(57)【要約】【課題】熱−電気直接変換半導体と電極との接触面における拡散を防止し、発電性能を良好に維持することができる熱−電気直接変換装置を提供する。【解決手段】本発明に係る熱−電気直接変換装置は、ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる複数の熱−電気直接変換半導体対と、ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の高温側電極および低温側電極と、高温側電極を介して熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される高温側絶縁板と、低温側電極を介して熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される低温側絶縁板と、高温側電極および低温側電極の少なくとも一方と熱−電気直接変換半導体対を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方との間に形成される拡散防止層と、複数の熱−電気直接変換半導体対を外気から遮断し、不活性ガス雰囲気に保持する気密筐体とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006128522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる複数の熱−電気直接変換半導体対と、
前記熱−電気直接変換半導体対の高温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の高温側電極と、
前記複数の高温側電極を介して前記複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される高温側絶縁板と、
前記熱−電気直接変換半導体対の低温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の低温側電極と、
前記複数の低温側電極を介して前記複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される低温側絶縁板と、
前記高温側電極および前記低温側電極の少なくとも一方と前記熱−電気直接変換半導体対を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方との間に形成される拡散防止層と、
前記高温側絶縁板を覆う金属蓋、前記複数の熱−電気直接変換半導体対の周囲を取り囲む金属枠および前記低温側絶縁板を具備して形成され、前記複数の熱−電気直接変換半導体対を外気から遮断するとともに内部を真空もしくは不活性ガス雰囲気に保持する気密筐体と、
を備えたことを特徴とする熱−電気直接変換装置。
【請求項２】
前記拡散防止層は、前記熱−電気直接変換半導体対の表面にメッキ或いはスパッタリングによって形成される膜であることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項３】
前記拡散防止層を形成する物質は、
タングステン、モリブデン、タンタル、白金、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、バナジウム、クロム、アルミニウム、マンガン、珪素、ゲルマニウム、シリコン、ニッケル、ニオブ、イリジウム、ハフニウム、チタン、ジルコニウム、コバルト、亜鉛、錫、アンチモン、ホウ素、炭素および窒素、
の各元素の中から選択される単体、
２種以上の前記各元素の組み合わせからなる化合物、
２種以上の前記各元素の組み合わせからなる混合物、
２種以上の前記化合物の組み合わせからなる混合物、
又は前記単体、前記化合物および前記混合物の中から選択される２種以上の組み合わせからなる混合物であって５００℃以上の融点をもつ導電性物質であることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項４】
前記拡散防止層を形成する物質は、
（イ）酸化銅、炭素、ホウ素、ナトリウムおよびカルシウムの中から選択される１つの物質とコバルトとの層状複合酸化物、
（ロ）窒化アルミニウム、（ハ）窒化ウラン、（ニ）窒化珪素、（ホ）二硫化モリブデン、
（ヘ）スクッテルダイト型結晶構造を有するコバルトアンチモナイド化合物を主相とする熱電変換材料、
（ト）クラスレート化合物を主相とする熱電変換材料および
（チ）ハーフホイスラー化合物を主相とする熱電変換材料、
の各物質から選択される１つの物質、２種以上の前記各物質からなる化合物、２種以上の前記各物質からなる混合物又は２種以上の前記各物質からなる固溶体であることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項５】
前記ハーフホイスラー化合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、コバルト、アンチモン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、パラジウムおよび希土類元素のうち、少なくとも１つを含む熱−電気直接変換半導体物質であることを特徴とする請求項４に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項６】
前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンのうち少なくとも１種のガスからなり、常温においては外気圧よりも低圧であることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項７】
前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体は、希土類元素、アクチノイド、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、ニッケル、アンチモン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、シリコン、マンガン、亜鉛、ボロン、炭素、窒素、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、バナジウム、ニオブ、バリウムおよびマグネシウムのうち少なくとも３つ以上の元素からなる熱−電気直接変換半導体物質より構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項８】
前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体の主相の結晶構造は、スクッテルダイト構造、充填スクッテルダイト構造、ホイスラー構造、ハーフホイスラー構造およびクラスレート構造のうちいずれか１つ又はそれらの混相であることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項９】
前記拡散防止層は、高温側電極および低温側電極の少なくともいずれか一方の表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１０】
