(57)【要約】  本発明に係る熱電変換装置（１）は、厚さ方向に互いに対向する第１の面（２ａ）及び第２の面（２ｂ）を有する基板（２）と、前記基板（２）の前記第１の面（２ａ）側に配設された熱電変換体（４）と、前記基板（２）の面内方向に沿った第１方向（Ｌ１）に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体（４）との間で熱伝達を行う伝熱部（２１）と、を備え、前記第１方向（Ｌ１）に隣り合う前記伝熱部（２１）の間には、前記伝熱部（２１）の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部（２２）が設けられ、前記基板（２）のうち、前記熱電変換体（４）に対して前記厚さ方向に対向する対向部分（２５）の少なくとも一部の厚さ（Ｔ１）が、前記基板（２）の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄い。
2018158979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に互いに対向する第１の面及び第２の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面側に配設された熱電変換体と、
前記基板の面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う伝熱部と、を備え、
前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、
前記基板のうち、前記熱電変換体に対して前記厚さ方向に対向する対向部分の少なくとも一部の厚さが、前記基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄いことを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換装置において、
前記基板の前記第１の面側に配設された第１の伝熱部材を備え、
前記熱電変換体及び前記伝熱部は、前記第１の伝熱部材よりも前記基板側に配設されている、熱電変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱電変換装置において、
前記低熱伝導部は、空隙部である、熱電変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記基板のうち、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部同士の前記第１方向における中間に位置する第１部分の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い、熱電変換装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記基板のうち、前記伝熱部に対して前記厚さ方向に対向する第２部分の少なくとも一部の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い、熱電変換装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記基板のうち、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部同士の前記第１方向における中間に位置する第１部分の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚く、
前記基板のうち、前記伝熱部に対して前記厚さ方向に対向する第２部分の少なくとも一部の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い、熱電変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱電変換装置において、
前記第２部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅は、前記第１部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅よりも、広い、熱電変換装置。
【請求項８】
請求項６に記載の熱電変換装置において、
前記第１部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅は、前記第２部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅よりも、広い、熱電変換装置。
【請求項９】
請求項４に記載の熱電変換装置において、
前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、
前記第２の伝熱部材は、前記基板の前記第１部分と熱的に接合され、前記対向部分よりも前記第１部分との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の熱電変換装置において、
前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、
前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、
前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、
多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第２部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第２部分との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱電変換装置において、
多段に重なった前記基板のうち、前記厚さ方向の最下段に位置する前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、
前記第２の伝熱部材は、多段に重なった前記基板のうち、最下段に位置する前記基板の前記第２部分と熱的に接合され、最下段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、最下段に位置する前記基板の前記第２部分との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１２】
請求項４に記載の熱電変換装置において、
前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、
前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、
前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、
多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第１部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第１部分との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１３】
請求項６から８のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、
前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、
前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、
前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、
多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第１部分及び前記第２部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第１部分及び前記第２部分との間で熱伝達を行う、熱電変換装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の熱電変換装置において、
多段に重なった前記基板のうち、前記厚さ方向の最下段に位置する前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、
前記第２の伝熱部材は、多段に重なった前記基板のうち、最下段に位置する前記基板の前記第１部分と熱的に接合され、最下段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、最下段に位置する前記基板の前記第１部分との間で熱伝達を行う、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。
本願は、２０１７年３月３日に日本に出願された特願２０１７−０４０５２１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【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。
熱電変換装置の研究においては、これまで室温付近で高い性能を有するＢｉＴｅ系の材料が主流であったが、その毒性や材料コストの上昇の課題があることに加え、材料系としての熱電効率の向上化が限界に近づきつつあることから、研究の主流から外れる傾向にある。そこで近年では、ＢｉＴｅ系の材料に代わって、多層膜やナノコンポジット配合膜などを用いて量子構造によって熱伝導率を下げ、それによって熱電効率を向上させるといった方向に研究の着眼点が移行してきている。【０００３】
例えば、下記特許文献１に示されるように、全面に亘って一様な厚さに形成された基板と、基板の第１の面に形成された熱電変換膜と、基板の第１の面側に配設された第１の伝熱部材と、第１の面の反対側に位置する基板の第２の面側に配設された第２の伝熱部材と、を備える熱電変換モジュール（熱電変換装置）が知られている。
第１の伝熱部材及び第２の伝熱部材の一面には、凸部がそれぞれ設けられている。第１の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の一端部に形成された高温側の電極に接触している。第２の伝熱部材の凸部は、基板の第２の面のうち、熱電変換膜の他端部に形成された低温側の電極に対して基板の厚さ方向に対向する部分に接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６５１８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の熱電変換モジュールでは、第１の伝熱部材からの熱が凸部を介して熱電変換膜に伝わった際に、熱電変換膜を通じて基板にも熱が伝わってしまう。このとき、基板の厚さが全面に亘って一様とされているので、基板に伝わった熱が基板の面内方向に均一に拡がるように移動し易い。そのため、基板を通じて、熱電変換膜の温接点側から冷接点側に向けて熱の伝導が促されてしまい、熱電変換膜の冷接点側が昇温し易かった。
従って、熱電変換膜の温接点側と冷接点側との間の温度差が小さくなってしまい、発電量が小さくなってしまうという課題があった。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、大きな発電量を得ることができる熱電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る熱電変換装置は、厚さ方向に互いに対向する第１の面及び第２の面を有する基板と、前記基板の前記第１の面側に配設された熱電変換体と、前記基板の面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記熱電変換体との間で熱伝達を行う伝熱部と、を備え、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、前記基板のうち、前記熱電変換体に対して前記厚さ方向に対向する対向部分の少なくとも一部の厚さが、前記基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄いことを特徴とする。【０００８】
本発明に係る熱電変換装置によれば、第１方向に隣り合う伝熱部の間に、伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられているので、伝熱部を通じた熱電変換体との間の熱伝達を、低熱伝導部を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、熱電変換体のうち、伝熱部に近い端部を温接点側の端部とすることができ、基板の面内方向に伝熱部から見て温接点側の端部よりも離れた端部を冷接点側の端部とすることができる。従って、熱電変換体において、温接点側と冷接点側との間に温度差を生じさせることができ、ゼーベック効果に基づく起電力を生じさせて発電量を得ることができる。【０００９】
ところで上述した場合において、伝熱部から熱電変換体に伝わった熱は、熱電変換体の内部を温接点側から冷接点側に向けて伝導するだけでなく、主に熱電変換体の温接点側から基板に伝わり、該基板を通じて放熱或いは冷却される。このとき、基板は従来のように全面に亘って一様な厚さとされているのではなく、基板のうち熱電変換体に対して厚さ方向に対向する対向部分の少なくとも一部の厚さが、基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄く形成されている。従って、基板に伝わった熱が基板内部において温接点側から冷接点側に向けて移動してしまうことを抑制することができる。つまり、基板の厚さ変化を利用して、基板内部において温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導を抑制することができる。
これにより、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、基板を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。【００１０】
なお、例えば基板側から熱電変換体に熱が伝わる場合であっても、上述の場合と同様に、基板の厚さ変化を利用して、基板内部において温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導を抑制することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、基板を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。【００１１】
（２）前記基板の前記第１の面側に配設された第１の伝熱部材を備え、前記熱電変換体及び前記伝熱部は、前記第１の伝熱部材よりも前記基板側に配設されても良い。【００１２】
この場合には、例えば第１の伝熱部材を受熱部材として機能させることができ、第１の伝熱部材で受けた熱を、伝熱部を通じて優先的に熱電変換体に伝えることができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。また、例えば基板側から熱電変換体に熱が伝わる場合には、第１の伝熱部材による放熱或いは冷却効果を利用することができるので、同様に、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。
従って、第１の伝熱部材を具備することで、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００１３】
