(57)【要約】【課題】  熱を効率良く電気に変換することを可能とする熱電変換装置を提供する。【解決手段】  熱を電気に変換する熱電変換装置であり、熱電変換装置は、薄膜状で、尚かつ、積層構造からなる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を電気に変換する熱電変換装置であって、
前記熱電変換装置は、薄膜状で、尚かつ、積層構造からなることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記熱電変換装置の吸熱側に、発熱素子が設置されてなることを特徴とする請求項１記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記発熱素子は、液晶表示素子、半導体チップ、駆動電力源の何れか１つであることを特徴とする請求項２記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記熱電変換装置と前記発熱素子との間に熱伝導部材が設けられてなることを特徴とする請求項２または３記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材の少なくとも一面が酸化物で被覆されてなることを特徴とする請求項４記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記熱伝導部材は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項４または５記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記酸化物の厚みは、前記熱伝導部材の厚みより薄いことを特徴とする請求項５記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記酸化物は、陽極酸化法にて形成されてなることを特徴とする請求項５記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記酸化物の空孔に、炭素からなる物質が充填されてなることを特徴とする請求項５記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記熱電変換装置の放熱側に、ヒートシンクが設けられてなることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の熱電変換装置。
【請求項１１】
前記熱電変換装置と前記ヒートシンクとの間に、絶縁部材が設けられてなることを特徴とする請求項１０記載の熱電変換装置。
【請求項１２】
前記ヒートシンクは、熱移動手段と接続されてなることを特徴とする請求項１０または１１記載の熱電変換装置。
【請求項１３】
前記熱移動手段は、少なくとも銅、銀、金、アルミニウム、の何れか１種類を含む金属からなることを特徴とする請求項１２の熱電変換装置。
【請求項１４】
前記熱移動手段の表面は、電気絶縁部材で被服されてなり、
前記絶縁部材は、前記熱移動手段の内部の熱伝導率より小さいことを特徴とする請求項１２または１３記載の熱電変換装置。
【請求項１５】
前記熱移動手段は、ヒートパイプまたはＣｕワイヤーであることを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の熱電変換装置。
【請求項１６】
請求項１から１５の何れか１項に記載の熱電変換装置を搭載した端末装置であって、
前記熱電変換装置において変換した電気を蓄積する蓄積手段を有することを特徴とする端末装置。
【請求項１７】
前記熱電変換装置において変換した電気、または、前記蓄積手段に蓄積した電気を基に駆動制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１６記載の端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、ＰＤＡ、リモコン、ノート型ＰＣ、プロジェクタ装置等の端末装置において発生する熱を電気に変換する熱電変換装置、その熱電変換装置を搭載した端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話機は、高性能化と、小型化と、の相反する性能が要求されることが多い。例えば、高性能化に関しては、半導体素子の高集積化、高周波数化により、半導体素子の発熱密度が高くなり、結果として半導体素子の発熱温度が高くなり、携帯電話機の動作が不安定になるという問題が生じることになる。即ち、発熱による電子部品の劣化という問題が生じることになる。
【０００３】
また、液晶表示画面の高精細化、大型化、バックライトの高輝度化等により、消費電力が増加するといった問題が生じることになる。
【０００４】
また、携帯電話機の小型化に関し、携帯電話機の電源の長寿命化という要求がある。しかしながら、現状の携帯電話機は、通話のみならず動画出力や音声出力といった利用形態の多様化により、携帯電話機の稼働時間は、その携帯電話機の利用用途に対して十分満足するような寿命ではないことが問題となっている。
【０００５】
上記の問題を解決するために、半導体素子の温度上昇に関しては、放熱フィン、冷却ファン等の冷却構造を用いて、半導体素子の温度上昇を抑える方法がある。また、携帯電話機の電源の長寿命化に関しては、第２の電源を携帯電話機に搭載し、携帯電話機の電源の寿命を長くするなどの方法がある。
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、例えば、放熱フィン、冷却ファン等の冷却構造の採用は、携帯電話機の全重量を増加させることになる。また、第二の電源の搭載についても同様に、携帯電話機の全重量を増加させることになる。このため、上記の方法では、携帯電話機の小型化を図るという目的に反することになる。
【０００７】
次に、図１、図２を参照しながら、太陽電池を搭載した従来の携帯電話機について説明する。なお、図１は、太陽電池を搭載した携帯電話機の外観表面図を示し、図２は、太陽電池を搭載した携帯電話機の外観裏面図を示すものである。
【０００８】
従来のカメラ付き携帯電話機には、図１に示すように、表側筐体部（１０１）と、裏側筐体部（１０２）と、アンテナ（１０３）と、を有して構成される。
【０００９】