前記金属蓋および前記金属枠は、ニッケル、ニッケル基合金、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムを含む鉄基合金、シリコンを含む鉄基合金、コバルトを含有する合金又はニッケル若しくは銅を含有する合金より形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１１】
不活性ガス雰囲気中に配設される熱−電気直接変換装置において、
ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる複数の熱−電気直接変換半導体対と、
前記熱−電気直接変換半導体対の高温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の高温側電極と、
前記複数の高温側電極を介して前記複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される高温側絶縁板と、
前記熱−電気直接変換半導体対の低温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の低温側電極と、
前記複数の低温側電極を介して前記複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される低温側絶縁板と、
前記高温側電極および前記低温側電極の少なくとも一方と前記熱−電気直接変換半導体対を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方との間に形成される拡散防止層と、
を備えたことを特徴とする熱−電気直接変換装置。
【請求項１２】
前記拡散防止層は、前記熱−電気直接変換半導体対の表面にメッキ或いはスパッタリングによって形成される膜であることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１３】
前記拡散防止層を形成する物質は、
タングステン、モリブデン、タンタル、白金、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、バナジウム、クロム、アルミニウム、マンガン、珪素、ゲルマニウム、シリコン、ニッケル、ニオブ、イリジウム、ハフニウム、チタン、ジルコニウム、コバルト、亜鉛、錫、アンチモン、ホウ素、炭素および窒素、
の各元素の中から選択される単体、
２種以上の前記各元素の組み合わせからなる化合物、
２種以上の前記各元素の組み合わせからなる混合物、
２種以上の前記化合物の組み合わせからなる混合物、
又は前記単体、前記化合物および前記混合物の中から選択される２種以上の組み合わせからなる混合物であって５００℃以上の融点をもつ導電性物質であることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１４】
前記拡散防止層を形成する物質は、
（イ）酸化銅、炭素、ホウ素、ナトリウムおよびカルシウムの中から選択される１つの物質とコバルトとの層状複合酸化物、
（ロ）窒化アルミニウム、（ハ）窒化ウラン、（ニ）窒化珪素、（ホ）二硫化モリブデン、
（ヘ）スクッテルダイト型結晶構造を有するコバルトアンチモナイド化合物を主相とする熱電変換材料、
（ト）クラスレート化合物を主相とする熱電変換材料および
（チ）ハーフホイスラー化合物を主相とする熱電変換材料、
の各物質から選択される１つの物質、２種以上の前記各物質からなる化合物、２種以上の前記各物質からなる混合物又は２種以上の前記各物質からなる固溶体であることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１５】
前記ハーフホイスラー化合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、コバルト、アンチモン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、パラジウムおよび希土類元素のうち、少なくとも１つを含む熱−電気直接変換半導体物質であることを特徴とする請求項１４に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１６】
前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンのうち少なくとも１種のガスからなり、常温においては大気圧よりも低圧であることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１７】
前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体は、希土類元素、アクチノイド、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、ニッケル、アンチモン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、シリコン、マンガン、亜鉛、ボロン、炭素、窒素、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、バナジウム、ニオブ、バリウムおよびマグネシウムのうち少なくとも３つ以上の元素からなる熱−電気直接変換半導体物質より構成されることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１８】
前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体の主相の結晶構造は、スクッテルダイト構造、充填スクッテルダイト構造、ホイスラー構造、ハーフホイスラー構造およびクラスレート構造のうちいずれか１つ又はそれらの混相であることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【請求項１９】
前記拡散防止層は、高温側電極および低温側電極の少なくともいずれか一方の表面に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の熱−電気直接変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱−電気直接変換装置に係り、特に変換装置の構成部材の機械的特性や電気的特性の劣化を防止し、長期にわたって変換効率を良好に維持できる熱−電気直接変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人類が消費するエネルギー量が歴史的に例を見ない速度で急増した結果、炭酸ガス（ＣＯ２）などの温室効果ガスによる地球温暖化の問題が浮上しており、地球環境を保全するためにＣＯ２発生を可及的に抑制可能なエネルギー源の開発が全世界的に渇望されている。このような状況の中で、主として省エネルギーの観点から、大規模な廃熱の利用が従来から進行し、現在では中小規模の廃熱まで、その再利用が注目されつつある。
【０００３】
ところが、中小規模廃熱については、たとえその廃熱の質が高くとも、熱量規模自体が比較的小さいことから、たとえば蒸気タービンなどの大規模廃熱用の発電装置では、熱量に対して大掛りな装置が必要となる結果、発電効率が極めて低く、既存設備の改造や保守・補修コストに見合う電気量が得られないという問題があった。
【０００４】
また、その熱量規模が小さいことから、温水利用などの熱利用も見送られている場合が多く、全世界的に中小規模廃熱の利用は進捗し難い状況にある。そのため、これら中小規模の廃熱のエネルギーから電気エネルギーを簡易かつ小型の装置システムで変換できる熱−電気直接変換装置の開発実用化が待望されている。
