(57)【要約】      （修正有）【課題】ペルチェ、ゼーベック素子の繊維化によるクロス、シートと、それを利用した熱交換器が面積型の夏冬両用冷房パネル、及び、屋根上に、このシートを搭載した太陽光関連エネルギーの複合利用ができるゼーベック効果発電パネルを提供する。【解決手段】ペルチェ・ゼーベック素子を繊維化してクロス・シートにする。柔軟性、引っ張り強度・摺動性のあるシリコン生成物にドナー添加して、ｎ型半導体糸、ｐ型半導体糸をつくり、更に、電極糸と合わせてｎ型・電極・ｐ型の順に入り会いさせてウェハース状に成型して縦糸にする。絶縁体も繊維糸にし、これを横糸にして、クロスを編む。そのとき、吸熱放熱面が同一表面に来るように、互い違いにして編み入れる。【選択図】図３
0003185332.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ・ゼーベック素子を繊維化してクロスにすることによる〈電力⇔熱分離転換〉の機能を持つ広域面積をカバーすることができるシートの製造
【請求項２】
このペルチェ素子クロス・シートを使って,パネルにして,天井・床・壁等の室内周囲面を冷却する冷房機をつくる.
【請求項３】
ペルチェ素子への電流を逆に流して,ペルチェ効果の放熱・吸熱面を逆にして,同一のペルチェ素子クロス・シートを用いたパネル機器装置で,冬季バージョンとして,室内暖房機として使用する.
【請求項４】
ペルチェ素子効果の逆現象であるゼーベック効果を,ペルチェ素子クロス・シートと同様に,クロス・シートにして起動させ,広域面積カバーができる太陽光発電シートとして利用する.
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体製造・シリコン素材加工，及び，製糸・織布
【背景技術】
【０００２】
ペルチェ素子製造・シリコン素材加工技術，及び，製糸・織布技術
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】１）ゼーベック効果の発見は，１８２１年であり，ペルティエ効果は，１８３４年である．既に共有の科学技術財産となっており，特許とはならない．２）ペルチェ素子を繊維化する技術は，今だ，開発されておらず，先行技術はない．
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＷｅｂサイトＷｉｋｉｐｅｄｉａ等にも普通に記事で紹介されている．また，該当関連技術製品である〈ペルチェ素子〉〈有機基シリコン樹脂：シリコーン〉,及び,幾多の半導体は，日本では多くの企業において製造されて，普及しており，非特許文献は多数ある．
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ペルチェ素子の逆現象であるゼーベック現象を利用して，太陽光熱によって発電し，その電力を使って，ペルチェ素子を稼動させて，室内の冷暖房をする．この二つの働きを担うペルチェ・ゼーベック素子を広域面積で稼動させるために，半導体シリコン繊維をつくり，それをクロスにして，シート化して使う．
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１）半導体シリコンのn型素材とp型素材，及び，電極を交互に入り合い状で接合してまだら模様の繊維をつくる．
繊維のまだらは次の通りである．      ・・・｜n型素材｜電極｜p型素材｜電極｜n型素材｜電極｜・・・・
２）これを細い糸に綯い，この糸をウェハース状にして縄にする．
３）このウェハース状の縄を縦糸にして，絶縁体素材を横糸にして，クロスに編む．
４）このクロスをシートにして，ペルチェ・ゼーベック素子機能を持つ〈ペルチェ・ゼーベック素子シート〉を成型する．
【考案の効果】
【０００７】
１）n型シリコン，及び，p型シリコンと電極との接触面積が格段に大きくなり，熱振動電子，及び，熱振動正孔とも，その分増え，その結果として，熱分離・移動量が増えるだろう．
２）n型シリコン・電極・p型シリコンの繊維糸化により，電流の一方向性が強調されて，より一層のペルチェ効果を生むだろう．
３）クロス織布のスケールと分離量：発電量
〈１ペルチェ素子繊維単位〉
繊維の太さ径をaミリメートル，｜ｎ型シリコン｜電極｜ｐ型シリコン｜電極｜を１サイクルとした繊維の長さをbミリメートルとして，これを１ペルチェ素子繊維単位する．
〈クロス１モジュール〉
この繊維をc本束ねて糸にして，その太さ径をdミリメートルとして，これをf本束ねてウェハース状にする．これと，横糸の絶縁体糸と編んでクロスにするとき，このクロスの単位構成となる立方体の縦長ｇミリメートル，横長jミリメートル，その表裏面厚さをｈミリメートルとする．これを幅・長さ１センチメートル角にしたクロス部分を１モジュールとする．このモジュール単位が，ペルチェ素子クロスの熱分離量,あるいは,ゼーベック効果の発電量に対する性能評価の基礎となる．
〈クロス織布１ユニット〉
クロスの長さ３０センチメートル（１尺分）×幅１０センチメートルをクロス織布１ユニットとする．１ユニットのモジュール数は，３０個×１０個＝３００個となる．
〈パネル単位〉
この１ユニット単位で，畳１帖分のパネルをつくる．そうすると，１パネルでは，ペルチェ素子クロスのユニット数は，６個×９個=５４個となり，１パネルの総モジュール数は，３００個×５４個＝１６，２００個となる．
以上の総和によって,このペルチェ・ゼーベック素子シートの熱分離量：発電量が計算される．
ペルチェ素子クロスの１モジュールの熱分離量：発電量をEワットとすると，１パネル全体でのそれは，１６，２００Eワットとなる.
