JP7606243B2 - Thermopile type temperature control element - Google Patents
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Description
本発明は電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換できるサーモパイル型温度制御素子に関し、特に異方性磁気ペルチェ効果が生じる磁性体を用いたサーモパイル型温度制御素子に関する。 The present invention relates to a thermopile-type temperature control element that can directly convert electrical energy into thermal energy, and in particular to a thermopile-type temperature control element that uses a magnetic material that generates an anisotropic magnetic Peltier effect.
金属や半導体における電流と熱流の相互作用は熱電効果と呼ばれ、温度差から電圧を作り出すゼーベック効果や、電流で加熱・冷却するペルチェ効果が古くから知られている。熱電効果の歴史は、ドイツの物理学者・医師であったトーマス・ゼーベックによって1821年にゼーベック効果が発見されたことに端を発する。その13年後の1834年に、フランスの物理学者であったジャン=シャルル・ペルチェによって初めてペルチェ効果が観測された。ペルチェ効果は金属や半導体に電流を流すとそれに沿って熱流が生じる現象であり、電流から熱流への変換効率(ペルチェ係数)が異なる2種類の物質を接合すると、流す電流の方向に依存して接合界面に発熱または吸熱が起こる。 The interaction between electric current and heat flow in metals and semiconductors is called the thermoelectric effect, and the Seebeck effect, which creates a voltage from a temperature difference, and the Peltier effect, which heats and cools with electric current, have been known for a long time. The history of the thermoelectric effect began with the discovery of the Seebeck effect in 1821 by German physicist and physician Thomas Seebeck. Thirteen years later, in 1834, the Peltier effect was first observed by French physicist Jean-Charles Peltier. The Peltier effect is a phenomenon in which a heat flow occurs along the flow of electric current in a metal or semiconductor. When two types of materials with different conversion efficiencies from electric current to heat flow (Peltier coefficients) are joined, heat is generated or absorbed at the joint interface depending on the direction of the current.
ペルチェ効果は、電流方向を変えるだけで加熱・冷却をスイッチできる、可動部が無いため静音で信頼性が高い、小型化が可能、などの利点を有しており、熱制御技術として幅広い用途への応用が期待されている。
一方で、次世代電子技術の有力候補であるスピントロニクス分野において、電子のスピン(磁気)の性質と電流・熱流の相互作用が基礎・応用の両面から盛んに研究されている。磁性体においては、スピンの効果によって電流や熱流の流れ方が磁化の方向に影響されることが知られている。そのような現象の代表例として、磁性体の電気抵抗が磁化と電流のなす角度に依存して変化する異方性磁気抵抗効果が挙げられる。同様に、磁性体におけるゼーベック効果も磁化の方向に依存する。その逆過程、すなわちペルチェ効果が磁化方向に依存して変化する現象も、実験的に観測されている。
The Peltier effect has several advantages, such as the ability to switch between heating and cooling simply by changing the direction of electric current, the fact that it is quiet and reliable because it has no moving parts, and the ability to be miniaturized, and it is expected to be applied to a wide range of purposes as a thermal control technology.
Meanwhile, in the field of spintronics, a promising candidate for next-generation electronics technology, the properties of electron spin (magnetism) and the interactions between electric current and heat flow are being actively studied from both fundamental and applied perspectives. It is known that in magnetic materials, the flow of electric current and heat flow is affected by the direction of magnetization due to the effect of spin. A representative example of such a phenomenon is the anisotropic magnetoresistance effect, in which the electrical resistance of a magnetic material changes depending on the angle between the magnetization and the electric current. Similarly, the Seebeck effect in magnetic materials also depends on the direction of magnetization. The reverse process, i.e., the Peltier effect, which changes depending on the magnetization direction, has also been observed experimentally.
即ち、特許文献1や非特許文献1に示すように、異方性磁気ペルチェ効果が生じる磁性体においては、磁化が電流に対して平行な場合と直交している場合とで、ペルチェ係数が異なる。この性質を利用すれば、磁性体中に非一様な磁化分布を作ることにより、あたかもペルチェ係数が異なる物質を接合したかのように発熱や吸熱を発生させることができる。すなわち、磁気的な仮想接合によって、物質界面の無い単一の材料において、ペルチェ効果による温度変化を起こすことができる。 That is, as shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, in a magnetic material in which the anisotropic magnetic Peltier effect occurs, the Peltier coefficient differs depending on whether the magnetization is parallel to the current or perpendicular to it. By utilizing this property, it is possible to create a non-uniform magnetization distribution in the magnetic material, thereby generating heat or absorbing heat as if materials with different Peltier coefficients were joined together. In other words, a magnetic virtual junction can cause a temperature change due to the Peltier effect in a single material with no material interface.
他方で、LSIやμプロセッサのような電子デバイスは、1965年に発表されたムーアの法則の下、集積回路上のトランジスタ数は18か月ごとに2倍になる傾向を50年間に渡り維持している。そして、集積回路技術の継続的な進歩により、50年間で集積回路は7桁以上の集積度の向上をみせている。今日、量子コンピューティングの時代に向けて鋭意研究開発が推進されており、トランジスタ一個の大きさが原子1個に近づきつつあり、ムーアの法則もその限界に近づきつつあると言われている。
このような、集積回路の高集積度化は、一方で発熱密度の増大による故障率の増加や信頼性の低下をもたらしている。そこで、従来のヒートシンクや冷媒を用いた冷却では充分な冷却能力が得られにくくなっている。
On the other hand, electronic devices such as LSIs and μ-processors have maintained a trend of doubling the number of transistors on an integrated circuit every 18 months for 50 years under Moore's Law, which was announced in 1965. With the continuous advancement of integrated circuit technology, the integration density of integrated circuits has improved by more than seven orders of magnitude in the last 50 years. Today, research and development is being actively promoted for the era of quantum computing, and it is said that the size of a single transistor is approaching that of a single atom, and Moore's Law is approaching its limit.
The increasing integration density of integrated circuits has led to an increase in failure rate and a decrease in reliability due to an increase in heat density, making it difficult to obtain sufficient cooling capacity using conventional heat sinks and refrigerants.
本発明の目的は、異方性磁気ペルチェ効果が生じる磁性体を用いたサーモパイル構造を有する温度制御素子において、冷却・加熱能力を増大させる改良されたサーモパイル型温度制御素子を提供することを目的とする。 The object of the present invention is to provide an improved thermopile-type temperature control element that has a thermopile structure using a magnetic material that generates an anisotropic magnetic Peltier effect, and that increases the cooling and heating capacity.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、磁化と電流の相対角が異なる領域の境界に発熱・吸熱が発生(屈曲部を有する強磁性体が一様に磁化している場合、角に熱源が発生)するという異方性磁気ペルチェ効果の性質を用いて、同符号の温度変化が生じる『角』が一か所に集中するようにすると、異方性磁気ペルチェ効果のサーモパイル化により大きな冷却・加熱能力を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。異方性磁気ペルチェ効果を用いれば、異物質接合から構成される従来のペルチェ効果型サーモパイルとは異なり、接合の無い単一物質によってサーモパイルを構成することができる。サーモパイル化によって得られる異方性磁気ペルチェ効果の冷却・加熱能力は、集中させた『角』の個数に比例する。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems, and discovered that by using the properties of the anisotropic magnetic Peltier effect, in which heat generation and absorption occurs at the boundary between regions where the relative angles between magnetization and current are different (when a ferromagnetic body with a bent portion is uniformly magnetized, a heat source occurs at the corner), and concentrating the "corners" where temperature changes of the same sign occur in one place, it is possible to obtain a large cooling/heating capacity by forming a thermopile using the anisotropic magnetic Peltier effect, thus completing the present invention. Unlike conventional Peltier effect thermopiles that are made up of junctions of different materials, the use of the anisotropic magnetic Peltier effect makes it possible to form a thermopile using a single material without junctions. The cooling/heating capacity of the anisotropic magnetic Peltier effect obtained by forming a thermopile is proportional to the number of "corners" concentrated.
〔1〕本発明のサーモパイル型温度制御素子は、例えば図1、図2に示すように、異方性磁気ペルチェ効果による温度変化が生じる導電性磁性体を単位要素とする複数の導電性磁性体10と、前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段20と、磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域を、実質的に一ヶ所に集める構造で、前記複数の導電性磁性体を集積したことを特徴とする。
ここで、『実質的に一ヶ所に集める構造』とは、例えば図1、図2に示すように、前記発熱・吸熱領域と、隣接する単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域との間隔が、熱抵抗が無視できる程度に近いことをいう。
[1] The thermopile-type temperature control element of the present invention is characterized in that, as shown in Figures 1 and 2, a plurality of conductive magnetic bodies 10, each of which has a conductive magnetic body that generates a temperature change due to the anisotropic magnetic Peltier effect as a unit element, a current application means 20 that is provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated in a structure in which the boundaries between regions where the relative angles between magnetization and current are different are made into heat generation/absorption regions, and the heat generation/absorption regions in the conductive magnetic bodies of the unit elements are substantially gathered in one place.
