(57)【要約】【課題】ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高める。【解決手段】本発明の熱電変換モジュール１によれば、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域２と、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域３と、Ｎ型半導体領域２と、Ｐ型半導体領域３とを結束する多孔質セラミックス４と、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とを接続する電極５Ａ、５Ｂとを備えて構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、
少なくともビスマス及びテルルを含み、かつ、前記Ｐ型半導体領域と所定の間隔で配設されたＮ型半導体領域と、
前記Ｐ型半導体領域と、前記Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質セラミックスと、
前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とを接続する電極と
を備えた熱電変換モジュール。
【請求項２】
少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、
少なくともビスマス及びテルルを含み、かつ、前記Ｐ型半導体領域と所定の間隔で配設されたＮ型半導体領域と、
前記Ｐ型半導体領域と、前記Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質ガラスと、
前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とを接続する電極と
を備えた熱電変換モジュール。
【請求項３】
少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、前記Ｐ型半導体領域と所定の間隔を存して設けられ、かつ、少なくともビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域と、前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質セラミックスとを備えた複数の熱電変換ユニットと、
前記各熱電変換ユニット内の前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とを接続する第１の電極と、
前記各熱電変換ユニット間の互いに異なる半導体領域を接続する第２の電極とを備え、
前記各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、前記各熱電変換ユニットを設けた熱電変換モジュール。
【請求項４】
少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、前記Ｐ型半導体領域と所定の間隔を存して設けられ、かつ、少なくともビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域と、前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質ガラスとを備えた複数の熱電変換ユニットと、
前記各熱電変換ユニット内の前記Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを接続する第１の電極と、
前記各熱電変換ユニット間の互いに異なる半導体領域を接続する第２の電極とを備え、
前記各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、前記各熱電変換ユニットを設けた熱電変換モジュール。
【請求項５】
Ｎ型半導体、Ｐ型半導体、及び前記Ｎ型半導体と前記Ｐ型半導体とを結束する多孔質セラミックスを含む熱電変換モジュールを製造する、熱電変換モジュールの製造方法であって、
複数の管状部材を所定の間隔で容器内に配列する管状部材配列工程と、
前記管状部材配列工程により配列された前記各管状部材と前記容器との間にパラフィンろうを充填するパラフィンろう充填工程と、
前記パラフィンろう充填工程により充填されたパラフィンろうと前記容器との間に、セラミックスと当該セラミックスを焼結させるためのバインダとを含むセラミックススラリを注入するスラリ注入工程と、
前記スラリ注入工程によるセラミックススラリの注入後、前記パラフィンろうを、前記パラフィンろうの融点よりも高い温度まで加熱させることによって融解させる第１の焼結工程と、
前記第１の焼結工程により前記パラフィンろうを融解させた後、前記セラミックススラリを焼結させることによって、前記セラミックススラリを多孔質セラミックスに変化させる第２の焼結工程と、
前記第２の焼結工程による焼結後、少なくともビスマス及びテルルを含む、前記Ｎ型半導体及びＰ型半導体の材料を、相異なる半導体の材料が隣接する管状部材に充填されるように、前記各管状部材内に充填する材料充填工程と、
前記材料充填工程により前記各管状部材内に充填した前記Ｎ型半導体及び前記Ｐ型半導体の材料を、当該半導体の材料の融点以上の温度まで加熱する材料融解工程と、
前記材料融解工程による前記半導体の材料の融解後、前記Ｎ型半導体及び前記Ｐ型半導体の材料を、前記融点未満の温度まで冷却する材料冷却工程と、
前記材料冷却工程による前記半導体材料の冷却後、冷却によって得られた前記Ｎ型半導体及び前記Ｐ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、前記容器を複数の部分に切断する切断工程と、
前記切断工程により切断した各部分内の前記Ｎ型半導体と前記Ｐ型半導体とを接続するように電極を設ける電極設置工程と
を含む熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記材料充填工程により充填したＮ型半導体及びＰ型半導体の材料を融解した後、前記各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように加熱する熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
本焼結前のグリーンの状態のセラミックスより形成される熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
酸化アルミニウムから形成される熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８の何れか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記パラフィンろうは、
略球形形状である熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９の何れか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
略円形形状の開口部が設けられた円筒形状である熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項５乃至請求項９の何れか１項に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
略多角形形状の開口部が設けられている熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１２】
Ｎ型半導体、Ｐ型半導体、及び前記Ｎ型半導体と前記Ｐ型半導体とを結束する多孔質ガラスを含む熱電変換モジュールを製造する、熱電変換モジュールの製造方法であって、
複数の管状部材を所定の間隔で容器内に配列する管状部材配列工程と、
前記管状部材配列工程により配列された各管状部材と前記容器との間に、複数のガラスビーズを充填するガラスビーズ充填工程と、
前記ガラスビーズ充填工程により充填した各ガラスビーズをガラス転移点よりも高い温度まで加熱することによって前記各ガラスビーズを融解させるガラスビーズ融解工程と、
