(57)【要約】  蛇腹状の熱電変換モジュールにおいて、絶縁部材や放熱部材等を組み合わせて、良好な構成の安定性や取り扱い性を有し、可撓性も良好な熱電変換モジュール、この熱電変換モジュールに用いられる熱伝導性積層体、ならびに、その製造方法の提供を課題とする。蛇腹状の支持体と、支持体に形成される互いに離間する熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する接続電極と、を有するモジュール本体；  モジュール本体と凹凸を合わせて設けられる１以上の蛇腹状部材；  モジュール本体の蛇腹の傾斜面と、１以上の蛇腹状部材の蛇腹状の傾斜面とを貫通して、モジュール本体と１以上の蛇腹状部材とを挿通する可撓性の線状部材；  を有することにより、課題を解決する。
2017110879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇腹状に折り返された支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する前記熱電変換層を接続する接続電極と、を有するモジュール本体、
前記モジュール本体と凹凸を合わせて設けられる、蛇腹状に折り返された１以上の蛇腹状部材、および、
前記モジュール本体の蛇腹状の折り返しによる傾斜面と、少なくとも１つの前記蛇腹状部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面とを貫通して、前記モジュール本体と少なくとも１つの前記蛇腹状部材とを挿通する可撓性の線状部材、を有することを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
前記蛇腹状部材が、絶縁部材、放熱部材および熱電変換部材から選択される１以上である請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記モジュール本体の熱電変換層の形成面に対面して、前記絶縁部材が設けられる請求項２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記絶縁部材の前記モジュール本体とは逆側の面に対面して、前記放熱部材が設けられる請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記絶縁部材の傾斜面と、前記放熱部材の傾斜面とを貫通して、前記絶縁部材と放熱部材とを挿通する可撓性の第２線状部材を有する請求項４に記載の熱電変換モジュール。
【請求項６】
前記絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものであり、前記絶縁層を前記モジュール本体の熱電変換層の形成面に向けて設けられる請求項２〜５のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項７】
前記熱電変換部材が、蛇腹状に折り返された部材支持体と、前記部材支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の部材熱電変換層と、隣接する前記熱電変換層を接続する部材接続電極と、を有する請求項２〜６のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項８】
前記モジュール本体が、前記支持体の一方の面のみに前記熱電変換層を有するものであり、前記熱電変換部材が、前記部材支持体の一方の面にのみに前記部材熱電変換層を有するものであり、
前記モジュール本体の熱電変換層に、前記部材支持体を対面して設けられる熱電変換部材、および、前記モジュール本体の支持体に、前記部材熱電変換層を対面して設けられる熱電変換部材の、少なくも一方を有する請求項７に記載の熱電変換モジュール。
【請求項９】
前記熱電変換部材を、複数、有し、
前記部材支持体と前記部材熱電変換層とを対面して設けられる熱電変換部材の組み合わせを、１以上、有する請求項８に記載の熱電変換モジュール。
【請求項１０】
前記線状部材が、前記モジュール本体の、前記熱電変換層の形成位置および前記接続電極の形成位置、以外の場所を貫通する請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項１１】
前記線状部材が、前記接続電極に対して、前記傾斜面の傾斜方向に同位置で、かつ、前記稜線の長手方向の外側を貫通する請求項１０に記載の熱電変換モジュール。
【請求項１２】
前記モジュール本体の熱電変換層が、前記支持体の一方の面において、前記傾斜面に一面ずつ交互に設けられるＰ型熱電変換層およびＮ型熱電変換層である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項１３】
蛇腹状に折り返された絶縁部材、
前記絶縁部材と凹凸を合わせて設けられる、蛇腹状に折り返された放熱部材、および、
前記絶縁部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面と、前記放熱部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面とを貫通して、前記絶縁部材と前記放熱部材とを挿通する可撓性の線状部材、を有することを特徴とする熱伝導性積層体。
【請求項１４】
前記絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものである請求項１３に記載の熱伝導性積層体。
【請求項１５】
蛇腹状に折り返された支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する前記熱電変換層を接続する接続電極と、前記蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材と、を有するモジュール本体を作製する工程、
蛇腹状に折り返され、前記蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、蛇腹状部材を作製する工程、
前記モジュール本体と蛇腹状部材とを、前記蛇腹状の折り返しによる稜線と直交する方向に搬送しつつ、搬送経路に設けられた搬送経路の変更部において、凹凸を合わせて積層する工程、および、
前記モジュール本体の傾斜面と前記蛇腹状部材の傾斜面とを貫通して、前記積層したモジュール本体と蛇腹状部材とを挿通する可撓性の固定用線状部材を設ける工程、を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記固定用線状部材が、前記モジュール本体を挿通する線状部材および前記蛇腹状部材を挿通する線状部材の少なくとも一方であり、
前記固定用線状部材を挿通する工程では、前記積層したモジュール本体および蛇腹状部材から前記線状部材を引き抜く工程、前記モジュール本体と蛇腹状部材との位置合わせを行う工程、ならびに、前記線状部材を抜いた斜面の貫通孔に、前記モジュール本体から引き抜いた線状部材および前記蛇腹状部材から引き抜いた線状部材の少なくとも一方を挿通する工程、を行う請求項１５に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記固定用線状部材を挿通する工程では、前記モジュール本体を挿通する線状部材および蛇腹状部材を挿通する線状部材をそのままにして、前記モジュール本体と蛇腹状部材とに前記固定用線状部材を挿通する請求項１５に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記蛇腹状部材が、絶縁部材、放熱部材および熱電変換部材から選択される１以上である請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記絶縁部材と放熱部材とを凹凸を合わせて積層し、かつ、前記絶縁部材の傾斜面と前記放熱部材の傾斜面とを貫通して、前記絶縁部材と放熱部材とを挿通する可撓性の線状部材を設ける請求項１８に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものである請求項１８または１９に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記熱電変換部材が、蛇腹状に折り返された部材支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の部材熱電変換層と、隣接する前記部材熱電変換層を接続する部材接続電極と、を有する請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２２】
前記固定用線状部材を、前記モジュール本体の熱電変換層の形成位置、および、前記接続電極の形成位置、以外の場所を貫通させる請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２３】
前記固定用線状部材を、前記接続電極に対して、前記傾斜面の傾斜方向に同位置で、かつ、前記稜線の長手方向の外側を貫通させる請求項２２に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２４】
前記モジュール本体の熱電変換層が、前記支持体の一方の面において、前記傾斜面に一面ずつ交互に設けられるＰ型熱電変換層およびＮ型熱電変換層である請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２５】
支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に形成される互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する前記熱電変換層を接続する接続電極と、を有するシート状物を、複数枚、積層する工程、
前記シート状物の積層体を、蛇腹状に折り返す工程、および、
前記蛇腹状に折り返したシート状物の、前記蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して、可撓性の線状部材を挿通する工程、を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２６】
蛇腹状に折り返され、前記蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、絶縁部材を作製する工程、
蛇腹状に折り返され、前記蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、放熱部材を作製する工程、
前記絶縁部材と放熱部材とを、蛇腹状の折り返しによる稜線と直交する方向に搬送しつつ、搬送経路に設けられた搬送経路の変更部において、凹凸を合わせて前記絶縁部材と放熱部材とを積層する工程、ならびに、
前記積層した絶縁部材および放熱部材の傾斜面を貫通して、可撓性の固定用線状部材を挿通する工程、を有することを特徴とする熱伝導性積層体の製造方法。
【請求項２７】
前記固定用線状部材が、前記絶縁部材の傾斜面を挿通する線状部材および前記放熱部材の傾斜面を挿通する線状部材の少なくとも一方であり、
前記固定用線状部材を挿通する工程では、前記積層した絶縁部材および放熱部材から前記線状部材を引き抜く工程、前記絶縁部材と放熱部材との位置合わせを行う工程、ならびに、前記線状部材を抜いた斜面の貫通孔に、前記絶縁部材から引き抜いた線状部材および前記放熱部材から引き抜いた線状部材の少なくとも一方を挿通する工程、を行う請求項２６に記載の熱伝導性積層体の製造方法。
【請求項２８】
前記固定用線状部材を挿通する工程では、前記絶縁部材を挿通する線状部材および放熱部材を挿通する線状部材をそのままにして、前記絶縁部材と放熱部材とに前記固定用線状部材を挿通する請求項２６に記載の熱伝導性積層体の製造方法。
【請求項２９】
前記絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものである請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の熱伝導性積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産性が良好な熱電変換モジュール、および、この熱電変換モジュールの製造方法、ならびに熱電変換モジュールなどに利用される熱伝導性積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱エネルギーと電気エネルギーとを相互に変換することができる熱電変換材料が、熱によって発電する発電素子やペルチェ素子のような熱電変換素子に用いられている。
熱電変換素子は、熱エネルギーを直接電力に変換することができ、可動部を必要としない等の利点を有する。そのため、複数の熱電変換素子を接続してなる熱電変換モジュール（発電装置）は、例えば、焼却炉や工場の各種の設備など、排熱される部位に設けることで、動作コストを掛ける必要なく、簡易に電力を得ることができる。【０００３】
熱電変換素子は、通常、複数を直列に接続した熱電変換モジュールとして使用される。熱電変換モジュールとしては、Ｂｉ−Ｔｅ等の熱電変換材料等を用いた、いわゆるπ型の熱電変換モジュールが知られている。
π型の熱電変換モジュールは、一例として、Ｐ型およびＮ型の熱電変換材料をブロック状に加工して、セラミックス等の基板の上に交互に配列し、配列した熱電変換材料を直列に接続することで、作製される。【０００４】
このようなπ型の熱電変換モジュールは、ブロック状の熱電変換材料の加工、熱電変換材料の配列、電極による熱電変換材料の接続等に手間がかかる。
これに対して、樹脂フィルム等の可撓性を有する絶縁性の支持体（基板）上に、印刷などの塗布法や真空蒸着などの真空成膜法によって熱電変換層および電極を形成した熱電変換モジュールが報告されている。【０００５】
例えば、特許文献１には、蛇腹状（波形状）に折り返すことで表面側に突出する複数の頂部および裏面側に突出する複数の底部が形成された、可撓性を有する絶縁性シートと、絶縁性シートに設けられた第１接点および第２接点を有する熱電対とからなり、第１接点を頂部に隣接する頂部隣接部に配置し、第２接点を底部に隣接する底部隣接部に配置した熱電変換モジュールが記載されている。【０００６】
