(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電変換モジュールにおいて、熱電半導体を破壊や、熱電半導体及び電極間の接合面で剥離を抑制し、耐久性を向上させる。【解決手段】ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２と、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の高温熱源側の面に設置された高温側電極部１３、並びに前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の低温熱源側の面に設置された低温側電極部１４と、前記高温側電極部及び前記低温側電極部の外方においてそれぞれ第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材を介して配設されたケース部材１９を具える熱電変換モジュールであって、前記高温側電極部の、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分１３Ａの密度に対して、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分１３Ｂの密度を低減させ、前記第１の絶縁部材は、前記高温側電極部の前記第１の部分及び前記ケース部材間に配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対のｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体と、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の高温熱源側の面に設置され、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する高温側電極部、並びに前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の低温熱源側の面に設置され、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する低温側電極部と、前記高温側電極部及び前記低温側電極部の外方においてそれぞれ第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材を介して配設され、前記ｐ型熱電半導体、前記ｎ型熱電半導体、前記高温側電極部及び前記低温側電極部を収納するケース部材を具える熱電変換モジュールであって、
前記高温側電極部の、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の密度に対して、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の密度を低減させ、
前記第１の絶縁部材は、前記高温側電極部の前記第１の部分及び前記ケース部材間に配設したことを特徴とする、熱電変換モジュール。
【請求項２】
前記第２の部分は多孔質金属体からなり、前記第２の部分は前記多孔質金属体が圧潰されてなる非多孔質金属体からなることを特徴とする、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の部分の気孔率が０％〜４９％であり、前記第２の部分の気孔率が５０％〜９７％であることを特徴とする、請求項２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記第２の部分は、前記第１の部分から連続して延在する一対の非多孔質金属体と、当該一対の非多孔質金属体の端部に位置し、これら一対の非多孔質金属体を接続する多孔質金属体とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記高温側電極部は金属製の複数の膜体からなり、前記第２の部分は前記複数の膜体が互いに分離してなり、前記第１の部分は前記複数の膜体が圧潰してなることを特徴とする、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項６】
前記複数の膜体は、前記第２の部分を構成する箇所が予め前記p型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体側に湾曲していることを特徴とする、請求項４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、例えば各種産業機器及び自動車などの廃熱を熱源とする、熱電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱電変換モジュール（以下、「モジュール」と略す場合がある）は、複数のｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の上下面、すなわち高温熱源側の面及び低温熱源側の面に電極を配設して電気回路を構成し、さらに上記電極の外側両面にセラミックスなど電気絶縁板を介して、上記熱電半導体及び電極を収納するケース部材を備える構造が一般的である（特許文献１）。
【０００３】
熱電変換モジュールは、上記電極によって電気的に接続され、互いに対をなすｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の上下面に温度差を与えることによって発電するため、高温側の電極の熱膨張の度合いは低温側の電極の熱膨張の度合いよりも大きくなる。このため、熱電半導体及びその上下の電極にはせん断応力や引張応力、圧縮応力が作用し、脆弱な熱電半導体を破壊したり、熱電半導体及び電極間の接合面で剥離を生じたりする場合がある。
【０００４】
このような問題は特に自動車や産業廃熱などを想定した使用温度５００℃以上の高温用熱電変換モジュールにおいて重大である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４９８７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、熱電変換モジュールにおいて、熱電半導体を破壊や、熱電半導体及び電極間の接合面で剥離を抑制し、耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明は、
