JP2014166079A - Heat conduction sheet, heat insulation sheet, temperature sensor device, and thermoelectric power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の電気デバイスなど様々な産業分野で利用可能な熱伝導シート、断熱シート、温度センサ装置、及び、熱電発電システムに関するものである。 The present invention relates to a heat conductive sheet, a heat insulating sheet, a temperature sensor device, and a thermoelectric power generation system that can be used in various industrial fields such as various electric devices.
熱電発電システムには、温度差を利用したゼーベック効果にて発電されるシステムがある。この発電方式は、生体(例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ウサギなどの哺乳動物、及び、その他の脊椎動物)の体温と外気温の温度差のみならず、自動車のボディ、飛行機のボディ、建築物(例えば、マンション、一軒家、ビル、及び、その他の建築物)の外壁、暖房器具、その他加熱機器などの温度と、外気温との温度差を利用した環境発電(熱電発電)などにおいて、好適に用いられる。 Thermoelectric power generation systems include a system that generates power by the Seebeck effect using a temperature difference. This power generation method is not only for the temperature difference between the body temperature of the living body (eg, mammals such as humans, monkeys, mice, rats, rabbits, and other vertebrates) and the outside temperature, but also the body of an automobile, the body of an airplane, In environmental power generation (thermoelectric power generation) using the temperature difference between the temperature of the outside wall, heating equipment, other heating equipment, etc. of the building (for example, an apartment, a house, a building, and other buildings) and the outside temperature, etc. Preferably used.
上述のような熱電発電システムの構築には、生体又は自動車のボディなどの熱を熱電変換素子に確実に伝えるための熱伝導シートと、熱電変換素子における外気の影響を確実に抑制するための断熱シートと、が必要となる。熱伝導シート及び断熱シートは、例えば、CPUの冷却装置、スイッチング電源、DC−DCコンバータ、パワートランジスタ、光ピックアップ、携帯端末機内部のベースバンドIC・LSI等の各種の電気デバイス、熱の有効利用が求められるシステム熱源、パワーアンプの放熱装置、生体の体温と外気温との温度差を利用した環境発電(熱電発電)などにおいて、好適に用いられる。 For the construction of the thermoelectric power generation system as described above, a heat conduction sheet for reliably transferring heat of a living body or a body of an automobile to the thermoelectric conversion element, and heat insulation for reliably suppressing the influence of outside air in the thermoelectric conversion element A sheet is required. Thermal conductive sheets and thermal insulation sheets are, for example, CPU cooling devices, switching power supplies, DC-DC converters, power transistors, optical pickups, various electric devices such as baseband ICs and LSIs inside portable terminals, effective use of heat It is suitably used in system heat sources, power amplifier heat dissipation devices, and environmental power generation (thermoelectric power generation) using the temperature difference between the body temperature and the outside air temperature.
上述のように、熱伝導シート及び断熱シートは、様々な産業分野で利用可能である。それ故に、熱伝導シート及び断熱シートの性能向上が望まれている。より具体的に、熱伝導シートでは、高い熱伝導率且つ高い体積抵抗率を同時に実現可能なシートへの社会的ニーズが高まっている。また、断熱シートでは、0.06[W/m・K]以下の低い熱伝導率を実現可能なシートへの社会的ニーズが高まっている。 As described above, the heat conductive sheet and the heat insulating sheet can be used in various industrial fields. Therefore, the performance improvement of a heat conductive sheet and a heat insulation sheet is desired. More specifically, in the heat conductive sheet, there is a growing social need for a sheet that can simultaneously achieve high thermal conductivity and high volume resistivity. Moreover, in the heat insulating sheet, there is an increasing social need for a sheet capable of realizing a low thermal conductivity of 0.06 [W / m · K] or less.
このような社会的背景の中で、従来、熱伝導率が比較的高い2.0[W/m・K]以上の配線基板を得る方法が開示されている(特許文献1参照)。 In such a social background, a method for obtaining a wiring board having a relatively high thermal conductivity of 2.0 [W / m · K] or higher has been disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示される配線基板では、2.0[W/m・K]以上の比較的高い熱伝導率を得ることはできても、高い体積抵抗率を得ることはできず、高い熱伝導率且つ高い体積抵抗率を同時に実現できないという問題があった。 However, in the wiring board disclosed in Patent Document 1, even though a relatively high thermal conductivity of 2.0 [W / m · K] or more can be obtained, a high volume resistivity cannot be obtained, There has been a problem that high thermal conductivity and high volume resistivity cannot be realized at the same time.
加えて、特許文献1に開示される配線基板では、0.06[W/m・K]以下の低い熱伝導率を実現できないという問題があった。 In addition, the wiring board disclosed in Patent Document 1 has a problem that a low thermal conductivity of 0.06 [W / m · K] or less cannot be realized.
そこで、本発明は、従来よりも性能を向上させることのできる熱伝導シート、断熱シート、温度センサ装置、及び、熱電発電システムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the heat conductive sheet, the heat insulation sheet, temperature sensor apparatus, and thermoelectric power generation system which can improve performance rather than before.
(1) 本発明の熱伝導シートは、樹脂と、粒径が20μm〜40μmの炭素材料と、粒径が2μm〜10μmのセラミックス系材料と、を備え、前記炭素材料と前記セラミックス系材料とが前記樹脂中に分散していることを特徴とするものである。 (1) The heat conductive sheet of the present invention includes a resin, a carbon material having a particle size of 20 μm to 40 μm, and a ceramic material having a particle size of 2 μm to 10 μm, and the carbon material and the ceramic material are Dispersed in the resin.
本発明でいう「樹脂」は、例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体または共重合体、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート樹脂等のセルロース誘導体、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、マレイン酸及び/またはアクリル酸の共重合体、アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アミノ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂等を挙げることができる。 The “resin” referred to in the present invention includes, for example, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer. , Vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, etc. -Based polymers or copolymers, cellulose derivatives such as nitrocellulose, cellulose acetate propionate, diacetyl cellulose, cellulose acetate butyrate resin, polydimethylsiloxane (PDMS), copolymers of maleic acid and / or acrylic acid, acrylic Acid ester copolymer, acrylonitrile Tylene copolymer, chlorinated polyethylene, acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene copolymer, methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, acrylic resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, urethane resin, polyester polyurethane Examples thereof include rubber resins such as resins, polyether polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins, polyester resins, polyether resins, polyamide resins, amino resins, styrene-butadiene resins, and butadiene-acrylonitrile resins.
本発明でいう「炭素材料」は、例えば、ダイヤモンド、炭素繊維、及び、黒鉛の中から少なくとも1種類の材料を使用できる。ダイヤモンドを使用できる理由として、ダイヤモンドは、その熱伝導率が黒鉛よりも高く、さらに絶縁材料としても知られていることから、黒鉛よりも優れた特性を期待できる点を挙げることができる。炭素繊維を使用できる理由として、炭素繊維は、その熱伝導率が黒鉛よりも高い事で知られており、さらに体積抵抗率に関しても10−4[Ω・cm]オーダーの黒鉛とほぼ同等の値が期待できる点を挙げることができる。 As the “carbon material” in the present invention, for example, at least one material selected from diamond, carbon fiber, and graphite can be used. The reason why diamond can be used is that diamond has a higher thermal conductivity than graphite and is also known as an insulating material, and therefore can be expected to have characteristics superior to those of graphite. The reason why carbon fiber can be used is that carbon fiber is known to have a higher thermal conductivity than graphite, and also has a volume resistivity approximately equal to that of graphite on the order of 10 −4 [Ω · cm]. Can be expected.
本発明でいう「セラミックス系材料」は、例えば、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び、窒化アルミニウムの中から少なくとも1種類の材料を使用できる。これらの材料を使用できる理由としては、セラミックス系材料は基本的に絶縁材料であるため、熱伝導率がアルミナよりも高い材料は基本的に使用可能であると考えられる点、上記材料はアルミナ粒子より熱伝導性に優れる点を挙げることができる。 As the “ceramic material” in the present invention, for example, at least one material can be used from alumina, silicon carbide, boron nitride, zinc oxide, and aluminum nitride. The reason why these materials can be used is that ceramic-based materials are basically insulating materials, so that materials with higher thermal conductivity than alumina can be used basically. The point which is more excellent in heat conductivity can be mentioned.
上記(1)の構成によれば、比較的に体積抵抗率が高いセラミックス系材料を粒径が2μm〜10μmからなる微粒子にして、樹脂の中を分散させることで、高い体積抵抗率を維持しつつ、比較的に熱伝導率が高い炭素材料を粒径が20μm〜40μmからなる微粒子にして、樹脂の中を分散させることで、炭素材料からなる微粒子同士の接触頻度を増やし、樹脂中における熱の流れを良くすることで、高い熱伝導率を維持できる。その結果、高い熱伝導率且つ高い体積抵抗率を同時に実現できる。ここでの「高い体積抵抗率」とは、20[Mohm・m]以上の体積抵抗率をいう。ここでの「高い熱伝導率」とは、2.0[W/m・K]以上の熱伝導率をいう。 According to the configuration of (1) above, a high volume resistivity is maintained by dispersing ceramic materials having a relatively high volume resistivity into fine particles having a particle size of 2 μm to 10 μm and dispersing in the resin. On the other hand, the carbon material having a relatively high thermal conductivity is made into fine particles having a particle diameter of 20 μm to 40 μm, and dispersed in the resin, thereby increasing the contact frequency between the fine particles made of the carbon material and increasing the heat in the resin. By improving the flow of, high thermal conductivity can be maintained. As a result, high thermal conductivity and high volume resistivity can be realized at the same time. Here, “high volume resistivity” means a volume resistivity of 20 [Mohm · m] or more. Here, “high thermal conductivity” refers to a thermal conductivity of 2.0 [W / m · K] or more.
(2) 上記(1)の熱伝導シートにおいては、前記樹脂が、生体適合性樹脂であることが好ましい。 (2) In the heat conductive sheet of (1), the resin is preferably a biocompatible resin.