また、特許文献２には、頂部および底部が交互に繰り返される蛇腹状（波形状構造）に折り返された可撓性基材と、基材に形成される、頂部と頂部につながる第１の底部との間の第１の傾斜面に沿った第１の熱電変換層と、頂部と頂部につながる第２の底部との間の第２の傾斜面に沿った第２の熱電変換層とを有し、第１の熱電変換層と第２の熱電変換層とが同じ形を有し、第１の熱電変換層は頂部側と第１の底部側に、第２の熱電変換層は頂部側と第２の底部側に、それぞれ、配線との接続点を有する熱電変換モジュールが記載されている。【０００７】
このような樹脂フィルム等を支持体として用いる熱電変換モジュールにおいては、インク状の熱電変換材料や電極材料を用いる塗布法や、熱電変換材料や電極材料を真空蒸着等の真空成膜法によって、熱電変換層や電極を形成できる。
そのため、この熱電変換モジュールは、ブロック状の熱電変換材料を用いるπ型の熱電変換モジュールに比して、製造が容易であり、製造コストも安くできる。
また、熱電変換素子は、一つ当たりの起電力が非常に小さいため、熱電変換モジュールは、数百以上の熱電変換素子を直列に接続して、電圧および発電量を増加させる必要が有る。これに対して、樹脂フィルム等を支持体として用いる熱電変換モジュールであれば、多数個の熱電変換素子の形成にも、印刷等での製造によって容易に対応できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２８０００号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１１４８５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような、可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールの発電量等の性能を向上する方法としては、各種の方法が考えられる。【００１０】
例えば、特許文献１および特許文献２にも示されるように、従来の蛇腹状に折り返した形状を有する熱電変換モジュールは、熱電変換層等が形成される蛇腹の傾斜面は、対面する傾斜面と離間した状態となっている。
しかしながら、このような蛇腹状の熱電変換モジュールは、サイズを小型化できる、伝熱効率を向上できる、熱電変換素子の実装密度を向上できる等の点で、蛇腹状に折り返した支持体を熱電変換層の配列方向に圧縮して、可能な限り蛇腹を閉じた状態とした方が有利である。
ところが、従来の蛇腹状の熱電変換モジュールでは、蛇腹を閉じると、電極同士が接触して、短絡してしまい、全く発電しなくなってしまう。そのため、蛇腹状の熱電変換モジュールに、絶縁部材を組み合わせることが考えられる。【００１１】
また、熱電変換モジュールは、放熱フィン等を併用することで熱電変換層の温度差を大きくして、発電量を向上できることが知られている。
従って、発電量の向上を目的として、蛇腹状の熱電変換モジュールにも、放熱フィン等と同様の放熱部材を組み合わせることが考えられる。【００１２】
このように、蛇腹状の熱電変換モジュールに絶縁部材や放熱部材を組み合わせた場合には、熱電変換モジュールと部材とが解離することなく構成を安定的に保ち、取り扱い性が良好なことが要求される。
また、可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールでは、可撓性を生かして、円筒状の管などの曲面に装着されることが考えられる。従って、蛇腹状の熱電変換モジュールには、絶縁部材や放熱部材を組み合わされた場合でも、可撓性を有するのが好ましい。【００１３】
しかしながら、現状では、このような可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールに、絶縁部材や放熱部材等を組み合わせて、尚且つ、良好な構成の安定性や取り扱い性、可撓性等を満たした熱電変換モジュールは、知られていない。【００１４】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールに、絶縁部材や放熱部材等を組み合わせて、さらに、良好な構成の安定性や取り扱い性を有し、可撓性も良好な熱電変換モジュール、および、この熱電変換モジュールに利用される熱伝導性積層体、ならびに、これらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明の熱電変換モジュールは、蛇腹状に折り返された支持体と、支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する接続電極と、を有するモジュール本体、
モジュール本体と凹凸を合わせて設けられる、蛇腹状に折り返された１以上の蛇腹状部材、および、
モジュール本体の蛇腹状の折り返しによる傾斜面と、少なくとも１つの蛇腹状部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面とを貫通して、モジュール本体と少なくとも１つの蛇腹状部材とを挿通する可撓性の線状部材、を有することを特徴とする熱電変換モジュールを提供する。【００１６】
このような本発明の熱電変換モジュールにおいて、蛇腹状部材が、絶縁部材、放熱部材および熱電変換部材から選択される１以上であるのが好ましい。
また、モジュール本体の熱電変換層の形成面に対面して、絶縁部材が設けられるのが好ましい。
また、絶縁部材のモジュール本体とは逆側の面に対面して、放熱部材が設けられるのが好ましい。
また、絶縁部材の傾斜面と、放熱部材の傾斜面とを貫通して、絶縁部材と放熱部材とを挿通する可撓性の第２線状部材を有するのが好ましい。
また、絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものであり、絶縁層をモジュール本体の熱電変換層の形成面に向けて設けられるのが好ましい。
また、熱電変換部材が、蛇腹状に折り返された部材支持体と、部材支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の部材熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する部材接続電極と、を有するのが好ましい。
また、モジュール本体が、支持体の一方の面のみに熱電変換層を有するものであり、熱電変換部材が、部材支持体の一方の面にのみに部材熱電変換層を有するものであり、モジュール本体の熱電変換層に、部材支持体を対面して設けられる熱電変換部材、および、モジュール本体の支持体に、部材熱電変換層を対面して設けられる熱電変換部材の、少なくも一方を有するのが好ましい。
また、熱電変換部材を、複数、有し、部材支持体と部材熱電変換層とを対面して設けられる熱電変換部材の組み合わせを、１以上、有するのが好ましい。
また、線状部材が、モジュール本体の、熱電変換層の形成位置および接続電極の形成位置、以外の場所を貫通するのが好ましい。
また、線状部材が、接続電極に対して、傾斜面の傾斜方向に同位置で、かつ、稜線の長手方向の外側を貫通するのが好ましい。
さらに、モジュール本体の熱電変換層が、支持体の一方の面において、傾斜面に一面ずつ交互に設けられるＰ型熱電変換層およびＮ型熱電変換層であるのが好ましい。【００１７】
また、本発明の熱伝導性積層体は、蛇腹状に折り返された絶縁部材、
絶縁部材と凹凸を合わせて設けられる、蛇腹状に折り返された放熱部材、および、
絶縁部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面と、放熱部材の蛇腹状の折り返しによる傾斜面とを貫通して、絶縁部材と放熱部材とを挿通する可撓性の線状部材、を有することを特徴とする熱伝導性積層体を提供する。【００１８】
このような本発明の熱伝導性積層体において、絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものであるのが好ましい。【００１９】
また、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様は、蛇腹状に折り返された支持体と、支持体の少なくとも一方の面に形成される、互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する接続電極と、蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材と、を有するモジュール本体を作製する工程、
蛇腹状に折り返され、蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、蛇腹状部材を作製する工程、
モジュール本体と蛇腹状部材とを、蛇腹状の折り返しによる稜線と直交する方向に搬送しつつ、搬送経路に設けられた搬送経路の変更部において、凹凸を合わせて積層する工程、および、
モジュール本体の傾斜面と蛇腹状部材の傾斜面とを貫通して、積層したモジュール本体と蛇腹状部材とを挿通する可撓性の固定用線状部材を設ける工程、を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法を提供する。【００２０】
このような本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様において、固定用線状部材が、モジュール本体を挿通する線状部材および蛇腹状部材を挿通する線状部材の少なくとも一方であり、固定用線状部材を挿通する工程では、積層したモジュール本体および蛇腹状部材から線状部材を引き抜く工程、モジュール本体と蛇腹状部材との位置合わせを行う工程、ならびに、線状部材を抜いた斜面の貫通孔に、モジュール本体から引き抜いた線状部材および蛇腹状部材から引き抜いた線状部材の少なくとも一方を挿通する工程、を行うのが好ましい。
また、固定用線状部材を挿通する工程では、モジュール本体を挿通する線状部材および蛇腹状部材を挿通する線状部材をそのままにして、モジュール本体と蛇腹状部材とに固定用線状部材を挿通するのが好ましい。
また、蛇腹状部材が、絶縁部材、放熱部材および熱電変換部材から選択される１以上であるのが好ましい。
また、絶縁部材と放熱部材とを凹凸を合わせて積層し、かつ、絶縁部材の傾斜面と放熱部材の傾斜面とを貫通して、絶縁部材と放熱部材とを挿通する可撓性の線状部材を設けるのが好ましい。
さらに、絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものであるのが好ましい。【００２１】
また、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第２の態様は、支持体と、支持体の少なくとも一方の面に形成される互いに離間する複数の熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する接続電極と、を有するシート状物を、複数枚、積層する工程、
シート状物の積層体を、蛇腹状に折り返す工程、および、
蛇腹状に折り返したシート状物の、蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して、可撓性の線状部材を挿通する工程、を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法を提供する。【００２２】
さらに、本発明の熱伝導性積層体の製造方法は、蛇腹状に折り返され、蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、絶縁部材を作製する工程、
蛇腹状に折り返され、蛇腹状の折り返しによる傾斜面を貫通して蛇腹を挿通する可撓性の線状部材を有する、放熱部材を作製する工程、
絶縁部材と放熱部材とを、蛇腹状の折り返しによる稜線と直交する方向に搬送しつつ、搬送経路に設けられた搬送経路の変更部において、凹凸を合わせて絶縁部材と放熱部材とを積層する工程、ならびに、
積層した絶縁部材および放熱部材の傾斜面を貫通して、可撓性の固定用線状部材を挿通する工程、を有することを特徴とする熱伝導性積層体の製造方法を提供する。【００２３】
このような本発明の熱伝導性積層体の製造方法において、固定用線状部材が、絶縁部材の傾斜面を挿通する線状部材および放熱部材の傾斜面を挿通する線状部材の少なくとも一方であり、固定用線状部材を挿通する工程では、積層した絶縁部材および放熱部材から線状部材を引き抜く工程、絶縁部材と放熱部材との位置合わせを行う工程、ならびに、線状部材を抜いた斜面の貫通孔に、絶縁部材から引き抜いた線状部材および放熱部材から引き抜いた線状部材の少なくとも一方を挿通する工程、を行うのが好ましい。
また、固定用線状部材を挿通する工程では、絶縁部材を挿通する線状部材および放熱部材を挿通する線状部材をそのままにして、絶縁部材と放熱部材とに固定用線状部材を挿通するのが好ましい。
さらに、絶縁部材が、絶縁層の表面に熱伝導性層を有するものであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
このような本発明によれば、可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールに、絶縁部材や放熱部材等を組み合わせ、さらに、良好な構成の安定性や取り扱い性を有し、可撓性も良好な熱電変換モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の熱電変換モジュールの一例の概略正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す熱電変換モジュールの概略斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示す熱電変換モジュールの蛇腹を閉じた状態を示す概略正面図である。
【図２】図２は、図１に示す熱電変換モジュールを説明するための概念図である。
【図３】図３は、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す熱電変換モジュールの蛇腹を閉じた状態を示す概略正面図である。
【図５】図５は、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図６】図６は、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図７】図７は、本発明の熱電変換モジュールの別の例を説明するための概念図である。
