(57)【要約】  本発明に係る熱電変換装置（１）は、仮想面（Ｍ）内に配設された熱電変換体（２）と、前記熱電変換体（２）よりも前記仮想面（Ｍ）に垂直な垂直方向の一方側に配設され、前記熱電変換体（２）との間で熱伝達を行う第１の伝熱部材（４）と、前記熱電変換体（２）よりも前記垂直方向の他方側に配設されると共に、前記仮想面（Ｍ）の面内方向に沿った第１方向（Ｌ１）に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体（２）との間で熱伝達を行う伝熱部（２１）と、を備え、前記第１の伝熱部材（４）は、前記伝熱部（２１）に対応して複数設けられると共に、前記伝熱部（２１）に対して前記垂直方向の一方側に位置するようにそれぞれ配置され、前記第１方向（Ｌ１）に隣り合う前記伝熱部（２１）の間には、前記伝熱部（２１）の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第１の低熱伝導部（２２）が設けられ、前記第１方向（Ｌ１）に隣り合う前記第１の伝熱部材（４）の間には、前記第１の伝熱部材（４）の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第２の低熱伝導部（２５）が設けられている。
2018158980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想面内に配設された熱電変換体と、
前記熱電変換体よりも前記仮想面に垂直な垂直方向の一方側に配設され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う第１の伝熱部材と、
前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設されると共に、前記仮想面の面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う伝熱部と、を備え、
前記第１の伝熱部材は、前記伝熱部に対応して複数設けられると共に、前記伝熱部に対して前記垂直方向の一方側に位置するようにそれぞれ配置され、
前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第１の低熱伝導部が設けられ、
前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の間には、前記第１の伝熱部材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第２の低熱伝導部が設けられていることを特徴する熱電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換装置において、
前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設された第２の伝熱部材を備え、
前記伝熱部は、前記第２の伝熱部材よりも前記熱電変換体側に配設されている、熱電変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱電変換装置において、
前記第１の低熱伝導部及び前記第２の低熱伝導部は、空隙部である、熱電変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記垂直方向に互いに対向する第１の面及び第２の面を有し、前記仮想面に沿って配設された基板を備え、
前記基板は、前記熱電変換体側に前記第１の面が向き、且つ前記第１の伝熱部材側に前記第２の面が向いた状態で、前記熱電変換体と前記第１の伝熱部材との間に配設されている、熱電変換装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記第２の低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の中間位置に設けられている、熱電変換装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記熱電変換体よりも前記垂直方向の一方側に配設され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う第３の伝熱部材を備え、
前記第３の伝熱部材は、前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の中間位置に配設されると共に、前記第２の低熱伝導部よりも熱伝導率が高い、熱電変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱電変換装置において、
前記第１の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅は、前記第３の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅よりも広い、熱電変換装置。
【請求項８】
請求項６に記載の熱電変換装置において、
前記第３の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅は、前記第１の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅よりも広い、熱電変換装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第４の伝熱部材を備え、
前記第４の伝熱部材は、前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、前記第１の伝熱部材よりも前記第３の伝熱部材を通じて前記熱電変換体との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記熱電変換体及び前記第１の伝熱部材が前記垂直方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、
前記垂直方向の他方側に向かう方向を上方向としたとき、
前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段に位置する前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設され、
多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記第１の伝熱部材に熱的に接合され、その上段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも、その上段に位置する前記第１の伝熱部材を通じて、その上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１１】
請求項６から８のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記熱電変換体、前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材が前記垂直方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、
前記垂直方向の他方側に向かう方向を上方向としたとき、
前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段に位置する前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設され、
多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、その上段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも、その上段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材を通じて、その上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱電変換装置において、
多段に重なった前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材のうち、前記垂直方向の最下段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第４の伝熱部材を備え、
前記第４の伝熱部材は、最下段に位置する前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、最下段に位置する前記第１の伝熱部材よりも最下段に位置する前記第３の伝熱部材を通じて、最下段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の熱電変換装置において、
多段に重なった前記第１の伝熱部材のうち、前記垂直方向の最下段に位置する前記第１の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第５の伝熱部材を備え、
前記第５の伝熱部材は、最下段に位置する前記第１の伝熱部材に対して熱的に接合され、最下段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも最下段に位置する前記第１の伝熱部材を通じて、最下段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換装置に関する。
本願は、２０１７年３月３日に日本に出願された特願２０１７−０４０５２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点より、利用されないまま消失している熱の利用が着目されている。特に内燃機関や燃焼装置に関連する分野において、排熱を利用した熱電変換に関する研究が盛んに行われている。
熱電変換装置の研究においては、これまで室温付近で高い性能を有するＢｉＴｅ系の材料が主流であったが、その毒性や材料コストの上昇の課題があることに加え、材料系としての熱電効率の向上化が限界に近づきつつあることから、研究の主流から外れる傾向にある。そこで近年では、ＢｉＴｅ系の材料に代わって、多層膜やナノコンポジット配合膜などを用いて量子構造によって熱伝導率を下げ、それによって熱電効率を向上させるといった方向に研究の着眼点が移行してきている。【０００３】
例えば、下記特許文献１に示されるように、基板と、基板の第１の面に形成された熱電変換膜と、基板の第１の面側に配設された第１の伝熱部材と、第１の面の反対側に位置する基板の第２の面側に配設された第２の伝熱部材と、を備える熱電変換モジュール（熱電変換装置）が知られている。
第１の伝熱部材及び第２の伝熱部材の一面には、凸部がそれぞれ設けられている。第１の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の一端部に形成された高温側の電極に接触している。第２の伝熱部材の凸部は、基板の第２の面のうち、熱電変換膜の他端部に形成された低温側の電極に対して基板の厚さ方向に対向する部分に接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６５１８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の熱電変換モジュールにおいて、熱電変換膜における冷接点側の放熱量或いは冷却量に比べて、第１の伝熱部材が受ける熱量の方が充分に大きい場合には、熱電変換膜に対して熱が流入し易い。そのため、熱電変換膜を通じて温接点側から冷接点側に向けて伝わる熱によって、熱電変換膜の冷接点側が昇温し易かった。
従って、熱電変換膜の温接点側と冷接点側との間の温度差が小さくなってしまい、発電量が小さくなってしまうという課題があった。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、大きな発電量を得ることができる熱電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る熱電変換装置は、仮想面内に配設された熱電変換体と、前記熱電変換体よりも前記仮想面に垂直な垂直方向の一方側に配設され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う第１の伝熱部材と、前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設されると共に、前記仮想面の面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う伝熱部と、を備え、前記第１の伝熱部材は、前記伝熱部に対応して複数設けられると共に、前記伝熱部に対して前記垂直方向の一方側に位置するようにそれぞれ配置され、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第１の低熱伝導部が設けられ、前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の間には、前記第１の伝熱部材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第２の低熱伝導部が設けられていることを特徴する。【０００８】
本発明に係る熱電変換装置によれば、第１方向に隣り合う伝熱部の間に、伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第１の低熱伝導部が設けられているので、伝熱部を通じた熱電変換体との間の熱伝達を、第１の低熱伝導部を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、熱電変換体のうち、伝熱部に近い端部を温接点側の端部とすることができ、仮想面の面内方向に伝熱部から見て温接点側の端部よりも離れた端部を冷接点側の端部とすることができる。従って、熱電変換体において、温接点側と冷接点側との間に温度差を生じさせることができ、ゼーベック効果に基づく起電力を生じさせて発電量を得ることができる。【０００９】
ところで上述した場合において、伝熱部に対して垂直方向の一方側に位置するように第１の伝熱部材が配設されているので、第１の伝熱部材における放熱或いは冷却効果によって、伝熱部から熱電変換体に伝わった熱を、熱電変換体の内部を温接点側から冷接点側に向けて伝導させるよりも、第１の伝熱部材側に逃がし易い。これにより、伝熱部側で受ける熱量が大きい場合には、熱の一部を、第１の伝熱部材を通じて逃がすことができ、過剰な熱が熱電変換体側に流入してしまうことを抑制することができる。
従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができる。【００１０】
