(57)【要約】【課題】より高い発電効率を有するチューブ状熱発電デバイスを提供すること。【解決手段】本発明によるチューブ状熱発電デバイス１００は、ｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材３２、外側電極３５、及び内側電極３４を具備する。ｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材は互い違いに配置される。各外側電極は、互いに隣接するｐ型・ｎ型熱電部材の外周面に接する。各内側電極は、互いに隣接するｐ型・ｎ型熱電部材の内周面に接する。各外側電極は、ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有する。各内側フランジは、互いに隣接するｐ型・ｎ型熱電部材の間に挟まれている。各内側フランジは導電体から形成され、第１絶縁膜３３１が内側フランジおよびｐ型熱電部材の間に挟まれている。第２絶縁膜３３２が、内側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれている。各内側電極も同様である。【選択図】図２
2015195711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状熱発電デバイスであって、以下を具備する：
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｐ型熱電部材、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｎ型熱電部材、
複数の外側電極、および
複数の内側電極、ここで、
前記複数の板状のｐ型熱電部材の各スルーホールおよび前記複数の板状のｎ型熱電部材の各スルーホールが互いに重なり合うように、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材が互い違いに配置され、
各外側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の外周面に接しており、
各内側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の内周面に接しており、
前記複数の外部電極および前記複数の内部電極は、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って互い違いに配置されており、
各外側電極は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有しており、
各内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
各内側フランジは導電体から形成され、
第１絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、
第２絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれ、
各内側電極は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に伸び出た外側フランジを有しており、
各外側フランジは、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の間に挟まれており、
前記外側フランジは導電体から形成され、
第３絶縁膜が、前記外側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、かつ
第４絶縁膜が、前記外側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれている。
【請求項２】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
第１絶縁体が、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を含み、
第２絶縁体が、前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜を含み、
前記内側フランジが、前記第１絶縁体の側面から前記第１絶縁体の内部に差し挟まれており、かつ
前記外側フランジが、前記第２絶縁体の側面から前記第２絶縁体の内部に差し挟まれている。
【請求項３】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各ｐ型熱電部材および各ｎ型熱電部材がリング形状を有する。
【請求項４】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各外側電極は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であって、
各外側電極は、外周面および内周面を有しており、かつ
前記外側電極の内周面から各内側フランジが伸び出ている。
【請求項５】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各内側フランジは、複数の内側フランジ片に分割されている。
【請求項６】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各内側電極は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であって、
各内側電極は、外周面および内周面を有しており、かつ
各内側電極の外周面から前記外側フランジが伸び出ている。
【請求項７】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各外側フランジは、複数の外側フランジ片に分割されている。
【請求項８】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
各内側フランジは、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に減少する厚みを有している。
【請求項９】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側フランジは、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に減少する厚みを有している。
【請求項１０】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記内側フランジの先端は、隣接する２つの内側電極の間に挟まれている。
【請求項１１】
請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側フランジの先端は、隣接する２つの外側電極の間に挟まれている。
【請求項１２】
チューブ状熱発電デバイスであって、以下を具備する：
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｐ型熱電部材、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｎ型熱電部材、
複数の外側電極、および
複数の内側電極、
ここで、
前記複数の板状のｐ型熱電部材の各スルーホールおよび前記複数の板状のｎ型熱電部材の各スルーホールが互いに重なり合うように、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材が互い違いに配置され、
各外側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の外周面に接しており、
各内側電極は、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の内周面に接しており、
