(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電素子の接合部に於ける熱応力歪の影響を軽減した熱電変換モジュールの提供。【解決手段】第１及び第２の基板１５，１６が、間隙を挟んで配置されている。間隙内に、第１の基板から第２の基板まで及ぶように、熱電効果を生じる第１の構造体１０Ａが配置されている。第１の構造体の第１の基板側の第１の端部に、第１の接続部材１８が弾性力によって接続されたいる。第１の構造体の第２の基板側の第２の端部に、第２の接続部材１９が弾性力によって接続されたいる。第１の構造体の第１の端部は、第１の接続部材を介して、第１の基板の面内方向に関する位置が拘束され、第１の構造体の第２の端部は、第２の接続部材を介して、第２の基板の面内方向に関する位置が拘束されている。【選択図】図１
2011014737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を挟んで配置された第１及び第２の基板と、
前記間隙内に、前記第１の基板から前記第２の基板まで及ぶように配置された熱電効果を生じる第１の構造体と、
前記第１の構造体の前記第１の基板側の第１の端部に弾性力によって接続された第１の接続部材と、
前記第１の構造体の前記第２の基板側の第２の端部に弾性力によって接続された第２の接続部材と
を有し、
前記第１の構造体の前記第１の端部は、前記第１の接続部材を介して、前記第１の基板の面内方向に関する位置が拘束され、前記第１の構造体の前記第２の端部は、前記第２の接続部材を介して、前記第２の基板の面内方向に関する位置が拘束されている熱電変換モジュール。
【請求項２】
前記第１の構造体の前記第１の端部の端面に凹部が形成されており、
前記第１の基板が、前記凹部に対応する位置に形成された開口を含み、
前記第１の接続部材は、前記第１の基板の前記開口、及び前記第１の端部の凹部内に挿入され、復元力によって該凹部内に支持された弾性部分を含む請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記第１の接続部材は、前記第１の構造体の前記第１の端部の外周面に接触し、該外周面に作用する復元力によって該第１の構造体に支持された弾性部分を含む請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記第１の基板は、前記第１の構造体の第１の端部及び該第１の端部の外周面に接触する前記第１の接続部材の弾性部分が挿入された開口を含む請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記第１の接続部材は、
前記第１の構造体の第１の端部の端面に沿う板状部分と、
前記板状部分の、前記第１の構造体に接触する表面とは反対側の表面に形成された突起と
を含み、
前記第１の基板は、前記突起が挿入される開口を含む請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギと電気エネルギとの相互変換を行う熱電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換モジュールにおいて、高温部と低温部との間に熱的な応力が発生し、熱電変換モジュールが損傷を受ける場合がある。従来のＢｉ−Ｔｅ系の熱電変換モジュールの動作温度の上限は、約４００℃である。より高温での動作が可能なＣａ−Ｃｏ酸化物系、Ｃａ−Ｌａ−Ｍｎ系酸化物を用いた熱電変換モジュールが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２７０３３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４５２２４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R. Funahashi et al., "A portable thermoelectric-power-generating module composed of oxide devices", Journal of Applied Physics 99, 066117 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱電変換モジュールの動作温度が高くなると、熱電変換モジュールが熱的な応力の影響を受けやすくなる。また、π型構造の熱電変換モジュールは、特に熱応力による歪の影響を受けやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
間隙を挟んで配置された第１及び第２の基板と、