特に、第１方向に隣り合う第１の伝熱部材の間に、第１の伝熱部材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第２の低熱伝導部が設けられているので、第１の伝熱部材に伝わった熱を、第２の低熱伝導部を介して仮想面の面内方向に伝わり難くすることができる。従って、上述のように、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。【００１１】
なお、例えば第１の伝熱部材側から熱電変換体に熱が伝わる場合であっても、上述の場合と同様に、過剰な熱が熱電変換体側に流入してしまうことを抑制することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
例えば、第１方向に隣り合う第１の伝熱部材の間に第２の低熱伝導部が設けられているので、第１の伝熱部材を通じた熱電変換体との間の熱伝達を、第２の低熱伝導部を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、第１の伝熱部材側から熱電変換体に熱が伝わる場合であっても、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に温度差を生じさせることができる。
そして、上述した場合とは逆に、伝熱部における放熱或いは冷却効果によって、第１の伝熱部材から熱電変換体に伝わった熱を、熱電変換体の内部を温接点側から冷接点側に向けて伝導させるよりも、伝熱部側に逃がし易い。これにより、第１の伝熱部材側で受ける熱量が大きい場合には、熱の一部を、伝熱部を通じて逃がすことができ、過剰な熱が熱電変換体側に流入してしまうことを抑制することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができる。
そして、第１方向に隣り合う伝熱部の間に第１の低熱伝導部が設けられているので、伝熱部に伝わった熱を、第１の低熱伝導部を介して仮想面の面内方向に伝わり難くすることができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。【００１２】
（２）前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設された第２の伝熱部材を備え、前記伝熱部は、前記第２の伝熱部材よりも前記熱電変換体側に配設されても良い。【００１３】
この場合には、例えば第２の伝熱部材を受熱部材として機能させることができ、第２の伝熱部材で受けた熱を、伝熱部を通じて優先的に熱電変換体に伝えることができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。
また、例えば第１の伝熱部材側から熱電変換体に熱が伝わる場合には、第２の伝熱部材による放熱或いは冷却効果を利用することができるので、第１の伝熱部材から熱電変換体に伝わった熱を、熱電変換体の内部を温接点側から冷接点側に向けて伝導させるよりも、伝熱部を通じて第２の伝熱部材側に逃がし易い。これにより、第１の伝熱部材側で受ける熱量が大きい場合には、熱の一部を、伝熱部及び第２の伝熱部材を通じて効果的に逃がすことができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができる。【００１４】
（３）前記第１の低熱伝導部及び前記第２の低熱伝導部は、空隙部であっても良い。【００１５】
この場合には、第１の低熱伝導部及び第２の低熱伝導部が空隙部、いわゆる空気で満たされた隙間であるので、第１の低熱伝導部及び第２の低熱伝導部を簡便に構成することができる。また、伝熱部及び第１の伝熱部材よりも第１の低熱伝導部及び第２の低熱伝導部の熱伝導率をより顕著に低くすることができるので、より選択的に伝熱部及び第１の伝熱部材を通じて熱電変換体との間で熱を伝達させることができる。また、伝熱部或いは第１の伝熱部材に伝わった熱が、伝熱部或いは第１の伝熱部材を介して仮想面の面内方向にさらに伝わり難くなるので、大きな発電量を得やすい。【００１６】
（４）前記垂直方向に互いに対向する第１の面及び第２の面を有し、前記仮想面に沿って配設された基板を備え、前記基板は、前記熱電変換体側に前記第１の面が向き、且つ前記第１の伝熱部材側に前記第２の面が向いた状態で、前記熱電変換体と前記第１の伝熱部材との間に配設されても良い。【００１７】
この場合には、熱電変換体と第１の伝熱部材との間に基板が配設されているので、この基板を支持基板として利用することができ、熱電変換体及び第１の伝熱部材をより安定させた状態で配置することができる。従って、先に述べた作用効果をより安定して奏功することができる。さらに、熱電変換装置全体の剛性を高め易く、例えば反り、歪み等の変形が生じ難い、より高品質な熱電変換装置とすることができると共に、製品としての実用性を向上させることができる。
なお、この場合であっても、例えば基板の厚さを薄くすることで、基板内で熱が伝導することを抑制できるので、先に述べた作用効果と同様の作用効果を奏功することができる。【００１８】
（５）前記第２の低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の中間位置に設けられても良い。【００１９】
この場合には、熱電変換体の冷接点側にさらに熱が伝わり難くなるので、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差をより大きくすることができ、より大きな発電量を得ることができる。【００２０】
（６）前記熱電変換体よりも前記垂直方向の一方側に配設され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う第３の伝熱部材を備え、前記第３の伝熱部材は、前記第１方向に隣り合う前記第１の伝熱部材の中間位置に配設されると共に、前記第２の低熱伝導部よりも熱伝導率が高くても良い。【００２１】
この場合には、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合において、第３の伝熱部材における放熱或いは冷却効果によって、熱電変換体の冷接点側の端部を、第３の伝熱部材を通じて冷却することができる。従って、第１の伝熱部材における放熱或いは冷却効果と、第３の伝熱部材における放熱或いは冷却効果と、を両方利用できるので、伝熱部側で受ける熱量に左右され難く、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を安定的に大きくすることができる。従って、大きな発電量を得ることができる。よって、伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、特に有効である。【００２２】
（７）前記第１の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅は、前記第３の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅よりも広くても良い。【００２３】
この場合には、第３の伝熱部材における放熱或いは冷却効果よりも、第１の伝熱部材における放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることができるので、特に伝熱部側で受ける熱量が大きい場合に、その熱の一部を、第１の伝熱部材を通じて外部に速やかに逃がし易い。そのため、熱量の大きな熱が熱電変換体側に流入することを効果的に抑制することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００２４】
（８）前記第３の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅は、前記第１の伝熱部材の前記第１方向に沿った幅よりも広くても良い。【００２５】
この場合には、第１の伝熱部材における放熱或いは冷却効果よりも、第３の伝熱部材における放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることができるので、第３の伝熱部材における放熱或いは冷却効果を利用して熱電変換体の冷接点側を効果的に冷却し易い。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００２６】
（９）前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第４の伝熱部材を備え、前記第４の伝熱部材は、前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、前記第１の伝熱部材よりも前記第３の伝熱部材を通じて前記熱電変換体との間で熱伝達を行っても良い。【００２７】
この場合には、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合において、第４の伝熱部材における放熱或いは冷却効果によって、熱電変換体の冷接点側の端部を、第３の伝熱部材及び第４の伝熱部材を通じて、さらに冷却することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差をさらに大きくして、より大きな発電量を得ることができる。よって、伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、特に有効である。【００２８】
（１０）（１）から（５）のいずれか１つに記載の熱電変換装置において、前記熱電変換体及び前記第１の伝熱部材が前記垂直方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、前記垂直方向の他方側に向かう方向を上方向としたとき、前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段に位置する前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設され、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記第１の伝熱部材に熱的に接合され、その上段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも、その上段に位置する前記第１の伝熱部材を通じて、その上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行っても良い。【００２９】
この場合には、熱電変換モジュールを備えているので、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、最上段に位置する第１の伝熱部材を通じて放熱される熱を、その下段側に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができ、この熱電変換体を利用して発電量をさらに得ることができる。従って、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。【００３０】
（１１）（６）から（８）のいずれか１つに記載の熱電変換装置において、前記熱電変換体、前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材が前記垂直方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、前記垂直方向の他方側に向かう方向を上方向としたとき、前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段に位置する前記熱電変換体よりも前記垂直方向の他方側に配設され、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記垂直方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、その上段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも、その上段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材を通じて、その上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行っても良い。【００３１】
この場合には、熱電変換モジュールを備えているので、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、最上段に位置する第１の伝熱部材を通じて放熱される熱を、その下段側に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができ、この熱電変換体を利用して発電量をさらに得ることができる。このように、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
また、第３の伝熱部材による放熱或いは冷却効果を利用して、最下段に位置する第３の伝熱部材を通じて熱電変換体の冷接点側の端部を効果的に冷却することができる。そのため、結果的に、各段における第３の伝熱部材を通じて、各段の熱電変換体の冷接点側の端部を効果的に冷却でき、各段の熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができる。【００３２】
（１２）（１１）に記載の熱電変換装置において、多段に重なった前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材のうち、前記垂直方向の最下段に位置する前記第１の伝熱部材及び前記第３の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第４の伝熱部材を備え、前記第４の伝熱部材は、最下段に位置する前記第３の伝熱部材に対して熱的に接合され、最下段に位置する前記第１の伝熱部材よりも最下段に位置する前記第３の伝熱部材を通じて、最下段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行っても良い。【００３３】
この場合には、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、第４の伝熱部材における放熱或いは冷却効果を利用できるので、各段における第３の伝熱部材を通じて、各段の熱電変換体の冷接点側の端部をさらに効果的に冷却することができる。従って、各段の熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差をさらに効果的に大きくすることができる。【００３４】