本発明でいう「生体」とは、例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ウサギなどの哺乳動物、及び、その他の脊椎動物を含む。また、本発明でいう「生体適合性樹脂」としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリアクリルアミド誘導体、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸誘導体、セルロース、ポリブチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、セルロース誘導体、ポリジメチルシロキサ等を挙げることができる。これらの素材は単独で用いられても、組み合わせて用いられてもよい。 The “living body” in the present invention includes, for example, mammals such as humans, monkeys, mice, rats, rabbits, and other vertebrates. Examples of the “biocompatible resin” used in the present invention include polyethylene, polypropylene, polyimide, polystyrene, polyvinyl chloride, nylon, polyurethane, polyurea, polylactic acid, polyglycolic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, Acrylic acid, polyacrylic acid derivative, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyamide, polyacrylamide derivative, polysulfone, polyetheretherketone, polycarbonate, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid derivative, cellulose, polybutylene naphthalate, polyethersulfone, Examples thereof include cellulose derivatives and polydimethylsiloxa. These materials may be used alone or in combination.
上記(2)の熱伝導シートは、生体の体温と外気温との温度差を利用した熱電発電において、好適に用いることができる。 The heat conductive sheet of the above (2) can be suitably used in thermoelectric power generation using the temperature difference between the body temperature of the living body and the outside air temperature.
(3) 本発明の断熱シートは、樹脂層と、粒径が35μm〜65μmの中空シリカ粒子と、を備え、前記中空シリカ粒子が前記樹脂層中に分散していることを特徴とするものである。 (3) The heat insulating sheet of the present invention comprises a resin layer and hollow silica particles having a particle diameter of 35 μm to 65 μm, and the hollow silica particles are dispersed in the resin layer. is there.
本発明でいう樹脂層における「樹脂」としては、例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体または共重合体、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート樹脂等のセルロース誘導体、ポリジメチルシロキサン、マレイン酸及び/またはアクリル酸の共重合体、アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アミノ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂等を挙げることができる。 Examples of the “resin” in the resin layer in the present invention include, for example, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-acetic acid. Vinyl copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer Vinyl polymers or copolymers such as polymers, cellulose derivatives such as nitrocellulose, cellulose acetate propionate, diacetyl cellulose, cellulose acetate butyrate resin, copolymers of polydimethylsiloxane, maleic acid and / or acrylic acid, Acrylic ester copolymer, acryloni Ryl-styrene copolymer, chlorinated polyethylene, acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene copolymer, methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, acrylic resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, urethane resin, Mention may be made of rubber resins such as polyester polyurethane resins, polyether polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins, polyester resins, polyether resins, polyamide resins, amino resins, styrene-butadiene resins and butadiene-acrylonitrile resins.
上記(3)の構成によれば、比較的に熱伝導率が低い中空シリカ粒子を35μm〜65μmからなる微粒子にして、樹脂の中に分散させることで、低い熱伝導率を維持できる。ここでの「低い熱伝導率」とは、0.06[W/m・K]以下の熱伝導率をいう。 According to the configuration of (3) above, low thermal conductivity can be maintained by making hollow silica particles having relatively low thermal conductivity into fine particles of 35 μm to 65 μm and dispersing in the resin. Here, the “low thermal conductivity” refers to a thermal conductivity of 0.06 [W / m · K] or less.
(4) 本発明の温度センサ装置は、請求項1又は2に記載の熱伝導シートと、請求項3に記載の断熱シートと、前記熱伝導シートとの熱接触を保った温度センサと、を備え、前記熱伝導シートの一方の面が、前記温度センサの温度測定に使用されるものであって、前記温度センサが、前記熱伝導シートの他方の面に形成され、又は、前記熱伝導シート中に埋め込まれるものであって、前記熱伝導シートの他方の面が、前記断熱シートで被覆されていることを特徴とするものである。 (4) The temperature sensor device of the present invention includes the heat conductive sheet according to claim 1 or 2, the heat insulating sheet according to claim 3, and a temperature sensor that keeps thermal contact with the heat conductive sheet. And one surface of the heat conductive sheet is used for temperature measurement of the temperature sensor, and the temperature sensor is formed on the other surface of the heat conductive sheet, or the heat conductive sheet It is embedded inside, The other surface of the said heat conductive sheet is coat | covered with the said heat insulation sheet, It is characterized by the above-mentioned.
本発明でいう「熱伝導シート中に埋め込まれる」とは、例えば、温度センサの全体が熱伝導シートの内部に入り込んだ状態、温度センサの一部のみが熱伝導シートの内部に入り込むとともに、温度センサの残りの部分が熱伝導シートの他方の面を介して断熱シートの内部に入り込んだ状態、温度センサの一部のみが熱伝導シートの内部に入り込むとともに、温度センサの残りの部分が熱伝導シートの一方の面から露出した状態、などを含む。 The term “embedded in the heat conductive sheet” as used in the present invention means, for example, a state in which the entire temperature sensor has entered the inside of the heat conductive sheet, only a part of the temperature sensor enters the inside of the heat conductive sheet, and a temperature The remaining part of the sensor enters the inside of the heat insulating sheet through the other surface of the heat conductive sheet, and only a part of the temperature sensor enters the inside of the heat conductive sheet, while the remaining part of the temperature sensor conducts heat. Including a state exposed from one side of the sheet.
上記(4)の構成によれば、熱伝導シートにおいて温度測定に使用される一方の面と反対側にある他方の面が、断熱シートで被覆されるので、温度センサの測定対象から熱伝導シートの一方の面に伝わった熱が温度センサ装置の外部に放出することが防止される。また、本熱伝導シートは、上述したとおり、比較的熱伝導しやすいものである。これらにより、測定対象から熱伝導シートに熱が素早く伝わるとともに、測定対象から伝わる熱を、温度センサの測定温度が測定対象の温度と同じ温度(定常状態の温度)になるまで、温度センサ装置の内部に溜め込むことができる。その結果、温度センサの測定温度が測定対象の温度と同じ温度(定常状態の温度)になるまでの時間を短縮でき、温度センサの応答性を向上させることができる。 According to the configuration of (4) above, since the other surface on the opposite side to the one surface used for temperature measurement in the heat conductive sheet is covered with the heat insulating sheet, the heat conductive sheet is measured from the measurement target of the temperature sensor. It is prevented that the heat transmitted to one surface of the heat is released to the outside of the temperature sensor device. Moreover, this heat conductive sheet is comparatively easy to conduct heat as mentioned above. As a result, heat is quickly transferred from the measurement target to the heat conduction sheet, and the heat transferred from the measurement target is measured until the measurement temperature of the temperature sensor becomes the same temperature as the measurement target (steady state temperature). Can be stored inside. As a result, it is possible to shorten the time until the measurement temperature of the temperature sensor reaches the same temperature as the measurement target temperature (steady state temperature), and to improve the responsiveness of the temperature sensor.
(5) 本発明の熱電発電システムは、請求項1又は2に記載の熱伝導シートと、請求項3に記載の断熱シートと、前記熱伝導シートの一方の面に形成され、前記熱伝導シートからの熱を受けてゼーベック効果により熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能な熱電変換素子と、前記熱電変換素子において前記熱伝導シートが形成されている側と反対側の面に形成され、前記熱電変換素子の熱を外気へ放熱可能な放熱シートと、を備え、前記断熱シートが、前記熱伝導シートと前記放熱シートとの間において前記熱電変換素子を取り囲むように配置されていることを特徴とするものである。 (5) The thermoelectric power generation system of the present invention is formed on one surface of the heat conductive sheet according to claim 1 or 2, the heat insulating sheet according to claim 3, and the heat conductive sheet. A thermoelectric conversion element capable of converting heat energy into electrical energy by the Seebeck effect upon receiving heat from the thermoelectric conversion element, and formed on a surface opposite to the side on which the heat conductive sheet is formed in the thermoelectric conversion element, A heat-dissipating sheet capable of dissipating heat of the element to the outside air, and the heat insulating sheet is disposed between the heat conductive sheet and the heat dissipating sheet so as to surround the thermoelectric conversion element. Is.
上記(5)の構成によれば、断熱シートが、熱伝導シートと放熱シートとの間において熱電変換素子を取り囲むように配置されるので、熱電変換素子における外気の影響を確実に抑制できる。その結果、より多くの熱を熱伝導シートから熱電変換素子に伝えることができる。 According to the configuration of (5) above, since the heat insulating sheet is disposed so as to surround the thermoelectric conversion element between the heat conductive sheet and the heat radiating sheet, it is possible to reliably suppress the influence of outside air in the thermoelectric conversion element. As a result, more heat can be transferred from the heat conductive sheet to the thermoelectric conversion element.
上記(5)の熱電発電システムは、熱伝導シートを介して生体(例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ウサギなどの哺乳動物、及び、その他の脊椎動物)の体温を熱電変換素子に伝えるとともに、放熱シートを介して外気温を熱電変換素子に伝えることにより、体温と外気温の温度差を利用したゼーベック効果による発電を容易に実現できる。 The thermoelectric power generation system of (5) above transmits the body temperature of a living body (for example, mammals such as humans, monkeys, mice, rats, rabbits, and other vertebrates) to the thermoelectric conversion element via a heat conductive sheet. By transmitting the outside air temperature to the thermoelectric conversion element via the heat dissipation sheet, power generation by the Seebeck effect using the temperature difference between the body temperature and the outside air temperature can be easily realized.
上記(5)の熱電発電システムは、生体の体温だけでなく、自動車のボディ、飛行機のボディ、建築物(例えば、マンション、一軒家、ビル、及び、その他の建築物)の外壁、暖房器具、その他加熱機器などの高温外壁部と外気温との温度差を利用した熱電発電において、好適に用いられる。 The thermoelectric power generation system of (5) above is not only a body temperature of a living body, but also an automobile body, an airplane body, an outer wall of a building (for example, an apartment, a house, a building, and other buildings), a heater, and the like. It is suitably used in thermoelectric power generation using a temperature difference between a high-temperature outer wall portion such as a heating device and the outside air temperature.
上記(5)の熱電発電システムは、温度差を利用して発電するものであるので、無限時間発電することができる。 Since the thermoelectric power generation system (5) generates power using a temperature difference, it can generate power for an infinite time.
上記(5)の熱電発電システムでは、熱伝導シートのシート面積を増やすことで発電効率を高めることができる。 In the thermoelectric power generation system of (5) above, power generation efficiency can be increased by increasing the sheet area of the heat conductive sheet.
以下、図1〜図6を参照しながら、本発明の一実施形態に係る熱電発電システムについて説明する。なお、図1(a)においては、熱電変換素子3の外形線(仮想線)を、放熱シート4から透視した点線によって表している。 Hereinafter, a thermoelectric power generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1A, the outline (virtual line) of the thermoelectric conversion element 3 is represented by a dotted line seen through the heat dissipation sheet 4.