Here, "a structure in which the heat generation/absorption areas are substantially concentrated in one place" means that the distance between the heat generation/absorption areas of the conductive magnetic material of the adjacent unit elements is close enough to make the thermal resistance negligible, as shown in Figures 1 and 2, for example.
〔2〕前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域の集積は、前記導電性磁性体によって形成される面に対して面内の領域で行われることを特徴とする〔1〕記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔3〕前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域の集積は、前記導電性磁性体によって形成される面に対して垂直の領域で行われることを特徴とする〔1〕又は〔2〕記載のサーモパイル型温度制御素子。
[2] A thermopile-type temperature control element as described in [1], characterized in that the accumulation of heat generating and absorbing regions in the conductive magnetic material of the unit element is performed in an in-plane region with respect to the surface formed by the conductive magnetic material.
[3] A thermopile-type temperature control element according to [1] or [2], characterized in that the accumulation of heat generating and absorbing regions in the conductive magnetic material of the unit element is performed in a region perpendicular to the surface formed by the conductive magnetic material.
〔4〕前記単位要素の導電性磁性体における磁化方向は、前記発熱・吸熱領域を境界として、前記導電性磁性体の軸方向と実質的に平行方向の磁化方向を有する第一の磁化領域と、前記第一の磁化領域に対して面内又は面外で斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔5〕前記単位要素の導電性磁性体は、前記発熱・吸熱領域を頂点とするV字形又はL字形を有することを特徴とする〔4〕記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔6〕前記単位要素の導電性磁性体を、前記導電性磁性体によって形成される面に対して2本以上有することを特徴とする〔5〕記載のサーモパイル型温度制御素子。
[4] A thermopile-type temperature control element described in any one of [1] to [3], characterized in that the magnetization direction in the conductive magnetic body of the unit element has a first magnetization region having a magnetization direction substantially parallel to the axial direction of the conductive magnetic body, with the heat generation/heat absorption region as a boundary, and a magnetization direction inclined obliquely in-plane or out-of-plane to the first magnetization region, or perpendicular to the first magnetization region.
[5] The thermopile-type temperature control element according to [4], wherein the conductive magnetic body of the unit element has a V-shape or an L-shape with the heat generating/absorbing region as a vertex.
[6] A thermopile-type temperature control element according to [5], characterized in that the conductive magnetic body of the unit element has two or more conductive magnetic bodies on a surface formed by the conductive magnetic bodies.
〔7〕本発明のサーモパイル型温度制御素子は、例えば図11、図12に示すように、異方性磁気ペルチェ効果による温度変化が生じる導電性磁性体を単位要素とする複数の導電性磁性体(110、140)と、前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段120と、磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域130を、実質的に直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、前記複数の導電性磁性体を集積したことを特徴とする。
ここで、『実質的に直線状に配置された』とは、例えば図12に示すように、前記発熱・吸熱領域と、同一の単位要素の導電性磁性体において隣接する発熱・吸熱領域との間隔Dに比較して、隣接する単位要素の導電性磁性体において対向する発熱・吸熱領域との間隔dが、例えば半分程度であり、従って隣接する単位要素の導電性磁性体の発熱・吸熱領域に対して、同一の単位要素の導電性磁性体の発熱・吸熱領域による熱的影響が無視でき、効率良くサーモパイル構造の中心部で冷却・加熱能力を向上できる程度のものをいう。
[7] The thermopile-type temperature control element of the present invention is characterized in that, as shown in Figures 11 and 12, a plurality of conductive magnetic bodies (110, 140) each having a unit element being a conductive magnetic body in which a temperature change occurs due to the anisotropic magnetic Peltier effect, a current application means 120 provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies, and a structure in which the boundaries between regions in which the relative angles between magnetization and current are different are made into heat generation/absorption regions, and the heat generation/absorption regions 130 in the conductive magnetic body of the unit element are arranged in two or more discrete locations arranged substantially in a straight line, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated.
Here, "arranged substantially in a straight line" means that, as shown in FIG. 12, for example, the distance d between the heat generating/absorbing region and the opposing heat generating/absorbing region in the conductive magnetic body of an adjacent unit element is about half the distance D between the heat generating/absorbing region and the adjacent heat generating/absorbing region in the conductive magnetic body of the same unit element, and therefore the thermal effect of the heat generating/absorbing region of the conductive magnetic body of the same unit element on the heat generating/absorbing region of the conductive magnetic body of the adjacent unit element can be ignored, making it possible to efficiently improve the cooling/heating capacity in the center of the thermopile structure.
〔8〕前記導電性磁性体は単一の物質から成ることを特徴とする〔1〕乃至〔7〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔9〕前記導電性磁性体は、強磁性体、フェリ磁性体または反強磁性体から成ることを特徴とする〔1〕乃至〔8〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔10〕前記導電性磁性体は、ニッケルまたは、ニッケルを40wt%以上含む合金から成ることを特徴とする〔1〕乃至〔8〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子。
〔11〕前記導電性磁性体は、ニッケルまたは、ニッケルを40wt%以上含むNi-Fe合金から成ることを特徴とする〔1〕乃至〔8〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子。
[8] The thermopile-type temperature control element according to any one of [1] to [7], characterized in that the conductive magnetic body is made of a single material.
[9] The thermopile-type temperature control element according to any one of [1] to [8], characterized in that the conductive magnetic body is made of a ferromagnetic body, a ferrimagnetic body or an antiferromagnetic body.
[10] The thermopile-type temperature control element according to any one of [1] to [8], characterized in that the conductive magnetic body is made of nickel or an alloy containing 40 wt % or more of nickel.
[11] The thermopile-type temperature control element according to any one of [1] to [8], characterized in that the conductive magnetic body is made of nickel or a Ni-Fe alloy containing 40 wt % or more of nickel.
〔12〕 〔1〕乃至〔8〕のいずれか1に記載のサーモパイル型温度制御素子を用いた電子機器。 [12] An electronic device using a thermopile-type temperature control element according to any one of [1] to [8].
本発明によれば、磁化と電流の相対角が異なる領域の境界に発熱・吸熱が発生(一様に磁化した線状の強磁性体がV字形又はL字形に屈曲している場合、V字形又はL字形の突端の近傍に熱源が発生)するという異方性磁気ペルチェ効果の性質を用いて、同符号の温度変化が生じる『突端』が実質的に一ヶ所に集中するように、複数の線状体をV字状又はL字形に折り曲げて形成した発熱/吸熱機構により、従来の単一ワイヤーにおける異方性磁気ペルチェ効果と比較して、大きな温度変化を起こすことができる。 According to the present invention, by utilizing the properties of the anisotropic magnetic Peltier effect, in which heat generation/absorption occurs at the boundary between regions where the relative angles of magnetization and current are different (when a uniformly magnetized linear ferromagnetic body is bent into a V- or L-shape, a heat source occurs near the tip of the V- or L-shape), a heat generation/absorption mechanism is formed by bending multiple linear bodies into a V- or L-shape so that the "tips" where temperature changes of the same sign occur are essentially concentrated in one place, which can generate a larger temperature change than the anisotropic magnetic Peltier effect in a conventional single wire.
以下、本明細書で用いる技術用語の定義を記載する。
(1)異方性磁気ペルチェ効果
異方性磁気ペルチェ効果とは、強磁性体において発現する磁化と電流の相対角に依存するペルチェ効果をいう。磁化と電流の角度が異なる領域間の境界で熱の吸収・放出が発生するので、異物質の接合界面が無くても生じる。ペルチェ係数を磁化の角度だけで異方的に制御することができる。
(2)サーモパイル
サーモパイルは熱エネルギーと電気エネルギーを相互に直接変換する素子である。従来のゼーベック効果・ペルチェ効果を用いたサーモパイルは、複数の熱電対(ゼーベック係数・ペルチェ係数が異なる異物質の接合)を直列あるいは並列に接続したものであり、その出力は熱電対の個数に比例する。本発明は、異方性磁気ペルチェ効果に対するサーモパイル構造を提案するものであり、熱電対構造を作ることなく、電流と磁化の相対角の設計のみで単一物質からサーモパイルを構成できることを特徴とする。
The following are definitions of technical terms used in this specification.
(1) Anisotropic magnetic Peltier effect The anisotropic magnetic Peltier effect is a Peltier effect that appears in ferromagnetic materials and depends on the relative angle between magnetization and electric current. Heat absorption and release occurs at the boundary between regions where the angles of magnetization and electric current are different, so it occurs even if there is no junction interface between different materials. The Peltier coefficient can be anisotropically controlled by the magnetization angle alone.
(2) Thermopile A thermopile is an element that directly converts thermal energy into electrical energy and vice versa. Conventional thermopiles using the Seebeck effect or Peltier effect consist of multiple thermocouples (a junction of different materials with different Seebeck and Peltier coefficients) connected in series or parallel, and the output is proportional to the number of thermocouples. This invention proposes a thermopile structure for the anisotropic magnetic Peltier effect, and is characterized by the fact that a thermopile can be constructed from a single material simply by designing the relative angle between the current and magnetization, without creating a thermocouple structure.
