(57)【要約】【課題】封止構造の簡素化を可能とした熱電変換装置を提供する。【解決手段】厚み方向において互いに対向する第１の面２ａ及び第２の面２ｂを有する基板２と、第１の面２ａと第２の面２ｂとの少なくとも一方の面側の面内に設けられた熱電変換素子３と、基板２の熱電変換素子３が設けられた面側に、熱電変換素子３の少なくとも一部との間に間隔Ｓを設けて配置される伝熱板７と、熱電変換素子３と伝熱板７とを熱的に接合する伝熱部７ａとを備え、熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱部材７との間が封止されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向において互いに対向する第１の面及び第２の面を有する基板と、
前記第１の面と前記第２の面との少なくとも一方の面側の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記基板の前記熱電変換素子が設けられた面側に、前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置される伝熱部材と、
前記熱電変換素子と前記伝熱部材とを熱的に接合する伝熱部とを備え、
前記熱電変換素子の周囲よりも外側において、前記基板と前記伝熱部材との間が封止されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記基板と前記伝熱部材との間に空間を有することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記空間が減圧されていることを特徴とする請求項２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記基板と前記伝熱部材との少なくとも一方を厚み方向に貫通する貫通電極を備え、
前記熱電変換素子は、前記貫通電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記伝熱部は、前記熱電変換素子の一端側又は他端側と熱的に接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記熱電変換素子の一端側に設けられた第１の電極と、
前記熱電変換素子の他端側に設けられた第２の電極とを備え、
前記伝熱部材は、前記第１の電極又は前記第２の電極と突き合わされた前記伝熱部を介して前記熱電変換素子の一端側又は他端側と熱的に接合されていることを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記熱電変換素子は、前記基板の少なくとも一方の面側の面内に複数並んで設けられ、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記熱電変換素子の並び方向に複数並んで設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記伝熱部は、前記熱電変換素子の中央付近と熱的に接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記伝熱部材は、少なくとも第１の伝熱層と、前記第１の伝熱層よりも熱伝導率が高い第２の伝熱層とが積層された構造を有し、且つ、前記第２の伝熱層の一部が前記伝熱部を形成していることを特徴とする請求項８に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記熱電変換素子は、前記基板の少なくとも一方の面側の面内に複数並んで設けられ、
前記伝熱部材は、前記複数の熱電変換素子の各々と電気的に接続された電極の一部を構成していることを特徴とする請求項８又は９に記載の熱電変換装置。
【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。
【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。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、熱電変換モジュールを気密容器に収容して内部を減圧又は真空とするパッケージ熱電変換モジュール（熱電変換装置）が提案されている。このパッケージ熱電変換モジュールでは、気密容器の内部を仕切り板で２室に分画すると共に、一方の室に熱電変換モジュールと気密容器の外部に導出する電極とを備え、他方の室に外部熱媒体供給源から熱媒体を導入し、外部熱媒体供給源との間で循環させる流路を形成し、仕切り板を介在させて熱媒体で熱電半導体の一方の面に熱授受を図る一方、熱電半導体の他方の面は気密容器を介して外部の熱源との間で熱の授受を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０８４７１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した熱電変換装置における熱電変換特性の向上を図るためには、熱電変換素子の温接点側と冷接点側との間で温度差を大きくすることが重要である。また、熱源からの熱を効率良く利用するためには、熱電変換素子の温接点側に対して熱源から伝わる熱を集中させる必要がある。
【０００６】
一方、特許文献１に記載のパッケージ熱電変換モジュールでは、内部を減圧又は真空した気密容器内に熱電変換モジュールを収容すると共に、この気密容器の内部を仕切り板で２室に分画し、一方の室から熱電変換モジュールと接続された電極を気密容器の外部に導出し、他方の室に外部熱媒体供給源から熱媒体を導入する必要がある。このため、これら２室の間の気密性を確保するため、その密封構造が複雑となってしまうといった課題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、封止構造の簡素化を可能とした熱電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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  厚み方向において互いに対向する第１の面及び第２の面を有する基板と、
前記第１の面と前記第２の面との少なくとも一方の面側の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記基板の前記熱電変換素子が設けられた面側に、前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置される伝熱部材と、
前記熱電変換素子と前記伝熱部材とを熱的に接合する伝熱部とを備え、
前記熱電変換素子の周囲よりも外側において、前記基板と前記伝熱部材との間が封止されていることを特徴とする熱電変換装置。
〔２〕  前記基板と前記伝熱部材との間に空間を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の熱電変換装置。
〔３〕  前記空間が減圧されていることを特徴とする前記〔２〕に記載の熱電変換装置。
〔４〕  前記基板と前記伝熱部材との少なくとも一方を厚み方向に貫通する貫通電極を備え、
前記熱電変換素子は、前記貫通電極と電気的に接続されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の熱電変換装置。
〔５〕  前記伝熱部は、前記熱電変換素子の一端側又は他端側と熱的に接合されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の熱電変換装置。
〔６〕  前記熱電変換素子の一端側に設けられた第１の電極と、
前記熱電変換素子の他端側に設けられた第２の電極とを備え、
前記伝熱部材は、前記第１の電極又は前記第２の電極と突き合わされた前記伝熱部を介して前記熱電変換素子の一端側又は他端側と熱的に接合されていることを特徴とする前記〔５〕に記載の熱電変換装置。
