(57)【要約】【課題】温度差特性または吸熱特性を向上させた熱電モジュールを提供する。【解決手段】Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗を異なるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、該支持基板上に同数で配列されたＮ型およびＰ型熱電素子と、該複数の熱電素子間を電気的に直列に接続する配線導体と、前記支持基板上に設けられ、該配線導体と電気的に連結された外部接続端子とを具備する熱電モジュールにおいて、前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗が異なることを特徴とする熱電モジュール。
【請求項２】
前記Ｎ型熱電素子が溶製材料からなり、Ｐ型熱電素子が焼結材料からなることを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール。
【請求項３】
前記Ｐ型熱電素子とＰ型熱電素子の出力因子（(ゼーベック係数)２/比抵抗）が４×１０−３Ｗ／ｍＫ2以上であることを特徴とする請求項１または２記載の熱電モジュール。  
【請求項４】
前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が０．７以上０．９５以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の熱電モジュール。
【請求項５】
前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が１．０５以上１．３０以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の熱電モジュール。
【請求項６】
前記Ｎ型素子が一方向凝固により作製された棒状結晶体であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の熱電モジュール。
【請求項７】
前記Ｐ型素子が粒径５０μｍ以下の焼結体であることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の熱電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザー等の発熱体の温度調整あるいは冷蔵庫等に使用される熱電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ペルチェ効果を利用した熱電モジュールは、電流を流すことにより温度差が発生し、一端が発熱するとともに他端が吸熱するため、冷却用として用いられている。特に、レーザーダイオードの温度制御、持ち運び可能な冷蔵庫、恒温槽、光検出素子、半導体製造装置等への幅広い利用が期待されている。特に、フロンレス、無振動、無騒音であるために家庭用冷蔵庫、空調機等への展開が期待されている。
【０００３】
この室温付近で使用される冷却用熱電モジュールは、同数のＰ型及びＮ型熱電素子を対にしたものを複数直列に電気的接続が行なわれた構成を有し、そこで使用される熱電素子としては、冷却特性が優れるという観点からＡ２Ｂ３型結晶（ＡはＢｉ及び／又はＳｂ、ＢはＴｅ及び／又はＳｅ）が一般的に用いられている。
【０００４】
Ｐ型熱電素子としてはＢｉ２Ｔｅ３（テルル化ビスマス）とＳｂ２Ｔｅ３（テルル化アンチモン）との固溶体が、Ｎ型熱電素子としてはＢｉ２Ｔｅ３とＢｉ２Ｓｅ３（セレン化ビスマス）との固溶体が特に優れた性能を示すことから、これらのＡ２Ｂ３型結晶（ＡはＢｉ及び／又はＳｂ、ＢはＴｅ及び／又はＳｅ）が熱電素子として広く用いられている。
【０００５】
これら熱電素子は熱電結晶材料から形成され、その熱電特性は性能指数で表される。ここで性能指数Ｚとは、ゼーベック係数をＳ、抵抗率をρ、熱伝導率をｋとしたとき、Ｚ＝Ｓ２／ρｋで定義されるもので、熱電結晶材料を熱電素子として用いる場合の性能及び効率を示すものである。すなわちＮ型熱電素子およびＰ型熱電素子に性能指数が高い材料を用いるほど冷却性能、効率に優れる熱電モジュールが得られる。
【０００６】
性能指数が高い熱電材料として、ブリッジマン法、引き上げ（ＣＺ）法、ゾーンメルト法など公知の単結晶製造技術をベースにした一方向凝固技術によって結晶の方位がそろったインゴットあるいは単結晶に近い結晶体からなる溶製材料が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