図1は、本発明の一実施形態を示す十字型サーモパイルの構成斜視図である。図2は、本発明の一実施形態を示す十字型サーモパイルの平面図である。
図において、導電性磁性体10は、例えばニッケル、又はニッケルを40wt%以上含むNi-Fe合金よりなるもので、線状又は薄膜のV字形又はL字形状をしているものが複数本組み合わせられている。導電性磁性体10は、V字形又はL字形状の突端12と、この突端12付近を境界として第1の磁化方向14と、第2の磁化方向16の領域を有している。第1の磁化方向14では、導電性磁性体10の突端から一方の端部に向かう方向と平行になっている。第2の磁化方向16では、導電性磁性体10の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交している。
Fig. 1 is a perspective view of the configuration of a cross-shaped thermopile showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a plan view of the cross-shaped thermopile showing one embodiment of the present invention.
In the figure, the conductive magnetic body 10 is made of, for example, nickel or a Ni-Fe alloy containing 40 wt% or more of nickel, and is a combination of multiple V-shaped or L-shaped wires or thin films. The conductive magnetic body 10 has a V-shaped or L-shaped tip 12 and a region of a first magnetization direction 14 and a second magnetization direction 16 with the vicinity of the tip 12 as a boundary. The first magnetization direction 14 is parallel to the direction from the tip of the conductive magnetic body 10 to one end. The second magnetization direction 16 is perpendicular to the direction from the tip of the conductive magnetic body 10 to the other end.
電流印加手段20は、導電性磁性体10に対して、図示する流れ方向24の電流Jcが流れるように電流を供給する直流電源装置である。配線22は、単位要素の導電性磁性体10を直列に接続するもので、例えば銅、アルミニューム、銀等の導電性の線状が用いられる。配線22を導電性磁性体10と同一材料にすることも可能であり、これによって完全に一種類の材料のみでサーモパイルを構築することができる。
発熱・吸熱領域30は、一様に磁化した線状の強磁性体がV字形又はL字形に屈曲している場合、V字形又はL字形の突端の近傍に熱源が発生するという異方性磁気ペルチェ効果の性質を用いて、同符号の温度変化が生じる『突端』が実質的に一ヶ所に集中するように、複数の線状体をV字状に折り曲げて形成した部位である。異方性磁気ペルチェ効果によれば、磁化と電流の相対角が異なる領域の境界に発熱・吸熱が発生する。
The current application means 20 is a DC power supply device that supplies a current to the conductive magnetic body 10 so that a current Jc flows in the illustrated flow direction 24. The wiring 22 connects the conductive magnetic bodies 10, which are unit elements, in series, and is made of a conductive wire such as copper, aluminum, silver, etc. It is also possible to use the same material for the wiring 22 as the conductive magnetic bodies 10, which allows the thermopile to be constructed entirely from a single type of material.
The heat generation/absorption region 30 is a region formed by bending multiple linear bodies into a V-shape, utilizing the property of the anisotropic magnetic Peltier effect, in which when a uniformly magnetized linear ferromagnetic body is bent into a V-shape or an L-shape, a heat source is generated near the tip of the V-shape or L-shape, so that the "tips" where temperature changes of the same sign occur are substantially concentrated in one place. According to the anisotropic magnetic Peltier effect, heat generation/absorption occurs at the boundary between regions where the relative angles between magnetization and current are different.
図1においては、単位要素の導電性磁性体10における発熱・吸熱領域30の集積は、導電性磁性体10によって形成される面に対して面内の領域で行われている場合を示している。なお、単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域30の集積は、導電性磁性体10によって形成される面に対して垂直の領域で行われてもよい。この場合は、導電性磁性体10が積層された状態で組み立てられている。
発熱・吸熱領域30においては、図1(A)に示す電流Jcの方向24の場合は、発熱32となる。これに対して、図1(B)に示す電流Jcの流れ方向24の場合は、吸熱34となる。ただし図1は、ペルチェ係数の異方性の符号がニッケルと同じ場合の振る舞いを示したものであり、ニッケルとは逆符号のペルチェ係数の異方性を示す材料を用いれば、電流方向を固定した際の発熱・吸熱の関係が反転する。
なお、図1において十字型サーモパイル構造の総発熱/吸熱量を|Q|と表記しているのは、発熱・吸熱領域30であることを表記するための便宜であり、図2に示す一本当たりの発熱/吸熱量Qとは、定量的な意味では相違している。
1 shows a case where the heat generating/absorbing regions 30 in the conductive magnetic body 10 of the unit element are integrated in an area within the plane of the surface formed by the conductive magnetic body 10. The heat generating/absorbing regions 30 in the conductive magnetic body of the unit element may be integrated in an area perpendicular to the surface formed by the conductive magnetic body 10. In this case, the conductive magnetic bodies 10 are assembled in a stacked state.
In the heat generation/absorption region 30, when the current Jc flows in the direction 24 shown in Fig. 1(A), heat generation 32 occurs. In contrast, when the current Jc flows in the direction 24 shown in Fig. 1(B), heat absorption 34 occurs. However, Fig. 1 shows behavior when the sign of the anisotropy of the Peltier coefficient is the same as that of nickel, and if a material showing an anisotropy of the Peltier coefficient with an opposite sign to that of nickel is used, the relationship between heat generation and absorption when the current direction is fixed is reversed.
In addition, in Figure 1, the total heat generation/absorption amount of the cross-shaped thermopile structure is represented as |Q| for the convenience of indicating that it is a heat generation/absorption region 30, and is quantitatively different from the heat generation/absorption amount Q per one piece shown in Figure 2.
このように構成された装置において、一様に磁化した線状の強磁性体がV字形又はL字形に屈曲している場合、V字形又はL字形の突端の近傍に熱源が発生するという異方性磁気ペルチェ効果の性質を用いて、等方的な磁気特性を有する強磁性金属線1本あたりで最も大きな温度変化を起こすためには、図2(A)、(B)に示すように、磁化と電流の相対角が90度異なる領域を隣接させる必要がある。一様に磁化させた強磁性体線によりサーモパイル構造を作る場合、最も効率が良いのがL字形の強磁性体から構成される十字型であり、外部磁場印加で容易に実現可能できる。一本当たりの発熱/吸熱量をQとすると、十字型サーモパイル構造の総発熱/吸熱量は線状の数に比例して|4Q|となる。 In a device configured in this way, when a uniformly magnetized linear ferromagnetic material is bent into a V-shape or L-shape, a heat source is generated near the tip of the V-shape or L-shape, and in order to generate the largest temperature change per ferromagnetic metal wire with isotropic magnetic properties using the anisotropic magnetic Peltier effect, it is necessary to have adjacent regions where the relative angles between magnetization and current differ by 90 degrees, as shown in Figures 2 (A) and (B). When creating a thermopile structure using uniformly magnetized ferromagnetic wires, the most efficient is a cross-shaped structure made of L-shaped ferromagnetic material, which can be easily realized by applying an external magnetic field. If the amount of heat generated/absorbed per wire is Q, the total amount of heat generated/absorbed in the cross-shaped thermopile structure is |4Q|, which is proportional to the number of wires.
図3は、本発明の一実施形態を示す5分枝型サーモパイルの説明図である。
線状の強磁性体40がV字形に屈曲している場合、V字形の突端42から一方の端部に向かう第1の強磁性体分枝44と、他方の端部に向かう第2の強磁性体分枝46とで、図3に示す5分枝型サーモパイルでの磁気異方性を組み合わせる構成とすることで、本発明のサーモパイルを実現できる。即ち、第1の強磁性体分枝44では、磁化方向が突端42から一方の端部に向かう方向と平行になっている。第2の強磁性体分枝46では、磁化方向が突端42から他方の端部に向かう方向に対して直交している。V字形に屈曲している矢印48は、直流電源装置(図示せず)より配線(図示せず)を介して線状の強磁性体40に供給される電流Jcの流れ方向を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a five-branch thermopile showing one embodiment of the present invention.
When the linear ferromagnetic body 40 is bent in a V-shape, the thermopile of the present invention can be realized by combining the magnetic anisotropy of the five-branch thermopile shown in Fig. 3 with a first ferromagnetic body branch 44 extending from the V-shaped tip 42 toward one end and a second ferromagnetic body branch 46 extending toward the other end. That is, in the first ferromagnetic body branch 44, the magnetization direction is parallel to the direction from the tip 42 toward one end. In the second ferromagnetic body branch 46, the magnetization direction is perpendicular to the direction from the tip 42 toward the other end. The V-shaped bent arrow 48 indicates the flow direction of the current Jc supplied to the linear ferromagnetic body 40 from a DC power supply device (not shown) via wiring (not shown).
磁気異方性を駆使してこのような磁化分布を作ることで、各線状の強磁性体のV字形に屈曲している角度は、例えば72度に揃えることで、90度に固定する必要がなくなる。よって、集積化した角の数に比例した吸熱/発熱を起こすことが可能になるので、図3のサーモパイル構造において発生する総発熱/吸熱量は|5Q|となる。
原理的には2次元の集積化に限定されるものではなく、3次元的に多数集積化しても良い。なお、図3に示す5分枝型の磁化分布は、等方的な強磁性体に一様な外部磁場を印加するだけでは実現できない。
By making use of magnetic anisotropy to create such a magnetization distribution, the angle at which each linear ferromagnetic body is bent into a V shape can be adjusted to, for example, 72 degrees, eliminating the need to fix it at 90 degrees. This makes it possible to generate heat proportional to the number of integrated corners, so the total amount of heat generated/absorbed in the thermopile structure of FIG. 3 is |5Q|.