（３）前記低熱伝導部は、空隙部であっても良い。【００１４】
この場合には、低熱伝導部が空隙部、いわゆる空気で満たされた隙間であるので、低熱伝導部を簡便に構成することができる。また、伝熱部よりも低熱伝導部の熱伝導率をより顕著に低くすることができるので、より選択的に伝熱部と熱電変換体との間で熱を伝達させることができ、大きな発電量を得易い。【００１５】
（４）前記基板のうち、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部同士の前記第１方向における中間に位置する第１部分の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚くても良い。【００１６】
この場合には、第１部分の厚さが、対向部分の少なくとも一部の厚さ（すなわち、対向部分のうち、基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄い部分の厚さ）よりも厚いので、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、熱電変換体の冷接点側の端部を、基板の第１部分における放熱或いは冷却効果により、効率良く冷却することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差をより大きくすることができ、より大きな発電量を得ることができる。よって、伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、特に有効である。【００１７】
（５）前記基板のうち、前記伝熱部に対して前記厚さ方向に対向する第２部分の少なくとも一部の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚くても良い。【００１８】
この場合には、第２部分の少なくとも一部の厚さが、対向部分の少なくとも一部の厚さ（すなわち、対向部分のうち、基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄い部分の厚さ）よりも厚いので、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、熱電変換体の温接点側から基板に伝わった熱を、基板の面内方向に移動させるよりも、基板の第２部分を通じて放熱或いは冷却することができる。これにより、基板内部において、温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導をさらに抑制することができる。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差をさらに大きくすることができ、さらに大きな発電量を得ることができる。
特にこの場合には、伝熱部側で受ける熱量が大きい場合に有効であり、熱の一部を逃がしながら、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を確保でき、大きな発電量を得ることができる。【００１９】
なお、例えば基板側から熱電変換体に熱が伝わる場合であっても、基板に伝わった熱を、基板の面内方向に移動させるよりも、基板の第２部分及び伝熱部を通じて放熱或いは冷却することができる。従って、基板内部において温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導を抑制することができ、上述の場合と同様に、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差を大きくすることができる。【００２０】
（６）前記基板のうち、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部同士の前記第１方向における中間に位置する第１部分の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚く、前記基板のうち、前記伝熱部に対して前記厚さ方向に対向する第２部分の少なくとも一部の厚さが、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚くても良い。【００２１】
この場合には、第１部分の厚さ及び第２部分の少なくとも一部の厚さが、対向部分の少なくとも一部の厚さ（すなわち、対向部分のうち、基板の他の少なくとも一部分の厚さよりも薄い部分の厚さ）よりも厚い。従って、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、熱電変換体の温接点側から基板に伝わった熱を、基板の面内方向に移動させるよりも、基板の第２部分を通じて放熱或いは冷却することができる。また、これと同時に、熱電変換体の冷接点側の端部を、基板の第１部分における放熱或いは冷却効果により、効率良く冷却することができる。
従って、基板の第２部分を利用した放熱或いは冷却効果と、基板の第１部分を利用した放熱或いは冷却効果と、を両方利用できるので、伝熱部を通じて熱電変換体に伝わる熱量に左右され難く、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を安定的に大きくすることができる。従って、大きな発電量をより安定的に得ることができる。よって、伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、特に有効である。【００２２】
（７）前記第２部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅は、前記第１部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅よりも広くても良い。【００２３】
この場合には、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合において、基板の第１部分を利用した放熱或いは冷却効果よりも、基板の第２部分を利用した放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることができる。従って、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に伝わる熱量が大きい場合には、その熱の一部を基板の第２部分を通じて外部に速やかに逃がし易い。そのため、熱量の大きな熱が、基板内部において温接点側から冷接点側に向かって伝導することを効果的に抑制することができる。従って、伝熱部を通じて熱電変換体に伝わる熱量が大きい場合であっても、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００２４】
（８）前記第１部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅は、前記第２部分のうち、前記対向部分の少なくとも一部の厚さよりも厚い部分の前記第１方向に沿った幅よりも広くても良い。【００２５】
この場合には、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合において、基板の第２部分を利用した放熱或いは冷却効果よりも、基板の第１部分を利用した放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功させることができる。従って、基板の第１部分における放熱或いは冷却効果により、熱電変換体の冷接点側を効果的に冷却し易い。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００２６】
（９）（４）に記載の熱電変換装置において、前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、前記第２の伝熱部材は、前記基板の前記第１部分と熱的に接合され、前記対向部分よりも前記第１部分との間で熱伝達を行っても良い。【００２７】
この場合には、例えば伝熱部を通じて熱電変換体に熱が伝わる場合には、第２の伝熱部材による放熱或いは冷却効果を利用して、基板の第１部分を通じて熱電変換体の冷接点側をさらに効果的に冷却し易い。従って、熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。【００２８】
（１０）（５）に記載の熱電変換装置において、前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第２部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第２部分との間で熱伝達を行っても良い。【００２９】
この場合には、基板及び熱電変換体が多段化された熱電変換モジュールを備えているので、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、最上段に位置する基板の第２部分を通じて放熱される熱を、その基板の下段側に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができるので、この熱電変換体を利用して発電量をさらに得ることができる。このように、基板及び熱電変換体を多段化しているので、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。【００３０】
（１１）（１０）に記載の熱電変換装置において、多段に重なった前記基板のうち、前記厚さ方向の最下段に位置する前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、前記第２の伝熱部材は、多段に重なった前記基板のうち、最下段に位置する前記基板の前記第２部分と熱的に接合され、最下段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、最下段に位置する前記基板の前記第２部分との間で熱伝達を行っても良い。【００３１】
この場合には、第２の伝熱部材を受熱部材として利用することができ、第２の伝熱部材側から熱が伝わる場合にも対応することが可能である。すなわち、第２の伝熱部材で受けた熱を、最下段に位置する基板の第２部分を通じて、最下段に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができると共に、最下段に位置する基板の第２部分を通じて放熱される熱を、該基板の上段側に位置する２段目の基板の第２部分を通じて、２段目に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができる。このように、第２の伝熱部材側から熱が伝わる場合であっても、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
特に、伝熱部を通じて最上段に位置する熱電変換体に熱が伝えられ、且つ第２の伝熱部材を通じて最下段に位置する熱電変換体に熱が伝えられる場合、すなわち厚さ方向の両方から熱が伝わる場合にも好適に対応することが可能である。【００３２】
（１２）（４）に記載の熱電変換装置において、前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第１部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第１部分との間で熱伝達を行っても良い。【００３３】
この場合には、基板及び熱電変換体が多段化された熱電変換モジュールを備えているので、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。特に、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、各段の熱電変換体の冷接点側の端部を、各段の基板の第１部分を通じて効率良く冷却することができるので、各段の熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。従って、このことによっても、大きな発電量を得やすい。【００３４】
（１３）（６）から（８）のいずれか１つに記載の熱電変換装置において、前記基板及び前記熱電変換体が前記厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュールを備え、前記第２の面から前記第１の面に向かう方向を上方向としたとき、前記伝熱部は、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段に位置する前記熱電変換体との間で熱伝達を行い、多段に重なった前記熱電変換体のうち、前記厚さ方向の最上段以外の段に位置する前記熱電変換体は、その上段に位置する前記基板の前記第１部分及び前記第２部分に熱的に接合され、その上段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、その上段に位置する前記基板の前記第１部分及び前記第２部分との間で熱伝達を行っても良い。【００３５】
この場合には、基板及び熱電変換体が多段化された熱電変換モジュールを備えているので、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、最上段に位置する基板の第２部分を通じて放熱される熱を、その基板の下段側に位置する熱電変換体の温接点側の端部に伝えることができるので、この熱電変換体を利用して発電量をさらに得ることができる。このように、基板及び熱電変換体を多段化しているので、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換体において発電量を得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
さらに、各段の熱電変換体の冷接点側の端部を、各段の基板の第１部分を通じて効率良く冷却することができるので、各段の熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。従って、このことによっても、大きな発電量を得やすい。【００３６】
（１４）（１２）又は（１３）に記載の熱電変換装置において、多段に重なった前記基板のうち、前記厚さ方向の最下段に位置する前記基板の前記第２の面側に配設された第２の伝熱部材を備え、前記第２の伝熱部材は、多段に重なった前記基板のうち、最下段に位置する前記基板の前記第１部分と熱的に接合され、最下段に位置する前記基板の前記対向部分よりも、最下段に位置する前記基板の前記第１部分との間で熱伝達を行っても良い。【００３７】