また、溶製材料は、欠けやすいという問題があるため、熱電モジュールの作製時の加工歩留まりを高める観点から、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ等の混合粉末を溶融、凝固させた溶融合金を粉砕して合金粉末を得、該合金粉末をホットプレス等によって加圧焼結させた焼結材料が提案されている(特許文献２、３参照)。
【０００８】
また、これらの焼結材料、溶製材料を用いて作製された熱電素子によって熱電モジュールが作製されるが、性能指数を高め、加工歩留まり、あるいは熱電モジュールの信頼性を高める観点から、溶製材料と焼結材料を組み合わせた熱電モジュールも提案されている(特許文献４、５参照)。
【０００９】
さらに、Ｎ型熱電素子に単結晶材料、Ｐ型熱電素子に焼結材料を用いて、これらの熱電素子の比抵抗を実質的に同一にすることで熱電モジュールの性能がさらに高まることが報告されている(特許文献６参照)。
【非特許文献１】熱電半導体とその応用(日刊工業新聞社  ｐ．１４９)
【特許文献２】特公平８−３２５８８号公報
【特許文献３】特開平１−１０６４７８号公報
【特許文献４】特開平８−１４８７２５号公報
【特許文献５】特開平１１−２６８１８号公報
【特許文献６】米国特許番号５４４８１０９Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、熱電モジュールの性能向上に対する要求はさらに高まっており、特に要求特性が多様化してきている。例えば、冷蔵庫用途等では、熱電モジュールに通電したときの上下面での温度差よりも、吸熱量すなわち吸熱特性が特に重要視されており、また一方、レーザーダイオード温調などでは、温度を一定に保つ必要があるために、吸熱特性よりもより高い温度差が要求されているなどがある。
【００１１】
しかし、これらの要求に対しては、非特許文献１および特許文献２から６に記載の方法では、性能の向上には限界があり、また、吸熱特性と最大温度差はともに性能指数に従って大きくなるために、要求特性ごとに特徴を持たせたモジュール設計は未だ不十分である。
【００１２】
そこで、本発明はこれらの要求に対して、吸熱特性または温度差特性のいずれかを高めた熱電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、様々な方法で作製された異なる熱電特性を有するＮ型熱電素子およびＰ型熱電素子をあらかじめ準備し、様々な組み合わせで熱電モジュールを作製し、その吸熱特性および温度差特性を調べた結果、Ｎ型、Ｐ型熱電素子の比抵抗を異なる組み合わせにすることによって、熱電モジュールの吸熱特性、または温度差特性のいずれかが向上するという知見に基づくものである。
【００１４】
即ち、本発明の熱電モジュールは、支持基板と、該支持基板上に同数で配列されたＮ型およびＰ型熱電素子と、該複数の熱電素子間を電気的に直列に接続する配線導体と、前記支持基板上に設けられ、該配線導体と電気的に連結された外部接続端子とを具備する熱電モジュールにおいて、前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗が異なることを特徴とするものである。
【００１５】
前記Ｎ型熱電素子が溶製材料からなり、Ｐ型熱電素子が焼結材料からなることを特徴とするものである。
【００１６】
前記Ｐ型熱電素子とＰ型熱電素子の出力因子（(ゼーベック係数)２/比抵抗）が４×１０−３Ｗ／ｍＫ2以上であることを特徴とするものである。
【００１７】
前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が０．７以上０．９５以下であることを特徴とするものである。
【００１８】
前記Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が１．０５以上１．３０以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
前記Ｎ型素子が一方向凝固により作製された棒状結晶体であることを特徴とするものである。
【００２０】
前記Ｐ型素子が粒径５０μｍ以下の焼結体であることを特徴とするものである。
【００２１】
