ペルチェ素子の用途展開

ペルチェ（ペルティエ）効果は、異種の金属や半導体を接合させて電流を流す方向により片面が冷却し、他面が発熱する（極性を切り替えると冷却面と発熱面が反転する）固体物性が生み出すエネルギー変換現象です... もっと見る

出版社	出版年月	電子版価格	言語
ネオテクノロジー	2023年5月1日	￥198,000 (税込) WEB版ライセンス・価格情報注文方法はこちら	日本語

※税別価格:180,000円

サマリー

ペルチェ（ペルティエ）効果は、異種の金属や半導体を接合させて電流を流す方向により片面が冷却し、他面が発熱する（極性を切り替えると冷却面と発熱面が反転する）固体物性が生み出すエネルギー変換現象です。モータやポンプのような可動部分がなく、軽薄短小な撮像素子や光通信デバイスともマッチし、軽くて薄いシート状の形状や静粛性などのメリットから生体やバイオに適した精密冷温調整など、最近は作業衣の冷却やワインクーラだけでなく、能動的な精密熱流制御デバイスとしてヘルステックや製薬、水素利用や宇宙航空など、高付加価値な用途にペルチェ素子の用途が拡大しつつあります。

■調査対象技術

本書では、電気エネルギーを熱エネルギーに直接にエネルギー変換するペルチェ効果を利用する発明を調査対象としました。ペルチェ効果の逆効果として温度差で直接に発電するゼーベック効果を利用する発明は対象にしていません。ただし、ペルチェ効果とゼーベック効果は表裏一体にあることから、ペルチェと同時にゼーベックも利用する場合などは、技術的思想が共通すると考え、調査対象に一部を含めています。なお、ゼーベック効果を利用する熱電変換TEGについては姉妹編が発刊されていますのでご利用ください。本資料に収録した特許情報の採否判断は、ペルチェ効果を発明の主題（技術的特徴）にしている特許情報を採用しました。ペルチェ効果を特徴としていない特許情報は排除しました。なお、採否判断は基本的には特許請求の範囲（クレーム）により、全クレームで判断できないときはクレームだけでなく明細書の詳細な説明の記載内容や図面を査読して採否を判断しました。

【調査対象とした特許情報の時期的条件】

2018年1月1日以後の特許出願で2023年2月末日までに発行された出願日遡及5か年間の発明を対象にしました。実用新案は対象にしていません。

■技術と企業の全体像を俯瞰できるダイナミックマップ

本ダイナミックマップは、タイトルテーマ技術に関する特許情報の調査結果を、技術分類ごとに分けた技術側と出願上位10社までの企業側の2軸から閲覧することができる電子版特許調査報告書です。『技術側』では出願件数推移グラフや技術の企業シェア等を掲載し、『企業側』では出願内容を技術分類ごとに分けたレーダーチャートや発明者リスト、共同出願人リスト等を掲載しています。

特許調査、技術動向把握、事業経営企画のための特許調査資料としてご利用ください。

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電気エネルギーを吸熱や発熱に、直接にエネルギー変換する熱電材料の組成や物性などに特徴がある特許情報を取り上げました。有機半導体や磁気ペルチェなども含んでいます。なお、ペルチェ効果とゼーベック効果は表裏一体な面もあるので一部に熱発電材料も含んでいます。電極や配線接、実装関連の材料はデバイスの分類を見てください。

◇ペルチェ素子

ペルチェ素子とモジュールのデバイス構造や製造に特徴がある特許情報を取り上げました。ペルチェ素子の組合せ配置、電極接続や配線、バリア、基板実装、応力緩和や柔軟フレキなモジュール構造などのほか、製造工程に特徴がある発明を含んでいます。

◇冷却または加熱の一機能

ペルチェ効果の冷却（吸熱）か、または加熱（発熱）だけ、いずれか一方の機能だけを利用する用途発明を取り上げました。クーラボックスや電子冷凍、除湿、除臭などのほか、保温ボックスなどを含んでいます。冷却か加熱の一方だけの温調発明を含んでいます。

◇冷却と加熱の両機能

ペルチェ効果を吸熱と発熱の両方に使い分ける用途発明を取り上げました。吸熱（面）と発熱（面）の両方を同時に積極的に利用する発明も含んでいます。また、電流の向きを変えて発熱と吸熱を使い分ける発明も含んでいます。

◇生活に関する用途

衣服や座席、家屋、美容、ワインクーラ、ヘルスケアなど、着心地や居住性、温感やハプティックス、皮膚などを対象にする発明を取り上げました。

◇電子部品

パワー半導体やレーザ素子などの電子部品や電子回路基板など、電子部品や電子機器の熱対策に特徴がある用途発明を取り上げました。半導体製造装置に組込む場合も含んでいます。

◇電池

EVなどの電池用途の広がりと技術課題を見る分類です。電池セルや電池スタック（モジュール）の温度制御にペルチェ素子を利用する発明を取り上げました。二次電池の冷却や加熱だけでなく、燃料電池に関する冷却や加熱、水処理に関する特許情報も含みます。

◇参考情報

技術的に参考までに取り上げたい特許情報です。直接エネルギー変換としてのペルチェ効果ではなく、ペルチェ効果に伴う電気現象を用いて電源回路の制御系の最大電力点制御に利用する発明などを含んでいます。

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