(熱電発電システム100の全体構成)
図1に示すように、熱電発電システム100は、熱伝導シート1と、断熱シート2と、熱電変換素子3と、放熱シート4と、を備えている。
(Overall configuration of thermoelectric power generation system 100)
As shown in FIG. 1, the thermoelectric power generation system 100 includes a heat conductive sheet 1, a heat insulating sheet 2, a thermoelectric conversion element 3, and a heat radiating sheet 4.
(熱伝導シート1の構成)
熱伝導シート1は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどの生体適合性樹脂からなるものである。この生体適合性樹脂の中には、粒径[μm]が20[μm]〜40[μm]の炭素材料と、粒径[μm]が2[μm]〜10[μm]のセラミックス系材料と、が分散している。炭素材料は、ダイヤモンド、炭素繊維、及び、黒鉛の中から少なくとも1種類の材料を使用できる。セラミックス系材料は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び、窒化アルミニウムの中から少なくとも1種類の材料を使用できる。熱伝導シート1は、一方の面1aがヒトなどの生体と粘着可能であって、生体からの熱を熱電変換素子3へ伝達可能に構成されている。
(Configuration of heat conduction sheet 1)
The heat conductive sheet 1 is made of a biocompatible resin such as polyethylene, polypropylene, and polyimide. The biocompatible resin includes a carbon material having a particle size [μm] of 20 [μm] to 40 [μm], and a ceramic material having a particle size [μm] of 2 [μm] to 10 [μm]. , Are dispersed. The carbon material can be at least one material selected from diamond, carbon fiber and graphite. The ceramic material can be at least one material selected from alumina, silicon carbide, boron nitride, zinc oxide, and aluminum nitride. The heat conductive sheet 1 is configured such that one surface 1a can adhere to a living body such as a human and the heat from the living body can be transferred to the thermoelectric conversion element 3.
(断熱シート2の構成)
断熱シート2は、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの樹脂をシート状にした樹脂層からなるものである。この樹脂層の中には、粒径[μm]が35[μm]〜65[μm]の中空シリカ粒子が分散している。中空シリカ粒子の真密度[g/cm3]は、0.03[g/cm3]〜0.13[g/cm3]であることが好ましい。断熱シート2は、熱伝導シート1と放熱シート4との間において熱電変換素子3を取り囲むように配置されている。
(Configuration of thermal insulation sheet 2)
The heat insulating sheet 2 is composed of a resin layer in which a resin such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, or vinyl acetate resin is formed into a sheet shape. In this resin layer, hollow silica particles having a particle size [μm] of 35 [μm] to 65 [μm] are dispersed. The true density [g / cm 3 ] of the hollow silica particles is preferably 0.03 [g / cm 3 ] to 0.13 [g / cm 3 ]. The heat insulating sheet 2 is disposed so as to surround the thermoelectric conversion element 3 between the heat conductive sheet 1 and the heat radiating sheet 4.
(熱電変換素子3の構成)
熱電変換素子3は、ゼーベック効果(Seebeck Effect)を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能な素子である。ここで、ゼーベック効果とは、異種金属を接合して、2接点間に温度差をつけると電圧が発生する周知の現象である。熱電変換素子3は、熱伝導シート1の他方の面1bに形成されており、熱伝導シート1からの熱を受けて熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能に構成されている。ここでは、熱伝導シート1と放熱シート4とで温度差が生じた場合に、ゼーベック効果に基づき、熱電変換素子3において電圧が発生する。
(Configuration of thermoelectric conversion element 3)
The thermoelectric conversion element 3 is an element that can convert thermal energy into electric energy using the Seebeck effect. Here, the Seebeck effect is a well-known phenomenon in which a voltage is generated when a dissimilar metal is joined and a temperature difference is established between two contacts. The thermoelectric conversion element 3 is formed on the other surface 1b of the heat conductive sheet 1 and is configured to receive heat from the heat conductive sheet 1 and convert heat energy into electric energy. Here, when a temperature difference occurs between the heat conductive sheet 1 and the heat dissipation sheet 4, a voltage is generated in the thermoelectric conversion element 3 based on the Seebeck effect.
(放熱シート4の構成)
放熱シート4は、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの樹脂をシート状にした樹脂層からなるものである。この樹脂層の中には、粒径[μm]が20[μm]〜40[μm]の炭素材料と、粒径[μm]が2[μm]〜10[μm]のセラミックス系材料と、が分散している。炭素材料は、ダイヤモンド、炭素繊維、及び、黒鉛の中から少なくとも1種類の材料を使用できる。セラミックス系材料は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び、窒化アルミニウムの中から少なくとも1種類の材料を使用できる。放熱シート4は、熱電変換素子3において熱伝導シート1が形成されている側と反対側の面3aに形成され、熱電変換素子3の熱を外気へ放熱可能であるとともに、外気の温度を熱電変換素子3へ伝達可能に構成されている。
(Configuration of heat dissipation sheet 4)
The heat dissipation sheet 4 is made of a resin layer in which a resin such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, or vinyl acetate resin is formed into a sheet shape. In the resin layer, a carbon material having a particle size [μm] of 20 [μm] to 40 [μm] and a ceramic material having a particle size [μm] of 2 [μm] to 10 [μm] are included. Is distributed. The carbon material can be at least one material selected from diamond, carbon fiber and graphite. The ceramic material can be at least one material selected from alumina, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, and aluminum nitride. The heat radiating sheet 4 is formed on the surface 3a opposite to the side on which the heat conductive sheet 1 is formed in the thermoelectric conversion element 3, and can radiate the heat of the thermoelectric conversion element 3 to the outside air. It is configured to be able to transmit to the conversion element 3.
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。本発明者らは、熱伝導シート、断熱シート、及び、熱電発電システムの性能測定について実験を行った。以下では、その実験結果を述べる。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described specifically by way of examples. The inventors conducted experiments on the performance measurement of the heat conductive sheet, the heat insulating sheet, and the thermoelectric power generation system. The experimental results are described below. In addition, this invention is not limited to a present Example.
(熱伝導シートについて)
本実施例の熱伝導シートでは、樹脂として、優れた生体適合性をもつシリコーンゴム材料として知られているポリジメチルシロキサン(PDMS)を使用し、炭素材料として伊藤黒鉛株式会社製の黒鉛粒子を使用し、セラミックス系材料として昭和電工株式会社製のアルミナ粒子を使用した。ポリジメチルシロキサン(PDMS)には、比較的に高粘度のPDMSと、比較的に低粘度のPDMSと、を混合したものを使用した。比較的に高粘度のPDMSには、粘度[Pa・s]が55.5[Pa・s]である東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184(商品名)を使用した。比較的に低粘度のPDMSには、東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184と、粘度[Pa・s]が0.8[Pa・s]である信越シリコーン社製のKE−1051J(商品名)とを、重量比=1:1で混合したものを使用した。
(About heat conduction sheet)
In the heat conductive sheet of this example, polydimethylsiloxane (PDMS), which is known as a silicone rubber material having excellent biocompatibility, is used as a resin, and graphite particles manufactured by Ito Graphite Co., Ltd. are used as a carbon material. In addition, alumina particles made by Showa Denko Co., Ltd. were used as ceramic materials. As polydimethylsiloxane (PDMS), a mixture of PDMS having a relatively high viscosity and PDMS having a relatively low viscosity was used. For relatively high viscosity PDMS, Silpot 184 (trade name) manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 55.5 [Pa · s] was used. For PDMS having a relatively low viscosity, Silpot 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., and KE-1051J (trade name) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 0.8 [Pa · s]. Were mixed at a weight ratio of 1: 1.
(熱伝導シートの作製工程について)
次に、本実験に使用した熱伝導シートの作製工程について説明する。ここでは、まず、容器に、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、黒鉛粒子、及び、アルミナ粒子を所定量添加した。次いで、容器内で薬さじ等を用いて軽攪拌した後、小型3本ロールミル装置(アイメックス株式会社製のBR−100V(商品名))を用いて混練・分散を行った。次いで、混練・分散したペーストを真空脱泡した。この際の真空圧力は、約2[kPa]とした。そして、脱泡したペーストをシート作製用モールドへ流し込み、80[℃]の温度条件下で1時間加熱硬化させることで、熱伝導シートを得た。
(About the manufacturing process of the heat conduction sheet)
Next, the manufacturing process of the heat conductive sheet used for this experiment is demonstrated. Here, first, a predetermined amount of polydimethylsiloxane (PDMS), graphite particles, and alumina particles was added to the container. Next, the mixture was lightly stirred in a container using a spoon, and then kneaded and dispersed using a small three-roll mill device (BR-100V (trade name) manufactured by Imex Co., Ltd.). Next, the kneaded and dispersed paste was vacuum degassed. The vacuum pressure at this time was about 2 [kPa]. Then, the defoamed paste was poured into a mold for sheet production and heat-cured for 1 hour under a temperature condition of 80 [° C.] to obtain a heat conductive sheet.
(熱伝導シートの性能測定について)
続いて、本発明者らは、以下の実験条件1〜4の下で、下記の表1〜表9に記載された実施例及び比較例に係る熱伝導シートの試験体を夫々作製し、各試験体について体積抵抗率[Mohm・m]及び熱伝導率[W/m・K]を測定するとともに、被験者を対象として柔軟性テストを実施した。体積抵抗率[Mohm・m]の測定には、デジタルマルチメータを用いた。熱伝導率[W/m・K]の測定には、ホットディスク法で計測可能な熱物性装置(京都電子工業株式会社製のTPS−500(商品名))を使用した。
(About performance measurement of heat conduction sheet)
Subsequently, under the following experimental conditions 1 to 4, the present inventors respectively produced test samples of heat conductive sheets according to Examples and Comparative Examples described in Tables 1 to 9 below. While measuring volume resistivity [Mohm * m] and thermal conductivity [W / m * K] about the test body, the flexibility test was implemented for the test subject. A digital multimeter was used to measure the volume resistivity [Mohm · m]. For measuring the thermal conductivity [W / m · K], a thermophysical device (TPS-500 (trade name) manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) that can be measured by a hot disk method was used.