【０００５】
このような技術的要請に対処するため、半導体を用いて熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱−電気直接変換装置の開発が従来から進められている（例えば特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００６】
一般に、この種の熱−電気直接変換装置は、トムソン効果、ペルチェ効果、ゼーベック効果などの熱電効果を利用したｐ型およびｎ型の熱−電気直接変換半導体（熱伝変換素子）を組み合わせて構成される。一般的な構造を図１３に示す。すなわち、従来の熱−電気直接変換装置１は、ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ（ｐ型半導体）２およびｎ型熱−電気直接変換半導体チップ（ｎ型半導体）３が、高温側電極５を有する高温側絶縁板７と、低温側電極６を有する低温側絶縁板８に挟まれた構造を有する。上記ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２およびｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３は、熱−電気直接変換半導体対（半導体対）４を形成し、変換装置全体では電気的及び熱的に多くの熱−電気直接変換半導体対が接続される。
【０００７】
ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２およびｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３は、高温側電極５と高温側電極−半導体チップ接合部１１を介して接合され、さらにｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２およびｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３は、低温側電極６と低温側電極−半導体チップ接合部１２を介して接合されている。
【０００８】
上記のように構成された熱−電気直接変換装置１において、高温側電極５に熱流１３が供給されると、熱は高温側電極−半導体チップ接合部１１を介してｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２およびｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３に伝達され、半導体チップ２，３を通過する熱流１４に沿って、ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２の内部では半導体キャリアである正孔１６が、またｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３の内部では半導体キャリアである電子１７が、ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ２あるいはｎ型熱−電気直接変換半導体チップ３に低温側電極−半導体チップ接合部１２を介して接合されている低温側電極６に向かって移動する。
【０００９】
一方半導体チップ２，３を通過する熱流１４は、低温側電極６を通過して低温側電極から放出される熱流１５となる。ここで熱−電気直接変換装置１の外部に、適当な電気的負荷１９が、熱−電気直接変換装置１に設置されている電極−電流取出手段との接続手段９と、それに接続された電流取出手段１０とを介して、熱−電気直接変換装置１に電気的に接続されることにより、前記半導体キャリアの移動は電流の流れ１８として熱−電気直接変換装置１の外部に取出して利用することができる。
【００１０】
このように熱-電気直接変換装置は、高温側電極と低温側電極との温度差を、熱−電気直接変換半導体を用いて、直接電気に変換し装置外部に電力として取出すことができるものであるが、図示していない外部から電流を与えることにより、低温側から高温側あるいは高温側から低温側に熱の移動を行うこともできる。
【特許文献１】特開２００４−１１９８３３号公報
【非特許文献１】「熱電変換工学−基礎と応用−」リアライズ社ｐ．３４９−３６３（２００１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、熱−電気直接変換装置に温度差を与えて熱を電気に変換する際には、熱−電気直接変換装置の高温側電極温度は高いほど、また低温側電極温度は低いほど、すなわち電極間の温度差が大きいほど、熱の変換効率は大きい。また熱−電気直接変換装置に電流を加え、電気を熱に変換する際にも、熱−電気直接変換装置の高温側温度と低温側温度との温度差は、印加する電流が大きいほど大きくなる。このため、図１３に示した構成を有する熱−電気直接変換装置を大気中で使用していると、電極や半導体チップなどの構成部材が酸化や窒化などにより劣化し易く、熱から電気へ、あるいは電気から熱への変換効率が経時的に低下し、長期間に亘って良好な変換効率を確保することが困難となるおそれがある。
【００１２】
このため、熱−電気直接変換装置を大気中で使用する場合には、例えば図１３に示す構成を有する熱−電気直接変換装置をそのまま金属やセラミックスから成る筐体に封じ込めることによって大気から遮断し、装置構成部品の酸化による劣化防止を図ることも考えられている。
【００１３】
しかしながら、高温側および低温側電極５、６に接している面から、高温側および低温側電極５、６に含まれる元素が、熱−電気直接変換半導体対４に拡散することによって熱−電気直接変換半導体対４の熱−電気直接変換性能が劣化し、熱−電気直接変換装置の発電性能が低下するという問題がある。
【００１４】
また、逆に、高温側および低温側の熱−電気直接変換半導体対４に含まれる元素が、高温側および低温側電極５、６に接している面から電極５、６に拡散することによって高温側および低温側電極５、６の機械的特性や電気的特性が劣化するという問題もある。
【００１５】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、熱−電気直接変換半導体と電極との接触面における拡散を防止し、発電性能を良好に維持することができる熱−電気直接変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱−電気直接変換装置は、請求項１に記載したように、ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる複数の熱−電気直接変換半導体対と、熱−電気直接変換半導体対の高温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の高温側電極と、複数の高温側電極を介して複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される高温側絶縁板と、熱−電気直接変換半導体対の低温側端部においてｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の低温側電極と、複数の低温側電極を介して複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される低温側絶縁板と、高温側電極および低温側電極の少なくとも一方と熱−電気直接変換半導体対