In principle, the present invention is not limited to two-dimensional integration, but may be implemented in a three-dimensional manner. The five-branch magnetization distribution shown in Fig. 3 cannot be realized by simply applying a uniform external magnetic field to an isotropic ferromagnetic material.
図4は、本発明の一実施形態を示す6分枝型サーモパイルの説明図で、(A)はV字形の突端から一方の端部に向かう第1の強磁性体分枝と、他方の端部に向かう第2の強磁性体分枝とで異なる磁化方向を組み合わせる構成、(B)は一様に磁化させた場合を示している。
線状の強磁性体50がV字形に屈曲している場合、V字形の突端52から一方の端部に向かう第1の強磁性体分枝54と、他方の端部に向かう第2の強磁性体分枝56とで、図4(A)に示す6分枝型サーモパイルでの磁気異方性を組み合わせる構成とすることで、本発明のサーモパイルを実現できる。即ち、第1の強磁性体分枝54では、磁化方向が突端52から一方の端部に向かう方向と平行になっている。第2の強磁性体分枝56では、磁化方向が突端52から他方の端部に向かう方向に対して直交している。V字形に屈曲している矢印58は、直流電源装置(図示せず)より配線(図示せず)を介して線状の強磁性体50に供給される電流Jcの流れ方向を示している。
このような磁化分布を作ることで、各線状の強磁性体のV字形に屈曲している角度は、例えば60度に揃えるとよい。よって、集積化した角の数に比例した吸熱/発熱を起こすことが可能になるので、図4(A)に示すサーモパイル構造において発生する総発熱/吸熱量は|6Q|となる。
Figure 4 is an explanatory diagram of a six-branch thermopile showing one embodiment of the present invention, where (A) shows a configuration in which different magnetization directions are combined in a first ferromagnetic branch extending from the V-shaped tip toward one end and a second ferromagnetic branch extending toward the other end, and (B) shows the case in which the thermopile is uniformly magnetized.
When the linear ferromagnetic body 50 is bent in a V-shape, the thermopile of the present invention can be realized by combining the magnetic anisotropy of the six-branch thermopile shown in Fig. 4(A) with a first ferromagnetic body branch 54 extending from the V-shape tip 52 toward one end and a second ferromagnetic body branch 56 extending toward the other end. That is, in the first ferromagnetic body branch 54, the magnetization direction is parallel to the direction extending from the tip 52 toward one end. In the second ferromagnetic body branch 56, the magnetization direction is perpendicular to the direction extending from the tip 52 toward the other end. The V-shaped bent arrow 58 indicates the flow direction of the current Jc supplied to the linear ferromagnetic body 50 from a DC power supply (not shown) via wiring (not shown).
By creating such a magnetization distribution, the angle at which each linear ferromagnetic body is bent into a V shape can be set to, for example, 60 degrees. This makes it possible to generate/absorb heat in proportion to the number of integrated corners, so the total amount of heat generated/absorbed in the thermopile structure shown in FIG. 4A is |6Q|.
図4(B)はV字形に屈曲している線状の強磁性体を6本集積させた構造を一様に磁化させた場合を示している。
線状の強磁性体60がV字形に屈曲している場合、V字形の突端64から一方の端部に向かう第1の強磁性体分枝65と、他方の端部に向かう第2の強磁性体分枝66とで、図4(B)に示す6分枝型サーモパイルにおいて本発明のサーモパイルを実現できる。即ち、線状61、62を除く4本の線状60において、第1の強磁性体分枝65では、磁化方向が突端64から一方の端部に向かう方向と斜め方向になっている。第2の強磁性体分枝66では、磁化方向が突端64から他方の端部に向かう方向に対して直交している。ここで、線状60は電流と磁化の相対角度差が90度ではなくなるため、温度変化が小さくなる(Q>q)。なお、V字形に屈曲している矢印68は、直流電源装置(図示せず)より配線(図示せず)を介して線状の強磁性体60に供給される電流Jcの流れ方向を示している。
他方、線状61、62では、線状の強磁性体がV字形に屈曲しているものの、V字形の突端64から一方の端部に向かう第1の強磁性体分枝と、他方の端部に向かう第2の強磁性体分枝とで、ペルチェ係数が同じになるため、異方性磁気ペルチェ効果による温度変化を出すことができない。
よって、V字形又はL字形に屈曲している線状の強磁性体を外部磁場で一様に磁化させるという限定条件の下では、4本の線状の強磁性体からなる十字構造が最も効率的である。
FIG. 4B shows a structure in which six linear ferromagnetic bodies bent into a V-shape are accumulated and uniformly magnetized.
When the linear ferromagnetic body 60 is bent in a V-shape, the thermopile of the present invention can be realized in a six-branch thermopile shown in FIG. 4B with a first ferromagnetic body branch 65 extending from the V-shape tip 64 toward one end and a second ferromagnetic body branch 66 extending toward the other end. That is, in the four linear bodies 60 excluding the linear bodies 61 and 62, the magnetization direction in the first ferromagnetic body branch 65 is oblique to the direction from the tip 64 toward one end. In the second ferromagnetic body branch 66, the magnetization direction is perpendicular to the direction from the tip 64 toward the other end. Here, the relative angle difference between the current and the magnetization in the linear body 60 is no longer 90 degrees, so that the temperature change is small (Q>q). The arrow 68 bent in a V-shape indicates the flow direction of the current Jc supplied to the linear ferromagnetic body 60 from a DC power supply device (not shown) via wiring (not shown).
On the other hand, in the case of the wires 61 and 62, although the linear ferromagnetic material is bent into a V shape, the Peltier coefficients of the first ferromagnetic material branch extending from the V-shaped tip 64 toward one end and the second ferromagnetic material branch extending toward the other end are the same, and therefore no temperature change can be produced by the anisotropic magnetic Peltier effect.
Therefore, under the limited condition that a linear ferromagnetic body bent into a V-shape or L-shape is uniformly magnetized by an external magnetic field, a cross structure consisting of four linear ferromagnetic bodies is most efficient.
図5(A)はロックインサーモグラフィ測定システムの全体図、(B)は印加電流と熱画像出力である。
ロックインサーモグラフィ測定システムは、測定対象となる試料70、赤外線カメラ80、ソースメータ90、演算制御システム100で構成されている。ここで、サーモグラフィは、物質表面から放射される赤外線の空間分布を検出する測定方式である。赤外線の放射エネルギーは物質の温度に依存するため、適切な校正を行うことで、物質の温度分布を画像情報として取得できる。
FIG. 5A is an overall diagram of the lock-in thermography measurement system, and FIG. 5B shows the applied current and the thermal image output.
The lock-in thermography measurement system is composed of a sample 70 to be measured, an infrared camera 80, a source meter 90, and an arithmetic and control system 100. Here, thermography is a measurement method for detecting the spatial distribution of infrared rays radiated from the surface of a material. Since the radiation energy of infrared rays depends on the temperature of the material, the temperature distribution of the material can be obtained as image information by performing appropriate calibration.
試料70は、例えば図1~図4に示された異方性磁気ペルチェ効果を有するサーモパイルである。
赤外線カメラ80は、物体から放射される赤外線を可視化するためのカメラである。赤外線は、絶対温度の4乗に比例して放射量が増えるため、対象の温度変化を赤外線量の変化として可視化することができる。このような温度分布測定法がサーモグラフィである。赤外線カメラには、主に3~5μm程度の波長域の赤外線を検出する半導体センサーを用いた冷却型と、7~14μm程度の波長域の赤外線を検出するマイクロボロメーターを用いた非冷却型のいずれかが用いられる。
The sample 70 is, for example, a thermopile having an anisotropic magnetic Peltier effect as shown in FIGS.
The infrared camera 80 is a camera for visualizing infrared radiation emitted from an object. Since the amount of infrared radiation increases in proportion to the fourth power of absolute temperature, changes in the temperature of an object can be visualized as changes in the amount of infrared radiation. This type of temperature distribution measurement method is called thermography. Infrared cameras are either a cooled type that uses a semiconductor sensor that detects infrared radiation in a wavelength range of about 3 to 5 μm, or a non-cooled type that uses a microbolometer that detects infrared radiation in a wavelength range of about 7 to 14 μm.