(実験条件1について)
実験条件1は、次のように与えられる。黒鉛粒子の粒径[μm]は30[μm]で、アルミナ粒子の粒径[μm]は2[μm]である。実験条件1で作製した試験体の性能測定結果を以下の表1〜表4に示す。表1〜表4中の項目「黒鉛/(黒鉛+アルミナ)×100wt%」とは、黒鉛粒子とアルミナ粒子の混合物に含まれる黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を示している。表1〜表4中の項目「柔軟性」とは、被験者の人体に熱伝導シートを装着した際に、被験者が違和感を覚えないことをいう。ここでの柔軟性テストは、「◎:全く違和感が無い」、「○:違和感が無い」、及び、「△:普通」の3段階評価で実施した。
(Experimental condition 1)
Experimental condition 1 is given as follows. The particle size [μm] of the graphite particles is 30 [μm], and the particle size [μm] of the alumina particles is 2 [μm]. Tables 1 to 4 below show the performance measurement results of the test specimens manufactured under the experimental condition 1. The item “graphite / (graphite + alumina) × 100 wt%” in Tables 1 to 4 indicates the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles contained in the mixture of graphite particles and alumina particles. The item “flexibility” in Tables 1 to 4 means that the subject does not feel uncomfortable when the heat conductive sheet is attached to the human body of the subject. The flexibility test here was carried out by a three-step evaluation of “◎: No discomfort”, “◯: No discomfort”, and “Δ: Normal”.
すなわち、実施例1は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を28.57[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で2.09110[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果が得られた。さらに、実施例1では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果となった。 That is, Example 1 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 28.57 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 2.09110 [W / m]. A value of K] was obtained, and a result exceeding 2.0 [W / m · K], which is a standard for high thermal conductivity, was obtained. Furthermore, in Example 1, a value exceeding 50 [Mohm · m] was obtained in volume resistivity [Mohm · m], and the result was much higher than 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity. It became.
これに対して、比較例1は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を14.29[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.41527[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 In contrast, Comparative Example 1 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 14.29 [wt%], but the volume resistivity [Mohm · m] is 50 [Mohm · m]. Although a value exceeding 1.4 is obtained, a value of 1.41527 [W / m · K] is obtained in terms of thermal conductivity [W / m · K], which is an indication of high thermal conductivity of 2.0. The result was lower than [W / m · K].
また、比較例2は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を42.86[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で3.20300[W/m・K]の値が得られているものの、体積抵抗率[Mohm・m]で8[Mohm・m]の値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を下回る結果となった。 Comparative Example 2 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 42.86 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 3.20300 [W / m]. Although the value of K] is obtained, the value of 8 [Mohm · m] is obtained for the volume resistivity [Mohm · m], and the value of 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity, is obtained. The result was lower.
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例1及び比較例1,2の全てで、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, looking at the results of the flexibility test, in all of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the highest evaluation of “◎: No sense of incongruity” was obtained. I found that I didn't feel any sense of incongruity.
表2及び図2(b)は、PDMSに含まれる黒鉛粒子及びアルミナ粒子の重量パーセント濃度[wt%]を82[wt%]とした場合の熱伝導シートの性能測定結果を示している。ここでは、比較例3,4に係る試験体と比較することで、実施例2〜4に係る熱伝導シートの特性が明らかになっている。 Table 2 and FIG. 2B show the performance measurement results of the heat conductive sheet when the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles and alumina particles contained in PDMS is 82 [wt%]. Here, the characteristic of the heat conductive sheet which concerns on Examples 2-4 is clarified by comparing with the test body which concerns on the comparative examples 3 and 4. FIG.
すなわち、実施例2〜4は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を、それぞれ、28.57[wt%]、32.00[wt%]、36.00[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、2.32472[W/m・K]、2.52130[W/m・K]、2.91033[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果が得られた。さらに、実施例2〜4では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果となった。 That is, in Examples 2 to 4, the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 28.57 [wt%], 32.00 [wt%], and 36.00 [wt%], respectively. There are thermal conductivity [W / m · K] of 2.32472 [W / m · K], 2.52130 [W / m · K] and 2.91033 [W / m · K], respectively. The value was obtained and the result exceeded 2.0 [W / m * K] which is a standard of high heat conductivity. Further, in Examples 2 to 4, the volume resistivity [Mohm · m] was more than 50 [Mohm · m], and the value of 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity, was far greater. The result was higher.
これに対して、比較例3は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を14.29[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.43526[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 3 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 14.29 [wt%], but the volume resistivity [Mohm · m] is 50 [Mohm · m]. Although a value exceeding 1.4 is obtained, a value of 1.43526 [W / m · K] is obtained as the thermal conductivity [W / m · K], which is a standard for high thermal conductivity of 2.0. The result was lower than [W / m · K].
また、比較例4は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を42.86[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で4.20142[W/m・K]の値が得られているものの、体積抵抗率[Mohm・m]で2[Mohm・m]の値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を下回る結果となった。 Comparative Example 4 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 42.86 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 4.20142 [W / m]. Although the value of K] is obtained, the value of 2 [Mohm · m] is obtained for the volume resistivity [Mohm · m], and 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity, is obtained. The result was lower.
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例2〜4及び比較例3で、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。これに対して、比較例4では、「○:違和感が無い」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が違和感を覚えていないことが分かった。 Further, when the results of the flexibility test are seen, in Examples 2 to 4 and Comparative Example 3, the highest evaluation of “◎: No sense of incongruity” has been obtained, and the subject wearing the heat conductive sheet has no sense of incongruity. I understood that I did not remember. On the other hand, in Comparative Example 4, an evaluation “O: No sense of incongruity” was obtained, and it was found that the subject wearing the heat conductive sheet did not feel discomfort.
すなわち、実施例5は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を28.57[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で2.21323[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果となった。さらに、実施例5では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果となった。 That is, Example 5 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 28.57 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 2.21233 [W / m]. A value of K] was obtained, which exceeded 2.0 [W / m · K], which is a standard for high thermal conductivity. Furthermore, in Example 5, a value exceeding 50 [Mohm · m] was obtained in volume resistivity [Mohm · m], and the result was much higher than 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity. It became.
これに対して、比較例5は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を14.29[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.50323[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 5 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 14.29 [wt%], but the volume resistivity [Mohm · m] is 50 [Mohm · m]. However, the value of 1.50323 [W / m · K] is obtained as the thermal conductivity [W / m · K], which is an indication of a high thermal conductivity of 2.0. The result was lower than [W / m · K].
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、比較例5で「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。一方、実施例5では、「○:違和感が無い」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, looking at the result of the flexibility test, it was found that the highest evaluation of “◎: No discomfort” was obtained in Comparative Example 5, and the subject wearing the heat conductive sheet did not feel any discomfort. It was. On the other hand, in Example 5, the evaluation of “◯: No sense of incongruity” was obtained, and it was found that the subject wearing the heat conductive sheet did not feel discomfort.
比較例6は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を14.29[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.54058[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 Comparative Example 6 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 14.29 [wt%], but the volume resistivity [Mohm · m] exceeds 50 [Mohm · m]. However, the value of 1.54058 [W / m · K] was obtained as the thermal conductivity [W / m · K], which is 2.0 [W / m · K, which is a standard for high thermal conductivity. K].
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、「△:普通」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が少なくとも違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, when the result of the flexibility test was seen, an evaluation “Δ: normal” was obtained, and it was found that at least the subject wearing the heat conductive sheet did not feel uncomfortable.
(実験条件2について)
実験条件2は、次のように与えられる。黒鉛粒子の粒径[μm]は30[μm]で、アルミナ粒子の粒径[μm]は10[μm]である。実験条件2で作製した試験体の性能測定結果を以下の表5に示す。表5中の項目「黒鉛/(黒鉛+アルミナ)×100wt%」とは、上記表1〜表4と同じく、黒鉛粒子とアルミナ粒子の混合物に含まれる黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を示している。ここでは、実験条件1と同様に、「◎:全く違和感が無い」、「○:違和感が無い」、及び、「△:普通」の3段階評価で、柔軟性のテストを実施した。
(Experimental condition 2)
Experimental condition 2 is given as follows. The particle size [μm] of the graphite particles is 30 [μm], and the particle size [μm] of the alumina particles is 10 [μm]. Table 5 below shows the performance measurement results of the specimens manufactured under the experimental condition 2. The item “graphite / (graphite + alumina) × 100 wt%” in Table 5 is the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles contained in the mixture of graphite particles and alumina particles as in Tables 1 to 4 above. Show. Here, in the same manner as in the experimental condition 1, a flexibility test was performed with a three-step evaluation of “◎: no discomfort”, “◯: no discomfort”, and “Δ: normal”.
すなわち、実施例6〜8は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を、それぞれ、28.57[wt%]、32.00[wt%]、36.00[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、2.36737[W/m・K]、2.69312[W/m・K]、3.01921[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果となった。さらに、実施例6〜8では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果となった。 That is, Examples 6 to 8 are cases where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles was 28.57 [wt%], 32.00 [wt%], and 36.00 [wt%], respectively. There are thermal conductivity [W / m · K] of 2.36737 [W / m · K], 2.6912 [W / m · K], 3.01921 [W / m · K], respectively. The value was obtained, and the result was higher than 2.0 [W / m · K], which is a standard for high thermal conductivity. Furthermore, in Examples 6 to 8, a volume resistivity [Mohm · m] of more than 50 [Mohm · m] was obtained, far exceeding 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity. The result was higher.
これに対して、比較例7は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を14.29[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.45539[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 7 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 14.29 [wt%], but the volume resistivity [Mohm · m] is 50 [Mohm · m]. However, the value of 1.45539 [W / m · K] is obtained as the thermal conductivity [W / m · K], which is 2.0, which is a standard for high thermal conductivity. The result was lower than [W / m · K].
また、比較例8は、黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を42.86[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で3.92610[W/m・K]の値が得られているものの、体積抵抗率[Mohm・m]で10[Mohm・m]の値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を下回る結果となった。 Comparative Example 8 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the graphite particles is 42.86 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 3.92610 [W / m]. Although the value of K] is obtained, the value of 10 [Mohm · m] is obtained for the volume resistivity [Mohm · m], and the value of 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity, is obtained. The result was lower.
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例6及び比較例7で、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。また、実施例7では、「○:違和感が無い」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が違和感を覚えていないことが分かった。さらに、実施例8及び比較例8では、「△:普通」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が少なくとも違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, when the result of the flexibility test is seen, in Example 6 and Comparative Example 7, the highest evaluation of “◎: No sense of incongruity” has been obtained, and the subject wearing the heat conductive sheet has a sense of incongruity. I found out. Moreover, in Example 7, evaluation that "(circle): There is no uncomfortable feeling" was obtained, and it turned out that the test subject who mounted | worn the heat conductive sheet does not remember discomfort. Furthermore, in Example 8 and Comparative Example 8, the evaluation “Δ: normal” was obtained, and it was found that the subject wearing the heat conductive sheet did not at least feel uncomfortable.