前記間隙内に、前記第１の基板から前記第２の基板まで及ぶように配置された熱電効果を生じる第１の構造体と、
前記第１の構造体の前記第１の基板側の第１の端部に弾性力によって接続された第１の接続部材と、
前記第１の構造体の前記第２の基板側の第２の端部に弾性力によって接続された第２の接続部材と
を有し、
前記第１の構造体の前記第１の端部は、前記第１の接続部材を介して、前記第１の基板の面内方向に関する位置が拘束され、前記第１の構造体の前記第２の端部は、前記第２の接続部材を介して、前記第２の基板の面内方向に関する位置が拘束されている熱電変換モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
第１の構造体と第１の接続部材、第１の構造体と第２の接続部材が、弾性力によって接続されているため、熱応力による歪の影響を軽減することができる。、
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（１Ａ）は、実施例１による熱電変換モジュールの断面図であり、（１Ｂ）は、（１Ａ）の一点鎖線１Ａ−１Ａにおける断面図であり、（１Ｃ）は、第１の接続部材の斜視図である。
【図２】実施例１による熱電変換モジュールの断面図である。
【図３】（３Ａ）は、実施例３による熱電変換モジュールの斜視図であり、（３Ｂ）は、接続部材の配置を示す平面図であり、（３Ｃ）は、実施例３による熱電変換モジュールの断面図である。
【図４】（４Ａ）は、実施例４による熱電変換モジュールの断面図であり、（４Ｂ）は、第２の接続部材の斜視図である。
【図５】実施例５による熱電変換モジュールの断面図である。
【図６】実施例６による熱電変換モジュールの断面図である。
【図７】（７Ａ）は、実施例７による熱電変換モジュールの部分断面図であり、（７Ｂ）は、実施例７の他の構成例による熱電変換モジュールの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１Ａに、実施例１による熱電変換モジュールの断面図を示し、図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。図１Ｂの一点鎖線１Ａ−１Ａにおける断面図が図１Ａに相当する。
【００１１】
第１の基板１５と第２の基板１６とが、間隙を挟んで配置されている。この間隙内に、第１の基板１５から第２の基板１６まで及ぶように、第１の構造体１０Ａが配置されている。
【００１２】
第１の構造体１０Ａは、熱電効果を生じる材料で形成されており、両側の端面に、凹部１１Ａが形成されている。第１の構造体１０Ａの軸方向に垂直な断面は、例えば一辺の長さが５ｍｍの正方形であり、軸方向の長さ（高さ）は１０ｍｍである。第１の構造体１０Ａには、ビスマステルル化合物、シリコン−ゲルマニウム半導体、導電性セラミクス等を用いることができる。導電性セラミクスの例として、Ｃａ３Ｃｏ４Ｏ９、Ｃａ１−ｘＬａｘＭｎＯ３（ｘは約０．１）、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３等が挙げられる。凹部１１Ａの内面に、導電膜１２が形成されている。導電膜１２には、例えばＡｇ−Ｐｄ系合金等が用いられる。なお、導電膜１２は、接触抵抗を低下させるためのものであるため、導電膜１２が無くても十分低い接触抵抗が得られる場合には、導電膜１２を形成する必要は無い。
【００１３】
第１の構造体１０Ａの一方の端部（第１の端部）１０Ｅの端面に、第１の基板１５が接触している。第１の基板１５には、絶縁材料、例えばアルミナが用いられる。第１の基板１５に開口１５Ａが形成されている。開口１５Ａは、第１の構造体１０Ａに形成されている凹部１１Ａの開口面に整合する。
【００１４】
第１の接続部材１８が、弾性部分１８Ａと板状部分１８Ｆとを含む。
【００１５】
図１Ｃに、第１の接続部材１８の斜視図を示す。板状部分１８Ｆの一方の表面から、弾性部分１８Ａが突出している。弾性部分１８Ａは、湾曲した一対の板ばねで構成される。一対の板ばねは、その凹面同士を対向させるように配置されている。すなわち、凸面が外側を向く。板状部分１８Ｆの厚さは、例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、第１の弾性部分１８Ａの各板ばねの厚さは、例えば０．１ｍｍである。
【００１６】