〔７〕  前記熱電変換素子は、前記基板の少なくとも一方の面側の面内に複数並んで設けられ、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記熱電変換素子の並び方向に複数並んで設けられていることを特徴とする前記〔６〕に記載の熱電変換装置。
〔８〕  前記伝熱部は、前記熱電変換素子の中央付近と熱的に接合されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の熱電変換装置。
〔９〕  前記伝熱部材は、少なくとも第１の伝熱層と、前記第１の伝熱層よりも熱伝導率が高い第２の伝熱層とが積層された構造を有し、且つ、前記第２の伝熱層の一部が前記伝熱部を形成していることを特徴とする前記〔８〕に記載の熱電変換装置。
〔１０〕  前記熱電変換素子は、前記基板の少なくとも一方の面側の面内に複数並んで設けられ、
前記伝熱部材は、前記複数の熱電変換素子の各々と電気的に接続された電極の一部を構成していることを特徴とする前記〔８〕又は〔９〕に記載の熱電変換装置。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、封止構造の簡素化を可能とした熱電変換装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱電変換装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１中に示す熱電変換装置の概略構成を示す透視平面図である。
【図３】図２中に示す線分Ｘ−Ｘ’による熱電変換装置の断面斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱電変換装置の概略構成を示す断面斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る熱電変換装置の概略構成を示す断面斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る熱電変換装置の概略構成を示す断面斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る熱電変換装置の概略構成を示す透視平面図である。
【図８】図７中に示す線分Ａ−Ａ’による熱電変換装置の断面図である。
【図９】図７中に示す線分Ｂ−Ｂ’による熱電変換装置の断面図である。
【図１０】図７中に示す線分Ｃ−Ｃ’による熱電変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１２】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１〜図３に示す熱電変換装置１Ａについて説明する。なお、図１は、熱電変換装置１Ａの外観を示す斜視図である。図２は、図１中に示す熱電変換装置１Ａの概略構成を示す透視平面図である。図３は、図２中に示す線分Ｘ−Ｘ’による熱電変換装置１Ａの断面斜視図である。
【００１３】
また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を熱電変換装置１Ａの特定の面内における第１の方向、Ｙ軸方向を熱電変換装置１Ａの特定の面内における第２の方向、Ｚ軸方向を熱電変換装置１Ａの特定の面内と直交する厚み方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。
【００１４】
本実施形態の熱電変換装置１Ａは、図１〜図３に示すように、基板２の面上に並んで配置された複数（本実施形態では８個）の熱電変換素子３を一対の貫通電極４ａ，４ｂの間で直列に接続した構造を有している。
【００１５】
基板２は、厚み方向において互いに対向する第１の面（本実施形態では上面）２ａと第２の面（本実施形態では下面）２ｂとを有する絶縁性の基材からなる。基板２としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上となる高抵抗シリコン(Ｓｉ)基板を用いることが好ましい。基板２のシート抵抗が１０Ω以上となることで、複数の熱電変換素子３の間で電気的な短絡が生じるのを防止することが可能である。
【００１６】
また、基板２としては、上述した高抵抗Ｓｉ基板の他にも、例えば、基板内に酸化絶縁層を有するＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板や、セラミック基板、ガラス基板、その他の高抵抗単結晶基板などを用いることができる。さらに、基板２としては、シート抵抗が１０Ω以下となる低抵抗基板であっても、この低抵抗基板と熱電変換素子３との間に高抵抗材料を配置したものを用いることができる。
【００１７】
複数の各熱電変換素子３は、基板２の第１の面２ａ側の面内（特定の面内）において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向と第２の方向とのうち、第１の方向を短手方向とし、第２の方向を長手方向として、第１の方向に一定の間隔で並んで配置されている。また、各熱電変換素子３は、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。
【００１８】
複数の熱電変換素子３は、ｐ型半導体とｎ型半導体との何れか一方（本実施形態ではｎ型半導体）からなる第１の熱電変換素子（一方の熱電変換素子）３ａと、ｐ型半導体とｎ型半導体との何れか他方（本実施形態ではｐ型半導体）からなる第２の熱電変換素子（他方の熱電変換素子）３ｂとが交互に並んで配置された構成を有している。
【００１９】
第１の熱電変換素子３ａには、例えば高濃度（１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のアンチモン(Ｓｂ)がそれぞれドープされたｎ型シリコン(Ｓｉ)膜とｎ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３ａでは、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れる。
【００２０】
第２の熱電変換素子３ｂには、例えば高濃度（１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のボロン(Ｂ)がそれぞれドープされたｐ型シリコン(Ｓｉ)膜とｐ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３ｂでは、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。
【００２１】
なお、熱電変換素子３は、上述したｐ型又はｎ型半導体の多層膜からなるものに必ずしも限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜からなるものであってもよい。また、半導体として酸化物系の半導体を用いることもできる。また、有機高分子膜や金属膜などからなる熱電変換膜を用いることができる。さらに、熱電変換素子３は、上述した熱電変換膜に限らず、バルクからなるものを用いてもよい。
【００２２】
本実施形態の熱電変換装置１Ａは、複数の熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）に並んで設けられた複数（本実施形態では９個）の電極５を備えている。複数の熱電変換素子３は、これら複数の電極５の並び方向において交互に隣り合う第１の電極５ａと第２の電極５ｂとの各間に配置されて、第１の電極５ａと第２の電極５ｂとに電気的に接続されている。
【００２３】