４）従来のペルチェ素子は，半導体・電極等の部品の組み合わせた部品集積装置として作られていた．そのために，大量の素子を並べて広域面積をカバーすることは難しかった．これと較べて，ペルチェ素子のクロスは，固形部品装置ではなく，布のように柔らかく,シートのようにして使うことができ,ペルチェ効果では,電気→熱変換，及び，ゼーベック効果のときは,その逆の熱→電気変換を広域面積において実現できることになる．
５）さらにまた，ペルチェ素子効果は，その素子に流す電流方向を逆にすると，吸熱・放熱面が逆転する．この現象を利用して，同一の気化冷却パネルで，冬バージョン用に，暖房機として使用すことができる.
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１）n型半導体，p型半導体，電極の三種類の繊維をつくり，｜n型半導体糸｜電極糸｜p型半導体糸｜の順序で，まだらのいとをつくる.それをウエハース状に綯い,これを束にして縄をつくる．2）さらに,絶縁体素材でも,繊維にして,糸を撚る．
【図２】部品パーツの区分を模様で分けて表示する．  〈n型半導体糸〉：球の敷き詰め模様,  〈空乏層・禁制層,または,電極〉：紙ふぶき模様,  〈p型半導体糸〉：ひし形横列並び模様,  〈絶縁体糸〉：市松敷き詰め模様  記号Ins.  更に,その他の記号は次の通りである．〈矢印→〉：電流の流れの方向,  〈e上付け文字−〉：n型半導体内の過剰電子,  〈h上付け文字＋〉：p型半導体内の電子不足孔：正孔
【図３】ペルチェ素子クロスの編み方：１）絶縁体糸を横糸にして,n型半導体糸とp型半導体糸を,電極の電流による吸熱・放熱面が同一になるように,交互に入れえ換えて縦糸にしてクロスを編む.２）横糸を通すときに,横糸相互の間隔を詰めて,密着させて,表面が平面的になるように整える.３）n型p型半導体糸と電極糸部分の長さ・厚さ,面積の大きさ,及びその両者の比率の最適値は,実際に製造された糸・束によって編まれたペルチェ素子クロス・モジュールに対する実験によって決定する.
【考案を実施するための形態】
【０００９】
製造過程は，部品の組み立てではなく，繊維素材加工・糸紡績・織布過程となり，技術上で，大変スマートにできる．製造過程のスマートさは，大量安価に製造できるということでもある．その実施の形態，及び方法は次の通りである．
〈ペルチェ・ゼーベック素子の繊維化〉
ペルチェ・ゼーベック素子の繊維化には，シリコン半導体の柔軟性・引っ張り強度，摺動性が求められる．その技術で，ケイ酸の有機酸化合物であるシリコーン（有機基シリコン樹脂）が既に製品化されており，これを利用して，半導体と同様のn型シリコンにおける電子・p型シリコンにおける正孔と同様の作動現象がある繊維状のペルチェ・ゼーベック素子半導体をつくることができる．
〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維のクロス化〉
ペルチェ・ゼーベック素子のクロスは,繊維化ができれば，図面の通りに，繊維より糸，糸よりウェハース状の縄，縄より布を順次に,織り上げていけば,製糸・織布技術でできる．
〈ペルチェ・ゼーベック素子の問題点の解決〉
ペルチェ素子冷却の欠点は，分離移動させる熱量以上に，素子自体の放熱量が大きいために，冷却メカニズムとしては電力効率が悪いということである．この問題点の解決は,この実用新案申請〈整理番号DHS−００１〉と合わせて申請がされる〈整理番号ＤＨＳ−００２気化冷却機能性膜〉によって開発される機能性膜を,このシートに接合して,解決を図る.ペルチェ素子の欠点を逆に利用して，気化熱として使い，ペルチェ素子を冷却させるというものである.もう一つの重要な仕掛けは,〈ペルチェ・ゼーベック素子シート〉を二段重ねにして，下側シートは,ペルチェ素子として稼動させ，上のシートは,ゼーベック素子として稼動させる.ペルチェ素子稼動による発熱を.ゼーベック素子の稼動に使い，そこで得られた電気を今度はペルチェ素子に投入して,電気→熱→電気の循環をつくるというものである.