ソースメータ90は、精密な電圧および電流の印加と測定の両方の機能を提供するもので、動作としては、電圧源、電流源、電圧計、電流計そして抵抗計として働く。ソースメータ90は、個別測定器を集める場合に比べて多くの利点を有する。たとえば、GPIB転送の時間を削減して試験時間を短縮でき、リモートプログラミングを単純化できる。また、思わぬ過負荷、加熱などによる損傷から被試験デバイスを保護する。電流および電圧印加の両方がプログラマブルでリードバック機能があるので、デバイスの測定品位を大きく高める利点がある。
演算制御システム100は、フーリエ解析によって電流と同じ周波数で時間変化する温度変化だけを選択的に抽出して可視化する。
The SourceMeter 90 provides both precision voltage and current sourcing and measurement capabilities, and operates as a voltage source, current source, voltmeter, ammeter, and ohmmeter. The SourceMeter 90 offers many advantages over a collection of individual measuring instruments, including reduced test times by eliminating GPIB transfer times, simplified remote programming, and protection of the device under test from damage due to accidental overload, overheating, etc. Both current and voltage sourcing are programmable, with readback capabilities, providing the advantage of greatly improving device measurement quality.
The arithmetic and control system 100 selectively extracts and visualizes only the temperature change that changes over time at the same frequency as the current by using Fourier analysis.
このように構成されたロックインサーモグラフィ測定システムでは、図5(B)に示すように、ソースメータ90を用いて、試料70に周期的に変化する電流を印加しながら、赤外線カメラ80を用いて表面の温度分布を測定する。
そして、演算制御システム100によって観測された温度分布データをフーリエ解析することによって、ソースメータ90で印加した電流と同じ周波数で時間変化する温度変化だけを選択的に抽出して可視化する。これにより高感度な熱電効果の測定を実現できると共に、電流の周波数を上げることによって熱拡散による影響を抑制し、発熱源・吸熱源の位置を特定することができる。
In the lock-in thermography measurement system configured in this manner, as shown in FIG. 5B, a source meter 90 is used to apply a periodically changing current to the sample 70 while an infrared camera 80 is used to measure the surface temperature distribution.
Then, by subjecting the temperature distribution data observed by the arithmetic and control system 100 to Fourier analysis, it is possible to selectively extract and visualize only the temperature changes that change over time at the same frequency as the current applied by the source meter 90. This makes it possible to realize highly sensitive measurement of the thermoelectric effect, and by increasing the frequency of the current, it is possible to suppress the effects of thermal diffusion and identify the positions of the heat generation source and heat sink.
図5(A)、(B)に示す異方性磁気ペルチェ効果の測定態様により、測定対象物のロックイン熱画像の振幅成分102と位相成分104を得ている。振幅成分102は入力電流に応答して生じる温度変化の大きさの空間分布、位相成分104は温度変化の符号と熱拡散による時間遅れの空間分布を表す。
このロックインサーモグラフィ測定システムを用いて、試料70に電流を流した際に生じる温度変化を詳細に測定し、その磁場依存性と空間分布を調べることで、様々な熱応答現象を分離して評価することができる。
5(A) and (B), an amplitude component 102 and a phase component 104 of a lock-in thermal image of a measurement object are obtained. The amplitude component 102 represents the spatial distribution of the magnitude of the temperature change occurring in response to an input current, and the phase component 104 represents the spatial distribution of the sign of the temperature change and the time delay due to thermal diffusion.
Using this lock-in thermography measurement system, it is possible to measure in detail the temperature changes that occur when a current is passed through the sample 70 and to examine the magnetic field dependence and spatial distribution, thereby isolating and evaluating various thermal response phenomena.
図6は異方性磁気ペルチェ効果の測定態様を示すロックインサーモグラフィ法の説明図で、(A)は赤外線画像、(B)は印加信号波形、(C)はフーリエ解析、(D)はロックイン熱画像の振幅成分、(E)はロックイン熱画像の位相成分である。
図6(A)に示すような赤外線画像は、例えば図5(A)に示す赤外線カメラを用いた撮像システムと、図6(B)に示す矩形波の駆動電流Jcを用いて得られる。赤外線画像は、試料70の赤外線画像で、ソースメータの機能のうち直流電源装置92から供給される電流Jcに応じて変化する。駆動電流波形は、例えば周波数10Hz、駆動電流振幅が±1Aの矩形波電流信号で、例えば図6(A)に示すように、異方性磁気ペルチェ効果の実証実験に使用される試料70に印加される。
赤外線カメラ80で得られる赤外線画像は、X座標とY座標で示される試料70の平面画像であり、例えば1秒当たり30フレーム画像のような、画像情報に変換される。そし
て、赤外線画像情報は、図6(C)に示すようなフーリエ解析の対象となり、ロックイン
熱画像の振幅成分と位相成分に分解される。図6(D)はロックイン熱画像の振幅成分画
像103、(E)はロックイン熱画像の位相成分105である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the lock-in thermography method showing the measurement mode of the anisotropic magnetic Peltier effect, in which (A) is an infrared image, (B) is the applied signal waveform, (C) is Fourier analysis, (D) is the amplitude component of the lock-in thermal image, and (E) is the phase component of the lock-in thermal image.
An infrared image as shown in Fig. 6(A) can be obtained by using, for example, an imaging system using an infrared camera as shown in Fig. 5(A) and a square wave drive current Jc as shown in Fig. 6(B). The infrared image is an infrared image of a sample 70, and changes according to the current Jc supplied from a DC power supply 92 as one of the functions of the source meter. The drive current waveform is, for example, a square wave current signal with a frequency of 10 Hz and a drive current amplitude of ±1 A, and is applied to a sample 70 used in a demonstration experiment of the anisotropic magnetic Peltier effect as shown in Fig. 6(A).
The infrared image obtained by the infrared camera 80 is a planar image of the sample 70 represented by X and Y coordinates, and is converted into image information, such as 30 frames per second. The infrared image information is then subjected to Fourier analysis as shown in Fig. 6(C) and is decomposed into amplitude and phase components of a lock-in thermal image. Fig. 6(D) shows an amplitude component image 103 of the lock-in thermal image, and (E) shows a phase component image 105 of the lock-in thermal image.
このような赤外線画像解析によると、入力信号に比例して生じる温度変化の高感度熱イメージング計測が行え、例えば温度分解能として0.1mKが得られる。これにより、ペルチェ効果をはじめとした各種熱電効果(電流に応答する温度変化)の温度・磁場・周波数依存性等の系統的評価が行える。また、多数の試料の同時計測が可能となり、熱電材料のハイスループット材料探索が行えるという効果もある。 This type of infrared image analysis allows for highly sensitive thermal imaging measurements of temperature changes that occur in proportion to the input signal, with a temperature resolution of, for example, 0.1 mK. This allows for systematic evaluation of the temperature, magnetic field, and frequency dependence of various thermoelectric effects (temperature changes in response to electric current), including the Peltier effect. It also allows for simultaneous measurement of multiple samples, which has the effect of enabling high-throughput material exploration of thermoelectric materials.
図7は、本発明の一実施形態を示す十字型サーモパイルの温度変調の説明図で、(A)は温度振幅画像、(B)は印加信号波形と温度変化との位相差画像、(C)は定常状態での赤外線画像、(D)は磁化方向に対して奇の依存性を示す振幅成分、(E)は(D)の位相成分、(F)は磁化方向に対して偶の依存性を示す振幅成分、(G)は(F)の位相成分、(H)は磁化方向に対して偶の依存性を示す信号から磁化方向に依存しないバックグラウンド信号を減算して、異方性磁気ペルチェ効果に由来する信号のみを取り出した熱画像の振幅成分、(I)は(H)の位相成分、である。 Figure 7 is an explanatory diagram of the temperature modulation of a cross-shaped thermopile showing one embodiment of the present invention, where (A) is a temperature amplitude image, (B) is a phase difference image between the applied signal waveform and the temperature change, (C) is an infrared image in a steady state, (D) is an amplitude component showing odd dependence on the magnetization direction, (E) is the phase component of (D), (F) is an amplitude component showing even dependence on the magnetization direction, (G) is the phase component of (F), (H) is the amplitude component of a thermal image obtained by subtracting a background signal that does not depend on the magnetization direction from the signal showing even dependence on the magnetization direction to extract only the signal resulting from the anisotropic magnetic Peltier effect, and (I) is the phase component of (H).
次に、本発明の一実施形態である十字型サーモパイルにおける温度変調について説明する。試料70は、L字形に屈曲している線状の強磁性体を4本用いて、図1、図2に示すように十字型に配置したものであり、具体的にはNi線を用いて構成した。
測定態様は、試料70に矩形波交流電流を流しながらロックインサーモグラフィ測定システムを用いて、測定する。Niが磁化しているときのみ、複数の線状体をV字状に折り曲げて形成された尖点を実質的に一ヶ所に集めて形成された中心(各Niの角)に集中した温度変化が発生するが、これは異方性磁気ペルチェ効果に由来するものである。
Next, a description will be given of temperature modulation in a cross-shaped thermopile according to an embodiment of the present invention. Sample 70 is made of four linear ferromagnetic bodies bent into an L-shape and arranged in a cross shape as shown in Figures 1 and 2, and is specifically made of Ni wires.
The measurement is performed using a lock-in thermography measurement system while passing a square wave AC current through the sample 70. Only when the Ni is magnetized, a temperature change occurs that is concentrated at the center (the corner of each Ni) formed by substantially gathering the sharp points formed by bending the multiple linear bodies into a V shape, and this is due to the anisotropic magnetic Peltier effect.