前記ガラスビーズ融解工程によるガラスビーズの融解後、前記各ガラスビーズを前記ガラス転移点未満の温度まで冷却することによって、前記各ガラスビーズを多孔質ガラスに変化させるガラス冷却工程と、
前記ガラス冷却工程による前記ガラスビーズの冷却後、少なくともビスマス及びテルルを含む、前記Ｎ型半導体材料及び前記Ｐ型半導体材料を、相異なる半導体材料が隣接する管状部材に充填されるように、前記各管状部材内に充填する材料充填工程と、
前記材料充填工程により前記各管状部材内に充填した前記Ｎ型半導体材料及びＰ型半導体材料を、当該半導体材料の融点以上の温度まで加熱する材料融解工程と、
前記材料融解工程による前記半導体材料の融解後、前記Ｎ型半導体材料及び前記Ｐ型半導体材料を、前記融点未満の温度まで冷却する材料冷却工程と、
前記材料冷却工程による前記半導体材料の冷却後、当該冷却によって得られた前記Ｎ型半導体及び前記Ｐ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、前記容器を複数の部分に切断する切断工程と、
前記切断工程により切断した各部分内の前記Ｎ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極を配設する電極配設工程と
を含む熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記材料充填工程により充填したＮ型半導体及びＰ型半導体を融解した後、さらに、前記各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように、前記各管状部材を加熱する熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
硼珪酸ガラスからなる熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２又は請求項１３に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各管状部材は、
二酸化珪素からなる熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１６】
請求項１２又は請求項１３に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各ガラスビーズは、
硼珪酸ガラスからなる熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１７】
請求項１２又は請求項１３に記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記各ガラスビーズは、
二酸化珪素からなる熱電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質セラミックス又は多孔質ガラスでＮ型半導体領域及びＰ型半導体領域を結束した熱電変換モジュール、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電変換モジュールの製造手法としては、一方向凝固インゴット又はホットプレス等により粉末焼結したビスマステルル系のＰ型半導体と、同様に粉末焼結したビスマステルル系のＮ型半導体とに、ニッケルめっきを施した後、２〜３ｍｍの直方体形状に加工し、当該加工したＰ型半導体とＮ型半導体とを交互に配置し、当該銅電極上に配置したＰ型半導体とＮ型半導体とをはんだ付けする手法によって製造する手法が提案されている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】木林靖史著、熱電モジュールの製造技術および用途、まてりあ、日本国、社団法人日本金属学会、１９９９年１０月２０日発行、第３８巻、第１０号、ｐ．７５０〜ｐ．７５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この手法のように、ビスマステルル系の一方向性インゴットから製造された熱電変換モジュールでは、ビスマステルル系の一方向性インゴットの璧開性が強く結晶が非常にもろいので、直方体状に加工したり、交互に配置したりする際の取り扱いに注意を要するという問題がある。
【０００４】
したがって、ビスマステルル系の一方向性インゴットを、直方体形状に加工し、当該加工したＰ型半導体とＮ型半導体とを交互に配置する際、人手により行わなければならないので、製造工程が複雑化するため、製造効率が低くなってしまうという問題がある。
【０００５】
一方、ホットプレス材を用いて熱電変換モジュールを製造することも考えられるが、ホットプレス材は、一方向性インゴットと比較して熱電特性が劣っているという問題がある。
【０００６】
本発明者の熱電変換モジュールに関する考察によれば、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程を簡略化することによって人手により行わなくても済むようにした熱電変換モジュール及びその製造方法に対する要望が高まっている。
【０００７】
そこで、本発明は、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能な熱電変換モジュール、及びその製造方法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】
本発明の骨子は、Ｎ型半導体領域とＰ型半導体領域とを結束する多孔質セラミックスを有する構成により、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率の高めるという効果を達成することにある。
【０００９】
さて、以上のような本発明の骨子は、具体的には以下のような手段を講じることにより達成される。
【００１０】
第１の発明は、少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、少なくともビスマス及びテルルを含み、かつ、Ｐ型半導体領域と所定の間隔で配設されたＮ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域と、Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質セラミックスと、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを接続する電極とを備えた熱電変換モジュールである。
【００１１】
このような構成とすれば、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域とが多孔質セラミックスによって結束されているので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能である。
【００１２】
第２の発明は、少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、少なくともビスマス及びテルルを含み、かつ、Ｐ型半導体領域と所定の間隔で配設されたＮ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域と、Ｎ型半導体領域とを結束する多孔質ガラスと、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを接続する電極とを備えた熱電変換モジュールである。
【００１３】
このような構成とすれば、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域とが多孔質ガラスによって結束されているので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能となる。
【００１４】