複数の電極５は、熱電変換素子３の第１の方向において対向する一端側の側面と他端側の側面とにそれぞれ接触した状態で、熱電変換素子３の長手方向（第２の方向）の全域に亘って、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。電極５には、導電性及び熱伝導性が高く、且つ、形状加工がし易い、例えば銅(Ｃｕ)や金(Ａｕ)などを好適に用いることができる。
【００２４】
複数の電極５は、冷接点側電極となる５つの第１の電極５ａと、温接点側電極となる４つの第２の電極５ｂとが交互に並んで配置された構成を有している。第１の電極５ａは、各第１の熱電変換素子３ａの一端側（本実施形態では＋Ｘ側）及び各第２の熱電変換素子３ｂの一端側（本実施形態では−Ｘ側）に配置されている。一方、第２の電極５ｂは、各第１の熱電変換素子３ａの他端側（本実施形態では−Ｘ側）及び各第２の熱電変換素子３ｂの他端側（本実施形態では＋Ｘ側）に配置されている。すなわち、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、各第１の熱電変換素子３ａの一端側が＋Ｘ側となり、各第１の熱電変換素子３ａの他端側が−Ｘ側となっている。一方、各第２の熱電変換素子３ｂの一端側が−Ｘ側となり、各第２の熱電変換素子３ｂの他端側が＋Ｘ側となっている。
【００２５】
ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３ａでは、冷接点となる第１の電極５ａ側から温接点となる第２の電極５ｂ側に向けて電流が流れる。一方、ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３ｂでは、温接点となる第２の電極５ｂ側から冷接点となる第１の電極５ａ側に向けて電流が流れる。
【００２６】
したがって、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、第１の熱電変換素子３ａに流れる電流の向きと、第２の熱電変換素子３ｂに流れる電流の向きとが互いに同一方向となっている。
【００２７】
一対の貫通電極４ａ，４ｂは、それぞれ基板２を厚み方向に貫通した状態で設けられている。一対の貫通電極４ａ，４ｂは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）の両端に位置する第１の電極５ａの中央部分において、その長手方向（第２の方向）の全域に亘って接続されるように、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。
【００２８】
また、一対の貫通電極４ａ，４ｂは、基板２を厚み方向に貫通する孔部２ｃにスルーホールめっき等により埋め込まれた状態で設けられている。一対の貫通電極４ａ，４ｂには、このような孔部２ｃに埋め込み可能な導電材料として、例えば銅(Ｃｕ)や金(Ａｕ)などを好適に用いることができる。また、一対の貫通電極４ａ，４ｂについては、孔部２ｃに中実状に埋め込まれた状態に限らず、孔部２ｃの周囲に中空状に埋め込まれた状態とすることも可能である。
【００２９】
これにより、一対の貫通電極４ａ，４ｂのうち、一方の貫通電極４ａは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）において最も一端側（−Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第２の熱電変換素子３ｂ）の−Ｘ側に配置された第１の電極５ａと電気的に接続されている。これに対して、他方の貫通電極４ｂは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）において最も他端側（＋Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第１の熱電変換素子３ａ）の＋Ｘ側に配置された第１の電極５ａと電気的に接続されている。
【００３０】
さらに、一対の貫通電極４ａ，４ｂは、基板２の第２の面２ｂに設けられた一対の端子６ａ，６ｂと電気的に接続されている。一対の端子６ａ，６ｂは、第２の面２ｂの第１の方向の両端に位置して、一対の貫通電極４ａ，４ｂと第２の方向の全域に亘って接続されるように、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。なお、一対の端子６ａ，６ｂには、上記電極５と同じものを用いることができる。
【００３１】
これにより、一対の端子６ａ，６ｂのうち、一方の端子６ａは、一方の貫通電極４ａを介して熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）において最も一端側（−Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第２の熱電変換素子３ｂ）の−Ｘ側に配置された第１の電極５ａと電気的に接続されている。これに対して、他方の端子６ｂは、他方の貫通電極４ｂを介して熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）において最も他端側（＋Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第１の熱電変換素子３ａ）の＋Ｘ側に配置された第１の電極５ａと電気的に接続されている。
【００３２】
本実施形態の熱電変換装置１Ａは、伝熱部７ａを介して熱電変換素子３と熱的に接合された伝熱板７を備えている。熱電変換装置１Ａでは、伝熱板７が高温（熱源）側となり、基板２が低温（放熱／冷却）側となるように配置される。
【００３３】
伝熱板７は、高温（熱源）側の伝熱部材として、空気よりも熱伝導率の高い材料、好ましくは基板２よりも熱伝導率の高い材料からなる。そのような伝熱板７の材料としては、金属を用いることが好ましく、その中でも特に、熱伝導率が高く、且つ、形状加工がし易い、例えばアルミニウム(Ａｌ)や銅(Ｃｕ)などを好適に用いることができる。また、伝熱板７の材料としては、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)のようなセラミック材料を用いることもできる。また、伝熱板７は、複数の部材により構成されていてもよい。
【００３４】
伝熱板７は、基板２の熱電変換素子３が設けられた面（本実施形態では第１の面２ａ）側に対向して、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に間隔Ｓを設けて配置されている。なお、間隔Ｓについては、熱電変換素子と第１の電極５ａとの厚みの違いによって部分的に異なることがある。
【００３５】
伝熱部７ａは、伝熱板７と第２の電極５ｂとの互いに対向する面のうち、何れか一方の面側から突出された凸部により構成されている。本実施形態の伝熱部７ａは、伝熱板７の各第２の電極５ｂと対向する位置から、熱電変換素子３側である下方（−Ｚ方向）に向けて突出された凸部により構成されている。この凸部（伝熱部７ａ）は、上述した伝熱板７で例示した材料と同じものを用いることができる。また、伝熱部７ａは、伝熱板７と一体に構成することができる。
【００３６】
各伝熱部７ａは、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）を有して、各第２の電極７ｂと平面視で重なる範囲を含んで突出して設けられている。伝熱部７ａを構成する各凸部は、それぞれの先端が各第２の電極５ｂと突き合わされた状態となっている。これにより、伝熱板７は、凸部（伝熱部７ａ）を介して熱電変換素子３の他端側（第１の熱電変換素子３ａの−Ｘ側、及び第２の熱電変換素子３ｂの＋Ｘ側）と熱的に接合されている。また、各伝熱部７ａの先端は、絶縁層（図示せず。）を介して各第２の電極５ｂと電気的に絶縁された状態で熱的に接合されている。これにより、互いに隣り合う伝熱部７ａの各間には、空間Ｋが設けられている。
【００３７】
