ＥＣＥ装置２が放出する熱を運搬する。媒体４は、低温端ＬＴから高温端ＨＴへ熱を運搬する。媒体４は、低温端ＬＴに配置された熱交換器５と熱交換する。媒体４は、高温端ＨＴに配置された熱交換器６と熱交換する。媒体４は、流体によって提供される。媒体４は、気体、または液体によって提供される。媒体４は、水、またはオイルを主成分とする。媒体４は、フロリナート等のフッ素系不活性液体によって提供されてもよい。
【００１７】
熱交換器５、６は、温度調節の対象との熱交換を提供する。よって、媒体４は、温度調節の対象から隔離された媒体である。図中には、矢印付きの波線によって熱の流れが例示されている。温度調節装置が機器の温度調節に利用される場合、例えば、熱交換器５は、機器の発熱部分と熱交換可能に配置される。熱交換器６は、空気または液体と熱交換することにより、熱を放散する。温度調節装置が空気の冷却に利用される場合、例えば、熱交換器５は、空気と熱交換可能に配置され、空気を冷却する。この場合、熱交換器６は、空気または液体と熱交換することにより、熱を放散する。温度調節装置が空気の加熱に利用される場合、例えば、熱交換器６は、空気と熱交換可能に配置され、空気を加熱する。この場合、熱交換器５は、空気または液体と熱交換することにより、熱源として機能する。
【００１８】
熱機器１は、ＥＣＥ装置２と媒体４との間の相対的な熱の移動を生成するための熱輸送装置（ＴＴＲＤ）７を有する。この実施形態では、熱輸送装置７は、媒体４の往復的な流れを生成し、制御する。熱輸送装置７は、ＥＣＥ装置２が吸熱するとき、ＥＣＥ装置２から熱交換器５へ向かう媒体４の流れを提供する。熱輸送装置７は、ＥＣＥ装置２が放熱するとき、ＥＣＥ装置２から熱交換器６へ向かう媒体４の流れを提供する。熱輸送装置７は、複数のポンプ、および複数のバルブを含む流体機器によって提供することができる。
【００１９】
熱機器１は、ＥＣＥ装置２に電場を与え、かつ、電場を少なくとも強弱に変調する電場変調装置（ＥＦＭＤ）８を備える。電場変調装置８は、材料層２１が電気熱量効果を発揮する電場を供給する。電場変調装置８は、材料層２１に与えられる電場を周期的に変調する。電場変調装置８は、材料層２１を強い電場の中におく状態と、材料層２１を弱い電場の中におく状態とを切り換える。弱い電場は、電場を除去した状態、すなわちゼロ（０）電場の状態を含む。この実施形態では、電場変調装置８は、材料層２１に与えられる電場を、所定値を超える電場状態と、ゼロ（０）電場状態とに切り換える。なお、電場は、電界と呼ばれてもよい。
【００２０】
熱機器１は、熱輸送装置７と、電場変調装置８との両方を制御する制御装置（ＣＮＴ）９を有する。制御装置９は、媒体４の流れと、電場の変調とを同期させる。この明細書における制御装置は、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。
【００２１】
制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。
【００２２】
（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。
【００２３】
（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。
【００２４】
（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。
【００２５】
制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。
【００２６】
図２は、ＥＣＥ装置２を示す。なお、この図および他の図において、電極２２、２３は厚さに関して誇張して描かれている。図示されるように、ＥＣＥ装置２は、平板状である。ＥＣＥ装置２は、電極２２に電気的に接続された端子２４を有する。ＥＣＥ装置２は、電極２３に電気的に接続された端子２５を有する。端子２４、２５は、電極２２、２３の全体に電場を発生させるように配置されている。端子２４、２５は、例えば、ＥＣＥ装置２の縦辺、または横辺に沿って延びる導体部分を有していてもよい。ＥＣＥ装置２は、追加的な膜、または層を有していてもよい。ＥＣＥ装置２は、例えば、材料層２１と、電極２２、２３との間に、保護層などを備えることができる。さらに、ＥＣＥ装置２は、例えば、電極２２、２３の外側に、保護層を備えていてもよい。ＥＣＥ装置２は、材料層２１と、電極２２、２３との積層方法ＴＤを有する。ＥＣＥ装置２は、積層方法ＴＤと直交する長さ方向ＬＤおよび幅方向ＷＤを有する。以下の説明において、平面、平面方向の語は、長さ方向ＬＤおよび幅方向ＷＤを含む平面を指している。
【００２７】
電極２２、２３は、材料層２１の表面に形成された導体膜によって提供されている。電極２２、２３は、材料層２１の表面に蒸着された金属薄膜によって提供されている。電極２２、２３は、多様な形態によって提供することができる。電極２２、２３は、導体箔、導体板などによって提供されてもよい。この実施形態では、金属薄膜によって電極２２、２３が提供されている。
【００２８】