これらにより、熱電モジュールの性能をさらに高め、同時にモジュール強度を高め、同時に信頼性を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱電モジュールは、Ｎ型熱電素子とＰ型熱電素子の比抵抗に差を持たせることで、熱電モジュールの吸熱特性または温度差のいずれかの特性のみを高めることが可能となる。
【００２３】
また、溶製材料からなるＮ型熱電素子からなり、焼結材料からなるＰ型熱電素子を組み合わせにすることで前述した効果を大幅に高めることができる。
【００２４】
また、出力因子を一定値以上にすることで、実用的な冷却特性が発現できる。
【００２５】
また、Ｎ型熱電素子の比抵抗をＰ型熱電素子よりも小さくなるように制御することで、熱電モジュールの最大温度差を大きくできる。
【００２６】
また、Ｎ型熱電素子の比抵抗をＰ型熱電素子よりも大きくなるように制御することで、熱電モジュールの吸熱量を大きくできる。
【００２７】
さらにまた、Ｎ型熱電素子に棒状の結晶体を用いることで、熱電モジュールの性能をさらに高め、同時に低コスト化できる。
【００２８】
さらにまた、Ｐ型熱電素子に微細な焼結材料からなる熱電素子を用いることによって冷却性能の中で吸熱特性または温度差特性に特に優れた熱電モジュールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を詳述する。
【００３０】
図１に示すように本発明は、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が異なる熱電モジュールに関する。
【００３１】
本発明の熱電モジュールは、アルミナ等のセラミックスまたは絶縁性の樹脂等からなる支持基板１，２と、該支持基板１，２上に同数で配列されたＮ型熱電素子５ａおよびＰ型熱電素子５ｂと、該複数の熱電素子間を電気的に直列接続する配線導体３，４と、前記支持基板１，２上に設けられ、該配線導体３，４と電気的に連結された外部接続端子６とを具備する公知の熱電モジュールにおいて、前記Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が異なることを特徴としている。
【００３２】
本発明によれば、熱電素子は、公知の方法で作製できる。
【００３３】
例えば、熱電材料を熱電モジュールに挟み込む方向の厚さにスライスし、半田接合性を高めるためにＮｉさらにはＡｕ等のめっきを施した後、所望の形状に切断して得られる。
【００３４】
本発明によれば、比抵抗が異なる熱電素子を作製する方法として、素子作製時に加圧するあるいは単結晶化させ結晶配向性を変化させる、あるいはＮ型熱電素子５ａの場合は、ヨウ素、臭素等のハロゲン元素を、Ｐ型熱電素子５ｂの場合はＴｅ、Ｓｅ等の元素の添加率を変化させることで比抵抗の調整ができる。
【００３５】
Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗を同等でなくすることで、同等の場合と比べて熱電モジュールの吸熱量あるいは温度差のいずれかを向上できる。
【００３６】
ここで、比抵抗が異なるとは、熱電材料の比抵抗を四端子法などで測定した値が測定機器の精度以上に十分な差がある場合を指し、本発明によればＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗の差が５％以上ある場合を指す。
【００３７】
このように比抵抗に差を与えることで熱電モジュールの吸熱量あるいは温度差のいずれかを向上できる要因に関しては、明確ではないが次のように考えられる。
【００３８】
熱電半導体の熱を伝えるキャリアは、Ｎ型熱電素子５ａが電子でＰ型熱電素子５ｂはホールである。
【００３９】
ここでホール移動は見かけの移動であり、実質、Ｐ型熱電素子５ｂでは熱の移動とは逆の向きに電子が移動している。
【００４０】
よって、熱電モジュールに通電した時の熱の移動は、Ｎ型熱電素子５ａでは電子の向きと同じ向きに行われるものの、Ｐ型熱電素子５ｂでは電子の向きとは逆に行われる。電子自体は熱のキャリアとして働くために、熱電モジュールにおける実質的な性質である熱を移動させる働きに関しては、Ｎ型熱電素子５ａ自身の熱の移動が律速すると考えられる。
【００４１】
このとき、Ｎ型熱電素子５ａの比抵抗がＰ型熱電素子５ｂの比抵抗よりも大きい、すなわちＰ型熱電素子５ｂの電気伝導率がＮ型熱電素子５ａよりも大きい場合は、Ｐ型熱電素子５ｂに比べてＮ型熱電素子５ａ自身のキャリア濃度が小さいと考えられ、熱起電力すなわちゼーベック係数が大きいＮ型熱電素子５ａになると考えられる。