この場合には、例えば最上段に位置する熱電変換体に伝熱部を通じて熱が伝えられる場合、第２の伝熱部材による冷却効果を利用して、最下段に位置する基板の第１部分を通じて熱電変換体の冷接点側の端部を効果的に冷却することができる。そのため、結果的に各段における基板の第１部分を通じて、各段の熱電変換体の冷接点側の端部を効果的に冷却でき、各段の熱電変換体において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、基板の厚さ変化を利用して大きな発電量を得ることができ、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す基板を第１主面側から見た平面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った熱電変換装置の縦断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図５】本発明に係る熱電変換装置の第２実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図６】本発明に係る熱電変換装置の第３実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図７】第３実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図８】第３実施形態の別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図９】本発明に係る熱電変換装置の第４実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１０】本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１１】本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態を示す縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１２】第６実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１３】第１実施形態の別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１４】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１５】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１６】図１５に示す基板を第１主面側から見た平面図である。
【図１７】第１実施形態のさらに別の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１８】本発明に係る熱電変換装置の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【図１９】第５実施形態の変形例を示す図であって、熱電変換装置の縦断面図（図３の視点に対応した縦断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る熱電変換装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の熱電変換装置１は、厚さ方向に互いに対向する第１主面（本発明に係る第１の面）２ａ及び第２主面（本発明に係る第２の面）２ｂを有する基板２と、基板２の第１主面２ａ側に配設された第１伝熱板（本発明に係る第１の伝熱部材）３と、基板２と第１伝熱板３との間に配設された熱電変換膜（本発明に係る熱電変換体）４と、を備えている。つまり、熱電変換膜４は、第１伝熱板３よりも基板２側に配設されている。
【００４１】
本実施形態では、基板２の厚さ方向に沿った第１伝熱板３側を上方、その反対方向を下方という。すなわち、基板２の第２主面２ｂから第１主面２ａに向かう方向を上方、その反対方向を下方という。また、基板２の面内に沿う方向のうち一方向を第１方向Ｌ１といい、第１方向Ｌ１に直交する方向を第２方向Ｌ２という。
また本実施形態では、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。ただし、この場合に限定されるものではなく、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合であっても構わない。
【００４２】
（基板）
基板２は、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。ただし、基板２の形状は、この場合に限定されるものではなく、例えば平面視正方形状に形成されていても構わない。
基板２の一例としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上の高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。なお、抵抗値としては１０Ω以上に限定されるものではないが、熱電変換膜４間における電気的な短絡を防止する観点において、シート抵抗が１０Ω以上の高抵抗基板を用いることが好ましい。
【００４３】
ただし、基板２としては、高抵抗シリコン基板に限定されるものではなく、例えば基板内部に酸化絶縁層を有する高抵抗ＳＯＩ基板、その他の高抵抗単結晶基板、或いはセラミック基板であっても構わない。また、シート抵抗が１０Ω以下の低抵抗基板を基板２として用いることも可能である。この場合には、例えば低抵抗基板の表面と熱電変換膜４との間に、高抵抗の材料を設ければ良い。
【００４４】
基板２は、全面に亘って厚さが一様に形成されているのではなく、基板２に形成された凹部６によって選択的に厚さが薄くなるように形成されている。これについては、後に詳細に説明する。ただし、部分的に厚さが薄くなっていたとしても、基板２全体としては所定の剛性を有している。
【００４５】
（熱電変換膜）
熱電変換膜４は、基板２の第１主面２ａ上に形成され、複数の第１熱電変換膜１０、及び複数の第２熱電変換膜１１を備えている。
第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１方向Ｌ１に沿って一定の隙間をあけて交互に並ぶように配置されている。本実施形態では、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、互いに同じ数だけ形成され、具体的には共に４つ形成されている。
ただし、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の数は、４つに限定されるものではなく、例えば熱電変換装置１の全体サイズ、用途、使用環境等に応じて適宜変更して構わない。
【００４６】
上述のように第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１が第１方向Ｌ１に沿って交互に配置されているので、第１熱電変換膜１０の１つが第１方向Ｌ１に沿った一方向側の最も外側に位置し、第２熱電変換膜１１の１つが第１方向Ｌ１に沿った他方向側の最も外側に位置する。
本実施形態では、第１熱電変換膜１０の１つが最も外側に位置する上記一方向側を前方といい、第２熱電変換膜１１の１つが最も外側に位置する上記他方向側を後方という。
【００４７】
第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状にそれぞれ形成され、互いに同形、同サイズに形成されている。これら第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、例えばスパッタ装置を用いて基板２の第１主面２ａ上に成膜され、その後、エッチング加工によって選択的にパターニングされることで、第１方向Ｌ１に沿って一定の間隔をあけて交互に並んで配置されるように形成されている。
ただし、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の形成方法は、この場合に限定されるものではなく、その他の方法で形成しても構わない。
【００４８】
第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、半導体多層膜とされている。
具体的には、第１熱電変換膜１０は、高濃度（例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のアンチモン（Ｓｂ）がそれぞれドープされたｎ型のシリコン（Ｓｉ）とｎ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜で形成され、ｎ型半導体として機能する。第２熱電変換膜１１は、高濃度（例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のボロン（Ｂ）がそれぞれドープされたｐ型のシリコン（Ｓｉ）とｐ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜で形成され、ｐ型半導体として機能する。
【００４９】
これにより、ｎ型半導体である第１熱電変換膜１０は、冷接点側から温接点側に向けて（すなわち後述する第２電極１４側から第１電極１３側に向けて）電流が流れ、ｐ型半導体である第２熱電変換膜１１は、温接点側から冷接点側に向けて（すなわち後述する第１電極１３側から第２電極１４側に向けて）電流が流れる。
【００５０】
なお、複数の第１熱電変換膜１０は、互いに同じ構成からなるｎ型半導体多層膜であっても構わないし、互いに異なる構成のｎ型半導体多層膜であっても構わない。同様に、複数の第２熱電変換膜１１は、互いに同じ構成からなるｐ型半導体多層膜であっても構わないし、互いに異なる構成のｐ型半導体多層膜であっても構わない。
さらに、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、半導体多層膜に限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜でもよい。また、半導体として酸化物の半導体を用いることもできる。さらに、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、例えば有機高分子膜、金属膜など、他の熱電変換膜で形成されていても構わない。
【００５１】
（電極）
基板２の第１主面２ａ上には、隣り合う第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とを電気的に接続する電極１２が複数形成されている。
電極１２は、第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１との間に配置されているだけでなく、最も前方寄りに位置する第１熱電変換膜１０のさらに前方側に位置するように配置されていると共に、最も後方寄りに位置する第２熱電変換膜１１のさらに後方側に位置するように配置されている。
【００５２】
電極１２は、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長状に形成され、第２方向Ｌ２に沿った長さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１と同等の長さとなるように形成されている。
ただし、第２方向Ｌ２に沿った電極１２の長さは、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１よりも長くても構わないし、短くても良い。
【００５３】
電極１２はその厚さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚よりも厚く形成されており、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１よりも上方に突出している。
ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば電極１２の厚さが第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚と同等であっても、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の膜厚よりも薄くても構わない。
【００５４】
複数の電極１２のうち、第１熱電変換膜１０に隣接し、且つ第１熱電変換膜１０の後方に位置する電極１２は、第１電極１３として機能する。複数の電極１２のうち残りの電極１２、すなわち第１熱電変換膜１０に隣接し、且つ第１熱電変換膜１０の前方に位置する電極１２は、第２電極１４として機能する。なお、最も後方に位置する電極１２についても、第２電極１４として機能する。
【００５５】
これにより、各第１熱電変換膜１０における後端部１０ａは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第１電極１３に接触している。また、各第１熱電変換膜１０における前端部１０ｂは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第２電極１４に接触している。
同様に、各第２熱電変換膜１１における前端部１１ｂは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第１電極１３に接触している。また、各第２熱電変換膜１１における後端部１１ａは、第２方向Ｌ２の全長に亘って第２電極１４に接触している。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１は、第１電極１３及び第２電極１４を介して電気的に直列に接続されている。
【００５６】
図１〜図３に示す例では、第１電極１３は、後述する凸部２１を介して第１伝熱板３に熱的に接続され、第１伝熱板３からの熱を第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに伝える機能を有している。よって、第１電極１３は温接点として機能する。これに対して、第２電極１４は、第１方向Ｌ１に隣り合う第１電極１３の中間に位置し、冷接点として機能する。
【００５７】
なお、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂは、凸部２１に対して近接する位置に配置された温接点側の端部として機能する。これに対して、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａは、基板２の面内方向に、凸部２１から見て上記温接点側の端部（後端部１０ａ及び前端部１１ｂ）よりも離れた位置に配置され、冷接点側の端部として機能する。
【００５８】
なお、電極１２の材料としては、例えば導電性及び熱伝導率が高く、パターニングによる形状加工を行い易い材料が好ましく、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）などの金属材料が特に好ましい。
ただし、電極１２の材料としては、金属材料に限定されるものではなく、導電性を有し、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されていれば良い。
【００５９】
（端子）
基板２の第１主面２ａ上には第１端子１５及び第２端子１６がさらに形成されている。
第１端子１５は、最も前方寄りに位置する第２電極１４のさらに前方側に位置するように形成され、第２電極１４に対して接触して電気的に接続されている。第２端子１６は、最も後方寄りに位置する第２電極１４のさらに後方側に位置するように形成され、第２電極１４に対して接触して電気的に接続されている。
【００６０】
第１端子１５は、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６で構成される熱電変換回路の電気的な始端となる。これに対して、第２端子１６は上記熱電変換回路の終端となる。これら第１端子１５及び第２端子１６は、図示しない外部回路と電気的に接続される。これにより、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、熱電変換装置１から起電力を取り出すことが可能とされている。
【００６１】
なお、第１端子１５及び第２端子１６の材料としては、例えば導電性が高く、パターニングによる形状加工を行い易い材料が好ましく、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）などの金属材料が特に好ましい。
