業界最高強度、素子強化構造の熱電変換モジュールを開発

PR TIMES / 2012年12月27日 19時3分



パナソニック プレシジョンデバイス株式会社は、業界最高※1当社従来比5倍の耐荷重強度20kgf/mm2に強化した熱電変換素子を用いることで、従来品よりも発電量をアップした熱電変換モジュールを開発しました。

(※1)溶製ビスマス・テルルの熱電変換素子において、2012年12月27日現在、当社調べ。

【効 果】
近年、エコロジーや省エネ気運の高まりから、熱電変換[1]モジュールを用いた廃熱発電など、エナジーハーベスト(環境発電)[2]へのニーズが高まっています。当社は、この拡大が見込まれる市場に向け、熱電変換素子[3]そのものを保護強化したことで、同じ条件で同じ熱源に対し1.6倍※2の発電量を得られる熱電変換モジュールを開発いたしました。 (※2)当社従来比

【特 長】
本製品は以下の特長を有しております。

1.強化構造により素子の耐荷重強度が5倍※2に向上
熱電変換素子の材料であるビスマス・テルル[4]は非常に脆いため、素子に力が加わると割れや欠けを生じやすく、十分な性能が出ないという課題がありました。このため当社では、素子を剛性の高い材料で補強することで5倍※2の強度を実現しました。

2.素子の高さに自由度があり、熱電変換モジュール性能の最適設計が可能
熱電変換モジュールでは、熱電変換素子のアスペクト比である縦横高さの比を変えることで、特性を最適化することができます。しかし、従来は素子そのものが脆いため、特に高さ方向に限界がありました。今回、強化構造にしたことで、高さ寸法の自由度が3倍※2に向上し、使用環境に適した性能を確保することが容易となりました。この結果、同じ条件で同じ熱源を用いた場合の発電量は1.6倍※2に増加しました。

3.基板には熱伝導の高い素材やフィルム素材も使用可能
素子強化構造を採用したことにより、モジュールの強度確保のため一般的に用いられているセラミック基板の代わりに、熱伝導率の高い銅板や曲面密着設置に適したフィルム素材を用いることが可能となりました。基板に銅を用いる場合でも、より薄い銅板を用いることが出来るため、温度に対する応答性が向上します。


【内 容】
本製品は以下の技術によって実現しました。

1.素子を保護材で補強するシンプルな構造を実現した精密加工技術
素子を保護材で補強するという単純で信頼性の高い構造を開発しました。これまで培った精密加工(切削、貼り合わせ)技術やノウハウを活かし、強度特性の異なる素材を貼り合わせ、素子と一体化した保護材で支えることで、素子へのストレスを軽減します。

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