外部電極および内部電極は、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って互い違いに配置されており、
各外側電極は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有しており、
前記内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
前記内側フランジは絶縁体から形成され、
前記内側フランジは、互いに隣接する前記ｐ型熱電部材および前記ｎ型熱電部材に接しており、
前記内側フランジは前記外側電極と一体的に形成されており、
各内側電極は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に伸び出た外側フランジを有しており、
前記外側フランジは、互いに隣接する１つのｎ型熱電部材および１つのｐ型熱電部材の間に挟まれており、
前記外側フランジは絶縁体から形成され、
前記外側フランジは、互いに隣接する前記ｎ型熱電部材および前記ｐ型熱電部材に接しており、
前記外側フランジは前記内側電極と一体的に形成されている。
【請求項１３】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記ｐ型熱電部材および前記ｎ型熱電部材がリング形状を有する。
【請求項１４】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側電極は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であって、
前記外側電極は、外周面および内周面を有しており、かつ
前記外側電極の内周面から前記内側フランジが伸び出ている。
【請求項１５】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記内側フランジは、複数の内側フランジ片に分割されている。
【請求項１６】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記内側電極は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であって、
前記内側電極は、外周面および内周面を有しており、かつ
前記内側電極の外周面から前記外側フランジが伸び出ている。
【請求項１７】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側フランジは、複数の外側フランジ片に分割されている。
【請求項１８】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記内側フランジ本体は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に減少する厚みを有している。
【請求項１９】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側フランジ本体は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に減少する厚みを有している。
【請求項２０】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記内側フランジの先端は、隣接する２つの内側電極の間に挟まれている。
【請求項２１】
請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスであって、
前記外側フランジの先端は、隣接する２つの外側電極の間に挟まれている。
【請求項２２】
チューブ状熱発電デバイスを用いて発電する方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）  請求項１に記載のチューブ状熱発電デバイスを用意する工程、および
（ｂ）  前記チューブ状熱発電デバイスの内部に流体を流し、前記チューブ状熱発電デバイスの内部および外部の間で生じた温度差の作用により前記チューブ状熱発電デバイスの両端に電位差を発生させる工程。
【請求項２３】
チューブ状熱発電デバイスを用いて発電する方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）  請求項１２に記載のチューブ状熱発電デバイスを用意する工程、および
（ｂ）  前記チューブ状熱発電デバイスの内部に流体を流し、前記チューブ状熱発電デバイスの内部および外部の間で生じた温度差の作用により前記チューブ状熱発電デバイスの両端に電位差を発生させる工程。
【請求項２４】
チューブ状熱発電デバイスを製造する方法であって、以下を具備する：
（ａ）  以下を具備する積層体を用意する工程、
ここで、前記積層体は、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｐ型熱電部材、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有するスルーホールを有する複数の板状のｎ型熱電部材、
複数の外側電極、および
複数の内側電極、
ここで、
前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材の法線方向に沿って見たときに、前記複数の板状のｐ型熱電部材の各スルーホールおよび前記複数の板状のｎ型熱電部材の各スルーホールが互いに重なり合うように前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材が互い違いに配置され、
各外側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の外周面に接しており、
各内側電極は、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の内周面に接しており、
前記複数の外部電極および前記複数の内部電極は、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って互い違いに配置されており、
各外側電極は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有しており、
各内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
前記内側フランジは導電体から形成され、
第１絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、
第２絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれ、
前記内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
各内側電極は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に伸び出た外側フランジを有しており、
前記外側フランジは、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の間に挟まれており、
前記外側フランジは導電体から形成され、
第３絶縁膜が、前記外側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、かつ
第４絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれ、および
（ｂ）  前記積層体を圧縮かつ加熱して、前記チューブ状熱発電デバイスを得る工程。
【請求項２５】
チューブ状熱発電デバイスを製造する方法であって、以下を具備する：
（ａ）  以下を具備する積層体を用意する工程、