を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方との間に形成される拡散防止層と、高温側絶縁板を覆う金属蓋、複数の熱−電気直接変換半導体対の周囲を取り囲む金属枠および低温側絶縁板を具備して形成され、複数の熱−電気直接変換半導体対を外気から遮断するとともに内部を真空もしくは不活性ガス雰囲気に保持する気密筐体とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る熱−電気直接変換装置は、請求項１１に記載したように、不活性ガス雰囲気中に配設される熱−電気直接変換装置において、ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる複数の熱−電気直接変換半導体対と、熱−電気直接変換半導体対の高温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の高温側電極と、複数の高温側電極を介して複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される高温側絶縁板と、熱−電気直接変換半導体対の低温側端部において前記ｐ型半導体とｎ型半導体とを電気的に接続する複数の低温側電極と、複数の低温側電極を介して前記複数の熱−電気直接変換半導体対と熱的に接続される低温側絶縁板と、高温側電極および低温側電極の少なくとも一方と熱−電気直接変換半導体対を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方との間に形成される拡散防止層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る熱−電気直接変換装置によれば、熱−電気直接変換半導体と電極との接触面における拡散を防止し、発電性能を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る熱−電気直接変換装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
（１）第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造
図１は本発明に係る熱−電気直接変換装置の第１の実施形態を示す図である。
【００２１】
図１（ａ）は第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａの構成を示す斜視図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す熱−電気直接変換装置１ａのＢ-Ｂ矢視断面図である。また、図１（ｃ）は、熱−電気直接変換装置１ａが有する熱−電気直接変換半導体対４の１つを示す説明図である。
【００２２】
図１に示すように、熱-電気直接変換装置１ａは、熱エネルギーを電気エネルギーに、あるいは電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換する複数の熱−電気直接変換半導体対４と、その熱−電気直接変換半導体対４を外気から遮断する気密筐体３０とを備えて構成される。
【００２３】
気密筐体３０は複数の熱−電気直接変換半導体対４の高温側端部に熱的に接続される高温側絶縁板７を覆う金属蓋２０と、複数の熱−電気直接変換半導体対４の周囲を取り囲む金属枠２１と、複数の熱−電気直接変換半導体対４の低温側端部に熱的に接続される低温側基板２２とから構成されている。気密筐体３０は、複数の熱−電気直接変換半導体対４等からなる内部構成品を外気から遮断するとともに、気密筐体３０の内部を真空もしくは不活性ガス雰囲気に保持する。
【００２４】
不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選択されるガスからなることが好ましい。或いはこれらの混合ガスでもよい。これらの非酸化性の気体を気密筐体３０内に封入し、内部雰囲気を非活性とすることにより、半導体チップ等の構成部品が酸化等により劣化することが効果的に防止でき長期にわたって高い変換効率を維持できる熱−電気直接変換装置１ａが得られる。
【００２５】
また、熱−電気直接変換装置１ａにおいて、不活性ガス雰囲気の圧力が、常温で外気圧より低く設定されていることが好ましい。気密筐体３０内の不活性ガス雰囲気の圧力を外気圧より低く設定することにより、高温時の内圧の上昇に伴う破損を防止するとともに気密筐体３０内の不活性ガス雰囲気中に水分が残留することが効果的に防止でき、水分による半導体チップの劣化損傷を効果的に抑止できる。さらに、気密筐体３０内のガス雰囲気における熱伝導性が低下するために、半導体チップから金属枠方向に熱が放散することが防止でき、熱−電気変換効率を高めることができる。
【００２６】
気密筐体３０を構成する金属蓋２０および金属枠２１は、例えばニッケル基合金のような耐熱合金もしくは耐熱金属から形成される。金属蓋２０および金属枠２１を形成する耐熱合金もしくは耐熱金属としては、高温度使用環境における耐久性の点から、ニッケル基合金の他、ニッケル、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムを含む鉄基合金、シリコンを含む鉄基合金、コバルトを含有する合金又はニッケル若しくは銅を含有する合金のいずれかより選択されることが好ましい。
【００２７】
図１（ｂ）および（ｃ）に示したように、熱−電気直接変換半導体対４は、ｐ型半導体２とｎ型半導体３との対から構成されている。
【００２８】
ｐ型半導体２およびｎ型半導体３は、熱電変換効率の観点から、および良好な熱電効果を長期間維持することができるという観点から、希土類元素、アクチノイド、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、ニッケル、アンチモン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、シリコン、マンガン、亜鉛、ボロン、炭素、窒素、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、バナジウム、ニオブ、バリウムおよびマグネシウムから選択される少なくとも３種の元素から構成される熱−電気直接変換半導体であることが好ましい。
【００２９】
また、ｐ型半導体２およびｎ型半導体３の主相の結晶構造は、良好な熱電効果の観点から、スクッテルダイト構造、充填スクッテルダイト構造、ホイスラー構造、ハーフホイスラー構造およびクラスレート構造のうちのいずれか１つ、或いはこれらの混相であることが好ましい。
【００３０】
熱−電気直接変換半導体対４の高温側端部（図１において上側の端部）には、高温側電極５が、高温側電極−半導体チップ接合部１１を介して接合されている。高温側電極５は、総ての熱−電気直接変換半導体対４の高温側端部にパッチ状に設けられており（図１３参照）、隣接する熱−電気直接変換半導体対４の高温側電極５とは切り離されて電気的に絶縁されている。高温側電極５は、電気伝導性の高い金属、例えば銅で形成される。
【００３１】
高温側電極５と金属蓋２０との間には高温側絶縁板７が複数の熱−電気直接変換半導体対４の全体をほぼ覆うように設けられている。高温側絶縁板７は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のように電気的絶縁性を有しかつ熱伝導率の高いセラミック基板で形成されている。