ただし、第１端子１５及び第２端子１６の材料としては、金属材料に限定されるものではなく、導電性を有する材料で形成されていれば良い。
【００６２】
（第１伝熱板、凸部）
第１伝熱板３は平板状の部材であり、熱電変換装置１における受熱部材として機能し、熱電変換膜４を挟んで基板２の上方に配設されている。
第１伝熱板３は、基板２の形状に対応して、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されていると共に、基板２の外形と同サイズに形成されている。なお、第１伝熱板３の上面は全面に亘って平坦な受熱面２０とされている。
ただし、第１伝熱板３の外形サイズは、この場合に限定されるものではなく、例えば基板２よりも大きな外形サイズの平板状に形成し、受熱面２０の面積を大きくしても構わない。
【００６３】
第１伝熱板３よりも基板２側に位置する部分には、第１伝熱板３との間、及び熱電変換膜４との間で熱伝達を行う凸部（本発明に係る伝熱部）２１が設けられている。本実施形態の場合では、凸部２１は第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に向けて熱を伝える。
【００６４】
凸部２１は、第１伝熱板３と一体に形成されていると共に第１伝熱板３の下面から下方に向けて突出するように形成され、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて複数形成されている。
具体的には、凸部２１は、第１電極１３の個数に対応して、第１方向Ｌ１に間隔をあけて４つ形成され、温接点として機能する各第１電極１３に対して上方から対向するように配置されている。これにより、冷接点として機能する第２電極１４は、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１同士の中間に位置している。
【００６５】
凸部２１は、第１電極１３の形状に対応して、平面視で第２方向Ｌ２に長い縦長に形成されている。具体的には、凸部２１は、第２方向Ｌ２に沿って第１伝熱板３の全長に亘って縦長に形成され、第１電極１３よりも第２方向Ｌ２に長く形成されている。
ただし、第２方向Ｌ２に沿った凸部２１の長さは、第１電極１３の長さと同等、或いは第１電極１３よりも短くても構わない。
【００６６】
凸部２１の下端面は、平坦に形成されている。第１方向Ｌ１に沿った凸部２１の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅と同等とされている。ただし、第１方向Ｌ１に沿った凸部２１の幅は、第１方向Ｌ１に沿った第１電極１３の幅よりも広くても構わないし、狭くても構わない。
【００６７】
上述のように構成された凸部２１は、第１電極１３に対して、図示しない絶縁性部材を介して電気的に絶縁された状態で熱的に接合されている。なお、凸部２１の下端面と第１電極１３の上端面とを、絶縁性部材を介してできるだけ面接触に近い状態で接合することが好ましい。この場合には、上述した熱的な接合を安定して行えると共に、第１伝熱板３を安定して組み合わせることができる。
なお、絶縁性部材としては、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い材料で形成され、例えばＵＶ硬化型樹脂やシリコン系樹脂、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）などが挙げられる。
【００６８】
第１伝熱板３の下面に複数の凸部２１が形成されているので、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間には、空隙部（本発明に係る低熱伝導部）２２が設けられている。図３に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間が低熱伝導部（空隙部２２）とされている。空隙部２２は、凸部２１の形成箇所を除いた第１伝熱板３の下面と、熱電変換膜４及び第２電極１４と、の間に形成された空間、すなわち空気層であって、凸部２１の熱伝導率よりも熱伝導率が低い。
第１伝熱板３は、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。従って、受熱面２０を介して第１伝熱板３で受けた熱を、優先的に凸部２１を通じて第１電極１３に伝え、該第１電極１３を介して第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に伝えることが可能とされている。すなわち、第１伝熱板３で受けた熱が、凸部２１を通らずに、上記空隙部２２を介して熱電変換膜４側に伝わってしまうよりも優先して、凸部２１及び第１電極１３を通じて熱電変換膜４側に伝わる。
【００６９】
なお、第１伝熱板３の材料としては、基板２の熱伝導率よりも高いことが好ましく、熱伝導率がさらに高く、凸部２１などの凸形状を加工し易い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【００７０】
（基板の厚さ）
先に述べたように、基板２は全面に亘って厚さが一様に形成されているのではなく、凹部６によって選択的に厚さが薄くなるように形成されている。この点について詳細に説明する。
【００７１】
図３に示すように、基板２には、第２主面２ｂ側に開口した平面視矩形状の上記凹部６が第１方向Ｌ１に間隔をあけて複数形成されている。具体的に凹部６は、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１及び第１電極１３の下方に位置するように形成されている。
これにより、基板２のうち、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に対して厚さ方向に対向する対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１は、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分（例えば、後述する基板２の第１部分２６）の厚さよりも薄くなっている。また、基板２のうち、凸部２１及び第１電極１３に対して厚さ方向に対向する第２部分２７の厚さは、上述した対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１と同じ厚さとされている。
【００７２】
さらに、上述のように第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１及び第１電極１３の下方に位置するように凹部６が形成されているので、基板２のうち、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１同士の第１方向Ｌ１における中間に位置する第１部分２６の厚さＴ２は、上述した対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚くなっている。つまり、図３に示す例では、基板２における第２部分２７の厚さは、第１部分２６の厚さＴ２よりも薄くなっている。
なお、図３に示す例では、第１部分２６は、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１同士の中間に位置する仮想の中間線Ｃ上に位置し、且つ基板２のうち第２電極１４に対して厚さ方向に対向する部分とされている。
また、第１部分２６の厚さＴ２は、対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚く形成されていれば良く、例えば基板２のうち対向部分２５以外の部分の厚さよりも薄くても構わない。
【００７３】
（熱電変換装置の作用）
次に、上述のように構成された熱電変換装置１の作用について説明する。
はじめに、熱電変換装置１において、熱電変換は第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のゼーベック効果を用いて行われる。下記式（１）は、ゼーベック効果に関する式である。
【００７４】
Ｅ＝Ｓ×｜△Ｔ｜・・・式（１）
【００７５】
式（１）におけるＥ（Ｖ）は、熱電変換によって得られる電場（起電力）であり、式（１）に示されるように、第１熱電変換膜１０又は第２熱電変換膜１１の材料定数であるゼーベック係数Ｓ（Ｖ／Ｋ）と、第１熱電変換膜１０又は第２熱電変換膜１１における前端部１０ｂ、１１ｂと後端部１０ａ、１１ａとの間の温度差△Ｔ（Ｋ）と、により規定される。
【００７６】
本実施形態の熱電変換装置１によれば、図３に示す点線矢印のように、受熱面２０を介して第１伝熱板３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに熱を伝えることができる。
そのため、第１熱電変換膜１０において、温接点である第１電極１３側に位置する後端部１０ａ（温接点側の端部）と、冷接点である第２電極１４側に位置する前端部１０ｂ（冷接点側の端部）と、の間に温度差を生じさせることができる。同様に、第２熱電変換膜１１において、温接点である第１電極１３側に位置する前端部１１ｂ（温接点側の端部）と、冷接点である第２電極１４側に位置する後端部１１ａ（冷接点側の端部）と、の間に温度差を生じさせることができる。
【００７７】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のそれぞれにおいて、ゼーベック効果に基づく起電力を生じさせることができる。
特に、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１が直列に電気接続されているので、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１のそれぞれから生じた起電力を総和した起電力を得ることができ、熱電変換膜４の数に応じた発電量を得ることができる。
【００７８】
上記起電力について詳細に説明すると、第１熱電変換膜１０はｎ型半導体であるので、冷接点となる第２電極１４側から温接点となる第１電極１３側に向けて、図２に示す矢印Ｆ１のように電流が流れる。これに対して、第２熱電変換膜１１はｐ型半導体であるので、温接点となる第１電極１３側から冷接点となる第２電極１４側に向けて、図２に示す矢印Ｆ２のように電流が流れる。
【００７９】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、同じ向きの起電力を生じさせることができ、上述したように複数の第１熱電変換膜１０及び複数の第２熱電変換膜１１のそれぞれで生じた起電力を、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、その総和として取り出すことができる。
【００８０】
ところで、凸部２１を介して第１伝熱板３から第１電極１３に伝わった熱は、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１に伝わり、これら第１熱電変換膜１０の内部及び第２熱電変換膜１１の内部を移動するだけでなく、主に第１電極１３から基板２にも伝わり、該基板２を通じて放熱或いは冷却される。
【００８１】
このとき、本実施形態の基板２は、従来のように全面に亘って一様な厚さとされているのではなく、部分的に厚さが変化している。
つまり、基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、第１電極１３から基板２に伝わった熱が、基板２内部において温接点側から冷接点側に向けて移動してしまうことを抑制することができる。つまり、基板２の厚さ変化を利用して、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導を抑制することができる。
【００８２】
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、基板２を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の熱電変換装置１によれば、基板２の厚さ変化を利用することで大きな発電量を得ることができ、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置１とすることができる。また、基板２の厚さを変化させるだけの簡便な構成で済むので、熱電変換装置１の構成の簡略化を図ることができると共に、軽量化にも繋げることができる。
【００８４】
それに加え、基板２における第１部分２６の厚さＴ２が、対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚いので、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側の端部、すなわち第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１後端部１１ａを、基板２の第１部分２６における放熱或いは冷却効果により効率良く冷却することができる。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差をより大きくすることができ、より大きな発電量を得ることができる。
【００８５】
（第１実施形態の変形例）
上述した第１実施形態では、基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さ及び第２部分２７の厚さを、ともに厚さＴ１としたが、例えば図４に示すように、基板２を厚み方向に貫通するように凹部６を形成することで、基板２を部分的に除去しても構わない。つまり、基板２の対向部分２５及び第２部分２７を除去しても構わない。
【００８６】
このように構成した熱電変換装置３０の場合には、第１実施形態と同様の作用効果を、さらに効果的に奏功することができる。
なお、基板２を厚み方向に貫通するように凹部６を形成する構成は、第１実施形態以外の他の実施形態に採用しても構わない。
また、図４に示す例において、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３及び第２電極１４を、例えば基板２の面内方向に互いに密に接合させ、全体として一定の剛性を有するように組み合わせることが好ましい。これにより、基板２を貫通するように凹部６を形成したとしても、基板２と第１伝熱板３との間に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３及び第２電極１４を安定した状態で配設させることができる。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８８】
図５に示すように、本実施形態の熱電変換装置４０は、基板２に形成される凹部６の位置が第１実施形態と異なっている。本実施形態の凹部６は、基板２の第２主面２ｂ側に開口すると共に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１及び第２電極１４の下方に位置するように基板２に形成されている。
【００８９】
なお、本実施形態の熱電変換装置４０は、第１実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第１実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【００９０】
上述した位置に凹部６が形成されているので、基板２における第１部分２６の厚さは、対向部分２５の少なくとも一部の厚さと同じ厚さＴ１とされている。また、基板２における第２部分２７の厚さＴ３は、対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚くなっている。また、図５に示す例では、基板２における第１部分２６の厚さは、第２部分２７の少なくとも一部の厚さＴ３よりも薄くなっている。