(実験条件3について)
実験条件3は、次のように与えられる。黒鉛粒子の粒径[μm]は8[μm]〜40[μm]で、アルミナ粒子の粒径[μm]は2[μm]である。実験条件3で作製した試験体の性能測定結果を以下の表6〜表8に示す。ここでは、実験条件1,2と同様に、「◎:全く違和感が無い」、「○:違和感が無い」、及び、「△:普通」の3段階評価で、柔軟性テストを実施した。
(Experimental condition 3)
Experimental condition 3 is given as follows. The particle size [μm] of the graphite particles is 8 [μm] to 40 [μm], and the particle size [μm] of the alumina particles is 2 [μm]. Tables 6 to 8 below show the performance measurement results of the specimens manufactured under the experimental condition 3. Here, as with the experimental conditions 1 and 2, the flexibility test was performed with a three-step evaluation of “◎: no discomfort”, “◯: no discomfort”, and “Δ: normal”.
すなわち、実施例9〜11は、黒鉛粒子の粒径[μm]を、それぞれ、20[μm]、30[μm]、40[μm]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、2.09211[W/m・K]、2.32472[W/m・K]、2.35198[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る値が得られた。さらに、実施例9〜11では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果が得られた。 That is, Examples 9 to 11 are cases where the particle size [μm] of the graphite particles is 20 [μm], 30 [μm], and 40 [μm], respectively, but the thermal conductivity [W / m · K], values of 2.09211 [W / m · K], 2.32472 [W / m · K], and 2.35198 [W / m · K] are obtained, respectively, and high thermal conductivity A value exceeding 2.0 [W / m · K], which is a standard for the above, was obtained. Further, in Examples 9 to 11, a volume resistivity [Mohm · m] of more than 50 [Mohm · m] was obtained, and a high volume resistivity of 20 [Mohm · m] was far greater. A better result was obtained.
これに対して、比較例9は、黒鉛粒子の粒径[μm]を8[μm]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.49729[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 9 is a case where the particle size [μm] of the graphite particles is 8 [μm], but the volume resistivity [Mohm · m] exceeds 50 [Mohm · m]. However, a value of 1.49729 [W / m · K] is obtained in terms of thermal conductivity [W / m · K], which is 2.0 [W / m · K, which is a measure of high thermal conductivity. K].
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例9〜11及び比較例9の全てで、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, looking at the results of the flexibility test, in all of Examples 9 to 11 and Comparative Example 9, the highest evaluation of “◎: No discomfort” was obtained, and the subjects wearing the heat conductive sheet were I found that I didn't feel any sense of incongruity.
すなわち、実施例12〜14は、黒鉛粒子の粒径[μm]を、それぞれ、20[μm]、30[μm]、40[μm]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、2.49211[W/m・K]、2.91033[W/m・K]、2.90392[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果となった。さらに、実施例12〜14では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果が得られた。 That is, Examples 12 to 14 are cases where the particle size [μm] of the graphite particles is 20 [μm], 30 [μm], and 40 [μm], respectively, but the thermal conductivity [W / m · K] has values of 2.49211 [W / m · K], 2.91033 [W / m · K], 2.90392 [W / m · K], respectively, and high thermal conductivity. The result was higher than 2.0 [W / m · K], which is a guideline for. Further, in Examples 12 to 14, a volume resistivity [Mohm · m] of more than 50 [Mohm · m] was obtained, and a high volume resistivity of 20 [Mohm · m] was far exceeded. A better result was obtained.
これに対して、比較例10は、黒鉛粒子の粒径[μm]を8[μm]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.65729[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 10 is a case where the particle size [μm] of the graphite particles is 8 [μm], but the volume resistivity [Mohm · m] exceeds 50 [Mohm · m]. However, the value of 1.65729 [W / m · K] is obtained as the thermal conductivity [W / m · K], which is 2.0 [W / m · K, which is a standard for high thermal conductivity. K].
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例12,13及び比較例10で、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。一方、実施例14では、「○:違和感が無い」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が違和感を覚えていないことが分かった。 Further, when the results of the flexibility test are seen, in Examples 12 and 13 and Comparative Example 10, the highest evaluation “◎: no discomfort” is obtained, and the subject wearing the heat conductive sheet feels discomfort at all. I understood that I did not remember. On the other hand, in Example 14, the evaluation “O: No sense of incongruity” was obtained, and it was found that the subject wearing the heat conductive sheet did not feel discomfort.
すなわち、実施例15は、黒鉛粒子の粒径[μm]を20[μm]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で2.59211[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を上回る結果が得られた。さらに、実施例15では、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を遥かに上回る結果が得られた。 That is, Example 15 is a case where the particle size [μm] of the graphite particles is 20 [μm], but the thermal conductivity [W / m · K] is 2.59211 [W / m · K]. As a result, a result exceeding 2.0 [W / m · K], which is a standard for high thermal conductivity, was obtained. Further, in Example 15, a value exceeding 50 [Mohm · m] was obtained in volume resistivity [Mohm · m], and the result was far higher than 20 [Mohm · m], which is a measure of high volume resistivity. was gotten.
これに対して、比較例11は、黒鉛粒子の粒径[μm]を8[μm]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.89729[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 On the other hand, Comparative Example 11 is a case where the particle size [μm] of the graphite particles is 8 [μm], but the volume resistivity [Mohm · m] exceeds 50 [Mohm · m]. However, a value of 1.89729 [W / m · K] is obtained in terms of thermal conductivity [W / m · K], which is 2.0 [W / m · K, which is a measure of high thermal conductivity. K].
また、比較例12は、黒鉛粒子の粒径[μm]を30[μm]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で3.83700[W/m・K]の値が得られているものの、体積抵抗率[Mohm・m]で2[Mohm・m]の値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を下回る結果となった。 In Comparative Example 12, the particle size [μm] of the graphite particles is 30 [μm], but the thermal conductivity [W / m · K] is 3.83700 [W / m · K]. Although the value of 2 [Mohm · m] was obtained for the volume resistivity [Mohm · m], the result was lower than 20 [Mohm · m], which is a standard for high volume resistivity. .
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例15及び比較例11で、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。一方、比較例12では、「○:違和感が無い」という評価が得られており、熱伝導シートを装着した被験者が違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, when the result of the flexibility test is seen, in Example 15 and Comparative Example 11, the highest evaluation of “◎: No sense of incongruity” is obtained, and the subject wearing the heat conductive sheet feels a sense of incongruity. I found out. On the other hand, in Comparative Example 12, the evaluation “O: No sense of incongruity” was obtained, and it was found that the subject wearing the heat conductive sheet did not feel the sense of incongruity.
(実験条件4について)
実験条件4は、次のように与えられる。銅粒子の粒径[μm]は80[μm]である。実験条件4で作製した試験体の性能測定結果を表9及び図5(b)に示す。表9中の項目「銅粒子/(PDMS+銅粒子)×100wt%」とは、PDMS及び銅粒子の混合物に含まれる銅粒子の重量パーセント濃度[wt%]を示している。
(Experimental condition 4)
Experimental condition 4 is given as follows. The particle size [μm] of the copper particles is 80 [μm]. Table 9 and FIG. 5 (b) show the performance measurement results of the specimens manufactured under the experimental condition 4. The item “copper particles / (PDMS + copper particles) × 100 wt%” in Table 9 indicates the weight percent concentration [wt%] of the copper particles contained in the mixture of PDMS and copper particles.
比較例14は、銅粒子の重量パーセント濃度[wt%]を50[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で50[Mohm・m]を超える値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.6335[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 Comparative Example 14 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the copper particles is 50 [wt%], and the volume resistivity [Mohm · m] exceeds 50 [Mohm · m]. Although it has a thermal conductivity [W / m · K] of 1.6335 [W / m · K], it is 2.0 [W / m · K], which is a measure of high thermal conductivity. The result was below.
比較例15は、銅粒子の重量パーセント濃度[wt%]を63[wt%]とした場合であるが、体積抵抗率[Mohm・m]で31[Mohm・m]の値が得られているものの、熱伝導率[W/m・K]で1.93[W/m・K]の値が得られており、高い熱伝導率の目安である2.0[W/m・K]を下回る結果となった。 Comparative Example 15 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the copper particles is 63 [wt%], and the volume resistivity [Mohm · m] is 31 [Mohm · m]. However, a value of 1.93 [W / m · K] was obtained for the thermal conductivity [W / m · K], and 2.0 [W / m · K], which is a measure of high thermal conductivity, was obtained. The result was lower.
比較例16は、銅粒子の重量パーセント濃度[wt%]を75[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で2.53[W/m・K]の値が得られているものの、体積抵抗率[Mohm・m]で0.21[Mohm・m]の値が得られており、高い体積抵抗率の目安である20[Mohm・m]を下回る結果となった。 Comparative Example 16 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the copper particles is 75 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 2.53 [W / m · K]. Although the value is obtained, the volume resistivity [Mohm · m] is 0.21 [Mohm · m], which is lower than 20 [Mohm · m], which is a standard for high volume resistivity. It became.
(断熱シートについて)
本実施例の断熱シートでは、樹脂として、優れた生体適合性をもつシリコーンゴム材料として知られているポリジメチルシロキサン(PDMS)を使用し、中空シリカ粒子として中空ソーダ石灰硼珪酸硝子粒子を使用した。ポリジメチルシロキサン(PDMS)には、比較的に高粘度のPDMSと、比較的に低粘度のPDMSと、を混合したものを使用した。比較的に高粘度のPDMSには、粘度[Pa・s]が55.5[Pa・s]である東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184(商品名)を使用した。比較的に低粘度のPDMSには、東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184と、粘度[Pa・s]が0.8[Pa・s]である信越シリコーン社製のKE−1051J(商品名)とを、重量比=1:1で混合したものを使用した。
(About insulation sheet)
In the heat insulating sheet of this example, polydimethylsiloxane (PDMS), which is known as a silicone rubber material having excellent biocompatibility, was used as the resin, and hollow soda-lime borosilicate glass particles were used as the hollow silica particles. . As polydimethylsiloxane (PDMS), a mixture of PDMS having a relatively high viscosity and PDMS having a relatively low viscosity was used. For relatively high viscosity PDMS, Silpot 184 (trade name) manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 55.5 [Pa · s] was used. For PDMS having a relatively low viscosity, Silpot 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., and KE-1051J (trade name) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 0.8 [Pa · s]. Were mixed at a weight ratio of 1: 1.