【００３２】
高温側絶縁板７は、金属蓋２０の内面に接し金属蓋２０と熱的に接続されている。
【００３３】
一方、熱−電気直接変換半導体対４の低温側端部は低温側基板２２に熱的に接続されている。
【００３４】
低温側基板２２は、低温側電極６、低温側絶縁板８および低温側系統（図示せず）へ熱を放出する熱放出部２４を備えて構成される。
【００３５】
低温側電極６は、例えば半田等からなる低温側電極−半導体チップ接合部１２を介して、熱−電気直接変換半導体対４を構成するｐ型半導体２或いはｎ型半導体３と、隣接する熱−電気直接変換半導体対４のｎ型半導体３或いはｐ型半導体２との間を電気的に接続する。
【００３６】
併せて、低温側電極６は、低温側電極−低温側絶縁板接合部２３を介して、低温側絶縁板８と熱的に接続される。
【００３７】
低温側基板２２は、セラミック板からなる低温側絶縁板８の両面に金属板を接合して一体的に形成される。このうち低温側絶縁板８の図１において上側の面に接合される金属板によって低温側電極６を形成し、一方、図１において下側の面に接合される金属板が低温側系統への熱放出部２４を形成する。
【００３８】
このように低温側絶縁板８の表面に予め低温側電極６と低温側系統への熱放出部２４とを接合させて低温側基板２２を一体的に形成することにより、熱−電気直接変換装置１ａの組み立て作業が簡素化される。さらに、低温側絶縁板８と低温側電極６および低温側系統への熱放出部２４との接合強度が高くまた両者の密着度も高く形成できるため、耐久性に優れた熱−電気直接変換装置１ａが得られる。
【００３９】
低温側電極６および低温側系統への熱放出部２４を形成する金属板の材料としては、耐熱性及び電気伝導性あるいは熱伝導性の点から、銅、銀、アルミニウム、錫、鉄基合金、ニッケル、ニッケル基合金、チタン、チタン基合金から選択される少なくとも１種から成ることが好ましい。
【００４０】
また、低温側絶縁板８を形成するセラミック板の材料としては、絶縁耐性の安定性の点から、アルミナもしくはアルミナを含有するセラミック、アルミナ粉末を分散含有する金属、窒化珪素もしくは窒化珪素を含有するセラミック、窒化アルミニウムもしくは窒化アルミニウムを含有するセラミック、ジルコニアもしくはジルコニアを含有するセラミック、イットリアもしくはイットリアを含有するセラミック、シリカあるいはシリカを含有するセラミック、ベリリアもしくはベリリアを含有するセラミックから選択される少なくとも１種から構成されることが好ましい。
【００４１】
金属蓋２０と金属枠２１とは、例えば溶接によって接合される。この他、金属蓋２０と金属枠２１とを一体的に成形する形態でもよい。金属蓋２０と金属枠２１とを一体成形することによって部品点数が減り組立作業が簡素化される。
【００４２】
金属枠２１と低温側基板２２との接合方法は、特に限定されるものではないが、接合強度の点から、溶接、ハンダ付け若しくはロウ付け、拡散接合又は接着剤により接合されていることが好ましい。
【００４３】
上記のように構成された熱−電気直接変換装置１ａにおいて、熱エネルギーから電気エネルギーに変換するには、図示しない高温系統を熱−電気直接変換装置１ａの金属蓋２０に熱的に接続するとともに、図示しない低温系統を低温側系統への熱放出部２４に熱的に接続する。
【００４４】
この結果、熱−電気直接変換半導体対４を高温側端部から低温側端部に向かって流れる熱流が発生し、熱−電気直接変換半導体対４に正孔および電子の流れに基づく電流が生じ、総ての熱−電気直接変換半導体対４の電流の総和が取出手段１０から取り出され、外部負荷に対して電力を供給することができる。
【００４５】
この際、高温系統と低温系統との温度差が大きい程、熱−電気の変換効率を高めることができる。例えば、低温系統の温度が室温とすると、高温系統の温度が高い程熱−電気の変換効率は高くなる。
【００４６】
このように、熱―電気の変換効率を高めるためには、熱−電気直接変換装置１ａの金属蓋２０等の温度を高温度条件下、例えば５００℃程度で運転することが有効である。
【００４７】
しかしながら、熱−電気直接変換装置１ａを大気中の高温度条件下で運転した場合には、電極や半導体チップなどの構成部材が酸化されたり窒化されたりして劣化が進行し易い。これらの構成部材の劣化進行を抑止し、熱から電気へ、あるいは電気から熱への変換効率の低下を抑止し、長期間に亘って良好な変換性能を確保するためには、本実施形態に示すように熱−電気直接変換装置１ａを外気から遮断する気密筐体３０を用いることが有効である。
【００４８】
そこで、本実施形態では装置内部に窒素等の耐酸化ガスを充填し装置内部を封止するために、金属蓋２０、金属枠２１および低温側基板２２を一体に接合固定して、気密筐体３０を形成している。
【００４９】
また、発生した電力を外部へ供給するための電流取出手段１０も、図１に示したように、低温側絶縁板８を貫通する電極−電流取出手段との接続手段９を介して低温側電極６と密に接続されており、気密筐体３０の気密性を維持する形態となっている。
【００５０】
本実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａによれば、熱−電気直接変換半導体対４、高温側電極５、低温側電極６等の構成部材が収容されている気密筐体３０内部を気密に保持し、内部を真空もしくは不活性ガス雰囲気に維持することが可能になる。この結果、高温環境下で運転された場合においても、熱−電気直接変換装置１ａの気密筐体３０内部に設置された構成部材の酸化や窒化などによる劣化の進行を効果的に抑止することが可能となる。
【００５１】
（２）拡散防止層
また、第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａでは、図１（ｂ）および（ｃ）に示したように、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５および低温側電極６との間に拡散防止層２７を設けた形態としている。
【００５２】
熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５とを直接接合すると、熱−電気直接変換半導体対４を形成する物質の種類と高温側電極５を形成する物質の種類の組み合わせによっては、相互の物質が互いに相手側に拡散する現象が生じる場合がある。
【００５３】
特に、熱−電気直接変換装置１ａを高温環境下で長時間使用しているとこのような拡散現象が生じ易い。
【００５４】
この結果、高温側電極５を形成する物質、例えば銅が熱−電気直接変換半導体対４の内部に拡散し、熱−電気直接変換半導体対４の熱−電気変換性能が劣化し熱−電気直接変換装置の発電性能が低下するという問題が生じる。
【００５５】
逆に、熱−電気直接変換半導体対４を形成する物質が高温側電極５の内部に拡散し、高温側電極５の電気的特性や機械的特性が劣化する場合もある。
【００５６】
この拡散現象は、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５との間だけではなく、低温側電極６との間においても生じうる。
【００５７】
そこで、第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａでは、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５との間、および熱−電気直接変換半導体対４と低温側電極６との間に拡散防止層２７を設け、この拡散防止層２７によって拡散を防止し、熱−電気直接変換装置１ａの高寿命化、信頼性の向上を可能としている。
