(57)【要約】【課題】耐振動性を付与することで自動車などに搭載できる熱電素子を提供すること。【解決手段】熱電材料と電極の間に制振材料を介在させるか電極を制振合金で構成した耐振性熱電素子。熱電材料の高温側に発熱量の多い制振材料を配置し、熱電材料の低温側に発熱量の少ない制振材料を配置できる。この耐振性熱電素子を搭載した移動車。例えば、エンジンの発熱、太陽熱あるいはヘッドライトの熱を利用して温度差から発電する耐振性熱電素子を搭載した移動車。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電材料と電極の間に制振材料を介在させるか電極を制振材料で構成したことを特徴とする耐振性熱電素子。
【請求項２】
前記制振材料が制振合金である請求項１記載の耐振性熱電素子。
【請求項３】
高温側に発熱量の多い制振材料を配置し、低温側に発熱量の少ない制振材料を配置した請求項１又は２記載の耐振性熱電素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐振性熱電素子を搭載したことを特徴とする移動車。
【請求項５】
移動車に請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐振性熱電素子を設置し、エンジンの発熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【請求項６】
移動車の車体に請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐振性熱電素子を付設し、太陽熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【請求項７】
移動車のヘッドライトに請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐振性熱電素子を付設し、ヘッドライトの発熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐振性熱電素子とそれを搭載した移動車に係り、より詳しくは、熱電素子に制振構造を付与して移動車のように振動を受ける物体においても使用可能にした耐振性熱電素子と、これを搭載した移動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電素子は、熱電材料が温度差に基づいて起電力を発生するゼーベック効果を利用した発電装置、あるいは熱電材料に電流を流して冷却や発熱作用をさせるペルチェ効果を利用した装置、などその有用性は大なるものがあり、今後の発展が対されているエネルギー素子である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
熱電素子は、Ｐ型及びＮ型の熱電材料を接合してその接合部を加熱あるいは冷却して他方の端部との温度差を利用するか、その逆に熱電材料に電流を流して熱電材料の両端に温度差を発生させるが、いずれの場合にも、熱電素子は必ず熱電材料と電極との接合を含む。このような熱電素子において、従来の熱電素子では、熱電材料と電極との熱膨張差を吸収するために１μｍ〜数μｍの厚さのモリブデン層を熱電材料と電極との間に挿入したものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９４１３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の熱電素子では、例えば、自動車のように強い振動の衝撃を受ける物体に搭載した場合、熱電材料と電極との間の接合部が振動のために剥離してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は自動車のように強い振動の衝撃を受ける物体に搭載した場合にも接合部が剥離しない構造を有する耐振性熱電素子とそれを搭載した移動車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記も目的を達成するために下記を提供する。
【０００８】
（１）熱電材料と電極の間に制振材料を介在させるか電極を制振材料で構成したことを特徴とする耐振性熱電素子。
【０００９】
（２）前記制振材料が制振合金である上記（１）記載の耐振性熱電素子。
【００１０】
（３）高温側に発熱量の多い制振材料を配置し、低温側に発熱量の少ない制振材料を配置した上記（１）（２）記載の耐振性熱電素子。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）に記載の耐振性熱電素子を搭載したことを特徴とする移動車。
【００１２】
（５）移動車に上記（１）〜（３）に記載の耐振性熱電子を設置し、エンジンの発熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【００１３】
（６）移動車の車体に上記（１）〜（３）に記載の耐振性熱電素子を付設し、太陽熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【００１４】
（７）移動車のヘッドライトに上記（１）〜（３）に記載の耐振性熱電素子を付設し、ヘッドライトの発熱を利用して発電することを特徴とする耐振性熱電素子を搭載した移動車。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に熱電素子の基本構造を限定的ではなく模式的に示す。Ｐ型熱電材料１とＮ型熱電材料２とを電極３を介して接合するとともに、接合部と反対側の端部にも電極４，５を接続する。例えば、電極３の側を加熱し、電極４，５の側との間に温度差を発生させると、熱電素子は電極４，５の間に起電力を発生する、即ち、発電する。逆に、電極４，５の間に電流を流すことで、電極３の側を発熱させ、あるいは電極４，５の側を冷却させることも可能である。図１の熱電素子は複数個を直列あるいは並列に接続したモジュールにすることも可能である。
【００１６】