少なくとも一対のｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体と、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の高温熱源側の面に設置され、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する高温側電極部、並びに前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体の低温熱源側の面に設置され、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する低温側電極部と、前記高温側電極部及び前記低温側電極部の外方においてそれぞれ第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材を介して配設され、前記ｐ型熱電半導体、前記ｎ型熱電半導体、前記高温側電極部及び前記低温側電極部を収納するケース部材とを具える熱電変換モジュールであって、
前記高温側電極部の、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の密度に対して、前記ｐ型熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の密度を低減させ、
前記第１の絶縁部材は、前記高温側電極部の前記第１の部分及び前記ケース部材間に配設したことを特徴とする、熱電変換モジュールに関する。
【０００８】
本発明によれば、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体と、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の高温熱源側の面に設置され、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する高温側電極部、並びにｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の低温熱源側の面に設置され、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体を電気的に直列に接続する低温側電極部とを含む熱電変換モジュールにおいて、高温側電極部の、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の密度に対して、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の密度を低減させている。
【０００９】
したがって、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の上下面に温度差を与えることによって上記熱電変換モジュールを動作させて発電する際に、高温側の電極（高温側電極部）の熱膨張の度合いが低温側の電極（低温側電極部）の熱膨張の度合いよりも十分に大きくなっても、高温側電極部の熱膨張は相当な割合で上記低密度の第２の部分によって吸収されるようになる。このため、高温側電極部の熱膨張の度合いが低温側電極部の熱膨張の度合いよりも大きくなって、熱電半導体及びその上下の電極にはせん断応力や引張応力、圧縮応力が作用し、脆弱な熱電半導体を破壊したり、熱電半導体及び電極間の接合面で剥離を生じたりするのを抑制することができる。
【００１０】
また、高温側電極部とケース部材とを電気的に絶縁する第１の絶縁部材は、高温側電極部の第１の部分とケース部材との間にのみ配設しており、高温側電極部の第２の部分と第１の絶縁部材との間には十分大きな空間が形成されている。したがって、当該第１の絶縁部材は、高温側電極部の第２の部分の変形を妨げることがない。結果として、当該第２の部分の変形による高温側電極部の熱膨張を十分に吸収することができる。
【００１１】
なお、本発明における“低密度”とは、第２の部分自体の密度が第１の部分自体の密度よりも低い場合の他、所定の体積空間を画定した場合に、当該体積空間内に存在している第２の部分の割合、すなわち密度が第１の部分の割合、すなわち密度よりも低い場合を示している。
【００１２】
本発明の一例において、第２の部分は多孔質金属体から構成し、第１の部分は多孔質金属体が圧潰されてなる非多孔質金属体から構成することができる。この場合、第１の部分を非多孔質金属体から構成しているので、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュールを動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果を得ることができる。
【００１３】
なお、上記例は、第２の部分自体の密度が第１の部分自体の密度よりも低い場合に相当する。
【００１４】
また、本発明の一例において、第２の部分は、第１の部分から連続して延在する一対の非多孔質金属体と、当該一対の非多孔質金属体の端部に位置し、これら一対の非多孔質金属体を接続する多孔質金属体とを含むように構成することができる。この場合も、第１の部分を非多孔質金属体から構成しているので、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュールを動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果を得ることができる。
【００１５】
なお、上記例は、所定の体積空間を画定した場合に、当該体積空間内に存在している第２の部分の割合、すなわち密度が第１の部分の割合、すなわち密度よりも低い場合に相当する。
【００１６】
さらに、本発明の一例において、高温側電極部は金属製の複数の膜体から構成し、第２の部分は複数の膜体が互いに分離し、第１の部分は複数の膜体が圧潰してなるように構成することができる。この場合、第２の部分を金属製の複数の膜体が分離するようにして構成しているので、例えば複数の膜体の内、いくつかの膜体が分断したような場合においても、膜体のいくつかは分断せずに残存し、その導電性を担保することができる。したがって、このような第２の部分を有する高温側電極部はその機能を十分に奏することができるという追加の効果も得ることができるようになる。
【００１７】
また、上述のように、第１の部分を複数の膜体を圧潰するように構成しているので、ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュールを動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果をも得ることができる。
【００１８】