図３において、ＥＣＥ装置２の部分的な拡大断面が図示されている。材料層２１は、ＥＣＥ効果を発揮するＥＣＥ材料製の主層３１を備える。材料層２１は、電極２２と電極２３との間に位置づけられている。材料層２１は、緩和層３２を備える。緩和層３２は、電極２２と主層３１との間に位置づけられている。緩和層３２は、電極２３と主層３１との間にも位置づけられている。よって、緩和層３２は、材料層２１と電極２２、２３との境界に位置する。緩和層３２は、主層３１と、電極２２、２３との間に配置されている。緩和層３２は、上記境界における熱的な応力を緩和する。緩和層３２は、電極２２、２３の表面における熱的な応力を緩和する。緩和層３２の語は、後続の複数の実施形態における多様なバッファ層を指す語としても理解されるべきである。この実施形態の緩和層３２を特定する場合、バッファ層１３２の用語が用いられる。
【００２９】
バッファ層１３２は、ＥＣＥ効果を発揮する。バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料を母材とする複合材料である。よって、ＥＣＥ材料は、バッファ層１３２を含む。バッファ層１３２は、主層３１とは別の膜として形成されている。バッファ層１３２と主層３１とは、分離可能であってもよい。バッファ層１３２と主層３１とは、接着されていてもよい。バッファ層１３２は、副層、または、中間層とも呼ばれる。
【００３０】
バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料と複数のフィラー材４１との複合材料である。バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料の中に分散された多数のフィラー材４１を有する。図中において、フィラー材４１は、丸印によってモデル化されて図示されている。ＥＣＥ材料は、所定の熱伝導率ＲＭ２１を有する。フィラー材４１は、ＥＣＥ材料より高い熱伝導率ＲＭ４１を有する。この結果、バッファ層１３２は、全体として、主層３１の熱伝導率より高い熱伝導率を発揮する。バッファ層１３２は、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動に関して、ＥＣＥ材料だけで得られる熱伝達率より高い熱伝達率Ｈ１３２を発揮する。
【００３１】
フィラー材４１は、金属、化合物など多様な物質によって提供することができる。フィラー材４１は、導電性、または、非導電性の物質によって提供することができる。この実施形態では、フィラー材４１は、導電性である。この実施形態では、フィラー材４１は、金属である。フィラー材４１は、金属粒子、金属ウイスカ、金属フレークなど多様な形態によって提供することができる。この実施形態では、フィラー材４１は、金属粒子である。フィラー材４１は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、または、それらの合金によって提供することができる。この実施形態では、フィラー材４１は、アルミニウム（Ａｌ）である。
【００３２】
バッファ層１３２において、フィラー材４１の分布は制御されている。フィラー材４１は、バッファ層１３２において制御された分布で存在している。
【００３３】
フィラー材４１は、主層３１から電極２２、２３へ向けて多くなるように配置されている。フィラー材４１は、主層３１から電極２２、２３に向けて、存在割合が多くなるように分布している。フィラー材４１は、主層３１から電極２２、２３に向けて濃度が増加するように分布している。フィラー材４１は、導電性であるから、主層３１から電極２２、２３に向けて増加する分布は、主層３１の絶縁破壊を抑制するために貢献する。
【００３４】
図４において、縦軸はバッファ層１３２の厚さＬを示し、横軸はフィラー材４１の濃度Ｄ４１を示す。濃度Ｄ４１は、重量割合、または、体積割合として把握可能である。フィラー材４１の濃度Ｄ４１は、主層３１側の表面から、電極側の表面に向けて、最小値ＭＩＮから、最大値ＭＡＸまで徐々に増加している。図示される正比例分布ＥＭＢに代えて、濃度Ｄ４１は、多様な分布をとることができる。濃度Ｄ４１は、例えば、主層３１から緩やかに増加し、電極側において急激に増加する曲線Ｃ１に沿って変化してもよい。濃度Ｄ４１は、例えば、主層３１から急激に増加し、電極側において緩やかに増加する曲線Ｃ２に沿って変化してもよい。主層側において低く、電極側において高い傾斜分布は、主層３１の絶縁破壊を抑制しながら、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動を促進する。
【００３５】
図３に戻り、フィラー材４１は、バッファ層１３２の中に、ひとつ以上の部分熱経路５０を提供している。部分熱経路５０は、バッファ層１３２の平面方向における一部に形成されている。部分熱経路５０は、主層３１と電極２２、２３との間において、実質的にバッファ層１３２を厚さ方向に貫通する部分的な熱経路を提供する。部分熱経路５０は、バッファ層１３２の中において、部分的に高い熱伝達率を示す経路である。ＥＣＥ材料に複数のフィラー材４１を混入させることにより、バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料だけで得られる熱伝達率より高い熱伝達率を獲得する。さらに、バッファ層１３２は、部分熱経路５０を備えることにより、より高い熱伝達率を獲得する。複数の部分熱経路５０を含むバッファ層１３２が提供する熱伝達率Ｈ１３２は、ＥＣＥ材料と複数のフィラー材４１との複合材料が提供する熱伝達率より大きい。