ここで、前記積層体は、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｐ型熱電部材、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有するスルーホールを有する複数の板状のｎ型熱電部材、
複数の外側電極、および
複数の内側電極、
ここで、
前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材の法線方向に沿って見たときに、前記複数の板状のｐ型熱電部材の各スルーホールおよび前記複数の板状のｎ型熱電部材の各スルーホールが互いに重なり合うように前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材が互い違いに配置され、
各外側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の外周面に接しており、
各内側電極は、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の内周面に接しており、
前記複数の外部電極および前記複数の内部電極は、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って互い違いに配置されており、
各外側電極は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有しており、
前記内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
前記内側フランジは絶縁体から形成され、
前記内側フランジは、互いに隣接する前記ｐ型熱電部材および前記ｎ型熱電部材に接しており、
前記内側フランジは前記外側電極と一体的に形成されており、
前記内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
各内側電極は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に伸び出た外側フランジを有しており、
前記外側フランジは、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の間に挟まれており、
前記外側フランジは絶縁体から形成され、
前記外側フランジは、互いに隣接する前記ｎ型熱電部材および前記ｐ型熱電部材に接しており、かつ
前記外側フランジは前記内側電極と一体的に形成されており、および
（ｂ）  前記積層体を圧縮かつ加熱して、前記チューブ状熱発電デバイスを得る工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ状熱発電デバイスに関する。より詳細には、本発明は、高い発電効率を有するチューブ状熱発電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、リング一体型熱電変換素子及びそれを用いた装置を開示している。図１４は、特許文献１に開示されたリング一体型熱電変換素子を示す。図１４に示されるように、このリング一体型熱電変換素子は、Ｎ型半導体リング素子２、Ｐ型半導体リング素子３、外側銅リング４、ナイロン外リング５、内側銅リング６、およびナイロン内リング７を具備している。
【０００３】
非特許文献１および非特許文献２もまた、リング一体型熱電変換素子を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１０６６４１号公報
【０００５】
【非特許文献１】Ｇ． Ｍｉｎ ａｎｄ Ｄ． Ｒｏｗｅ， “Ｒｉｎｇ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌｅ”， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２２， ｐｐ． ８８０−８８３ （２００７）．
【非特許文献２】Ａ． Ｓｃｈｍｉｔｚ ｅｔ ａｌ．， “Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｉｎｇ−Ｓｈａｐｅｄ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｅｇｓ ｆｒｏｍ ＰｂＴｅ Ｐｏｗｄｅｒｓ ｆｏｒ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｄｕｌｅｓ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ４２， ｐｐ． １７０２−１７０６ （２０１３）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より高い発電効率を有するチューブ状熱発電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、チューブ状熱発電デバイスであって、以下を具備する：
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｐ型熱電部材、
外周面およびスルーホールを有し、かつ前記スルーホールの周囲に形成された内周面を有する複数の板状のｎ型熱電部材、
複数の外側電極、および
複数の内側電極、ここで、
前記複数の板状のｐ型熱電部材の各スルーホールおよび前記複数の板状のｎ型熱電部材の各スルーホールが互いに重なり合うように、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って前記複数の板状のｐ型熱電部材および前記複数の板状のｎ型熱電部材が互い違いに配置され、
各外側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の外周面に接しており、
各内側電極は、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の内周面に接しており、
前記複数の外部電極および前記複数の内部電極は、前記チューブ状熱発電デバイスの軸方向に沿って互い違いに配置されており、
各外側電極は、前記ｐ型熱電部材の外周面から内周面に向かう方向に伸び出た内側フランジを有しており、
各内側フランジは、互いに隣接するｐ型熱電部材およびｎ型熱電部材の間に挟まれており、
各内側フランジは導電体から形成され、
第１絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、
第２絶縁膜が、前記内側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれ、
各内側電極は、前記ｐ型熱電部材の内周面から外周面に向かう方向に伸び出た外側フランジを有しており、
各外側フランジは、互いに隣接するｎ型熱電部材およびｐ型熱電部材の間に挟まれており、
前記外側フランジは導電体から形成され、
第３絶縁膜が、前記外側フランジおよび前記ｐ型熱電部材の間に挟まれ、かつ
第４絶縁膜が、前記外側フランジおよび前記ｎ型熱電部材の間に挟まれている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、より高い発電効率を有するチューブ状熱発電デバイスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態によるチューブ状熱電変換デバイス１００の概略図を示す。
