ページの先頭です

ページ内を移動するためのリンク
本文(c)へ
グローバルナビゲーション(g)へ
ローカルナビ(l)へ
サイトのご利用案内(i)へ

ここからグローバルナビです。

グローバルメニューここまでです。

世界トップレベルの高性能ペルチェ材料の開発に成功 ~材料の性能向上技術を確立~

-2003年6月9日-

プレスリリース

 石川島播磨重工業(株)(IHI)は、冷却装置メーカー(株)エコ・トゥエンティーワン(東京都目黒区、西池氏裕社長)と共同で、冷却・加熱装置向けの世界トップレベルの高性能ペルチェ素子材料を開発しました。

 ペルチェ素子は、素子に電気を流すと一方向に吸熱と放熱の流れができ、その両面に温度差が発生する性質を持っています。この性質を利用した電子冷却装置を用いた冷蔵庫は、コンプレッサーなどの機械音がしない静かな冷蔵庫としてホテル等で使用されており、フロンを使用しない環境にやさしい側面も注目されています。
 また、電流を流す方向を逆にするだけで加熱・冷却のどちらも可能であり、電流を調節することで±0.2℃以下の温度制御もできます。この特長を生かして、光通信用電子部品等の温度コントロール装置としても使用されています。

 このペルチェ素子材料は、結晶の向きによって性能に差があることから、単結晶化することで最も性能が良くなります。しかし、結晶粒が大きくなると脆くなるので、素子の性能と機械的強度との両立のために予め粉砕した微粉末を高温で押出し固化成形した材料も使用されています。また、急冷することでさらに結晶の並びを良くした箔状素材を積み重ねて焼結した材料もありますが、箔同士を完全に接合させることはできませんでした。

 今回開発したペルチェ素子用材料は、同じように、急冷することで箔状にしたビスマス-テルル系原料素材を重ね合わせていますが、焼結に直接通電加熱と間接加熱を併用したIHI独自開発の「ハイブリッドホットプレス(HHP)」と呼ばれる焼結特性に優れた加圧焼結炉を用いて、均一温度で固化成形するとともに塑性加工しています。
 このHHPによる焼結と特殊な塑性加工を組み合わせることにより、これまで困難であった箔界面を完全に接着させるとともに、押し出し固化成形したものよりもさらに結晶の並びが揃った素子材料を成形することが可能となりました。
 この結晶の並びが揃ったペルチェ素子材料は、世界最高レベルの性能()(=材料の両側の温度差が大きい)を持つことが確認できており、従来の材料に比べて少量の電流で温度差をつけることが可能なので、使用条件にもよりますが最大で10~20%の消費電力を軽減できるというメリットがあります。

 また、箔を使用したことで、最大でも10マイクロメートル程度の微細結晶粒組織が得られ、強度的にも優れています。冷却ユニットとして用いる場合、素子材料の温度変化によって材料中に生じる熱応力にも十分耐えることから信頼性も高いことを確認しています。

 IHIと(株)エコ・トゥエンティーワンでは、今回の高性能材料の開発を機に、今後、パートナーを募って材料の販売およびペルチェ素子製造技術の提供も図っていく予定です。また、応用技術である熱電発電への展開も、将来的には視野にいれていきます。

新開発のペルチェ素子材料
  能力を示す時に使用される性能指数を用いれば、従来材料に比較して、7%程度大きい世界最高性能3.2×10-3/K(絶対温度)を達
  成している(素子単体の試験およびモジュールに組み込んだ試験で確認済)。この素子材料を用いた場合、冷却により70~80℃ぐら
  いに温度を保つ必要がある高温の電子部品の冷却モジュール等で、特に大きなメリットが得られる
   
<ペルチェ素子を用いた冷却装置のメリット>
1. 駆動部が不要
2. 静かである(動く部分がないので)
3. 長寿命(動く部分がないので)
4. メンテナンスの必要がほとんどない
5. 軽い
6. フロンを使用しない
   
株式会社エコ・トゥエンティーワン
代表取締役社長:西池氏裕(ニシイケ ウジヒロ)氏
本 社:東京都目黒区上目黒
事業内容:ペルチェ冷却ユニットの製造販売その他

 

性能測定用に試作したモジュール
左:40mm×40mm、右:8mm×12mm




TOPへ戻る

サイトのご利用案内ここまでです。