図8は、異方性磁気ペルチェ効果のロックイン周波数(入力電流の周波数)依存性の説明図で、各周波数の温度振幅成分と位相成分の画像を示してある。図8において、(A1)~(A10)は温度振幅画像、(B1)~(B10)は印加信号波形と温度変化との位相差で、ロックイン周波数は順に25.0Hz、16.7Hz、12.5Hz、10.0Hz、5.0Hz、2.0Hz、1.0Hz、0.5Hz、0.2Hz、0.1Hzの場合を示している。ロックイン周波数の低下に伴い、温度変化は単調に増大する。1.0Aの矩形波振幅を持つ電流を0.2mm角の断面を持つNi線に印加した際、ほぼ定常状態である0.1Hzにおいては、温度変化は150mKに到達する。この結果は磁界の強さHを±3kOe(≒±240[kA/m])として測定したものであり、十字型サーモパイルを構成しているNi線は磁場方向に一様に磁化している。 Figure 8 is an explanatory diagram of the lock-in frequency (frequency of input current) dependence of the anisotropic magnetic Peltier effect, showing images of the temperature amplitude component and phase component of each frequency. In Figure 8, (A1) to (A10) are temperature amplitude images, and (B1) to (B10) are the phase difference between the applied signal waveform and the temperature change, and the lock-in frequencies are 25.0 Hz, 16.7 Hz, 12.5 Hz, 10.0 Hz, 5.0 Hz, 2.0 Hz, 1.0 Hz, 0.5 Hz, 0.2 Hz, and 0.1 Hz, respectively. As the lock-in frequency decreases, the temperature change increases monotonically. When a current with a square wave amplitude of 1.0 A is applied to a Ni wire with a cross section of 0.2 mm square, the temperature change reaches 150 mK at 0.1 Hz, which is almost in a steady state. This result was measured with a magnetic field strength H of ±3 kOe (≒ ±240 kA/m), and the Ni wires that make up the cross-shaped thermopile are uniformly magnetized in the magnetic field direction.
図9は、異方性磁気ペルチェ効果による温度変化のロックイン周波数(入力電流の周波数)依存性を説明するグラフで、(A)は図8の温度振幅画像の中心位置(十字構造の中心:領域C)における値、(B)は図8の位相画像の領域Cにおける値を示している。領域Cの位置は、図8(A1)および(A6)で定義した。
低ロックイン周波数帯域(例えば2Hz以下)では定常状態に近い温度分布を示している。これに対して、高ロックイン周波数帯域(例えば2Hz超)では熱拡散が抑制された過渡状態の温度分布を示している。高ロックイン周波数帯域における結果より、発熱・吸熱源の位置が十字構造の中心に位置しており、異方性磁気ペルチェ効果から予測される振る舞いと一致していることがわかる。
9 is a graph for explaining the lock-in frequency (frequency of input current) dependency of temperature change due to the anisotropic magnetic Peltier effect, where (A) shows the value at the center position (center of the cross structure: region C) of the temperature amplitude image in Fig. 8, and (B) shows the value in region C of the phase image in Fig. 8. The position of region C is defined in Fig. 8 (A1) and (A6).
In the low lock-in frequency range (e.g., below 2 Hz), the temperature distribution is close to the steady state. In contrast, in the high lock-in frequency range (e.g., above 2 Hz), the temperature distribution is in a transient state where thermal diffusion is suppressed. From the results in the high lock-in frequency range, it can be seen that the heat source and heat sink are located at the center of the cross structure, which is consistent with the behavior predicted from the anisotropic magnetic Peltier effect.
図10は、定常状態における通常のサーモグラフィ法による測定結果の説明図である。
サーモパイル構造ならば大きな温度変化を起こすことができるため、ロックインサーモグラフィではなく通常のサーモグラフィでも異方性磁気ペルチェ効果を測定可能であることが示されている。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the measurement results obtained by a normal thermography method in a steady state.
Because the thermopile structure is capable of producing large temperature changes, it has been shown that the anisotropic magnetic Peltier effect can be measured using conventional thermography rather than lock-in thermography.
図11は、本発明の一実施形態を示すジグザグ型サーモパイルの構成斜視図である。図12は、本発明の一実施形態を示すジグザグ型サーモパイルの平面図である。前述の十字型サーモパイルにおける異方性磁気ペルチェ効果の議論は、ジグザグ型に対しても同様に成り立つ。 Figure 11 is a perspective view of the configuration of a zigzag thermopile showing one embodiment of the present invention. Figure 12 is a plan view of a zigzag thermopile showing one embodiment of the present invention. The above discussion of the anisotropic magnetic Peltier effect in the cross-shaped thermopile also applies to the zigzag type.
図において、導電性磁性体110は、例えばニッケル、又はニッケルを40wt%以上含むNi-Fe合金よりなるもので、線状又は薄膜のジグザグ形状を有している。導電性磁性体110は、隣接する導電性磁性体140に近い側のジグザグ形状の突端112と、この突端112付近を境界として第1の磁化方向114と第2の磁化方向116を有すると共に、隣接する導電性磁性体140から遠い側のジグザグ形状の突端118の領域を有している。第1の磁化方向114では、導電性磁性体110の突端から一方の端部に向かう方向と平行になっている。第2の磁化方向116では、導電性磁性体110の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交している。
In the figure, the conductive magnetic body 110 is made of, for example, nickel or a Ni-Fe alloy containing 40 wt % or more of nickel, and has a linear or thin zigzag shape. The conductive magnetic body 110 has a zigzag tip 112 close to the adjacent conductive magnetic body 140, a first magnetization direction 114 and a second magnetization direction 116 with the vicinity of the tip 112 as a boundary, and has a region of a zigzag tip 118 far from the adjacent conductive magnetic body 140. The first magnetization direction 114 is parallel to the direction from the tip of the conductive magnetic body 110 to one end. The second magnetization direction 116 is perpendicular to the direction from the tip of the conductive magnetic body 110 to the other end.
導電性磁性体140は、例えばニッケル、又はニッケルを40wt%以上含むNi-Fe合金よりなるもので、線状又は薄膜のジグザグ形状が導電性磁性体110のジグザグ形状と対になって組み合わせられている。導電性磁性体140は、隣接する導電性磁性体110に近い側のジグザグ形状の突端142と、この突端142付近を境界として第1の磁化方向144と第2の磁化方向146を有すると共に、隣接する導電性磁性体110から遠い側のジグザグ形状の突端148の領域を有している。第1の磁化方向144では、導電性磁性体140の突端から一方の端部に向かう方向と平行になっている。第2の磁化方向146では、導電性磁性体140の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交している。
The conductive magnetic body 140 is made of, for example, nickel or a Ni-Fe alloy containing 40 wt % or more of nickel, and the zigzag shape of the wire or thin film is combined in a pair with the zigzag shape of the conductive magnetic body 110. The conductive magnetic body 140 has a zigzag tip 142 on the side close to the adjacent conductive magnetic body 110, a first magnetization direction 144 and a second magnetization direction 146 with the vicinity of the tip 142 as a boundary, and has a region of a zigzag tip 148 on the side farther from the adjacent conductive magnetic body 110. The first magnetization direction 144 is parallel to the direction from the tip of the conductive magnetic body 140 to one end. The second magnetization direction 146 is perpendicular to the direction from the tip of the conductive magnetic body 140 to the other end.
電流印加手段120は、導電性磁性体110、140に対して、図示する流れ方向の電流Jcが流れるように電流を供給する直流電源装置である。配線122は、単位要素の導電性磁性体110、140を直列に接続するもので、例えば銅、アルミニューム、銀等の導電性の線状が用いられる。配線122を導電性磁性体110、140と同一材料にすることも可能であり、これによって完全に一種類の材料のみでサーモパイルを構築することができる。
発熱・吸熱領域130は、実質的に直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、導電性磁性体110、140を集積したものである。ここで、『実質的に直線状に配置された』とは、例えば図12に示すように、前記発熱・吸熱領域と、同一の単位要素の導電性磁性体において隣接する発熱・吸熱領域との間隔Dに比較して、隣接する単位要素の導電性磁性体において対向する発熱・吸熱領域との間隔dが、例えば半分程度であり、従って隣接する単位要素の導電性磁性体の発熱・吸熱領域に対して、同一の単位要素の導電性磁性体の発熱・吸熱領域による熱的影響が無視でき、効率良くサーモパイル構造の中心部で冷却・加熱能力を向上できる程度のものをいう。
The current application means 120 is a DC power supply device that supplies a current to the conductive magnetic bodies 110, 140 so that a current Jc flows in the flow direction shown in the figure. The wiring 122 connects the conductive magnetic bodies 110, 140, which are unit elements, in series, and is made of a conductive wire such as copper, aluminum, silver, etc. It is also possible to use the same material for the wiring 122 as the conductive magnetic bodies 110, 140, which makes it possible to construct a thermopile using only one type of material.