【図２】図２は、チューブ状熱発電デバイス２１の断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、ｐ型熱電部材３１の概略図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ｐ型熱電部材３１の断面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、ｎ型熱電部材３２の概略図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ｎ型熱電部材３２の断面図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、外側電極３５の概略図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、外側電極３５の断面図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１変形例による外側電極３５を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第２変形例による外側電極３５を示す。
【図５Ｅ】図５Ｅは、第１変形例における内側フランジ３５２の断面図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、内側電極３４の概略図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、内側電極３４の断面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１変形例による内側電極３４を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第２変形例による内側電極３４を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、第１変形例における外側フランジ３４２の断面図を示す。
【図７】図７は、図２に含まれる点線で示された長方形により囲まれた部分の断面拡大図を示す。
【図８】図８は、チューブ状熱発電デバイス２１の断面拡大図を示す。
【図９】図９は、チューブ状熱発電デバイス２１の断面拡大図を示す。
【図１０】図１０は、チューブ状熱発電デバイス２１を製造する方法を説明するために用いられる図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態におけるチューブ状熱発電デバイス２１の断面拡大図を示す。
【図１２】図１２は、積層体９１の概略図を示す。
【図１３】図１３は、実施例および比較例の概略図を示す。
【図１４】図１４は、特許文献１に開示されたリング一体型熱電変換素子の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態が、図面を参照しながら説明される。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態によるチューブ状熱電変換デバイス１００の概略図を示す。図１に示されるように、チューブ状熱電変換デバイス１００は、チューブ状熱発電デバイス２１、第１末端電極２２、および第２末端電極２３を具備する。チューブ状熱発電デバイス２１は、第１末端電極２２および第２末端電極２３の間に挟まれている。チューブ状熱電変換デバイス１００は軸Ｌを有しており、この軸Ｌに沿ってチューブ状熱電変換デバイス１００は貫通孔Ｂ１を有している。従って、チューブ状熱発電デバイス２１、第１末端電極２２、および第２末端電極２３は、いずれも、貫通孔を有している。これらの貫通孔が重なり合って、貫通孔Ｂ１が形成される。後述されるように、貫通孔Ｂ１は、流路として用いられる。
【００１２】
本明細書においては、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は、貫通孔Ｂ１から形成される流路に平行である。言い換えれば、Ｚ方向は、この流路に流れる気体または液体が流れる方向である。Ｚ方向は、チューブ状熱発電デバイス２１の軸方向でもある。＋Ｘ方向、−Ｘ方向およびＹ方向は、いずれも、Ｚ方向に直交する。＋Ｘ方向および−Ｘ方向は、Ｙ方向に直交する。＋Ｘ方向は、−Ｘ方向の逆方向である。貫通孔Ｂ１から形成される流路に、Ｚ方向に沿って気体または液体が流れる。
【００１３】
図２は、チューブ状熱発電デバイス２１の断面図を示す。図２に示されるように、チューブ状熱発電デバイス２１は、ｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材３２、外側電極３５、および内側電極３４を具備している。
【００１４】
（ｐ型熱電部材３１）
図３Ａは、ｐ型熱電部材３１の概略図を示す。図３Ｂは、ｐ型熱電部材３１の断面図を示す。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、ｐ型熱電部材３１は、板状であって、かつ外周面３１１およびスルーホール３１２を有する。本明細書において、後述される他のスルーホールと区別するために、ｐ型熱電部材３１に含まれるスルーホール３１２は、ｐ型スルーホールとも言われる。内周面３１３が、スルーホール３１２の周囲に形成されている。
【００１５】
ｐ型熱電部材３１の材料の例は、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＰｂＴｅ、またはＣｏＳｉのような半導体である。Ｂｉ２Ｔｅ３はＳｂによりドープされ、ｐ型になる。
【００１６】
（ｎ型熱電部材３２）
図４Ａは、ｎ型熱電部材３２の概略図を示す。図４Ｂは、ｎ型熱電部材３２の断面図を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、ｎ型熱電部材３２は、板状であって、かつ外周面３２１およびスルーホール３２２を有する。本明細書において、後述される他のスルーホールと区別するために、ｎ型熱電部材３２に含まれるスルーホール３２２は、ｎ型スルーホールとも言われる。内周面３２３が、スルーホール３２２の周囲に形成されている。
【００１７】
ｎ型熱電部材３２の材料の例は、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＰｂＴｅ、またはＣｏＳｉのような半導体である。Ｂｉ２Ｔｅ３はＳｅによりドープされ、ｎ型になる。
【００１８】
図２に示されるように、ｐ型スルーホール３１２およびｎ型スルーホール３２２が重なり合うように、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２が互い違いに配置されている。より詳細には、板状のｐ型熱電部材３１の法線方向に沿って（すなわち、Ｚ方向に沿って）ｐ型スルーホール３１２およびｎ型スルーホール３２２が重なり合う。重なり合ったスルーホールによって、貫通孔Ｂ１が形成される。言い換えれば、図２に示されるように、１枚のｐ型熱電部材３１は、隣接する２つのｎ型熱電部材３２により挟まれている。１枚のｎ型熱電部材３２は、隣接する２つのｐ型熱電部材３１により挟まれている。言うまでもないが、第１末端電極２２または第２末端電極２３に隣接するｐ型熱電部材３１（またはｎ型熱電部材３２）は、第１末端電極２２（または第２末端電極２３）およびｎ型熱電部材３２（またはｐ型熱電部材３１）に挟まれている。
【００１９】
（外側電極３５および内側電極３４）
図２に示されるように、各外側電極３５は、互いに隣接するｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の外周面に接している。このように、各外側電極３５は、チューブ状熱発電デバイス２１の外周面の一部を構成している。一方、各内側電極３４は、互いに隣接するｎ型熱電部材３２およびｐ型熱電部材３１の内周面に接している。各内側電極３４は、チューブ状熱発電デバイス２１の内周面の一部を構成している。外部電極３５および内部電極３４は、Ｚ方向に沿って互い違いに配置されている。
【００２０】
（外側電極３５）
図５Ａに示されるように、外側電極３５は、内側フランジ３５２を具備する。具体的には、外部電極３５は、金属のような導電体から形成される外部電極本体３５１および内側フランジ３５２を具備する。外部電極３５は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であることが望ましい。外部電極本体３５１は、外周面３５３および内周面３５４を有する。内側フランジ３５２は、内周面３５４から外部電極３５の中心に向けて伸び出ている。図５Ｂは、外側電極３５の断面図を示す。