絶縁層には、伝熱部７ａの一部を構成するものとして、例えば、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)や酸化シリコン(ＳｉＯ２)、窒化シリコン(ＳｉＮ)、窒化アルミニウム(ＡｌＮ)などの空気よりも熱伝導率の高い絶縁材料を用いることができる。また、例えばＵＶ硬化型樹脂やシリコーン系樹脂、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）などを用いることができる。なお、伝熱部７ａの先端と第２の電極５ｂとの間で電気的な絶縁性が問題とならない場合には、上述した絶縁層を設けずに、伝熱部７ａの先端と第２の電極５ｂとが直接接合されていてもよい。
【００３８】
また、伝熱部７ａは、上述した伝熱板７側から突出された凸部により構成された場合に限らず、第２の電極５ｂ側から、伝熱板７側である上方（＋Ｚ方向）に向けて突出された凸部により構成することも可能である。このような凸部は、例えば、第２の電極５ｂの厚みを熱電変換素子３の厚みよりも大きくすることによって形成することができ、このような凸部を介して伝熱板７と熱電変換素子３（第２の電極５ｂ）とを熱的に接合することも可能である。さらに、伝熱部７ａとして、伝熱板７と熱電変換素子３（第２の電極５ｂ）との間を熱的に接合する別の部材（上記絶縁層を含む。）を設けることも可能である。
【００３９】
本実施形態の熱電変換装置１Ａは、複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板７との間が封止材８を介して封止されている。封止材８は、例えば、シリコーン系接着剤などの高温対応の接着剤からなり、基板２と伝熱板７との間の周囲を囲むように封止している。
【００４０】
また、封止材８により封止された基板２と伝熱板７との間には、減圧された空間Ｋが設けられている。すなわち、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａと伝熱板７との間には、減圧された空間Ｋが設けられている。
【００４１】
なお、減圧された空間Ｋは、減圧雰囲気下において、基板２と伝熱板７との間を封止材８により封止する方法や、封止材８に一部に孔部を設けて、この孔部を通して空間Ｋを減圧した後に孔部を封止する方法などを用いて形成することが可能である。また、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、この空間Ｋに伝熱部７ａよりも熱伝導率が低い低熱伝導材料（空気を含む。）が充填された構成とすることも可能である。
【００４２】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、熱源（図示せず。）から伝熱板７に伝わる熱が、伝熱部７ａを介して第２の電極５ｂに伝わることによって、各熱電変換素子３の第２の電極５ｂ側が第１の電極５ａ側よりも相対的に高温となり、各熱電変換素子３の第１の電極５ａと第２の電極５ｂとの間に温度差が発生する。
【００４３】
これにより、各熱電変換素子３の第１の電極５ａと第２の電極５ｂとの間に電荷（キャリア）の移動が起こる。すなわち、各熱電変換素子３の第１の電極５ａと第２の電極５ｂとの間には、ゼーベック効果による起電力（電圧）が発生する。
【００４４】
ここで、１つの熱電変換素子３で発生する起電力（電圧）は小さいものの、一方の貫通電極４ａと他方の貫通電極４ｂとの間には、第１の熱電変換素子３ａと第２の熱電変換素子３ｂとが交互に直列に接続されている。したがって、これら一方の貫通電極４ａと他方の貫通電極４ｂとの間からは、その総和の起電力として、比較的高い電圧を取り出すことが可能である。
【００４５】
本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した伝熱部７ａを介して伝熱板７と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、伝熱板７は、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に間隔Ｓを設けて配置されている。
【００４６】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱が伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと集中的に伝わることになる。一方、熱源から伝熱板７に伝わる熱が冷接点となる第１の電極５ａへと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。
【００４７】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板７との間を封止することによって、その封止構造を簡素化することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した伝熱板７と各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に減圧された空間Ｋが設けられている。この空間Ｋは、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、熱源から伝熱板７に伝わる熱が第１の電極５ａへと更に伝わり難くなるため、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、更に高い出力を得ることが可能である。
【００４９】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した基板２を貫通する一対の貫通電極４ａ，４ｂを介して一対の端子６ａ，６ｂと複数の熱電変換素子３との間を電気的に接続することができる。これにより、基板２と伝熱板７との間の封止部分（封止材８が設けられた部分）に影響を与えることなく、基板２と伝熱板７との間の封止構造を簡素化することが可能である。
【００５０】
以上のように、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、封止構造を簡素化しながら、この熱電変換装置１Ａの熱電変換特性を向上させることが可能である。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図４に示す熱電変換装置１Ｂについて説明する。なお、図４は、熱電変換装置１Ｂの概略構成を示す断面斜視図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００５２】
本実施形態の熱電変換装置１Ｂは、図４に示すように、上記熱電変換装置１Ａが備える基板２において、少なくとも冷接点となる各第１の電極５ａと対向する部分の厚みが、少なくとも温接点となる各第２の電極５ｂと対向する部分の厚みよりも厚くなる構成を有している。
【００５３】
具体的に、基板２の第１の面２ａが平面であるのに対して、基板２の第２の面２ｂには、複数（本実施形態では５個）の凸部９ａと、複数（本実施形態では４個）の凹部９ｂとが第１の方向に交互に並んで設けられている。
【００５４】
複数の凸部９ａは、各第１の電極５ａと平面視で重なる範囲を含んで一定の高さで突出して設けられている。複数の凹部９ｂは、複数の凸部９ａの各間に亘って一定の深さで凹んで設けられている。これにより、基板２の凸部９ａが設けられた部分の厚みが、凹部９ｂが設けられた部分の厚みよりも厚くなっている。
【００５５】
なお、第１の方向の両端に位置する凸部９ａは、第２の面２ｂの第１の方向の両端まで一定の高さで延長して設けられている。一対の端子６ａ，６ｂは、これら第１の方向の両端に位置する凸部９ａの面上に設けられている。
【００５６】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した伝熱部７ａを介して伝熱板７と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、伝熱板７は、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に間隔Ｓを設けて配置されている。