第３の発明は、少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域と所定の間隔を存して設けられ、かつ、少なくともビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを結束する多孔質セラミックスとを備えた複数の熱電変換ユニットと、各熱電変換ユニット内のＰ型半導体領域とＮ型半導体領域とを接続する第１の電極と、各熱電変換ユニット間の互いに異なる半導体領域を接続する第２の電極とを備え、各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、各熱電変換ユニットを設けた熱電変換モジュールである。
【００１５】
このような構成とすれば、各Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とが多孔質セラミックスにより結束され、かつ、各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、各熱電変換ユニットが設けられているので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、少なくともビスマス及びテルルを含むＰ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域と所定の間隔を存して設けられ、かつ、少なくともビスマス及びテルルを含むＮ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを結束する多孔質ガラスとを備えた複数の熱電変換ユニットと、各熱電変換ユニット内のＰ型半導体領域とＮ型半導体領域とを接続する第１の電極と、各熱電変換ユニット間の互いに異なる半導体領域を接続する第２の電極とを備え、各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、各熱電変換ユニットを設けた熱電変換モジュールである。
【００１７】
このような構成とすれば、各Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とが多孔質ガラスにより結束され、かつ、各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように、各熱電変換ユニットが設けられているので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能となる。
【００１８】
第５の発明は、Ｎ型半導体、Ｐ型半導体、及びＮ型半導体とＰ型半導体とを結束する多孔質セラミックスを含む熱電変換モジュールを製造する、熱電変換モジュールの製造方法であって、複数の管状部材を所定の間隔で容器内に配列する管状部材配列工程と、管状部材配列工程により配列された各管状部材と容器との間にパラフィンろうを充填するパラフィンろう充填工程と、パラフィンろう充填工程により充填されたパラフィンろうと容器との間に、セラミックスと当該セラミックスを焼結させるためのバインダとを含むセラミックススラリを注入するスラリ注入工程と、スラリ注入工程によるセラミックススラリの注入後、パラフィンろうを、パラフィンろうの融点よりも高い温度まで加熱させることによって融解させる第１の焼結工程と、第１の焼結工程のよりパラフィンろうを融解させた後、セラミックススラリを焼結させることによって、セラミックススラリを多孔質セラミックスに変化させる第２の焼結工程と、第２の焼結工程による焼結後、少なくともビスマス及びテルルを含む、Ｎ型半導体及びＰ型半導体の材料を、相異なる半導体の材料が隣接する管状部材に充填されるように、各管状部材内に充填する材料充填工程と、材料充填工程により各管状部材内に充填したＮ型半導体及びＰ型半導体の材料を、当該半導体の材料の融点以上の温度まで加熱する材料融解工程と、材料融解工程による半導体の材料の融解後、Ｎ型半導体及びＰ型半導体の材料を、融点未満の温度まで冷却する材料冷却工程と、材料冷却工程による半導体材料の冷却後、冷却によって得られたＮ型半導体及びＰ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、容器を複数の部分に切断する切断工程と、切断工程により切断した各部分内のＮ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極を設ける電極設置工程とを含む熱電変換モジュールの製造方法である。
【００１９】
このような構成とすれば、管状部材配列工程で、複数の管状部材が所定の間隔で容器内に配列され、パラフィンろう充填工程で、当該配列された各管状部材と容器との間にパラフィンろうが充填され、スラリ注入工程で、当該充填されたパラフィンろうと容器との間に、セラミックスと当該セラミックスを焼結させるためのバインダとを含むセラミックススラリが注入され、第１の焼結工程で、当該セラミックススラリの注入後、パラフィンろうが、パラフィンろうの融点よりも高い温度まで加熱されることによって融解され、第２の焼結工程で当該パラフィンろうの融解後、セラミックススラリが焼結されることによって、セラミックススラリが多孔質セラミックスに変化され、当該焼結後、材料充填工程で少なくともビスマス及びテルルを含む、Ｎ型半導体及びＰ型半導体の材料が、相異なる半導体の材料が隣接する管状部材に充填されるように、各管状部材内に充填され、材料融解工程で当該充填したＮ型半導体及びＰ型半導体の材料が、当該半導体の材料の融点以上の温度まで加熱され、材料冷却工程で当該半導体の材料の融解後、Ｎ型半導体及びＰ型半導体の材料が、融点未満の温度まで冷却され、当該半導体材料の冷却後、切断工程で冷却によって得られたＮ型半導体及びＰ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、容器を複数の部分に切断され、電極設置工程で当該切断された各部分内のＮ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極が設けられるので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能となる。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、材料充填工程により充填したＮ型半導体及びＰ型半導体の材料を融解した後、各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように加熱する熱電変換モジュールの製造方法である。
【００２１】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来るのに加え、各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように加熱するので、ビスマス及びテルルを含む半導体材料の結晶の成長方向が管状部材の長軸方向となるように制御できることとなり、璧開性の問題を緩和することが可能となる。
【００２２】
第７の発明は、第５又は第６の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、本焼結前のグリーンの状態のセラミックスより形成される熱電変換モジュールの製造方法である。
【００２３】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来る。
【００２４】
第８の発明は、第５乃至第７の何れか１つの発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、酸化アルミニウムから形成される熱電変換モジュールの製造方法である。
【００２５】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来る。
【００２６】
第９の発明は、第５乃至第８の何れか１つの発明の熱電変換モジュールの製造方法において、パラフィンろうは、略球形形状である熱電変換モジュールの製造方法である。
【００２７】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来る。
【００２８】
第１０の発明は、第５乃至第９の何れか１つの発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、略円形形状の開口部が設けられた円筒形状である熱電変換モジュールの製造方法である。