【実施例】
【００１０】
1)ペルチェ素子の逆効果であるゼーベック効果素子シートを家屋屋根に設置して，太陽光熱，及び大気熱・風により，シートの裏側との温度差をつくり，発電させる．
２）ペルチェ素子クロスシートに気化促進機能性膜を接合して〈ペルチェ素子・気化冷却機能性膜パネル〉を作る.
３）このパネルを家屋室内天井より吊るして，屋根上のゼーベック発電シートより発生した電力で稼動させ，室内周囲面（天井・壁・床）を冷却して，過冷却風吹き出し方式ではない〈面積型の室内冷房機〉とする．
４）冬バージョンとして，同じ装置で，ペルチェ素子シートへの電流を逆にして,吸熱・放熱面を逆にして，それに接合させた気化促進機能性膜の方は,屋根上に設置した温水器でつくられた温熱蒸気を導入することで,結露発熱がさせて,暖房機として両用する.
５）こうして作られる装置は,自然エネルギー利用・エネルギーの地産地消型の自己完結・持続可能性を持った冷暖房機装置となる.
【産業上の利用可能性】
【００１１】
ペルチェ・ゼーベック素子をシートのようにして使えるようになれば，その利用度は途方もなく広がろう．
１）当初の目的とした前述の〈実施例〉は,家屋の屋根に設置して，ゼーベック効果により発電し，その電力を室内天井より吊るしたペルチェ素子シートパネルで，室内冷房として使うというものであった．この冷房方式は，従来の多くの冷房機器のような,過冷却風の吹き出し方式ではなく，天井・床・壁などの室・家屋周囲面を冷却する方式で，体感的に，優れて快適な冷房となる．
２）ペルチェ素子に流す電流方向を逆にすることで，吸熱放熱面が逆になる．これを利用して，夏用の冷房機と同一の装置で，冬バージョンとして，太陽光利用の室内暖房機として使う．
３）体育館・農業ハウス・高層住宅建造物壁など，太陽光照射を広大に受ける建物において，その冷房・暖房に利用できる.すなわち,建造物の外空間の広さそのものを有利に生かして,発電機・発電所送電電力を全く使わないで,建物躯体そのものを温度調節・管理することができる．
４）ゼーベック効果素子として発電させる機能を利用する可能性もまた,格段に広がる．この広面積域をカバーできるシートは，耐久性があり，製造も設置も格段に安価にできる．例えば,高速道路脇にも設置して発電することができる.これによって生み出される電力を,パンタグラフ装着の自動車に供給して，走行エネルギーの自給ができる〈電車的な自動車〉が可能である．更に，このゼーベック発電シートを洋上，あるいは，砂漠地帯に広げて敷く・張る工法は，至って簡単であり，太陽光・大気熱という自然エネルギーから,大量の電力を確保ができる．
５）雨が降らない乾燥した砂漠地帯で，逆にこの気候的な特徴を生かして，発電だけではなく，住空間・都市空間の天井に張って日陰をつくる.その天幕のシート下はペルチェ素子効果による冷却をする.このことで,現在未利用の広大な乾燥砂漠地帯を快適な住空間・都市空間にすることができる．
【符号の説明】
【００１２】
図面のパーツ解説は，〈図面２〉に載せましたのでそちらをご覧頂きたい．そこに必要な図形模様による区分けの説明もしてあります．
【図１】
0003185332.tif 000003
【図２】
0003185332.tif 000004
【図３】
0003185332.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月3日(2013.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
〈電気エネルギー⇔熱分離転換〉の機能を持ち，広域面積をカバーできる〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉について，
（１）柔軟性・引っ張り強度・摺動性のあるシリコン生成物に，置換基技術によって，ドナー添加して，ｎ型半導体糸，ｐ型半導体の繊維をつくり，
（２）更に，電気伝導性素材を用いて電極繊維をつくり，絶縁体も繊維糸にして，
（３）ｎ型半導体繊維・電極繊維・ｐ型半導体繊維の順に入り会いさせて，繊維糸にし，
（４）これを縦糸にして，絶縁体繊維糸を横糸にして，吸熱・放熱面が同一表面に来るように，互い違いにして，編み入れてクロスにし，
（５）このクロスを用いて，１センチメートル矩形を１モジュールにして，畳１帖分の広さのシートにし，