ただし、第２部分２７の厚さＴ３は、対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚く形成されていれば良く、例えば基板２のうち対向部分２５以外の部分の厚さよりも薄くても構わない。
【００９１】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置４０によれば、図５に示す点線矢印のように、第１電極１３を介して凸部２１から基板２に伝わった熱を、基板２の面内方向に伝熱させるよりも、基板２の第２部分２７を通じて放熱或いは冷却することができる。これにより、基板２内部において温接点側から冷接点側に向かうような熱の伝導をさらに抑制することができる。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差をより大きくすることができ、より大きな発電量を得ることができる。
【００９２】
特に、第１伝熱板３が受ける熱量が大きい場合には有効であり、熱の一部を基板２の第２部分２７を通じて外部に逃がしながら、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を確保でき、大きな発電量を得ることができる。
【００９３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９４】
図６に示すように、本実施形態の熱電変換装置５０は、基板２に形成される凹部６の位置が第１実施形態と異なっている。本実施形態の凹部６は、基板２の第２主面２ｂ側に開口すると共に、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の下方に位置するように基板２に形成されている。
【００９５】
なお、本実施形態の熱電変換装置５０は、第１実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第１実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【００９６】
上述した位置に凹部６が形成されているので、基板２における第２部分２７の厚さＴ３は、第１部分２６の厚さＴ２と同じ厚さとされている。
ただし、第２部分２７の厚さＴ３は、第１部分２６の厚さＴ２と同じ厚さである必要がなく、対向部分２５における少なくとも一部の厚さＴ１よりも厚ければ、第１部分２６の厚さＴ２よりも厚い或いは薄くても構わない。
【００９７】
なお、本実施形態では、第１部分２６の第１方向に沿った幅Ｗ１と、第２部分２７の第１方向に沿った幅Ｗ２と、は同じ幅とされている。
【００９８】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置５０によれば、第１実施形態と同様に、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側の端部、すなわち第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａを、基板２の第１部分２６における放熱或いは冷却効果により、効率良く冷却することができる。
また、これと同時に第２実施形態と同様に、図６に示す点線矢印のように第１電極１３を介して凸部２１から基板２に伝わった熱を、基板２の面内方向に伝熱させるよりも、基板２の第２部分２７を通じて放熱或いは冷却することができる。
【００９９】
このように、基板２の第２部分２７を利用した放熱或いは冷却効果と、基板２の第１部分２６を利用した放熱或いは冷却効果と、を両方利用できるので、第１伝熱板３が受ける熱量に左右され難く、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側と冷接点側との間の温度差を安定的に大きくすることができる。従って、大きな発電量をより安定的に得ることができる。
【０１００】
（第３実施形態の変形例）
上述した第３実施形態では、基板２の第１部分２６の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ１と、基板２の第２部分２７の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ２と、を同じ幅としたが、この場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
【０１０１】
例えば、図７に示すように、第１方向Ｌ１において、基板２の第２部分２７の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ２を、基板２の第１部分２６の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ１よりも広く形成しても構わない。
【０１０２】
このように構成された熱電変換装置６０では、基板２の第１部分２６を利用した放熱或いは冷却効果よりも、基板２の第２部分２７を利用した放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功することできるので、例えば第１伝熱板３が受ける熱量が大きい場合には、その熱の一部を基板２の第２部分２７を通じて外部に速やかに逃がし易い。従って、熱量が大きい熱が、基板２内部において温接点側から冷接点側に向けて伝導することを効果的に抑制することができる。
そのため、第１伝熱板３が受ける熱量が大きい場合であっても、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を確保し易く、大きな発電量を得ることができる。
【０１０３】
さらには、図８に示すように、第１方向Ｌ１において、基板２の第１部分２６の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ１を、基板２の第２部分２７の第１方向Ｌ１に沿った幅Ｗ２よりも広く形成しても構わない。
【０１０４】
このように構成された熱電変換装置７０では、基板２の第２部分２７を利用した放熱或いは冷却効果よりも、基板２の第１部分２６を利用した放熱或いは冷却効果をより効果的に奏功することできるので、基板２の第１部分２６における放熱或いは冷却効果により、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側）を効果的に冷却し易い。
従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を確保し易く、大きな発電量を得ることができる。
【０１０５】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第４実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１０６】
図９に示すように、本実施形態の熱電変換装置８０は、基板２の第２主面２ｂ側に配設され、基板２との間で熱伝達を行う第２伝熱板（本発明に係る第２の伝熱部材）８１を備えている。
【０１０７】
なお、本実施形態の熱電変換装置８０は、第１実施形態に対して上述した点が主に異なっているだけで、それ以外の構成については第１実施形態と同じである。さらに本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。そのため、第２伝熱板８１には、基板２を通じて熱が伝えられる。
【０１０８】
第２伝熱板８１は、基板２に伝わった熱を放熱或いは冷却するための平板状の部材であり、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。第２伝熱板８１は、基板２の第１部分２６と熱的に接合され、対向部分２５よりも第１部分２６との間で熱伝達を行う。すなわち、第２伝熱板８１には、対向部分２５よりも第１部分２６を通じて熱が伝えられる。
また、図９に示す例では、第２伝熱板８１は、第１方向Ｌ１に隣り合う第１部分２６の間に挟まれた部分（すなわち対向部分２５、第２部分２７及び凹部６）よりも、第１部分２６との間で熱伝達を行う。
【０１０９】
具体的には、第２伝熱板８１は、ペースト状の物質８２を介して基板２の第２主面２ｂに対して接合されることで、第１部分２６と熱的に接合されている。
ただし、ペースト状の物質８２は必須なものではなく、具備しなくても構わない。つまり、第２伝熱板８１を基板２の第２主面２ｂに対して直接的に接合しても構わない。
【０１１０】
第２伝熱板８１は、基板２の形状に対応して、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されていると共に、基板２の外形と同サイズに形成されている。本実施形態では、第２伝熱板８１の外形サイズは基板２と同サイズに形成されているが、この場合に限定されるものではなく、例えば基板２よりも大きな外形サイズの平板状に形成しても構わない。
【０１１１】
第２伝熱板８１の形状としては、放熱或いは冷却に適した形状であることが好ましい。例えば、第２伝熱板８１は、空冷又は水冷のための流路を内部に有することが好ましい。また、第２伝熱板８１は、例えば熱交換のためのフィン形状を基板２と接合される上面とは反対側の下面側に有していることが好ましい。
【０１１２】
第２伝熱板８１の材料としては、基板２の熱伝導率よりも高いことが好ましく、熱伝導率が特に高い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【０１１３】
ペースト状の物質８２は、第２伝熱板８１の上面に全面に亘って形成され、基板２と第２伝熱板８１との間に配設されている。ペースト状の物質８２によって、基板２と第２伝熱板８１との間の摩擦抵抗が軽減されている。
なお、ペースト状の物質８２の具体的な材料としては、例えば銀（Ａｇ）又はダイヤモンド（Ｃ）などの高熱伝導材料をフィラーとして含ませた熱伝導グリースが挙げられる。また、基板２と第２伝熱板８１との間の熱伝導性を高めるという観点において、ペースト状の物質８２の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
【０１１４】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置８０によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
すなわち、第２伝熱板８１による放熱或いは冷却効果を利用して、基板２の第１部分２６を通じて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側）を効果的に冷却することができる。従って、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１１５】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第５実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第５実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１１６】
図１０に示すように、本実施形態の熱電変換装置９０は、第１主面２ａ上に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６が設けられた基板２が厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュール９１を備えている。
熱電変換モジュール９１における各基板２には、第２実施形態と同様に、第２主面２ｂ側に開口すると共に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１及び第２電極１４の下方に位置するように凹部６が形成されている。
【０１１７】
なお、本実施形態の熱電変換装置９０は、第２実施形態に対して熱電変換モジュール９１を具備する点が主に異なっているだけで、基板２、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６の構成は第２実施形態と同じである。
さらに本実施形態では、基板２が４段に重なった熱電変換モジュール９１とされている。ただし、熱電変換モジュール９１は、４段に限定されるものではなく、２段以上重なった多段構造とされていれば良い。
さらに本実施形態においても、第２実施形態と同様に、第１伝熱板３側から最上段（４段目）に位置する熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１１８】
第１伝熱板３は、熱電変換モジュール９１において最上段（４段目）に位置する基板２の第１主面２ａ側に配設され、この基板２の第１主面２ａに設けられた第１電極１３に対して、第２実施形態と同様に凸部２１及び図示しない絶縁性部材を介して接合されている。
【０１１９】
熱電変換モジュール９１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する基板２は、その上段に位置する基板２に対して、第１主面２ａと第２主面２ｂ同士とが向かい合うように配置されている。
これにより、熱電変換モジュール９１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する第１電極１３は、その上段に位置する基板２の第２部分２７に対して接合されている。この場合、第１電極１３は、第２部分２７に対して図示しないペースト状の物質等の他の部材を介して接合されていても良い。
【０１２０】
従って、熱電変換モジュール９１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４は、第１電極１３を介して、その上段に位置する基板２の第２部分２７に対して熱的に接合され、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第２部分２７との間で熱伝達を行う。すなわち、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４には、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第２部分２７を通じて熱が伝えられる。
また、図１０に示す例では、最上段以外の段に位置する熱電変換膜４は、その上段に位置する基板２の第１方向Ｌ１に隣り合う第２部分２７の間に挟まれた部分（すなわち対向部分２５、第１部分２６及び凹部６）よりも、その上段に位置する基板２の第２部分２７との間で熱伝達を行う。
【０１２１】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置９０によれば、第２実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
すなわち、熱電変換モジュール９１を備えているので、例えば４段目に位置する基板２の第２部分２７を通じて放熱される熱を、図１０に示す点線矢印のように、その下段に位置する３段目の第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、３段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ側及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂ側）に伝えることができる。
【０１２２】
このように、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１２３】