第１の接続部材１８は、例えば基材、基材の表面を覆う導電膜、及び基材と導電膜との間に配置される密着層を含む。基材には、セラミクス、例えばジルコニア、イットリウムスタビライズドジルコニア（ＹＳＺ）、アルミナ等が用いられる。基材は、例えばグリーン加工を行った成型体を焼結することにより作製される。導電膜には、ＡｕまたはＡｇが用いられる。密着層には、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｎｉ系合金、Ａｕ−Ｎｉ系合金等が用いられる。密着層は、例えば、スパッタリング、真空蒸着等により形成される。また、Ａｕ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｎｉ系合金、Ａｕ−Ｎｉ系合金を用いる場合には、導電ペーストを塗布して焼成する方法によって形成することも可能である。導電膜は、例えば導電ペーストを塗布して焼成する方法、電解めっき等により形成される。密着層は、基材に対する導電膜の密着性を高める。
【００１７】
第１の接続部材１８に導電性セラミクスを用いてもよい。この場合には、表面に導電膜を形成する必要はない。一例として、第１の接続部材１８に、第１の構造体１０Ａに用いられる導電性セラミクスと同一のものを用いてもよい。第１の導電部材１８と第１の構造体１０Ａとを、同一の導電性セラミクスで形成すると、熱ストレスが与えられたときに両者に生ずる歪を緩和することができる。また、絶縁性の基材を被覆する導電膜として、導電性セラミクスを用いてもよい。
【００１８】
図１Ａに戻って説明を続ける。第１の接続部材１８の弾性部分１８Ａが、第１の基板１５の開口１５Ａを通過して、第１の構造体１０Ａの凹部１１Ａ内に挿入されている。弾性部分１８Ａは、凹部１１Ａ内に挿入されることによって弾性変形する。弾性部分１８Ａの復元力が、凹部１１Ａの側面に作用する。この復元力によって、第１の接続部材１８が第１の構造体１０Ａに接続され、支持される。
【００１９】
第１の構造体１０Ａのもう一方の端部（第２の端部）１０Ｆの端面に、第２の基板１６が接している。第２の接続部材１９が、第１の接続部材１８と同様に、第１の構造体１０Ａの第２の端部１０Ｆに弾性力によって接続され、支持されている。第２の基板１６及び第２の接続部材１９の構成、及び相対位置関係は、それぞれ第１の基板１５及び第１の接続部材１８の構成及び相対位置関係と同一である。すなわち、第２の基板１６に開口１６Ａが形成され、第２の接続部材１９は、弾性部分１９Ａと板状部分１９Ｆとを含む。
【００２０】
第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９は、導電膜１２を介して第１の構造体１０Ａに電気的に接続される。このように、第１の接続部材１８は、第１の構造体１０Ａに弾性力によって機械的に接続されるとともに、電気的にも接続される。
【００２１】
第１の構造体１０Ａの第１の端部１０Ｅは、第１の接続部材１８を介して、第１の基板１５の面内方向に関する位置が拘束される。同様に、第１の構造体１０Ａの第２の端部１０Ｆは、第２の接続部材１９を介して、第２の基板１６の面内方向に関する位置が拘束される。
【００２２】
第１の端部１０Ｅと第２の端部１０Ｆとの間に温度差が生じると、第１の構造体１０Ａの長さ方向に起電力が発生する。この起電力が、第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９を通して外部に取り出される。
【００２３】
実施例１では、第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９が、弾性力によって第１の構造体１０Ａに接続される。このため、第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９を第１の構造体１０Ａにロウ付けする場合に比べて、第１の接続部材１８、第２の接続部材１９、及び第１の構造体１０Ａの相対位置関係が、熱変形等に容易に順応して変化する。従って、熱変形等による破壊や劣化が抑制される。
【００２４】
また、第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９が、第１の構造体１０Ａに対して着脱可能であるため、故障時に、第１の構造体１０Ａ、第１及び第２の接続部材１８、１９等を容易に交換することができる。
【実施例２】
【００２５】
図２に、実施例２による熱電変換モジュールの断面図を示す。実施例２による熱電変換モジュールはπ型構造を有する。以下、実施例１との相違点に着目して説明する。
【００２６】
実施例２においては、第１の構造体１０Ａの他に、第２の構造体１０Ｂが配置される。第２の構造体１０Ｂは、第１の構造体１０Ａと同様に、第１の基板１５と第２の基板１６との間の間隙内に、第１の基板１５から第２の基板１６まで及ぶように配置される。第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとは、相互に反対の導電型を有する熱電材料で形成される。ｐ型熱電材料の例として、Ｃａ３Ｃｏ４Ｏ９が挙げられ、ｎ型熱電材料の例として、Ｃａ０．９Ｌａ０．１ＭｎＯ３が挙げられる。第２の構造体１０Ｂの形状は、第１の構造体１０Ａの形状と同一である。