なお、表側筐体部（１０１）には、受話部（１０４）と、送話部（１０５）と、表示部（１０６）と、キー操作部（１０７）と、カメラ（１０８）と、太陽電池（１０９）と、が設けられている。また、裏側筐体部（１０２）には、太陽電池（１１０）と、充電電池（１１１）と、が設けられている。
【００１０】
また、携帯電話機の内部には、プリント基板が設けられており、該設けられたプリント基板には、アンテナ（１０３）からの電波を処理するための無線回路や、携帯電話機を制御する制御回路、表示部（１０６）を駆動する駆動回路などが設けられることになる。
【００１１】
この図１、図２に示す携帯電話機は、充電電池（１１１）を電力源として、発着信による通話を行うことになる。また、太陽電池（１０９、１１０）において生成した電力源を、待ち受け受信用の動力源として供給したり、充電電池（１１１）に供給したりしている。これにより、より長時間の待ち受け受信を可能にすると共に、長時間の通話を可能にしている。
【００１２】
しかしながら、図１、図２に示す携帯電話機は、ポケットの中や、カバンの中等の暗い場所では、携帯電話機に搭載された太陽電池（１０９、１１０）を基に電力を生成することができないため、十分な電力を確保することができないといった問題がある。
【００１３】
このようなことから、本発明より先に出願された技術文献として、半導体チップで発生した熱エネルギーを薄膜状熱電変換装置により電気エネルギーに変換し、これにより小型ファンを駆動し、半導体チップ等を冷却する方法が開示された文献がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
上記特許文献１は、半導体チップの発熱による熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、小型ファンの電力として供給しているため、小型ファンを駆動しても電池が消耗せず、電池の寿命を長くしている。
【００１５】
また、携帯端末機器の最外部に薄膜状熱電変換装置を設置し、該設置した薄膜状熱電変換装置を加温し、該加温した熱を電気に変換し、二次電池を充電する方法が開示された文献がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
上記特許文献２は、携帯端末機器の使用時には体温で加温し、携帯時には、例えば、ポケットに収納して携帯した場合、外気と体温との温度差により充電を行い、また、緊急時は、ライターの火などのような外部熱源を用いて充電を行い、屋外でも簡便に充電可能な方法としている。
【００１７】
また、外装体表面に配置された熱起電力変換素子と、無線電話における発信、着信を処理して通話を行うための無線送受信手段と、前記無線通信手段の電源となる充電電池と、前記熱起電力変換素子の起電力を、前記充電電池へ充電し、又は、前記無線送受信手段に動作用として供給する切替制御手段とを備えることを特徴とする携帯電話装置が開示された文献がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１８】
また、電子装置内部に二次電池、半導体チップ、半導体チップを搭載するパッケージと、該パッケージを搭載するプリント基板と、薄膜状熱電変換装置と、を備え、半導体パッケージの熱を、薄膜状熱電変換装置で冷却し、該熱を電気に変換し、二次電池を充電することで、電子装置の使用時間を長くすることができると共に、半導体パッケージの冷却にも寄与しており電子装置の小型軽量化を図る電子装置が開示された文献がある（例えば、特許文献４参照）。
【００１９】
また、フレキシブル基板上に、積層構造をなし直列接続された薄膜型熱電変換素子モジュールを形成してなることを特徴とする薄膜型熱変換素子モジュールの構造体が開示された文献がある（例えば、特許文献５参照）。
【００２０】
また、装置外部の電源から電力を受けて動作し、該動作時に発生する発熱体を具備する画像形成装置において、前記発熱体から発せられる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、前記熱変換素子から前記電気エネルギーを受け取って消費電力に充当する電源回路と、を備え、省資源に寄与した画像形成装置が開示された文献がある（例えば、特許文献６参照）。
【００２１】
また、従来の熱電変換装置は、Ｐ型とＮ型との熱電変換素子結晶を柱状形状となるようにそれぞれ所定の寸法に切り出した後、アルミナセラミックス板等の基体に、Ｐ−Ｎ接続となるように、低融点金属により接続固定することになる。その後、アルミナセラミックス板で素子を挟むように低融点金属により接続固定し、熱電変換モジュールとし、発熱体に接続利用している。このように、発熱体と熱電変換素子との間には熱伝導率の小さいアルミナセラミックス板が介在するため、速やかな熱移動を困難としている問題がある。
【特許文献１】特開平９−９２７６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１１６６号公報
【特許文献３】特開平９−１８６７５３号公報
【特許文献４】特開２０００−１４０２６号公報
【特許文献５】特開昭６３−１０２３８２号公報
【特許文献６】特開２００５−２４７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
なお、上記特許文献１のように、小型ファンを搭載して冷却するという方法は、通常、冷却効率を上げるために放熱フィンも設ける構成となっているため、全体の構成が大型化し、重量も重くなるという問題が生じることになる。このため、携帯電話機の特徴の１つである、小型化、軽量化という特徴が損なわれてしまうことになる。
【００２３】
また、上記特許文献２は、使用時の体温（手）、特に、携帯電話機を使用するときの環境によっては、体温（手）と外気温との温度差が小さくなり、充電ができない場合もある。また、ライターの火などのような外部熱源を用いて充電を行うことから、ライターの火のような熱源を常時携帯しなければならないと言った問題が生じることになる。
【００２４】
また、上記特許文献３は、携帯時の環境により、ポケット内部（体温）と外気温との温度差がない場合には、熱起電力変換素子による充電供給を十分に行うことができないといった問題が生じることになる。
【００２５】