（１３）（１０）に記載の熱電変換装置において、多段に重なった前記第１の伝熱部材のうち、前記垂直方向の最下段に位置する前記第１の伝熱部材よりも、前記垂直方向の一方側に配設された第５の伝熱部材を備え、前記第５の伝熱部材は、最下段に位置する前記第１の伝熱部材に対して熱的に接合され、最下段に位置する前記第２の低熱伝導部よりも最下段に位置する前記第１の伝熱部材を通じて、最下段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行っても良い。【００３５】
この場合には、第５の伝熱部材を受熱部材として利用することができ、第５の伝熱部材側から熱が伝わる場合にも対応することが可能である。すなわち、第５の伝熱部材で受けた熱を、最下段に位置する第１の伝熱部材を通じて最下段に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができると共に、最下段に位置する熱電変換体から放熱される熱を、２段目に位置する第１の伝熱部材を通じて２段目に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができる。
このように、第５の伝熱部材側から熱が伝わる場合であっても、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
なお、伝熱部を通じて最上段に位置する熱電変換体に熱が伝えられ、且つ第５の伝熱部材を通じて最下段に位置する熱電変換体に熱が伝えられる場合、すなわち垂直方向の両方から熱が伝わる場合にも好適に対応することが可能である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、熱電変換体側に過剰な熱が流入してしまうことを抑制することができ、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差を確保して大きな発電量を得ることができる。従って、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す熱電変換回路モジュールの平面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った熱電変換装置の縦断面図である。
【図４】本発明に係る熱電変換装置の第２実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図５】第２実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図６】第２実施形態の別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図７】本発明に係る熱電変換装置の第３実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図８】第３実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図９】本発明に係る熱電変換装置の第４実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１０】本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１１】本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１２】第６実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１３】第１実施形態の別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１４】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１５】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１６】図１５に示す熱電変換膜を上方側から見た平面図である。
【図１７】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１８】第５実施形態の別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の熱電変換装置１は、仮想面Ｍ（図３参照）内に配設された熱電変換膜（本発明に係る熱電変換体）２と、熱電変換膜２よりも熱電変換膜２の厚さ方向の一方側（すなわち、仮想面Ｍに垂直な垂直方向の一方側）に配設され、熱電変換膜２との間で熱伝達を行う第１伝熱部材（本発明に係る第１の伝熱部材）４と、熱電変換膜２よりも熱電変換膜２の厚さ方向の他方側（すなわち、仮想面Ｍに垂直な垂直方向の他方側）に配設された第２伝熱部材（本発明に係る第２の伝熱部材）３と、を備えている。
【００３９】
本実施形態では、熱電変換膜２の厚さ方向に沿った第２伝熱部材３側（厚さ方向の他方側）を上方、その反対方向（厚さ方向の一方側）を下方という。すなわち、熱電変換膜２から第２伝熱部材３に向かう方向を上方、その反対方向を下方という。さらに、仮想面Ｍの面内に沿う方向のうち、一方向を第１方向Ｌ１といい、第１方向Ｌ１に直交する方向を第２方向Ｌ２という。
また本実施形態では、第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。ただし、この場合に限定されるものではなく、第１伝熱部材４側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合であっても構わない。
【００４０】
（熱電変換膜）
熱電変換膜２は、複数の第１熱電変換膜１０、及び複数の第２熱電変換膜１１を備えている。
第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１方向Ｌ１に沿って一定の隙間をあけて交互に並ぶように配置されている。本実施形態では、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、互いに同じ数だけ形成され、具体的には共に４つ形成されている。
ただし、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の数は、４つに限定されるものではなく、例えば熱電変換装置１の全体サイズ、用途、使用環境等に応じて適宜変更して構わない。
【００４１】
上述のように第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１が第１方向Ｌ１に沿って交互に配置されているので、第１熱電変換膜１０の１つが第１方向Ｌ１に沿った一方向側の最も外側に位置し、第２熱電変換膜１１の１つが第１方向Ｌ１に沿った他方向側の最も外側に位置する。
本実施形態では、第１熱電変換膜１０の１つが最も外側に位置する上記一方向側を前方といい、第２熱電変換膜１１の１つが最も外側に位置する上記他方向側を後方という。
【００４２】
第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状にそれぞれ形成され、互いに同形、同サイズに形成されている。これら第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、例えば一定の厚さを有して、所定の剛性が確保された半導体多層膜とされている。
【００４３】
具体的には、第１熱電変換膜１０は、高濃度（例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のアンチモン（Ｓｂ）がそれぞれドープされたｎ型のシリコン（Ｓｉ）とｎ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜で形成され、ｎ型半導体として機能する。第２熱電変換膜１１は、高濃度（例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のボロン（Ｂ）がそれぞれドープされたｐ型のシリコン（Ｓｉ）とｐ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜で形成され、ｐ型半導体として機能する。
【００４４】
これにより、ｎ型半導体である第１熱電変換膜１０は、冷接点側から温接点側に向けて（すなわち後述する第２電極１４側から第１電極１３側に向けて）電流が流れ、ｐ型半導体である第２熱電変換膜１１は、温接点側から冷接点側に向けて（すなわち後述する第１電極１３側から第２電極１４側に向けて）電流が流れる。
【００４５】
なお、複数の第１熱電変換膜１０は、互いに同じ構成からなるｎ型半導体多層膜であっても構わないし、互いに異なる構成のｎ型半導体多層膜であっても構わない。同様に、複数の第２熱電変換膜１１は、互いに同じ構成からなるｐ型半導体多層膜であっても構わないし、互いに異なる構成のｐ型半導体多層膜であっても構わない。
さらに、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、半導体多層膜に限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜でもよい。また、半導体として酸化物の半導体を用いることもできる。さらに、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、例えば有機高分子膜、金属膜など、他の熱電変換膜で形成されていても構わない。
【００４６】
（電極）
第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１との間には電極１２が設けられている。電極１２は、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に対して接合されていると共に、第１方向Ｌ１に隣り合う第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とを互いに電気的に接続している。
【００４７】
電極１２は、上述のように第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１との間に配置されているだけでなく、最も前方寄りに位置する第１熱電変換膜１０のさらに前方側に位置するように配置されて、この第１熱電変換膜１０に対して接合されている。さらに電極１２は、最も後方寄りに位置する第２熱電変換膜１１のさらに後方側に位置するように配置されて、この第２熱電変換膜１１に対して接合されている。
【００４８】
電極１２は、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長状に形成され、第２方向Ｌ２に沿った長さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１と同等の長さとなるように形成されている。
ただし、第２方向Ｌ２に沿った電極１２の長さは、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１よりも長くても構わないし、短くても良い。
【００４９】
電極１２はその厚さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚よりも厚く形成されており、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１よりも上方に突出している。
ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば電極１２の厚さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚と同等であっても、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚よりも薄くても構わない。
【００５０】
複数の電極１２のうち、第１熱電変換膜１０に隣接し、且つ第１熱電変換膜１０の後方に位置する電極１２は、第１電極１３として機能する。複数の電極１２のうち残りの電極１２、すなわち第１熱電変換膜１０に隣接し、且つ第１熱電変換膜１０の前方に位置する電極１２は、第２電極１４として機能する。なお、最も後方に位置する電極１２についても、第２電極１４として機能する。
【００５１】
これにより、各第１熱電変換膜１０における後端部１０ａは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第１電極１３に接触している。また、各第１熱電変換膜１０における前端部１０ｂは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第２電極１４に接触している。
同様に、各第２熱電変換膜１１における前端部１１ｂは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第１電極１３に接触している。また、各第２熱電変換膜１１における後端部１１ａは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第２電極１４に接触している。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１電極１３及び第２電極１４を介して電気的に直列に接続されている。
【００５２】
図１〜図３に示す例では、第１電極１３は、後述する凸部２１を介して第２伝熱部材３に熱的に接続され、第２伝熱部材３からの熱を第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに伝える機能を有している。よって、第１電極１３は温接点として機能する。これに対して、第２電極１４は、第１方向Ｌ１に隣り合う第１電極１３の中間に位置し、冷接点として機能する。
【００５３】
なお、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂは、凸部２１に対して近接する位置に配置された温接点側の端部として機能する。これに対して、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａは、仮想面Ｍの面内方向に、凸部２１から見て上記温接点側の端部（後端部１０ａ及び前端部１１ｂ）よりも離れた位置に配置され、冷接点側の端部として機能する。
【００５４】
なお、電極１２の材料としては、例えば導電性及び熱伝導率が高い材料が好ましく、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）などの金属材料が特に好ましい。
ただし、電極１２の材料としては、金属材料に限定されるものではなく、導電性を有し、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されていれば良い。
【００５５】
（端子）
第２電極１４には、第１端子１５及び第２端子１６がさらに接合されている。