（第６実施形態）
次に、本発明に係る熱電変換装置の第６実施形態について図面を参照して説明する。
なお、第６実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１２４】
図１１に示すように、本実施形態の熱電変換装置１００は、第１主面２ａ上に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６が設けられた基板２が厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュール１０５を備えている。
熱電変換モジュール１０５における各基板２には、第３実施形態と同様に、第２主面２ｂ側に開口すると共に、第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の下方に位置するように凹部６が形成されている。
【０１２５】
なお、本実施形態の熱電変換装置１００は、第３実施形態に対して熱電変換モジュール１０５を具備する点が主に異なっているだけで、基板２、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６の構成は第３実施形態と同じである。
さらに本実施形態では、基板２が４段に重なった熱電変換モジュール１０５とされている。ただし、熱電変換モジュール１０５は、４段に限定されるものではなく、２段以上重なった多段構造とされていれば良い。
さらに本実施形態においても、第３実施形態と同様に、第１伝熱板３側から最上段（４段目）に位置する熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明する。
【０１２６】
また、本実施形態の熱電変換装置１００は、熱電変換モジュール１０５において、最下段（１段目）に位置する基板２の第２主面２ｂ側に配設され、この基板２との間で熱伝達を行う第２伝熱板（本発明に係る第２の伝熱部材）１０１を備えている。すなわち、第２伝熱板１０１には、最下段に位置する基板２を通じて熱が伝えられる。
【０１２７】
第１伝熱板３は、熱電変換モジュール１０５において最上段（４段目）に位置する基板２の第１主面２ａ側に配設され、この基板２の第１主面２ａに設けられた第１電極１３に対して、第３実施形態と同様に凸部２１及び図示しない絶縁性部材を介して接合されている。
【０１２８】
熱電変換モジュール１０５において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する第１電極１３は、その上段に位置する基板２の第２部分２７に対して接合され、且つ最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する第２電極１４は、その上段に位置する基板２の第１部分２６に対して接合されている。この場合、第１電極１３は、第２部分２７に対して図示しないペースト状の物質等の他の部材を介して接合されていても良い。同様に、第２電極１４は、第１部分２６に対して図示しないペースト状の物質等の他の部材を介して接合されていても良い。
【０１２９】
従って、熱電変換モジュール１０５において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４は、第１電極１３を介して、その上段に位置する基板２の第２部分２７に対して熱的に接合され、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第２部分２７との間で熱伝達を行う。すなわち、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４には、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第２部分２７を通じて熱が伝えられる。
また、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４は、第２電極１４を介して、その上段に位置する基板２の第１部分２６に対して熱的に接合され、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。すなわち、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４には、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第１部分２６を通じて熱が伝えられる。
【０１３０】
第２伝熱板１０１は、最下段（１段目）に位置する基板２に伝わった熱を放熱或いは冷却するための平板状の部材であり、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成され、１段目に位置する基板２の第１部分２６と後述する凸部１０２を介して熱的に接合され、１段目に位置する基板２の対向部分２５よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。すなわち、第２伝熱板１０１には、１段目に位置する基板２の対向部分２５よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて熱が伝えられる。
また、第２伝熱板１０１は、１段目に位置する基板２の第２部分２７に対して非接触状態で、１段目に位置する基板２の第１部分２６に対して後述する凸部１０２を介して下方から接合されている。これにより、第２伝熱板１０１は、１段目に位置する基板２の第１部分２６に対して熱的に接合され、１段目に位置する基板２の第２部分２７よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。すなわち、第２伝熱板１０１には、１段目に位置する基板２の第２部分２７よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて熱が伝えられる。換言すると、図１１に示す例では、第２伝熱板１０１は、１段目に位置する基板２の第１方向Ｌ１に隣り合う第１部分２６の間に挟まれた部分（すなわち対向部分２５、第２部分２７および凹部６）よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。
【０１３１】
本実施形態では、第２伝熱板１０１の上面に、複数の凸部１０２が第２伝熱板１０１と一体に形成されている。凸部１０２は、第２伝熱板１０１の上面から上方に向けて突出すると共に第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
具体的には、凸部１０２は、１段目に位置する基板２の第１部分２６に対応して形成され、これら第１部分２６に対して下方から対向するように配置されている。そして、第２伝熱板１０１は、これら凸部１０２が基板２の第１部分２６に接合することで、１段目に位置する基板２に対して組み合わされている。
図１１に示す例では、凸部１０２は第１部分２６に直接接合されているが、凸部１０２は、第４実施形態の第２伝熱板８１と同様に、ペースト状の物質等の他の部材を介して第１部分２６に接合されるようにしてもよい。
【０１３２】
上述のように、第２伝熱板１０１の上面に複数の凸部１０２が形成されているので、１段目に位置する基板２の下面（凸部１０２の形成箇所を除いた下面）と第２伝熱板１０１との間には、厚さ方向に隙間（空気層）が確保されている。従って、上述したように、第２伝熱板１０１は、第２部分２７に対して非接触状態とされている。
【０１３３】
なお、本実施形態においても第４実施形態と同様に、第２伝熱板１０１の形状としては、放熱或いは冷却に適した形状であることが好ましい。また、第２伝熱板１０１の材料としては、基板２の熱伝導率よりも高いことが好ましく、熱伝導率が特に高い材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの金属材料が特に好ましい。
【０１３４】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された本実施形態の熱電変換装置１００によれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏功することができることに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
【０１３５】
すなわち、熱電変換モジュール１０５を備えているので、例えば４段目に位置する基板２の第２部分２７を通じて放熱される熱を、図１１に示す点線矢印のように、その下段に位置する３段目の第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、３段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ側及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂ側）に伝えることができる。
このように、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１３６】
さらに、各段の基板２の第１部分２６を通じて、各段の第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ）を効率良く冷却することができる。従って、各段における第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１３７】
特に、第２伝熱板１０１による冷却効果を利用して、１段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ側及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａ側）を効果的に冷却することができる。従って、結果的に、各段の第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１において、温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、第２伝熱板１０１を具備した場合を例にして説明したが、第２伝熱板１０１は必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
【０１３９】
（第６実施形態の変形例）
上述した第６実施形態では、第２伝熱板１０１に凸部１０２を設けたが、凸部１０２は必須ではなく、具備しなくても構わない。例えば、図１２に示すように、平板状に形成された第２伝熱板１０１を具備する熱電変換装置１１０としても構わない。
この場合には、１段目に位置する基板２において、第２部分２７の厚さを、第１部分２６の厚さＴ２よりも薄くすれば良い。これにより、第２伝熱板１０１には、１段目に位置する基板２の第２部分２７よりも、１段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて熱が伝えられる。
【０１４０】
このように構成された熱電変換装置１１０の場合であっても、第６実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。それに加え、第２伝熱板１０１に凸部１０２を形成しない分、熱電変換装置１１０全体の薄型化を図ることができる。
【０１４１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。各実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが可能であることに加え、各実施形態における変形例を適宜組み合わせてもよい。さらに、これら実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。
【０１４２】
例えば、上記各実施形態では、第１伝熱板３及び第２伝熱板８１、１０１を基板２と同形、同サイズに形成された１枚の平板状に形成したが、この場合に限定されるものではなく、複数の部材によって構成しても構わない。
【０１４３】
また、上記各実施形態では、熱電変換体の一例として熱電変換膜４を例に挙げて説明したが、膜に限定されるものではなく、例えばバルク状の熱電変換素子などであっても構わない。
【０１４４】
また、上記各実施形態では、伝熱部として第１伝熱板３と一体に形成された凸部２１を例に挙げて説明したが、凸部２１は第１伝熱板３と一体に形成されている必要はない。例えば第１伝熱板３を平板状に形成し、第１伝熱板３とは別体の凸部を第１伝熱板３と第１電極１３との間に配設させても構わない。この場合には、例えば凸部を第１伝熱板３とは異なる材料で形成できるので、材料選択性の自由度を向上することができる。
【０１４５】
また、上記各実施形態では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１の間に、凸部２１の熱伝導率よりも熱伝導率が低い空気層である空隙部２２を形成、すなわち凸部２１の形成箇所を除いた第１伝熱板３の下面と、熱電変換膜４及び第２電極１４と、の間に空気層である空隙部２２を形成したが、この場合に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、凸部２１よりも熱伝導率が低い低熱伝導材１２１を低熱伝導部として、空気層である空隙部２２に置き換わるように第１伝熱板３の下面側に形成した熱電変換装置１２０としても構わない。低熱伝導材１２１としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、或いはポリイミド樹脂等を用いることができる。
この場合であっても、第１伝熱板３が受けた熱を、優先的に凸部２１を通じて第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から熱電変換膜４の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
【０１４６】
なお、図１３に示す例では、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６を、熱電変換膜４と同じ厚さにしている。これにより、熱電変換装置１２０の全体の厚さを例えば第１実施形態の場合に比べて薄くすることができ、薄型化、コンパクト化を図ることができる。さらに図１３に示す例では、基板２を厚さ方向に貫通するように凹部６を形成している場合を例にしている。
【０１４７】
また、上記各実施形態において伝熱部としては凸部２１に限定されるものではない。例えば、第１電極１３を、熱電変換膜４、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６よりも上方に突出させ、平板状に形成した第１伝熱板３の下面に、第１電極１３の上端面を接触させても構わない。
この場合であっても、第１伝熱板３で受けた熱を、優先的に第１電極１３に伝えることができると共に、第１電極１３から熱電変換膜４の温接点側の端部に熱を伝えることができる。よって、この場合には、第１電極１３を伝熱部として機能させることができる。
【０１４８】
いずれにしても、伝熱部としては、伝熱部を通らずに熱電変換膜４との間で熱伝達するよりも優先して、伝熱部を通じて熱電変換膜４との間で熱伝達することができれば良く、種々の構成を採用することが可能である。
【０１４９】
さらに、上記各実施形態において、第１電極１３及び第２電極１４は必須なものではなく、具備しなくても構わない。