【００２７】
第１の基板１５及び第２の基板１６に、それぞれ開口１５Ｂ及び１６Ｂが形成されている。開口１５Ｂ及び１６Ｂは、第２の構造体１０Ｂの端面に形成された凹部１１Ｂの開口面に整合する。
【００２８】
第２の接続部材１９は、第１の構造体１０Ａに接続された弾性部分１９Ａの他に、弾性部分１９Ｂを有する。弾性部分１９Ａと弾性部分１９Ｂとは、板状部分１９Ｆの同一の表面から突出し、同一の形状及び構造を有する。弾性部分１９Ｂは、開口１６Ｂを通過して、第２の構造体１０Ｂの凹部１１Ｂ内に挿入されている。第２の接続部材１９は、弾性部分１９Ａの弾性力によって、第２の構造体１０Ｂに接続され、支持される。
【００２９】
第１の接続部材１８と同じ形状及び構造を有する第３の接続部材２０の弾性部分２０Ａが、開口１５Ｂを通過して、第２の構造体１０Ｂの端面に形成された凹部１１Ｂ内に挿入されている。第３の接続部材２０は、弾性部分２０Ａの弾性力によって、第２の構造体１０Ｂに接続され、支持される。
【００３０】
第１の基板１５は、面内方向に関して、第１の構造体１０Ａの第１の基板１５側の端部と、第２の構造体１０Ｂの第１の基板１５側の端部との相対位置を拘束する。第２の基板１６は、第１の構造体１０Ａの第２の基板１６側の端部と、第２の構造体１０Ｂの第２の基板１６側の端部との相対位置を、面内方向に関して拘束する。第２の接続部材１９の板状部分１９Ｆが十分な機械的強度を有する場合には、第２の板状部分１９Ｆが、第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとの端部同士の相対位置を拘束することができる。このため、第２の基板１６を省略することも可能である。
【００３１】
第２の接続部材１９は、第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとに、弾性力によって機械的に接続されるとともに、両者を電気的に接続する。
【００３２】
第１の基板１５側の端部と、第２の基板１６側の端部とに温度差を生じさせると、第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとに、相互に反対向きの起電力が発生する。この起電力が、第１の接続部材１８と第３の接続部材２０とを通して外部に取り出される。
【００３３】
第１の構造体１０Ａ、第２の構造体１０Ｂ、及び第１の基板１５が相互に弾性力によって接続されているため、第１の基板１５が昇温または降温によって膨張または収縮しても、接続箇所の破壊や劣化が抑制される。
【実施例３】
【００３４】
図３Ａに、実施例３による熱電変換モジュールの斜視図を示す。実施例３による熱電変換モジュールは、相互に直列に接続された複数のπ型構造を含む。個々のπ型構造の構成は、実施例２による熱電変換モジュールと同一である。第１の基板１５と第２の基板１６との間に、第１の構造体１０Ａ、第２の構造体１０Ｂ、及び第２の接続部材１９を含む複数のπ型構造が、２次元的に、例えば行列状に配置されている。
【００３５】
図３Ｂに、第１の接続部材１８及び第２の接続部材１９の平面視における位置関係を示す。図３Ｃに、図３Ｂの一点鎖線３Ｃ−３Ｃにおける断面図を示す。１つのπ型構造の第１の接続部材１８が、隣のπ型構造の第３の接続部材２０に連続している。相互に連続した第１の接続部材１８と第３の接続部材２０とは、第２の接続部材１９と同一の構成を有する。直列接続されたπ型構造の両端のπ型構造においては、第１の接続部材１８及び第３の接続部材２０の一方が、他のπ型構造に接続されておらず孤立している。
【００３６】
孤立した第１の接続部材１８または第３の接続部材２０が、起電力を外部に取り出す端子となる。第１の基板１５及び第２の基板１６は、すべてのπ型構造で共有される。
【００３７】
実施例３においても、第１の基板１５が、第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとの第１の基板１５側の端部の相対位置を、面内方向に関して拘束する。第２の基板１６が、第１の構造体１０Ａと第２の構造体１０Ｂとの第２の基板１６側の端部の相対位置を、面内方向に関して拘束する。
【００３８】