第１端子１５は、最も前方寄りに位置する第２電極１４のさらに前方側に位置するように配置され、この第２電極１４に対して接合されていると共に電気的に接続されている。第２端子１６は、最も後方寄りに位置する第２電極１４のさらに後方側に位置するように配置され、この第２電極１４に対して接合されていると共に電気的に接続されている。
【００５６】
なお、上述した第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６は、これら各部材が組み合わされた熱電変換回路モジュール５を構成する。
熱電変換回路モジュール５は、所定の剛性を有するモジュールとされ、例えば反りや歪み等の意図しない変形が生じ難い構成とされている。
【００５７】
なお、熱電変換回路モジュール５としては、例えば所定の剛性を有するダミー基板を利用した以下の方法で製造することが可能である。
はじめに、ダミー基板の上面に例えばスパッタ装置を用いて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１となる膜を成膜し、その後、エッチング加工によって選択的に膜をパターニングすることで、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１を形成する。
次いで、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１が形成されたダミー基板の上面に、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６の各電極及び各端子を形成する。この際、例えば金属膜を成膜した後に、該金属膜をエッチング加工によって選択的にパターニングすることで各電極及び各端子を形成することが可能である。これにより、ダミー基板の上面に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６が形成された状態となる。つまり、ダミー基板の上面に、熱電変換回路モジュール５が形成された状態となる。
次いで、後述する凸部２１が形成された第２伝熱部材３を用意し、凸部２１の下端面と第１電極１３の上端面とを接合する。この際、後述するように、絶縁性部材を介して凸部２１と第１電極１３とを接合することが好ましい。これにより、ダミー基板の上面に形成された熱電変換回路モジュール５と、第２伝熱部材３とが一体化した状態となる。
そして、第２伝熱部材３の接合後、ダミー基板を除去し、ダミー基板と熱電変換回路モジュール５とを切り離す。
これにより、第２伝熱部材３に組み合わされた熱電変換回路モジュール５を得ることができる。ただし、熱電変換回路モジュール５の製造方法は、この場合に限定されるものではなく、その他の方法で製造しても構わない。
【００５８】
第１端子１５は、上記熱電変換回路モジュール５の電気的な始端となる。これに対して、第２端子１６は上記熱電変換回路モジュール５の終端となる。これら第１端子１５及び第２端子１６は、図示しない外部回路と電気的に接続される。これにより、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、熱電変換装置１から起電力を取り出すことが可能とされている。
【００５９】
なお、第１端子１５及び第２端子１６の材料としては、例えば導電性が高い材料が好ましく、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）などの金属材料が特に好ましい。
ただし、第１端子１５及び第２端子１６の材料としては、金属材料に限定されるものではなく、導電性を有する材料で形成されていれば良い。
【００６０】
（第２伝熱部材、凸部）
第２伝熱部材３は、熱電変換装置１における受熱部材として機能し、熱電変換回路モジュール５の上方に配設されている。
第２伝熱部材３は平板状の部材であり、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されていると共に、熱電変換回路モジュール５全体の外形と同等のサイズに形成されている。なお、第２伝熱部材３の上面は全面に亘って平坦な受熱面２０とされている。
ただし、第２伝熱部材３の外形サイズは、この場合に限定されるものではなく、例えば熱電変換回路モジュール５よりも大きな外形サイズの平板状に形成し、受熱面２０の面積を大きくしても構わない。
【００６１】
第２伝熱部材３よりも熱電変換膜２側に位置する部分には、第２伝熱部材３との間、及び熱電変換膜２との間で熱伝達を行う凸部（本発明に係る伝熱部）２１が設けられている。本実施形態の場合では、凸部２１は第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に向けて熱を伝える。
【００６２】
凸部２１は、第２伝熱部材３と一体に形成されていると共に第２伝熱部材３の下面から下方に向けて突出するように形成され、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて複数形成されている。
具体的には、凸部２１は、第１電極１３の個数に対応して、第１方向Ｌ１に間隔をあけて４つ形成され、温接点として機能する第１電極１３に対して上方から対向するように配置されている。これにより、冷接点として機能する第２電極１４は、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１同士の中間に位置している。
【００６３】
凸部２１は、第１電極１３の形状に対応して、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長に形成されている。具体的には、凸部２１は、第２方向Ｌ２に沿って第２伝熱部材３の全長に亘って縦長に形成され、第１電極１３よりも第２方向Ｌ２に長く形成されている。
ただし、第２方向Ｌ２に沿った凸部２１の長さは、第１電極１３の長さと同等でも構わないし、短くても構わない。
【００６４】
凸部２１の下端面は、平坦に形成されている。第１方向Ｌ１に沿った凸部２１の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅と同等とされている。ただし、第１方向Ｌ１に沿った凸部２１の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅よりも広くても構わないし、狭くても構わない。
【００６５】
上述のように構成された凸部２１は、第１電極１３に対して、図示しない絶縁性部材を介して電気的に絶縁された状態で熱的に接合されている。なお、凸部２１の下端面と第１電極１３の上端面とを、絶縁性部材を介してできるだけ面接触に近い状態で接合することが好ましい。この場合には、上述した熱的な接合を安定して行えると共に、第２伝熱部材３を安定して組み合わせることができる。
なお、絶縁性部材としては、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い材料で形成され、例えばＵＶ硬化型樹脂やシリコン系樹脂、熱伝導グリース（例えばシリコーン系のグリースや、金属酸化物を含む非シリコーン系のグリース等）などが挙げられる。
【００６６】
第２伝熱部材３の下面に複数の凸部２１が形成されているので、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間には、空隙部（本発明に係る第１の低熱伝導部）２２が設けられている。図３に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間が第１の低熱伝導部（空隙部２２）とされている。空隙部２２は、凸部２１の形成箇所を除いた第２伝熱部材３の下面と、熱電変換膜２及び第２電極１４と、の間に形成された空間、すなわち空気層であって、凸部２１の熱伝導率よりも熱伝導率が低い。
第２伝熱部材３は、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。従って、受熱面２０を介して第２伝熱部材３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に第１電極１３に伝え、該第１電極１３を介して第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に伝えることが可能とされている。すなわち、第２伝熱部材３で受けた熱が、凸部２１を通らずに、上記空隙部２２を介して熱電変換膜２側に伝わってしまうよりも優先して、凸部２１及び第１電極１３を通じて熱電変換膜２側に伝わる。
【００６７】
なお、第２伝熱部材３の材料としては、熱伝導率が高く、凸部２１などの凸形状を加工し易い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【００６８】
（第１伝熱部材）
第１伝熱部材４は、第１電極１３から伝わった熱を放熱するための部材であり、熱電変換回路モジュール５の下方に配設されている。
【００６９】
具体的には、第１伝熱部材４は、凸部２１に対応して４つ設けられ、凸部２１に対して下方に位置するようにそれぞれ配置されている。より詳細には、第１伝熱部材４は、第１電極１３を間に挟んだ状態で凸部２１の下方に位置するように配設されている。つまり、第１伝熱部材４は、凸部２１及び第１電極１３の数に対応して４つ形成され、第１方向Ｌ１に間隔をあけて配置されている。
【００７０】
第１伝熱部材４は、第１電極１３の形状に対応して、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長に形成されている。具体的には、第１伝熱部材４は、第２方向Ｌ２に沿った長さが第１電極１３よりも若干長く形成されている。
ただし、第２方向Ｌ２に沿った第１伝熱部材４の長さは、第１電極１３の長さと同等であっても構わないし、短くても構わない。
【００７１】
第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅よりも若干広い。ただし、第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅よりも狭くても構わないし、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅と同等であっても構わない。
なお、第１伝熱部材４の上端面は平坦に形成されている。
【００７２】
上述のように構成された第１伝熱部材４は、凸部２１と同様に、例えば第１電極１３に対して図示しない絶縁性部材を介して熱的に接合されている。このとき、第１電極１３の下端面及び第１伝熱部材４の上端面を、絶縁性部材を介して面接触させることができるので、上述した熱的な接合を安定して行えると共に、第１伝熱部材４を安定して組み合わせることができる。
【００７３】
第１伝熱部材４の材料としては、空気の熱伝導率よりも高いことが好ましいが、熱伝導率が特に高い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【００７４】
上述したように、第１電極１３の下方に複数の第１伝熱部材４が配設されているので、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の間には、空隙部（本発明に係る第２の低熱伝導部）２５が設けられている。図３に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の間が第２の低熱伝導部（空隙部２５）とされている。空隙部２５は、いわゆる空気層とされ、第１伝熱部材４の熱伝導率よりも熱伝導率が低い。
空隙部２５は、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の中間位置、すなわち第２電極１４の下方だけでなく、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の下方（第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の間に亘って）配置されている。
【００７５】
（熱電変換装置の作用）
次に、上述のように構成された熱電変換装置１の作用について説明する。
はじめに、熱電変換装置１において、熱電変換は第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のゼーベック効果を用いて行われる。下記式（１）は、ゼーベック効果に関する式である。
【００７６】
Ｅ＝Ｓ×｜△Ｔ｜・・・式（１）
【００７７】
式（１）におけるＥ（Ｖ）は、熱電変換によって得られる電場（起電力）であり、式（１）に示されるように、第１熱電変換膜１０又は第２熱電変換膜１１の材料定数であるゼーベック係数Ｓ（Ｖ／Ｋ）と、第１熱電変換膜１０又は第２熱電変換膜１１における前端部１０ｂ、１１ｂと後端部１０ａ、１１ａとの間の温度差△Ｔ（Ｋ）と、により規定される。
【００７８】
本実施形態の熱電変換装置１によれば、図３に示す点線矢印のように、受熱面２０を介して第２伝熱部材３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに熱を伝えることができる。
そのため、第１熱電変換膜１０において、温接点である第１電極１３側に位置する後端部（温接点側の端部）１０ａと、冷接点である第２電極１４側に位置する前端部（冷接点側の端部）１０ｂと、の間に温度差を生じさせることができる。同様に、第２熱電変換膜１１において、温接点である第１電極１３側に位置する前端部（温接点側の端部）１１ｂと、冷接点である第２電極１４側に位置する後端部（冷接点側の端部）１１ａと、の間に温度差を生じさせることができる。
【００７９】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のそれぞれにおいて、ゼーベック効果に基づく起電力を生じさせることができる。
特に、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１が直列に電気接続されているので、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のそれぞれから生じた起電力を総和した起電力を得ることができ、熱電変換膜２の数に応じた発電量を得ることができる。
【００８０】
上記起電力について詳細に説明すると、第１熱電変換膜１０はｎ型半導体であるので、冷接点となる第２電極１４側から温接点となる第１電極１３側に向けて、図２に示す矢印Ｆ１のように電流が流れる。これに対して、第２熱電変換膜１１はｐ型半導体であるので、温接点となる第１電極１３側から冷接点となる第２電極１４側に向けて、図２に示す矢印Ｆ２のように電流が流れる。