なお、上記例は、所定の体積空間を画定した場合に、当該体積空間内に存在している第２の部分の割合、すなわち密度が第１の部分の割合、すなわち密度よりも低い場合に相当する。
【００１９】
複数の膜体は、第２の部分を構成する箇所が予めp型熱電半導体及びｎ型熱電半導体側に湾曲するようにすることができる。この場合、高温側電極部が熱膨張して、当該熱膨張を第２の部分において吸収する際に、当該第２の部分がp型熱電半導体及びｎ型熱電半導体側にさらに湾曲するようになる。したがって、上記第２の部分がケース部材側に湾曲して当該ケース部材と接触し、第２の部分とケース部材、すなわち高温側電極部とケース部材とが電気的に短絡するのを予め効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明によれば、熱電変換モジュールにおいて、熱電半導体を破壊や、熱電半導体及び電極間の接合面で剥離を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図２】第２の実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】第３の実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】第４の実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の気密ケース入り熱電変換モジュールの詳細並びにその他の特徴について、実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の熱電変換モジュール１０は、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２と、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２の高温熱源側の面に設置された高温側電極部１３と、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２の低温熱源側の面に設置された低温側電極部１４とを有している。
【００２４】
なお、図１においては、単一のｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２のみが示されているが、実際には複数のｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２が配設され、高温側電極部１３及び低温側電極部１４は、これらｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２を電気的に直列に接続している。
【００２５】
また、高温側電極部１３の外方には第１の絶縁部材１５及び第１の金属部材１７が接合されて配設され、この金属部材１７とケース部材１９−１の壁面とは接合されて配設されている。このように各部材が接合されて配設されているため、高温媒体に接するケース部材１９−１からｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２に効率よく熱を伝達することができる。また、低温側電極部１４の外方には第２の絶縁部材１６及び第２の金属部材１８が配設され、さらに、第２の金属部材の外方にはケース部材１９−２が配設されている。ケース部材１９−１及び１９−２は、ｐ型熱電半導体１１、ｎ型熱電半導体１２、高温側電極部１３及び低温側電極部１４からなるモジュールを収納するためのものである。なお、第２の金属部材１８とケース部材１９−１との間には図示しない緩衝材を配設することもできる。また、第１の金属部材１７及び第２の金属部材１８は適宜省略することもできる。
【００２６】
低温側電極１４、第２の絶縁部材１６、第２の金属部材及びケース部材１９−２は、それぞれ当接されて配設されていてもよい。また、低温側電極１４、第２の絶縁部材１６、第２の金属部材及びケース部材１９−２の界面のうち少なくとも一つの界面を当接させて配設し、他の界面を接合して配設することができ、これらの界面のうち一つの界面のみを当接して、他の界面を接合することが好ましい。この場合、一つの界面が力学的にフリーな状態となり、後述する熱膨張に起因する熱応力を吸収するとともに、他の界面が接合されているため接合された部材間の熱伝達が効率よく行うことができる。なお、第２の金属部材１８とケース部材１９−１との間に緩衝材を配設する場合、緩衝材と第２の金属部材１８およびケース部材１９−１の少なくとも一方の界面のみ当接して配設し、他の低温側電極１４、第２の絶縁部材１６、第２の金属部材の間の界面を接合して配設することが好ましい。
【００２７】
本実施形態の熱電変換モジュール１０では、高温側電極部１３は、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２が位置する第１の部分１３Ａと、これらｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２が位置しない第２の部分１３Ｂとから構成されるようになるが、第２の部分１３Ｂを多孔質金属体から構成し、第１の部分１３Ａを当該多孔質金属体を圧潰して形成してなる非多孔質金属体から構成するようにしている。したがって、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂの密度は、高温側電極部１３の第１の部分１３Ａの密度よりも低くなる。
【００２８】
この結果、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２の上下面に温度差を与えることによって熱電変換モジュール１０を動作させて発電する際に、高温側電極部１３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いよりも十分に大きくなっても、高温側電極部１３の熱膨張は相当な割合で上記低密度の第２の部分１３Ｂの相当する熱膨張によって吸収されるようになる。このため、高温側電極部１３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いよりも大きくなって、熱電半導体１１，１２及びその上下の電極１３，１４間にせん断応力や引張応力、圧縮応力が作用し、脆弱な熱電半導体１１，１２を破壊したり、熱電半導体１１，１２及び電極１３，１４間の接合面で剥離を生じたりするのを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、第１の部分１３Ａを非多孔質金属体から構成しているので、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュール１０を動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果を得ることができる。