【００５８】
拡散防止層２７を形成する物質には、タングステン、モリブデン、タンタル、白金、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、バナジウム、クロム、アルミニウム、マンガン、珪素、ゲルマニウム、シリコン、ニッケル、ニオブ、イリジウム、ハフニウム、チタン、ジルコニウム、コバルト、亜鉛、錫、アンチモン、ホウ素、炭素および窒素の各元素の中から選択される単体、２種以上の前記各元素の組み合わせからなる化合物、２種以上の前記各元素の組み合わせからなる混合物、２種以上の前記化合物の組み合わせからなる混合物、又は前記単体、前記化合物および前記混合物の中から選択される２種以上の組み合わせからなる混合物であって５００℃以上の融点をもつ導電性物質を用いることができる。
【００５９】
また、拡散防止層２７を形成する物質には、（イ）酸化銅、炭素、ホウ素、ナトリウムおよびカルシウムの中から選択される１つの物質とコバルトとの層状複合酸化物、（ロ）窒化アルミニウム、（ハ）窒化ウラン、（ニ）窒化珪素、（ホ）二硫化モリブデン、（ヘ）スクッテルダイト型結晶構造を有するコバルトアンチモナイド化合物を主相とする熱電変換材料、（ト）クラスレート化合物を主相とする熱電変換材料、および（チ）ハーフホイスラー化合物を主相とする熱電変換材料、の各物質から選択される１つの物質、２種以上の前記各物質からなる化合物、２種以上の前記各物質からなる混合物、又は２種以上の前記各物質からなる固溶体を用いることもできる。
【００６０】
また、上記のハーフホイスラー化合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル、錫、コバルト、アンチモン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、モリブデン、パラジウムおよび希土類元素のうち、少なくとも１つを含む熱−電気直接変換半導体物質であってもよい。
【００６１】
拡散防止層２７は、熱−電気直接変換半導体対４の表面に、メッキまたはスパッタリングによって形成することができる。
【００６２】
この他、生産性の向上や加工コストの低減のために、熱−電気直接変換半導体対４の表面にスプレーや刷毛塗り等による塗装を施すことによって拡散防止層２７を形成しても良い。
【００６３】
第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａによれば、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５および低温側電極６との間に拡散防止層２７を設けたことにより、熱−電気直接変換半導体対４の構成物質の電極側への拡散、および電極側の構成物質の熱−電気直接変換半導体対４側への拡散を防止することができ、発電性能を良好に維持することができる。
【００６４】
（３）第２ないし第９の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造
図２は、第２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｂの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００６５】
第２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｂは、拡散防止層２７を、熱−電気直接変換半導体対４の高温側端部にのみ設けた形態である。
【００６６】
熱−電気直接変換装置１ｂは、温度差によって熱を電気に変換するため、熱−電気直接変換装置１ｂの内部が高温の場合にも低温側電極６と熱−電気直接変換半導体対４の接触面を低温に維持することも可能である。このような条件では、電極材料と熱−電気直接変換半導体対４の材料の組み合わせによっては、高温側電極５と熱−電気直接変換半導体対４との接触面では拡散現象が発生するものの低温側電極６と熱−電気直接変換半導体対４との接触面では拡散現象が発生しない場合がある。
【００６７】
この場合、拡散現象が発生しない低温側電極６と熱−電気直接変換半導体対４との間に拡散防止層２７を設けない形態が可能である。
【００６８】
第２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｂによれば、高温側電極５と熱−電気直接変換半導体対４との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【００６９】
図３は、第３の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｃの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００７０】
第３の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｃは、拡散防止層２７を、熱−電気直接変換半導体対４の低温側端部にのみ設けた形態である。
【００７１】
熱−電気直接変換半導体対４の材料と電極材料の種類の組み合わせによっては、高温環境下であっても拡散現象が発生しにくい場合もある。
【００７２】
その一方で、低温側電極６と低温側電極−半導体チップ接合部１２との間では低温側電極６の温度が低温に維持されたとしても拡散現象が生じる場合がある。低温側電極−半導体チップ接合部１２は例えば半田で形成されるが、低温側電極６と半田との間で物質が相互に拡散する現象が発生する場合がある。このような条件下では、熱−電気直接変換半導体対４と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けることで拡散現象を防止することができる。
【００７３】
第３の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｃによれば、低温側電極６と熱−電気直接変換半導体対４との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【００７４】
図４は、第４の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｄの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００７５】
第４の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｄは、拡散防止層２７を、熱−電気直接変換半導体対４のうちｐ型半導体２にのみ設けた形態である。
【００７６】
熱−電気直接変換半導体対４の材料と電極材料の種類の組み合わせによっては、高温環境下であっても拡散現象が発生しにくい場合もある。ｐ型半導体２の材料とｎ型半導体３の材料とは必ずしも同一とは限らない。ｐ型半導体２と電極との間では拡散現象が発生し、ｎ型半導体３と電極との間では拡散現象が発生しない場合がある。
【００７７】
このような場合、ｐ型半導体２と電極との間に拡散防止層２７を設ければ十分である。
【００７８】
第４の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｄによれば、熱−電気直接変換半導体対４のうち、ｐ型半導体２側にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【００７９】