【００２９】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来る。
【００３０】
第１１の発明は、第５乃至第９の何れか１つの発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、略多角形形状の開口部が設けられている熱電変換モジュールの製造方法である。
【００３１】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来る。
【００３２】
第１２の発明は、Ｎ型半導体、Ｐ型半導体、及びＮ型半導体とＰ型半導体とを結束する多孔質ガラスを含む熱電変換モジュールを製造する、熱電変換モジュールの製造方法であって、複数の管状部材を所定の間隔で容器内に配列する管状部材配列工程と、管状部材配列工程により配列された各管状部材と容器との間に、複数のガラスビーズを充填するガラスビーズ充填工程と、ガラスビーズ充填工程により充填した各ガラスビーズをガラス転移点よりも高い温度まで加熱することによって各ガラスビーズを融解させるガラスビーズ融解工程と、ガラスビーズ融解工程によるガラスビーズの融解後、各ガラスビーズをガラス転移点未満の温度まで冷却することによって、各ガラスビーズを多孔質ガラスに変化させるガラス冷却工程と、ガラス冷却工程によるガラスビーズの冷却後、少なくともビスマス及びテルルを含む、Ｎ型半導体材料及びＰ型半導体材料を、相異なる半導体材料が隣接する管状部材に充填されるように、各管状部材内に充填する材料充填工程と、材料充填工程により各管状部材内に充填したＮ型半導体材料及びＰ型半導体材料を、当該半導体材料の融点以上の温度まで加熱する材料融解工程と、材料融解工程による半導体材料の融解後、Ｎ型半導体材料及びＰ型半導体材料を、前記融点未満の温度まで冷却する材料冷却工程と、材料冷却工程による半導体材料の冷却後、当該冷却によって得られたＮ型半導体及びＰ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、容器を複数の部分に切断する切断工程と、切断工程により切断した各部分内のＮ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極を配設する電極配設工程とを含む熱電変換モジュールの製造方法である。
【００３３】
このような構成とすれば、管状部材配列工程で複数の管状部材が所定の間隔で容器内に配列され、ガラスビーズ充填工程で当該配列された各管状部材と容器との間に、複数のガラスビーズが充填され、ガラスビーズ融解工程で当該充填した各ガラスビーズがガラス転移点よりも高い温度まで加熱されることによって各ガラスビーズが融解され、ガラス冷却工程で当該ガラスビーズの融解後、各ガラスビーズがガラス転移点未満の温度まで冷却されることによって、各ガラスビーズが多孔質ガラスに変化され、材料充填工程で当該ガラスビーズの冷却後、少なくともビスマス及びテルルを含む、Ｎ型半導体材料及びＰ型半導体材料が、相異なる半導体材料が隣接する管状部材に充填されるように、各管状部材内に充填され、材料融解工程で当該充填されたＮ型半導体材料及びＰ型半導体材料が、当該半導体材料の融点以上の温度まで加熱され、当該半導体材料の融解後、材料冷却工程でＮ型半導体材料及びＰ型半導体材料が、前記融点未満の温度まで冷却され、切断工程で当該半導体材料の冷却後、当該冷却によって得られたＮ型半導体及びＰ型半導体の長軸方向と略垂直な方向に、容器が複数の部分に切断され、電極配設工程で当該切断された各部分内のＮ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極が配設されるので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めることが可能となる。
【００３４】
第１３の発明は、第１２の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、
材料充填工程により充填したＮ型半導体及びＰ型半導体を融解した後、さらに、各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように、各管状部材を加熱する熱電変換モジュールの製造方法である。
【００３５】
このような構成とすれば、第５の発明と同様の作用を奏することが出来るのに加え、各管状部材の長軸方向に温度勾配を設けるように加熱するので、ビスマス及びテルルを含む半導体材料の結晶の成長方向が管状部材の長軸方向となるように制御できることとなり、璧開性の問題を緩和することが可能となる。
【００３６】
第１４の発明は、第１２又は第１３の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、硼珪酸ガラスからなる熱電変換モジュールの製造方法である。
【００３７】
このような構成とすれば、第１２の発明と同様の作用を奏することが可能となる。
【００３８】
第１５の発明は、第１２又は第１３の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各管状部材は、二酸化珪素からなる熱電変換モジュールの製造方法である。
【００３９】
このような構成とすれば、第１２の発明と同様の作用を奏することが可能となる。
【００４０】
第１６の発明は、第１２又は第１３の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各ガラスビーズは、硼珪酸ガラスからなる熱電変換モジュールの製造方法である。
【００４１】
このような構成とすれば、第１２の発明と同様の作用を奏することが可能となる。
【００４２】
第１７の発明は、第１２又は第１３の発明の熱電変換モジュールの製造方法において、各ガラスビーズは、二酸化珪素からなる熱電変換モジュールの製造方法である。
【００４３】
このような構成とすれば、第１２の発明と同様の作用を奏することが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率の高めることが可能な熱電変換モジュール、及びその製造方法を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態に関し、図を参照して詳細に説明する。
【００４６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の一例を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図１に示すＡ−Ａ断面における断面図である。さらに図３は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図１に示すＢ−Ｂ断面における断面図である。また図４は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の平面図である。
【００４７】
本実施の形態の熱電変換モジュール１は、複数の熱電変換ユニット１Ａと、各熱電変換ユニット１Ａ内のＮ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とを接続する第１の電極５Ａと、各熱電変換ユニット１Ａ間の互いに異なる半導体領域を接続する第２の電極５Ｂとから構成される。
【００４８】
また、各熱電変換ユニット１Ａは、各熱電変換ユニット内の各半導体領域と、他の熱電変換ユニット内の相異なる半導体領域とが互いに隣接するように設けられている。
【００４９】
各熱電変換ユニット１Ａは、Ｎ型半導体領域２と、Ｐ型半導体領域３と、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とを結束する多孔質セラミックス４とから構成される。
【００５０】
各Ｎ型半導体領域２は、このＮ型半導体領域２の一端に発生した温度差を電気に変換する領域であって、略円形形状の平面形状と、略長方形形状の断面形状とを有している。
【００５１】
また、これらの各Ｎ型半導体領域２は、ビスマス及びテルルを含む半導体材料、例えばＢｉ２Ｔｅ２．７Ｓｅ０．３から形成されている。
【００５２】
各Ｐ型半導体領域３は、このＰ型半導体領域３の両端に発生した温度差を電気に変換する領域であって、略円形形状の平面形状と、略長方形形状の断面形状とを有している。
