(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を具える熱電変換モジュールであって、高温側電極部は、ｐ型ｎ熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置する第１の部分１３Ａと、ｐ型ｎ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１３Ｂとを含み、第２の部分の幅方向において、少なくとも１以上のスリットが形成され、第１の絶縁部材は、高温側電極部の第１の部分及びケース部材間に配設する。【選択図】図１
2015177048.tif 000002
【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、
前記高温側電極部は、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分と、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分とを含み、
前記第２の部分の幅方向において、少なくとも１以上のスリットが形成され、
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の部分の幅方向における相対向する側面から少なくとも１以上のスリットが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
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ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の幅に対して、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の幅を狭窄し、
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され、前記第１の部分は前記ケース部材から離隔していることを特徴とする、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、
前記高温側電極部は、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分と、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分とを含み、
前記第２の部分の幅方向において、少なくとも１以上のスリットが形成され、
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（第１の熱電変換モジュール）に関する。
【０００８】
また、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ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の幅に対して、前記ｐ型ｎ熱電半導体及び前記ｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の幅を狭窄し、
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され、前記第１の部分は前記ケース部材から離隔していることを特徴とする、熱電変換モジュール（第２の熱電変換モジュール）に関する。
【０００９】
本発明の第１の熱電変換モジュールによれば、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ｎ熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置する第１の部分に対する、ｐ型ｎ熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の幅方向に少なくとも１以上のスリットを形成するようにしている。
【００１０】
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第２の部分の、スリットによる変形によって吸収されるようになる。すなわち、第２の部分の残部の、スリット側への膨張変形によって、上記高温側電極部の熱膨張が相当な割合で吸収されるようになる。
【００１１】
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。
【００１２】
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いるので、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。したがって、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。
【００１３】
この場合、第２の部分の幅方向における相対向する側面から少なくとも１以上のスリットを形成することが好ましい。
【００１４】
上述のように、高温側電極部の熱膨張を、その第２の部分の変形によって吸収する場合、第２の部分の残部がスリット側に熱膨脹して変形することにより上記熱膨張を吸収するようになる。したがって、上記スリットを高温側電極部の第２の部分の幅方向における一方の側面のみから形成すると、上記第２の部分はこれらスリットの側に熱膨脹して変形するようになるので、第２の部分は上記側面側に湾曲するようになる。したがって、例えば第２の部分がケース部材と接触してしまい、高温側電極部とケース部材とが電気的に短絡してしまう場合がある。
【００１５】
これに対して、第２の部分の幅方向における相対向する側面から少なくとも１以上のスリットを形成すると、第２の部分の一方の側面に形成されたスリットの側における熱膨張に起因した湾曲と、第２の部分の他方の側面に形成されたスリットの側における熱膨張に起因した湾曲とが互いに相殺するようになる。したがって、第２の部分の湾曲を抑制することができるので、上述した短絡等の不利益を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の第２の熱電変換モジュールによれば、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ｎ熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置する第１の部分の幅に対して、ｐ型ｎ熱電半導体及びｎ型熱電半導体が位置しない第２の部分の幅を狭窄させている。
【００１７】
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、高温側電極部の第２の部分の剛性が相当程度減少しているので、高温側電極部の熱膨張は相当な割合で第２の部分の変形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。
【００１８】
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。
【００１９】
なお、本発明における“幅方向”とは、高温側電極部を構成する第１の部分及び第２の部分が連なる方向を含む紙面に垂直な面内において、当該方向と垂直な方向を意味するものである。
【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】図１に示す熱電変換モジュールの高温側電極部の上平面図である。
【図３】第２の実施形態における熱電変換モジュールの高温側電極部の上平面図である。
【図４】第２の実施形態における熱電変換モジュールの変形例を示す図である。
【図５】第２の実施形態における熱電変換モジュールの変形例を示す図である。
【図６】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。
【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り、図２は、図１に示す熱電変換モジュールの高温側電極部の上平面図である。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図１及び図２に示すように、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の、ｐ型ｎ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２３Ａに対する、ｐ型ｎ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２３Ｂの幅方向に２つのスリット２３１及び２３２を形成するようにしている。
【００２９】
したがって、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第２の部分１３Ｂの、スリット１３１及び１３２による変形によって吸収されるようになる。すなわち、第２の部分１３Ｂの、スリット１３１及び１３２側への膨張変形によって、高温側電極部１３の熱膨張が相当な割合で吸収されるようになる。
【００３０】
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。
【００３１】