図５は、第５の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｅの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００８０】
第５の実施形態は、第４の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた形態であり、ｐ型半導体２と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。ｎ型半導体３で拡散現象が発生せず、またｐ型半導体２の低温側端部においても拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【００８１】
第５の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｅによれば、ｐ型半導体２と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを１／４に低減させることが可能となる。
【００８２】
図６は、第６の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｆの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００８３】
第６の実施形態は、第４の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた形態であり、ｐ型半導体２と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。ｎ型半導体３で拡散現象が発生せず、またｐ型半導体２の高温側端部においても拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【００８４】
第６の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｆによれば、ｐ型半導体２と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを１／４に低減させることが可能となる。
【００８５】
図７は、第７の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｇの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００８６】
第７の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｇは、拡散防止層２７を、熱−電気直接変換半導体対４のうちｎ型半導体３にのみ設けた形態である。
【００８７】
ｎ型半導体３と電極との間では拡散現象が発生し、ｐ型半導体２と電極との間では拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【００８８】
第７の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｇによれば、熱−電気直接変換半導体対４のうち、ｎ型半導体３側にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【００８９】
図８は、第８の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｈの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００９０】
第８の実施形態は、第７の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた形態であり、ｎ型半導体３と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。ｐ型半導体２で拡散現象が発生せず、またｎ型半導体３の低温側端部においても拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【００９１】
第８の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｈによれば、ｎ型半導体３と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを１／４に低減させることが可能となる。
【００９２】
図９は、第９の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｉの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００９３】
第９の実施形態は、第７の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた形態であり、ｎ型半導体３と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。ｐ型半導体２で拡散現象が発生せず、またｎ型半導体３の高温側端部においても拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【００９４】
第９の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｉによれば、ｎ型半導体３と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを１／４に低減させることが可能となる。
【００９５】
（４）第１０ないし第１２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造
図１０は、第１０の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｊの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【００９６】
第１０の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｊと第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａとの第１の相違点は、気密筐体３０を構成する金属蓋２０および金属枠２１を備えていない点にある。
【００９７】
また、第１０の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｊと第１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ａとの第２の相違点は、電流取出手段１０の形態の差異にある。
【００９８】
第１０の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｊは、複数の熱−電気直接変換装置１ｊが相互に直列或いは並列に接続され、これら複数の熱−電気直接変換装置１ｊが全体として不活性ガス雰囲気中に配設されて使用されることを前提とした形態である。
【００９９】
したがって、熱−電気直接変換装置１ｊ単体としては、外気から遮断する気密筐体３０は不要であり、個別の金属蓋２０および金属枠２１を排除することで熱−電気直接変換装置１ｊの軽量化が実現できる。