【００８１】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、同じ向きの起電力を生じさせることができ、上述したように複数の第１熱電変換膜１０及び複数の第２熱電変換膜１１のそれぞれで生じた起電力を、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、その総和として取り出すことができる。
【００８２】
ところで、第１電極１３の下方に第１伝熱部材４が配設されることで、第１伝熱部材４が凸部２１に対して熱電変換回路モジュール５を挟んで厚さ方向に対向している。従って、第１伝熱部材４における放熱或いは冷却効果によって、凸部２１から第１電極１３を介して第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に伝わった熱を、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の内部を温接点側（第１電極１３側）から冷接点側（第２電極１４）側に向けて伝導させるよりも、図３に示す点線矢印のように第１電極１３を介して第１伝熱部材４側に逃がし易い。
【００８３】
これにより、第２伝熱部材３で受ける熱量が大きい場合には、熱の一部を、第１伝熱部材４を通じて逃がすことができ、過剰な熱が第１熱電変換膜１０側及び第２熱電変換膜１１側に流入してしまうことを抑制することができる。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【００８４】
特に、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の間には、空気層である空隙部２５が設けられているので、第１伝熱部材４に伝わった熱を、空隙部２５を介して第１方向Ｌ１に伝わり難くすることができる。
従って、上述のように、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【００８５】
しかも、空隙部２５は第２電極１４の下方だけでなく、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の下方に設けられているので、第１伝熱部材４に伝わった熱が空隙部２５を経由して仮想面Ｍの面内方向に拡がり難く、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側に伝わり難い。従って、上述した作用効果を顕著に奏功し易い。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態の熱電変換装置１によれば、第１伝熱部材４及び空隙部２５を利用して、第１熱電変換膜１０側及び第２熱電変換膜１１側に過剰な熱が流入してしまうことを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
従って、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置１とすることができる。
【００８７】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、第２の低熱伝導部として、空気層である空隙部２５を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、第２の低熱伝導部として、第１伝熱部材４の熱伝導率よりも熱伝導率が低い材料で形成された低熱伝導部材であっても構わない。低熱伝導部材の材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、或いはポリイミド樹脂等を用いることができる。
なお、第２の低熱伝導部として、低熱伝導部材を利用する構成は、第１実施形態以外の他の実施形態に採用しても構わない。
【００８８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８９】
図４に示すように、本実施形態の熱電変換装置３０は、熱電変換回路モジュール５の下方に配設され、空隙部２５よりも熱伝導率が高い（すなわち空気よりも熱伝導率が高い）第３伝熱部材（本発明に係る第３の伝熱部材）３１を備えている。
なお、本実施形態の熱電変換装置３０は、第１実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第１実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【００９０】
（第３伝熱部材）
第３伝熱部材３１は、熱電変換膜２の冷接点側の端部（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ）を冷却する、或いは熱電変換膜２の冷接点側の端部から熱を放熱するための部材であり、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の中間位置に配置されている。
なお、本実施形態では、第３伝熱部材３１を、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の中間位置に配置するだけでなく、さらに最も前方及び後方に位置する第２電極１４の下方にも配置している。すなわち、第３伝熱部材３１は、全ての第２電極１４の下方に配置されるように、第２電極１４の数に対応して５つ設けられ、第１方向Ｌ１に間隔をあけて配置されている。
【００９１】
第３伝熱部材３１は、第２電極１４の形状に対応して、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長に形成されている。この際、第２方向Ｌ２に沿った第３伝熱部材３１の長さは、第２電極１４の長さと同等でも構わないし、第２電極１４の長さよりも長くても構わないし、短くても構わない。
【００９２】
また、本実施形態では、第１方向Ｌ１に沿った第３伝熱部材３１の幅Ｗ２は、第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅Ｗ１と同等とされると共に、第１方向Ｌ１に沿った第２電極１４の幅よりも若干広い。
ただし、第１方向Ｌ１に沿った第３伝熱部材３１の幅Ｗ２は、第１方向Ｌ１に沿った第２電極１４の幅よりも狭くても構わないし、第１方向Ｌ１に沿った第２電極１４の幅と同等であっても構わない。
なお、第３伝熱部材３１の上端面は平坦に形成されている。
【００９３】
上述のように構成された第３伝熱部材３１は、例えば第１伝熱部材４と同様に、第２電極１４に対して図示しない絶縁性部材を介して熱的に接合されている。このとき、第２電極１４の下端面と第３伝熱部材３１の上端面とを、絶縁性部材を介して面接触させることができるので、上述した熱的な接合を安定して行えると共に、第３伝熱部材３１を安定して組み合わせることができる。
【００９４】
なお、第３伝熱部材３１の材料としては、空気の熱伝導率よりも高いことが好ましいが、熱伝導率が特に高い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【００９５】
上述のように第３伝熱部材３１が配設されているので、空隙部２５は第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４と第３伝熱部材３１との間に配設されている。図４に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４と第３伝熱部材３１との間が第２の低熱伝導部（空隙部２５）とされている。すなわち、本実施形態の空隙部２５は、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の下方に位置するように設けられている。この場合であっても、空隙部２５は、第１方向Ｌ１に隣り合う第２伝熱部材の間に、配置されている。
【００９６】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置３０によれば、第１実施形態と同様に、第１伝熱部材４における放熱或いは冷却効果によって、凸部２１から第１電極１３を介して第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に伝わった熱を、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の内部を温接点側（第１電極１３側）から冷接点側（第２電極１４）側に向けて伝導させるよりも、図４に示す点線矢印のように第１電極１３を介して第１伝熱部材４側に逃がし易い。
【００９７】
また、これと同時に、第３伝熱部材３１における放熱或いは冷却効果によって、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａを、第３伝熱部材３１を通じて冷却することができる。
【００９８】
このように、第１伝熱部材４における放熱或いは冷却効果と、第３伝熱部材３１における放熱或いは冷却効果と、を両方利用できるので、第２伝熱部材３が受ける熱量に左右され難く、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側と冷接点側との間の温度差を安定的に大きくすることができる。従って、大きな発電量をより安定的に得ることができる。
【００９９】
（第２実施形態の変形例）
上述した第２実施形態では、第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅Ｗ１と、第１方向Ｌ１に沿った第３伝熱部材３１の幅Ｗ２と、を同じ幅としたが、この場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
【０１００】
例えば、図５に示すように、第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅Ｗ１を、第１方向Ｌ１に沿った第３伝熱部材３１の幅Ｗ２よりも広く形成しても構わない。
【０１０１】
このように構成された熱電変換装置４０では、第３伝熱部材３１における放熱或いは冷却効果よりも、第１伝熱部材４における放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることできる。従って、特に第２伝熱部材３が受ける熱量が大きい場合に、その熱の一部を、第１伝熱部材４を通じて外部に速やかに逃がし易い。そのため、熱量が大きい熱が第１熱電変換膜１０側及び第２熱電変換膜１１側に流入することを効果的に抑制することができる。
従って、第２伝熱部材３が受ける熱量が特に大きい場合であっても、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を確保し易く、大きな発電量を得ることができる。
【０１０２】
さらには、図６に示すように、第１方向Ｌ１に沿った第３伝熱部材３１の幅Ｗ２を、第１方向Ｌ１に沿った第１伝熱部材４の幅Ｗ１よりも広く形成しても構わない。
【０１０３】
このように構成された熱電変換装置５０では、第１伝熱部材４における放熱或いは冷却効果よりも、第３伝熱部材３１おける放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることができる。従って、第３伝熱部材３１における放熱或いは冷却効果を利用して、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側）を効果的に冷却し易い。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を確保し易く、大きな発電量を得ることができる。
【０１０４】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１０５】
図７に示すように、本実施形態の熱電変換装置６０は、第１伝熱部材４及び第３伝熱部材３１よりも、さらに下方に配設された平板状の第４伝熱部材（本発明に係る第４の伝熱部材）６１を備えている。
なお、本実施形態の熱電変換装置６０は、第２実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第２実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第２実施形態と同様に、第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１０６】
（第４伝熱部材）
第４伝熱部材６１は、第１伝熱部材４に対して非接触状態で第３伝熱部材３１に対して後述する凸部６２を介して下方から接合されている。これにより、第４伝熱部材６１は、第３伝熱部材３１に対して熱的に接合され、第１伝熱部材４よりも第３伝熱部材３１を通じて熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。すなわち、第４伝熱部材６１には、第１伝熱部材４よりも第３伝熱部材３１を通じて熱が伝えられる。そのため、第４伝熱部材６１は、第３伝熱部材３１を通じて伝わった熱を放熱或いは冷却することが可能とされている。
【０１０７】
第４伝熱部材６１は、熱電変換回路モジュール５全体の形状に対応して、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。第４伝熱部材６１は、熱電変換回路モジュール５の外形と同等のサイズに形成されている。
ただし、この場合に限定されるものではなく、第４伝熱部材６１は、例えば熱電変換回路モジュール５よりも大きな外形サイズの平板状に形成しても構わない。
【０１０８】
本実施形態では、第４伝熱部材６１の上面に、凸部６２が第４伝熱部材６１と一体に形成されている。凸部６２は、第４伝熱部材６１の上面から上方に向けて突出すると共に第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
具体的には、凸部６２は、第３伝熱部材３１に対応して５つ形成され、これら第３伝熱部材３１に対して下方から対向するように配置されている。そして、第４伝熱部材６１は、上述したように凸部６２が第３伝熱部材３１に接合することで、第３伝熱部材３１に組み合わされている。
図７に示す例では、凸部６２は第３伝熱部材３１に直接接合されているが、凸部６２は、ペースト状の物質等の他の部材を介して第３伝熱部材３１に接合されるようにしてもよい。ペースト状の物質の具体的な材料としては、例えば銀（Ａｇ）又はダイヤモンド（Ｃ）などの高熱伝導材料をフィラーとして含ませた熱伝導グリースが挙げられる。
【０１０９】
このように、第４伝熱部材６１は、凸部６２を介して第３伝熱部材３１に対して接合されているので、第４伝熱部材６１と第１伝熱部材４との間には厚さ方向に隙間（空気層）が確保されている。従って、上述したように、第４伝熱部材６１は、第１伝熱部材４に対して非接触状態とされている。
【０１１０】