【００２１】
図５Ｃは、第１変形例による外側電極３５を示す。図５Ａでは、内側フランジ３５２はリングの形状を有しているが、図５Ｃに示されるように、内側フランジ３５２は、２以上の内側フランジ片３５２１ａ〜３５２１ｄに分割されていてもよい。
【００２２】
図５Ｄは、第２変形例による外側電極３５の平面図を示す。図５Ｄに示されるように、外側電極本体３５１が、２以上の外側電極本体部分３５１ａ〜３５１ｂに分割されていてもよい。この場合、内側フランジ３５２は、２以上の内側フランジ片３５２１ａ〜３５２１ｆに分割される。
【００２３】
図５Ｅは、内側フランジ３５２の変形例の断面図を示す。図５Ａ〜図５Ｄでは、内側フランジ３５２の厚みは一定であるが、図５Ｅに示されるように、内側フランジ３５２の厚みは、外側電極３５の内周面３５４からその内側（すなわち、その中心）に向けて減少していてもよい。言い換えれば、内側フランジ３５２の厚みは、ｐ型熱電部材３１の外周面３１１から内周面３１３に向かう方向に減少していても良い。
【００２４】
（内側電極３４）
図６Ａに示されるように、内側電極３４は、外側フランジ３４２を具備する。具体的には、内部電極３４は、金属のような導電体から形成される内部電極本体３４１および外側フランジ３４２を具備する。内部電極３４は、円柱または角柱の形状を有する中空の電極であることが望ましい。内部電極本体３４１は、外周面３４３および内周面３４４を有する。外側フランジ３４２は、外周面３５３から内部電極３４の中心から遠ざかる方向に向けて伸び出ている。
【００２５】
図６Ｃは、第１変形例による内側電極３４を示す。図６Ａでは、外側フランジ３４２はリングの形状を有しているが、図６Ｃに示されるように、外側フランジ３４２は、２以上の外側フランジ片３４２１ａ〜３４２１ｄに分割されていてもよい。
【００２６】
図６Ｄは、第２変形例による内側電極３４を示す。図６Ｄに示されるように、内側電極本体３４１が、２以上の内側電極本体部分３４１ａ〜３４１ｂに分割されていてもよい。この場合、外側フランジ３４２は、２以上の内側フランジ片３４２１ａ〜３４２１ｆに分割される。
【００２７】
図６Ｅは、外側フランジ３４２の変形例の断面図を示す。図６Ａ〜図６Ｄでは、外側フランジ３４２の厚みは一定であるが、図６Ｅに示されるように、外側フランジ３４２の厚みは、内側電極３４の外周面３４３からその外側に向けて減少していてもよい。言い換えれば、外側フランジ３４２の厚みは、ｐ型熱電部材３１の内周面３１３から外周面３１１に向かう方向に減少していても良い。
【００２８】
図７は、図２に含まれる点線で示された長方形により囲まれた部分の断面拡大図を示す。図７に示されるように、内側フランジ３５２は、互いに隣接するｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の間に挟まれている。一方、外側フランジ３４２は、互いに隣接するｎ型熱電部材３２および他のｐ型熱電部材３２の間に挟まれている。
【００２９】
以下、このことがより詳細に説明される。図７に示されるように、ｐ型熱電部材３１は、第１ｐ型熱電部材３１ａおよび第２ｐ型熱電部材３１ｂを含む。同様に、ｎ型熱電部材３２は、第１ｎ型熱電部材３２ａおよび第２ｎ型熱電部材３２ｂを含む。ｎ型熱電部材３２は、さらに第３ｎ型熱電部材３２ｃを含むことが望ましい。第１ｐ型熱電部材３１ａおよび第２ｐ型熱電部材３１ｂの間に第２型熱電部材３２ｂが挟まれている。第１ｎ型熱電部材３２ａおよび第２ｎ型熱電部材３２ｂの間に第１ｐ型熱電部材３１ａが挟まれている。
【００３０】
内側フランジ３５２ａは、第１ｎ型熱電部材３２ａおよび第１ｐ型熱電部材３１ａの間に挟まれている。外側フランジ３４２ａは、第１ｐ型熱電部材３１ａおよび第２ｎ型熱電部材３２ｂの間に挟まれている。他の内側フランジ３５２ｂは、第２ｎ型熱電部材３２ｂおよび第２ｐ型熱電部材３１ｂの間に挟まれている。他の外側フランジ３４２は、第２ｐ型熱電部材３１ｂおよび第３ｎ型熱電部材３２ｃの間に挟まれている。このように、内側フランジ３５２および外側フランジ３４２は、互い違いに配置されている。内側フランジ３５２ａおよび内側フランジ３５２ｂは、それぞれ、第１内側フランジ３５２ａおよび第２内側フランジ３５２ｂという。同様に、外側フランジ３４２ａおよび外側フランジ３４２ｂは、それぞれ、第２外側フランジ３４２ａおよび第２外側フランジ３４２ｂという。
【００３１】
図７に示されるように、内側フランジ３５２は、ｐ型熱電部材３１の外周面３１１から内周面３１３に向かう方向（すなわち、＋Ｘ方向）に向けて伸び出している。一方、外側フランジ３４２は、ｐ型熱電部材３１の内周面３１３から外周面３１１に向かう方向（すなわち、−Ｘ方向）に伸び出している。
【００３２】
第１実施形態においては、内側フランジ３５２および外側フランジ３４２の両者が、導電体から形成されている。そのため、内側フランジ３５２は、導電体から形成される外側電極本体３５１に一体的に形成されていることが望ましい。同様に、外側フランジ３４２は、導電体から形成される内側電極本体３４１に一体的に形成されていることが望ましい。
【００３３】
導電体から形成される内側フランジ３５２が、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の少なくとも一方に接することは望ましくない。なぜなら、チューブ状熱発電デバイス２１の発電量が低下するためである。そのため、第１絶縁膜３３１が、内側フランジ３５２およびｐ型熱電部材３１の間に挟まれ、かつ第２絶縁膜３３２が、内側フランジ３５２およびｎ型熱電部材３２の間に挟まれている。同様に、導電体から形成される外側フランジ３４２が、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の少なくとも一方に接することは望ましくない。なぜなら、チューブ状熱発電デバイス２１の発電量が低下するためである。そのため、第３絶縁膜３３３が、外側フランジ３４２およびｎ型熱電部材３２の間に挟まれ、かつ第４絶縁膜３３４が、外側フランジ３４２およびｐ型熱電部材３１の間に挟まれている。
【００３４】
後述される実施例でも実証されているように、外側電極３５および内側電極３４がそれぞれ内側フランジ３５２および外側フランジ３４２を具備しているので、第１実施形態によるチューブ状熱発電デバイス２１は、フランジを有さない電極を具備する従来のチューブ状熱発電デバイスよりも高い発電効率を有する。
【００３５】
図８〜図１０に示されるように、絶縁体３３がｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の間に挟まれていることが望ましい。複数の絶縁体３３が設けられる。各絶縁体３３は板状であることが望ましい。複数の絶縁体３３は、第１絶縁体および第２絶縁体を含む。第１絶縁体を第２絶縁体から区別するため、以下、第１絶縁体および第２絶縁体は、それぞれ、第１絶縁体３３ａおよび第２絶縁体３３ｂという。
【００３６】
第１絶縁体３３ａの一端は、２つの部分、すなわち、第１絶縁膜３３１および第２絶縁膜３３２に分岐している。第１絶縁膜３３１および第２絶縁膜３３２の間に、内側フランジ３５２が挟まれている。第１絶縁体３３ａの側面は、外側電極３５の内周面３５４に接している。このように、内側フランジ３５２は、外側電極３５の内周面３５４と接する第１絶縁体３３ａの側面から、第１絶縁体３３ａの内部に差し挟まれていることが望ましい。
【００３７】