【００５７】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱が伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと集中的に伝わることになる。一方、熱源から伝熱板７に伝わる熱が冷接点となる第１の電極５ａへと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。
【００５８】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した基板２の冷接点となる各第１の電極５ａと対向する部分（凸部９ａが設けられた部分）の厚みが、温接点となる各第２の電極５ｂと対向する部分（凹部９ｂが設けられた部分）の厚みよりも厚くなっている。
【００５９】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱は、伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと伝わり、熱電変換素子３を経由して、冷接点となる第１の電極５ａへと伝わると共に、基板２を経由して、温接点となる第２の電極５ｂから冷接点となる第１の電極５ａへと伝わることになる。
【００６０】
このとき、基板２の各第１の電極５ａと対向する部分（凸部９ａが設けられた部分）の厚みを各第２の電極５ｂと対向する部分（凹部９ｂが設けられた部分）の厚みよりも厚くすることで、この凸部９ａが設けられた部分を放熱部として、基板２の外部へと熱を放熱し易くすることができる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、更に高い出力を得ることが可能である。
【００６１】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板７との間を封止することによって、その封止構造を簡素化することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した伝熱板７と各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に減圧された空間Ｋが設けられている。この空間Ｋは、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、熱源から伝熱板７に伝わる熱が第１の電極５ａへと更に伝わり難くなるため、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、更に高い出力を得ることが可能である。
【００６３】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した基板２を貫通する一対の貫通電極４ａ，４ｂを介して一対の端子６ａ，６ｂと複数の熱電変換素子３との間を電気的に接続することができる。これにより、基板２と伝熱板７との間の封止部分（封止材８が設けられた部分）に影響を与えることなく、基板２と伝熱板７との間の封止構造を簡素化することが可能である。
【００６４】
以上のように、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、封止構造を簡素化しながら、この熱電変換装置１Ｂの熱電変換特性を向上させることが可能である。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図５に示す熱電変換装置１Ｃについて説明する。なお、図５は、熱電変換装置１Ｃの概略構成を示す断面斜視図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００６６】
本実施形態の熱電変換装置１Ｃは、図５に示すように、上記熱電変換装置１Ａが備える基板２において、少なくとも温接点となる各第２の電極５ｂと対向する部分の厚みが、少なくとも冷接点となる各第１の電極５ａと対向する部分の厚みよりも厚くなる構成を有している。
【００６７】
具体的に、基板２の第１の面２ａが平面であるのに対して、基板２の第２の面２ｂには、複数（本実施形態では５個）の凸部９ｃと、複数（本実施形態では４個）の凹部９ｄとが第１の方向に交互に並んで設けられている。
【００６８】
複数の凸部９ｃは、各第２の電極５ｂと平面視で重なる範囲を含んで一定の高さで突出して設けられている。複数の凹部９ｄは、複数の凸部９ｃの各間に亘って一定の深さで凹んで設けられている。これにより、基板２の凸部９ｃが設けられた部分の厚みが、凹部９ｄが設けられた部分の厚みよりも厚くなっている。
【００６９】
なお、第１の方向の両端に位置する凸部９ｃは、第２の面２ｂの第１の方向の両端まで一定の高さで延長して設けられている。一対の端子６ａ，６ｂは、これら第１の方向の両端に位置する凸部９ｃの面上に設けられている。
【００７０】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、複数の熱電変換素子３のうち、ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３ａと、ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３ｂとの配置が、上記熱電変換装置１Ａが備える複数の熱電変換素子３とは逆となっている。これに対応して、複数の電極５のうち、冷接点側電極となる４つの第１の電極５ａと、温接点側電極となる５つの第２の電極５ｂとの配置が、上記熱電変換装置１Ａが備える複数の電極５とは逆となっている。
【００７１】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、上述した伝熱部７ａを介して伝熱板７と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、伝熱板７は、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に間隔Ｓを設けて配置されている。
【００７２】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱が伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと集中的に伝わることになる。一方、熱源から伝熱板７に伝わる熱が冷接点となる第１の電極５ａへと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。
【００７３】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、上述した基板２の温接点となる各第２の電極５ｂと対向する部分（凸部９ｃが設けられた部分）の厚みが、冷接点となる各第１の電極５ａと対向する部分（凹部９ｄが設けられた部分）の厚みよりも厚くなっている。
【００７４】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱は、伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと伝わり、熱電変換素子３を経由して、冷接点となる第１の電極５ａへと伝わると共に、基板２を経由して、温接点となる第２の電極５ｂから冷接点となる第１の電極５ａへと伝わることになる。
【００７５】
このとき、基板２の各第２の電極５ｂと対向する部分（凸部９ｃが設けられた部分）の厚みを各第１の電極５ａと対向する部分（凹部９ｄが設けられた部分）の厚みよりも厚くすることで、この凸部９ｃが設けられた部分を受熱部として、第２の電極５ｂ側へと熱を集中的に伝えることができる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、更に高い出力を得ることが可能である。