【００４２】
熱電モジュールの吸熱量は、ゼーベック係数が支配するためにこの場合は、Ｐ型熱電素子５ｂとＮ型熱電素子５ａの比抵抗が同等の場合と比べて吸熱量を高められる。
【００４３】
同様に、Ｎ型熱電素子５ａの比抵抗が、Ｐ型熱電素子５ｂよりも小さい場合、Ｎ型熱電素子５ａのキャリア濃度が大きいと考えられ、Ｎ型熱電素子５ａ自身のジュール発熱を抑えられることより、Ｐ型熱電素子５ｂとＮ型熱電素子５ａの比抵抗が同等な場合と比べて温度差を大きくできると考えられる。
【００４４】
また、本発明によれば、このとき、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの数が同数であり、かつ直列に接合されていることが必要である。熱電モジュールはＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂが対となって作動するために同数でない場合は、冷却に寄与しない素子が残り、ジュール発熱を大きくし、冷却性能を低下させる。
【００４５】
また、直列でない場合は接合のための配線が大きく複雑になるためにこちらもジュール発熱を大きくし好ましくない。
【００４６】
熱電素子の大きさは、所望とする冷却性能、大きさによって千差万別であるが、一般的な冷却用途では、長さと幅が０．４〜２．０ｍｍ、高さが０．３〜３．０ｍｍが適当であり、電極サイズは素子の長さの１．５〜２．０倍が性能を高める上で好ましい。
【００４７】
また、本発明によれば、溶製材料からなるＮ型および焼結材料からなるＰ型熱電素子５ｂを用いた熱電モジュールにおいて、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が異なることが特に好ましい。
【００４８】
このようにＮ型熱電素子５ａを溶製材料にすることによって、Ｎ型熱電素子５ｂは粒界による電子伝導の散乱の影響が小さくなるために、前述した効果が大きくなる。
【００４９】
本発明によれば、溶製材料とは合金を溶融して冷却過程で固化させる材料全般を指し、一方向凝固材料等の単結晶材料も当然含まれる。
【００５０】
また、焼結材料とは、溶製材料を一度粉砕あるいは冷却過程で粉末状にした後に、ホットプレス等で加圧焼結させた多結晶材料全般を指す。
【００５１】
また、本発明によれば、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの出力因子（(ゼーベック係数)２/比抵抗）が４×１０−３Ｗ／ｍＫ2以上であることが好ましい。出力因子は高いほど、性能指数も大きくなる傾向にあり、出力因子が４以上あることによって、本発明の効果が大きくなる。
【００５２】
また、出力因子が４未満の素子では熱電モジュールの性能が大幅に低下するが実用上問題ない。
【００５３】
さらに、本発明によれば、最大温度差を大きくするために、前述したＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が０．７以上かつ０．９５以下であることが好ましい。
【００５４】
このような範囲であれば前述したＮ型熱電素子５ａのキャリア濃度を高められ、熱電モジュールの温度差を大きくできる。特には０．９０以下、さらには０．８５以下が温度差を向上する上で好ましい。
【００５５】
このとき比抵抗の比が０．７未満では比抵抗の差が大きすぎるために、前述した効果が発揮できない。０．９５よりも大きいと温度差を向上させる効果が小さくなるため好ましくない。
【００５６】
ここで、温度差とは、熱電モジュールの放熱面を一定の温度にしながら通電したときの冷却面と放熱面の温度差を指し、本発明によれば、この温度差をＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗を同等にしたときと比べて、０．１℃以上大きくすることができる。
【００５７】
同様に、本発明によれば、吸熱量を大きくするために、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗の比（Ｎ型／Ｐ型）が１．０５以上かつ１．３０以下にすることが好ましい。このような範囲であれば前述したＮ型熱電素子５ａのキャリア濃度を低下でき、熱電モジュールの吸熱量を大きくできる。特には１．１０以上、さらには１．１５以上が吸熱量を大きくする上で好ましい。