例えば、図１４に示す熱電変換装置１４０では、基板２の第１主面２ａ上に、第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とを第１方向Ｌ１に沿って交互に配置し、且つ第１熱電変換膜１０と第２熱電変換膜１１とが互いに接触するように形成している。そして、第１伝熱板３と一体に形成された凸部２１は、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに対して、例えば第１実施形態と同様に絶縁性部材を介して接合するように設けられている。
この場合であっても、例えば第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１５０】
さらに、上記各実施形態では、ｎ型半導体である第１熱電変換膜１０、及びｐ型半導体である第２熱電変換膜１１で熱電変換膜４を構成したが、この場合に限定されるものではなく、ｎ型半導体或いはｐ型半導体のいずれかで形成される熱電変換膜であっても構わない。
【０１５１】
例えば、図１５及び図１６に示す熱電変換装置１５０は、基板２の第１主面２ａ上に複数形成されたｐ型半導体である熱電変換膜（本発明に係る熱電変換体）１５１を備えている。なお、熱電変換膜１５１は、ｎ型半導体であっても構わない。
熱電変換膜１５１は、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて並ぶように配置されている。熱電変換膜１５１は、例えば第１実施形態と同様に第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。
【０１５２】
基板２の第１主面２ａ上には、温接点として機能する第１電極１５２及び冷接点として機能する第２電極１５３が、それぞれ複数形成されている。第１電極１５２及び第２電極１５３は、各熱電変換膜１５１に対してそれぞれ設けられている。
具体的には、第１電極１５２及び第２電極１５３は、熱電変換膜１５１を第１方向Ｌ１から挟むように熱電変換膜１５１の前端部１５１ｂ側或いは後端部１５１ａ側に配置され、熱電変換膜１５１に対して接触している。第１電極１５２及び第２電極１５３は、熱電変換膜１５１の第２方向Ｌ２に沿う全長に亘って形成されている。
【０１５３】
各熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２は、凸部２１の下方に配置されるように形成されている。これにより、第１方向Ｌ１に互いに隣接する熱電変換膜１５１同士の関係においては、それぞれに接合された第１電極１５２同士及び第２電極１５３同士は、第１方向Ｌ１に若干の隙間をあけて隣接配置されている。
【０１５４】
基板２の第１主面２ａ上には、接続電極１５４、第１端子１５及び第２端子１６がさらに形成されている。
接続電極１５４は、第１方向Ｌ１に隣接し合う熱電変換膜１５１において、一方の熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２と、他方の熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３とを接続するように形成されている。接続電極１５４は、熱電変換膜１５１を第２方向Ｌ２の外側から回り込むように形成されている。
【０１５５】
第１端子１５は、最も前方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３のさらに前方側に位置するように形成され、接続電極１５４を介して最も前方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第１電極１５２に接続されている。第２端子１６は、最も後方寄りに位置する熱電変換膜１５１に設けられた第２電極１５３のさらに後方側に位置するように形成され、第２電極１５３に対して接触している。
これにより、接続電極１５４を介して各熱電変換膜１５１を直列に電気接続することができ、第１端子１５及び第２端子１６を通じて熱電変換装置１５０から起電力を取り出すことが可能とされている。
【０１５６】
このように構成された熱電変換装置１５０の場合であっても、例えば第１実施形態に対して、熱電変換膜１５１に流れる電流の流れ方が異なるだけで、同様の作用効果を奏功することができる。
【０１５７】
具体的には図１５に示す点線矢印のように、受熱面２０を介して第１伝熱板３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に第１電極１５２に伝えることができると共に、第１電極１５２から熱電変換膜１５１の前端部１５１ｂ又は後端部１５１ａ（熱電変換膜１５１の温接点側の端部）に熱を伝えることができる。熱電変換膜１５１はｐ型半導体であるので、温接点となる第１電極１５２側から冷接点となる第２電極１５３側に向けて、図１６に示す矢印Ｆ３のように電流が流れる。
【０１５８】
この際、接続電極１５４が形成されているので、結果的に各熱電変換膜１５１において同じ向きの起電力が生じさせることができ、各熱電変換膜１５１のそれぞれで生じた起電力を、第１端子１５及び第２端子１６を通じて、その総和として取り出すことができる。
従って、図１５及び図１６に示す熱電変換装置１５０の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１５９】
また、上記各実施形態では、第１伝熱板３を具備した場合を例にして説明したが、第１伝熱板３は必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
【０１６０】
例えば図１７に示すように、第１実施形態から第１伝熱板３を省略した構成とされる熱電変換装置１６０としても構わない。なお、図１７に示す形態では、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
熱電変換装置１６０は、第１伝熱板３を具備しない以外に、さらに第１電極１３を伝熱部として機能させている点で第１実施形態とは異なる。それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。
【０１６１】
この熱電変換装置１６０では、第１電極１３が熱電変換膜４、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６よりも上方に突出している。そして、第１電極１３の上端面が、熱源Ｈに対して熱的に接している。これにより、熱源Ｈからの熱を、第１電極１３を通じて熱電変換膜４の温接点側の端部、すなわち第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂに、優先的に伝えることができる。
【０１６２】
従って、このように構成した熱電変換装置１６０の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。特に、第１伝熱板３を具備しない分、熱電変換装置１６０の全体の厚さを第１実施形態に比べて薄くすることができ、薄型化及びコンパクト化を図り易い。
なお、図１７では、第１実施形態をベースとして第１伝熱板３を具備しない熱電変換装置１６０の一例を説明したが、その他の実施形態において第１伝熱板３を具備しない構成としても構わない。
【０１６３】
さらに上記各実施形態では、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、先に述べたように、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合であっても構わない。
【０１６４】
例えば、図１〜図３に示す第１実施形態における熱電変換装置１を例に挙げて簡単に説明する。
熱電変換装置１において、例えば基板側に図示しない熱源が存在し、基板２が熱源から熱を受ける場合には、基板２側から熱電変換体４側に熱が伝わり、第１伝熱板３を通じて放熱或いは冷却される。このとき、第１実施形態において説明したように、基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、熱源から基板２に伝わった熱が、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうように移動してしまうことを抑制することができる。
【０１６５】
従って、基板２の厚さ変化を利用することで、熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、基板２を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
そのため、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合であっても、第１伝熱板３側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１６６】
なお、この場合の熱電変換装置１では、基板２からの熱が第１部分２６を通じて第２電極１４に伝わり易いので、第２電極１４が温接点として機能し、第１電極１３が冷接点として機能する。そのため、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂは冷接点側の端部として機能し、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａは温接点側の端部として機能する。
しかしながら、この場合であっても、上述したように基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、熱源から基板２に伝わった熱が、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうように移動してしまうことを抑制することができる。従って、熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１６７】
さらに、第１伝熱板３を例えば放熱或いは冷却部材等として機能させることができるので、第１伝熱板３による放熱或いは冷却効果を利用して、基板２に伝わった熱を、基板２の面内方向に移動させるよりも凸部２１及び第１伝熱板３を通じて放熱或いは冷却させることができる。従って、熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得易い。
【０１６８】
ところで、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合には、例えば、図１８に示すように、第１実施形態における基板２を厚さ方向に多段に重ねた熱電変換装置１７０としても構わない。
なお、図１８に示す形態では、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１６９】
図１８に示す熱電変換装置１７０は、第１主面２ａ上に、第１熱電変換膜１０、第２熱電変換膜１１、第１電極１３、第２電極１４、第１端子１５及び第２端子１６が設けられた基板２が厚さ方向に多段に重なった熱電変換モジュール１７１を備えている。
なお、図１８に示す例では、基板２が４段に重なった熱電変換モジュール１７１とされている。ただし、熱電変換モジュール１７１は、４段に限定されるものではなく、２段以上重なった多段構造とされていれば良い。
【０１７０】
さらに、熱電変換装置１７０は、最下段（１段目）に位置する基板２の第２主面２ｂ側に配設され、この基板２との間で熱伝達を行う第２伝熱板（本発明に係る第２の伝熱部材）１７２を備えている。
第２伝熱板１７２は、熱電変換装置１７０における受熱部材として機能する平板状の部材であり、その下端面が図示しない熱源に対して熱的に接している。これにより、第２伝熱板１７２で受けた熱源からの熱を、最下段に位置する基板２に伝えることが可能とされている。
【０１７１】
第２伝熱板１７２は、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成され、最下段に位置する基板２の第１部分２６に対して下方から熱的に接合され、最下段に位置する基板２の対向部分２５及び第２部分２７よりも、最下段に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。これにより、第２伝熱板１７２で受けた熱を、最下段に位置する基板２の対向部分２５及び第２部分２７よりも、最下段に位置する基板２の第１部分２６に伝えることができる。
すなわち、図１８に示す例では、第２伝熱板１７２は、最下段に位置する基板２の第１方向Ｌ１に隣り合う第１部分２６の間に挟まれた部分（すなわち対向部分２５、第２部分２７及び凹部６）よりも、最下段に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。
【０１７２】
第１伝熱板３は、熱電変換モジュール１７１において最上段（４段目）に位置する基板２の第１主面２ａ側に配設され、この基板２の第１主面２ａに設けられた第１電極１３に対して、第１実施形態と同様に凸部２１及び図示しない絶縁性部材を介して接合されている。
【０１７３】
熱電変換モジュール１７１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する基板２は、その上段に位置する基板２に対して、第１主面２ａ及び第２主面２ｂ同士が向かい合うように配置されている。
これにより、熱電変換モジュール１７１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する第２電極１４は、その上段に位置する基板２の第１部分２６に対して接合されている。この場合、第２電極１４は、第１部分２６に対して図示しないペースト状の物質等の他の部材を介して接合されていても良い。
【０１７４】
従って、熱電変換モジュール１７１において、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４は、第２電極１４を介して、その上段に位置する基板２の第１部分２６に対して熱的に接合され、その上段に位置する基板２の対向部分２５よりも、その上段に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。これにより、各段の熱電変換膜４には、各段の基板２の対向部分２５よりも、各段の基板２の第１部分２６を通じて熱が伝えられる。
また、図１８に示す例では、最上段以外の段（１段目〜３段目）に位置する熱電変換膜４は、その上段に位置する基板２の第１方向Ｌ１に隣り合う第１部分２６の間に挟まれた部分（すなわち対向部分２５、第２部分２７及び凹部６）よりも、その上段に位置する基板２の第１部分２６との間で熱伝達を行う。
【０１７５】
なお、この場合の熱電変換装置１７０には、第２伝熱板１７２で受けた熱を最下段に位置する基板２に伝えるので、各段における第２電極１４が温接点として機能し、第１電極１３が冷接点として機能する。そのため、各段における第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂが冷接点側の端部として機能し、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａが温接点側の端部として機能する。
【０１７６】
（熱電変換装置の作用）
上述したように構成された熱電変換装置１７０であっても、第１伝熱板３側から熱が伝わる場合と同様の作用効果を奏功することができる。それに加え、この熱電変換装置１７０によれば、熱電変換モジュール１７１を備えているので、放熱される熱を有効に利用することができ、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができる。従って、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１７７】