【００７６】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、上述した複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板７との間を封止することによって、その封止構造を簡素化することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、上述した伝熱板７と各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に減圧された空間Ｋが設けられている。この空間Ｋは、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、熱源から伝熱板７に伝わる熱が第１の電極５ａへと更に伝わり難くなるため、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、更に高い出力を得ることが可能である。
【００７８】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、上述した基板２を貫通する一対の貫通電極４ａ，４ｂを介して一対の端子６ａ，６ｂと複数の熱電変換素子３との間を電気的に接続することができる。これにより、基板２と伝熱板７との間の封止部分（封止材８が設けられた部分）に影響を与えることなく、基板２と伝熱板７との間の封止構造を簡素化することが可能である。
【００７９】
以上のように、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、封止構造を簡素化しながら、この熱電変換装置１Ｃの熱電変換特性を向上させることが可能である。
【００８０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、例えば図６に示す熱電変換装置１Ｄについて説明する。なお、図６は、熱電変換装置１Ｄの概略構成を示す断面斜視図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００８１】
本実施形態の熱電変換装置１Ｄは、図６に示すように、上記熱電変換装置１Ａが備える一対の貫通電極４ａ，４ｂの代わりに、伝熱板７を貫通する一対の貫通電極４ｃ，４ｄが設けられた構成である。これに対応して、一対の貫通電極４ｃ，４ｄと電気的に接続される一対の端子６ｃ，６ｄが伝熱板７の面上に設けられた構成となっている。
【００８２】
本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、複数の熱電変換素子３のうち、ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３ａと、ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３ｂとの配置が、上記熱電変換装置１Ａが備える複数の熱電変換素子３とは逆となっている。これに対応して、複数の電極５のうち、冷接点側電極となる４つの第１の電極５ａと、温接点側電極となる５つの第２の電極５ｂとの配置が、上記熱電変換装置１Ａが備える複数の電極５とは逆となっている。
【００８３】
複数の伝熱部７ａは、第２の電極５ｂの各々に対応して、各第２の電極５ｂと平面視で重なる範囲を含んで突出されることによって、それぞれの先端が各第２の電極５ｂと突き合わされた状態となっている。また、各伝熱部７ａの先端は、絶縁層（図示せず。）を介して各第２の電極５ｂとは電気的に絶縁された状態で熱的に接合されている。
【００８４】
一対の貫通電極４ｃ，４ｄは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）の両端に位置する伝熱部７ａ及び伝熱板７を貫通した状態で、第２の電極５ｂの中央部分において、その長手方向（第２の方向）の全域に亘って接続されている。これにより、一対の端子６ｃ，６ｄは、一対の貫通電極４ｃ，４ｄを介して熱電変換素子３の並び方向（第１の方向）両端に位置する第２の電極５ｂと電気的に接続されている。また、一対の貫通電極４ｃ，４ｄ及び一対の端子６ｃ，６ｄは、伝熱部７ａ及び伝熱板７とは電気的に絶縁されている。
【００８５】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、上述した伝熱部７ａを介して伝熱板７と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、伝熱板７は、各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に間隔Ｓを設けて配置されている。
【００８６】
この構成の場合、熱源から伝熱板７に伝わる熱が伝熱部７ａを介して温接点となる第２の電極５ｂへと集中的に伝わることになる。一方、熱源から伝熱板７に伝わる熱が冷接点となる第１の電極５ａへと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。
【００８７】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、上述した複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板７との間を封止することによって、その封止構造を簡素化することができる。
【００８８】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、上述した伝熱板７と各熱電変換素子３及び第１の電極５ａとの間に減圧された空間Ｋが設けられている。この空間Ｋは、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、熱源から伝熱板７に伝わる熱が第１の電極５ａへと更に伝わり難くなるため、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、更に高い出力を得ることが可能である。
【００８９】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、上述した伝熱板７を貫通する一対の貫通電極４ｃ，４ｄを介して一対の端子６ｃ，６ｄと複数の熱電変換素子３との間を電気的に接続することができる。これにより、基板２と伝熱板７との間の封止部分（封止材８が設けられた部分）に影響を与えることなく、基板２と伝熱板７との間の封止構造を簡素化することが可能である。
【００９０】
以上のように、本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、封止構造を簡素化しながら、この熱電変換装置１Ｄの熱電変換特性を向上させることが可能である。
【００９１】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として、例えば図７〜図１０に示す熱電変換装置１Ｅについて説明する。なお、図７は、熱電変換装置１Ｅの概略構成を示す透視平面図である。図８は、図７中に示す線分Ａ−Ａ’による熱電変換装置１Ｅの断面図である。図９は、図７中に示す線分Ｂ−Ｂ’による熱電変換装置１Ｅの断面図である。図１０は、図７中に示す線分Ｃ−Ｃ’による熱電変換装置１Ｅの断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００９２】
本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、図７〜図１０に示すように、基板２の面上に並んで配置された複数（本実施形態では２０個）の熱電変換素子３を一対の貫通電極４ｅ，４ｆの間で並列に接続した構造を有している。
【００９３】