【図８】図８は、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図９】図９は、本発明の熱電変換モジュールの別の例の概略正面図である。
【図１０】図１０は、本発明の熱電変換モジュールの別の例を説明するための概念図である。
【図１１】図１１は、本発明の熱電変換モジュールの別の例を説明するための概念図である。
【図１２】図１２は、本発明の熱伝導性積層体の一例の概略正面図である。
【図１３】図１３は、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１４】図１４は、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概念図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第２の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第２の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第２の態様の一例を説明するための概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の熱電変換モジュールおよび熱伝導性積層体、ならびに、熱電変換モジュールの製造方法および熱伝導性積層体の製造方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
なお、本明細書において、『〜』を用いて表される数値範囲は、『〜』の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００２７】
図１Ａ〜図１Ｃに、本発明の熱電変換モジュールの一例を概念的に示す。
図１Ａは概略正面図、図１Ｂは概略斜視図、図１Ｃは熱電変換モジュール１０の蛇腹を閉じた状態を示す概略正面図である。
【００２８】
なお、正面図とは、本発明の熱電変換モジュール１０をモジュール本体１１の面方向に見た図である。
また、図１Ｃでは、熱電変換モジュール１０の構成や各部材が明瞭に示せるように、蛇腹状の折り返し部を矩形状にして示している。しかしながら、本発明の熱電変換モジュール１０において、蛇腹を閉じた状態は、図１Ａに示す熱電変換モジュール１０を図中横方向に圧縮した状態である。従って、熱電変換モジュール１０の蛇腹を閉じた状態では、後述する山折りおよび谷折りされた折り返し部は、鋭角状になる。この点に関しては、後述する図４Ｂも同様である。
【００２９】
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、本発明の熱電変換モジュール１０は、モジュール本体１１と、絶縁部材２０と、ワイヤー２４とを有して構成される。なお、図１Ｂでは、構成を明瞭に示すために、絶縁部材２０を二点鎖線で示している。
熱電変換モジュール１０は、蛇腹状に折り返されたモジュール本体１１と、蛇腹状に折り返された絶縁部材２０とを、凹凸を合わせて積層して、モジュール本体１１と、蛇腹状の絶縁部材２０と両者にワイヤー２４を挿通した構成を有する。以下の説明では、『熱電変換モジュール１０』を『モジュール１０』とも言う。
【００３０】
なお、本発明において、積層とは、蛇腹の凹凸すなわち山折り部と谷折り部とを合わせて、最大面を対面して互いの凹部に凸部を挿入した状態を示し、積層される蛇腹の対向する面を全面的に接触した状態のみならず、積層される蛇腹の対向する面の一部あるいは全面を互いに離間して保持された状態も含む。
従って、図１Ａに示す例では、モジュール本体１１と絶縁部材２０とは、全面的に離間しているが、例えば、積層された状態で、モジュール本体１１および絶縁部材２０の図中上方に向く凸部の頂部において、対向する面が接触している状態でもよい。あるいは、モジュール本体１１と絶縁部材２０とが積層された状態で、絶縁部材２０の全面が、モジュール本体１１の対向する面に接触している構成でもよい。
【００３１】
図２に、モジュール本体１１を平面状に延ばした概念図を示す。
図１Ａおよび図２に示すように、モジュール本体１１は、支持体１２と、Ｐ型熱電変換層１４ｐと、Ｎ型熱電変換層１６ｎと、接続電極１８とを有する。
図１Ａおよび図１Ｃにおいては、構成を明確に示すために、支持体１２には斜線を付し、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎには網かけをしている。Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの網かけに関しては、図２（後述する図１０および図１１）も同様である。
【００３２】
図２に示すように、モジュール本体１１は、長尺な支持体１２の一方の面に、支持体１２の長手方向に一定間隔で一定長さの接続電極１８を形成し、支持体１２の同じ面に、支持体１２の長手方向に一定間隔で一定長さのＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎを、交互に形成している。
以下の説明では、『支持体１２の長手方向』を『長手方向』とも言う。また、以下の説明では、支持体１２の幅の方向、すなわち長手方向と直交する方向を『幅方向』とも言う。従って、幅方向は、図１Ａおよび図１Ｃでは、紙面に垂直な方向となる。
また、本発明において、長手方向の長さや間隔とは、モジュール本体１１を平面状に延ばした状態における、長さおよび間隔である。
【００３３】
モジュール本体１１は、接続電極１８の長手方向の中心において、支持体１２の幅方向に平行な折れ線によって、山折りおよび谷折りに、交互に折り返した、蛇腹状になっている。従って、モジュール本体１１は、蛇腹状の折り返しによって、長手方向に山折り部と谷折り部とを交互に有し、かつ、頂部と底部とを交互に有する。従って、長手方向とは、蛇腹状の折り返しによる傾斜面の傾斜方向と一致する。
なお、本例においては、蛇腹状の折り返しによって、支持体１２が内側すなわち接続電極１８が凸になる側を山折り、支持体１２が外側すなわち接続電極１８が凹になる側を谷折りとする。すなわち、図１Ａの図中上方が山折り側、同下方が谷折り側となる。
【００３４】
モジュール本体１１は、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを離間して長手方向に交互に配置し、長手方向に隣接するＰ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを、接続電極１８によって直列に接続される。
また、前述のように、モジュール本体１１は、接続電極１８の長手方向の中心で山折りおよび谷折りで折り返されて蛇腹状にされる。
このようなモジュール本体１１は、例えば、図１Ａの下側に高温熱源を、上側に放熱フィンなどの放熱手段を設けられて、図１Ａにおける上下方向に温度差を生じさせられることで、発熱する。言い換えれば、支持体１２の傾斜面に形成されたＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎに対して、長手方向に熱電変換層に温度差を生じさせることで、発電する。
【００３５】
支持体（基板）１２は、長尺で、可撓性を有し、かつ、絶縁性を有するものである。
本発明のモジュールにおいて、支持体１２は、可撓性および絶縁性を有するものであれば、可撓性支持体を用いる公知の熱電変換モジュールで利用されている長尺なシート状物（フィルム）が、各種、利用可能である。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）、ポリエチレン−２，６−フタレンジカルボキシレート等のポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂、ガラスエポキシ、液晶性ポリエステル等からなるシート状物が例示される。
中でも、熱伝導率、耐熱性、耐溶剤性、入手の容易性や経済性等の点で、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等からなるシート状物は、好適に利用される。
【００３６】
支持体１２の厚さは、支持体１２の形成材料等に応じて、十分な可撓性を得られ、また、支持体１２として機能する厚さを、適宜、設定すればよい。
なお、支持体１２の長さや幅は、モジュール本体１１の大きさや用途等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００３７】
支持体１２の幅方向の両端部近傍の折り返しによる傾斜面には、貫通孔２８が形成される。具体的には、貫通孔２８は、好ましい態様として、幅方向には、支持体１２の幅方向のＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎと、接続電極１８との形成領域の外側に位置する。また、貫通孔２８は、長手方向には、山折りされる接続電極１８と同位置に、長手方向に接続電極１８の中心すなわち図２に一点鎖線で示す山折りの折り返し線に対して対称の位置に、一対、形成される。前述のように、長手方向と傾斜面の傾斜方向とは同方向である。
さらに、貫通孔２８は、好ましくは、支持体１２を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状になる位置に形成される。すなわち、貫通孔２８は、好ましくは、支持体１２を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に長尺な一本の直線が挿通できる位置に形成される。
【００３８】
後述するが、ワイヤー２４は、この貫通孔２８を貫通して、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを挿通する。
なお、符号２８ａは、必要に応じて設けられる貫通孔２８を補強するための補強部材である。補強部材２８ａは、例えば金属や樹脂材料等の公知の孔部の補強部材を用いて形成すればよい。
【００３９】
支持体１２の一方の面には、長手方向に、一定間隔で、一定長さのＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎを、交互に有している。
以下の説明では、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを区別する必要がない場合には、両者をまとめて『熱電変換層』とも言う。
【００４０】
本発明のモジュール本体１１において、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、公知の熱電変換材料からなるものが、各種、利用可能である。
Ｐ型熱電変換層１４ｐやＮ型熱電変換層１６ｎを構成する熱電変換材料としては、例えば、ニッケルまたはニッケル合金がある。
ニッケル合金は、温度差を生じることで発電するニッケル合金が、各種、利用可能である。具体的には、バナジウム、クロム、シリコン、アルミニウム、チタン、モリブデン、マンガン、亜鉛、錫、銅、コバルト、鉄、マグネシウム、ジルコニウムなどの１成分、または２成分以上と混合したニッケル合金等が例示される。
Ｐ型熱電変換層１４ｐやＮ型熱電変換層１６ｎにニッケルまたはニッケル合金を用いる場合、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、ニッケルの含有量が９０原子％以上であるのが好ましく、ニッケルの含有量が９５原子％以上であるのがより好ましく、ニッケルからなるのが特に好ましい。ニッケルからなるＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、不可避的不純物を有するものも含む。
【００４１】
Ｐ型熱電変換層１４ｐの熱電変換材料としてニッケル合金を用いる場合には、ニッケルおよびクロムを主成分とするクロメルが典型的なものである。また、Ｎ型熱電変換層１６ｎの熱電材料としてはニッケル合金を用いる場合には、銅およびニッケルを主成分とするコンスタンタンが典型的なものである。
Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとしてニッケルまたはニッケル合金を用いる場合に、接続電極１８としてもニッケルまたはニッケル合金を用いる場合には、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎと接続電極１８とを一体的に形成してもよい。
【００４２】
Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎに利用可能な熱電変換材料としては、ニッケルおよびニッケル合金以外にも、以下の材料が例示される。なお、括弧内が材料組成を示す。
ＢｉＴｅ系（ＢｉＴｅ、ＳｂＴｅ、ＢｉＳｅ及びこれらの化合物）、ＰｂＴｅ系（ＰｂＴｅ、ＳｎＴｅ、ＡｇＳｂＴｅ、ＧｅＴｅ及びこれらの化合物）、Ｓｉ−Ｇｅ系（Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ）、シリサイド系（ＦｅＳｉ、ＭｎＳｉ、ＣｒＳｉ）、スクッテルダイト系（ＭＸ3、若しくはＲＭ4Ｘ12と記載される化合物、ここでＭ＝Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒを表し、Ｘ＝Ａｓ、Ｐ、Ｓｂを表し、Ｒ＝Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅを表す）、遷移金属酸化物系（ＮａＣｏＯ、ＣａＣｏＯ、ＺｎＩｎＯ、ＳｒＴｉＯ、ＢｉＳｒＣｏＯ、ＰｂＳｒＣｏＯ、ＣａＢｉＣｏＯ、ＢａＢｉＣｏＯ）、亜鉛アンチモン系（ＺｎＳｂ）、ホウ素化合物（ＣｅＢ、ＢａＢ、ＳｒＢ、ＣａＢ、ＭｇＢ、ＶＢ、ＮｉＢ、ＣｕＢ、ＬｉＢ）、クラスター固体（Ｂクラスター、Ｓｉクラスター、Ｃクラスター、ＡｌＲｅ、ＡｌＲｅＳｉ）、酸化亜鉛系（ＺｎＯ）などが挙げられる。
【００４３】
Ｐ型熱電変換層１４ｐやＮ型熱電変換層１６ｎに用いられる熱電変換材料には、塗布または印刷で膜が形成できるようにペースト化が可能な材料も利用可能である。
このような熱電変換材料としては、具体的には、導電性高分子または導電性ナノ炭素材料等の有機系熱電変換材料が例示される。
導電性高分子としては、共役系の分子構造を有する高分子化合物（共役系高分子）が例示される。具体的には、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフルオレン、アセチレン、ポリフェニレン等の公知のπ共役高分子等が例示される。特に、ポリジオキシチオフェンは、好適に使用できる。