また、上記特許文献４は、半導体チップを搭載するパッケージと、薄膜状熱電変換装置と、がパッケージを搭載するプリント基板と同一基板に有り、しかも、半導体チップはリード線でプリント基板の配線に接続されているため、半導体チップの熱がリード線を通してプリント基板に熱伝達し、その結果、薄膜状熱電変換装置で十分な温度差を得られないという問題が生じることになる。また、同一プリント基板上に接続される他の素子からの熱でも薄膜状熱電変換装置に大きな温度差が得られない問題が生じることになる。また、熱電半導体を素子プレートで挟み込み薄膜状熱電変換装置を構成しているため、薄膜状熱電変換装置の体積が大きく、電子装置の小型化、軽量化を図ることが困難となる。
【００２６】
また、上記特許文献５に開示されている薄膜型熱変換素子モジュールの構造体は、数μｍ〜数十μｍの厚みとなるため、出力電圧が小さく、かつ、温度差を確保することが困難となる。
【００２７】
また、上記特許文献６に開示されている画像形成装置は、Ｐ−Ｎ型半導体熱伝素子で構成されるゼーベック素子を熱電変換素子として用いているが、その具体的な構成について何ら開示がない。
【００２８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱を効率良く電気に変換することを可能とする熱電変換装置及び端末装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有することとする。
【００３０】
本発明にかかる熱電変換装置は、熱を電気に変換する熱電変換装置であって、熱電変換装置は、薄膜状で、尚かつ、積層構造からなることを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明にかかる熱電変換装置は、熱電変換装置の吸熱側に、発熱素子が設置されてなることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、発熱素子は、液晶表示素子、半導体チップ、駆動電力源の何れか１つであることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、熱電変換装置と発熱素子との間に熱伝導部材が設けられてなることを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明にかかる熱電変換装置は、熱伝導部材の少なくとも一面が酸化物で被覆されてなることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、熱伝導部材は、アルミニウムからなることを特徴とするものである。
【００３６】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、酸化物の厚みは、熱伝導部材の厚みより薄いことを特徴とするものである。
【００３７】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、酸化物は、陽極酸化法にて形成されてなることを特徴とするものである。
【００３８】
また、本発明にかかる熱電変換装置は、酸化物の空孔に、炭素からなる物質が充填されてなることを特徴とするものである。
【００３９】
また、本発明にかかる熱電変換装置は、熱電変換装置の放熱側に、ヒートシンクが設けられてなることを特徴とするものである。
【００４０】
また、本発明にかかる熱電変換装置は、熱電変換装置とヒートシンクとの間に、絶縁部材が設けられてなることを特徴とするものである。
【００４１】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、ヒートシンクは、熱移動手段と接続されてなることを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、熱移動手段は、少なくとも銅、銀、金、アルミニウム、の何れか１種類を含む金属からなることを特徴とするものである。
【００４３】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、熱移動手段の表面は、電気絶縁部材で被服されてなり、絶縁部材は、熱移動手段の内部の熱伝導率より小さいことを特徴とするものである。
【００４４】
また、本発明にかかる熱電変換装置において、熱移動手段は、ヒートパイプまたはＣｕワイヤーであることを特徴とするものである。
【００４５】
また、本発明にかかる端末装置は、上記記載の熱電変換装置を搭載した端末装置であって、熱電変換装置において変換した電気を蓄積する蓄積手段を有することを特徴とするものである。
【００４６】
また、本発明にかかる端末装置は、熱電変換装置において変換した電気、または、蓄積手段に蓄積した電気を基に駆動制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、薄膜状で、尚かつ、積層構造からなる熱電変換装置とすることで、熱を効率良く電気に変換することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
まず、図６を参照しながら、本実施形態における熱電変換装置の特徴について説明する。
【００４９】
本実施形態における熱電変換装置は、熱を電気に変換する熱電変換装置であって、熱電変換装置は、薄膜状で、尚かつ、積層構造からなることを特徴とするものである。これにより、熱を効率良く電気に変換することが可能となる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態における熱電変換装置について詳細に説明する。なお、以下に説明する熱電変換装置は、携帯電話機等の移動体通信端末装置に搭載した場合を例にして説明することにするが、本実施形態における熱電変換装置を搭載する端末装置は、移動体通信端末装置に限定するものではなく、ノート型ＰＣ、プロジェクタ装置等、小型化、軽量化を図る端末装置に適用可能である。
【００５０】
（第１の実施形態）
まず、図３、図４を参照しながら、第１の実施形態の移動体通信端末装置について説明する。なお、図３は、薄膜状熱電変換装置を搭載したカメラ付き移動体通信端末装置の外観図を示し、図４は、側面図を示す。
【００５１】
本実施形態における移動体通信端末装置は、図３、図４に示すように、表側筐体部（１）と、裏側筐体部（２）と、アンテナ（３）と、を有して構成される。アンテナ（３）は、無線電話における発着信を処理し、通話や情報の授受を行うものである。
【００５２】