The heat generating/absorbing region 130 is a structure in which the heat generating/absorbing region is disposed at two or more discrete locations disposed substantially linearly, and is an accumulation of the conductive magnetic bodies 110, 140. Here, "disposed substantially linearly" means that, as shown in Fig. 12, for example, the distance d between the heat generating/absorbing region and the opposing heat generating/absorbing region in the conductive magnetic body of the adjacent unit element is, for example, about half the distance D between the heat generating/absorbing region and the adjacent heat generating/absorbing region in the conductive magnetic body of the same unit element, and therefore the thermal effect of the heat generating/absorbing region of the conductive magnetic body of the same unit element on the heat generating/absorbing region of the conductive magnetic body of the adjacent unit element can be ignored, and the cooling/heating capacity can be efficiently improved in the center of the thermopile structure.
このように構成された装置においては、導電性磁性体110、140がジグザグ形状に屈曲していると共に、発熱・吸熱領域130が実質的に直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造を有しているので、直線状に配置された発熱・吸熱領域が得られる。例えば、図12に示すように、各導電性磁性体110、140が5か所の屈曲部を有する場合には、屈曲部一ヶ所当たりの発熱/吸熱量をQとすると、サーモパイル構造の中心に沿った総発熱/吸熱量は屈曲部の数に比例して|5Q|となる。 In a device configured in this manner, the conductive magnetic bodies 110, 140 are bent in a zigzag shape, and the heat generating/absorbing regions 130 are arranged in two or more discrete locations that are substantially arranged in a straight line, resulting in heat generating/absorbing regions arranged in a straight line. For example, as shown in FIG. 12, if each conductive magnetic body 110, 140 has five bends, and the amount of heat generated/absorbed per bend is Q, the total amount of heat generated/absorbed along the center of the thermopile structure is |5Q|, which is proportional to the number of bends.
なお、本発明の実施例として、図1~図4や図11、図12に示す実施例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の実施態様が、当業者に自明な範囲で考えられるため、このような自明な範囲も本発明の権利範囲に含まれる。 Note that, although the embodiments of the present invention are shown in Figures 1 to 4, 11, and 12, the present invention is not limited to these, and various embodiments are conceivable within a range that would be obvious to a person skilled in the art, and such obvious ranges are also included in the scope of the present invention.
以上詳細に説明したように、本発明によれば、異方性磁気ペルチェ効果がもたらす新しい熱制御機能として、異なる物質の接合の無い、単一の磁性体による電子冷却素子・温度制御素子を構築することができる。異物質接合から構成される従来のペルチェ素子とは異なり、磁性体の形状や磁化分布を変えることによる、熱電変換特性の再構成や、局所的に磁化させることによる任意箇所の温度変調が可能となる。
異方性磁気ペルチェ効果はエレクトロニクス・スピントロニクスデバイスに適した新しいサーマルマネジメント原理であり、ペルチェ素子の小型化・低コスト化・汎用性向上が期待される。以上の性質を活用すれば、集積回路内部へのペルチェ素子の埋め込み、配線そのものを用いた電子冷却等、従来素子では実現できなかった温度制御デバイスの構築が可能となる。
As explained in detail above, according to the present invention, a thermoelectric cooling element/temperature control element can be constructed using a single magnetic material without the joining of different materials, as a new thermal control function brought about by the anisotropic magnetic Peltier effect. Unlike conventional Peltier elements that are constructed using the joining of different materials, it is possible to reconfigure the thermoelectric conversion characteristics by changing the shape and magnetization distribution of the magnetic material, and to modulate the temperature of any desired location by locally magnetizing it.
The anisotropic magnetic Peltier effect is a new thermal management principle suitable for electronics and spintronics devices, and is expected to lead to smaller, lower-cost, and more versatile Peltier elements. By utilizing the above properties, it will be possible to build temperature control devices that could not be realized with conventional elements, such as embedding Peltier elements inside integrated circuits and using the wiring itself for electronic cooling.
10、40、50、60、110、140 導電性磁性体
12、42、52、62、112、142 突端(発熱・吸熱領域形成用)
14、114、144 第1の磁化方向
16、116、146 第2の磁化方向
20、120 電流印加手段(電池)
22、122 配線
24、124 電流の流れ方向
30、130 発熱・吸熱領域
32、132 発熱での熱の流れ方向
34、134 吸熱での熱の流れ方向
44、54、64 第1の強磁性体分枝
46、56、66 第2の強磁性体分枝
70 試料(異方性磁気ペルチェ効果を有する素子)
80 赤外線カメラ
90 ソースメータ
100 演算制御システム
Jc 直流電流
M 磁化
10, 40, 50, 60, 110, 140 Conductive magnetic body 12, 42, 52, 62, 112, 142 Tip (for forming heat generating/heat absorbing area)
14, 114, 144 First magnetization direction 16, 116, 146 Second magnetization direction 20, 120 Current application means (battery)
22, 122 Wiring 24, 124 Current flow direction 30, 130 Heat generation/absorption area 32, 132 Heat flow direction in heat generation 34, 134 Heat flow direction in heat absorption 44, 54, 64 First ferromagnetic branch 46, 56, 66 Second ferromagnetic branch 70 Sample (element having anisotropic magnetic Peltier effect)
80 Infrared camera 90 Source meter 100 Calculation and control system Jc DC current M Magnetization
Claims (12)
前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段と、
磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域を、前記導電性磁性体によって形成される面に対して面内の領域で直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、前記複数の導電性磁性体を集積すると共に、
前記単位要素の導電性磁性体における磁化方向は、前記発熱・吸熱領域を境界として、前記導電性磁性体の軸方向と実質的に平行方向の磁化方向を有する第一の磁化領域と、前記第一の磁化領域に対して面内で斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有する第二の磁化領域からなり、
前記複数の導電性磁性体の発熱・吸熱領域は、十字型サーモパイル、5分枝型サーモパイル、又は6分枝型サーモパイルを形成していることを特徴とするサーモパイル型温度制御素子。 A plurality of conductive magnetic bodies each having a conductive magnetic body as a unit element, the conductive magnetic body being made of a single material and capable of generating a temperature change due to anisotropic magnetic Peltier effect.
a current applying means provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies;
The boundary between regions where the relative angles of magnetization and current are different is set as a heat generation/absorption region, and the heat generation/absorption region in the conductive magnetic body of the unit element is arranged in two or more discrete locations linearly arranged in a region within a plane formed by the conductive magnetic body, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated,
the magnetization direction of the conductive magnetic body of the unit element is composed of a first magnetization region having a magnetization direction substantially parallel to an axial direction of the conductive magnetic body, and a second magnetization region having a magnetization direction in a direction inclined obliquely in a plane with respect to the first magnetization region or a direction perpendicular to the first magnetization region, with the heat generation/absorption region as a boundary;
A thermopile-type temperature control element, characterized in that the heat generating and heat absorbing regions of the plurality of conductive magnetic bodies form a cross-type thermopile, a five-branch type thermopile, or a six-branch type thermopile.
前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段と、
磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域を、前記導電性磁性体によって形成される面に対して垂直の領域で直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、前記複数の導電性磁性体を集積すると共に、
前記単位要素の導電性磁性体における磁化方向は、前記発熱・吸熱領域を境界として、前記導電性磁性体の軸方向と実質的に平行方向の磁化方向を有する第一の磁化領域と、前記第一の磁化領域に対して面外で斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有する第二の磁化領域からなり、
前記複数の導電性磁性体の発熱・吸熱領域は、十字型サーモパイル、5分枝型サーモパイル、又は6分枝型サーモパイルを形成していることを特徴とするサーモパイル型温度制御素子。 A plurality of conductive magnetic bodies each having a conductive magnetic body as a unit element, the conductive magnetic body being made of a single material and capable of generating a temperature change due to anisotropic magnetic Peltier effect.
a current applying means provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies;
The boundary between regions where the relative angles of magnetization and current are different is set as a heat generation/absorption region, and the heat generation/absorption regions in the conductive magnetic body of the unit element are arranged in two or more discrete locations arranged linearly in a region perpendicular to a surface formed by the conductive magnetic body, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated,
the magnetization direction of the conductive magnetic body of the unit element is composed of a first magnetization region having a magnetization direction substantially parallel to an axial direction of the conductive magnetic body, and a second magnetization region having a magnetization direction in a direction inclined obliquely out of plane or perpendicular to the first magnetization region, with the heat generation/absorption region as a boundary;
A thermopile-type temperature control element, characterized in that the heat generating and heat absorbing regions of the plurality of conductive magnetic bodies form a cross-type thermopile, a five-branch type thermopile, or a six-branch type thermopile.