導電性ナノ炭素材料としては、具体的には、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイト、グラフェン、カーボンナノ粒子等が例示される。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、熱電特性がより良好となる理由から、カーボンナノチューブが好ましく利用される。以下の説明では、『カーボンナノチューブ』を『ＣＮＴ』とも言う。
【００４４】
ＣＮＴには、１枚の炭素膜（グラフェン・シート）が円筒状に巻かれた単層ＣＮＴ、２枚のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた２層ＣＮＴ、および複数のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた多層ＣＮＴがある。本発明においては、単層ＣＮＴ、２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴを各々単独で用いてもよく、２種以上を併せて用いてもよい。特に、導電性および半導体特性において優れた性質を持つ単層ＣＮＴおよび２層ＣＮＴを用いるのが好ましく、単層ＣＮＴを用いるのがより好ましい。
単層ＣＮＴは、半導体性のものであっても、金属性のものであってもよく、両者を併せて用いてもよい。半導体性ＣＮＴと金属性ＣＮＴとを両方を用いる場合、両者の含有比率は、適宜調節することができる。また、ＣＮＴには金属等が内包されていてもよく、フラーレン等の分子が内包されたものを用いてもよい。
【００４５】
ＣＮＴの平均長さは特に限定されず、適宜選択することができる。具体的には、電極間距離にもよるが、製造容易性、成膜性、導電性等の観点から、ＣＮＴの平均長さが０．０１〜２０００μｍが好ましく、０．１〜１０００μｍがより好ましく、１〜１０００μｍが特に好ましい。
また、ＣＮＴの直径は特に限定されないが、耐久性、透明性、成膜性、導電性等の観点から、０．４〜１００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、１５ｎｍ以下が特に好ましい。特に、単層ＣＮＴを用いる場合には、ＣＮＴの直径は、０．５〜２．２ｎｍが好ましく、１．０〜２．２ｎｍがより好ましく、１．５〜２．０ｎｍが特に好ましい。
ＣＮＴには、欠陥のあるＣＮＴが含まれていることがある。このようなＣＮＴの欠陥は、熱電変換層の導電性を低下させるため、低減化することが好ましい。ＣＮＴの欠陥の量は、ラマンスペクトルのＧ−バンドとＤ−バンドの比率Ｇ／Ｄで見積もることができる。Ｇ／Ｄ比が高いほど欠陥の量が少ないＣＮＴ材料であると推定できる。ＣＮＴは、Ｇ／Ｄ比が１０以上であるのが好ましく、３０以上であるのがより好ましい。
【００４６】
また、ＣＮＴを修飾または処理したＣＮＴも利用可能である。修飾または処理方法としては、フェロセン誘導体または窒素置換フラーレン（アザフラーレン）を内包する方法、イオンドーピング法によりアルカリ金属（カリウム等）または金属元素（インジウム等）をＣＮＴにドープする方法、真空中でＣＮＴを加熱する方法等が例示される。
また、ＣＮＴを利用する場合には、単層ＣＮＴおよび多層ＣＮＴの他に、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンナノビーズ、グラファイト、グラフェン、アモルファスカーボン等のナノカーボンが含まれてもよい。
【００４７】
Ｐ型熱電変換層１４ｐやＮ型熱電変換層１６ｎにＣＮＴを利用する場合、熱電変換層にはＰ型ドーパントまたはＮ型ドーパントを含むのが好ましい。
（Ｐ型ドーパント）
Ｐ型ドーパントとしては、ハロゲン（ヨウ素、臭素等）、ルイス酸（ＰＦ5、ＡｓＦ5等）、プロトン酸（塩酸、硫酸等）、遷移金属ハロゲン化物（ＦｅＣｌ3、ＳｎＣｌ4等）、金属酸化物（酸化モリブデン、酸化バナジウム等）、有機の電子受容性物質等が例示される。有機の電子受容性物質としては、例えば、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、２，５−ジメチル−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、２−フルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、２，５−ジフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン等のテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）誘導体、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン、テトラフルオロ−１，４−ベンゾキノン等のベンゾキノン誘導体等、５，８Ｈ−５，８−ビス（ジシアノメチレン）キノキサリン、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル等が好適に例示される。
中でも、材料の安定性、ＣＮＴとの相溶性等の点で、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）誘導体またはベンゾキノン誘導体等の有機の電子受容性物質は好適に例示される。
Ｐ型ドーパントおよびＮ型ドーパントは、いずれも単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
（Ｎ型ドーパント）
Ｎ型ドーパントとしては、（１）ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、（２）トリフェニルホスフィン、エチレンビス(ジフェニルホスフィン)等のホスフィン類、（３）ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン等のポリマー類等の公知の材料を用いることができる。
また、例えば、ポリエチレングリコール型の高級アルコールエチレンオキサイド付加物、フェノールまたはナフトール等のエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、ジメチルシロキサン−エチレンオキサイドブロックコポリマー、ジメチルシロキサン−（プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド）ブロックコポリマー等、または多価アルコール型のグリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等が挙げられる。また、アセチレングリコール系とアセチレンアルコール系のオキシエチレン付加物、フッ素系、シリコーン系等の界面活性剤も同様に使用することができる。
【００４９】
Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎとしては、樹脂材料（バインダ）に、熱電変換材料を分散してなる熱電変換層も好適に利用される。
中でも、樹脂材料に導電性ナノ炭素材料を分散してなる熱電変換層は、より好適に例示される。その中でも、高い導電性が得られる等の点で、樹脂材料にＣＮＴを分散してなる熱電変換層は、特に好適に例示される。
樹脂材料は、公知の各種の非導電性の樹脂材料（高分子材料）が利用可能である。
具体的には、ビニル化合物、（メタ）アクリレート化合物、カーボネート化合物、エステル化合物、エポキシ化合物、シロキサン化合物、ゼラチン等が例示される。
【００５０】
より具体的には、ビニル化合物としては、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルフェノール、ポリビニルブチラール等が例示される。（メタ）アクリレート化合物としては、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレート、ポリフェノキシ（ポリ）エチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリベンジル（メタ）アクリレート等が例示される。カーボネート化合物としては、ビスフェノールＺ型ポリカーボネート、ビスフェノールＣ型ポリカーボネート等が例示される。エステル化合物としては、非晶性ポリエステルが例示される。
【００５１】
好ましくは、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、（メタ）アクリレート化合物、カーボネート化合物、エステル化合物が例示され、より好ましくは、ポリビニルブチラール、ポリフェノキシ（ポリ）エチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリベンジル（メタ）アクリレート、非晶性ポリエステルが例示される。
樹脂材料に熱電変換材料を分散してなる熱電変換層において、樹脂材料と熱電変換材料との量比は、用いる材料、要求される熱電変換効率、印刷に影響する溶液の粘度または固形分濃度等に応じて、適宜設定すればよい。
【００５２】
また、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎにＣＮＴを利用する場合には、主にＣＮＴと界面活性剤とからなる熱電変換層も好適に利用される。
熱電変換層をＣＮＴと界面活性剤とで構成することにより、熱電変換層を界面活性剤を添加した塗布組成物で形成できる。そのため、熱電変換層の形成を、ＣＮＴを無理なく分散した塗布組成物で行うことができる。その結果、長くて欠陥が少ないＣＮＴを多く含む熱電変換層によって、良好な熱電変換性能が得られる。
【００５３】
界面活性剤は、ＣＮＴを分散させる機能を有するものであれば、公知の界面活性剤を使用することができる。より具体的には、界面活性剤は、水、極性溶媒、水と極性溶媒との混合物に溶解し、ＣＮＴを吸着する基を有するものであれば、各種の界面活性剤が利用可能である。
従って、界面活性剤は、イオン性でも非イオン性でもよい。また、イオン性の界面活性剤は、カチオン性、アニオン性および両性のいずれでもよい。
一例として、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸塩等の芳香族スルホン酸系界面活性剤、モノソープ系アニオン性界面活性剤、エーテルサルフェート系界面活性剤、フォスフェート系界面活性剤およびでデオキシコール酸ナトリウムまたはコール酸ナトリウム等のカルボン酸系界面活性剤、カルボキシメチルセルロースおよびその塩（ナトリウム塩、アンモニウム塩等）、ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩等の水溶性ポリマー等が例示される。
【００５４】
カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等が例示される。両性界面活性剤としては、アルキルベタイン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤等が例示される。
さらに、非イオン性界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル等の糖エステル系界面活性剤、ポリオキシエチレン樹脂酸エステルどの脂肪酸エステル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル系界面活性剤等が例示される。
中でも、イオン性の界面活性剤は好適に利用され、その中でも、コール酸塩またはデオキシコール酸塩は好適に利用される。
【００５５】
ＣＮＴと界面活性剤とを有する熱電変換層においては、界面活性剤／ＣＮＴの質量比が５以下であるのが好ましく、３以下であるのがより好ましい。
界面活性剤／ＣＮＴの質量比を５以下とすることにより、より高い熱電変換性能が得られる等の点で好ましい。
【００５６】
なお、有機材料からなる熱電変換層は、必要に応じて、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2等の無機材料を有してもよい。
なお、熱電変換層が、無機材料を含有する場合には、その含有量は２０質量％以下であるのが好ましく、１０質量％以下であるのがより好ましい。
【００５７】
このようなＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、公知の方法で形成すればよい。一例として、以下の方法が例示される。
まず、熱電変換材料と、界面活性剤などの必要な成分とを含有する、熱電変換層を形成するための塗布組成物を調製する。
次いで、調製した熱電変換層となる塗布組成物を、形成する熱電変換層に応じてパターニングして塗布する。この塗布組成物の塗布は、マスクを使う方法、印刷法等、公知の方法で行えばよい。
塗布組成物を塗布したら、樹脂材料に応じた方法で塗布組成物を乾燥して、熱電変換層を形成する。なお、必要に応じて、塗布組成物を乾燥した後に、紫外線照射等による塗布組成物（樹脂材料）の硬化を行ってもよい。
また、絶縁性の支持体の表面全面に、調製した熱電変換層となる塗布組成物を塗布し、乾燥した後、エッチング等によって、熱電変換層をパターン形成してもよい。
【００５８】
なお、主にＣＮＴと界面活性剤とからなる熱電変換層を形成する場合には、塗布組成物によって熱電変換層を形成した後、熱電変換層を界面活性剤を溶解する溶剤に浸漬するか、または熱電変換層を界面活性剤を溶解する溶剤で洗浄し、その後、乾燥することで、熱電変換層を形成するのが好ましい。
これにより、熱電変換層から界面活性剤を除去して、界面活性剤／ＣＮＴの質量比が極めて小さい、より好ましくは界面活性剤が存在しない、熱電変換層を形成できる。熱電変換層は、印刷によってパターン形成することが好ましい。
【００５９】
印刷方法は、スクリーン印刷、メタルマスク印刷、インクジェット等の公知の各種の印刷法が利用可能である。なお、ＣＮＴを含有する塗布組成物を用いて熱電変換層をパターン形成する場合は、メタルマスク印刷を用いるのがより好ましい。
印刷条件は、用いる塗布組成物の物性（固形分濃度、粘度、粘弾性物性）、印刷版の開口サイズ、開口数、開口形状、印刷面積等により、適宜設定すればよい。
【００６０】