(断熱シートの作製工程について)
次に、本実験に使用した熱伝導シートの作製工程について説明する。ここでは、まず、容器に、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、及び、中空ソーダ石灰硼珪酸硝子粒子を所定量添加した。次いで、容器内で薬さじ等を用いて軽攪拌した後、小型3本ロールミル装置(アイメックス株式会社製のBR−100V(商品名))を用いて混練・分散を行った。次いで、混練・分散したペーストを真空脱泡した。この際の真空圧力は、約2[kPa]とした。そして、脱泡したペーストをシート作製用モールドへ流し込み、80[℃]の温度条件下で1時間加熱硬化させることで、断熱シートを得た。
(About the manufacturing process of heat insulation sheet)
Next, the manufacturing process of the heat conductive sheet used for this experiment is demonstrated. Here, first, a predetermined amount of polydimethylsiloxane (PDMS) and hollow soda-lime borosilicate glass particles were added to the container. Next, the mixture was lightly stirred in a container using a spoon, and then kneaded and dispersed using a small three-roll mill device (BR-100V (trade name) manufactured by Imex Co., Ltd.). Next, the kneaded and dispersed paste was vacuum degassed. The vacuum pressure at this time was about 2 [kPa]. Then, the defoamed paste was poured into a mold for sheet production and heat-cured for 1 hour under a temperature condition of 80 [° C.] to obtain a heat insulating sheet.
(断熱シートの性能測定について)
続いて、本発明者らは、以下の実験条件5,6の下で、下記の表10,11に記載された実施例及び比較例に係る断熱シートの試験体を夫々作製し、各試験体について熱伝導率[W/m・K]を測定するとともに、被験者を対象として柔軟性テストを実施した。熱伝導率[W/m・K]の測定には、ホットディスク法で計測可能な熱物性装置(京都電子工業株式会社製のTPS−500(商品名))を使用した。
(About performance measurement of thermal insulation sheet)
Subsequently, under the following experimental conditions 5 and 6, the inventors prepared heat insulation sheet specimens according to Examples and Comparative Examples described in Tables 10 and 11 below, and each specimen. In addition to measuring the thermal conductivity [W / m · K], a flexibility test was conducted on subjects. For measuring the thermal conductivity [W / m · K], a thermophysical device (TPS-500 (trade name) manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) that can be measured by a hot disk method was used.
(実験条件5について)
実験条件5は、次のように与えられる。中空ソーダ石灰硼珪酸硝子粒子の粒径[μm]が65[μm]で、真密度[g/cm3]が0.13[g/cm3]である。実験条件5で作製した試験体の性能測定結果を表10及び図6(a)に示す。表10中の項目「中空粒子/(PDMS+中空粒子)×100wt%」とは、PDMSと中空粒子との混合物に含まれる中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を示している。ここでは、実験条件1〜3と同様に、「◎:全く違和感が無い」、「○:違和感が無い」、及び、「△:普通」の3段階評価で、柔軟性のテストを実施した。
(Experimental condition 5)
Experimental condition 5 is given as follows. The hollow soda-lime borosilicate glass particles have a particle size [μm] of 65 [μm] and a true density [g / cm 3 ] of 0.13 [g / cm 3 ]. Table 10 and FIG. 6 (a) show the performance measurement results of the test specimens produced under the experimental condition 5. The item “hollow particles / (PDMS + hollow particles) × 100 wt%” in Table 10 represents the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles contained in the mixture of PDMS and hollow particles. Here, similarly to the experimental conditions 1 to 3, the flexibility test was performed by three-level evaluations of “:: no discomfort”, “◯: no discomfort”, and “Δ: normal”.
すなわち、実施例16は、中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を3[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で0.055[W/m・K]の値が得られており、低い熱伝導率の目安である0.06[W/m・K]を下回る値が得られた。 That is, Example 16 is a case where the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles is 3 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 0.055 [W / m · K]. A value lower than 0.06 [W / m · K], which is a standard for low thermal conductivity, was obtained.
これに対して、比較例17〜19は、中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を、それぞれ、0[wt%]、1[wt%]、2[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、0.1892[W/m・K]、0.147[W/m・K]、0.098[W/m・K]の値が得られており、低い熱伝導率の目安である0.06[W/m・K]を上回る値が得られた。 On the other hand, Comparative Examples 17 to 19 are cases where the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles is 0 [wt%], 1 [wt%], and 2 [wt%], respectively. With thermal conductivity [W / m · K], values of 0.1892 [W / m · K], 0.147 [W / m · K], and 0.098 [W / m · K] are obtained, respectively. As a result, a value exceeding 0.06 [W / m · K], which is a measure of low thermal conductivity, was obtained.
さらに、柔軟性テストの結果を見ると、実施例16及び比較例17〜19の全てで、「◎:全く違和感が無い」という最も高い評価が得られており、断熱シートを装着した被験者が全く違和感を覚えていないことが分かった。 Furthermore, looking at the results of the flexibility test, in all of Example 16 and Comparative Examples 17 to 19, the highest evaluation of “◎: No sense of incongruity” was obtained. I found out that I did not feel a sense of incongruity.
(実験条件6について)
実験条件6は、次のように与えられる。中空ソーダ石灰硼珪酸硝子粒子の粒径[μm]が35[μm]で、真密度[g/cm3]が0.03[g/cm3]である。実験条件6で作製した試験体の性能測定結果を表11及び図6(b)に示す。表11中の項目「中空粒子/(PDMS+中空粒子)×100wt%」とは、表10と同じく、PDMSと中空粒子との混合物に含まれる中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を示している。ここでは、実験条件5と同様に、「◎:全く違和感が無い」、「○:違和感が無い」、及び、「△:普通」の3段階評価で、柔軟性のテストを実施した。
(Experimental condition 6)
Experimental condition 6 is given as follows. The hollow soda-lime borosilicate glass particles have a particle size [μm] of 35 [μm] and a true density [g / cm 3 ] of 0.03 [g / cm 3 ]. Table 11 and FIG. 6B show the performance measurement results of the test specimens produced under the experimental condition 6. The item “hollow particles / (PDMS + hollow particles) × 100 wt%” in Table 11 indicates the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles contained in the mixture of PDMS and hollow particles, as in Table 10. . Here, as in the case of the experimental condition 5, the flexibility test was performed by three-level evaluation of “◎: no discomfort”, “◯: no discomfort”, and “Δ: normal”.
すなわち、実施例17は、中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を6[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で0.058[W/m・K]の値が得られており、低い熱伝導率の目安である0.06[W/m・K]を下回る値が得られた。 That is, in Example 17, the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles is 6 [wt%], but the thermal conductivity [W / m · K] is 0.058 [W / m · K]. A value lower than 0.06 [W / m · K], which is a standard for low thermal conductivity, was obtained.
これに対して、比較例20〜23は、中空粒子の重量パーセント濃度[wt%]を、それぞれ、0[wt%]、1[wt%]、2[wt%]、4[wt%]とした場合であるが、熱伝導率[W/m・K]で、それぞれ、0.189[W/m・K]、0.167[W/m・K]、0.146[W/m・K]、0.102[W/m・K]の値が得られており、低い熱伝導率の目安である0.06[W/m・K]を上回る値が得られた。 On the other hand, in Comparative Examples 20 to 23, the weight percent concentration [wt%] of the hollow particles is 0 [wt%], 1 [wt%], 2 [wt%], and 4 [wt%], respectively. The thermal conductivity [W / m · K] is 0.189 [W / m · K], 0.167 [W / m · K], 0.146 [W / m · K, respectively]. K] and 0.102 [W / m · K] were obtained, and values exceeding 0.06 [W / m · K], which is a standard for low thermal conductivity, were obtained.
(温度センサ装置の構築について)
本発明者らは、これまでに挙げた熱伝導シート及び断熱シートを用いて、図7(a)に示すような構造の温度センサ装置20を作製した。図7(a)は、本実施例に係る温度センサ装置の上面視図である。図7(b)は、図7(a)に示すB−B線の矢視断面図である。なお、図7(a)においては、温度センサ25及び制御部26の外形線(仮想線)を、断熱シート22から透視した破線によって表している。図7(a),(b)に示すように、温度センサ装置20は、熱伝導シート21と、断熱シート22と、熱伝導シート21との熱接触を保った温度センサ25と、該温度センサ25を制御可能な制御部26とを備えている。この制御部26は、図7(a)に示すように、温度センサ装置20内に埋設された一対の電気配線W1を介して温度センサ25に接続されている。また、制御部26には、温度センサ25の電源供給部として機能する電池と、温度センサ25の測定結果を外部ユニットに無線で送信可能な送信部と、が搭載されている。温度センサ装置20では、熱伝導シート21の一方の面21aが被験者であるヒトの皮膚などに貼り付けられて、温度センサ25の温度測定に使用される。図7(b)に示すように、温度センサ25は、一方の面25aを除いて熱伝導シート21の内部に入り込んでおり、温度センサ25の面25aは、熱伝導シート21の面21aと面一となっている。また、制御部26は、図7(b)に示すように、熱伝導シート21の他方の面21bに形成されている。そして、熱伝導シート21の他方の面21bと制御部26は、断熱シート22によって被覆されている。
(Construction of temperature sensor device)
The present inventors produced a temperature sensor device 20 having a structure as shown in FIG. 7A by using the heat conductive sheet and the heat insulating sheet mentioned above. FIG. 7A is a top view of the temperature sensor device according to the present embodiment. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. In FIG. 7A, the outline (imaginary line) of the temperature sensor 25 and the control unit 26 is represented by a broken line seen through the heat insulating sheet 22. As shown in FIGS. 7A and 7B, the temperature sensor device 20 includes a heat conductive sheet 21, a heat insulating sheet 22, a temperature sensor 25 that maintains thermal contact with the heat conductive sheet 21, and the temperature sensor. And a control unit 26 capable of controlling 25. As shown in FIG. 7A, the control unit 26 is connected to the temperature sensor 25 via a pair of electric wires W1 embedded in the temperature sensor device 20. The control unit 26 includes a battery that functions as a power supply unit for the temperature sensor 25 and a transmission unit that can wirelessly transmit the measurement result of the temperature sensor 25 to an external unit. In the temperature sensor device 20, one surface 21 a of the heat conductive sheet 21 is attached to the skin of a human subject who is a subject and used for temperature measurement of the temperature sensor 25. As shown in FIG. 7B, the temperature sensor 25 enters the inside of the heat conductive sheet 21 except for one surface 25 a, and the surface 25 a of the temperature sensor 25 is the same as the surface 21 a of the heat conductive sheet 21. It is one. Moreover, the control part 26 is formed in the other surface 21b of the heat conductive sheet 21, as shown in FIG.7 (b). The other surface 21 b of the heat conductive sheet 21 and the control unit 26 are covered with a heat insulating sheet 22.