第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂが、第１の接続部材１８、第２の接続部材１９、及び第３の接続部材２０を介して、第１の基板１５及び第２の基板１６に弾性力によって接続される。このため、第１の基板１５及び第２の基板１６が昇温または降温によって膨張または収縮しても、接続箇所の破壊や劣化が抑制される。これにより、２次元的に配置するπ型構造の数を増やすことが可能になる。
【実施例４】
【００３９】
図４Ａに、実施例４による熱電変換モジュールの断面図を示す。以下、実施例３による熱電変換モジュールとの相違点に着目して説明し、同一の構成について説明を省略する。
【００４０】
実施例３では、第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの端面に凹部が形成されていたが、実施例４では、第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの端面は平坦である。第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂは、例えば円柱状である。第１の接続部材１８の弾性部分１８Ａが、第１の構造体１０Ａの端部の外周面を取り囲むように配置され、外周面に接する。弾性部分１８Ａの復元力が第１の構造体１０Ａの外周面に作用することにより、第１の接続部材１８が、第１の構造体１０Ａに弾性力によって接続され、支持される。第２の接続部材１９及び第３の接続部材２０の各弾性部分の構造も、第１の接続部材１８の弾性部分１８Ａの構造と同一である。
【００４１】
図４Ｂに、第２の接続部材１９の斜視図を示す。板状部分１９Ｆの一方の表面から、弾性部分１９Ａ及び１９Ｂが突出している。弾性部分１９Ａ及び１９Ｂは、軸方向に延在する複数のスリットが設けられた円筒状の形状を有する。中心軸を通る断面は、内側に向かって凸になるように湾曲している。
【００４２】
第１の接続部材１８と第３の接続部材２０とは、実施例３の場合と同様に、相互に連続する。相互に連続する第１の接続部材１８及び第３の接続部材２０は、第２の接続部材１９と同一の構造を有する。
【００４３】
第２の接続部材１９の板状部分１９Ｆが、第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの第２の基板１６側の端面に接する。第１の接続部材１８の板状部分１８Ａ及び第３の接続部材２０の板状部分２０Ｆが、それぞれ第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの第１の基板１５側の端面に接する。
【００４４】
第１の基板１５と第２の基板１６とは、実施例３の場合と同様に、間隙を挟んで配置されている。第１の基板１５及び第２の基板１６に複数の開口１５Ａ、１６Ａが形成されている。第１の構造体１０Ａの第１の基板１５側の端部と、その端部の外周面に接する第１の接続部材１８の弾性部分１８Ａが、開口１５Ａ内に挿入されている。これにより、第１の構造体１０Ａの第１の基板１５側の端部の面内方向の位置が拘束される。同様に、第２の構造体１０Ｂの第１の基板１５側の端部と、その端部の外周面に接する第３の接続部材２０の弾性部分２０Ａが、他の開口１５Ａ内に挿入されている。第１の構造体１０Ａの第２の基板１６側の端部と、その外周面に接する第２の接続部材１９の弾性部分１９Ａが開口１６Ａ内に挿入され、第２の構造体１０Ｂの第２の基板１６側の端部と、その外周面に接する第２の接続部材１９の弾性部分１９Ｂが他の開口１６Ａ内に挿入されている。
【００４５】
第１の基板１５と第２の基板１６との間隙は、スペーサ３０によって一定の寸法に維持されている。
【００４６】
実施例４においても、第１の基板１５及び第２の基板１６が昇温または降温によって膨張または収縮しても、接続箇所の破壊や劣化が抑制される。
【実施例５】
【００４７】
図５に、実施例５による熱電変換モジュールの断面図を示す。以下、実施例４による熱電変換モジュールとの相違点に着目して説明する。
【００４８】
実施例４では、第１の基板１５及び第２の基板１６が、第１の接続部材１８の板状部分１８Ｆ、第２の接続部材１９の板状部分１９Ｆ、及び第３の接続部材２０の板状部分２０Ｆよりも内側に配置されていた。実施例５では、第１の基板１５及び第２の基板１６が、第１の接続部材１８の板状部分１８Ｆ、第２の接続部材１９の板状部分１９Ｆ、及び第３の接続部材２０の板状部分２０Ｆよりも外側に配置されている。
【００４９】