同様に、第２絶縁体３３ｂの一端は、２つの部分、すなわち、第３絶縁膜３３３および第４絶縁膜３３４に分岐している。第３絶縁膜３３３および第４絶縁膜３３４の間に、外側フランジ３４２が挟まれている。第２絶縁体３３ｂの側面は、内側電極３４の内周面３４４に接している。このように、外側フランジ３４２は、内側電極３４の外周面３４３と接する第２絶縁体３３ｂの側面から、第２絶縁体３３ｂの内部に差し挟まれていることが望ましい。
【００３８】
隣接する２つの外部電極３５の絶縁性を高めるという観点および貫通孔Ｂ１から形成される流路に流れる流体がｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２を浸食することを防止するという観点から、隣接する２つの外部電極３５の間に、第２絶縁体３３ｂが挟まれることが望ましい。同様に、隣接する２つの内部電極３４の間に、第１絶縁体３３ａが挟まれることが望ましい。
【００３９】
図８に示されるように、内側フランジ３５２の先端（図８では上端）は、隣接する２つの内側電極３４の間に挟まれていてもよい。同様に、外側フランジ３４２の先端（図８では下端）は、隣接する２つの外側電極３５の間に挟まれていてもよい。
【００４０】
図９に示されるように、第１絶縁体３３ａは、第１絶縁膜３３１および第２絶縁膜３３２から構成され得る。同様に、第２絶縁体３３ｂは、第３絶縁膜３３３および第４絶縁膜３３４から構成され得る。この場合、第１絶縁膜３３１は表側および裏側を有する。第１絶縁膜３３１の表側が、ｐ型熱電部材３１に接する。第２絶縁膜３３２もまた、表側および裏側を有する。第２絶縁膜３３２の表側が、ｎ型熱電部材３２に接する。第１絶縁膜３３１の裏側の一部は、第２絶縁膜３３２の裏側の一部と接している。第１絶縁膜３３１の裏側の他の部分は、内側フランジ３５２と接している。第２絶縁膜３３２の裏側の他の部分もまた、内側フランジ３５２と接している。
【００４１】
同様に、第３絶縁膜３３３は表側および裏側を有する。第３絶縁膜３３３の表側が、ｎ型熱電部材３２に接する。第４絶縁膜３３４もまた、表側および裏側を有する。第４絶縁膜３３４の表側が、ｐ型熱電部材３１に接する。第３絶縁膜３３３の裏側の一部は、第４絶縁膜３３４の裏側の一部と接している。第３絶縁膜３３３の裏側の他の部分は、外側フランジ３４２と接している。第４絶縁膜３３４の裏側の他の部分もまた、外側フランジ３４２と接している。
【００４２】
図９においても、内側フランジ３５２は、第１絶縁体３３ａの側面（すなわち、外側電極３５の内周面３５４）から第１絶縁体３３ａの内部に差し込まれている。外側フランジ３４２は、第２絶縁体３３ｂの側面（すなわち、内側電極３４の外周面３４３）から第２絶縁体３３ｂの内部に差し込まれている。
【００４３】
図１、図３Ａ、および図４Ａに示されるように、ｐ型熱電部材３１、およびｎ型熱電部材３２はリングの形状を有することが望ましい。この場合、外側電極本体３５１、内側電極本体３４１、第１絶縁膜３３１〜第４絶縁膜３３４もまた、リングの形状を有することが望ましい。ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２の他の形状の例は、三角形、四角形、五角形、または六角形のような多角形、あるいは楕円である。外側電極本体３５１、内側電極本体３４１、第１絶縁膜３３１〜第４絶縁膜３３４は、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２と同じ形状を有する。
【００４４】
（製造方法）
次に、チューブ状熱発電デバイス２１を製造する方法の一例が、図１０を参照しながら、簡単に説明される。
【００４５】
まず、第１ｐ型熱電部材３１ａが平坦面８上に配置される。次に、第１絶縁膜３３１が第１ｐ型熱電部材３１ａ上に配置される。次に、外側電極３５が第１絶縁膜３３１に配置される。このとき、外側電極３５の内周面３５４が第１絶縁膜３３１の側面および第１ｐ型熱電部材３１ａの外周面３１１に接するようにする。内側フランジ３５２の下面は、第１絶縁膜３３１の上面に接する。
【００４６】
第２絶縁膜３３２が内側フランジ３５２上に配置される。このとき、第２絶縁膜３３２の側面は、外側電極３５の内周面３５４に接するようにする。第２絶縁膜３３２の下面は、内側フランジ３５２の上面に接する。図１０では、第１絶縁膜３３１の右部分の上面が第２絶縁膜３３２の右部分の下面に接しているが、必ずしも第１絶縁膜３３１が第２絶縁膜３３２に接する必要はない。
【００４７】
第２絶縁膜３３２上に、ｎ型熱電部材３２が配置される。このとき、ｎ型熱電部材３２の外周面３２１が、外側電極３５の内周面３５４に接するようにする。次に、第３絶縁膜３３３がｎ型熱電部材３２の上に配置される。このとき、第３絶縁膜３３３の一端（図１０では左端）は外側電極３５に接するようにする。さらに、内側電極３４が、第３絶縁膜３３３上に配置される。このとき、ｎ型熱電部材３１の内周面３２３が、内側電極３４の外周面３４３に接するようにする。外側フランジ３４２の下面は、第３絶縁膜３３３の上面に接する。
【００４８】
第４絶縁膜３３４が、外側フランジ３４２上に配置される。このとき、第４絶縁膜３３４の側面は、内側電極３４の外周面３４３に接するようにする。第４絶縁膜３３４の下面は、外側フランジ３４２の上面に接する。図１０では、第３絶縁膜３３３の左部分の上面が第４絶縁膜３３４の左部分の下面に接しているが、必ずしも第３絶縁膜３３３が第４絶縁膜３３４に接する必要はない。
【００４９】
第４絶縁膜３３４上に、ｐ型熱電部材３１が配置される。このとき、ｐ型熱電部材３１の内周面３１３が、内側電極３４の外周面３４３に接するようにする。これが繰り返される。このようにして、図１２に示される積層体９１が得られる。図１２では、外側電極３５は図示されていないことに留意せよ。
【００５０】
次に、積層体９１は、Ｚ方向に沿って圧縮されながら、加熱され、ｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材３２、外側電極３５、および内側電極３４が互いに接着される。このようにして、チューブ状熱発電デバイス２１が得られる。最後に、図１に示されるように、第１末端電極２２および第２末端電極２３が、チューブ状熱発電デバイス２１の両端に取り付けられる。このようにして、チューブ状熱電変換デバイス１００が得られる。
【００５１】
後述される実施例でも実証されているように、外側電極３５および内側電極３４がそれぞれ内側フランジ３５２および外側フランジ３４２を具備しているので、積層体９１がＺ方向に沿って圧縮されながら加熱されるときに、ｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材３２、外側電極３５、および内側電極３４が軸方向（すなわち、Ｚ方向）に垂直な方向（すなわち、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、またはＹ方向）にほとんど動かない。そのため、得られた第１実施形態によるチューブ状熱発電デバイス２１は、このようなフランジを有さない電極を具備する従来のチューブ状熱発電デバイスよりも高い発電効率を有する。
【００５２】
必要に応じて、ｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材３２、外側電極３５、および内側電極３４の電気的接続を確実にするために、ハンダが用いられ得る。
【００５３】
（発電方法）
最後に、第１実施形態によるチューブ状熱発電デバイス２１を用いる発電方法が説明される。まず、チューブ状熱発電デバイス２１が用意される。言い換えれば、ユーザが、チューブ状熱発電デバイス２１を用意する。次いで、図１３に示されるように、チューブ状熱発電デバイス２１の内部（すなわち、貫通孔Ｂ１、図１３では図示せず）に流体が流れる。具体的には、チューブ状熱発電デバイス２１の内部（すなわち、貫通孔Ｂ１）に、温水のような熱い流体が流される。この場合、チューブ状熱発電デバイス２１は、冷水または空気のような冷たい流体に囲まれることが望ましい。図１３に示されるように、チューブ状熱発電デバイス２１は、冷水に浸漬されることがより望ましい。