【００５３】
また、これらの各Ｐ型半導体領域３は、ビスマス及びテルルを含む半導体材料、例えばＢｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３から形成されている。
【００５４】
なお、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１では、各Ｎ型半導体領域２と、各Ｐ型半導体領域３とは、略一定の間隔で、相異なる種類の半導体材料の領域が互いに隣接するように配設されている。
【００５５】
なお、本実施の形態では、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とは、４個×４個の正方格子状に、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とがそれぞれ８個ずつ配列されていたが、これに限らず、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とは、略同一の間隔で、かつ、同一の数ずつ配列されていれば、どのような数ずつ配列されていてもよい。
【００５６】
多孔質セラミックス４は、熱電変換ユニット１Ａ相互間、及び熱電変換ユニット内の各Ｎ型半導体領域２と各Ｐ型半導体領域３とを結束する。
【００５７】
なお、本明細書に記載の多孔質セラミックス４としては、酸化アルミニウム等を用いることが可能である。
【００５８】
なお、この多孔質セラミックス４の空隙率は、２０パーセント以上であることがより好ましい。
【００５９】
ここで、「空隙率」とは、「多孔質セラミック全体の容積に占める、空隙の容積の総合計の割合を百分率で表したもの」をいう。
【００６０】
各電極５Ａは、熱電変換ユニット１Ａ内の各Ｎ型半導体領域２と、これらの各Ｎ型半導体領域２に隣接するＰ型半導体領域３とを接続し、かつ、互いに隣接するＮ型半導体領域２とＰ型半導体領域３との間の導通を確保するためのものである。
【００６１】
各電極５Ｂは、熱電変換ユニット１Ａ間の各Ｎ型半導体領域２と、これらの各Ｎ型半導体領域２に隣接するＰ型半導体領域３とを接続し、かつ、互いに隣接するＮ型半導体領域２とＰ型半導体領域３との間の導通を確保するためのものである。
【００６２】
これらの各電極５Ａ、５Ｂは、導体、例えば銅から形成され、かつ、各Ｎ型半導体領域２と、このＮ型半導体領域２に隣接する各Ｐ型半導体領域３とを接続するように、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３との表面にそれぞれはんだ接合されている。
【００６３】
また、これらの各電極５Ａ又は５Ｂのうち任意の２つの電極から各Ｎ型半導体領域２と各Ｐ型半導体領域３とで発生した電気を取り出すことが出来るようになっている。
【００６４】
次に、以上のように構成される熱電変換モジュール１の製造方法に関し、図を参照して説明する。
【００６５】
図５、図７、図９、図１１、図１３、図１６、及び図１８は、上記構成の熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図である。
【００６６】
また、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１７、及び図１９は、上記構成の熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【００６７】
始めに、図５及び図６に示すように、セラミックスからなる複数の管状部材６を略一定間隔で、略直方体形状を有する容器内７に図示しない組立治具により配列する。
【００６８】
なお、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法では、各管状部材６は、酸化アルミニウムで形成されることがより好ましい。
【００６９】
また、本実施の形態に係る各管状部材６の形状は、略円形形状の開口部が設けられた円筒形状であったが、これに限らず、略多角形形状、例えば略三角形形状、略四角形形状、略五角形形状、及び略六角形形状等の形状の開口部が設けられた中空部を有する角柱の形状であってもよいことはいうまでもない。
【００７０】
なお、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法に使用する容器７としては、切断を容易にする観点から、右手系におけるｚ軸方向がｘ軸方向及びｙ軸方向よりも大きい略直方体形状を有している。
【００７１】
また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法では、セラミックスからなる管状部材６を４個×４個だけ配列したが、これに限らず、平方数で、かつ、偶数であれば４個、３６個、６４個、１００個、及び１４４個等の任意の数に変更可能である。
【００７２】
次に、図７及び図８に示すように、略球形形状に加工した複数のパラフィンろう８を各管状部材６と容器７との間に充填する。
【００７３】
ここで、パラフィンろう８とは、石油中に含まれる結晶性のパラフィン系炭化水素混合物を総称する。
【００７４】
なお、パラフィンろう８の主成分としては、炭素数１８〜３０程度の直鎖パラフィン、換言すればアルカンがある。
【００７５】
また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法に用いるパラフィンろう８としては、融点が１００度以下のものを用いることがより好ましい。
【００７６】
なお、本実施の形態では、各パラフィンろう８は、略球形形状に加工されていたが、これに限らず、板状の形状であってもよい。
【００７７】
次に、図９及び図１０に示すように、セラミックスと、当該セラミックスを焼結させるためのバインダとを含むセラミックススラリ１０を、容器７内の各パラフィンろう８と各管状部材６との間に注入する。
【００７８】
次に、パラフィンろう８を融解させるために略５００度で仮焼結を行う。
【００７９】
これにより、パラフィンろう８の融点を超えているので、当該パラフィンろう８だけが融解し、融解したパラフィンろう８が除去される。
【００８０】
次に、セラミックススラリ１０内のセラミックスを焼結させるために、１０００度以上１２００以下の温度で本焼結する。
【００８１】
これにより、セラミックススラリ１０に含まれるバインダが完全に除去され、セラミックスが図１１及び図１２に示すように、多孔質セラミックス４に変化する。
【００８２】
次に、セラミックスの焼結により生じた多孔質セラミックス４を冷却する。
【００８３】
次に、図１３及び図１４に示すように、テルル及びビスマスを含むＮ型半導体と、テルル及びビスマスを含むＰ型半導体とが一定間隔で隣接するように、Ｎ型半導体の材料１１及びＰ型半導体の材料１２を各管状部材６内に充填する。
【００８４】
次に、各管状部材６内に充填されたＮ型半導体及びＰ型半導体を固化させるために、不活性ガス、例えばアルゴン雰囲気下で加熱する。
【００８５】
なお、本実施の形態の熱電変換モジュール１の製造方法では、Ｎ型半導体とＰ型半導体とを注入した各管状部材６を加熱する加熱温度に、当該管状部材６の軸方向に沿って温度勾配を設けてもよい。
【００８６】
次に、各管状部材６内で固化したＮ型半導体の材料１１及びＰ型半導体の材料１２を、室温まで冷却する。
【００８７】
これにより、図１５に示すような周知のＲ／３ｍ構造の結晶構造を有するテルル及びビスマスの化合物、例えばＢｉ２Ｔｅ２．７Ｓｅ０．３からなるＮ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とが形成される。
【００８８】
なお、同図において、白丸は、ビスマス原子を示す。一方、黒丸は、テルル原子を示す。
【００８９】
なお本明細書に記載の「／」は、上付きのバーを表す。
【００９０】
また、Ｒ／３ｍ構造におけるａ軸方向とは、図１５に示す、テルルによって形成される底面の六角形の面の中心Ｏから、六角形の各頂点に向かう向きを意味する。
【００９１】
また、Ｒ／３ｍ構造におけるｃ軸方向とは、底面の六角形の属する平面に垂直な向きを意味する。