なお、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎを、前述のニッケルやニッケル合金、ＢｉＴｅ系材料等の無機材料で形成する場合には、このような塗布組成物を用いる形成方法以外にも、スパッタリング法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法、蒸着法、メッキ法またはエアロゾルデポジッション法等の成膜方法を用いて、熱電変換層を形成することも可能である。
【００６１】
Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの大きさは、モジュール本体１１の大きさ、支持体１２の幅、接続電極１８の大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。なお、本発明において、大きさとは、支持体１２の面方向の大きさである。
なお、前述のように、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、長手方向には同じ長さである。また、熱電変換層は、一定間隔で形成されるので、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎは、同間隔で交互に形成される。
【００６２】
Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの厚さは、熱電変換層の形成材料等に応じて、適宜、設定すればよいが、１〜２０μｍが好ましく、３〜１５μｍがより好ましい。
Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの厚さを上記範囲とすることにより、良好な電気伝導性が得られる、良好な印刷適性が得られる等の点で好ましい。
なお、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとは、厚さが同じでも異なってもよいが、基本的に、同じ厚さである。
【００６３】
モジュール本体１１において、支持体１２のＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの形成面には、接続電極１８が形成される。
接続電極１８は、長手方向に交互に形成されたＰ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを直列で電気的に接続するものである。前述のように、図示例において、熱電変換層は、長手方向に一定長さのものが一定間隔で形成される。従って、接続電極１８も、一定長さのものが一定間隔で形成される。また、モジュール本体１１は、接続電極１８の長手方向の中心で、幅方向に平行な折り返し線で山折りおよび谷折りで折り返される。
【００６４】
接続電極１８の形成材料は、必要な導電率を有するものであれば、各種の導電性材料で形成可能である。
具体的には、銅、銀、金、白金、ニッケル、アルミニウム、コンスタンタン、クロム、インジウム、鉄、銅合金などの金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の各種のデバイスで透明電極として利用されている材料等が例示される。中でも、銅、金、銀、白金、ニッケル、銅合金、アルミニウム、コンスタンタン等は好ましく例示され、銅、金、銀、白金、ニッケルは、より好ましく例示される。
また、接続電極１８は、例えば、クロム層の上に銅層を形成してなる構成等、積層電極であってもよい。
【００６５】
接続電極１８は、真空蒸着やスパッタリング等の気相成膜法や印刷等の塗布法など、接続電極１８の形成材料に応じた公知の方法でパターン形成すればよい。
【００６６】
接続電極１８の大きさは、モジュール本体１１の大きさ、支持体１２の幅、Ｐ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎの大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。
また、接続電極１８の厚さは、形成材料に応じて、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを十分な導電性を確保できる厚さを、適宜、設定すればよい。
【００６７】
このようなモジュール本体１１は、公知の方法で作製できる。
一例として、平板状の長尺な支持体１２に、形成材料に応じた公知の方法で熱電変換層および接続電極１８をパターニングして形成し、また、幅方向の接続電極１８等の外側の、長手方向に山折りとなる接続電極１８に対応する位置に貫通孔２８あるいはさらに補強部材２８ａを形成する。その後、プレス加工や突起を有するローラによる加工など、公知のシート状物の折り曲げ加工を行って、蛇腹状に折り返して、蛇腹状のモジュール本体１１とする。
また、これらの操作は、支持体１２（被処理基板）を長手方向に搬送しつつ各種の処理を連続的に行う、いわゆるロール・トゥ・ロールで行うのが好ましい。
【００６８】
前述のように、モジュール１０は、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層して、両者にワイヤー２４を挿通した構成を有する。絶縁部材２０は、本発明における蛇腹状部材の一種である。
絶縁部材２０は、絶縁性および可撓性を有する、長尺な支持体３０（絶縁層）の一方の表面に、熱伝導性層３２を形成したもので、モジュール本体１１と同様に、山折りおよび谷折りで交互に折り返された蛇腹状である。なお、本例においては、絶縁部材２０の折り返しによって支持体３０が内側すなわち熱伝導性層３２が凸になる側を山折り、同支持体１２が外側すなわち熱伝導性層３２が凹になる側を谷折りとする。
絶縁部材２０は、支持体３０をモジュール本体１１の接続電極１８や熱電変換層の形成面に向けて、凹凸を合わせて、モジュール本体１１に積層される。
【００６９】
支持体３０としては、絶縁性および可撓性を有するシート状物が、各種、利用可能である。具体的には、前述のモジュール本体１１で例示したシート状物が例示される。
支持体３０すなわち絶縁部材２０の幅は、モジュール本体１１の幅に応じて、適宜、設定すればよい。また、支持体３０の長さは、モジュール本体１１の長さ、モジュール本体１１および絶縁部材２０の凹凸の高さに応じて、適宜、設定すればよい。
支持体３０の厚さは、モジュール１０のサイズ等に応じて、充分な絶縁性を確保でき、かつ、熱伝導性層３２の支持体として作用できる厚さを、適宜、設定すればよい。
【００７０】
熱伝導性層３２は、高い熱伝導性を有する材料で形成される層である。図示例のモジュール１０においては、好ましい態様として、絶縁部材２０が熱伝導性層３２を有する。
従って、絶縁部材２０は、必ずしも、熱伝導性層３２を有する必要はなく、絶縁性の支持体３０のみで、絶縁部材２０を構成してもよい。
しかしながら、絶縁部材２０が熱伝導性層３２を有することにより、絶縁部材２０が放熱部材としても作用するため、熱電変換層の温度差を大きくして、発電量を向上できる。さらに、熱伝導性層３２を金属材料等で形成することで、絶縁部材２０の蛇腹状を好適に維持できる。
【００７１】
熱伝導性層３２の形成材料としては、いわゆる放熱フィン等で利用されている各種の物が利用可能である。具体的には、銅やアルミニウムなどの各種の金属材料、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの無機化合物、グラファイトなどのカーボン材等が例示される。中でも、銅やアルミニウムなどの金属材料は、好適に利用される。
熱伝導性層３２の厚さは、熱伝導性層３２の形成材料や絶縁部材２０の凹凸の大きさ等に応じて、必要な熱伝導性すなわち放熱効果を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
熱伝導性層３２は、接続電極１８と同様、形成材料に応じて、真空蒸着等の真空成膜法や印刷等の塗布法など、公知の方法で形成すればよい。
【００７２】
このような絶縁部材２０にも、蛇腹状の折り返しによる傾斜面の幅方向の両端部近傍に、貫通孔３６が形成される。
具体的には、絶縁部材２０の貫通孔３６は、幅方向には、モジュール本体１１の貫通孔２８と同じ位置に形成される。また、長手方向には、谷折り部において、谷折りの折り返し線に対して対称の位置に、一対、形成される。
モジュール本体１１の貫通孔２８と同様、貫通孔３６は、好ましくは、絶縁部材２０を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状となる位置に形成される。さらに、貫通孔３６は、好ましくは、絶縁部材２０をモジュール本体１１に積層した際に、モジュール本体１１の貫通孔２８とも直線状になるように、形成される。
【００７３】
絶縁部材２０も、前述のモジュール本体１１と同様、公知の方法で作製できる。
一例として、平板状の長尺な支持体３０の一面全面に、形成材料に応じた公知の方法で熱伝導性層３２を形成し、また、支持体３０の所定位置に貫通孔３４を形成する。
その後、プレス加工や突起を有するローラによる加工など、公知のシート状物の折り曲げ加工を行って、蛇腹状に折り返すことで、蛇腹状の絶縁部材２０とする。
これらの操作は、モジュール本体１１と同様、ロール・トゥ・ロールで行うのが好ましい。また、絶縁部材２０は、樹脂製の支持体に金属層等を形成してある市販品を用いて作製してもよい。
【００７４】
前述のように、本発明のモジュール１０は、蛇腹状のモジュール本体１１に、凹凸を合わせて、蛇腹状の絶縁部材２０を積層し、モジュール本体１１の貫通孔２８および絶縁部材２０の貫通孔３６を貫通して、モジュール本体１１および絶縁部材２０を挿通する可撓性のワイヤー２４を有する。すなわち、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを組み合わせて、ワイヤー２４によって両者を挿通することにより、蛇腹の凹凸を合わせてモジュール本体１１と絶縁部材２０とを組み合わせた状態を維持する。
本発明は、このような構成を有することにより、蛇腹状のモジュール本体１１に、蛇腹状の絶縁部材２０や放熱部材等を組み合わせ、尚且つ、安定してモジュール本体１１と絶縁部材２０等とを組み合わせた構成を維持可能にして取り扱い性を向上し、さらに、可撓性を有し、例えば、管状の熱源等にも良好な取り扱い性で容易に装着することを可能にした、モジュール１０を得ている。
【００７５】
特許文献１等にも示されるように、蛇腹状で可撓性を有する熱電変換モジュールが知られている。このような可撓性を有する蛇腹状の熱電変換モジュールでは、例えば、小型化できる、伝熱効率の向上、熱電変換素子の実装密度の向上等を目的として、折り返した支持体を長手方向すなわち熱電変換層の配列方向に圧縮して、可能な限り蛇腹を閉じた状態とした方が有利である。
【００７６】
ところが、従来の蛇腹状の熱電変換モジュールでは、蛇腹を閉じると、山折り部において電極同士が接触して、短絡してしまい、発電しなくなってしまう。
そのため、蛇腹状の熱電変換モジュールの蛇腹を閉じる場合には、絶縁部材を組み合わせることが考えられる。
蛇腹状の熱電変換モジュールにおいて、何らかの部材を組み合わせる場合には、当然、組み合わせる部材も蛇腹状であるのが好ましい。例えば、蛇腹状の熱電変換モジュールにおいて、山折り部における電極同士の接触を防止するためには、長尺な絶縁体を蛇腹状に折り返した絶縁部材を、熱電変換モジュールに積層し、絶縁部材によって山折り部の接続電極を覆う構成が考えられる。
これにより、熱電変換モジュールの蛇腹を閉じた状態としても、山折り部の接続電極が短絡することを防止できる。
【００７７】
ここで、蛇腹状の熱電変換モジュールに、蛇腹状の部材を積層しただけでは、熱源等に装着する際に、容易に熱電変換モジュールから蛇腹状の部材が脱離してしまう。そのため、例えば、蛇腹状の部材を積層した蛇腹状の熱電変換モジュールを管状の熱源等に装着する場合には、蛇腹状の部材を押えつつ巻き付けを行うなど、蛇腹状の部材と熱電変換モジュールとの積層状態を維持しつつ、熱源への装着を行う必要が有る。
すなわち、蛇腹状の熱電変換モジュールに、蛇腹状の部材を積層しただけでは、取り扱い性が悪く、熱源への装着等の作業性が悪い。加えて、熱電変換モジュールからの蛇腹状の部材の脱離を防止するためには、熱源の形状等にも制約が生じる可能性が有る。
【００７８】
これに対し、本発明のモジュール１０は、可撓性を有する蛇腹状のモジュール本体１１と、可撓性を有する蛇腹状の絶縁部材２０とを凹凸を合わせて積層するのみならず、モジュール本体１１の傾斜面に形成される貫通孔２８および絶縁部材２０の傾斜面に形成される貫通孔３６を貫通して、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを挿通するワイヤー２４を有する。
そのため、折り曲げるなどモジュール１０を変形させたり、モジュール本体１１および絶縁部材２０のいずれか一方のみを支持した場合でも、モジュール本体１１と絶縁部材２０とが解離することが無い。
【００７９】
また、モジュール本体１１および絶縁部材２０のみならず、ワイヤー２４も可撓性を有するので、長手方向に折り曲げることが可能であり、例えば、曲面状に湾曲させた状態にして管状の熱源に装着する等、様々な形状の熱源に装着することが可能である。加えて、モジュール本体１１および絶縁部材２０を挿通するのがワイヤー２４すなわち線状部材であるので、長手方向に押圧して容易に蛇腹を閉じることができ、さらに、押圧状態による圧縮の程度すなわち蛇腹の凹凸の間隔（蛇腹の間隔）も、全体的あるいは部分的に、容易に変更できる。しかも、モジュール本体１１と絶縁部材２０とが解離することが無い。
そのため、取り扱いが良好であり、曲面や屈折している面などの様々な形状の熱源に装着する際にも、良好な作業性で装着を行うことができる。
【００８０】
さらに、図示例のモジュール１０は、山折り側の接続電極１８を覆って、支持体３０をモジュール本体１１に向けて絶縁部材２０を積層するので、図１Ｃに示すように、モジュール１０の蛇腹を閉じた場合でも、山折り側の接続電極１８同士が接触して短絡することを防止できる。
【００８１】
本発明のモジュール１０において、ワイヤー２４は、可撓性を有する線状部材が、各種、利用可能である。具体的には、糸（紐）、針金などの金属線、絶縁性材料で被覆された金属線などが例示される。