【００３６】
部分熱経路５０は、実質的に連続する複数のフィラー材４１により形成されたフィラー列によって形成されている。部分熱経路５０は、一連の鎖状に直接的に接触する複数のフィラー材４１によって提供される接触熱経路５１を含む。部分熱経路５０は、一連の鎖状ではあるが、直接的に接触する複数のフィラー材４１と、直接的に接触していないが、至近距離にある複数のフィラー材４１とを含む非接触熱経路５２とを含む。非接触熱経路５２において、複数のフィラー材４１は、部分的な非接触部を除いて、一連の鎖状に配列されている。非接触熱経路５２は、部分熱経路５０以外のバッファ層１３２よりも顕著に高い熱伝達率を提供する。部分熱経路５０は、複数のフィラー材４１を一連の鎖状に連結させ、さらに、この連結材をバッファ層１３２の厚さ方向に沿って配向することにより提供されている。部分熱経路５０は、複数のフィラー材４１を凝集させることにより提供されてもよい。
【００３７】
フィラー材４１は、バッファ層１３２の中において、平面方向にほぼ均一に分布している。フィラー材４１は、例えば、バッファ層１３２の主層３１側の表面において、平面方向に均一に分布している。フィラー材４１は、例えば、バッファ層１３２の電極２２、２３側の表面において、平面方向に均一に分布している。バッファ層１３２の主層３１側の表面におけるフィラー材４１の濃度Ｄ１は、バッファ層１３２の電極２２、２３側の表面におけるフィラー材４１の濃度Ｄ２より低い（Ｄ１＜Ｄ２）。フィラー材４１は、導電性であるから、主層３１側の濃度Ｄ１と、電極２２、２３側の濃度Ｄ２との差は、主層３１の絶縁破壊を抑制するために貢献する。
【００３８】
バッファ層１３２は、主層３１と電極２２、２３との間において熱的に生じる機械的応力を緩和する緩和層を提供する。主層３１は、温度変化に応じて、その平面方向に沿って伸縮する。主層３１は、温度に対する線膨張係数ＡＬ３１を有する。電極２２、２３は、温度変化に応じて、その平面方向に沿って伸縮する。電極２２、２３は、温度に対する線膨張係数ＡＬ２２を有する。バッファ層１３２は、主層３１の伸縮と、電極２２、２３の伸縮との差を吸収する。バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料の線膨張係数ＡＬ３１と、電極２２、２３の線膨張係数ＡＬ２２との間の線膨張係数ＡＬ３２を有する（ＡＬ３１＜ＡＬ３２＜ＡＬ２２）。バッファ層１３２は、線膨張係数の差に起因する接触状態の変化を抑制する。ＥＣＥ装置２は、通常の使用において想定される想定温度範囲において安定的に性能を発揮することを求められる。バッファ層１３２の線膨張係数ＡＬ３２は、想定温度範囲において、主層３１とバッファ層１３２との接触状態を安定的に維持することを可能とする。バッファ層１３２の線膨張係数ＡＬ３２は、想定温度範囲において、電極２２、２３とバッファ層１３２との接触状態を安定的に維持することを可能とする。この結果、想定温度範囲において、主層３１と電極２２、２３との間において剥離を含む接触不良が抑制される。主層３１と電極２２、２３との間において、安定した接触状態が提供される。
【００３９】
バッファ層１３２は、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動に関して、熱移動を支援する支援層を提供する。バッファ層１３２は、ＥＣＥ材料だけで得られる熱伝達率（熱伝導率ＲＭ２１）より高い熱伝達率Ｈ３２を発揮する。よって、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動が支援される。熱移動は、フィラー材４１が存在することにより支援される。さらに、熱移動は、フィラー材４１が、部分熱経路５０を形成することにより支援される。加えて、フィラー材４１の傾斜分布は、主層３１の絶縁破壊を抑制しながら、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動を支援する。
【００４０】
