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公開番号2025099336
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215929
出願日2023-12-21
発明の名称熱ダイオード
出願人日本碍子株式会社
代理人弁理士法人松阪国際特許事務所,個人,個人,個人
主分類F28D 15/00 20060101AFI20250626BHJP(熱交換一般)
要約【課題】熱整流性および熱伝導性が高い熱ダイオードを提供する。
【解決手段】熱ダイオード1は、第1部材11と、第1部材11に接合される第2部材12とを備える。第1部材11は、-200℃以上かつ800℃以下の範囲内の所定の温度領域において、温度上昇に従って熱伝導率が増加するダイヤモンド多結晶体により形成される。第2部材12は、当該所定の温度領域において、温度上昇に従って熱伝導率が減少する。これにより、熱整流性および熱伝導性が高い熱ダイオード1を提供することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱ダイオードであって、
－２００℃以上かつ８００℃以下の範囲内の所定の温度領域において温度上昇に従って熱伝導率が増加するダイヤモンド多結晶体により形成された第１部材と、
前記第１部材に接合されるとともに、前記所定の温度領域において温度上昇に従って熱伝導率が減少する第２部材と、
を備える熱ダイオード。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
請求項１に記載の熱ダイオードであって、
前記第２部材は単結晶ダイヤモンドにより形成される熱ダイオード。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱ダイオードであって、
前記第１部材におけるダイヤモンド粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上かつ１０μｍ以下である熱ダイオード。
【請求項４】
請求項１または２に記載の熱ダイオードであって、
前記第１部材における不純物の含有率は０．１質量ｐｐｍ以上かつ５質量％以下である熱ダイオード。
【請求項５】
請求項１または２に記載の熱ダイオードであって、
前記第１部材ではダイヤモンド粒子同士がバインダを介さず直接的に結合している熱ダイオード。
【請求項６】
請求項１または２に記載の熱ダイオードであって、
前記第１部材および前記第２部材は接合面を挟んで所定方向に並んでおり、
前記所定方向における前記第２部材の厚さは、前記第１部材の厚さの５倍以上かつ１０００倍以下である熱ダイオード。
【請求項７】
請求項１または２に記載の熱ダイオードであって、
前記第１部材および前記第２部材は接合面を挟んで所定方向に並んでおり、
前記所定方向における前記第１部材の前記接合面とは反対側の面である第１端面を２２７℃とし、前記所定方向における前記第２部材の前記接合面とは反対側の面である第２端面を２７℃とした場合の前記接合面における熱流速は、前記第１端面および前記第２端面をそれぞれ２７℃および２２７℃とした場合の前記接合面における熱流速の１．２倍以上かつ１０倍以下である熱ダイオード。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱ダイオードに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、カーボンニュートラルに向けたＣＯ
２
削減および省エネルギー対策の観点から、熱エネルギーの有効利用が求められており、熱の流れを制御する技術が注目されている。例えば、特許文献１では、－２００℃以上かつ１０００℃以下の中のある温度領域において熱伝導率が増加するセラミックス材料である第一の材料と、当該温度領域において熱伝導率が減少する第二の材料と、が接合されて形成された熱ダイオードが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０１５／０３０２３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の熱ダイオードでは、第一の材料がセラミックス材料であるため、第一の材料の熱伝導率向上、および、第一の材料の温度差による熱伝導率の変化量増大に限界がある。このため、当該熱ダイオードの熱伝導性および熱整流性の向上に限界がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱整流性および熱伝導性が高い熱ダイオードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様１は、熱ダイオードであって、－２００℃以上かつ８００℃以下の範囲内の所定の温度領域において温度上昇に従って熱伝導率が増加するダイヤモンド多結晶体により形成された第１部材と、前記第１部材に接合されるとともに、前記所定の温度領域において温度上昇に従って熱伝導率が減少する第２部材と、を備える。
【０００７】
本発明の態様２は、態様１の熱ダイオードであって、前記第２部材は単結晶ダイヤモンドにより形成される。
【０００８】
本発明の態様３は、態様１または２の熱ダイオードであって、前記第１部材におけるダイヤモンド粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上かつ１０μｍ以下である。
【０００９】
本発明の態様４は、態様１または２（態様１ないし３のいずれか１つ、であってもよい。）の熱ダイオードであって、前記第１部材における不純物の含有率は０．１質量ｐｐｍ以上かつ５質量％以下である。
【００１０】
本発明の態様５は、態様１または２（態様１ないし４のいずれか１つ、であってもよい。）の熱ダイオードであって、前記第１部材ではダイヤモンド粒子同士がバインダを介さず直接的に結合している。
（【００１１】以降は省略されています）

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