【００８２】
本発明のモジュール１０において、モジュール本体１１におけるワイヤー２４の貫通位置は、熱電変換層および接続電極１８の形成部以外とするのが好ましい。これにより、熱電変換層や電極の面積が低減することを防止し、また、モジュール１０の強度も確保できる。さらに、電気伝導性を有するワイヤー２４を用いた場合でも、熱電変換層や電極とワイヤーとの間で短絡が生じることを防止できる。
特に、ワイヤー２４は、図示例のように、幅方向に接続電極１８の外側で、かつ、長手方向（傾斜面の傾斜方向）には接続電極１８と同じ位置で、傾斜面を貫通するのが好ましい。モジュール１０を長手方向に押圧して、図１Ｃに示すように蛇腹を閉じた（蛇腹を畳んだ）場合には、ワイヤー２４で縛って、蛇腹を閉じた状態を維持することが考えられる。そのため、図示例のように、幅方向に接続電極１８の外側で、長手方向に接続電極１８と同じ位置にワイヤー２４を挿通することにより、蛇腹を閉じた際に、通常、金属材料で形成される接続電極を支持体１２を介して密着させることができ、山折り側において、幅方向および長手方向における熱電変換層の温度ムラを小さくして、効率の良い発電を行うことができる。
【００８３】
前述のように、絶縁部材２０は、絶縁性の支持体３０の一面に金属材料等からなる熱伝導性層３２を設けたものであり、放熱部材としても作用する。
従って、図３に概念的に示すように、絶縁部材２０の山折り部の高さを、モジュール本体１１の山折り部の高さよりも高くして、絶縁部材２０の山折り部をモジュール本体１１から大きく突出させてもよい。これにより、絶縁部材２０を放熱フィンとして作用させて、熱電変換層の温度差を大きくして、モジュール１０の発電量を大きくできる。また、図示例においては、長手方向に接続電極１８と同じ位置にワイヤー２４を挿通しているので、熱伝導性が高い接続電極１８と、放熱フィンとして作用する絶縁部材２０の熱伝導性層３２とを、支持体３０を介して密着させることができ、より放熱効果を向上できる。
【００８４】
また、例えば、モジュール本体１１側を管状の熱源などの曲面に装着した場合には、絶縁部材２０の山折り部同士は離間するので、絶縁部材２０は、より有効に放熱フィンとして作用し、発電量を向上できる。この点に関しては、他の態様も同様である。
【００８５】
ここで、モジュール本体１１の凹凸の高さをＨ、モジュール本体１１の山折り部（その頂部）と絶縁部材２０の山折り部（同前）との高さの差を突出量Ｌとした際に、突出量Ｌが高さＨの０．５〜５倍であるのが好ましい。すなわち、『０．５Ｈ≦Ｌ≦５Ｈ』を満たすのが好ましい。
絶縁部材２０の山折り部の突出量Ｌをモジュール１０の凹凸の高さＨの０．５倍以上とすることにより、充分な放熱効果を得て、発電量を向上できる。
また、絶縁部材２０の山折り部の突出量Ｌをモジュール１０の凹凸の高さＨの５倍以下とすることにより、モジュール１０が不要に大きくなることを防止して、設置場所の自由度の向上、モジュール１０の用途の拡大等を図ることができる。
【００８６】
絶縁部材２０の山折り部は、高さが異なってもよい。すなわち、絶縁部材２０は、高さが異なる凹凸（高さが異なる山折り部）を有してもよい。この構成は、特に、図３に示すように、絶縁部材２０の山折り部をモジュール本体１１から大きく突出させる場合に有効である。
この際において、絶縁部材２０の山折り部の突出量を前述の突出量Ｌと同様にして、最も高い山折り部における突出量を最大突出量Ｌ１、それ以外の山折り部の突出量をＬ２とした際に、最大突出量Ｌ１と突出量Ｌ２との差Ｌｄが、最大突出量Ｌ１の１／２以上であるのが好ましい。すなわち、『Ｌｄ≧０．５Ｌ１（但し、Ｌｄ＝Ｌ１−Ｌ２）』を満たすのが好ましい。
高さが異なる頂部を有する絶縁部材２０において、最大突出量Ｌ１と突出量Ｌ２との差Ｌｄを、最大突出量Ｌ１の１／２以上とすることにより、モジュール１０において、絶縁部材２０の突出部に空気が篭もることを好適に防止して、放熱効果を向上して、より大きな発電量が得られる。
【００８７】
図４Ａに、本発明の熱電変換モジュールの別の例を概念的に示す。図４Ｂに、図４Ａに示す熱電変換モジュールの蛇腹を閉じた状態を概念的に示す。
なお、図４Ａ等に示す熱電変換モジュールは、前述の図１Ａ等に示す熱電変換モジュールと同じ部材を多用するので、同じ部材には同じ符号を付し、説明は、異なる部位を主に行う。この点に関しては、後述する本発明の熱伝導性積層体も含めて、本発明の熱電変換モジュールの他の態様も同様である。
【００８８】
図１Ａ〜図１Ｃに示すモジュール１０は、蛇腹の凹凸を合わせてモジュール本体１１に絶縁部材２０を積層して、両者にワイヤー２４を挿通した構成を有する。
これに対して、図４Ａに示す熱電変換モジュール４０は、モジュール１０の絶縁部材２０に、さらに、蛇腹状の放熱部材４２を蛇腹の凹凸を合わせて積層し、絶縁部材２０および放熱部材４２に第２線状部材としてのワイヤー４６を挿通したものである。すなわち、放熱部材４２は、絶縁部材２０のモジュール本体１１とは逆側の面に積層される。放熱部材４２は、本発明における蛇腹状部材の１つである。
以下の説明では、熱電変換モジュール４０を『モジュール４０』とも言う。
【００８９】
放熱部材４２は、熱伝導性の高い材料からなるシート状物を、山折りおよび谷折りによって交互に折り返して、蛇腹状にしたものである。本例においては、放熱部材４２の絶縁部材２０側に凸となる側を谷折り、逆側を山折りとする。
放熱部材４２の形成材料としては、金属材料など、前述の熱伝導性層３２の形成材料として例示した各種の材料が利用可能である。また、蛇腹状とする折り返し加工も、プレス加工等の公知の方法で行えばよい。
【００９０】
モジュール４０において、絶縁部材２０の蛇腹状の折り返しによる傾斜面には、幅方向の両端部近傍に、貫通孔４８が形成される。貫通孔４８は、長手方向には、山折り部において、山折りの折り返し線に対称に、一対、形成される。貫通孔４８は、好ましくは、絶縁部材２０を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状となるように形成される。
他方、放熱部材４２の蛇腹状の折り返しによる傾斜面にも、幅方向の両端部近傍に、貫通孔５０が形成される。貫通孔５０は、幅方向には貫通孔４８と同位置に形成される。また、貫通孔５０は、長手方向には、谷折り部において、谷折りの折り返し線に対称に、一対、形成される。貫通孔５０は、好ましくは、放熱部材４２を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状になるように形成される。さらに、貫通孔５０は、好ましくは、絶縁部材２０に放熱部材４２を積層した際に、絶縁部材２０の貫通孔４８とも直線状になるように形成される。
【００９１】
モジュール４０は、ワイヤー２４が挿通するモジュール本体１１と絶縁部材２０との積層体、すなわち、前述のモジュール１０の絶縁部材２０の上に、熱伝導性材料で形成された放熱部材４２を積層し、絶縁部材２０の貫通孔４８と放熱部材４２の貫通孔５０とを貫通して、絶縁部材２０および放熱部材４２にワイヤー４６を挿通した構成を有する。
従って、モジュール４０は、放熱部材４２が放熱フィンとして作用するので、熱電変換層の温度差を大きくして、大きな発電量を得られる。
また、モジュール本体１１および絶縁部材２０にはワイヤー２４が挿通され、絶縁部材２０および放熱部材４２にはワイヤー４６が挿通されている。そのため、前述のモジュール１０と同様、各部材が解離することがなく、また、蛇腹を閉じることも、蛇腹の凹凸の間隔すなわち蛇腹の間隔の調節も容易に行えるので、取り扱いが良好であり、曲面などの様々な形状の熱源に装着する際にも、良好な作業性で装着を行うことができる。
【００９２】
放熱部材４２を有するモジュール４０において、放熱部材４２の山折り部の突出量は、突出量の基準を絶縁部材２０の山折り部（その頂部）に置き換えて、前述の図３に示す例と同様にするのが好ましい。
また、放熱部材４２を有するモジュール４０においても、放熱部材４２は、高さの異なる山折り部すなわち高さの異なる凹凸を有してもよい。この際において、放熱部の山折り部の高さの差は、前述の例と同様にするのが好ましい。
【００９３】
さらに、図４Ａ等に示すモジュール４０では、２本のワイヤーを用い、積層したモジュール本体１１と絶縁部材２０とをワイヤー２４で挿通し、さらに、放熱部材４２を積層して絶縁部材２０と放熱部材４２とをワイヤー４６で挿通してる。しかしながら、本発明の熱電変換モジュールは、これに限定はされない。
すなわち、モジュール本体１１、絶縁部材２０および放熱部材４２の位置関係、蛇腹の凹凸の大きさ、蛇腹同士での凹部への凸部の挿入量等に応じて、可能な場合には、モジュール本体１１、絶縁部材２０および放熱部材４２に共通のワイヤーを挿通してもよい。この点に関しては、後述する各種の構成において、３以上の蛇腹状物を積層する構成でも、同様である。すなわち、本発明においては、３以上の蛇腹状物を積層する様々な積層構成において、３以上の蛇腹状物に共通のワイヤーを挿通してもよい。
【００９４】
本発明の熱電変換モジュールは、図１Ａ〜図１Ｃに示す、積層したモジュール本体１１と絶縁部材２０とをワイヤー２４で挿通した構成や、図４Ａおよび図４Ｂに示す、積層したモジュール本体１１と絶縁部材２０とをワイヤー２４で挿通し、さらに、放熱部材４２を積層して絶縁部材２０と放熱部材４２とをワイヤー４６で挿通した構成以外にも、蛇腹状のモジュール本体１１に、絶縁部材２０なとの蛇腹状部材を積層した、各種の構成が利用可能である。
【００９５】
一例として、図５に概念的に示すように、蛇腹の凹凸を合わせて、放熱部材４２を、絶縁部材２０の上ではなく、モジュール本体１１の下側に設けて、モジュール本体１１と放熱部材４２とを、ワイヤー５２によって挿通した構成が例示される。すなわち、放熱部材４２を、絶縁部材２０の上ではなく、モジュール本体１１の支持体１２側に設けて、モジュール本体１１と放熱部材４２とを、ワイヤー５２によって挿通した構成が例示される。言い換えれば、放熱部材４２を、モジュール本体１１の絶縁部材２０とは逆側の支持体１２側に設け、モジュール本体１１を、山折り側の絶縁部材２０と谷折り側の放熱部材４２とで挟んだ構成が例示される。
また、別の例として、図６に概念的に示すように、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層してワイヤー２４を挿通した構成を挟むように、蛇腹の凹凸を合わせて放熱部材４２を配置して、放熱部材４２およびモジュール本体１１にワイヤー５２を挿通し、絶縁部材２０および放熱部材４２にワイヤー４６を挿通した構成も利用可能である。
さらに、図５に示す熱電変換モジュールにおいて、絶縁部材２０を有さず、モジュール本体１１の下側すなわち支持体１２側に放熱部材４２を設けた、モジュール本体１１および放熱部材４２のみを積層した構成も利用可能である。
なお、ワイヤー（線状部材）が貫通する貫通孔は、基本的に、モジュール本体１１の貫通孔２８と絶縁部材２０の貫通孔３６、絶縁部材２０の貫通孔４８と放熱部材４２の貫通孔と同様であるので、図５および図６では省略している。
【００９６】
また、以上の例では、蛇腹状部材として、絶縁部材２０および放熱部材４２を例示しているが、本発明においては、蛇腹状であれば、これ以外にも、各種の部材が利用可能である。
具体的には、絶縁部材２０および放熱部材４２以外の蛇腹状部材としては、蛇腹間の距離調節用の部材等が例示される。蛇腹間の距離調節用の部材は、一例として、金属で形成すればよい。
【００９７】
本発明の熱電変換モジュール１０において、絶縁部材２０や放熱部材４２の幅は、一般的に、モジュール本体１１の幅と同等である。しかしながら、本発明は、これに限定はされない。
一例として、図７に、図１Ａ〜図１Ｃに示すモジュール１０を例示して概念的に示すように、絶縁部材２０の幅方向の大きさを、モジュール本体１１の幅方向の大きさよりも大きくして、幅方向の一方、あるいは幅方向の両側で、モジュール本体１１の幅方向の端部から、絶縁部材２０が突出するようにしてもよい。
なお、図７は、モジュール１０を長手方向に見た図であり、すなわち、図１Ａを図中横方向から見た図である。
また、図５および図６に示すように、絶縁部材２０に加えて放熱部材４２を用いた場合にも、同様に、モジュール本体１１の幅方向の端部から、絶縁部材２０および／または放熱部材４２が突出するようにしてもよい。図６に示すように、２つの放熱部材４２を有する場合には、モジュール本体１１の幅方向の端部から突出するのは、一方の放熱部材４２でも両方の放熱部材４２でもよい。さらに、絶縁部材２０を有さず、放熱部材４２をモジュール本体１１の支持体１２側に設けた前述の構成でも、モジュール本体１１の幅方向の端部から、放熱部材４２が突出するようにしてもよい。
【００９８】
前述のように、絶縁部材２０は、絶縁性の支持体３０の表面に熱伝導性層３２を形成したものであり、放熱部材としての作用も発現できる。また、放熱部材４２は、熱伝導性の高い材料で形成される。
従って、図７に示すように、絶縁部材２０（放熱部材４２）を、幅方向にモジュール本体１１から突出させることにより、絶縁部材２０のモジュール本体１１から突出する領域が放熱フィンのように作用して、良好な放熱効果が得られる。そのため、この構成によれば、モジュール本体１１の熱電変換層における温度差を大きくして、熱電変換モジュールにおける発電量を大きくできる。
【００９９】
モジュール本体１１からの絶縁部材２０の幅方向の突出量は、モジュール１０の大きさや、想定されるモジュール１０の設置場所等に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、図７に示すように、モジュール本体１１の幅をＷ、モジュール本体１１からの幅方向への絶縁部材２０（放熱部材４２）の突出量をＰとした際に、突出量Ｐが、モジュール本体１１の幅Ｗの０．１〜１０倍であるのが好ましい。すなわち、『０．１Ｗ≦Ｐ≦１０Ｗ』を満たすのが好ましい。
幅方向への絶縁部材２０の突出量Ｐをモジュール本体１１の幅Ｗの０．１倍以上とすることにより、充分な放熱効果を得て、発電量を向上できる。
また、幅方向への絶縁部材２０の突出量Ｐをモジュール本体１１の幅Ｗの１０倍以下とすることにより、モジュール１０が不要に大きくなることを防止して、設置場所の自由度の向上、モジュール１０の用途の拡大等を図ることができる。
【０１００】