第１の接続部材１８の板状部分１８Ｆの、第１の構造体１０Ａに接触している表面とは反対側の表面に突起１８Ｐが形成されている。同様に第２の接続部材１９にも突起１９Ｐが形成され、第３の接続部材２０にも突起２０Ｐが形成されている。第１の基板１５に形成された開口１５Ａ内に、突起１８Ｐ及び２０Ｐが挿入されている。これにより、第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの、第１の基板１５側の端部の面内方向に関する位置が拘束される。第２の基板１６に形成された開口１６Ａ内に、突起１９Ｐが挿入されている。これにより、第１の構造体１０Ａ及び第２の構造体１０Ｂの、第２の基板１６側の端部の面内方向に関する位置が拘束される。
【００５０】
実施例５では、第１の基板１５と第２の基板１６とが、第１〜第３の接続部材１８〜２０よりも外側に配置されているため、両者の間に間隙を確保するためのスペーサは不要である。第１の基板１５と第２の基板１６とは、ボルトとナット３１により、π型構造を挟むように固定される。ボルトは、熱伝導の小さな部材で形成することが好ましい。例えば、ジルコニア、アルミナ、ＳＵＳ３０４等により形成することができる。
【００５１】
実施例５においても、第１の基板１５及び第２の基板１６が昇温または降温によって膨張または収縮しても、接続箇所の破壊や劣化が抑制される。
【実施例６】
【００５２】
図６に、実施例６による熱電変換モジュールの断面図を示す。以下、実施例４による熱電変換モジュールとの相違点に着目して説明する。
【００５３】
第１の接続部材１８の弾性部分１８Ａに、外方に向かって張り出した張出部１８Ｄが形成されている。張出部１８Ｄと板状部分１８Ｆとの間に、第１の基板１５が保持される。これにより、第１の接続部材１８に対して、第１の基板１５の厚さ方向の位置が拘束される。第２の接続部材１９及び第３の接続部材２０にも、同様の張出部１９Ｄ、２０Ｄが形成されている。
【００５４】
第１〜第３の接続部材１８〜２０に対して、第１の基板１５及び第２の基板１６の厚さ方向の位置が拘束されるため、第１の基板１５と第２の基板１６との間に、間隙を維持するためのスペーサを配置する必要はない。
【００５５】
実施例６においても、第１の基板１５及び第２の基板１６が昇温または降温によって膨張または収縮しても、接続箇所の破壊や劣化が抑制される。
【実施例７】
【００５６】
図７Ａに、実施例７による熱電変換モジュールの断面図を示す。以下、実施例１〜実施例３による熱電変換モジュールとの相違点に着目して説明する。
【００５７】
実施例１〜実施例３においては、第１の接続部材１８と第１の構造体１０Ａとが直接接触していた。実施例７においては、両者の間に、伝熱シート４０が配置されている。伝熱シート４０には、第１の構造体１０Ａ及び第１の接続部材１８とのいずれよりも柔らかい導電材料が用いられる。図３Ｃに示した第１の構造体１０Ａと第２の接続部材１９との間、第２の構造体１０Ｂと第２の接続部材１９との間、及び第２の構造体１０Ｂと第３の接続部材２０との間にも、伝熱シートが配置されている。
【００５８】
伝熱シート４０は、第１の構造体１０Ａと第１の接続部材１５との密着性を高め、両者の間の熱伝達率を高める機能を持つ。伝熱シート４０には、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。また、耐熱温度が熱電変換モジュールの動作温度よりも高い材料であることが好ましい。
【００５９】
伝熱シート４０を第１の構造体１０Ａと第１の接続部材４０との間に挟んで荷重を印加し、伝熱シート４０を、第１の構造体１０Ａの端面、及び第１の接続部材１５の表面に倣うように変形させておくことが好ましい。これにより、密着性をより高めることができ、接触界面における熱伝達率を高めることができる。
【００６０】
伝熱シート４０に用いられる材料として、ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ基合金、ＳＵＳ３０４鋼、グラファイトシート等が挙げられる。Ｎｉの融点は１４５５℃である。ＳＵＳ３０４鋼の常用耐熱温度は約９００℃である。グラファイトシートの耐熱温度は、常用で約５００℃である。
【００６１】
図７Ｂは、実施例４〜実施例６による熱電変換モジュールに伝熱シート４０を適用した例を示す。第１の構造体１０Ａと第１の接続部材１８との間に、伝熱シート４０が配置されている。
【００６２】
図４Ａ、図５、図６に示した第１の構造体１０Ａと第２の接続部材１９との間、第２の構造体１０Ｂと第２の接続部材１９との間、及び第２の構造体１０Ｂと第３の接続部材２０との間にも、伝熱シートが配置されている。
【００６３】
図７Ｂに示した例では、伝熱シート４０は、熱伝達率を高めるとともに、電気的な接触抵抗を低減させる機能を併せ持つ。
【００６４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００６５】