【００９２】
さらに前述のように、管状部材６を加熱する加熱温度に、管状部材６に沿って温度勾配を設けることによって、半導体材料の結晶の成長方向がＲ／３ｍ構造のａ軸方向に制御されることになり、璧開性の問題を軽減することが出来る。
【００９３】
次に、図１６及び図１７に示すように、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３と多孔質セラミックス４とが固化して結束された熱電変換モジュール１を、所望により、所定の厚さに切断する。
【００９４】
次に、図１８及び図１９に示すように、切断した各熱電変換モジュール１のＮ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とを接続するように電極５を付加する。
【００９５】
以上のような一連の処理により、熱電変換モジュール１が製造される。
【００９６】
＜熱サイクル負荷試験＞
図２０は、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１に関し、本発明者が行った熱サイクル試験の試験結果の一例を示す図である。
【００９７】
図２１は、本発明者が行った熱サイクル試験の試験装置の一例を示す模式図である。
【００９８】
本発明者が使用した試験装置は、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１の一面に冷媒、例えば冷却水で冷却するための冷煤配管２０を設けた冷却機構２１と、当該冷却機構２１に冷媒を送出するポンプ２２と、熱電変換モジュール１の他の一面を加熱するための加熱用ヒータ２３と、熱電変換モジュール１に銅線２４により接続され、当該熱電変換モジュール１の両端の電気抵抗を測定する抵抗計２５とから構成される。
【００９９】
本発明者は、上記構成を有する試験装置を用いて以下に示すような熱サイクル試験を実施した。
【０１００】
すなわち、本実施の形態に係る熱サイクル試験で熱電変換モジュール１に負荷する１サイクルは、以下のようなものである。
【０１０１】
（１）始めに、本実施の形態に係る熱電変換モジュールの低温側を冷却機構２１によって２０度に固定すると共に、熱電変換モジュール１の高温側をヒータ２３によって１３０度で３分間加熱する。
【０１０２】
（２）次に、低温側を２０度に固定したままで、高温側の加熱を停止して３分間冷却する。
【０１０３】
以上の熱サイクルを１回として複数回だけ加熱と冷却とを繰り返す熱サイクルを本実施の形態の熱電変換モジュール１に負荷した。
【０１０４】
この熱サイクル試験は、負荷された熱サイクルによって熱電変換モジュール１が破損した場合に、熱電変換モジュール１の電極間の抵抗値が大きくなることを利用して、熱電変換モジュール１の寿命を計測するものである。
【０１０５】
図２０の点線で示すように、本発明者が計測したところによれば、従来の製造方法で製造された熱電変換モジュールでは、略３０００回だけ熱サイクルを負荷することによって抵抗値の上昇が見られた。
【０１０６】
つまり、略３０００回の熱サイクルを負荷することで、従来の製造方法により製造した熱電変換モジュールは破損したと考えることが出来る。
【０１０７】
これに対し、本発明者が計測したところによれば、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１では、図２０の実線で示すように、５０００回の熱サイクルを負荷した場合でも、熱電変換モジュール１が破損した場合に発生する抵抗値の上昇が見られなかった。
【０１０８】
つまり、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１では、５０００回の熱サイクルを負荷した場合であっても、破損していない。
【０１０９】
したがって、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１によれば、従来の製造方法によって製造した熱電変換モジュールに比べて、耐熱サイクル特性を向上させることが出来る。
【０１１０】
上述したように、本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含む半導体材料をセラミックスからなる管状部材で保護しているので、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造工程の簡略化を図ることによって製造効率を高めること出来る。
【０１１１】
本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含む半導体材料をセラミックスからなる管状部材で保護しているので、ビスマス及びテルルを含む半導体材料を用いる場合に生じる璧開性の問題に関しても、軽減することが出来る。
【０１１２】
本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体と、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体とが多孔質セラミックスによって結束されているので、耐熱サイクル特性を高めることが出来る。
【０１１３】
本実施の形態によれば、セラミックスからなる管状部材で、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体と、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体とを保護しているので、熱電変換モジュールの使用時に発生するそりを軽減することが出来る。
【０１１４】
本実施の形態によれば、製造時に使用する容器の大きさを選択することによって、５０ｍｍ角サイズよりも大きいサイズの熱電変換モジュールを容易に製造することが出来る。
【０１１５】
［第２の実施の形態］
図２２は、本発明の第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の一例を示す斜視図である。また、図２３は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図２２に示すＡ−Ａ断面における断面図である。さらに図２４は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図２２に示すＢ−Ｂ断面における断面図である。また図２５は、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１の平面図である。
【０１１６】
本実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の構成は、製造工程のより一層の容易化を図る観点から、前述の第１の実施の形態に係る多孔質セラミックス４を多孔質ガラス４´に置換した構成となっている。
【０１１７】
本実施の形態に係る多孔質ガラス４´は、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３とを結束するものであり、略球形形状に加工され、かつ、互いに固結した複数のガラスビーズから構成される。
【０１１８】
なお、本実施の形態の多孔質ガラス４´は、２０パーセント以上の空隙率を有することがより好ましい。ここで、空隙率とは、「多孔質ガラス４´全体の容積に占める、空隙の容積の総合計の割合を百分率で表したもの」をいう。
【０１１９】
なお、他の構成に関しては、第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１と同一であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１２０】
次に、以上のように構成された熱電変換モジュール１´の製造方法に関し、図を参照して説明する。
【０１２１】
図２６、図２８、図３０、図３２、及び図３４は、上記構成の熱電変換モジュール１´の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図である。
【０１２２】
また、図２７、図２９、図３１、図３３、及び図３５は、上記構成の熱電変換モジュール１´の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した断面図である。