【００３０】
さらに、高温側電極部１３とケース部材１９−１とを電気的に絶縁する第１の絶縁部材１５は、高温側電極部１３の第１の部分１３Ａとケース部材１９−１との間にのみ配設している。したがって、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂとケース部材１９−１との間には十分な大きさの空間が形成されるので、第１の絶縁部材１５は、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂの熱膨張を妨げることがない。結果として、第２の部分１３Ｂの熱膨張による高温側電極部１３の熱膨張を十分に吸収することができる。
【００３１】
なお、第１の絶縁部材１５をｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２にかけて配設する場合、すなわち第１の絶縁部材１５が高温側電極部１３の下部に配設される場合、第１の絶縁部材１５は、高温側電極部１３の第１の部分１３Ａのみ接合し、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂについては接合せず、この部分を力学的にフリーの状態としておくことにより第２の部分１３Ｂの熱膨張による高温側電極部１３の熱膨張を十分に吸収することができる。
【００３２】
本実施形態における“低密度”とは、第２の部分１３Ｂ自体の密度が第１の部分１３Ａ自体の密度よりも低い場合を意味している。本実施形態では、第２の部分１３Ｂを多孔質金属体から構成し、第１の部分１３Ａを非多孔質金属体から構成しているので、例えば、第２の部分１３Ｂの気孔率を９７％〜５０％とし、第１の部分１３Ａの気孔率を０％〜４９％とすることにより、上記規定を満足することになる。なお、第１の部分１３Ａは、多孔質金属体の、第２の部分１３Ｂに相当する部分に荷重を付加して該当部分を圧潰することにより上記気孔率とし非多孔質金属体として構成することができる。また、多孔質金属体の第２の部分１３Ｂに相当する部分にろう材等を溶浸して非金属多孔質体と構成してもよい。この場合、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２との接合を同時に達成することができる。さらに、多孔質金属体の、第２の部分１３Ｂに相当する部分に荷重を付加して該当部分を圧潰するとともに、この圧潰した部分にろう材等を溶浸して非金属多孔質体と構成してもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、高温側電極部１３、具体的にはその第１の部分１３Ａとケース部材１９−１との間に第１の金属部材１７を配設しているので、高温側電極部１３とケース部材１９−１との接合強度を向上させることができる。
【００３４】
ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２は熱伝導率が低く、高温側及び低温側で大きな温度差を得、熱電変換（ゼーベック効果）により大きな電位差を生成する材料から構成することが好ましく、例えば、Ｂｉ−Ｔｅ系，Ｐｂ−Ｔｅ系，Ｓｉ−Ｇｅ系，あるいはＭｇ−Ｓｉ系、Ｍｎ−Ｓｉ系等の半導体材料から構成する。
【００３５】
高温側電極部１３及び低温側電極部１４は、耐熱性及び機械的強度に優れるとともに、比較的高い導電性を示すことが要求され、例えば、Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｉおよびこれらの合金あるいはステンレス鋼などから構成することができる。
【００３６】
第１の絶縁部材１５及び第２の絶縁部材１６は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チッ化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等から構成することができる。
【００３７】
ケース部材１９−１及び１９−２は、熱電変換モジュール１０を搭載する各種産業機器及び自動車等の軽量化、耐食性及び剛性の観点から、例えばＭｇ，Ａｌ、Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｆｅ，ステンレス鋼あるいはこれらの合金から構成することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。なお、図１に示す熱電変換モジュール１０と同一あるいは類似の構成要素については同一の符号を用いている。
【００３９】
本実施形態の熱電変換モジュール２０は、図１に示す第１の実施形態の熱電変換モジュール１０において、高温側電極部１３の構成を以下のような高温側電極部２３に変化させたことを除き、同一の構成を採っている。したがって、以下においては、本実施形態の熱電変換モジュール２０の特徴である高温側電極部２３の構成及びその作用効果について説明する。
【００４０】
本実施形態の熱電変換モジュール２０においては、高温側電極部２３を構成する第２の部分２３Ｂを、高温側電極部２３の第１の部分２３Ａから連続して延在する一対の非多孔質金属体２４Ｂ−１と、当該一対の非多孔質金属体２４Ｂ−１の端部に位置し、これら一対の非多孔質金属体２４Ｂ−１を接続する多孔質金属体２４Ｂ−２とを含むように構成している。
【００４１】
この場合も、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２の上下面に温度差を与えることによって熱電変換モジュール２０を動作させて発電する際に、高温側電極部２３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いより十分に大きくなっても、高温側電極部２３の熱膨張は相当な割合で上記低密度の第２の部分２３Ｂの多孔質金属体２４Ｂ−２における相当する熱膨張によって吸収されるようになる。このため、高温側電極部２３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いよりも大きくなって、熱電半導体１１，１２及びその上下の電極２３，１４間にせん断応力や引張応力、圧縮応力が作用し、脆弱な熱電半導体１１，１２を破壊したり、熱電半導体１１，１２及び電極２３，１４間の接合面で剥離を生じたりするのを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、第１の部分２３Ａを非多孔質金属体から構成しているので、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュール２０を動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果を得ることができる。