【０１００】
また、隣接する熱−電気直接変換装置１ｊと相互に直列或いは並列に容易に接続するために、熱−電気直接変換装置１ｊの両端の低温側電極６を延出させることによって電流取出手段１０を形成する形態としている。
【０１０１】
その他の構成については、第１０の実施形態と第１の実施形態とでは異なるところはない。
【０１０２】
第１０の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５および低温側電極６との間に拡散防止層２７を設けることによって、熱−電気直接変換半導体対４の構成物質の電極側への拡散、および電極側の構成物質の熱−電気直接変換半導体対４側への拡散を防止することができ、発電性能を良好に維持することができる。
【０１０３】
図１１は、第１１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｋの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【０１０４】
第１１の実施形態は、第１０の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた形態であり、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。熱−電気直接変換半導体対４の低温側端部で拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【０１０５】
第１１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｋによれば、熱−電気直接変換半導体対４と高温側電極５との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１０の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【０１０６】
図１２は、第１２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｍの構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対４を示す説明図である。
【０１０７】
第１２の実施形態は、第１０の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた形態であり、熱−電気直接変換半導体対４と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたものである。熱−電気直接変換半導体対４の高温側端部で拡散現象が発生しない場合に有効な形態である。
【０１０８】
第１２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置１ｍによれば、熱−電気直接変換半導体対４と低温側電極６との間にのみ拡散防止層２７を設けたことにより、第１０の実施形態の効果に加えて、拡散防止層２７の形成に要するコストを半減させることが可能となる。
【０１０９】
この他、第１０ないし第１２の実施形態に対して、熱−電気直接変換半導体対４のうち、ｐ型半導体２およびｎ型半導体３の一方のみに拡散防止層２７を設ける形態としても良い。
【０１１０】
ところで、第１ないし第１２の実施形態では、拡散防止層２７を熱−電気直接変換半導体対４の表面に形成する形態としている。
【０１１１】
これに対して、高温側電極５および低温側電極６の双方或いはいずれか一方の表面に拡散防止層２７を形成する形態としてもよい。この形態においても熱−電気直接変換半導体対４と電極との間の拡散現象を防止することができ、第１ないし第１２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る熱−電気直接変換装置の第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は外観例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）に示した熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図２】第２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図３】第３の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図４】第４の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図５】第５の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図６】第６の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図７】第７の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図８】第８の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図９】第９の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図１０】第１０の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図１１】第１１の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図１２】第１２の実施形態に係る熱−電気直接変換装置の構造を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は熱−電気直接変換半導体対を示す説明図。
【図１３】従来の熱−電気直接変換装置の構成例を示す斜視図および要部を拡大して示す模式図。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ  熱−電気直接変換装置
２  ｐ型熱−電気直接変換半導体チップ（ｐ型半導体）
３  ｎ型熱−電気直接変換半導体チップ（ｎ型半導体）
４  熱−電気直接変換半導体対
５  高温側電極
６  低温側電極
７  高温側絶縁板
８  低温側絶縁板
１０  電流取出手段
１１  高温側電極−半導体チップ接合部
１２  低温側電極−半導体チップ接合部
２０  金属蓋
２１  金属枠
２２  低温側基板
２３  低温側電極−低温側絶縁板接合部
２４  低温側系統への熱放出部
２７  拡散防止層
３０  気密筐体
【図１】
2006128522.tif 000003
【図２】
2006128522.tif 000004
【図３】
2006128522.tif 000005
【図４】
2006128522.tif 000006
【図５】
2006128522.tif 000007
【図６】
2006128522.tif 000008
【図７】
2006128522.tif 000009
【図８】
2006128522.tif 000010
【図９】
2006128522.tif 000011
【図１０】
2006128522.tif 000012
【図１１】
2006128522.tif 000013
【図１２】
2006128522.tif 000014
【図１３】
2006128522.tif 000015