この実施形態によると、緩和層３２としてのバッファ層１３２が、材料層２１と電極２２、２３との境界に位置する。緩和層３２は、境界における熱的な応力を緩和する。材料層２１の線膨張係数と電極２２、２３の線膨張係数とに差があっても、剥離を含む接触状態の変化が抑制される。この結果、線膨張係数の差を許容して安定的に性能を発揮する電気熱量効果装置が提供される。バッファ層１３２により、主層３１と電極２２、２３との線膨張係数の差が許容される。具体的には、バッファ層１３２がもつ中間的な線膨張係数ＡＬ３２により、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、バッファ層１３２により、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動が支援される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００４１】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、部分熱経路５０を有するバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、部分熱経路５０を備えないバッファ層２３２によって提供されている。
【００４２】
図５に図示されるように、バッファ層２３２は、部分熱経路５０を備えない。部分熱経路５０以外に関して、バッファ層２３２は、上述のバッファ層１３２と同じである。この実施形態でも、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００４３】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、部分的に部分熱経路５０を有するバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、部分熱経路５０だけを備えるバッファ層３３２によって提供されている。
【００４４】
図６に図示されるように、バッファ層３３２は、部分熱経路５０だけを備える。多くの部分熱経路５０は、バッファ層３３２の厚さ方向における熱移動を支援し、促進する。部分熱経路５０以外に関して、バッファ層３３２は、上述のバッファ層１３２と同じである。この実施形態でも、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００４５】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、複数のフィラー材４１が厚さ方向に関して傾斜した分布をもつバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、複数のフィラー材４１が実質的に均一な分布をもつバッファ層４３２によって提供されている。
【００４６】
図７、および、図８に図示されるように、バッファ層４３２は、厚さ方向、および、平面方向の両方に関して、均一に分布した複数のフィラー材４１を備える。分布以外に関して、バッファ層４３２は、上述のバッファ層１３２と同じである。この実施形態でも、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００４７】
第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、平面方向に均一に分布した複数のフィラー材４１をもつバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、部分的にフィラー材４１が付与されたバッファ層５３２によって提供されている。
【００４８】
図９において、バッファ層５３２は、一部分だけに、複合材領域５６１を備える。複合材領域５６１は、バッファ層５３２の平面方向における一部分だけに位置している。複合材領域５６１は、バッファ層５３２を厚さ方向に貫通するように位置づけられている。この結果、複合材領域５６１は、主層側の表面の一部と電極側の表面の一部とに露出している。複合材領域５６１は、柱状、帯状など多様な形態をとることができる。複合材領域５６１は、ＥＣＥ材料と複数のフィラー材４１との混合物である。バッファ層５３２の複合材領域５６１以外の部分は、ＥＣＥ材料である。複合材領域５６１は、部分熱経路５０を備える。
【００４９】
この実施形態によると、複合材領域５６１により、主層３１と電極２２、２３との線膨張係数の差が許容される。具体的には、複合材領域５６１がもつ中間的な線膨張係数により、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、複合材領域５６１により、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動が支援される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００５０】
第６実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、複数の部分熱経路５０をもつバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、単一の部分熱経路５０をもつバッファ層６３２によって提供されている。
【００５１】
図１０において、複合材領域５６１は、単一の部分熱経路５０を備える。この実施形態でも、複合材領域５６１において、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、複合材領域５６１により、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動が支援される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００５２】