なお、表側筐体部（１）には、図３に示すように、受話部（４）と、送話部（５）と、液晶表示装置（６）と、キー操作部（７）と、カメラ（８）と、を有して構成される。
【００５３】
また、裏側筐体部（２）には、図４に示すように、移動体通信端末装置の電力源となる充電電池（９）を有して構成される。なお、この充電電池（９）は、移動体通信端末装置の裏側筐体部（２）に着脱可能に配置される。
【００５４】
また、移動体通信端末装置の内部には、図５に示すプリント基板（１０）が設けられており、このプリント基板（１０）上には、図５に示すように、移動体通信端末装置を制御する制御回路（１１）、液晶表示装置（６）を構成する半導体素子（１３）を駆動制御する液晶表示素子駆動回路（１２）、図３、図４に示すアンテナ（３）からの電波を処理する無線回路（図示せず）等が設けられることになる。なお、制御回路（１１）、液晶表示素子駆動回路（１２）、無線回路（図示せず）等は、半田等によりプリント基板（１０）上に接続されることになる。
【００５５】
なお、上記の制御回路（１１）を構成する半導体素子（１４）や、液晶表示素子駆動回路（１２）を構成する半導体素子（１３）の領域上には、２層に積層して構成される薄膜状熱電変換装置が設けられている。なお、薄膜状熱電変換装置は、直列接続にて構成されることになる。
【００５６】
次に、図６を参照しながら、本実施形態における薄膜状熱電変換装置について説明する。
【００５７】
本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、図６に示すように、薄膜状熱電変換装置の吸熱側が、半導体素子領域内に位置し、尚かつ、薄膜状熱電変換装置の放熱側が半導体素子領域外に位置するように構成されることになる。
【００５８】
この図６に示す本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、薄膜状熱電変換装置等において発生する熱を電力に変換し、該変換した電力を、図６に示す電力取り出し電極部（２６）から配線部（２７）、充電回路（２８）、を介して蓄電装置（２９）に供給することになる。これにより、図１、図２に示すような太陽電池を搭載した移動体通信端末装置と異なり、暗い場所等でも電力を生成し、該生成した電力を蓄電装置（２９）に供給することが可能となる。
【００５９】
また、薄膜状熱電変換装置において生成した電力を通信手段の電力源として利用することが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、図６に示すように、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板（２０）の片面を、アルマイト処理し、アルミニウム板（２０）の表面に１μｍ程度の厚さの酸化アルミニウムを形成し、電気絶縁層（２１）を形成する。
【００６１】
次に、上記形成した電気絶縁層（２１）上に、Ｐ型半導体素子（２２）とＮ型半導体素子（２３）とを一対とした薄膜状熱電変換部（２４）を８対形成し、該形成した薄膜状熱電変換部（２４）の夫々を、アルミニウムや銅などの金属配線（２５）で直列接続し、一層目の薄膜状熱電変換装置を形成する。
【００６２】
次に、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置の上に、ポリイミド樹脂のような高耐熱性樹脂をスプレー塗布し、０．１ｍｍ程度の厚さの高耐熱性樹脂層（図示せず）を形成することになる。このとき、一層目の薄膜状熱電変換装置の電力取り出し電極部（２６）をマスキングし、一層目の電力取り出し電極部（２６）に高耐熱性樹脂を塗布しないようにする。
【００６３】
次に、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置上に、二層目の薄膜状熱電変換装置を、上述した同様の方法にて形成して積層し、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置を形成する。なお、この場合、薄膜状熱電変換装置全ての出力を、直列に接続し、その両端の電力取り出し電極部（２６）を、配線部（２７）に接続し、該接続した配線部（２７）を充電回路（２８）に接続し、充電回路（２８）を介して蓄電装置（２９）に接続する。
【００６４】
なお、Ｐ型半導体素子（２２）と、Ｎ型半導体素子（２３）と、に適用可能な材料しては、例えば、Ｂｉ−Ｔｅ系の合金を薄膜状に加工したものが挙げられる。
【００６５】
具体的には、Ｐ型、Ｎ型各半導体素子の外形寸法において、厚み０．３ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍ、とし、素子の厚み（素子高さ）が最も小さくなる関係とすることが好ましい。
【００６６】
なお、蓄電装置（２９）としては、金属リチウム二次電池、アルカリ蓄電池、鉛酸系電池、リチウムポリマー電池、等の電池や、キャパシタ等が挙げられる。
【００６７】
これらの蓄電装置（２９）を、図６に示す薄膜状熱電変換装置に接続することで、薄膜状熱電変換装置において生成した電気を、蓄電装置（２９）に蓄電することが可能となり、蓄電装置（２９）に蓄電した電気を用いて、図３、図４に示す移動体通信端末装置に搭載される液晶表示装置（６）や移動体通信端末装置自体の駆動電力として利用することが可能となる。また、蓄電装置（２９）の容量を変化することで、様々な用途に利用することが可能になる。
【００６８】
なお、図６に示す薄膜状熱電変換装置は、Ｐ型半導体素子（２２）と、Ｎ型半導体素子（２３）と、を構成する材料として、Ｂｉ−Ｔｅ系の合金にて形成することとしたが、これらの材料に限定するものではなく、Ｆｅ−Ｓｉ系や、金属酸化物系の熱電半導体素子も適用可能である。
【００６９】
また、金属配線（２５）の材料は、金、銀、クロム、ニッケルなどが適用可能であり、導電性の材料であれば特に限定するものではなく、また、これら単金属以外にもアルミニウムに銅、シリコンを含む化合物やニッケル、クロムなどのような合金を適用することも可能である。
【００７０】
また、図６に示す薄膜状熱電変換装置は、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置を示したが、これに限定されるものではなく、３層積層構造やそれ以上の積層構造の薄膜状熱電変換装置を構成することも可能である。なお、性能とコストとのバランスを考慮し、積層数を決定することになるが、積層数が増加すると、薄膜状熱電変換装置で発生する熱の熱伝達や、製造コストなどの問題が発生するため、積層数としては、１０層未満が好ましい。