なお、放熱部材４２をモジュール本体１１から幅方向に突出させる構成では、放熱部材４２は、図４Ａに示すように絶縁部材２０から突出してもよいが、絶縁部材２０からの突出量が殆どなくてもよい。
すなわち、放熱部材４２をモジュール本体１１から幅方向に突出させる場合には、放熱フィンの山折り部の高さと、絶縁部材２０の山折り部の高さとの差は、放熱部材４２の厚さ分のみであってもよい。
この点に関しては、図５および図６に示す熱電変換モジュールでも、同様である。
【０１０１】
以上の例は、蛇腹状のモジュール本体１１に、蛇腹状部材として、蛇腹状の絶縁部材２０および／または蛇腹状の放熱部材４２を組み合わせた例であるが、本発明においては、蛇腹状部材として、蛇腹状の熱電変換部材も利用可能である。
図８に、その一例を示す。
【０１０２】
図８に示す熱電変換モジュール７０は、モジュール本体１１の支持体１２側に、蛇腹状の熱電変換部材７２を、２つ、凹凸を合わせて積層し、モジュール本体１１および２つの熱電変換部材７２にワイヤー７４を挿通した構成を有する。なお、図８に示す熱電変換モジュール７０においては、モジュール本体１１は、山折り部に形成される貫通孔２８および補強部材２８ａを有さない。
以下の説明では、熱電変換モジュール７０を『モジュール７０』とも言う。
【０１０３】
熱電変換部材７２は、支持体の一方の面に形成される、互いに離間する熱電変換層と、隣接する熱電変換層を接続する接続電極とを有するものである。この熱電変換部材７２も、モジュール本体１１と同様、熱電変換による発電を行うものである。すなわち、モジュール本体１１および熱電変換部材７２は、共に、熱電変換による発電を行う、蛇腹状の発電モジュール単体である。
図８に示される熱電変換部材７２は、好ましい態様として、モジュール本体１１と同様の構成を有する。
すなわち、熱電変換部材７２は、長尺な支持体１２の長手方向に、一定間隔で、一定長さのＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎを、交互に有している。また、熱電変換部材７２は、隣接するＰ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを接続する接続電極１８を有し、接続電極１８の長手方向の中心において山折りおよび谷折りに交互に折り返した、蛇腹状の形状を有する。
【０１０４】
２つの熱電変換部材７２の内、１つは、モジュール本体１１の支持体１２と、自身の熱電変換層（部材熱電変換層）とを対面して、モジュール本体１１に積層される。
もう１つの熱電変換部材７２は、モジュール本体１１に積層される熱電変換部材７２の支持体１２（部材支持体）と、自身の熱電変換層とを対面して、熱電変換部材７２に積層される。
【０１０５】
モジュール本体１１の傾斜面には、谷折り部において、幅方向の両端部近傍に、貫通孔７６が形成される。好ましくは、貫通孔７６は、補強部材２８ａと同様の補強部材に形成される。
貫通孔２８と同様、貫通孔７６は、好ましい態様として、幅方向には、支持体１２の幅方向のＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎと、接続電極１８との形成領域の外側に位置する。また、貫通孔２８は、長手方向には、谷折りされる接続電極１８と同位置に、長手方向に接続電極１８の中心（図２に一点鎖線で示す折り返し線を参照）に対して対称の位置に、一対、形成される。
さらに、貫通孔２８と同様、貫通孔７６も、好ましくは、支持体１２を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状になる位置に形成される。
【０１０６】
熱電変換部材７２にも、谷折り部において、傾斜面の幅方向の両端部近傍に、貫通孔７８が形成される。好ましくは、貫通孔７８も、補強部材２８ａと同様の補強部材に形成される。
具体的には、熱電変換部材７２の貫通孔７８は、幅方向には、モジュール本体１１の貫通孔７６と同じ位置に形成される。また、長手方向には、谷折り部において、谷折りの折り返し線に対して対称の位置に、一対、形成される。
貫通孔７８は、好ましくは、熱電変換部材７２を蛇腹状に折り返した際に、長手方向に直線状となる位置に形成される。さらに、貫通孔７８は、好ましくは、熱電変換部材７２をモジュール本体１１に積層した際に、モジュール本体１１の貫通孔７６とも直線状になるように、形成される。
【０１０７】
モジュール７０では、モジュール本体１１の貫通孔７６、および、熱電変換部材７２の貫通孔７８を貫通して、モジュール本体１１および２つの熱電変換部材７２をワイヤー７４で挿通する。
従って、モジュール７０でも、前述のモジュール１０と同様、各部材が解離することがなく、また、蛇腹を閉じることも、蛇腹の凹凸の間隔すなわち蛇腹の間隔の調節も容易に行えるので、取り扱いが良好であり、曲面などの様々な形状の熱源に装着する際にも、良好な作業性で装着を行うことができる。また、モジュール７０は、実質的に熱電変換による発電を行う蛇腹状の発電モジュール単体を、３つ、積層した構成を有するので、大きな発電量を得られる。さらに、モジュール本体１１および熱電変換部材７２の熱電変換層は、他の部材の支持体１２に対面して積層されるので、蛇腹を閉じた場合における熱電変換層の短絡も防止できる。
【０１０８】
前述のように、モジュール本体１１と同様、熱電変換部材７２は、熱電変換による発電を行う蛇腹状の発電モジュール単体である。また、図示例においては、好ましい態様として、熱電変換部材７２は、モジュール本体１１と同様の構成を有する。
本発明においては、このように、熱電変換による発電を行う蛇腹状の発電モジュール単体を複数有する構成では、いずれの蛇腹状の発電モジュール単体を、本発明の熱電変換モジュールにおけるモジュール本体と見なしてもよい。
従って、モジュール７０においては、熱電変換部材７２およびモジュール本体１１の、いずれの蛇腹状の発電モジュール単体を、本発明におけるモジュール本体と見なしてもよい。
【０１０９】
例えば、以上の説明では、図８に示すモジュール７０は、モジュール本体１１と、モジュール本体１１の支持体１２に、熱電変換層（部材熱電変換層）を対面して積層される熱電変換部材７２と、この熱電変換部材７２の支持体１２（部材支持体）に、熱電変換層を対面して積層される熱電変換部材７２と、を有する構成である（モジュール本体１１／熱電変換部材７２／熱電変換部材７２の構成）。
しかしながら、図８に示すモジュール７０は、モジュール本体１１と、モジュール本体１１の支持体１２に、熱電変換層を対面して積層される熱電変換部材７２と、モジュール本体１１の熱電変換層に、支持体１２を対面して積層される熱電変換部材７２と、を有する構成と見なすこともできる（熱電変換部材７２／モジュール本体１１／熱電変換部材７２の構成）。
あるいは、モジュール７０は、モジュール本体１１と、モジュール本体１１の熱電変換層に、支持体１２を対面して積層される熱電変換部材７２と、この熱電変換部材７２の支持体１２に、熱電変換層を対面して積層される熱電変換部材７２と、を有する構成と見なすこともできる（熱電変換部材７２／熱電変換部材７２／モジュール本体１１の構成）。
【０１１０】
この点に関しては、複数の蛇腹状の発電モジュール単体を有し、かつ、後述するように蛇腹状の発電モジュール単体の構成が異なっている場合でも、同様であり、いずれの構成の蛇腹状の発電モジュール単体を、本発明におけるモジュール本体と見なしてもよい。
例えば、本発明の熱電変換モジュールが、後述する図１０に示すモジュール本体８４と同様の構成の蛇腹状の発電モジュール単体と、モジュール本体１１と同様の構成の蛇腹状の発電モジュール単体とを有する場合には、モジュール本体８４と同構成の物を本発明におけるモジュール本体と見なし、モジュール本体１１と同構成の物を本発明における熱電変換部材と見なしてもよく、逆に、モジュール本体１１と同構成の物を本発明におけるモジュール本体と見なし、モジュール本体８４と同構成の物を本発明における熱電変換部材と見なしてもよい。
【０１１１】
図８に示すモジュール７０は、熱電変換部材７２を２つ有するものであるが、本発明は、これに限定はされない。すなわち、本発明の熱電変換モジュールは、熱電変換部材７２を１つのみ有する、２つの蛇腹状の発電モジュール単体を積層した構成でもよい。この際には、熱電変換部材７２は、モジュール本体１１の熱電変換層側に積層されても、支持体１２側に積層されてもよい。
あるいは、熱電変換部材７２を３以上有する、４以上の蛇腹状の発電モジュール単体を積層した構成でもよい。
【０１１２】
図８に示すモジュール７０は、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とが同じ構成を有する。しかしながら、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、本発明において、蛇腹状部材として熱電変換部材を有する構成では、モジュール本体と熱電変換部材とで、熱電変換層の形状および／または位置、接続電極の形状および／または位置、熱電変換層の種類（Ｐ型およびＮ型の両方、Ｐ型のみ、Ｎ型のみ）等が異なってもよい（後述する図１０および図１１参照）。すなわち、モジュール本体と熱電変換部材とで構成が異なってもよい。また、複数の熱電変換部材を有する場合には、熱電変換部材同士で、構成が異なってもよい。
この場合には、いずれの蛇腹状の発電モジュール単体を本発明におけるモジュール本体と見なしてもよいのは、前述のとおりである。
しかしながら、後述する本発明の製造方法の第２の態様に示すように、モジュール本体１１と熱電変換部材７２を積層した状態での蛇腹状の折り返しが可能である等の点で、複数の蛇腹状の発電モジュール単体を有する場合には、全ての蛇腹状の発電モジュール単体で、山折りおよび谷折りの位置を一致するのが好ましく、図８に示すように、全ての蛇腹状の発電モジュール単体が同じ構成であるのが特に好ましい。
【０１１３】
本発明の熱電変換モジュールは、このように１以上の蛇腹状の熱電変換部材を有する構成でも、絶縁部材２０および／または放熱部材４２を有してもよい。
例えば、図９に示す熱電変換モジュール８０のように、図８に示すモジュール７０に、図１Ａ〜図１Ｃに示すモジュール１０と同様に絶縁部材２０を設けてもよい。
あるいは、図４に示すモジュール４０、図５に示す熱電変換モジュール、および、図６に示す熱電変換モジュール等において、モジュール本体１１に、１以上の熱電変換部材７２（熱電変換による発電を行う蛇腹状の発電モジュール単体）を積層してもよい。
また、図１Ａ〜図１Ｃに示すモジュール１０において、絶縁部材２０の上に熱電変換部材７２を設けてもよい。
【０１１４】
また、図８に示す例は、モジュール本体１１と熱電変換部材７２、および、熱電変換部材７２同士で、支持体１２と熱電変換層とを対面して積層を行っているが、本発明は、これにも限定はされない。
例えば、図８に示すように、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とが同じ構成を有する場合には、熱電変換部材７２を表裏反転して、熱電変換層同士を対面して、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とを積層してもよい。言い換えれば、図８に示すように、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とが同じ構成を有する場合には、支持体１２の一点鎖線（図２参照）における山折りと谷折りとを逆にして、熱電変換層同士を対面して、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とを積層してもよい。
この場合には、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とで、Ｐ型熱電変換層１４ｐ同士が接触し、また、Ｎ型熱電変換層１６ｎ同士が接触する。そのため、モジュール本体１１と熱電変換部材７２とを熱電変換層を対面した状態で積層しても、短絡は生じない。
【０１１５】
以上の例において、モジュール本体１１は、蛇腹状に折り返された支持体１２の一方の面において、傾斜面に一面ずつ交互にＰ型熱電変換層１４ｐおよびＮ型熱電変換層１６ｎを設け、隣接するＰ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを隣接する傾斜面を跨ぐ接続電極１８で接続した構成を有するが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
例えば、モジュール本体（熱電変換部材）は、蛇腹状に折り返した支持体１２の１つの傾斜面に、互いに離間して、Ｐ型熱電変換層１４ｐとＮ型熱電変換層１６ｎとを設けてもよい。
【０１１６】
図１０に、その一例を示す。
なお、図１０に示すモジュール本体８４は、図２等に示す前述のモジュール本体１１と同じ部材を多数用いているので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる点を主に行う。この点に関しては、図１１に示すモジュール本体９５も同様である。
また、これらのモジュール本体は、熱電変換部材としても利用可能である。
【０１１７】
図１０は、図２と同様、モジュール本体８４を平面状に延ばした概念図である。なお、図１０において、支持体１２の山折りおよび谷折りは、一点鎖線で交互に行う。すなわち、一点鎖線の間が、蛇腹状に折り返される支持体１２の傾斜面となる。
図１０に示すモジュール本体８４は、互いに離間するＰ型熱電変換層８６ｐ、Ｎ型熱電変換層９０ｎおよびＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面と、互いに離間するＮ型熱電変換層９０ｎ、Ｐ型熱電変換層８６ｐおよびＮ型熱電変換層９０ｎを有する傾斜面とを、長手方向に交互に有する。
【０１１８】
Ｐ型熱電変換層８６ｐ、Ｎ型熱電変換層９０ｎおよびＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面においては、２つのＰ型熱電変換層８６ｐで幅方向にＮ型熱電変換層９０ｎを挟むように、熱電変換層が配置される。
この傾斜面において、Ｐ型熱電変換層８６ｐとＮ型熱電変換層９０ｎとＰ型熱電変換層８６ｐとは、２本の接続電極９４で直列に接続される。接続電極９４は、長手方向にＮ型熱電変換層９０ｎを挟むようにして、一方のＰ型熱電変換層８６ｐとＮ型熱電変換層９０ｎとを接続し、Ｎ型熱電変換層９０ｎと他方のＰ型熱電変換層８６ｐとを接続する。