なお、第４伝熱部材６１の形状としては、放熱或いは冷却に適した形状であることが好ましい。例えば、第４伝熱部材６１は、空冷又は水冷のための流路を内部に有することが好ましい。また、第４伝熱部材６１は、例えば熱交換のためのフィン形状を第３伝熱部材３１側の面とは反対側の面側に有していることが好ましい。
また、第４伝熱部材６１の材料としては、第２伝熱部材３と同様に、熱伝導率が高く、凸部６２などの凸形状を加工し易い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【０１１１】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置６０によれば、第２実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
すなわち、第４伝熱部材６１における放熱或いは冷却効果を利用して、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側）を、第３伝熱部材３１及び第４伝熱部材６１を通じて、さらに冷却させることができる。
【０１１２】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。特に、第４伝熱部材６１は、平板状に形成されているので、例えば放熱面或いは冷却面として機能する下面の面積を大きく確保することができる。従って、上述した作用効果をより効果的に奏功することができる。
【０１１３】
さらに、複数の第３伝熱部材３１に対して、１つの共通した第４伝熱部材６１を熱的に接合させることができるので、各第３伝熱部材３１を介して、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側をそれぞればらつき少なく均等に冷却させ易い。
【０１１４】
（第３実施形態の変形例）
上述した第３実施形態では、第４伝熱部材６１に凸部６２を設けたが、凸部６２は必須ではなく、具備しなくても構わない。例えば、図８に示すように、上面が平坦面とされた第４伝熱部材６１を具備する熱電変換装置７０としても構わない。
この場合には、例えば第１伝熱部材４の厚さを、第３伝熱部材３１の厚さに比べて相対的に薄くすれば良い。つまり、厚さ方向（仮想面Ｍに垂直な垂直方向）に沿って第１電極１３から第４伝熱部材６１に向かう第１伝熱部材４の長さを、厚さ方向（仮想面Ｍに垂直な垂直方向）に沿って第２電極１４から第４伝熱部材６１に向かう第３伝熱部材３１の長さに比べて、相対的に短くすれば良い。
これにより、第４伝熱部材６１には、第１伝熱部材４よりも第３伝熱部材３１を通じて熱が伝えられる。
図８に示す例では、第４伝熱部材６１は第３伝熱部材３１に直接接合されているが、第４伝熱部材６１は、上述したペースト状の物質等の他の部材を介して第３伝熱部材３１に接合されるようにしてもよい。
【０１１５】
このように構成された熱電変換装置７０の場合であっても、第３実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１１６】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第４実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１１７】
図９に示すように、本実施形態の熱電変換装置８０は、厚さ方向に互いに対向する第１主面（本発明に係る第１の面）８２及び第２主面（本発明に係る第２の面）８３を有し、仮想面Ｍに沿って配置された基板８１を有している。
なお、本実施形態の熱電変換装置８０は、第１実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第１実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１１８】
（基板）
基板８１は、第１主面８２を上方、第２主面８３を下方に向けて配置されていると共に、第２伝熱部材３の形状に対応して、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。基板８１は第２伝熱部材３の外形と同等の外形サイズとされている。基板８１の厚さとしては、特に限定されるものではないが、図９に示す例では熱電変換膜２の膜厚よりも厚く、且つ第２伝熱部材３の厚さよりも薄く形成されている。
【０１１９】
そして、基板８１の第１主面８２上に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６がそれぞれ形成されている。
ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば第１実施形態における熱電変換回路モジュール５の全体が一体化されたものとして、基板８１の第１主面８２上に載置された状態のものであっても構わない。いずれにしても、基板８１の第１主面８２上に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６が設けられていれば良い。
【０１２０】
なお、本実施形態では、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５、第２端子１６及び基板８１が、熱電変換回路モジュール８５を構成する。
【０１２１】
第１伝熱部材４は、基板８１の第２主面８３側に配設され、第２主面８３に対して接合されている。これにより、第１伝熱部材４は、基板８１を間に挟んで第２電極１４及び凸部２１に対して厚さ方向に対向するように設けられている。つまり、基板８１は、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１側に第１主面８２が向き、第１伝熱部材４側に第２主面８３が向いた状態で、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１と第１伝熱部材４との間に配設されている。
【０１２２】
基板８１の一例としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上の高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。なお、抵抗値としては１０Ω以上に限定されるものではないが、熱電変換膜２間における電気的な短絡を防止する観点において、シート抵抗が１０Ω以上の高抵抗基板を用いることが好ましい。
ただし、基板８１としては、高抵抗シリコン基板に限定されるものではなく、例えば基板内部に酸化絶縁層を有する高抵抗ＳＯＩ基板、その他の高抵抗単結晶基板、或いはセラミック基板であっても構わない。また、シート抵抗が１０Ω以下の低抵抗基板を基板８１として用いることも可能である。この場合には、例えば低抵抗基板の表面と熱電変換膜２との間に、高抵抗の材料を設ければ良い。
【０１２３】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置８０によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
【０１２４】
すなわち、基板８１を支持基板として利用することができるので、第１実施形態に比べて、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５、第２端子１６、及び第１伝熱部材４をより安定させた状態で組み合わせることができる。従って、第１実施形態と同様の作用効果をより安定的に奏功することができる。
【０１２５】
それに加え、基板８１を備えていることで熱電変換回路モジュール８５の剛性を高め易く、熱電変換装置８０全体の強度向上を図ることができるので、例えば熱電変換膜２の膜応力や、反り、撓みなどの意図しない変形に対する耐性を有する、高品質な熱電変換装置８０とすることができる。従って、製品としての実用性をさらに向上させることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態の場合であっても、基板８１の厚さを薄くすることで、基板８１内で熱が伝導することを抑制できるので、基板８１を具備していたとしても第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１２７】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第５実施形態においては、第４実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１２８】
図１０に示すように、本実施形態の熱電変換装置９０は、熱電変換回路モジュール８５及び第１伝熱部材４が厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュール９１を備えている。
なお、本実施形態の熱電変換装置９０は、第４実施形態に対して熱電変換モジュール９１を具備する点が主に異なっているだけで、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５、第２端子１６、基板８１及び第１伝熱部材４の構成は第４実施形態と同じである。
【０１２９】
さらに本実施形態では、熱電変換回路モジュール８５及び第１伝熱部材４が４段に重なった熱電変換モジュール９１とされている。ただし、熱電変換モジュール９１は、４段に限定されるものではなく、２段以上重なった多段構造とされていれば良い。
さらに本実施形態においても、第４実施形態と同様に、第２伝熱部材３側から最上段（４段目）に位置する熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１３０】
第２伝熱部材３は、熱電変換モジュール９１において、最上段（４段目）に位置する熱電変換回路モジュール８５の上方に配設され、この熱電変換回路モジュール８５における第１電極１３に対して、第４実施形態と同様に凸部２１及び図示しない絶縁性部材を介して接合されている。
【０１３１】
熱電変換モジュール９１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換回路モジュール８５の第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１電極１３を介して、その上段に位置する第１伝熱部材４に対して接合されている。この場合、第１伝熱部材４は、凸部２１と同様に、第１電極１３に対して図示しない絶縁性部材を介して接合されていてもよい。
例えば、１段目（最下段）に位置する熱電変換回路モジュール８５における第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１電極１３を介して、２段目に位置する第１伝熱部材４に対して下方から接合されている。
【０１３２】
従って、熱電変換モジュール９１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜２は、第１電極１３を介して、その上段に位置する第１伝熱部材４に対して熱的に接合され、その上段に位置する空隙部２５よりも、その上段に位置する第１伝熱部材４を通じて、その上段に位置する熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。すなわち、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜２には、その上段に位置する空隙部２５よりも、その上段に位置する第１伝熱部材４を通じて熱が伝えられる。
【０１３３】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置９０によれば、第４実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
すなわち、熱電変換モジュール９１を備えているので、例えば４段目に位置する第１伝熱部材４を通じて放熱される熱を、図１０に示す点線矢印のように、その下段に位置する三段目の第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、３段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ側及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂ側）に伝えることができる。
【０１３４】
このように、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜２において発電量をそれぞれ得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１３５】
（第５実施形態の変形例）
上述した第５実施形態では、基板８１を有する熱電変換回路モジュール８５及び第１伝熱部材４が多段に重なった場合を例に挙げて説明したが、基板８１は必須なものではなく具備しなくても構わない。例えば、第１実施形態における熱電変換回路モジュール５及び第１伝熱部材４が多段に重なった構成であっても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏功することができる。
ただし、第５実施形態のように基板８１を具備した場合には、全体の剛性を高め易いので、好ましい。
【０１３６】
（第６実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第６実施形態においては、第５実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１３７】
図１１に示すように、本実施形態の熱電変換装置１００は、熱電変換回路モジュール８５、第１伝熱部材４及び第２実施形態に示す第３伝熱部材３１が厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュール１０１を備えている。ただし、本実施形態の第３伝熱部材３１は、各段の基板８１の下面に接合されており、基板８１を間に挟んで第２電極１４に対して厚さ方向に対向するように配設されている。
さらに、本実施形態の熱電変換装置１００は、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４及び第３伝熱部材３１よりも下方に、第３実施形態で示す第４伝熱部材６１を備えている。
なお、本実施形態の熱電変換装置１００は、第５実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第５実施形態と同じである。
さらに本実施形態においても、第５実施形態と同様に、第２伝熱部材３側から最上段（４段目）に位置する熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１３８】