【００５４】
これに代えて、チューブ状熱発電デバイス２１の内部（すなわち、貫通孔Ｂ１）に、冷水または空気のような冷たい流体が流される。この場合、チューブ状熱発電デバイス２１が温水のような熱い流体に囲まれることが望ましい。図１３に示されるように、チューブ状熱発電デバイス２１は温水に浸漬されることがより望ましい。このようにしてチューブ状熱発電デバイス２１の内部および外部の間で生じた温度差の作用により、チューブ状熱発電デバイスの両端に電位差が発生する。この電位差は、第１末端電極２２および第２末端電極２３を介して電力として取り出される。
【００５５】
（第２実施形態）
第２実施形態においては、内側フランジ３５２および外側フランジ３４２の両者が、絶縁体から形成されている。第２実施形態においても、内側フランジ３５２は、導電体から形成される外側電極本体３５１に一体的に形成されている。同様に、外側フランジ３４２は、導電体から形成される内側電極本体３４１に一体的に形成されている。
【００５６】
第１実施形態とは異なり、第２実施形態では内側フランジ３５２および外側フランジ３５２の両者が絶縁体から形成されているので、絶縁体３３は不要である。言い換えれば、絶縁体から形成されている内側フランジ３５２および外側フランジ３４２が絶縁体３３として機能する。
【００５７】
図１１に示されるように、隣接する２つの内側電極３４の絶縁性を高めるという観点および貫通孔Ｂ１から形成される流路に流れる流体がｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２を浸食することを防止するという観点から、絶縁体から形成されている外側フランジ３４２の先端は、隣接する２つの内側電極３４に挟まれていることが望ましい。同様の観点から、絶縁体から形成されている内側フランジ３５２の先端は、隣接する２つの外側電極３５に挟まれていることが望ましい。
【００５８】
（実施例）
以下、実施例を参照しながら、本発明がさらにより詳細に説明される。
【００５９】
（実施例１ａ）
実施例１ａでは、ｐ型熱電部材３１は、Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３（以下、「ＢｉＳｂＴｅ」という）から形成されていた。ｎ型熱電部材３２は、Ｂｉ２Ｔｅ２．８５Ｓｅ０．１５（以下、「ＢｉＴｅＳｅ」という）から形成されていた。
【００６０】
ＢｉＳｂＴｅ粉末は、以下のようにして調製された。まず、リボンの形状を有するＢｉＳｂＴｅ薄片が、市販のＢｉＳｂＴｅインゴットから急冷凝固法により得られた。急冷凝固法においては、溶融されたＢｉＳｂＴｅが、銅から形成された水冷回転ロールに吹き付けられた。このようにして、ＢｉＳｂＴｅ薄片が得られた。次いで、ＢｉＳｂＴｅ薄片は粉砕され、ＢｉＳｂＴｅ粉末を得た。ＢｉＴｅＳｅ粉末も、市販のＢｉＴｅＳｅインゴットから同様の方法で得られた。
【００６１】
まず、打錠機を用いてＢｉＳｂＴｅ粉末（平均粒径：５マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下）が固化され、図３Ａおよび図３Ｂに示されるｐ型熱電部材３１を得た。得られたｐ型熱電部材３１は、１０ミリメートルの内径、１４ミリメートルの外径、および１．３ミリメートルの厚みを有していた。
【００６２】
同様に、打錠機を用いてＢｅＴｅＳｅの粉末（平均粒径：５マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下）が固化され、図４Ａおよび図４Ｂに示されるｎ型熱電部材３２を得た。得られたｎ型熱電部材３２も、１０ミリメートルの内径、１４ミリメートルの外径、および１．３ミリメートルの厚みを有していた。
【００６３】
ステンレス板が切削され、図５Ａおよび図５Ｂに示される外側電極３５が作製された。実施例１ａにおいては、外側電極３５はステンレスから形成された内側フランジ３５２を有していた。同様に、図６Ａおよび図６Ｂに示される内側電極３４が作製された。実施例１ａにおいては、内側電極３４はステンレスから形成された外側フランジ３４２を有していた。以下の表１は、実施例１ａにおけるこれらの電極の高さｈ、ｈ１、およびｈ２、ならびに幅ｗ０、ｗ、およびｗ１を示す。
【００６４】
【表１】
2015195711.tif 000003
【００６５】
ポリイミドから形成される第１絶縁膜３３１〜第４絶縁膜３３４が用意された。各第１絶縁膜３３１および各第２絶縁膜３３２は、９．４ミリメートルの内径、１４．０ミリメートルの外径、および１００マイクロメートルの厚みを有していた。各第３絶縁膜３３３および各第４絶縁膜３３４は、１０．０ミリメートルの内径、１４．６ミリメートルの外径、および１００マイクロメートルの厚みを有していた。
【００６６】
このように用意されたｐ型熱電部材３１、ｎ型熱電部材、外側電極３５、内側電極３４、第１絶縁膜３３１〜第４絶縁膜３３４が、２００マイクロメートルの厚みを有するカーボンシートで被覆された棒（図示せず）を用いて図１２に示されるように積層され、積層体９１を得た。棒は、各スルーホールを貫通していた。
【００６７】
次に、積層体９１の外周面が２００マイクロメートルの厚みを有するカーボンシートで被覆された。
【００６８】
積層体９１は、Ｚ方向に４．０ｋＮの圧力を加えて圧縮されながら、放電プラズマ焼結法により摂氏４２０度で加熱された。このようにして、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２は焼結され、かつ外側電極３５および内側電極３４は、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２に接合された。その後、積層体９１は室温まで冷却された。このようにして積層体９１が得られた。得られた積層体９１は、３５ミリメートルの長さを有していた。これが３回繰り返され、３本の積層体９１が得られた。
【００６９】
３本の積層体９１の端部にハンダが塗布された。次いで、３本の積層体９１を直列に連結した。次いで、アルミニウム棒が貫通孔Ｂ１を貫通するように、貫通孔Ｂ１にアルミニウム棒を挿入した。直列に連結された３本の積層体９１は、摂氏１７０度に維持された恒温槽中に４０分間、大気圧下で加熱された。このようにして、およそ１１０ミリメートルの長さを有するチューブ状熱発電デバイス２１が得られた。
【００７０】
最後に、インジウムから形成される第１末端電極２２および第２末端電極２３が、それぞれチューブ状発電デバイス２１の一端および他端に取り付けられ、チューブ状熱電変換デバイス１００を得た。
【００７１】
図１３に示されるように、チューブ状熱電変換デバイス１００の両端にシリコーンチューブ１６０が接続された。チューブ状熱電変換デバイス１００は、摂氏１０度に維持された水１３０を貯留する水槽１２０に沈められた。シリコーンチューブ１６０に摂氏９０度の温度を有する温水を供給した。温水は、ポンプ１５０により循環された。第１末端電極２２および第２末端電極２３の間に負荷１８０が電気的に接続された。
【００７２】
その結果、実施例１ａでは、１．０Ｗの最大発電量が得られた。
【００７３】
（実施例１ｂ）
実施例１ｂでは、外側電極３５および内側電極３４の高さおよび幅が異なること以外は、実施例１ａと同様の実験が行われた。
【００７４】
以下の表２は、実施例１ｂにおけるこれらの電極の高さｈ、ｈ１、およびｈ２、ならびに幅ｗ０、ｗ、およびｗ１を示す。
【００７５】
【表２】
2015195711.tif 000004
【００７６】
実施例１ｂでは、４．０Ｗの最大発電量が得られた。
【００７７】
（実施例１ｃ）
実施例１ｃでは、異なる外側電極３５および内側電極３４が用いられたこと以外は、実施例１ａと同様の実験が行われた。
【００７８】