他方、Ｎ型熱電変換層９０ｎ、Ｐ型熱電変換層８６ｐおよびＮ型熱電変換層９０ｎを有する傾斜面においては、２つのＮ型熱電変換層９０ｎで幅方向にＰ型熱電変換層８６ｐを挟むように、熱電変換層が配置される。
この傾斜面において、Ｎ型熱電変換層９０ｎとＰ型熱電変換層８６ｐとＮ型熱電変換層９０ｎとは、２本の接続電極９４で直列に接続される。接続電極９４は、長手方向にＰ型熱電変換層８６ｐを挟むようにして、一方のＮ型熱電変換層９０ｎとＰ型熱電変換層８６ｐとを接続し、Ｐ型熱電変換層８６ｐと他方のＮ型熱電変換層９０ｎとを接続する。
【０１１９】
隣接する傾斜面では、幅方向の一方の端部で、Ｎ型熱電変換層９０ｎとＰ型熱電変換層８６ｐとが、傾斜面の稜線を跨ぐ接続電極９２によって接続される。接続電極９２による隣接する傾斜面のＮ型熱電変換層９０ｎとＰ型熱電変換層８６ｐとの接続は、幅方向の端部の熱電変換層において、交互に行われる。
これにより、支持体１２に形成される全てのＰ型熱電変換層８６ｐとＮ型熱電変換層９０ｎとが、交互に、直列に接続される。
【０１２０】
以上の例においては、好ましい態様として、モジュール本体がＮ型熱電変換層とＰ型熱電変換層との両方を有するが、本発明は、これに限定はされず、モジュール本体（熱電変換部材）がＮ型熱電変換層もしくはＰ型熱電変換層のみを有する構成でもよい。
図１１に、その一例を示す。
【０１２１】
図１１も、図２と同様、モジュール本体を平面状に延ばした概念図である。図１１においても、支持体１２の山折りおよび谷折りは、一点鎖線で交互に行う。
図１１に示すモジュール本体９５は、幅方向の端部近傍に２つのＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面と、幅方向の中央に１つのＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面とを、長手方向に交互に有する。
【０１２２】
幅方向の端部近傍に２つのＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面では、２つのＰ型熱電変換層８６ｐが接続電極９６で接続される。接続電極９６によるＰ型熱電変換層８６ｐの接続は、２つのＰ型熱電変換層８６ｐの長手方向の逆側の端部において行われる。
この傾斜面において、２つのＰ型熱電変換層８６ｐには、傾斜面の稜線を跨ぐ接続電極９２が接続される。各Ｐ型熱電変換層８６ｐに接続される接続電極９２は、互いに異なる傾斜面に到る。
【０１２３】
幅方向の中央に１つのＰ型熱電変換層８６ｐを有する傾斜面では、Ｐ型熱電変換層８６ｐを長手方向に挟んで、Ｐ型熱電変換層８６ｐに２本の接続電極９８が接続される。
一方の接続電極９８は、一方の傾斜面側の稜線を跨ぐ接続電極９２に接続される。他方の接続電極９８は、長手方向に逆側の傾斜面側の稜線を跨ぐ接続電極９２に接続される。
これにより、支持体１２に形成される多数のＰ型熱電変換層８６ｐが、直列に接続される。
【０１２４】
以上の例は、モジュール本体は、支持体の一方の面のみに熱電変換層を有するが、本発明は、これに限定はされない。すなわち、本発明の熱電変換モジュールにおいては、モジュール本体（熱電変換部材）が、支持体の両面に熱電変換層を有してもよい。
さらに、本発明の熱電変換モジュールにおいて、熱電変換部材を有し、かつ、モジュール本体の熱電変換層と熱電変換部材の熱電変換層とを対面して積層する場合や、熱電変換部材同士の熱電変換層を対面して積層する場合には、モジュール本体と熱電変換層との間に絶縁性材料のみからなる蛇腹状の絶縁部材を設けてもよく、あるいは、モジュール本体および／または熱電変換層の熱電変換層を、絶縁性の被膜で被覆してもよい。
【０１２５】
図１２に、本発明の熱伝導性積層体の一例を概念的に示す。
図１２に示す熱伝導性積層体５６は、前述の絶縁部材２０と放熱部材４２とを、蛇腹の凹凸を合わせて積層して、絶縁部材２０の貫通孔および放熱部材の貫通孔５０を貫通して、ワイヤー４６で絶縁部材２０および放熱部材４２を挿通したものである。
すなわち、熱伝導性積層体５６は、図４Ａに示すモジュール１０から、モジュール本体１１を取り除いたものである。言い換えれば、図４Ａに示すモジュール１０は、モジュール本体１１に、蛇腹の凹凸を合わせて、図１２に示す熱伝導性積層体５６を組み合わせたものである。
【０１２６】
前述のように、絶縁部材２０は、好ましい態様として、支持体３０の一面に、熱伝導性層３２を形成したものである。
しかしながら、前述のモジュール１０と同様、本発明の熱伝導性積層体５６は、これに限定はされず、絶縁部材２０は、樹脂フィルム等の絶縁性を有するシート状物を蛇腹状に折り消したのみの構成であってもよい。
【０１２７】
以下、図１３〜図１６Ｂの概念図を参照して、図１（Ａ）等に示すモジュール１０の製造方法の第１の態様を説明することにより、本発明の熱電変換モジュールの製造方法および熱伝導性積層体の製造方法を説明する。
【０１２８】
まず、図１３に示すように、蛇腹折りによる傾斜面に形成された貫通孔２８を貫通してワイヤー２４が挿通された蛇腹状の長尺なモジュール本体１１、および、蛇腹折りによる傾斜面に形成された貫通孔３６を貫通してワイヤー６０が挿通された蛇腹状の長尺な絶縁部材２０を作製する。
【０１２９】
次いで、図１４に示すように、ワイヤー２４が挿通されたモジュール本体１１およびワイヤー６０が挿通された絶縁部材２０を長手方向に搬送しつつ、モジュール本体１１の搬送経路をローラ６２によって９０°屈曲し、同様に、絶縁部材２０の搬送経路をローラ６４によって９０°屈曲する。
なお、このモジュール本体１１および絶縁部材２０の搬送は、ローラ６２およびローラ６４によって搬送経路を屈曲された時点で、モジュール本体１１の熱電変換層等の形成面と、絶縁部材２０の支持体３０とが対面するように行う。
モジュール本体１１および絶縁部材２０を９０°屈曲する箇所すなわち搬送経路を変更する箇所において、図１４および図１５Ａに示すように、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを、蛇腹の凹凸を合わせて積層する。
【０１３０】
本発明においては、長尺な蛇腹状のモジュール本体１１および絶縁部材２０を長手方向に搬送しつつ、少なくとも一方の搬送経路を変更して、この搬送経路の変更地点においてモジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層することにより、容易に、モジュール本体１１および絶縁部材２０の凹凸を合わせて、両者を積層できる。
また、モジュール本体１１はワイヤー２４を、絶縁部材２０はワイヤー６０を、それぞれ挿通された状態で搬送されるので、長手方向への搬送、搬送経路の変更および積層を行われても、適正な蛇腹状を維持することができる。そのため、凹凸を合わせた適正なモジュール本体１１と絶縁部材２０との積層を安定して行うことができる。
【０１３１】
なお、図示例においては、モジュール本体１１および絶縁部材２０の搬送経路の変更を円筒状のローラ６２およびローラ６４によって行っているが、本発明は、これに限定はされない。例えば、モジュール本体１１の蛇腹に応じた凹凸や、絶縁部材２０の蛇腹に応じた凹凸を有するローラやギアを用いて、長手方向に搬送されるモジュール本体１１および絶縁部材２０の搬送経路を変更してもよい。
また、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを凹凸を合わせて積層するために搬送経路を変更するのは、モジュール本体１１および絶縁部材２０の一方のみでもよい。
【０１３２】
図１４および図１５Ａに示すように、凹凸を合わせてモジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層したら、図１５Ｂに示すように、モジュール本体１１からワイヤー２４を、絶縁部材２０からワイヤー６０を、それぞれ引き抜く。
次いで、図１６Ａに示すように、モジュール本体１１と絶縁部材２０との位置合わせを行う。本例においては、モジュール本体１１の貫通孔２８と、絶縁部材２０の貫通孔とが、直線状に配列されるようにモジュール本体１１と絶縁部材２０との位置合わせを行う。
さらに、図１６Ｂに示すように、モジュール本体１１から引き抜いたワイヤー２４を、モジュール本体１１の貫通孔２８および絶縁部材２０の貫通孔を貫通するように挿通する。これにより、蛇腹状の長尺なモジュール本体１１および絶縁部材２０を、蛇腹の凹凸合わせて、ワイヤー２４で挿通した、本発明のモジュール１０とする。
従って、本例では、モジュール本体１１から引き抜いたワイヤー２４が固定用線状部材となる。なお、固定用線状部材として、絶縁部材２０から引き抜いたワイヤー６０を用いてもよいのは、もちろんである。
【０１３３】
図１３〜図１６Ｂに示す例では、モジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層した後、ワイヤー２４およびワイヤー６０を引き抜いて、位置合わせをした後に、再度、ワイヤー２４を挿通している。
これに対し、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第１の態様の別の形態では、ワイヤー２４およびワイヤー６０を引き抜かず、そのままにして、別のワイヤーで、モジュール本体１１および絶縁部材２０を挿通する。
【０１３４】
すなわち、この方法では、図１５Ａに示すようにモジュール本体１１と絶縁部材２０とを積層した状態で、必要に応じて位置合わせを行い、ワイヤー２４およびワイヤー６０を引き抜かず、そのままにして、ワイヤー２４およびワイヤー６０とは別の固定用線線状部材となるワイヤーによって、モジュール本体１１および絶縁部材２０を挿通する。
この際において、固定用線状部材となるワイヤーが貫通する貫通孔は、予め、モジュール本体１１および絶縁部材２０の傾斜面の所定位置に形成しておく。あるいは、固定用線状部材となるワイヤーをモジュール本体１１および絶縁部材２０の傾斜面に貫通させることで、貫通孔を形成してもよい。
【０１３５】
以上の説明は、図１Ａに示すモジュールの製造方法であるが、図４Ａ〜図６に示す熱電変換モジュールも、線状部材が挿通された蛇腹状の放熱部材４２を用いて、同様の操作を繰り返すことで製造できる。
また、図１２に示す熱伝導性積層体５６も、線状部材が挿通された蛇腹状の絶縁部材２０および線状部材が挿通された蛇腹状の放熱部材４２を用いて、同様に製造できる。
また、図１２に示す熱伝導性積層体５６と、図１３に示す、ワイヤー２４を挿通されたモジュール本体１１とを用いて、同様にして、図４Ａに示すモジュール４０を作製してもよい。この際においては、絶縁部材２０の貫通孔３６に対応する位置に、別途、ワイヤーを挿通してもよい。
さらに、本発明の製造方法では、モジュール本体１１とは別の、１以上のモジュール本体を蛇腹状部材と見なすことにより、モジュール本体１１を積層した熱電変換モジュールを製造することもできる。
【０１３６】
図１７Ａ〜図１７Ｃに、本発明の熱電変換モジュールの製造方法の第２の態様の一例を概念的に示す。
図１７Ａ〜図１７Ｃに示す製造方法は、一例として、図８に示すモジュール７０を製造する製造方法である。すなわち、本発明の製造方法の第２の態様は、図８に示すような、同じ構成を有する蛇腹状の発電モジュール単体を、複数、積層した構成を有する熱電変換モジュールの製造に好適な方法である。
【０１３７】
まず、図１７Ａに示すように、蛇腹状に折り曲げる前のモジュール本体１１と、蛇腹状に折り曲げる前の熱電変換部材７２とを積層した積層体を作製する。
図１７Ａ〜図１７Ｃは、図８に示すモジュール７０の製造方法である。従って、モジュール本体１１に加え、２枚の熱電変換部材７２を有するものであり、１枚目の平板状の熱電変換部材７２の上に２枚目の平板状の熱電変換部材７２を積層し、２枚目の平板状の熱電変換部材７２の上に平板状のモジュール本体１１を積層している。
【０１３８】
次いで、図１７Ｂに示すように、この積層体を、蛇腹状に折り曲げる。
積層体を蛇腹状に折り曲げる方法は、互いに歯合するギアの間を挿通する方法など、シート状物や、シート状物の積層体を蛇腹状に折り曲げる公知の方法が、各種、利用可能である。
【０１３９】
最後に、図１７Ｃに示すように、蛇腹状に折り曲げた熱電変換部材７２、熱電変換部材７２およびモジュール本体１１の傾斜面を貫通して、熱電変換部材７２、熱電変換部材７２およびモジュール本体１１にワイヤー７４を挿通することにより、図８に示すようなモジュール７０とする。
なお、ワイヤー７４を貫通するモジュール本体１１の貫通孔７６および熱電変換部材７２の貫通孔７８は、図１７Ａに示す蛇腹状に折り曲げる前の状態に形成してもよく、図１７Ｂに示す、積層体を蛇腹状に折り曲げた段階で形成してもよい。あるいは、蛇腹状に折り曲げた後に、ワイヤー７４を挿通することで、貫通孔７６および貫通孔７８を形成してもよい。
【０１４０】
また、このようにしてモジュール７０を作製した後に、前述の図１３〜図１６Ｂに示すような、本発明の製造方法の第１の態様を実施することで、図９に示すような、絶縁部材２０等を有するモジュール８０を作製することもできる。
【０１４１】
以上、本発明の熱電変換モジュールおよび熱伝導性積層体、ならびに、熱電変換モジュールの製造方法および熱伝導性積層体の製造方法について説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行っても良いのは、もちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
発電装置およびその製造等に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１０，４０，７０，８０  （熱電変換）モジュール
１１，８４，９５  モジュール本体
１２，３０  支持体
１４ｐ，８６ｐ  Ｐ型熱電変換層
１６ｎ，９０ｎ  Ｎ型熱電変換層
１８，９２，９４，９６，９８  接続電極
２０  絶縁部材
２４，４６，５２，６０，７４  ワイヤー
２８，３６，４８，５０，７６，７８  貫通孔
３２  熱伝導性層
４２  放熱部材
６２，６４  ローラ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【国際調査報告】
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