そして、熱電変換モジュール１０１において、最上段（４段目）以外の段に位置する熱電変換回路モジュール８５の第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、その上段に位置する第１伝熱部材４に対して第１電極１３を介して接合されていると共に、その上段に位置する第３伝熱部材３１に対して第２電極１４を介して接合されている。この場合、第１伝熱部材４は、凸部２１と同様に、第１電極１３に対して図示しない絶縁性部材を介して接合されていてもよく、同様に、第３伝熱部材３１は、第２電極１４に対して図示しない絶縁性部材を介して接合されていてもよい。
【０１３９】
従って、熱電変換モジュール１０１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜２は、第１電極１３及び第２電極１４を介して、その上段に位置する第１伝熱部材４及び第３伝熱部材３１に対して熱的に接合され、その上段に位置する空隙部２５よりも、その上段に位置する第１伝熱部材４及び第３伝熱部材３１を通じて、その上段に位置する熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。すなわち、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜２には、その上段に位置する空隙部２５よりも、その上段に位置する第１伝熱部材４及び第３伝熱部材３１を通じて熱が伝えられる。
【０１４０】
さらに、第４伝熱部材６１は、熱電変換モジュール１０１において、最下段（１段目）に位置する第３伝熱部材３１に対して、凸部６２を介して接合されている。図１１に示す例では、凸部６２は第３伝熱部材３１に直接接合されているが、凸部６２は、上述したペースト状の物質等の他の部材を介して第３伝熱部材３１に接合されるようにしてもよい。
従って、第４伝熱部材６１は、最下段（１段目）に位置する第３伝熱部材３１に対して熱的に接合され、最下段に位置する第１伝熱部材４よりも、最下段に位置する第３伝熱部材３１を通じて、最下段に位置する熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。すなわち、第４伝熱部材６１には、最下段に位置する第１伝熱部材４よりも、最下段に位置する第３伝熱部材３１を通じて熱が伝えられる。
【０１４１】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置１００によれば、第５実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
【０１４２】
すなわち、第３伝熱部材３１による放熱或いは冷却効果を利用して、最下段（１段目）に位置する第３伝熱部材３１を通じて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ）を効果的に冷却することができる。そのため、結果的に、各段における第３伝熱部材３１を通じて、各段における第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側を効果的に冷却できる。
【０１４３】
さらに、第４伝熱部材６１における放熱或いは冷却効果を利用できるので、各段における第３伝熱部材３１を通じて、各段における第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側をさらに効果的に冷却することができる。従って、各段における第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１４４】
（第６実施形態の変形例）
上述した第６実施形態では、第４伝熱部材６１に凸部６２を設けたが、凸部６２は必須ではなく、具備しなくても構わない。例えば、第３実施形態の変形例と同様に、図１２に示すように上面が平坦面とされた第４伝熱部材６１を具備する熱電変換装置１１０としても構わない。
【０１４５】
この場合には、例えば、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４の厚さを、第３伝熱部材３１の厚さに比べて相対的に薄くすれば良い。つまり、厚さ方向（仮想面Ｍに垂直な垂直方向）に沿って基板８１から第４伝熱部材６１に向かう第１伝熱部材４の長さを、厚さ方向（仮想面Ｍに垂直な垂直方向）に沿って基板８１から第４伝熱部材６１に向かう第３伝熱部材３１の長さに比べて、相対的に短くすれば良い。
これにより、第４伝熱部材６１には、第１伝熱部材４よりも第３伝熱部材３１を通じて熱が伝えられる。
図１２に示す例では、第４伝熱部材６１は第３伝熱部材３１に直接接合されているが、第４伝熱部材６１は、上述したペースト状の物質等の他の部材を介して第３伝熱部材３１に接合されるようにしてもよい。
【０１４６】
このように構成された熱電変換装置１１０の場合であっても、第６実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１４７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。各実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが可能であることに加え、各実施形態における変形例を適宜組み合わせてもよい。さらに、これら実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。
【０１４８】
例えば、上記各実施形態では、第２伝熱部材３を熱電変換回路モジュール５、８５と同形、同サイズに形成された１枚の平板状に形成したが、この場合に限定されるものではなく、複数の部材によって構成しても構わない。
【０１４９】
また、上記各実施形態では、熱電変換体の一例として熱電変換膜２を例に挙げて説明したが、膜に限定されるものではなく、例えばバルク状の熱電変換素子などであっても構わない。
【０１５０】
また、上記各実施形態では、伝熱部として第２伝熱部材３と一体に形成された凸部２１を例に挙げて説明したが、凸部２１は第２伝熱部材３と一体に形成されている必要はない。例えば第２伝熱部材３を平板状に形成し、第２伝熱部材３とは別体の凸部を第２伝熱部材３と第１電極１３との間に配設させても構わない。この場合には、例えば凸部を第２伝熱部材３とは異なる材料で形成できるので、材料選択性の自由度を向上することができる。
【０１５１】
また、上記各実施形態では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間に、凸部２１の熱伝導率よりも熱伝導率が低い空気層である空隙部２２を形成、すなわち凸部２１の形成箇所を除いた第２伝熱部材３の下面と、熱電変換膜２及び第２電極１４と、の間に空気層である空隙部２２を形成したが、この場合に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、凸部２１よりも熱伝導率が低い低熱伝導材１２１を第１の低熱伝導部として、空気層である空隙部２２に置き換わるように第２伝熱部材３の下面側に形成した熱電変換装置１２０としても構わない。
この場合であっても、第２伝熱部材３が受けた熱を、優先的に凸部２１を通じて第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から熱電変換膜２の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
【０１５２】
なお、図１３に示す例では、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６を、熱電変換膜２と同じ厚さにしている。これにより、熱電変換装置１２０の全体の厚さを例えば第１実施形態の場合に比べて薄くすることができ、薄型化、コンパクト化を図ることができる。
【０１５３】
また、上記各実施形態において伝熱部としては凸部２１に限定されるものではない。例えば、第１電極１３を、熱電変換膜２、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６よりも上方に突出させ、平板状に形成した第２伝熱部材３の下面に、第１電極１３の上端面を接触させても構わない。
この場合であっても、第２伝熱部材３で受けた熱を、優先的に第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から熱電変換膜２の温接点側の端部に熱を伝えることができる。よって、この場合には、第１電極１３を伝熱部として機能させることができる。
【０１５４】
いずれにしても、伝熱部としては、伝熱部を通らずに熱電変換膜２との間で熱伝達するよりも優先して、伝熱部を通じて熱電変換膜２との間で熱伝達することができれば良く、種々の構成を採用することが可能である。
【０１５５】
さらに、上記各実施形態において、第１電極１３及び第２電極１４は必須なものではなく、具備しなくても構わない。
例えば、図１４に示す熱電変換装置１４０では、第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とを第１方向Ｌ１に沿って交互に配置し、且つ第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とが互いに接触するように結合している。そして、第２伝熱部材３と一体に形成された凸部２１は、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに対して、例えば第１実施形態と同様に絶縁性部材を介して接合するように設けられている。
この場合であっても、例えば第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１５６】
さらに、上記各実施形態では、ｎ型半導体である第１熱電変換膜１０、及びｐ型半導体である第２熱電変換膜１１で熱電変換膜２を構成したが、この場合に限定されるものではなく、ｎ型半導体或いはｐ型半導体のいずれかで形成される熱電変換膜であっても構わない。
【０１５７】
例えば、図１５及び図１６に示す熱電変換装置１５０は、ｐ型半導体である熱電変換膜（本発明に係る熱電変換体）１５１を備えている。なお、熱電変換膜１５１は、ｎ型半導体であっても構わない。
熱電変換膜１５１は、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて並ぶように配置されている。熱電変換膜１５１は、例えば第１実施形態と同様に第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。
【０１５８】
複数の熱電変換膜１５１の間には、温接点として機能する第１電極１５２及び冷接点として機能する第２電極１５３が、それぞれ複数設けられて接合されている。第１電極１５２及び第２電極１５３は、各熱電変換膜１５１に対してそれぞれ設けられている。
具体的には、第１電極１５２及び第２電極１５３は、熱電変換膜１５１を第１方向Ｌ１から挟むように熱電変換膜１５１の前端部１５１ｂ側或いは後端部１５１ａ側に配置され、熱電変換膜１５１に対して接触している。第１電極１５２及び第２電極１５３は、熱電変換膜１５１の第２方向Ｌ２に沿う全長に亘って形成されている。
【０１５９】
各熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２は、凸部２１の下方に配置されるように形成されている。これにより、第１方向Ｌ１に互いに隣接する熱電変換膜１５１同士の関係においては、それぞれに接合された第１電極１５２同士及び第２電極１５３同士は、第１方向Ｌ１に若干の隙間をあけて隣接配置されている。
なお、第１方向Ｌ１に隣接し合う第１電極１５２同士の間、及び第１方向Ｌ１に隣接し合う第２電極１５３同士の間には、例えば図示しない絶縁性部材が設けられている。これにより、第１方向Ｌ１に隣接し合う第１電極１５２同士、及び第１方向Ｌ１に隣接し合う第２電極１５３同士は、絶縁性部材を介してそれぞれ結合し合っている。
【０１６０】
第１電極１５２及び第２電極１５３には、接続電極１５４、第１端子１５及び第２端子１６がさらに接続されている。
接続電極１５４は、第１方向Ｌ１に隣接し合う熱電変換膜１５１において、一方の熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２と、他方の熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３とを接続するように形成されている。接続電極１５４は、熱電変換膜１５１を第２方向Ｌ２の外側から回り込むように形成されている。
【０１６１】
第１端子１５は、最も前方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３のさらに前方側に位置するように形成され、接続電極１５４を介して最も前方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２に接続されている。第２端子１６は、最も後方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３のさらに後方側に位置するように形成され、該第２電極１５３に対して接触している。
これにより、接続電極１５４を介して各熱電変換膜１５１を直列に電気接続することができ、第１端子１５及び第２端子１６を通じて熱電変換装置１５０から起電力を取り出すことが可能とされている。
【０１６２】
このように構成された熱電変換装置１５０の場合であっても、例えば第１実施形態に対して、熱電変換膜１５１に流れる電流の流れ方が異なるだけで、同様の作用効果を奏功することができる。
【０１６３】
具体的には、図１５に示す点線矢印のように、受熱面２０を介して第２伝熱部材３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に第１電極１５２に伝えることができると共に、第１電極１５２から熱電変換膜１５１の前端部１５１ｂ又は後端部１５１ａ（熱電変換膜１５１の温接点側の端部）に熱を伝えることができる。熱電変換膜１５１はｐ型半導体であるので、温接点となる第１電極１５２側から冷接点となる第２電極１５３側に向けて、図１６に示す矢印Ｆ３のように電流が流れる。
【０１６４】
この際、接続電極１５４が形成されているので、結果的に各熱電変換膜１５１において同じ向きの起電力が生じさせることができ、各熱電変換膜１５１のそれぞれで生じた起電力を、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、その総和として取り出すことができる。
従って、図１６及び図１７に示す熱電変換装置１５０の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１６５】