以上の実施例１〜実施例７を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００６６】
（付記１）
間隙を挟んで配置された第１及び第２の基板と、
前記間隙内に、前記第１の基板から前記第２の基板まで及ぶように配置された熱電効果を生じる第１の構造体と、
前記第１の構造体の前記第１の基板側の第１の端部に弾性力によって接続された第１の接続部材と、
前記第１の構造体の前記第２の基板側の第２の端部に弾性力によって接続された第２の接続部材と
を有し、
前記第１の構造体の前記第１の端部は、前記第１の接続部材を介して、前記第１の基板の面内方向に関する位置が拘束され、前記第１の構造体の前記第２の端部は、前記第２の接続部材を介して、前記第２の基板の面内方向に関する位置が拘束されている熱電変換モジュール。
【００６７】
（付記２）
前記第１の構造体の前記第１の端部の端面に凹部が形成されており、
前記第１の基板が、前記凹部に対応する位置に形成された開口を含み、
前記第１の接続部材は、前記第１の基板の前記開口、及び前記第１の端部の凹部内に挿入され、復元力によって該凹部内に支持された弾性部分を含む付記１に記載の熱電変換モジュール。
【００６８】
（付記３）
前記第１の接続部材は、前記第１の構造体の前記第１の端部の外周面に接触し、該外周面に作用する復元力によって該第１の構造体に支持された弾性部分を含む付記１に記載の熱電変換モジュール。
【００６９】
（付記４）
前記第１の基板は、前記第１の構造体の第１の端部及び該第１の端部の外周面に接触する前記第１の接続部材の弾性部分が挿入された開口を含む付記３に記載の熱電変換モジュール。
【００７０】
（付記５）
前記第１の接続部材は、
前記第１の構造体の第１の端部の端面に沿う板状部分と、
前記板状部分の、前記第１の構造体に接触する表面とは反対側の表面に形成された突起と
を含み、
前記第１の基板は、前記突起が挿入される開口を含む付記３に記載の熱電変換モジュール。
【００７１】
（付記６）
さらに、
前記間隙内に、前記第１の基板から前記第２の基板まで及ぶように配置された熱電効果を生じる第２の構造体と、
前記第２の構造体の前記第１の基板側の第１の端部に弾性力によって接続された第３の接続部材と
を有し、
前記第２の構造体の前記第２の基板側の第２の端部は、弾性力によって前記第２の接続部材に接続されている付記１乃至５のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【００７２】
（付記７）
前記第２の接続部材は、前記第１の構造体と前記第２の構造体とを電気的に接続する付記６に記載の熱電変換モジュール。
【００７３】
（付記８）
さらに、前記第１の構造体の端面と前記第１の基板との間に、該第１の構造体及び該第１の基板のいずれよりも柔らかい材料で形成された伝熱シートが配置されている付記２に記載の熱電変換モジュール。
【００７４】
（付記９）
さらに、前記第１の構造体の端面と前記第１の接続部材との間に、該第１の構造体及び該第１の基板のいずれよりも柔らかい材料で形成された伝熱シートが配置されている付記３乃至５のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
【００７５】
（付記１０）
前記第１の接続部材は、前記第１の構造体の端面に沿う板状部分を含み、前記弾性部分は、前記板状部分から離れた位置に、外向きに張り出した張出部を含み、
前記第１の基板は、前記第１の構造物の軸方向に関して、前記板状部分と前記張出部との間に支持されている付記３に記載の熱電変換モジュール。
【符号の説明】
【００７６】
１０Ａ  第１の構造体
１０Ｂ  第２の構造体
１０Ｅ  第１の端部
１０Ｆ  第２の端部
１１Ａ  奥部
１２Ａ  導電膜
１５  第１の基板
１５Ａ  開口
１６  第２の基板
１６Ａ  開口
１８  第１の接続部材
１８Ａ  弾性部分
１８Ｄ  張出部
１８Ｆ  板状部分
１９  第２の接続部材
１９Ａ、１９Ｂ  弾性部分
１９Ｄ  張出部
１９Ｆ  板状部分
２０  第３の接続部材
２０Ａ  弾性部分
２０Ｄ  張出部
２０Ｆ  板状部分
３０  スペーサ
３１  ボルトとナット
４０  伝熱シート
【図１】
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【図２】
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【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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