前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段と、
磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域を、前記導電性磁性体によって形成される面に対して面内の領域で直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、前記複数の導電性磁性体を集積すると共に、
前記単位要素の導電性磁性体における磁化方向は、前記発熱・吸熱領域を境界として、前記導電性磁性体の軸方向と実質的に平行方向の磁化方向を有する第一の磁化領域と、前記第一の磁化領域に対して面内で斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有する第二の磁化領域からなり、
前記複数の導電性磁性体は、二本のジグザグ型サーモパイルであって、一方の導電性磁性体(110)は隣接する他方の導電性磁性体(140)に近い側のジグザグ形状の突端(112)と、隣接する他方の導電性磁性体(140)から遠い側のジグザグ形状の突端(118)の領域を有すると共に、前記突端(112)付近を境界として第1の磁化方向(114)と第2の磁化方向(116)を有し、第1の磁化方向(114)では、前記一方の導電性磁性体(110)の突端から一方の端部に向かう方向と平行であり、第2の磁化方向(116)では、前記一方の導電性磁性体(110)の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交しており、
前記導電性磁性体(140)は、前記隣接する一方の導電性磁性体(110)に近い側のジグザグ形状の突端(142)と、この突端(142)付近を境界として第1の磁化方向(144)と第2の磁化方向(146)を有すると共に、前記隣接する一方の導電性磁性体(110)から遠い側のジグザグ形状の突端(148)の領域を有しており、第1の磁化方向(144)では前記導電性磁性体(140)の突端から一方の端部に向かう方向と平行になっており、第2の磁化方向(146)では前記導電性磁性体(140)の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交しており、
前記電流印加手段による一方の導電性磁性体(110)に印加される電流は、他方の導電性磁性体(140)に印加される電流の方向と逆になっている、
ことを特徴とするサーモパイル型温度制御素子。 A plurality of conductive magnetic bodies each having a conductive magnetic body as a unit element, the conductive magnetic body being made of a single material and capable of generating a temperature change due to anisotropic magnetic Peltier effect.
a current applying means provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies;
The boundary between regions where the relative angles of magnetization and current are different is set as a heat generation/absorption region, and the heat generation/absorption region in the conductive magnetic body of the unit element is arranged in two or more discrete locations linearly arranged in a region within a plane formed by the conductive magnetic body, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated,
the magnetization direction of the conductive magnetic body of the unit element is composed of a first magnetization region having a magnetization direction substantially parallel to an axial direction of the conductive magnetic body, and a second magnetization region having a magnetization direction in a direction inclined obliquely in a plane with respect to the first magnetization region or a direction perpendicular to the first magnetization region, with the heat generation/absorption region as a boundary;
The plurality of conductive magnetic bodies are two zigzag-type thermopiles, one of the conductive magnetic bodies (110) has a region of a zigzag-shaped tip (112) close to the other adjacent conductive magnetic body (140) and a zigzag-shaped tip (118) far from the other adjacent conductive magnetic body (140), and has a first magnetization direction (114) and a second magnetization direction (116) with the vicinity of the tip (112) as a boundary, the first magnetization direction (114) being parallel to the direction from the tip of the one conductive magnetic body (110) to one end, and the second magnetization direction (116) being perpendicular to the direction from the tip of the one conductive magnetic body (110) to the other end,
The conductive magnetic body (140) has a zigzag-shaped tip (142) close to the one of the adjacent conductive magnetic bodies (110), and a first magnetization direction (144) and a second magnetization direction (146) with the tip (142 ) as a boundary, and also has a region of a zigzag-shaped tip ( 148) far from the one of the adjacent conductive magnetic bodies (110), the first magnetization direction (144) being parallel to the direction from the tip of the conductive magnetic body (140) to one end, and the second magnetization direction (146) being perpendicular to the direction from the tip of the conductive magnetic body (140) to the other end,
The direction of the current applied to one of the conductive magnetic bodies (110) by the current application means is opposite to the direction of the current applied to the other conductive magnetic body (140).
A thermopile type temperature control element characterized by:
前記複数の導電性磁性体の各々に電流を印加可能に設けられた電流印加手段と、
磁化と電流の相対角が異なる領域の境界を発熱・吸熱領域とすると共に、前記単位要素の導電性磁性体における発熱・吸熱領域を、前記導電性磁性体によって形成される面に対して垂直の領域で直線状に配置された離散的な2か所以上に配置する構造で、前記複数の導電性磁性体を集積すると共に、
前記単位要素の導電性磁性体における磁化方向は、前記発熱・吸熱領域を境界として、前記導電性磁性体の軸方向と実質的に平行方向の磁化方向を有する第一の磁化領域と、前記第一の磁化領域に対して面外で斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有する第二の磁化領域からなり、
前記複数の導電性磁性体は、複数のジグザグ型サーモパイルであって、一方の導電性磁性体(110)は隣接する導電性磁性体(140)に近い側のジグザグ形状の突端(112)と、隣接する導電性磁性体(140)から遠い側のジグザグ形状の突端(118)の領域を有すると共に、前記突端(112)付近を境界として第1の磁化方向(114)と第2の磁化方向(116)を有し、第1の磁化方向(114)では、前記一方の導電性磁性体(110)の突端から一方の端部に向かう方向と平行であり、第2の磁化方向(116)では、前記一方の導電性磁性体(110)の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交しており、
前記導電性磁性体(140)は、前記隣接する一方の導電性磁性体(110)に近い側のジグザグ形状の突端(142)と、この突端(142)付近を境界として第1の磁化方向(144)と第2の磁化方向(146)を有すると共に、前記隣接する一方の導電性磁性体(110)から遠い側のジグザグ形状の突端(148)の領域を有しており、第1の磁化方向(144)では前記導電性磁性体(140)の突端から一方の端部に向かう方向と平行になっており、第2の磁化方向(146)では前記導電性磁性体(140)の突端から他方の端部に向かう方向に対して直交しており、
前記電流印加手段による一方の導電性磁性体(110)に印加される電流は、他方の導電性磁性体(140)に印加される電流の方向と逆になっている、
ことを特徴とするサーモパイル型温度制御素子。 A plurality of conductive magnetic bodies each having a conductive magnetic body as a unit element, the conductive magnetic body being made of a single material and capable of generating a temperature change due to anisotropic magnetic Peltier effect.
a current applying means provided so as to be able to apply a current to each of the plurality of conductive magnetic bodies;
The boundary between regions where the relative angles of magnetization and current are different is set as a heat generation/absorption region, and the heat generation/absorption regions in the conductive magnetic body of the unit element are arranged in two or more discrete locations arranged linearly in a region perpendicular to a surface formed by the conductive magnetic body, and the plurality of conductive magnetic bodies are integrated,
the magnetization direction of the conductive magnetic body of the unit element is composed of a first magnetization region having a magnetization direction substantially parallel to an axial direction of the conductive magnetic body, and a second magnetization region having a magnetization direction in a direction inclined obliquely out of plane or perpendicular to the first magnetization region, with the heat generation/absorption region as a boundary;
The plurality of conductive magnetic bodies are a plurality of zigzag thermopiles, one of the conductive magnetic bodies (110) has a region of a zigzag-shaped tip (112) close to an adjacent conductive magnetic body (140) and a zigzag-shaped tip (118) far from the adjacent conductive magnetic body (140), and has a first magnetization direction (114) and a second magnetization direction (116) with the vicinity of the tip (112) as a boundary, the first magnetization direction (114) being parallel to the direction from the tip of the one conductive magnetic body (110) to one end, and the second magnetization direction (116) being perpendicular to the direction from the tip of the one conductive magnetic body (110) to the other end,
The conductive magnetic body (140) has a zigzag-shaped tip (142) close to the one of the adjacent conductive magnetic bodies (110), and a first magnetization direction (144) and a second magnetization direction (146) with the tip (142 ) as a boundary, and also has a region of a zigzag-shaped tip ( 148) far from the one of the adjacent conductive magnetic bodies (110), the first magnetization direction (144) being parallel to the direction from the tip of the conductive magnetic body (140) to one end, and the second magnetization direction (146) being perpendicular to the direction from the tip of the conductive magnetic body (140) to the other end,
The direction of the current applied to one of the conductive magnetic bodies (110) by the current application means is opposite to the direction of the current applied to the other conductive magnetic body (140).
A thermopile type temperature control element characterized by:
前記第一の磁化領域の磁化方向は前記第1の導電性磁性体に印加される電流と逆方向になっていると共に、第二の磁化領域の磁化方向は前記第2の導電性磁性体に印加される電流と斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のサーモパイル型温度制御素子。 In the five-branch thermopile, the current applied to the first conductive magnetic body by the current application means is in a direction opposite to the direction of the current applied to the second conductive magnetic body adjacent to the first conductive magnetic body,
A thermopile-type temperature control element as described in claim 1 or 2, characterized in that the magnetization direction of the first magnetization region is opposite to the direction of the current applied to the first conductive magnetic body, and the magnetization direction of the second magnetization region has a magnetization direction obliquely inclined or perpendicular to the current applied to the second conductive magnetic body.
前記第一の磁化領域の磁化方向は前記第1の導電性磁性体に印加される電流と逆方向になっていると共に、第二の磁化領域の磁化方向は前記第2の導電性磁性体に印加される電流と斜めに傾斜した方向又は直交方向の磁化方向を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のサーモパイル型温度制御素子。 In the six-branch thermopile, the current applied to the first conductive magnetic body by the current application means is in a direction opposite to the direction of the current applied to the second conductive magnetic body adjacent to the first conductive magnetic body,
A thermopile-type temperature control element as described in claim 1 or 2, characterized in that the magnetization direction of the first magnetization region is opposite to the direction of the current applied to the first conductive magnetic body, and the magnetization direction of the second magnetization region has a magnetization direction obliquely inclined or perpendicular to the current applied to the second conductive magnetic body.
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