【０１２３】
始めに、図２６及び図２７に示すように、ガラスからなる複数の管状部材６´を容器内７´に略一定の間隔で図示しない組立治具により配列する。
【０１２４】
なお、本実施の形態に係る各管状部材６´の開口部は、略円形形状であったが、これに限らず、略多角形形状、例えば略三角形形状、略四角形形状、略五角形形状、及び略六角形形状であってもよい。
【０１２５】
また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の製造方法に使用する容器７´としては、切断を容易にする観点から、第１の実施の形態と同様に、右手系のｚ軸方向の大きさがｘ軸方向及びｙ軸方向の大きさよりも大きい略直方体形状を有している。
【０１２６】
なお、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の製造方法では、ガラスからなる管状部材６´を４個×４個だけ配列したが、これに限らず、平方数で、かつ、偶数であれば４個、３６個、６４個、１００個、及び１４４個等の任意の数に変更可能である。
【０１２７】
次に、図２８及び図２９に示すように、直径２ｍｍ以上５ｍｍ以下の略球形形状に加工した複数のガラスビーズ８´を容器７´内に充填する。
【０１２８】
なお、本実施の形態に係る各ガラスビーズ８´の材料としては、例えば硼珪酸ガラス、又は９６パーセント以上１００パーセント以下の純度を有する二酸化珪素があげられる。
【０１２９】
なお、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の製造方法では、略球形形状に加工したガラスビーズ８´を用いたが、これに限らず、２ｍｍ以上３ｍｍ以下の厚さで、かつ、一辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下の大きさの略長方形形状又は略正方形形状を有するチップ状のガラス板を用いてもよい。
【０１３０】
次に、ガラスビーズをガラス転移点以上の温度、例えば５００度以上８００度以下の温度まで加熱する。
【０１３１】
なお、ここでガラス転移点は、転移点、又はガラス転移温度等と呼んでもよい。
【０１３２】
これにより、ガラスからなる各管状部材と各ガラスビーズ、及び各ガラスビーズ同士が固着する。
【０１３３】
次に、固着した各ガラスビーズと各管状部材とをガラス転移点未満の温度まで冷却する。
【０１３４】
これにより、ガラスビーズが多孔質ガラスに変化する。
【０１３５】
次に、図３０及び図３１に示すように、テルル及びビスマスを含むＮ型半導体と、テルル及びビスマスを含むＰ型半導体とが一定間隔で隣接するように、各管状部材内にＮ型半導体及びＰ型半導体の材料をそれぞれ充填する。
【０１３６】
次に、各管状部材内のＮ型半導体及びＰ型半導体を固化させるために、不活性ガス、例えばアルゴン雰囲気下で加熱する。
【０１３７】
なお、本実施の形態の熱電変換モジュールの製造方法では、Ｎ型半導体とＰ型半導体とを注入した管状部材を加熱する加熱温度に、当該管状部材の軸方向に沿って温度勾配を設けてもよい。
【０１３８】
次に、各管状部材内で固化したＮ型半導体及びＰ型半導体を、室温まで冷却する。
【０１３９】
これにより、前述の図１５に示すのと同様なＲ／３ｍ構造の結晶構造を有するテルル及びビスマスの化合物、例えばＢｉ２Ｔｅ３が製造される。
【０１４０】
次に、図３２及び図３３に示すように、Ｎ型半導体領域２とＰ型半導体領域３と多孔質ガラス４´とが固化した熱電変換モジュールを、所望により、所定の厚さに切断する。
【０１４１】
次に、図３４及び図３５に示すように、切断した各熱電変換モジュールのＮ型半導体とＰ型半導体とを接続するように電極を付加する。
【０１４２】
以上のような一連の処理により、熱電変換モジュールが製造される。
【０１４３】
＜熱サイクル負荷試験＞
図３６は、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュールに関し、本発明者が行った熱サイクル試験の試験結果の一例を示す図である。
【０１４４】
なお、本発明者は、前述した図２１に示すものと同様の試験装置を用いて、以下に示すような熱サイクル試験を実施した。
【０１４５】
すなわち、本実施の形態に係る熱サイクル試験で熱電変換モジュールに負荷する１サイクルは、以下のようなものである。
【０１４６】
（１）始めに、本実施の形態に係る熱電変換モジュールの低温側を２０度と固定すると共に、熱電変換モジュールの高温側を１３０度で３分間加熱する。
【０１４７】
（２）次に、低温側を２０度に固定したままで、高温側の加熱を停止して３分間冷却する。
【０１４８】
以上の熱サイクルを１サイクルとして複数サイクルだけ加熱と冷却とを繰り返す熱サイクルを本実施の形態の熱電変換モジュールに負荷した。
【０１４９】
この熱サイクル試験は、負荷された熱サイクルによって熱電変換モジュールが破損した場合に、熱電変換モジュールの電極間の抵抗値が大きくなることを利用して、熱電変換モジュールの寿命を計測するものである。
【０１５０】
本発明者が計測したところによれば、図３６の点線で示すように、従来の製造方法で製造された熱電変換モジュールでは、略３０００回だけ熱サイクルを負荷することによって抵抗値の上昇が見られた。
【０１５１】
つまり、略３０００回の熱サイクルを負荷することで、従来の製造方法により製造した熱電変換モジュールが破損したと考えることが出来る。
【０１５２】
これに対し、本発明者が計測したところによれば、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１´では、５０００回の熱サイクルを負荷した場合でも、図３６の実線で示すように、熱電変換モジュール１´が破損した場合に発生する抵抗値の上昇が見られなかった。
【０１５３】
つまり、本実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１´では、５０００回の熱サイクルを負荷した場合であっても、破損していない。
【０１５４】
したがって、本実施の形態に係る熱電変換モジュールによれば、従来の製造方法によって製造した熱電変換モジュールに比べて、耐熱サイクル特性を向上させることが出来る。
【０１５５】
上述したように本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含む半導体材料をガラスからなる管状部材で保護することによって、製造工程が簡略化されることなり、人手を用いる必要がなくなり、ビスマステルル系の材料を用いた場合における製造効率を高めること出来る。
【０１５６】
本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含む材料をガラスからなる管状部材で保護することにより、ビスマス及びテルルを含む半導体材料を用いる場合に生じる璧開性に関しても、軽減することが出来る。
【０１５７】
本実施の形態によれば、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体と、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体とが多孔質ガラスによって結束されているので、耐熱サイクル性を高めることが出来る。
【０１５８】
本実施の形態によれば、ガラスからなる管状部材で、ビスマス及びテルルを含むＮ型半導体と、ビスマス及びテルルを含むＰ型半導体とをガラスからなる管状部材によって保護しているので、熱電変換モジュールの使用時に発生するそりを軽減することが出来る。
【０１５９】
本実施の形態によれば、製造時に使用する容器の大きさを選択することによって、５０ｍｍ角サイズよりも大きいサイズの熱電変換モジュールを容易に製造することが出来る。
【０１６０】
なお、上記各実施形態に記載した製造手法は、製造ロボットに内蔵されたコンピュータに実行させることの出来るプログラムとして、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することが出来る。