本発明によれば、このような熱電素子の熱電材料１，２と電極３，４，５の間に制振材料６を介在させることで、熱電素子に耐振構造を付与するものである。
【００１７】
制振材料としては、所謂制振合金が使用できる。限定されないが、例えば、片状黒鉛鋳鉄、ノビナイトなどの複合型、Ａｌ−Ｚｎなどの超塑性型、高純度Ｆｅ、高純度Ｎｉ、１２Ｃｒ鋼、サイレンタロイ、ジェンタロイ、ＮＩＶＣＯ−１０などの強磁性型、高純度銅、高純度Ｍｇ、ＫＩＸＩ、Ｍｇ−Ｍｇ２Ｎｉなどの転位型、ＭＣＭ，ＭＴなどの転位・双晶型、ソノストン、インクラミュートＩ，インクラミュートＩＩ、プロテウス、ニチノール、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉなどの双晶型などの制振合金が挙げられる。
【００１８】
また、制振合金は振動エネルギーを熱エネルギーに変換するが、発熱量は制振合金の種類によって異なる。例えば、同じ振動条件で、Ｍｎ−２０Ｃｕ−５Ｎｉ−Ｆｅは５０〜１００℃の温度上昇をし、Ｍｇ−０．６Ｚｒは約１０℃の温度上昇を示す。そこで高温側に発熱量が大きい制振合金を配置し、低温側に発熱量が小さい制振合金を配置することで、制振合金の発熱（エネルギー）を利用して温度差を大きくすることができ、ひいて熱電素子の出力を大きくすることができる。
【００１９】
本発明の熱電素子に使用できる熱電材料には特に制限はないが、例えば、（Ｂｉ，Ｓｂ）―（Ｔｅ，Ｓｅ）系材料、ＦｅＳｉ，ＭｎＳｉ，ＭｇＳｉなどのシリサイド系化合物、クラスレナ系化合物、スクッテルダイト系化合物、ＮａＣｏＯ、ＣａＣｏＯなど挙げることができる。
【００２０】
電極材料は導電性を有していればよい。電極材料自体を制振合金で構成することも可能である。
【００２１】
熱電材料と制振合金あるいは制振合金と電極の間の接合はろう付けで行なうことができる。
【００２２】
本発明の制振性熱電素子は、耐振動性能を有しているので、自動車などに搭載して使用するのに適している。自動車では、熱源として、太陽熱あるいは車外大気温度、エンジン、ヘッドライトが重要であり、本発明の制振性熱電素子をこれらの熱源を利用して発電するように構成することが好ましい。
【００２３】
発電モジュールは、例えば寸法５０×５０ｍｍ、厚み５ｍｍのユニットで作成し、自動車の車体の屋根などに車内との温度差を利用するように設置することで、太陽熱あるいは車外大気温度を発電に利用できる。太陽熱を有効に利用するために吸温板（約７０〜８０℃）を利用することが好ましい。直接に太陽熱を利用する反対側は、車室内温度のみならず外気温度（あるいはファン送風温度）であってもよい。熱電素子の発電効率は太陽電池の３〜４倍と計算でき、将来の改良が進めば１０倍にも可能であるので、非常に有望なものである。
【００２４】
エンジンの熱を利用するにはエンジンルーム（約１２０℃）に設置するとともに、外気温度との温度差を利用するように構成すればよい。典型的には、素子の一方端部を車室内あるいは外気に接触させれる構成にすればよい。あるいはファンで外気を取り組んで素子の一方端部に接触させてもよい。
【００２５】
ヘッドライトの熱（約１００℃）を利用する場合には、ヘッドライトに設置し、光源の熱と周囲温度（外気温度でもよい）との温度差を利用すればよい。
【００２６】
熱電素子で発電された電力の利用の仕方は、いかなる形でもよい。蓄電器に蓄えればよいが、例えば、オーディオ電源、ルーフ駆動電源、エアコン電源、ヘッドライトへのリサイクルなどにも使用できる。
【００２７】
本発明の熱電素子は、自動車内を含めて、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するペルチェ効果素子としても使用できる。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
熱電材料としてＰ型ＳｂＴｅ系熱電材料とＮ型ＢｉＴｅ系熱電材料を用い、電極としてアルミニウムを用い、熱電材料と電極の間に挿入する制振合金としてＭｎ−２０Ｃｕ−５Ｎｉ−Ｆｅを用い、ろう付けにより接合しＰ型及びＮ型熱電材料を３個ずつ直列に配置したπ型熱電素子を作製した。
【００２９】
自動車が走行中に受ける振動の一般的な条件として１ｋＨｚ，１０ＭＰａの振動を用い、作製した熱電素子に適用したところ、クラックの発生は認められなかった。
【００３０】
比較のために、制振合金を用いることなく、熱電材料と電極の界面にＭｏ合金を用いて作製した同様のπ型熱電素子にも同じ振動を適用したところ、熱電材料と電極の界面にクラックが確認された。
【００３１】
即ち、熱電材料と電極の間に制振合金を挿入することで、熱電材料と電極の界面における剥離を抑制する効果が確認された。
【００３２】
（実施例２）
熱電材料としてＰ型ＳｂＴｅ系熱電材料とＮ型ＢｉＴｅ系熱電材料を用い、電極としてアルミニウムを用い、高温側熱電材料と電極の間に挿入する制振合金としてＭｎ−２０Ｃｕ−５Ｎｉ−Ｆｅを用い、低温側熱電材料と電極の間に挿入する制振合金としてＭｇ−０．６Ｚｒを用い、ろう付けにより接合しＰ型及びＮ型熱電材料を３個ずつ直列に配置したπ型熱電素子を作製した。
【００３３】
この熱電素子の高温側を２３０℃に、低温側を３０℃に保ち、温度差を２００℃にして出力を測定した結果、０．３Ｗの出力が得られた。さらに、この温度差で１ｋＨｚの振動を加えたところ、高温側は２８０℃になり、低温側との温度差は２５０℃になり、出力が０．３４Ｗに増加した。
【００３４】
即ち、制振合金の発熱を温度差に利用することで出力を大きくすることができることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、熱電素子の熱電材料と電極の間に制振合金を介在させることで、振動を受けても剥離を抑制する効果があるので、自動車などに搭載して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱電素子の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１…Ｐ型熱電材料
２…Ｎ型熱電材料
３，４，５…電極
６…制振材料
【図１】
2004228525.tif 000003