実施例１ｃでは、まず、円環状のポリイミド膜が用意された。この円環状のポリイミド膜にニッケルをめっきすることにより、外側電極３５が作製された。円環状のポリイミド膜は内側フランジ３５２として機能した。外側電極本体３５１はニッケルから形成された。内側電極３４も同様の方法で作製された。言い換えれば、内側電極３４は、ニッケルから形成された内側電極本体３４１およびポリイミドから形成された外側フランジ３４２から構成された。
【００７９】
実施例１ｃでは、５．０Ｗの最大発電量が得られた。
【００８０】
さらに、実施例１ｃでは、チューブ状熱電変換デバイス１００が水槽１２０から引き上げられた。次に、大気中で、シリコーンチューブ１６０に摂氏２０度の水が供給されながら、第１末端電極２２および第２末端電極２３を介してチューブ状熱電変換デバイス１００に１０アンペアの電流が流された。電流が流されてから１分後に、チューブ状熱電変換デバイス１００は、摂氏−５度の表面温度を有していた。このように、電流が印加されることによって、チューブ状熱電変換デバイス１００が冷たくなった。
【００８１】
（比較例１）
比較例１では、外側電極３５および内側電極３４が、それぞれ内側フランジ３５２および外側フランジ３４２を有しないことを除き、実施例１ａと同様の実験が行われた。
【００８２】
以下の表３は、比較例１におけるこれらの電極の高さｈ、ｈ１、およびｈ２、ならびに幅ｗ０、ｗ、およびｗ１を示す。
【００８３】
【表３】
2015195711.tif 000005
【００８４】
比較例１では、０．３Ｗの最大発電量が得られた。さらに、実施例１ｃの場合と同様に１０アンペアの電流が流されたが、チューブ状熱電変換デバイス１００の表面温度は摂氏２０度のままであった。
【００８５】
実施例１ａ〜実施例１ｃおよび比較例１の結果は、以下の表４に示される。
【００８６】
【表４】
2015195711.tif 000006
【００８７】
（実施例２）
実施例２では、外側電極３５および内側電極３４がニッケルから形成されたこと以外は、実施例１ａと同様の実験が行われた。
【００８８】
実施例２では、４．０Ｗの最大発電量が得られた。
【００８９】
（比較例２）
比較例２では、外側電極３５および内側電極３４がニッケルから形成されたこと以外は、比較例１と同様の実験が行われた。
【００９０】
比較例２では、０．６Ｗの最大発電量が得られた。
【００９１】
実施例２および比較例２の結果は、以下の表５に示される。
【００９２】
【表５】
2015195711.tif 000007
【００９３】
（実施例３）
実施例３では、異なる外側電極３５および内側電極３４が用いられたこと以外は、実施例１ａと同様の実験が行われた。
【００９４】
実施例３では、まず、ロストワックス法により、コバルトから形成された外側電極３５および内部電極３４が作製された。外側電極３５は、コバルトから形成された内側フランジ３５２を有していた。同様に、内側電極３４は、コバルトから形成された外側フランジ３４２を有していた。次に、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２との電気的接続が必要とされる部分を除き、外側電極３５および内側電極３４は、５マイクロメートルの厚みを有するダイアモンドカーボン膜により被覆された。外側電極３５および内側電極３４との電気的接続が必要とされる部分を除き、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２は、イットリア安定化ジルコニア膜により被覆された。実施例３では、ポリイミドから形成される第１絶縁膜３３１〜第４絶縁膜３３４は用いられなかった。
【００９５】
実施例３では、１．０Ｗの最大発電量が得られた。
【００９６】
（比較例３）
比較例３では、外側電極３５および内側電極３４がコバルトから形成されたこと以外は、比較例１と同様の実験が行われた。
【００９７】
比較例３では、０．３Ｗの最大発電量が得られた。
【００９８】
実施例３および比較例３の結果は、以下の表６に示される。
【００９９】
【表６】
2015195711.tif 000008
【０１００】
（実施例４）
実施例４では、（１）ｐ型熱電部材３１が、Ｐｂ０．６Ｓｎ０．４Ｔｅから形成されたこと、（２）ｎ型熱電部材３２が、１０重量％のＰｂＩ２がドープされたＰｂＴｅから形成されたこと、および（３）外側電極３５および内側電極３４との電気的接続が必要とされる部分を除き、ｐ型熱電部材３１およびｎ型熱電部材３２がイットリア安定化ジルコニア膜により被覆されたこと以外は、実施例１ｂと同様の実験が行われた。
【０１０１】
実施例４では、１．０Ｗの最大発電量が得られた。
【０１０２】
（比較例４）
比較例４では、比較例１において用いられた外側電極３５および内側電極３４が用いられたこと以外は、実施例４と同様の実験が行われた。
【０１０３】
比較例４では、０．１５Ｗの最大発電量が得られた。
【０１０４】
実施例４および比較例４の結果は、以下の表７に示される。
【０１０５】
【表７】
2015195711.tif 000009
【０１０６】
これらの実施例および比較例の結果から明らかなように、外側電極３５および内側電極３４がそれぞれ内側フランジ３５２および外側フランジ３４２を具備しているチューブ状熱発電デバイス２１は、比較例によるチューブ状熱発電デバイスよりも高い発電効率を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によるチューブ状熱発電デバイスを利用して電気が得られる。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  チューブ状熱電変換デバイス
Ｌ  軸
Ｂ１  貫通孔
２１  チューブ状熱発電デバイス
２２  第１末端電極
２３  第２末端電極
３１  ｐ型熱電部材
３１１  外周面
３１２  スルーホール
３１３  内周面
３２  ｎ型熱電部材
３２１  外周面
３２２  スルーホール
３２３  内周面
３３  絶縁体
３３ａ  第１絶縁体
３３ｂ  第２絶縁体
３３１  第１絶縁膜
３３２  第２絶縁膜
３３３  第３絶縁膜
３３４  第４絶縁膜
３４  内側電極
３４１  内側電極本体
３４２  外側フランジ
３４２１  外側フランジ片
３４３  外周面
３４４  内周面
３５  外側電極
３５１  外側電極本体
３５２  内側フランジ
３５２１  内側フランジ片
３５３  外周面
３５４  内周面
１２０  水槽
１３０  水
１５０  ポンプ
１６０  シリコーンチューブ
１８０  負荷
【図１】
2015195711.tif 000010
【図２】
2015195711.tif 000011
【図３Ａ】
2015195711.tif 000012
【図３Ｂ】
2015195711.tif 000013
【図４Ａ】
2015195711.tif 000014
【図４Ｂ】
2015195711.tif 000015
【図５Ａ】
2015195711.tif 000016
【図５Ｂ】
2015195711.tif 000017
【図５Ｃ】
2015195711.tif 000018
【図５Ｄ】
2015195711.tif 000019
【図５Ｅ】
2015195711.tif 000020
【図６Ａ】
2015195711.tif 000021
【図６Ｂ】
2015195711.tif 000022
【図６Ｃ】
2015195711.tif 000023
【図６Ｄ】
2015195711.tif 000024
【図６Ｅ】
2015195711.tif 000025
【図７】
2015195711.tif 000026
【図８】
2015195711.tif 000027
【図９】
2015195711.tif 000028
【図１０】
2015195711.tif 000029
【図１１】
2015195711.tif 000030
【図１２】
2015195711.tif 000031
【図１３】
2015195711.tif 000032
【図１４】
2015195711.tif 000033