(温度センサ装置の応答特性について)
図7(c)は、本実施例に係る温度センサ装置の応答特性を示したグラフである。ここでは、被験者であるヒトの皮膚表面に熱伝導シート21の面21aを貼り付けて、温度センサ装置20の応答特性を観察した。この際、体表面温度[℃]は36[℃]であり、温度測定に使用した室内温度[℃]は20[℃]であった。その結果、図7(c)に示すように、測定温度[℃]が約100[秒]で定常状態に達し、被験者であるヒトの体表面温度と同じ温度である約36[℃]を示した。
(About the response characteristics of the temperature sensor device)
FIG. 7C is a graph showing the response characteristics of the temperature sensor device according to this example. Here, the surface 21a of the heat conductive sheet 21 was affixed to the surface of the human skin as the subject, and the response characteristics of the temperature sensor device 20 were observed. At this time, the body surface temperature [° C.] was 36 [° C.], and the room temperature [° C.] used for temperature measurement was 20 [° C.]. As a result, as shown in FIG. 7C, the measurement temperature [° C.] reaches a steady state at about 100 [seconds], and shows about 36 [° C.] which is the same temperature as the body surface temperature of the human subject. It was.
(熱電発電システムの構築について)
本発明者らは、これまでに挙げたシートを用いて、図1に示すような構造の熱電発電システムを作製した。熱エネルギーを電気エネルギーに変換する特性をもつゼーベック素子には、市販の小型ゼーベック素子(マイクロペルト社製のMPG−D751(商品名))を使用した。放熱シートには、樹脂として、優れた生体適合性をもつシリコーンゴム材料として知られているポリジメチルシロキサン(PDMS)を使用し、炭素材料として伊藤黒鉛株式会社製の黒鉛粒子を使用し、セラミックス系材料として昭和電工株式会社製のアルミナ粒子を使用した。ポリジメチルシロキサン(PDMS)には、比較的に高粘度のPDMSと、比較的に低粘度のPDMSと、を混合したものを使用した。比較的に高粘度のPDMSには、粘度[Pa・s]が55.5[Pa・s]である東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184(商品名)を使用した。比較的に低粘度のPDMSには、東レ・ダウコーニング株式会社製のSilpot184と、粘度[Pa・s]が0.8[Pa・s]である信越シリコーン社製のKE−1051J(商品名)とを、重量比=1:1で混合したものを使用した。
(Construction of thermoelectric power generation system)
The present inventors produced a thermoelectric power generation system having a structure as shown in FIG. 1 using the sheets listed so far. A commercially available small Seebeck element (MPG-D751 (trade name) manufactured by Micropelt Co., Ltd.) was used as the Seebeck element having the characteristic of converting thermal energy into electrical energy. The heat-dissipating sheet uses polydimethylsiloxane (PDMS), which is known as a silicone rubber material with excellent biocompatibility as a resin, and graphite particles manufactured by Ito Graphite Co., Ltd. as a carbon material. As materials, alumina particles manufactured by Showa Denko Co., Ltd. were used. As polydimethylsiloxane (PDMS), a mixture of PDMS having a relatively high viscosity and PDMS having a relatively low viscosity was used. For relatively high viscosity PDMS, Silpot 184 (trade name) manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 55.5 [Pa · s] was used. For PDMS having a relatively low viscosity, Silpot 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., and KE-1051J (trade name) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. having a viscosity [Pa · s] of 0.8 [Pa · s]. Were mixed at a weight ratio of 1: 1.
(放熱シートの作製工程について)
次に、熱電発電システムに使用した放熱シートの作製工程について説明する。ここでは、まず、容器に、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、黒鉛粒子、及び、アルミナ粒子を所定量添加した。ここでは、PDMSに含まれる黒鉛粒子及びアルミナ粒子の重量パーセント濃度[wt%]を82[wt%]とし、黒鉛粒子とアルミナ粒子の混合物に含まれる黒鉛粒子の重量パーセント濃度[wt%]を42.86[wt%]とした。次いで、容器内で薬さじ等を用いて軽攪拌した後、小型3本ロールミル装置(アイメックス株式会社製のBR−100V(商品名))を用いて混練・分散を行った。次いで、混練・分散したペーストを真空脱泡した。この際の真空圧力は、約2[kPa]とした。そして、脱泡したペーストをシート作製用モールドへ流し込み、80[℃]の温度条件下で1時間加熱硬化させることで、放熱シートを得た。
(About the manufacturing process of heat dissipation sheet)
Next, the manufacturing process of the heat radiating sheet used in the thermoelectric power generation system will be described. Here, first, a predetermined amount of polydimethylsiloxane (PDMS), graphite particles, and alumina particles was added to the container. Here, the weight percent concentration [wt%] of graphite particles and alumina particles contained in PDMS is 82 [wt%], and the weight percent concentration [wt%] of graphite particles contained in the mixture of graphite particles and alumina particles is 42. .86 [wt%]. Next, the mixture was lightly stirred in a container using a spoon, and then kneaded and dispersed using a small three-roll mill device (BR-100V (trade name) manufactured by Imex Co., Ltd.). Next, the kneaded and dispersed paste was vacuum degassed. The vacuum pressure at this time was about 2 [kPa]. Then, the defoamed paste was poured into a mold for sheet production and heat-cured for 1 hour under a temperature condition of 80 [° C.] to obtain a heat dissipation sheet.
(熱電発電システムの出力電力特性について)
ここでは、被験者であるヒトの頸動脈付近の皮膚表面に熱伝導シートを貼り付けて、熱電発電システムの出力電力特性を観察した。この際の皮膚表面の温度[℃]は、35[℃]であった。その結果、外気温度[℃]が25[℃]の温度条件下で、熱電発電システムの出力電力は1.39[μW]であった。また、外気温度[℃]が20[℃]の温度条件下で、熱電発電システムの出力電力は2.09[μW]であった。
(About output power characteristics of thermoelectric power generation system)
Here, a heat conduction sheet was attached to the skin surface near the human carotid artery of the subject, and the output power characteristics of the thermoelectric power generation system were observed. At this time, the temperature [° C.] of the skin surface was 35 [° C.]. As a result, the output power of the thermoelectric power generation system was 1.39 [μW] under the temperature condition of the outside air temperature [° C.] of 25 [° C.]. Moreover, the output power of the thermoelectric power generation system was 2.09 [μW] under the temperature condition where the outside air temperature [° C.] was 20 [° C.].
以下の表12は、熱電発電システムの作製に使用した各シート及びゼーベック素子の膜厚[mm]及び面積[mm2]を示している。
上記構成の熱伝導シート1によれば、比較的に体積抵抗率が高いセラミックス系材料を粒径が2μm〜10μmからなる微粒子にして、樹脂の中を分散させることで、20[Mohm・m]以上の体積抵抗率を維持しつつ、比較的に熱伝導率が高い炭素材料を粒径が20μm〜40μmからなる微粒子にして、樹脂の中を分散させることで、炭素材料からなる微粒子同士の接触頻度を増やし、樹脂中における熱の流れを良くすることで、2.0[W/m・K]以上の熱伝導率を維持できる。その結果、20[Mohm・m]以上の体積抵抗率と、2.0[W/m・K]以上の熱伝導率とを同時に実現できる。 According to the heat conductive sheet 1 having the above-described configuration, 20 [Mohm · m] is obtained by dispersing a ceramic material having a relatively high volume resistivity into fine particles having a particle diameter of 2 μm to 10 μm and dispersing the resin. While maintaining the above volume resistivity, a carbon material having a relatively high thermal conductivity is made into fine particles having a particle diameter of 20 μm to 40 μm, and dispersed in the resin, so that the fine particles made of the carbon material are brought into contact with each other. By increasing the frequency and improving the flow of heat in the resin, a thermal conductivity of 2.0 [W / m · K] or more can be maintained. As a result, a volume resistivity of 20 [Mohm · m] or more and a thermal conductivity of 2.0 [W / m · K] or more can be realized simultaneously.
また、上記構成の断熱シート2によれば、比較的に熱伝導率が低い中空シリカ粒子を35μm〜65μmからなる微粒子にして、樹脂の中を分散させることで、0.06[W/m・K]以下の熱伝導率を実現できる。 Further, according to the heat insulating sheet 2 having the above-described configuration, the hollow silica particles having relatively low thermal conductivity are converted into fine particles of 35 μm to 65 μm, and dispersed in the resin, whereby 0.06 [W / m · K] The following thermal conductivity can be realized.
また、上記構成の温度センサ装置20によれば、熱伝導シート21において温度測定に使用される一方の面21aと反対側にある他方の面21bが、断熱シート22で被覆されるので、温度センサ25の測定対象であるヒトから熱伝導シート21の一方の面21aに伝わった熱が温度センサ装置20の外部に放出することが防止される。また、熱伝導シート21は、上述したとおり、比較的熱伝導しやすいものである。これらにより、測定対象から熱伝導シート21に熱が素早く伝わるとともに、ヒトから熱伝導シート21に伝わった熱を、ヒトの体表面温度と略同じ温度になるまで、温度センサ装置20の内部に溜め込むことができる。その結果、温度センサ25の測定温度がヒトの体表面温度と略同じ温度になるまでの時間を短縮でき、温度センサ25の応答性を向上させることができる。 Further, according to the temperature sensor device 20 having the above-described configuration, the other surface 21b on the opposite side to the one surface 21a used for temperature measurement in the heat conducting sheet 21 is covered with the heat insulating sheet 22, so that the temperature sensor It is possible to prevent the heat transferred from the human being 25 to the one surface 21 a of the heat conducting sheet 21 from being released to the outside of the temperature sensor device 20. Further, as described above, the heat conductive sheet 21 is relatively easy to conduct heat. As a result, heat is quickly transferred from the measurement target to the heat conductive sheet 21, and the heat transferred from the human to the heat conductive sheet 21 is accumulated in the temperature sensor device 20 until the temperature is substantially the same as the human body surface temperature. be able to. As a result, the time until the temperature measured by the temperature sensor 25 becomes substantially the same as the human body surface temperature can be shortened, and the responsiveness of the temperature sensor 25 can be improved.