【０１６１】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は、何れの形態であっても良い。
【０１６２】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本発明の実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【０１６３】
さらに、本発明の実施の形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【０１６４】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本発明の実施の形態における処理が実行される場合も本発明の実施の形態における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成で有っても良い。
【０１６５】
なお、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【０１６６】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１６７】
なお、上記各実施の形態に記載した手法を実現するプログラムは、通信ネットワーク、例えばインターネット又はイントラネット若しくはイーサーネットを介して送信することによって提供することも出来る。
【０１６８】
この通信ネットワークを介したプログラムの提供方法としては、例えば、ＡＳＰ（Application  Service  Provider）によるものを包含する。
【０１６９】
また、プログラムは、上記の機能を実現するものであれば、例えば、Ｃ（登録商標）、Ｃ++（登録商標）、又はＪＡＶＡ（登録商標）等、どのようなプログラミング言語で記載されたものであっても良い。
【０１７０】
また、本発明は、上述した各機能を実現するプログラムを構成するのに必要不可欠なデータ構造、加工用プログラム、及び上記加工用プログラムが機能する各種ハードウェアを包含する。
【０１７１】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化出来る。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成出来る。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の一例を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図１に示すＡ−Ａ断面における断面図。
【図３】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の図１に示すＢ−Ｂ断面における断面図。
【図４】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の平面図。
【図５】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図６】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図７】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図８】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図９】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図１０】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図１１】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図１２】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図１３】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図１４】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図１５】一般的なＲ／３ｍ構造に関して説明するための模式図。
【図１６】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図１７】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図１８】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図１９】第１の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図１のＡ−Ａ断面における断面図。
【図２０】第１の実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュール１に関し、本発明者が行った熱サイクル試験の試験結果の一例を示す図。
【図２１】本発明者が行った熱サイクル試験の試験装置の一例を示す模式図。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の一例を示す斜視図。
【図２３】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の図２２に示すＡ−Ａ断面における断面図。
【図２４】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の図２２に示すＢ−Ｂ断面における断面図。
【図２５】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１´の平面図。
【図２６】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図２７】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図２２のＡ−Ａ断面における断面図。
【図２８】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図２９】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図２２のＡ−Ａ断面における断面図。
【図３０】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図３１】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図２２のＡ−Ａ断面における断面図。
【図３２】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図３３】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図２２のＡ−Ａ断面における断面図。
【図３４】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した平面図。
【図３５】第２の実施の形態に係る熱電変換モジュール１の製造方法の各工程の一例を順を追って、概略的に示した前述の図２２のＡ−Ａ断面における断面図。
【図３６】第２の実施の形態に係る製造方法で製造した熱電変換モジュールに関し、本発明者が行った熱サイクル試験の試験結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１７３】
１…熱電変換モジュール、１´…熱電変換モジュール、１Ａ…熱電変換ユニット、２…Ｎ型半導体領域、３…Ｐ型半導体領域、４…多孔質セラミックス、４´…多孔質ガラス、５Ａ、５Ｂ…電極、６…管状部材、７…容器、８…パラフィンろう、９…、１０…セラミックススラリ、１１…Ｎ型半導体材料、１２…Ｐ型半導体材料
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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