【００７１】
次に、図６に示す薄膜状熱電変換装置を搭載した移動体通信端末装置における制御動作について以下に説明する。
【００７２】
移動体通信端末装置は、充電可能な充電電池（９）を電力源とし、その発信、受（着）信による通話、待ち受け受信、及び、通信時には、移動体通信端末装置内に設けられる半導体素子（１３、１４）から熱が発生することになる。
【００７３】
本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、熱伝導性の良いアルミニウム板（２０）上に電気絶縁層（２１）としての陽極酸化層を薄く形成することで、熱移動の損失を少なくすることが可能となる。その結果、移動体通信端末装置内に設けられる半導体素子（１３、１４）において発生した熱を、薄膜状熱電変換装置の吸熱側に熱移動することが可能となる。
【００７４】
また、薄膜状熱電変換装置の積層化により、薄膜状熱電変換装置の吸熱側と、放熱側と、の熱の温度差を大きくすることが可能となるため、大きな熱起電力を生成することが可能となる。そして、薄膜状熱電変換装置において生成した熱起電力を、待ち受け受信用の電力源としたり、または、充電電池の電力源として供給したりすることが可能となる。これにより、長時間の待ち受け受信が可能になると共に、長時間の通話が可能になる。また、積層化構造の薄膜状熱電変換装置により、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子との組み合わせ数が同じ単層構造の薄膜状熱電変換装置と比べても、熱起電力を増加させることが可能となる。
【００７５】
このように、本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、発熱素子の厚みと、同等、もしくは、発熱素子より薄い薄膜状熱電変換装置を積層化した構造とすることで、移動体通信端末装置の内部で発生した熱を電気に変換して利用することが可能となる。また、本実施形態における薄膜状熱電変換装置を搭載することで、移動体通信端末装置自体を薄くすることが可能となり、移動体通信端末装置の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、２層以上に積層化した薄膜状熱電変換装置の吸熱側を、移動体通信端末装置の筐体内部に搭載される液晶表示素子、半導体素子など、移動体通信端末装置の動作時に発熱する発熱領域内に設け、また、薄膜状熱電変換装置の放熱側を、発熱領域外に設けることで、発熱領域内において発生した熱を効率よく熱電変換装置に伝達することが可能となり、効率よく熱を電気に変換することが可能となる。
【００７７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００７８】
第２の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、例えば、図７に示すように、厚み０．３ｍｍのアルミニウム板（３０）の片面を、陽極酸化処理し、酸化アルミニウムからなる厚さ１０μｍ程度の電気絶縁層（３１）を形成する。
【００７９】
なお、具体的な陽極酸化処理の条件としては、電解液に１０％濃度の硫酸を用いることになる。なお、本実施形態では、５％のグリセリンを添加する。
【００８０】
電解液の温度は約３５度、電圧は１５Ｖ、電力は１ＫＷ／ｍ2、処理時間は１５分とし、電気絶縁層（３１）としての陽極酸化皮膜を形成する。この陽極酸化処理したアルミニウム板（３０）を、３００ｎｍ程度の炭素微粒子を３０％含む水溶液中に浸漬、煮沸し、陽極酸化皮膜の表面の空孔に、炭素微粉末を充填すると共に、封孔処理を行うことになる。
【００８１】
なお、空孔の密度は、処理方法により異なるが、〜１０8/ｃｍ2であり、陽極酸化皮膜と空孔中の炭素の熱伝導性により、熱伝導性を有する電気絶縁層（３１）を形成することが可能となる。
【００８２】
次に、アルミニウム板（３０）上に形成した電気絶縁層（３１）上に、アルミナセラミックス基板（３２）上に設置した薄膜状熱電変換装置（３３）を当接する。
【００８３】
また、電気絶縁層（３１）を形成しない他方のアルミニウム板（３０）上に、発熱素子となる液晶表示素子（３４）を当接する。
【００８４】
第２の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、薄膜状熱電変換装置（３３）と、熱伝導部材となるアルミニウム板（３０）と、を当接する電気絶縁層（３１）を薄く形成することで、電気絶縁層（３１）での熱移動の抵抗を小さくすることが可能となり、電気絶縁と熱伝導との両立を図ることが可能となる。
【００８５】
このように、本実施形態における熱電変換装置は、熱伝導部材の母材を、熱伝導性の良好なアルミニウムとし、熱伝導部材となるアルミニウムの表面に、陽極酸化処理を施し、アルミニウム酸化物を形成することで、熱電変換装置を直接当接することが可能となる。このため、熱伝達を向上させ、熱起電力の向上を図ることが可能となる。
【００８６】
また、アルミニウム酸化物の空孔に、炭素からなる物質を充填することで、熱伝達を向上させ、熱起電力の向上を図ることが可能となる。
【００８７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
【００８８】
まず、図８を参照しながら、第３の実施形態における薄膜状熱電変換装置について説明する。
【００８９】
第３の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、２層積層構造の２層積層薄膜状熱電変換装置（４０）の吸熱側に、電気絶縁層となるポリイミド樹脂層（４１）と、熱伝導部材となる炭素シート（４２）と、液晶表示装置（４３）と、を積層し、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置（４０）の放熱側が液晶表示装置（４３）の領域外に位置するようにしたことを特徴とするものである。
【００９０】
第３の実施形態における薄膜状熱電変換装置（４０）は、例えば、アルミナセラミックス板上にＢｉ-Ｔｅ系の合金を薄膜状に加工したＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とを形成し、該形成したＰ型半導体素子と、Ｎ型半導体素子と、をアルミニウムなどの金属配線で直列接続し、一対の薄膜状熱電変換部を形成し、該形成した一対の薄膜状熱電変換部を６組直列的に接続し、一層目の薄膜状熱電変換装置を形成する。