【００５８】
このとき比抵抗の比が１．３０よりも大きいと比抵抗の差が大きすぎるために、前述した効果が発揮できない。１．０５未満では、吸熱量を大きくする効果が小さいために好ましくない。
【００５９】
ここで、吸熱量とは、前述した温度差特性と同等に放熱面を一定の温度にしながら冷却面との温度差が最大になるように通電した後に、冷却面を加熱させ、冷却面と放熱面の温度が一定になるときの冷却面における加熱量をさし、冷却面と同じ形状のヒーター等を使用して測定できる。本発明によれば、同じ形状のモジュールにおいて比抵抗が同等の場合と比較して、吸熱量を５％以上向上することができる。
【００６０】
また、本発明によれば、Ｎ型熱電材料は溶製材料の中でも一方向凝固により作製された棒状結晶体から作製されることが特に好ましい。
【００６１】
Ｎ型熱電素子５ａを性能の高い一方向凝固により作製されることで熱電モジュールの性能を極限に高めることが可能となり、同時に前述した熱電モジュールの冷却性能を高める効果を大きくできる。
【００６２】
さらに棒状結晶体にすることで切断加工工数を大幅に減らし、溶製材料の欠点である加工歩留まりの低下を抑えることが可能となる。
【００６３】
また、本発明によれば、Ｐ型熱電素子５ｂが粒径５０μｍ以下の焼結体から作製されることが望ましい。
【００６４】
粒径が５０μｍ以下の場合は、熱伝導率が急激に小さくなる。熱伝導率が小さいＰ型焼結体は、Ｎ型溶製材料と組み合わせたときに熱伝導率の違いによって、電子伝導の違いをより大きくでき、比抵抗の差による効果をより大きくすることができる。
【００６５】
Ｐ型焼結材料の粒径は特に３０μｍ以下が好ましい。
【００６６】
また、このような粒径が小さい焼結体は強度が高く、熱電モジュールの信頼性を高めることができる。
【００６７】
このようにして、Ｎ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が異なる熱電モジュールは、同等な場合の熱電モジュールと比較して、冷却性能の中で、温度差特性または吸熱特性いずれかを高めることができる。
【００６８】
その結果、本発明品による熱電モジュールは、高い温度調整が要求されるレーザーダイオード冷却用、半導体ウェハー冷却プレートに、または高い吸熱特性が要求される家庭用冷蔵庫、クーラー等への応用が期待される。
【実施例】
【００６９】
次いで、本発明の実施例を説明する。
【００７０】
先ず、種々のＮ型およびＰ型熱電材料を作製した。作製方法は純度９９．９９％以上のＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｓｅ金属粉末及びＮ型熱電素子用ドーパントとしてＳｂＩ３粉末およびＳｂＢｒ３粉末を準備した。Ｎ型用熱電材料としては、Ｂｉ２Ｔｅ２．８５Ｓｅ０．１５組成を基本にし、比抵抗を調整するためにドーパントの量を調整した。
【００７１】
また、Ｐ型用熱電材料はＢｉｘＳｂ２−ｘＴｅ３を基本としｘを０．３から０．７に変化させることで比抵抗を調整した。
【００７２】
原料を所望とする組成に秤量したのち、カーボン製のるつぼに充填し、蓋によって密閉した。石英管に入れ真空置換を行いアルゴン雰囲気中で８００℃、５時間で溶融合金を作製した。
【００７３】
溶融合金をグローブボックス中、スタンプミルで粉砕し、２ｍｍの目開きのふるいを通した後、窒化ケイ素をボールとした小振動ミルにて１〜１２時間粉砕し、この合金粉末を４５０℃で1時間、水素気流中で加熱し、還元処理を行い微粉末合金の粉末を得た。
【００７４】
粉末は、２０ｍｍ径−１０ｍｍｔのカーボンダイスを用いてホットプレスを行い、焼結体を得た。
【００７５】
焼結体は、一部を加圧方向と垂直な方向が長手方向になるように２ｘ３ｘ１５ｍｍの直方体を切り出し、市販のゼーベック係数測定装置（真空理工製ＺＥＭ装置）にて長手方向のゼーベック係数（Ｓ）および比抵抗（ρ）を測定し、出力因子（Ｓ２／ρ）を算出した。
【００７６】
焼結体の残りを同様に加圧方向が厚さ方向となるように、厚さ０．９ｍｍでスライスし、Ｎｉ無電界メッキおよびＡｕメッキを施した後、□０．６５ｍｍの形状にダイシング加工を行い、熱電素子を得た。
【００７７】
また、溶製材料として一方向凝固材料の作製について下記に述べる。
【００７８】