以上の（１）〜（５）の工程によって，製造される構造の〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉
【請求項２】
請求項１記載の〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉を用いて，熱移動が輻射と熱伝達によってなされる熱交換器表面型の，家屋内に設置する冷暖房パネルにおいて，
（１）気化熱によって冷却する〈気化促進機能性膜層シート〉を新たに開発し，それを〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉に張って，ペルチェ素子稼動時の発熱問題を解決し，
（２）夏バージョンでは，ペルチェ素子の吸熱面を部屋側にし，冬バージョンでは，これに流す電流を逆にして，ペルチェ効果の放熱・吸熱面を逆にして，夏冬両用できるようにし，
以上の（１）〜（２）による構成・作動をする構造を持った〈天井・床・壁等の室内周囲面の温度・熱管理をする冷暖房装置パネル〉
【請求項３】
請求項１記載の〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉を用いて，
（１）気化熱によって冷却する〈気化促進機能性膜層シート〉を新たに開発し，それを〈ペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス・シート〉の裏側に張って，ゼーベック素子の表裏の温度差を大きくさせ，
（２）ペルチェ素子効果の逆現象として，熱を電気エネルギーに変換するゼーベック効果による，太陽光だけでなく，太陽光関連のエネルギーである大気熱・風エネルギーも複合的に利用できる発電機能を持ち，広域面積カバーができるようにし，
以上の（１）〜（２）による構成・作動をする構造を持った屋根上に搭載する〈ゼーベック素子クロス・シート発電装置パネル〉
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月12日(2013.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギー⇔熱分離転換の機能を持ち，広域面積をカバーできる「ペルチェ，ゼーベック素子繊維化クロス，シート」について、
（１）柔軟性，引っ張り強度・摺動性のあるシリコン生成物に、置換基技術によって、ドナー添加して、ｎ型半導体糸、ｐ型半導体の繊維をつくり、
（２）更に，電気伝導性素材を用いて電極繊維をつくり、絶縁体も繊維糸にして、
（３）ｎ型半導体繊維，電極繊維，ｐ型半導体繊維の順に入り会いさせて、繊維糸にし、
（４）これを縦糸にして、絶縁体繊維糸を横糸にして、吸熱，放熱面が同一表面に来るように、互い違いにして、編み入れてクロスにし、
（５）このクロスを用いて、１センチメートル矩形を１モジュールにして、畳１帖分の広さのシートにし、
以上の（１）〜（５）の工程によって製造される構造のペルチェ・ゼーベック素子繊維化クロス，シート。
【請求項２】
請求項１記載の「ペルチェ，ゼーベック素子繊維化クロス，シート」を用いて、過冷却熱風吹き出し型ではない．輻射と熱伝達によってなされる室内表面が熱交換器の効果面となる、家屋内に設置する冷暖房パネルにおいて、
（１）夏バージョンでは，ペルチェ素子の吸熱面を部屋側にし、
（２）冬バージョンでは，これに流す電流を逆にして，ペルチェ効果の放熱・吸熱面を逆にして、夏冬両用できるようにし、
以上の（１）〜（２）のように作動をする構造を持った天井，床，壁等の室内周囲面の温度，熱管理をする冷暖房装置パネル。
【請求項３】
請求項１記載の「ペルチェ，ゼーベック素子繊維化クロス，シート」を用いて、ペルチェ素子効果の逆現象として、熱を電気エネルギーに変換するゼーベック効果によって、太陽光だけでなく、太陽光関連のエネルギーである大気熱，風エネルギーも複合的に利用できる発電機能を持ち、広域面積をカバーができるようにして作動をする構造を持った屋根上に搭載するゼーベック素子クロス，シート発電装置パネル。
【請求項４】
請求項１記載の「ペルチェ，ゼーベック素子繊維化クロス，シート」を用いて、家屋室内のペルチェ素子シートを稼動させ、この稼動に伴う発熱を利用して、それに貼り付けたゼーベック素子シートで発電し、それを再び、ペルチェ素子シートに還流させ、熱⇔電気エネルギーの変換のサイクルがなされるようにしたペルチェ素子シートとゼーベック素子シートの２段重ね構造の冷暖熱分離・発電サイクルパネル。