熱電素子

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熱電素子は地球温暖化の防止が叫ばれる昨今、地球温暖化の原因といわれるＣＯ２の排出を伴わない発電体として注目を集めています。 実際、熱電素子という言葉自体を普段の生活の中で耳にする事は少ないというか、工業関連の職業に従事していない限りは殆どなじみの無い言葉ではないでしょうか。ただ熱電素子を日常生活の中でしいて挙げるならば、ワインクーラーや小型冷蔵庫にこの熱電素子を利用した商品があります。 冷蔵庫といえば引越しなどの時に倒して運ぶとガスが抜けるので出来るだけ立てて運ばなければならないといった事をよく言われており、そういった意味からも冷蔵庫の冷却は冷媒となるガスによるものしかないと考えがちですが、熱電素子を利用した冷蔵庫というものも存在します。勿論熱電素子の効率の問題から現在の家庭用の大型の冷蔵庫への適用は難しい部分もあるようですが、要するに熱電素子はその効率に応じた形でさまざまな分野へ熱電素子の応用が図られています。

熱電素子の原理としては、ペルチェ効果とゼーベック効果といわれる現象を作り出すものであり、ペルチェ効果の場合は電圧から温度差を作り出す現象で、ゼーベック効果は温度差から電力を作り出す現象です。
したがって、先に述べたワインクーラーや冷蔵庫などはペルチェ効果を応用したものであるといえます。ペルチェ効果の原理をもう少し詳しく解説すると、異なる２種類の金属、或いは半導体(ｎ型半導体とｐ型半導体)を２つの点で接合したものに電流を流すと、流れた電流は片方の接点からもう片方の接点に移動するとき熱も輸送します。これによって片方の接点は冷やされ、もう一方は温められるというものです。
また一方のゼーベック効果はその逆で、温度差を電圧に変換するわけで、冒頭に述べた熱電素子が地球温暖化防止として注目されるのはこの温度差のみで電気を作り出すことが出来るからです。ゼーベック効果によって発電する事で、ＣＯ２排出の原因となる内燃機関や化石燃料を必要としない発電装置が作れると言うことです。
このようなゼーベック効果やペルチェ効果を持つ熱電素子で発電でき、家庭用の電力をまかなえれば言う事なしなのですが、熱電素子は発電効率の面でまだまだ多くの課題を抱えており、熱電素子の性能指数も技術革新により向上してきていますがこの熱電素子の発電を応用して現在の発電所のような大規模な発電設備の代替とするのは現実的には非常に厳しいといえるでしょう。なおゼーベック効果は熱伝対としても利用されていますが、熱電対とは、中高温領域を中心に最も多く用いられている温度センサーのことで特徴としては、�@熱起電力が大きく特性のバラツキが小さい。�A高温または低温で使用しても熱起電力が安定している。�B耐熱性が高く、高温においても機械的強度が保たれていて長寿命。といった事が挙げられます。

熱電素子について
熱電素子は自動車の分野でも応用が検討されており、さまざまな自動車に係る熱電素子を用いた技術開発が進められています。現在の自動車はご存知の通りガソリンや軽油を燃やしてエンジンを動かしていますが、この自動車の内燃機関のエネルギーロスの大部分は排…