作製された合金粉末を、正方形形状で断面形状□０．６５で長さ１００ｍｍの円柱状の空隙を有するカーボン鋳型の型枠の上部に配置し、縦型の石英管を炉芯管とする単結晶育成装置（ブリッジマン法）にて７００℃で溶融させ、空隙の中に融液を充填した後、ブリッジマン法の原理で型枠を移動させながら冷却し、凝固点（約６００℃）付近で２〜３ｍｍ／Ｈの速度で結晶成長させ、Ｎ型熱電素子５ａ及びＰ型熱電素子５ｂの一方向凝固熱電結晶材料からなる長尺体を作製した。
【００７９】
得られた棒状の一方向凝固熱電結晶材料を長手方向に１５ｍｍに切断し、同様にゼーベック係数（Ｓ）および比抵抗（ρ）を測定し、出力因子（Ｓ２／ρ）を算出した。
【００８０】
さらにこの棒状の一方向凝固熱電結晶材料を用いて熱電素子を作製した。
【００８１】
まず、一方向凝固熱電材料の側面を市販のメッキレジスト（アクリル系樹脂）でコーティングした後、ダイシングソーで長さ０．９ｍｍに切断して直方体素子を作製した。
【００８２】
得られた素子に無電解メッキを施し、厚みが５〜１０μｍとなるようにＮｉメッキ層を形成した後、厚さ０．１μｍのＡｕメッキを施し、その後アルカリ溶液中に入れ、超音波洗浄によって素子の側面のメッキレジスト上に付着したメッキ層を除去し、切断面のみにメッキ層を形成し、熱電素子を作製した。
【００８３】
また、別の溶製材料の作製方法としては、赤外線イメージ炉を用いてゾーンメルト法にてφ３０のインゴットを結晶成長させた。インゴットは成長方向と垂直にスライスし、焼結体の場合と同様に熱電素子を作製し、また熱電特性を算出した。
【００８４】
以上の製法により得られたＮ型およびＰ型の熱電素子を各２３個ずつ使用して、６ｘ８ｍｍの銅配線されたアルミナセラミック基板上にＳｎＳｂ（９５対５）半田ペーストを用いて格子状の配列ジグを用いて配列し、セラミックスヒーターで２５０〜２８０℃に加熱して接合し、熱電モジュールを得た。
【００８５】
熱電モジュールは、冷却面を２７℃に温調されたヒートシンク上に熱伝導グリースを介して接合し、通電させ、冷却面上部の温度を０．１ｍｍ径のＫ型熱電対で測温し、２７℃と冷却面温度との差が最大となる温度を最大温度差とした。
【００８６】
さらに、最大温度差が得られた条件で通電した状態で、冷却面基板と同じ形状のセラミックヒーターを用いて冷却面を加熱し、冷却面温度が２７℃になったときのセラミックヒーターの出力を吸熱量として求めた。
【００８７】
さらに、得られた熱電素子は破断面をＳＥＭにて観察し、約３００個の粒子よりラインインターセプト法にて平均粒径を求めた。
【００８８】
結果を併せて表１に示す。
【表１】
2005159019.tif 000002
【００８９】
表１から明らかなように、本発明の範囲外であるＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が同等である比較例Ｎｏ．８から１１および２８、３３、４２、４５では、最大温度差が７３．２〜７３．８℃、吸熱量が３．０１〜３．０６Ｗであるのに対して、本発明の範囲内であるＮ型熱電素子５ａとＰ型熱電素子５ｂの比抵抗が異なる実施例Ｎｏ．１から７、１３から２７、２９から３２、３４から４１、および４３、４４、４６では、いずれも最大温度差で７４．３℃以上、あるいは吸熱量で３．１０Ｗ以上有しており、熱電モジュールの最大温度差、吸熱量いずれかが向上していた。
【００９０】
また、試料Ｎｏ．６と２９、１６と２７は比抵抗の比が同等であるが、モジュール特性はＮ型熱電素子が焼結ではなく、溶製である方が好ましいことがわかる。
【００９１】
また、ゼーベック係数が４以上が好ましいことは試料Ｎｏ．２１−２６よりわかる。
【００９２】
また、比抵抗の比が０．７以上０．９５以下であること及び比抵抗の比が１．０５以上１．３０以下であることが好ましいことは試料Ｎｏ．１―２０よりわかる。
【００９３】
また、Ｎ型素子が一方向凝固により作製された棒状結晶体であることが好ましいことは、
試料Ｎｏ．２７と３０よりわかる。
【００９４】
また、Ｐ型素子が粒径５０μｍ以下の焼結体であることが好ましいことは、試料Ｎｏ．３８―３９よりわかる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の熱電モジュールの一実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１、２・・・支持基板
３、４・・・配線導体
５ａ・・・・Ｎ型熱電素子
５ｂ・・・・Ｐ型熱電素子
６・・・・・外部接続端子
【図１】
2005159019.tif 000003