複数の熱電変換素子３は、基板２の第１の面２ａ側の面内（特定の面内）において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向と第２の方向とに並んで設けられている。なお、本実施形態では、第１の方向に５つの熱電変換素子３と、第２の方向に４つの熱電変換素子３とが並んで設けられている。また、各熱電変換素子３は、平面視で互いに同じ大きさで円形状に形成されている。また、複数の熱電変換素子３は、ｐ型半導体とｎ型半導体との何れか一方からなる。なお、各熱電変換素子３には、上記第１の熱電変換素子３ａ又は第２の熱電変換素子３ｂと同じものを用いることができる。
【００９４】
本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、複数の熱電変換素子３を電気的に接続する下部電極１０を備えている。下部電極１０は、各熱電変換素子３の外周部に接触した状態で、これら熱電変換素子３の周囲を囲むように形成されている。また、下部電極１０は、その外形が平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）となるように形成されている。なお、下部電極１０には、上記電極５と同じものを用いることができる。
【００９５】
本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、複数の熱電変換素子３と熱的に接合された第１の伝熱部材１１を備えている。第１の伝熱部材１１は、第１の伝熱層１２と第２の伝熱層１３とが、この順で積層された構造を有している。このうち、第１の伝熱層１２には、例えば、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)や酸化シリコン(ＳｉＯ２)、窒化シリコン(ＳｉＮ)などの空気よりも熱伝導率の高い材料が用いられている。一方、第２の伝熱層１３には、第１の伝熱層１２よりも熱伝導率が高い材料として、例えば、アルミニウム(Ａｌ)や銅(Ｃｕ)などの金属材料が用いられている。
【００９６】
すなわち、本実施形態の第１の伝熱部材１１において、第２の伝熱層１３は、第１の伝熱層１２よりも熱伝導率が高くなっている。また、第１の伝熱層１２は絶縁性を有し、第２の伝熱層１３は導電性を有している。
【００９７】
第１の伝熱層１２は、各熱電変換素子３の中心部に対応した位置に開口部１２ａを有して、この開口部１２ａの周囲が基板２側に傾斜しながら熱電変換素子３と突き合わされている。これにより、第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）は、各熱電変換素子３の一部及び下部電極１０との間に間隔Ｓ１を設けて配置されている。なお、間隔Ｓ１については、熱電変換素子３と下部電極１０との厚みの違いによって部分的に異なることがある。
【００９８】
また、複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、第１の伝熱層１２の外周部が基板２側に傾斜しながら第１の面２ａと突き合わされている。これにより、基板２と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との間が封止されている。
【００９９】
さらに、封止された基板２と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との間には、減圧された第１の空間Ｋ１が設けられている。すなわち、各熱電変換素子３の一部及び下部電極１０と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との間には、減圧された第１の空間Ｋ１が設けられている。なお、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、第１の空間Ｋ１に第１の伝熱部１１ａ（第１の伝熱層１２）よりも熱伝導率が低い低熱伝導材料（空気を含む。）が充填された構成とすることも可能である。
【０１００】
第２の伝熱層１３は、第１の伝熱層１２の面上に配置されると共に、下部電極１０と平面視で重なるように、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。第２の伝熱層１３は、各開口部１２ａを通して各熱電変換素子３の中央付近と突き合わされている。
【０１０１】
これにより、第２の伝熱層１３の一部は、各熱電変換素子３と対向する側とは反対側の一部が凹んだ状態で、各熱電変換素子３と対向する側に向かって突出された複数の第１の伝熱部１１ａを形成している。そして、第２の伝熱層１３（第１の伝熱部材１１）は、この第１の伝熱部１１ａを介して熱電変換素子３の中央付近と熱的に接合されている。
【０１０２】
また、第２の伝熱層１３は、複数の熱電変換素子３を電気的に接続する上部電極を構成している。すなわち、この第２の伝熱層（上部電極）１３は、第１の伝熱部１１ａを介して各熱電変換素子３の中央付近と電気的に接続されている。
【０１０３】
これにより、本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、下部電極１０及び第２の伝熱層（上部電極）１３を介して複数の熱電変換素子３が互いに並列に接続された構造となっている。
【０１０４】
ここで、熱電変換素子３がｎ型半導体からなる場合には、冷接点となる下部電極１０側から温接点となる第２の伝熱層（上部電極）１３側に向けて電流が流れる。したがって、各熱電変換素子３には、この熱電変換素子３の外周側から中央側に向けて電流が流れることになる。一方、熱電変換素子３がｐ型半導体からなる場合には、温接点となる第２の伝熱層（上部電極）１３側から冷接点となる下部電極１０側に向けて電流が流れる。したがって、各熱電変換素子３には、この熱電変換素子３の中央側から外周側に向けて電流が流れることになる。
【０１０５】
また、第２の伝熱層（上部電極）１３の一部は、延長電極１３ａとして、基板２と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との封止された位置よりも外側へと引き延ばされた状態で設けられている。
【０１０６】
本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、基板２を介して熱電変換素子３と熱的に接合された第２の伝熱板１４を備えている。第２の伝熱板１４は、低温（放熱／冷却）側の第２の伝熱部材として、空気よりも熱伝導率の高い材料、好ましくは基板２よりも熱伝導率の高い材料からなる。そのような第２の伝熱板１４の材料としては、上述した伝熱板７で例示した材料と同じものを用いることができる。また、第２の伝熱板１４は、複数の部材により構成されていてもよい。
【０１０７】
第２の伝熱板１４は、基板２の第２の面２ｂとの間に間隔Ｓ２を設けて配置されると共に、熱電変換素子３の冷接点側となる下部電極１０及び第２の伝熱部１４ａを介して熱電変換素子３と熱的に接合されている。
【０１０８】
第２の伝熱部１４ａは、第２の伝熱板１４の下部電極１０と対向する面側から突出された凸部により構成されている。本実施形態の第２の伝熱部１４ａは、第２の伝熱板１４の下部電極１０と対向する位置から、熱電変換素子３側である上方（＋Ｚ方向）に向けて突出された凸部により構成されている。この凸部（第２の伝熱部１４ａ）は、上述した伝熱板７で例示した材料と同じものを用いることができる。また、第２の伝熱部１４ａは、第２の伝熱板１４と一体に構成することができる。
【０１０９】
第２の伝熱部１４ａは、下部電極１０と平面視で重なる範囲を含んで突出されることによって、それぞれの先端が基板２の第２の面２ｂと突き合わされた状態となっている。これにより、第２の伝熱板１４は、複数の熱電変換素子３及び下部電極１０との間に、基板２を含む間隔Ｓ２を設けて配置されると共に、熱電変換素子３の冷接点側となる下部電極１０、第２の伝熱部１４ａ及び基板２を介して熱電変換素子３の外周側と熱的に接合されている。また、複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側と平面視で重なる領域において第２の伝熱板１４から基板２側に突出する凸部１４ｂにより、基板２と第２の伝熱板１４との間が封止されている。