さらに、上記各実施形態及びその変形例では、例えば第４実施形態に示すような基板８１を具備しないものが含まれるが、この場合に限定されるものではなく、第４実施形態に示す基板８１或いはそれに相当する各種の基板を必要に応じて組み合わせても構わない。
なお、第４実施形態に示すように基板８１を具備する場合には、例えば基板８１の一部を用いて第１伝熱部材を形成しても構わない。
【０１６６】
また、上記各実施形態では、第２伝熱部材３を具備した場合を例にして説明したが、第２伝熱部材３は必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
【０１６７】
例えば図１７に示すように、第１実施形態から第２伝熱部材３を省略した構成とされる熱電変換装置１６０としても構わない。なお、図１７に示す形態では、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
熱電変換装置１６０は、第２伝熱部材３を具備しない以外に、さらに第１電極１３を伝熱部として機能させている点で第１実施形態とは異なる。それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。
【０１６８】
この熱電変換装置１６０では、第１電極１３が熱電変換膜２、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６よりも上方に突出している。そして、第１電極１３の上端面が、熱源Ｈに対して熱的に接している。これにより、熱源Ｈからの熱を、第１電極１３を通じて熱電変換膜２の温接点側の端部、すなわち第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに、優先的に伝えることができる。
【０１６９】
従って、このように構成した熱電変換装置１６０の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。特に、第２伝熱部材３を具備しない分、熱電変換装置１６０の全体の厚さを第１実施形態に比べて薄くすることができ、薄型化及びコンパクト化を図り易い。
なお、図１７では、第１実施形態をベースとして第２伝熱部材３を具備しない熱電変換装置１６０の一例を説明したが、その他の実施形態において第２伝熱部材３を具備しない構成としても構わない。
【０１７０】
さらに上記各実施形態では、第２伝熱部材３側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、先に述べたように、第１伝熱部材４側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合であっても構わない。
【０１７１】
例えば、図１〜図３に示す第１実施形態における熱電変換装置１を例に挙げて簡単に説明する。
熱電変換装置１において、例えば第１伝熱部材４側に図示しない熱源が存在する場合には、第１伝熱部材４が熱源から熱を受ける。このとき、第１方向Ｌ１に隣り合う第１伝熱部材４の間に空気層である空隙部２５が設けられているので、第１伝熱部材４を通じた熱電変換膜２との間の熱伝達を、空隙部２５を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、第１伝熱部材４側から熱電変換膜２に熱が伝わる場合であっても、熱電変換膜２において温接点側と冷接点側との間に温度差を生じさせることができる。
【０１７２】
さらに、第２伝熱部材３を例えば放熱或いは冷却部材等として機能させることができるので、第２伝熱部材３による放熱或いは冷却効果を利用して、第１伝熱部材４から熱電変換膜２に伝わった熱を、熱電変換膜２の内部を温接点側から冷接点側に向けて伝導させるよりも、凸部２１及び第２伝熱部材３側に逃がし易い。これにより、第１伝熱部材４側で受ける熱量が大きい場合には、熱の一部を、凸部２１及び第２伝熱部材３を通じて逃がすことができ、過剰な熱が熱電変換膜２側に流入してしまうことを抑制することができる。
従って、熱電変換膜２において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができる。
【０１７３】
そして、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間に空気層である空隙部２２が設けられているので、凸部２１に伝わった熱を、空隙部２２を介して仮想面Ｍの面内方向に伝わり難くすることができる。従って、熱電変換膜２において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１７４】
なお、第１実施形態における熱電変換装置１を例に挙げて、第１伝熱部材４側から熱電変換膜２側に熱が伝わる場合を説明したが、第１実施形態に限られず、全ての各実施形態及びその変形例に適用することが可能であり、いずれの場合であっても同様の作用効果を奏功することができる。
【０１７５】
特に、図７に示す第３実施形態の熱電変換装置６０、図８に示す第３実施形態の変形例の熱電変換装置７０、図１１に示す第６実施形態の熱電変換装置１００、及び図１２に示す第６実施形態の変形例の熱電変換装置１１０によれば、第１伝熱部材４側から熱が伝わる場合に好適に利用することが可能である。
【０１７６】
すなわち、上述の熱電変換装置６０、７０、１００、１１０は、いずれも第４伝熱部材６１を具備しているので、第１伝熱部材４側から熱が伝わる場合には、第４伝熱部材６１を受熱部材として利用することができる。しかも、第４伝熱部材６１は、第３伝熱部材３１に対して下方から熱的に接合され、第１伝熱部材４よりも第３伝熱部材３１を通じて熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。従って、第４伝熱部材６１で受けた熱を、第３伝熱部材３１を通じて第２電極１４に優先的に伝えることができると共に、第２電極１４から熱電変換膜２に伝えることができる。
【０１７７】
なお、この場合には、第２電極１４が温接点として機能し、第１電極１３が冷接点として機能する。そのため、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂは冷接点側の端部として機能し、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａは温接点側の端部として機能する。
【０１７８】
この場合であっても、上述したように第４伝熱部材６１で受けた熱を、第３伝熱部材３１及び第２電極１４を通じて熱電変換膜２に優先的に伝えることができるので、熱電変換膜２において温接点側と冷接点側との間に温度差を生じさせることができる。
しかも、第２伝熱部材３を放熱或いは冷却部材等として機能させることができるので、第２伝熱部材３による放熱或いは冷却効果を利用することができる。これにより、熱電変換膜２において温接点側と冷接点側との間に、より効果的に温度差を生じさせることができる。
以上のことから、第１伝熱部材４側から熱が伝わる場合には、熱電変換装置６０、７０、１００、１１０を好適に利用することが可能となる。
【０１７９】
さらには、上記各実施形態において、第１伝熱部材４側及び第２伝熱部材３側の両方から熱電変換膜２側に向けて熱が伝わる場合であっても構わない。
【０１８０】
例えば図１８に示す熱電変換装置１７０としても構わない。なお、図１８に示す形態では、第５実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１８１】
熱電変換装置１７０は、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４よりも下方に配設された平板状の第５伝熱部材（本発明に係る第５の伝熱部材）１７１をさらに備えている。
第５伝熱部材１７１は、第２伝熱部材３と同様に熱電変換装置１７０における受熱部材として機能する。つまり、図１８に示す形態では、第２伝熱部材３が上方側の受熱部材として機能し、第５伝熱部材１７１が下方側の受熱部材として機能する。
【０１８２】
第５伝熱部材１７１は、第２伝熱部材３の形状に対応して、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。図１８に示す例では、第５伝熱部材１７１は、第２伝熱部材３の外形と同等のサイズに形成されている。
ただし、この場合に限定されるものではなく、第５伝熱部材１７１は、例えば第２伝熱部材３よりも大きな外形サイズの平板状に形成しても構わない。
なお、第５伝熱部材１７１の材料としては、例えば第２伝熱部材３と同様に熱伝導率が高い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【０１８３】
第５伝熱部材１７１は、熱電変換モジュール８５において、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４に対して接合されている。この際、第５伝熱部材１７１は、先に述べたペースト状の物質等の他の部材を介して第１伝熱部材４に対して接合されるようにしてもよい。
なお、図１８に示す例では、第５伝熱部材１７１は上面が平坦面とされているが、この場合に限定されるものではなく、例えば第６実施形態における第４伝熱部材６１のように、凸部を介して第１伝熱部材４に対して接合されても構わない。
【０１８４】
第５伝熱部材１７１は、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４に対して熱的に接合され、最下段に位置する空隙部２５よりも、最下段に位置する第１伝熱部材４を通じて、最下段に位置する熱電変換膜２との間で熱伝達を行う。すなわち、最下段に位置する熱電変換膜２には、最下段に位置する空隙部２５よりも、最下段に位置する第１伝熱部材４を通じて、第５伝熱部材１７１から熱が伝えられる。
【０１８５】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された熱電変換装置１７０であっても、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜２において発電量をそれぞれ得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１８６】
すなわち、この熱電変換装置１７０によれば、図１８に示す点線矢印のように、第２伝熱部材３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に最上段（４段目）に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して最上段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂ）に伝えることができる。
さらに、最上段に位置する第１電極１３に伝わった熱を、最上段に位置する第１伝熱部材４を通じて３段目に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して３段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１８７】
これと同時に、図１８に示す点線矢印のように、第５伝熱部材１７１で受けた熱を、最下段（１段目）に位置する第１伝熱部材４を通じて優先的に最下段に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
さらに、最下段に位置する第１電極１３に伝わった熱を、２段目に位置する第１伝熱部材４を通じて２段目に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して２段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１８８】
従って、先に述べたように放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜２において発電量をそれぞれ得ることで、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１８９】
なお、熱電変換装置１７０に対して、例えばその側方（仮想面Ｍに沿った方向）から冷却風等の気流を供給することで、第２伝熱部材３側及び第５伝熱部材１７１側の両方から熱が伝わる場合であっても、熱電変換装置１７０から外部に向けて放熱を適切に行うことができる。
【０１９０】
なお、図１８に示す熱電変換装置１７０において、上述したように、第２伝熱部材３側及び第５伝熱部材１７１側の両方から熱が伝わるのではなく、第５伝熱部材１７１側から熱が伝わる場合であっても、熱電変換装置１７０を好適に利用できる。この場合には、第２伝熱部材３を放熱或いは冷却部材として利用でき、且つ第５伝熱部材１７１を受熱部材として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明によれば、熱電変換体側に過剰な熱が流入してしまうことを抑制することができ、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差を確保して大きな発電量を得ることができるので、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置を得ることができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１９２】
Ｍ…仮想面
１、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１６０、１７０…熱電変換装置
２、１５１…熱電変換膜（熱電変換体）
３…第２伝熱部材（第２の伝熱部材）
４…第１伝熱部材（第１の伝熱部材）
２１…凸部（伝熱部）
２２…空隙部（第１の低熱伝導部）
２５…空隙部（第２の低熱伝導部）
３１…第３伝熱部材（第３の伝熱部材）
６１…第４伝熱部材（第４の伝熱部材）
８１…基板
８２…第１主面（第１の面）
８３…第２主面（第２の面）
９１、１０１…熱電変換モジュール
１２１…低熱伝導材（第１の低熱伝導部）
１７１…第５伝熱部材（第５の伝熱部材）
【図１】
2018158980.tif 000003
【図２】
2018158980.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2018158980.tif 000010
【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】
2018158980.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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