また、上記構成の熱電発電システム100によれば、断熱シート2が、熱伝導シート1と放熱シート4との間において熱電変換素子3を取り囲むように配置されるので、熱電変換素子3における外気の影響を確実に抑制できる。その結果、より多くの熱を熱伝導シート1から熱電変換素子3に伝えることができる。 Moreover, according to the thermoelectric power generation system 100 having the above-described configuration, the heat insulating sheet 2 is disposed so as to surround the thermoelectric conversion element 3 between the heat conductive sheet 1 and the heat radiating sheet 4. The influence can be reliably suppressed. As a result, more heat can be transferred from the heat conductive sheet 1 to the thermoelectric conversion element 3.
また、上記構成の熱電発電システム100によれば、熱伝導シート1を介して生体の体温を熱電変換素子3に伝えるとともに、放熱シート4を介して外気温を熱電変換素子3に伝えることにより、体温と外気温の温度差を利用したゼーベック効果による発電を容易に実現できる。 Further, according to the thermoelectric power generation system 100 having the above-described configuration, the body temperature of the living body is transmitted to the thermoelectric conversion element 3 through the heat conductive sheet 1, and the outside air temperature is transmitted to the thermoelectric conversion element 3 through the heat dissipation sheet 4. Power generation by the Seebeck effect using the temperature difference between body temperature and outside air temperature can be easily realized.
また、上記構成の熱電発電システム100は、温度差を利用して発電するものであるので、無限時間発電することができる。 Moreover, since the thermoelectric power generation system 100 having the above configuration generates power using a temperature difference, it can generate power for an infinite time.
また、上記構成の熱電発電システム100では、熱伝導シートのシート面積を増やすことで発電効率を高めることができる。 Moreover, in the thermoelectric power generation system 100 having the above configuration, the power generation efficiency can be increased by increasing the sheet area of the heat conductive sheet.
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
なお、上記実施形態の温度センサ装置では、被験者であるヒトの皮膚表面に熱伝導シート21の面21aを貼り付けて、体表面温度を測定する例について述べたが、本発明に係る温度センサ装置の用途はこれに限定されず、ヒトの体温の他にも、例えば、サル、マウス、ラット、ウサギなどの哺乳動物などの体温に加えて、自動車のボディ、飛行機のボディ、建築物(例えば、マンション、一軒家、ビル、及び、その他の建築物)の外壁、暖房器具、その他加熱機器などの高温外壁部の温度測定においても好適に用いられる。 In the temperature sensor device of the above embodiment, the example in which the body surface temperature is measured by attaching the surface 21a of the heat conductive sheet 21 to the surface of the human skin as the subject has been described, but the temperature sensor device according to the present invention. In addition to human body temperature, for example, in addition to body temperature of mammals such as monkeys, mice, rats, rabbits, etc., in addition to body temperature of automobiles, airplane bodies, buildings (for example, It is also suitably used for measuring the temperature of high-temperature outer walls such as the outer walls of condominiums, single houses, buildings, and other buildings), heating appliances, and other heating devices.
なお、上記実施形態の温度センサ装置では、温度センサ25が、一方の面25aを除いて熱伝導シート21の内部に入り込んだ構造となっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、温度センサ25の全体を熱伝導シート21の内部に入り込ませてもよい。また例えば、温度センサ25の一方の面25aは、必ずしも、熱伝導シート21の一方の面21aと面一である必要はなく、熱伝導シート21の一方の面21aと段差があってもよい。また例えば、図8(a),(b)に示した温度センサ装置30のように、2.0[W/m・K]以上の高い熱伝導率[W/m・K]を有する本発明の熱伝導シート31の特性を利用して、温度センサ35を熱伝導シート31の他方の面31bに形成して、断熱シート32の内部に入り込ませてもよい。なお、図8中の符号36は、制御部を示し、符号W2は、温度センサ装置30内に埋設され、温度センサ35と制御部36とを接続する一対の電気配線を示す。 In the temperature sensor device of the above embodiment, the temperature sensor 25 has a structure in which the temperature sensor 25 enters the inside of the heat conductive sheet 21 except for the one surface 25a, but the present invention is not limited to this. . For example, the entire temperature sensor 25 may enter the heat conductive sheet 21. For example, the one surface 25a of the temperature sensor 25 does not necessarily need to be flush with the one surface 21a of the heat conductive sheet 21, and may have a step with the one surface 21a of the heat conductive sheet 21. Further, for example, the present invention having a high thermal conductivity [W / m · K] of 2.0 [W / m · K] or more as in the temperature sensor device 30 shown in FIGS. The temperature sensor 35 may be formed on the other surface 31 b of the heat conductive sheet 31 so as to enter the inside of the heat insulating sheet 32 using the characteristics of the heat conductive sheet 31. 8 indicates a control unit, and reference symbol W2 indicates a pair of electric wirings embedded in the temperature sensor device 30 and connecting the temperature sensor 35 and the control unit 36.
なお、上記実施形態の温度センサ装置では、温度センサ25及び制御部26の外形を矩形状に形成する例について述べたが(図7(a)参照)、この形状に限定されず、円形状又は楕円形状など種々の形状に形成できる。 In the temperature sensor device of the above embodiment, the example in which the outer shape of the temperature sensor 25 and the control unit 26 is formed in a rectangular shape has been described (see FIG. 7A). It can be formed in various shapes such as an elliptical shape.
なお、上記実施形態の熱電発電システムでは、熱伝導シート1を介して生体の体温を熱電変換素子3に伝えるとともに、放熱シート4を介して外気温を熱電変換素子3に伝えることにより、体温と外気温の温度差を利用したゼーベック効果による発電を実現する例について述べた。本発明に係る熱電発電システムの用途はこれに限定されず、生体の体温の他にも、自動車のボディ、飛行機のボディ、建築物(例えば、マンション、一軒家、ビル、及び、その他の建築物)の外壁、暖房器具、その他加熱機器などの高温外壁部と外気温との温度差を利用した熱電発電において好適に用いられる。 In the thermoelectric power generation system of the above embodiment, the body temperature of the living body is transmitted to the thermoelectric conversion element 3 through the heat conductive sheet 1, and the outside temperature is transmitted to the thermoelectric conversion element 3 through the heat dissipation sheet 4. An example of generating electricity by the Seebeck effect using the temperature difference of the outside air temperature was described. The application of the thermoelectric power generation system according to the present invention is not limited to this, but besides the body temperature of a living body, the body of an automobile, the body of an airplane, and a building (for example, an apartment, a house, a building, and other buildings) It is suitably used in thermoelectric power generation utilizing the temperature difference between the high temperature outer wall portion and the outside air temperature of the outer wall, heating appliance, and other heating devices.
なお、上記実施形態の熱電発電システムでは、熱電変換素子3の外形を略円形状に形成する例について述べたが(図1(a)参照)、この形状に限定されず、楕円形状又は多角形状など種々の形状に形成できる。 In the thermoelectric power generation system of the above-described embodiment, an example in which the outer shape of the thermoelectric conversion element 3 is formed in a substantially circular shape has been described (see FIG. 1A). It can be formed in various shapes.
1、21、31 熱伝導シート
1a、1b、3a、21a、21b、25a、31b 面
2、22、32 断熱シート
3 熱電変換素子
4 放熱シート
20、30 温度センサ装置
25、35 温度センサ
26、36 制御部
100 熱電発電システム
W1、W2 電気配線
1, 21, 31 Thermal conductive sheet 1a, 1b, 3a, 21a, 21b, 25a, 31b Surface 2, 22, 32 Thermal insulation sheet 3 Thermoelectric conversion element 4 Heat radiation sheet 20, 30 Temperature sensor device 25, 35 Temperature sensor 26, 36 Control unit 100 Thermoelectric power generation system W1, W2 Electrical wiring
Claims (5)
粒径が20μm〜40μmの炭素材料と、
粒径が2μm〜10μmのセラミックス系材料と、
を備え、
前記炭素材料と前記セラミックス系材料とが前記樹脂中に分散していることを特徴とする熱伝導シート。 Resin,
A carbon material having a particle size of 20 μm to 40 μm;
A ceramic material having a particle size of 2 μm to 10 μm;
With
The heat conductive sheet, wherein the carbon material and the ceramic material are dispersed in the resin.
粒径が35μm〜65μmの中空シリカ粒子と、
を備え、
前記中空シリカ粒子が前記樹脂層中に分散していることを特徴とする断熱シート。 A resin layer;
Hollow silica particles having a particle size of 35 μm to 65 μm;
With
The heat insulating sheet, wherein the hollow silica particles are dispersed in the resin layer.
請求項3に記載の断熱シートと、
前記熱伝導シートとの熱接触を保った温度センサと、
を備え、
前記熱伝導シートの一方の面が、
前記温度センサの温度測定に使用されるものであって、
前記温度センサが、
前記熱伝導シートの他方の面に形成され、又は、前記熱伝導シート中に埋め込まれるものであって、
前記熱伝導シートの他方の面が、
前記断熱シートで被覆されていることを特徴とする温度センサ装置。 The heat conductive sheet according to claim 1 or 2,
A heat insulating sheet according to claim 3;
A temperature sensor maintaining thermal contact with the thermal conductive sheet;
With
One surface of the heat conductive sheet is
Used to measure the temperature of the temperature sensor,
The temperature sensor is
Formed on the other surface of the heat conductive sheet, or embedded in the heat conductive sheet,
The other surface of the heat conductive sheet is
A temperature sensor device which is covered with the heat insulating sheet.
請求項3に記載の断熱シートと、
前記熱伝導シートの一方の面に形成され、前記熱伝導シートからの熱を受けてゼーベック効果により熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能な熱電変換素子と、
前記熱電変換素子において前記熱伝導シートが形成されている側と反対側の面に形成され、前記熱電変換素子の熱を外気へ放熱可能な放熱シートと、
を備え、
前記断熱シートが、
前記熱伝導シートと前記放熱シートとの間において前記熱電変換素子を取り囲むように配置されていることを特徴とする熱電発電システム。 The heat conductive sheet according to claim 1 or 2,
A heat insulating sheet according to claim 3;
A thermoelectric conversion element that is formed on one surface of the heat conductive sheet, receives heat from the heat conductive sheet, and can convert heat energy into electric energy by the Seebeck effect;
In the thermoelectric conversion element, formed on the surface opposite to the side where the heat conductive sheet is formed, a heat dissipation sheet capable of radiating the heat of the thermoelectric conversion element to the outside air,
With
The heat insulating sheet,
The thermoelectric power generation system is arranged so as to surround the thermoelectric conversion element between the heat conductive sheet and the heat dissipation sheet.
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