【００９１】
そして、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置上に、ポリイミド樹脂のような高耐熱性樹脂を０．１ｍｍ程度スプレー塗布し、高耐熱性樹脂層を形成する。このとき、一層目の電力取り出し電極部となる第１層目電力取り出し電極部（４４）は、マスキングし、第１層目電力取り出し電極部（４４）に高耐熱性樹脂が塗布されないようにする。
【００９２】
次に、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置と同じ方法で、一層目の薄膜状熱電変換装置上に、二層目の薄膜状熱電変換装置を形成し、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置を形成する。なお、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の電力取り出し電極部（４４、４５）は、アルミニウムや銅などの金属配線で充電回路（図示せず）に接続されることになる。
【００９３】
そして、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の上に、電気絶縁層となるポリイミド樹脂層（４１）と、熱伝導部材となる炭素シート（４２）と、液晶表示装置（４３）と、を積層することになる。
【００９４】
次に、図８に示す薄膜状熱電変換装置を搭載した移動体通信端末装置における制御動作について以下に説明する。
【００９５】
移動体通信端末装置は、充電可能な充電電池（９）を電力源とし、その発信、受（着）信による通話、待ち受け受信、及び、通信時には、移動体通信端末装置内に設けられる半導体素子から熱が発生することになる。
【００９６】
本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、熱伝導部材となる炭素シート（４２）により薄膜状熱電変換装置との密着性が向上することになり、液晶表示装置（４３）において発生した熱が、炭素シート（４２）を介して薄膜状熱電変換装置の吸熱側に速やかに熱移動することが可能となる。
【００９７】
また、薄膜状熱電変換装置の積層化により、薄膜状熱電変換装置の吸熱側と、放熱側と、の熱の温度差を大きくすることが可能となるため、大きな熱起電力を生成することが可能となる。そして、薄膜状熱電変換装置において生成した熱起電力を、待ち受け受信用の電力源としたり、または、充電電池の電力源として供給したりすることが可能となる。
【００９８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
【００９９】
まず、図９、図１０を参照しながら、第４の実施形態における薄膜状熱電変換装置について説明する。
【０１００】
第４の実施形態の薄膜状熱電変換装置は、図９に示すように、ヒートシンク（５０）と、ヒートパイプ（５１）と、からなる放熱装置（５２）と接続して構成される。そして、図１０に示すように、ヒートパイプ（５１）の一方が熱伝導板（５３）に接続されることになる。
【０１０１】
第４の実施形態の薄膜状熱電変換装置は、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の吸熱側が、移動体通信端末装置の液晶表示装置（６）の領域内「半導体素子領域（発熱領域）内」となるようにし、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の放熱側が、移動体通信端末装置の液晶表示装置（６）の領域外「半導体素子領域（発熱領域）外」となるようにする。
【０１０２】
次に、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の放熱側に、ヒートシンク（５０）と、ヒートパイプ（５１）と、から構成される放熱装置（５２）を接続し、ヒートパイプ（５１）の一端を、移動体通信端末装置外装部に接続した熱伝導板（５３）に接続する。なお、熱伝導板（５３）は、銅などから構成される。
【０１０３】
なお、第４の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、例えば、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板の片面を、陽極酸化処理し、アルミニウム板表面に、１μｍ程度の厚さの酸化アルミニウムを形成し、電気絶縁層を形成することになる。
【０１０４】
次に、上記形成した電気絶縁層に対し、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とを一対とした薄膜状熱電変換部を４対形成し、該形成した薄膜状熱電変換部の夫々を、アルミニウムや銅などの金属配線で直列接続し、一層目の薄膜状熱電変換装置を形成する。
【０１０５】
次に、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置上に、ポリイミド樹脂のような高耐熱性樹脂を０．１ｍｍ程度スプレー塗布し、高耐熱性樹脂層を形成する。
【０１０６】
このとき、一層目の電力取り出し電極部となる第１層目電力取り出し電極部（５４）は、マスキングし、第１層目電力取り出し電極部（５４）に高耐熱性樹脂が塗布されないようにする。
【０１０７】
次に、上記形成した一層目の薄膜状熱電変換装置と同じ方法で、一層目の薄膜状熱電変換装置上に二層目の薄膜状熱電変換装置を形成し、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置を形成する。
【０１０８】
次に、一層目の薄膜状熱電変換装置の第１層目電力取り出し電極部（５４）と、二層目の薄膜状熱電変換装置の第２層目電力取り出し電極部（５５）と、を、金属配線（図示せず）を介して充電回路（図示せず）に接続することになる。
【０１０９】
次に、薄膜状熱電変換装置の放熱側に、ヒートパイプ（５１）を接続したヒートシンク（５０）を当接し、固定する。そして、ヒートパイプ（５１）の他方を移動体通信端末装置の内部を介して、図１０に示すように、熱伝導板（５３）に接続し、移動体通信端末装置の外装に接続する。