【０１１０】
さらに、封止された基板２と第２の伝熱板１４との間には、減圧された第２の空間Ｋ２が設けられている。すなわち、各熱電変換素子３と第２の伝熱板１４との間には、減圧された第２の空間Ｋ２が設けられている。なお、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、第２の空間に第２の伝熱部１４ａよりも熱伝導率が低い低熱伝導材料（空気を含む。）が充填された構成とすることも可能である。
【０１１１】
一対の貫通電極４ｅ，４ｆは、それぞれ基板２、凸部１４ｂ及び第２の伝熱板１４を厚み方向に貫通した状態で設けられている。一対の貫通電極４ｅ，４ｆのうち、一方の貫通電極４ｅは、下部電極１０と電気的に接続され、他方の貫通電極４ｆは、延長電極１３ａ（第２の伝熱層１３）と電気的に接続されている。さらに、一対の貫通電極４ｅ，４ｆは、第２の伝熱板１４の面上に設けられた一対の端子６ｅ，６ｆと電気的に接続されている。また、一対の貫通電極４ｅ，４ｆ及び一対の端子６ｅ，６ｆは、凸部１４ｂ及び第２の伝熱板１４とは電気的に絶縁されている。
【０１１２】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、上述した第１の伝熱部１１ａを介して第２の伝熱層１３（第１の伝熱部材１１）と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）は、各熱電変換素子３の一部及び下部電極１０との間に間隔Ｓ１を設けて配置されている。
【０１１３】
この構成の場合、熱源から第１の伝熱部材１１に伝わる熱が第１の伝熱部１１ａを介して温接点となる熱電変換素子３の中央付近へと集中的に伝わることになる。一方、熱源から第１の伝熱部材１１に伝わる熱が冷接点となる熱電変換素子３の外周付近へと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。
【０１１４】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、上述した第２の伝熱部１４ａを介して第２の伝熱板１４と熱電変換素子３とが熱的に接合されている。一方、第２の伝熱板１４は、各熱電変換素子３との間に間隔Ｓ２を設けて配置されている。
【０１１５】
この構成の場合、冷接点となる下部電極１０側から第２の伝熱板１４を介して外部へと熱を放熱し易くすることができる。したがって、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、更に高い出力を得ることが可能である。
【０１１６】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、上述した複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と第１の伝熱部材１１との間を封止することによって、その封止構造を簡素化することができる。
【０１１７】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、上述した第１の伝熱部材１１と各熱電変換素子３の一部及び下部電極１０との間と、第２の伝熱板１４と各熱電変換素子３との間に減圧された第１及び第２の空間Ｋ１，Ｋ２が設けられている。これら第１及び第２の空間Ｋ１，Ｋ２は、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、更に高い出力を得ることが可能である。
【０１１８】
また、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、上述した基板２を貫通する一対の貫通電極４ｅ，４ｆを介して一対の端子６ｅ，６ｆと複数の熱電変換素子３との間を電気的に接続することができる。これにより、基板２と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との間の封止部分に影響を与えることなく、基板２と第１の伝熱層１２（第１の伝熱部材１１）との間の封止構造を簡素化することが可能である。
【０１１９】
なお、第２の伝熱板１４については、放熱又は冷却に適した形状とすることも可能である。例えば、第２の伝熱板１４を空冷するため、放熱フィン（ヒートシンク）を第２の伝熱板１４の基板２とは反対側の面に設けた構成としてもよい。また、第２の伝熱板１４を水冷するため、第２の伝熱板１４の内部に冷却液を流通させる流路を設けた構成としてもよい。一方、第２の伝熱板１４については、必ずしも必要な構成ではなく、場合によって省略した構成とすることも可能である。
【０１２０】
以上のように、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、封止構造を簡素化しながら、この熱電変換装置１Ｅの熱電変換特性を向上させることが可能である。
【０１２１】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記熱電変換装置１Ａ，１Ｂ，１Ｄでは、伝熱板７を高温（熱源）側とし、基板２を低温（放熱／冷却）側に配置した場合を例示しているが、基板２を高温（熱源）側に配置し、伝熱板７を低温（放熱／冷却）側に配置することによって、熱源からの熱が基板２側から伝わるようにしてもよい。この場合、第１の電極５ａが温接点側電極となり、第２の電極５ｂが冷接点側電極となる。さらに、上記熱電変換装置１Ｅにおいても、第２の伝熱板１４を高温（熱源）側に配置し、第１の伝熱部材１１を低温（放熱／冷却）側に配置することによって、熱源からの熱が第２の伝熱板１４側から伝わるようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記熱電変換装置１Ｄでは、上記熱電変換装置１Ｂ，１Ｃと同様に、基板２の第２の面２ｂに複数の凸部９ａ及び凹部９ｂや、複数の凸部９ｃ及び凹部９ｄを設けた構成としてもよい。
【０１２３】
また、上記熱電変換装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄでは、上記熱電変換装置１Ｅと同様に、基板２の第２の面２ｂと熱的に接合される第２の伝熱板１４を配置した構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１Ａ〜１Ｅ…熱電変換装置  ２…基板  ３…熱電変換素子  ３ａ…第１の熱電変換素子（一方の熱電変換素子）  ３ｂ…第２の熱電変換素子（他方の熱電変換素子）  ４ａ，４ｃ，４ｅ…一方の貫通電極  ４ｂ，４ｄ，４ｆ…他方の貫通電極  ５…電極  ５ａ…第１の電極（一方の電極）  ５ｂ…第２の電極（他方の電極）  ６ａ，６ｃ，６ｅ…一方の端子  ６ｂ，６ｄ，６ｆ…他方の端子  ７…伝熱板（伝熱部材）  ７ａ…伝熱部  ８…封止材  ９ａ，９ｃ…凸部  ９ｂ，９ｄ…凹部  １０…下部電極  １１…第１の伝熱部材  １１ａ…第１の伝熱部  １２…第１の伝熱層  １２ａ…開口部  １３…第２の伝熱層（上部電極）  １３ａ…延長電極  １４…第２の伝熱板（第２の伝熱部材）  １４ａ…第２の伝熱部  Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…間隔  Ｋ…空間  Ｋ１…第１の空間  Ｋ２…第２の空間
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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