また、本実施形態では、スリット１３１及び１３２を第２の部分１３Ｂの幅方向における相対向する側面から形成するようにしている。したがって、第２の部分１３Ｂの一方の側面に形成されたスリット１３１の側における熱膨張に起因した湾曲と、第２の部分１３Ｂの他方の側面に形成されたスリット１３２の側における熱膨張に起因した湾曲とが互いに相殺するようになる。このため、第２の部分１３Ｂの湾曲を抑制することができるので、例えば第２の部分１３Ｂがケース部材１９−１と接触してしまい、高温側電極部１３とケース部材１９−１とが電気的に短絡してしまう等の不利益を抑制することができる。
【００３２】
一方、スリット１３１及び１３２を高温側電極部１３の第２の部分１３の幅方向における一方の側面のみから形成すると、第２の部分１３Ｂはこれらスリット１３１及び１３２の側に熱膨脹して変形するようになるので、第２の部分１３Ｂは上記側面側に湾曲するようになる。したがって、例えば第２の部分１３Ｂがケース部材１９−１と接触してしまい、高温側電極部１３とケース部材１９−１とが電気的に短絡してしまう場合がある。
【００３３】
なお、本実施形態では、スリットの数を２としているが、必要に応じて単一のスリットとすることもできるし、３以上のスリットとすることもできる。
【００３４】
但し、３以上のスリットを形成する場合は、第２の部分１３Ｂの湾曲を抑制し、高温側電極部とケース部材との電気的短絡を抑制すべく、これら３以上のスリットは、第２の部分の幅方向における相対向する側面側から形成することが好ましい。
【００３５】
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、高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂの熱膨張による変形に際し、高温側電極部１３とケース部材１９−１との接触を防止して、電気的な短絡を防止することができる。
【００３６】
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の下部に配設するとともに、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配設してもよい。この場合、第１の絶縁部材１５により高温側電極部１３とケース部材１９−１との接触を防止するとともに、第１の絶縁部材１５と高温側電極部１３の第２の部分１３Ｂは拘束されず、熱膨張により自由に変形して応力を緩和することができる。  
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（第２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高温側電極部の上平面図である。
本実施形態の熱電変換モジュールは、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。
【００４３】
本実施形態の熱電変換モジュールにおいては、高温側電極部２３の、ｐ型ｎ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２３Ａ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２３Ｂとから構成されている。そして、第１の部分２３Ａの幅Ｗ１に対して、第２の部分２３Ｂの幅Ｗ２を狭窄させている。なお、本実施形態において、第２の部分２３Ｂは、第１の部分２３Ａの略中央部から延在するようにして形成されている。
【００４４】
したがって、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も十分に大きくなっても、高温側電極部２３の第２の部分２３Ｂの剛性が相当程度減少しているので、高温側電極部２３の熱膨張は相当な割合で第２の部分２３Ｂの変形によって吸収されるようになる。
【００４５】
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。
【００４６】
また、本実施形態では、高温側電極部２３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２３の第１の部分２３Ａ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２３の第２の部分２３Ｂ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２３の第２の部分２３Ｂの熱膨張を妨げることがない。結果として、第２の部分２３Ｂの熱膨張による高温側電極部２３の熱膨張を十分に吸収することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、低温側電極部１４とケース部材１９−２とを電気的に絶縁する第２の絶縁部材１６も、低温側電極部１４の、ｐ型熱電半導体１１及びｎ型熱電半導体１２が位置する、高温側電極部２３の第１の部分１３Ａに相当する箇所にのみ配設するようにしている。したがって、高温側電極部２３の第２の部分２３Ｂの熱膨張の妨げを抑制することができる。また、第２の絶縁部材１６と低温側電極部１４との接触面積が減るので、低温側電極部１４が多少なりとも熱膨張した際にも、第２の絶縁部材１６と低温側電極部１４との間に作用するせん断力や引張応力、圧縮応力を低減することができる。この結果、これらの接合面での剥離を効果的に抑制することができる。
【００４８】
実施形態において、高温側電極部２３と低温側電極部１４との温度差は例えば２００℃〜４００℃となるので、第１の部分２３Ａの幅Ｗ１と第２の部分２３Ｂの幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２は、１〜１０の範囲とする。
【００４９】
また、本実施形態では、高温側電極部２３、具体的にはその第１の部分２３Ａ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２３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。
【００５０】
図４は、本実施形態の熱電変換モジュールの変形例を示す図である。本変形例においては、熱電変換モジュールの高温側電極部２３の構成が図３に示す高温側電極部２３の構成と相違する。具体的に、上記実施形態において、第２の部分２３Ｂは、第１の部分２３Ａの略中央部から延在するようにして形成されているが、本変形例では、第２の部分２３Ｂは、一方の第１の部分２３Ａの上端部から他方の第１の部分２３Ａの下端部に延在するようにして形成されている。
【００５１】
この場合においても、第１の部分２３Ａの幅Ｗ１に対して、第２の部分２３Ｂの幅Ｗ２を狭窄させているので、熱電変換モジュール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も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第２の部分２３Ｂの変形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。
【００５２】
図５は、本実施形態の熱電変換モジュールの変形例を示す図である。本変形例においては、熱電変換モジュールの高温側電極部２３の構成が図３に示す高温側電極部２３の構成と相違する。具体的に、上記実施形態において、第２の部分２３Ｂは、第１の部分２３Ａの略中央部から延在するようにして形成されているが、本変形例では、第２の部分２３Ｂは、第１の部分２３Ａから連続的に湾曲して延在し、その幅が湾曲部の中央部に向けて連続的に狭小化されるようにして形成されている。
【００５３】
この場合においても、第１の部分２３Ａの幅Ｗ１に対して、第２の部分２３Ｂの幅Ｗ２を狭窄させているので、熱電変換モジュール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も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第２の部分１３Ｂの変形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。
【００５４】
（第３の実施形態）
図６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上において金属層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との間には接合層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  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  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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【図５】
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【図６】
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