【０１１０】
次に、図９、図１０に示す薄膜状熱電変換装置を搭載した移動体通信端末装置における制御動作について以下に説明する。
【０１１１】
移動体通信端末装置は、充電可能な充電電池（９）を電力源とし、その発信、受（着）信による通話、待ち受け受信、及び、通信時には、移動体通信端末装置内に設けられる半導体素子から熱が発生することになる。
【０１１２】
本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、半導体素子において発生した熱を電気に変換し、該変換した電気を待ち受け受信用の電力源としたり、または、充電電池の電力源として供給したりすることが可能となる。これにより、より長時間の待ち受け受信を可能にすると共に、長時間の通話を可能にしている。
【０１１３】
更に、本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、ヒートシンク（５０）と、ヒートパイプ（５１）と、により半導体素子上の温度、即ち、薄膜状熱電変換装置の吸熱側と、放熱側と、の温度差を大きくし、薄膜状熱電変換装置で発生する起電力を増加することが可能となる。このため、大きな電力を充電回路に供給することが可能となる。
【０１１４】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
【０１１５】
まず、図１１を参照しながら、第５の実施形態の薄膜状熱電変換装置について説明する。
【０１１６】
第５の実施形態の薄膜状熱電変換装置は、ヒートシンク（６０）と、φ３のＣｕワイヤー（６１）と、からなる放熱装置（６２）と接続して構成される。
【０１１７】
第５の実施形態の薄膜状熱電変換装置は、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の吸熱側が、移動体通信端末装置の液晶表示装置（６）の領域内「半導体素子領域（発熱領域）内」となるようにし、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の放熱側が、移動体通信端末装置の液晶表示装置（６）の領域外「半導体素子領域（発熱領域）外」となるようにする。
【０１１８】
次に、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の放熱側に、ヒートシンク（６０）と、Ｃｕワイヤー（６１）と、から構成される放熱装置（６２）を接続し、Ｃｕワイヤー（６１）の一端を、第４の実施形態と同様に、移動体通信端末装置外装部に接続した熱伝導板（図示せず）に接続することになる。
【０１１９】
なお、第５の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、第４の実施形態の薄膜状熱電変換装置と同様な方法にて形成することになる。
【０１２０】
まず、薄膜状熱電変換装置の放熱側に、Ｃｕワイヤー（６１）を接続したヒートシンク（６０）を当接し、固定する。また、Ｃｕワイヤー（６１）は、移動体通信端末装置の内部を介して熱伝導板（図示せず）に接続し、熱伝導板（図示せず）を、移動体通信端末装置の外装に接続する。なお、Ｃｕワイヤー（６１）は、単線、複線の何れの接続線を適用することが可能である。
【０１２１】
次に、図１１に示す薄膜状熱電変換装置を搭載した移動体通信端末装置における制御動作について以下に説明する。
【０１２２】
移動体通信端末装置は、充電可能な充電電池（９）を電力源とし、その発信、受（着）信による通話、待ち受け受信、及び、通信時には、移動体通信端末装置内に設けられる半導体素子から熱が発生することになる。
【０１２３】
本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、半導体素子において発生した熱を電気に変換し、該変換した電気を待ち受け受信用の電力源としたり、または、充電電池の電力源として供給したりすることが可能となる。これにより、より長時間の待ち受け受信を可能にすると共に、長時間の通話を可能にしている。
【０１２４】
更に、本実施形態における薄膜状熱電変換装置は、ヒートシンク（６０）と、Ｃｕワイヤー（６１）と、により半導体素子上の熱移動を向上させ、その結果、薄膜状熱電変換装置の吸熱側と、放熱側と、の温度差を大きくし、薄膜状熱電変換装置で発生する起電力を増加することが可能となる。このため、大きな電力を充電回路に蓄積することが可能となる。
【０１２５】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
【０１２６】
第６の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、薄膜状熱電変換装置の放熱側に、ポリ塩化ビニル等のＣｕよりも熱伝導率が小さい材料を被覆したＣｕワイヤーを接続したヒートシンクを当接し、固定する。また、Ｃｕワイヤーは、移動体通信端末装置の内部を介して熱伝導板（図示せず）に接続し、熱伝導板（図示せず）を、移動体通信端末装置の外装に接続する。このように、第６の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、ポリ塩化ビニル等のＣｕよりも熱伝導率が小さい材料を被覆したＣｕワイヤーを適用することで、Ｃｕワイヤーからの外部への熱移動を防止することが可能となり、移動体通信端末装置内への熱の発散を防止することが可能となる。
【０１２７】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。
【０１２８】
第７の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、図１２に示すように、電流制御回路（７１）と、電圧制御回路（７２）と、充電制御回路（７３）と、入力部（７４）と、出力部（７５）と、から構成される充電回路（７０）に接続し、該接続した充電回路（７０）を介して充電電池（７６）と接続し、薄膜状熱電変換装置において生成した電力を充電電池（７６）に供給し、移動体通信端末装置の動作用電力源とする。
【０１２９】
第７の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の吸熱側（充電電池搭載領域）に、移動体通信端末装置の充電電池を設置し、薄膜状熱電変換装置の放熱側に設けられる電力取り出し電極部を、充電回路（７０）の入力部（７４）に接続し、充電回路（７０）の出力部（７５）を充電電池（７６）に接続した構成とした。