すなわち、この熱電変換装置１７０によれば、図１７に示す点線矢印のように、第２伝熱板１７２で受けた熱を、最下段に位置する基板２の第１部分２６を通じて優先的に最下段に位置する第２電極１４に伝えることができ、この第２電極１４を介して最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
さらに、最下段に位置する基板２の第１部分２６から最下段の第２電極１４に伝わった熱を、２段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて２段目に位置する第２電極１４に伝えることができ、この第２電極１４を介して２段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１７８】
このように、熱電変換膜４から第２電極１４を通じて放熱される熱を、該熱電変換膜４の上段に位置する基板２の第１部分２６を通じて上段に位置する熱電変換膜４における温接点側に伝えることができるので、放熱される熱を有効に利用することができる。従って、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができ、大きな発電量を効率良く得ることができる。
つまり、この熱電変換装置１７０によれば、第２伝熱板１７２が図１０に示す第５実施形態における熱電変換装置９０の第１伝熱板３と同様の役目を果たしており、放熱される熱の流れに着目すると、図１０に示す熱電変換装置９０と同様の作用効果を奏効することができる。
【０１７９】
さらに、この熱電変換装置１７０によれば、第１伝熱板３を例えば放熱或いは冷却部材として利用することができる。従って、第１伝熱板３による放熱或いは冷却効果を利用して、凸部２１及び最上段に位置する第１電極１３を通じて、最上段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における冷接点側を効果的に冷却することができる。
【０１８０】
なお、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合には、第１実施形態に限られず、全ての各実施形態及びその変形例に適用することが可能であり、いずれの場合であっても同様の作用効果を奏功することができる。
【０１８１】
例えば、図５に示す第２実施形態における熱電変換装置４０において、基板２側から熱電変換膜４側に熱が伝わる場合には、基板２に伝わった熱を、基板２の面内方向に移動させるよりも、基板２の第２部分２７、凸部２１及び第１伝熱板３を通じてより効果的に放熱或いは冷却させることができる。従って、熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差をさらに効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得易い。
【０１８２】
さらに、図９に示す第４実施形態における熱電変換装置８０の場合には、例えば第２伝熱板８１を受熱部材として機能させ、第１伝熱板３を放熱或いは冷却部材として機能させることができる。従って、第２伝熱板８１を通じて基板２を介して熱電変換膜４側に効率良く熱を伝えることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１８３】
なお、この熱電変換装置８０の場合には、第２伝熱板８１からの熱は、基板２の第１部分２６を通じて第２電極１４に伝わり易いので、第２電極１４が温接点として機能し、第１電極１３が冷接点として機能する。そのため、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂは冷接点側の端部として機能し、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａは温接点側の端部として機能する。
しかしながら、この場合であっても、基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、第２伝熱板８１から基板２に伝わった熱が、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうように移動してしまうことを抑制することができる。従って、熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を大きくすることができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１８４】
さらに、図１０に示す第５実施形態における熱電変換装置９０の場合であっても、最下段に位置する基板２側から熱が伝えられても良い。
この場合には、最下段に位置する基板２で受けた熱を、最下段に位置する基板２の第２部分２７を通じて最下段に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側（すなわち、第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ側及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂ側）に伝えることができる。
【０１８５】
このとき、最下段に位置する基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、最下段に位置する基板２で受けた熱が、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうように移動してしまうことを抑制することができる。従って、基板２の厚さ変化を利用することで、最下段に位置する熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、最下段に位置する基板２を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１８６】
また、最下段に位置する基板２の第２部分２７から最下段の第１電極１３に伝わった熱を、２段目に位置する基板２の第２部分２７を通じて２段目に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して２段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
このように、基板２の第２部分２７を通じて放熱される熱を、該基板２の上段に位置する基板２の第２部分２７を通じて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができるので、放熱される熱を有効に利用することができる。従って、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができ、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１８７】
上述のように、図１０に示す第５実施形態における熱電変換装置９０において、最下段に位置する基板２側から熱が伝わる場合であっても、第１伝熱板３側から熱が伝わる場合と同様の作用効果を奏功することができる。
それに加え、最下段に位置する基板２側から熱が伝わる場合には、第１伝熱板３を例えば放熱或いは冷却部材等として機能させることができるので、第１伝熱板３による放熱或いは冷却効果を利用して、最上段に位置する基板２に伝わった熱を、最上段に位置する基板２の面内方向に移動させるよりも凸部２１及び第１伝熱板３を通じて放熱或いは冷却させることができる。従って、結果的に、各段の熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得易い。
【０１８８】
ところで、図１０に示す第５実施形態における熱電変換装置９０において、最下段に位置する基板２側から熱が伝わる場合、例えば図１９に示すように、最下段（１段目）に位置する基板２の第２主面２ｂ側に、最下段に位置する基板２との間で熱伝達を行う第２伝熱板（本発明に係る第２の伝熱部材）１８０を設けても構わない。
【０１８９】
第２伝熱板１８０は、熱電変換装置９０における受熱部材として機能する平板状の部材であり、その下端面が図示しない熱源に対して熱的に接している。これにより、第２伝熱板１８０で受けた熱源からの熱を、最下段に位置する基板２の第２部分２７を通じて最下段に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
このように、第２伝熱板１８０を具備することで、より効率良く最下段に位置する基板２に熱を伝え易くなる。従って、各段の熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得易い。
【０１９０】
さらに、第２伝熱板１８０を具備する場合には、第２伝熱板１８０及び第１伝熱板３の両方を受熱部材として機能させ、第２伝熱板１８０及び第１伝熱板３の両方で熱を受けても構わない。
この場合には、図１９に示す点線矢印のように、第１伝熱板３で受けた熱を、凸部２１を通じて優先的に最上段（４段目）に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して最上段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
さらに、最上段に位置する第１電極１３に伝わった熱を、最上段に位置する基板２の第２部分２７を通じて３段目に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して３段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１９１】
これと同時に、図１８に示す点線矢印のように、第２伝熱板１８０で受けた熱を、最下段に位置する基板２の第２部分２７を通じて最下段に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して、最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
さらに、最下段の第１電極１３に伝わった熱を、２段目に位置する基板２の第２部分２７を通じて２段目に位置する第１電極１３に伝えることができ、この第１電極１３を介して２段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１９２】
従って、第２伝熱板１８０及び第１伝熱板３の両方で熱を受けたとしても、放熱される熱を有効に利用することができる。従って、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができ、大きな発電量を効率良く得ることができる。
なお、第２伝熱板１８０及び第１伝熱板３の両方で熱を受ける場合には、例えば、第２方向Ｌ２に沿って冷却風等の気流を熱電変換装置９０に向けて供給することで、熱電変換装置９０の内部から外部に向けて放熱を適切に行うことができる。
【０１９３】
さらに、図１１に示す第６実施形態における熱電変換装置１００の場合であっても、第２伝熱板１０１側から熱が伝えられても良い。
この場合には、第２伝熱板１０１を受熱部材として利用することができる。また、第２伝熱板１０１で受けた熱を最下段に位置する基板２に伝えるので、各段における第２電極１４が温接点として機能し、第１電極１３が冷接点として機能する。そのため、各段における第１熱電変換膜１０の後端部１０ａ及び第２熱電変換膜１１の前端部１１ｂが冷接点側の端部として機能し、第１熱電変換膜１０の前端部１０ｂ及び第２熱電変換膜１１の後端部１１ａが温接点側の端部として機能する。
【０１９４】
この場合の熱電変換装置１００によれば、第２伝熱板１０１で受けた熱を、凸部１０２及び最下段に位置する基板２の第１部分２６を通じて最下段に位置する第２電極１４に伝えることができ、この第２電極１４を介して、最下段に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
【０１９５】
このとき、最下段に位置する基板２における対向部分２５の少なくとも一部の厚さＴ１が、対向部分２５以外の基板２の他の少なくとも一部分よりも薄く形成されているので、最下段に位置する基板２に伝わった熱が、基板２内部において、温接点側から冷接点側に向かうように移動してしまうことを抑制することができる。従って、基板２の厚さ変化を利用することで、最下段に位置する熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間に生じる温度差が、最下段に位置する基板２を介した熱の伝導の影響によって小さくなることを抑制することができ、大きな発電量を得ることができる。
【０１９６】
また、最下段に位置する基板２の第１部分２６から最下段の第２電極１４に伝わった熱を、２段目に位置する基板２の第１部分２６を通じて２段目に位置する第２電極１４に伝えることができ、この第２電極１４を介して２段目に位置する第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができる。
このように、基板２の第１部分２６を通じて放熱される熱を、該基板２の上段に位置する基板２の第１部分２６を通じて第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１における温接点側に伝えることができるので、放熱される熱を有効に利用することができる。従って、各段の熱電変換膜４において発電量をそれぞれ得ることができ、大きな発電量を効率良く得ることができる。
【０１９７】
上述のように、図１１に示す第６実施形態における熱電変換装置１００において、第２伝熱板１０１側から熱が伝わる場合であっても、第１伝熱板３側から熱が伝わる場合と同様の作用効果を奏功することができる。
さらに、第２伝熱板１０１側から熱が伝わる場合には、第１伝熱板３を例えば放熱或いは冷却部材等として機能させることができるので、第１伝熱板３による放熱或いは冷却効果を利用して、各段の第１熱電変換膜１０及び第２熱電変換膜１１の冷接点側を効果的に冷却することができる。従って、結果的に、各段の熱電変換体４において温接点側と冷接点側との間の温度差を効果的に大きくすることができ、大きな発電量を得易い。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明によれば、基板の厚さ変化を利用して大きな発電量を得ることができ、熱電変換効率に優れた高品質、高性能な熱電変換装置を得ることができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１９９】
１、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１６０、１７０…熱電変換装置
２…基板
２ａ…第１主面（第１の面）
２ｂ…第２主面（第２の面）
３…第１伝熱板（第１の伝熱部材）
４、１５１…熱電変換膜（熱電変換体）
１３…第１電極（伝熱部）
２１…凸部（伝熱部）
２２…空隙部（低熱伝導部）
２５…基板の対向部分
２６…基板の第１部分
２７…基板の第２部分
８１、１０１、１７２、１８０…第２伝熱板（第２の伝熱部材）
９１、１０５、１７１…熱電変換モジュール
１２１…低熱伝導材（低熱伝導部）
【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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【国際調査報告】
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