第７実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、複数の部分熱経路５０をもつバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、部分熱経路５０を備えないバッファ層７３２によって提供されている。
【００５３】
図１１において、複合材領域５６１は、ＥＣＥ材料と複数のフィラー材４１との混合物である。複数のフィラー材４１は、複合材領域５６１において、平面方向、および、厚さ方向の両方向に関して均一な分布を形成している。この実施形態でも、複合材領域５６１において、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、複合材領域５６１により、主層３１と電極２２、２３との間における熱移動が支援される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００５４】
第８実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、主層３１とは別体のバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、主層３１と連続しているバッファ層８３２によって提供されている。
【００５５】
図１２において、バッファ層８３２は、主層３１と連続している。主層３１とバッファ層８３２との両方にわって一連のＥＣＥ材料が延びている。主層３１とバッファ層８３２との間には、境界線８３３を仮想することができる。ただし、境界線８３３は一定ではない。この実施形態でも、バッファ層８３２と電極２２、２３との間における、剥離を含む接触不良が抑制される。さらに、バッファ層８３２により、熱移動が支援される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００５６】
第９実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、緩和層３２は、ＥＣＥ材料を含むバッファ層１３２である。これに代えて、この実施形態では、緩和層３２は、ＥＣＥ材料を含まないバッファ層９３２によって提供されている。
【００５７】
図１３において、バッファ層９３２は、電気熱量効果を発揮しない樹脂材料製である。ただし、バッファ層９３２を形成する材料は、ＥＣＥ材料の線膨張係数と、電極２２、２３の線膨張係数との間の線膨張係数を有している。多くの場合、バッファ層９３２を形成する材料は、ＥＣＥ材料の線膨張係数よりも低い線膨張係数を有する。バッファ層９３２の材料は、主層３１の熱伝導率より高い熱伝導率を有する。バッファ層９３２は、ポリプロピレン樹脂、または、ポリエチレンテレフタレート樹脂によって提供されている。この実施形態でも、バッファ層８３２と電極２２、２３との間における、剥離を含む接触不良が抑制される。この結果、安定的に性能を発揮するＥＣＥ装置２が提供される。
【００５８】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００５９】
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
【００６０】
上記実施形態では、熱輸送は、媒体４の移動によって提供されている。ＥＣＥ装置２は静止部であり、媒体４は可動であり、熱を輸送している。これに代えて、熱輸送装置７は、ＥＣＥ装置２を発熱位置と吸熱位置との間において移動させてもよい。この場合、ＥＣＥ装置２自体が発熱位置と吸熱位置との間において移動する。ＥＣＥ装置２によって機器を冷却する場合、例えば、ＥＣＥ装置２は吸熱位置において機器に接触し、発熱位置において機器から離れるように構成される。この場合、ＥＣＥ装置２は接触状態において機器から吸熱し、ＥＣＥ装置２は隔離状態において外気に放熱する。
【００６１】
上記実施形態では、ＥＣＥ装置２は、平板状である。これに代えて、ＥＣＥ装置２は、波板状、フィン状、筒状など多様な形状によって提供可能である。ＥＣＥ装置２の形状は、媒体４との熱交換性を高めるように選択することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  熱機器、  ２  電気熱量効果装置（ＥＣＥ装置）、
３  ハウジング、  ４  媒体、  ５、６  熱交換器、
７  熱輸送装置、  ８  電場変調装置、  ９  制御装置、
２１  材料層、  ２２、２３  電極、  ２４、２５  端子、
３１  主層、３２  緩和層、
１３２、２３２、３３２、４３２  バッファ層、
５３２、６３２、７３２、８３２、９３２  バッファ層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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