【０１３０】
なお、第７の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、上述した第１の実施形態における薄膜状熱電変換装置と同様な方法を用いて形成することになる。
【０１３１】
例えば、アルミニウム板の片面を、陽極酸化処理し、陽極酸化層を形成する。そして、その形成した陽極酸化層上に、薄膜状のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とを正負極を交互に複数個接続する。
【０１３２】
なお、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子との材料としては、例えば、Ｂｉ-Ｔｅ系の合金を薄膜状に加工し、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子と、を電気的に接続し、一対の薄膜状熱電変換部を形成する。そして、この薄膜状熱電変換部を複数組直列接続し、一層目の薄膜状熱電変換装置を構成する。そして、一層目の薄膜状熱電変換装置上に、ポリイミ度樹脂のような絶縁層を形成し、該形成した絶縁層上に、上述した一層目の薄膜状熱電変換装置と同様な薄膜状熱電変換装置を積層し、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置を形成することになる。
【０１３３】
そして、上記形成した２層積層構造の薄膜状熱電変換装置の両端に、アルミニウムや銅などの金属配線を接続し、金属配線を充電回路（７０）に接続する。なお、充電回路（７０）は、充電電池（７６）の充電状態を基に、薄膜状熱電変換装置からの入力電力を制御することになる。
【０１３４】
第７の実施形態における薄膜状熱電変換装置は、移動体通信端末装置の動作時に発生する充電電池の熱を、２層積層構造の薄膜状熱電変換装置で電気に変換し、該変換した電気を薄膜状熱電変換装置と接続された充電回路に供給し、充電回路を介して充電電池に蓄積することが可能となる。これにより、暗い場所等でも、電力を生成し、十分な充電を確保することが可能となる。また、薄膜状熱電変換装置において生成した起電力を通信手段の電源として利用することが可能となる。
【０１３５】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、端末装置の動作時に発生する熱を、電力に変換し、該変換した電力を蓄電装置で蓄積することが可能となるため、電源切れの心配のない端末装置を構成することが可能となる。また、廃熱（エネルギー）を捨てることなく、有効活用することが可能となり、地球温暖化対策等の環境保護にも役立つことになる。
【０１３７】
また、熱を外部に移動して熱電変換するため、端末装置の動作時に発生する熱による端末装置の素子の劣化を防止し、端末装置の品質の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】従来の携帯電話機の構成を示す外観表面図である。
【図２】従来の携帯電話機の構成を示す外観裏面図である。
【図３】本実施形態における移動体通信端末装置の構成を示す外観図である。
【図４】本実施形態における移動体通信端末装置の構成を示す側面図である。
【図５】本実施形態における移動体通信端末装置の内部に搭載されるプリント基板の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す図である。
【図９】第４の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す第１の図である。
【図１０】第４の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す第２の図である。
【図１１】第５の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す図である。
【図１２】第７の実施形態における薄膜状熱電変換装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１    表側筐体部
２    裏側筐体部
３    アンテナ
４    受話部
５    送話部
６    液晶表示装置
７    キー操作部
８    カメラ
９    充電電池
１０    プリント基板
１１    制御回路
１２    液晶表示素子駆動回路
１３、１４    半導体素子
２０    アルミニウム板
２１    電気絶縁層
２２    Ｐ型半導体素子
２３    Ｎ型半導体素子
２４    薄膜状熱電変換部
２５    金属配線
２６    電力取り出し電極部
２７    配線部
２８    充電回路
２９    蓄電装置
３０    アルミニウム板
３１    電気絶縁層
３２    アルミナセラミックス板
３３    薄膜状熱電変換装置
３４    液晶表示素子
４０    ２層積層薄膜状熱電変換装置
４１    ポリイミド樹脂層（電気絶縁層）
４２    炭素シート（熱伝導部材）
４３    液晶表示装置
４４    第１層目電力取り出し電極部
４５    第２層目電力取り出し電極部
５０    ヒートシンク
５１    ヒートパイプ
５２    放熱装置
５３    熱伝導板
６０    ヒートシンク
６１    Ｃｕワイヤー
６２    放熱装置
７０    充電回路
７１    電流制御回路
７２    電圧制御回路
７３    充電制御回路
７４    入力部
７５    出力部
７６    充電電池
【図１】
2007042895.tif 000003
【図２】
2007042895.tif 000004
【図３】
2007042895.tif 000005
【図４】
2007042895.tif 000006
【図５】
2007042895.tif 000007
【図６】
2007042895.tif 000008
【図７】
2007042895.tif 000009
【図８】
2007042895.tif 000010
【図９】
2007042895.tif 000011
【図１０】
2007042895.tif 000012
【図１１】
2007042895.tif 000013
【図１２】
2007042895.tif 000014