熱電発電素子
～低実装コスト・高出力 熱電発電モジュール～
菅原 聡（東京工業大学）
発明のポイント
皮膚面積100 cm2の体温から、無線通信に必要な1 mWを発電できる熱電変換装置
発明の概要
- ・本デバイス／モジュールの特徴
- - 薄膜トランスバース型マイクロ熱電発電デバイス
- - 真空/絶縁体ハイブリッドモジュール（熱電デバイスをモジュール内の平面視で限られた領域に制限）
- - 熱電発電デバイスを熱伝導率が大きな第１熱伝導層、中程度の第１絶縁層、小さな第２絶縁層から構成し、第１熱伝導層どうしの間隔、ならびに第１絶縁層および第２絶縁層の厚さを最適化
- - 放熱能力に対してモジュール構造を最適設計し、LSIプロセスを用いることにより、低実装コスト・高出力 熱電発電モジュールを実現
従来技術との比較・優位性
【人の熱流制限(産熱能力Q = 10 mW/cm2)を考慮した恒温動物モデルにより、熱抵抗(KM, KH＋Kair)を最適化】
- KM :モジュールの熱抵抗
- KH :人の皮膚近傍の熱抵抗
- Kair :大気中への放熱に必要な熱抵抗
従来(市販)トランスバース型マイクロ熱電発電デバイスで十分な出力を得るには、大きなフィン付ヒートシンクが必須なため、ウェアラブルデバイスへの応用は難しい。
想定される用途
- 医療介護・ヘルスケア・災害時・スマート社会 等において重要なウェアラブル・デバイス等マン・マシン・インターフェイス
ライセンス可能な特許
- 1. 発明の名称：熱電変換装置
登録番号：特許第7116465号 - 2. 発明の名称：熱電変換装置および電子装置
国際公開番号：WO2018/042708
登録番号：特許第6995370号 - 3. 発明の名称：熱電変換装置
国際公開番号：WO2022/176832