【００４３】
本実施形態における“低密度”とは、所定の体積空間を画定した場合に、当該体積空間内に存在している第２の部分２３Ｂの割合、すなわち密度が第１の部分２３Ａの割合、すなわち密度よりも低い場合を示している。例えば、第１の部分２３Ａの体積を所定の体積空間として画定した場合、当該体積空間に多孔質金属体２３Ｂ−２を含む第２の部分２３Ｂを配置した場合に、上記要件が満足されることになる。
【００４４】
なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
（第３の実施形態）
図３は、本実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。なお、図１に示す熱電変換モジュール１０と同一あるいは類似の構成要素については同一の符号を用いている。
【００４６】
本実施形態の熱電変換モジュール３０は、図１に示す第１の実施形態の熱電変換モジュール１０において、高温側電極部１３の構成を以下のような高温側電極部３３に変化させたことを除き、同一の構成を採っている。したがって、以下においては、本実施形態の熱電変換モジュール２０の特徴である高温側電極部３３の構成及びその作用効果について説明する。
【００４７】
本実施形態の熱電変換モジュール３０においては、高温側電極部３３を金属製の複数の膜体３３−１，３３−２，３３−３，３３−４から構成し、第２の部分３３Ｂは複数の膜体３３−１〜３３−４が互いに分離し、第１の部分３３Ａは複数の膜体３３−１〜３３−４が圧潰してなるように構成している。
【００４８】
この場合も、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２の上下面に温度差を与えることによって熱電変換モジュール３０を動作させて発電する際に、高温側電極部３３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いより十分に大きくなっても、高温側電極部３３の熱膨張は相当な割合で上記低密度の第２の部分３３Ｂにおける相当する熱膨張によって吸収されるようになる。このため、高温側電極部３３の熱膨張の度合いが低温側電極部１４の熱膨張の度合いよりも大きくなって、熱電半導体１１，１２及びその上下の電極３３，１４間にせん断応力や引張応力、圧縮応力が作用し、脆弱な熱電半導体１１，１２を破壊したり、熱電半導体１１，１２及び電極３３，１４間の接合面で剥離を生じたりするのを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、第２の部分３３Ｂを金属製の複数の膜体３３−１〜３３−４が分離するようにして構成しているので、例えば複数の膜体３３−１〜３３−４の内、膜体３３−１及び３３−３が分断したような場合においても、残存する膜体３３−２及び３３−４によってその導電性を担保することができる。したがって、このような第２の部分３３Ｂを有する高温側電極部３３はその機能を十分に奏することができるという追加の効果も得ることができるようになる。
【００５０】
また、上述のように、第１の部分３３Ａを複数の膜体３３−１〜３３−４を圧潰するように構成しているので、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２との接触抵抗を低減することができ、熱電変換モジュール３０を動作させて発電させた電力を外部に効率よく取り出すことができるという追加の効果をも得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、膜体の数を４としたが、必要に応じて任意の数とすることができる。また、膜体の厚さは必要に応じて任意の値に設定することができるが、例えば０．００１ｍｍ〜０．３ｍｍとすることができる。
【００５２】
本実施形態における“低密度”とは、所定の体積空間を画定した場合に、当該体積空間内に存在している第２の部分３３Ｂの割合、すなわち密度が第１の部分３３Ａの割合、すなわち密度よりも低い場合を示している。例えば、第１の部分３３Ａの体積を所定の体積空間として画定した場合、当該体積空間に第２の部分３３Ｂを配置した場合に、上記要件が満足されることになる。
【００５３】
なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
（第４の実施形態）
図４は、本実施形態における熱電変換モジュールの一部を拡大して示す断面図である。なお、図１に示す熱電変換モジュール１０と同一あるいは類似の構成要素については同一の符号を用いている。
【００５５】
本実施形態の熱電変換モジュール４０においては、ケース部材１９−１の面上に例えばシート状の絶縁膜からなる絶縁層３５が一様に形成され、この絶縁層３５上において接合層３７を介して高温側電極部１３が配設されている。
【００５６】
本実施形態では、ケース部材１９−１上に、シート状の絶縁膜からなる絶縁層３５を一様に形成した場合においても、高温側電極部１３とケース部材１９−１との間には金属層３７が配設されているので、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂと絶縁層３５との間には十分な大きさの空間が形成される。したがって、絶縁層３５は、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂの熱膨張を妨げることがない。結果として、第２の部分１３Ｂの熱膨張による高温側電極部１３の熱膨張を十分に吸収することができる。
【００５７】
なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０，２０，３０  熱電変換モジュール
１１  ｐ型熱電半導体
１２  ｎ型熱電半導体
１３，２３，３３  高温側電極部
１４  低温側電極部
１５  第１の絶縁部材
１６  第２の絶縁部材
１７  第１の金属部材
１８  第２の金属部材
１９−１，１９−２  ケース部材
３５  絶縁層
３７  金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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