(57)【要約】【課題】  構成を簡素化しつつ耐久性を向上できる。【解決手段】  熱電変換装置は、少なくとも１つの熱電変換体と、該熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、上記電極材料は、導電性を有する高分子材料を含む。熱電変換装置では、熱電変換体と電極の熱膨張係数の違いから生じる応力を電極で有効に吸収することができ、熱サイクルの繰り返し特性が良好な、耐用寿命の長い熱電変換装置を実現できる。結果として、熱電変換装置によれば、構成を簡素化しつつ耐久性を向上できる。【選択図】図２
2017204591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの熱電変換体と、
前記熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、
前記電極材料は、導電性を有する高分子材料を含むことを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記高分子材料は、導電性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
少なくとも１つの熱電変換体と、
前記熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、
前記電極材料は、相対的に導電性が高い材料と導電性が低い材料を含むことを特徴とする熱電変換装置。
【請求項４】
前記導電性が高い材料と導電性が低い材料は混在していることを特徴とする請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記導電性が低い材料は、前記導電性が高い材料よりも硬度が低い材料であることを特徴とする請求項３又は４に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記電極材料は、前記導電性が高い材料を２０〜８０重量％含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記電極と前記熱電変換体との間に導電層を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記導電層は、金属又は合金からなることを特徴とする請求項７に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電極は、互いに対向配置された第１及び第２基板のうち前記第１基板の前記第２基板側の面上に配列された複数の第１電極と、前記第２基板の前記第１基板側の面上に前記複数の第１電極の配列方向に沿って配列された複数の第２電極を含み、
前記少なくとも１つの熱電変換体は、前記第１及び第２基板間に前記配列方向に沿って交互に配置された第１及び第２導電型の熱電変換体を含み、
隣り合う前記第１及び第２導電型の熱電変換体は、前記第１又は第２電極を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の基板の一方が加熱され、他方が冷却されることを特徴とする請求項９に記載の熱電変換装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電変換体と電極を有する熱電変換装置が知られている（例えば特許文献１〜３）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１〜３の熱電変換装置では、構成を簡素化しつつ耐久性を向上させることに関して改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、少なくとも１つの熱電変換体と、前記熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、前記電極材料は、導電性を有する高分子材料を含むことを特徴とする熱電変換装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、構成を簡素化しつつ耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態の熱電変換装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の熱電変換部の構成を説明するための図である。
【図３】電極の材料構成を説明するための図である。
【図４】熱電変換体と電極との間に導電層を配置する例を説明するための図である。
【図５】従来の熱電変換装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１には、一実施形態の熱電変換装置１０の概略的構成が断面図で示されている。以下では、図１等に示されるＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。
【０００９】
熱電変換装置１０は、一例として、図１に示されるように、Ｚ軸方向に互いに対向する第１及び第２基板１０１、１０２と、第１及び第２基板１０１、１０２間に配置された熱電変換部２００と、を備えている。ここでは、第１基板１０１が第２基板１０２の＋Ｚ側に位置している。各基板は、例えばセラミック材料からなる。
【００１０】
熱電変換部２００は、第１基板１０１に接合された複数の第１電極２０１と、第２基板１０２に接合された複数の第２電極２０２と、複数のｐ型熱電変換体２０３と、複数のｎ型熱電変換体２０４を含む。ｐ型熱電変換体２０３は導電型がｐ型の熱電変換材料からなる。ｎ型熱電変換体２０４は導電型がｎ型の熱電変換材料からなる。
【００１１】
複数の第１電極２０１は、第１基板１０１の−Ｚ側の面上にＸ軸方向に所定ピッチで配列されている。複数の第２電極２０２は、第２基板１０２の＋Ｚ側の面上にＸ軸方向に所定ピッチで、複数の第１電極２０１の配列に対してＸ軸方向にずれるように配列されている。すなわち、複数の第１電極２０１と複数の第２電極２０２は、第１電極２０１と第２電極２０２のＸ軸方向の端部同士がＺ軸方向に対向するように（Ｚ軸方向から見て重なるように）配置されている。図１には、第１電極２０１が２つ、第２電極２０２が３つ示されているが、これに限らず、要は、第１及び第２電極２０１、２０２の少なくとも一方が複数設けられることが好ましい。
【００１２】
各熱電変換体は、一例として、図１の熱電変換部２００の部分拡大図である図２に示されるように、第１及び第２電極２０１、２０２の互いに対向する２つの端部の一方に一端が接合され、他方に他端が接合されている。ｐ型熱電変換体２０３とｎ型熱電変換体２０４は、Ｘ軸方向に交互に配置されている（図１参照）。なお、ここでは、図１に示されるように一例としてｐ型熱電変換体２０３及びｎ型熱電変換体２０４が２つずつ示されているが、これに限らず、要は、少なくとも１つずつ設けられることが好ましい。
【００１３】
すなわち、各熱電変換体は、隣接する導電型が異なる別の熱電変換体と第１電極２０１もしくは第２電極２０２を介して接合されている。
【００１４】
ここで、第１基板１０１は不図示の熱源により加熱され、かつ第２基板１０２は不図示の冷却源により冷却され、第１基板１０１側から第２基板１０２側に熱が移動し、ｐ型熱電変換体２０３のＺ軸方向の両端間及びｎ型熱電変換体２０４のＺ軸方向の両端間に温度差が生じる。
【００１５】
このとき、ゼーベック効果により、ｐ型熱電変換体２０３に−Ｚ側の端面が高電位かつ＋Ｚ側の端面が低電位となる電圧が発生し、ｎ型熱電変換体２０４に＋Ｚ側の端面が高電位かつ−Ｚ側の端面が低電位となる電圧が発生する。すなわち、ｐ型熱電変換体２０３とｎ型熱電変換体２０４には、Ｚ軸方向に極性が逆の電圧（電位差）が発生する。
【００１６】
つまり、熱電変換部２００では、ｐ型熱電変換体２０３とｎ型熱電変換体２０４が交互に直列に接続されており、最も＋Ｘ側の電極と最も−Ｘ側の電極との間に大きな電圧を発生させることができ、これら２つの電極間に負荷を接続することで大きな電力を取り出すことができる。
【００１７】
そこで、熱電変換体の数が多いほど、より大きな電力を取り出すことができる。
【００１８】
各熱電変換体は、Ｂｉ−Ｔｅ系材料、Ｐｂ−Ｔｅ系材料、Ａｇ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料、Ｓｉ−Ｇｅ系材料、Ｆｅ−Ｓｉ系あるいはＭｎ−Ｓｉ系あるいはＣｒ−Ｓｉ系あるいはＭｇ−Ｓｉ系のシリサイド系材料、スクッテルダイト系材料、酸化物系材料、有機物系材料をはじめとした種々の熱電変換材料を用いることができ、特に制限されない。
【００１９】
ここで、接合された熱電変換体と電極の熱膨張係数の差が大きいとこれらの接合部分に大きな熱応力が生じるため、使用を繰り返しているうちに密着性が低下し、接合部分の一部が破断してしまうという不具合が生じることが懸念される。
【００２０】
そこで、発明者は、熱電変換体と接合する電極の構成材料（電極材料）に着目した。
【００２１】
電極材料としては、繰り返し使用した場合にも接合部分が破断しないように、熱電変換体と電極の熱膨張係数の差を吸収できることが重要であり、その意味では柔軟性を有する材料を含有することが必要である。また、導電性を有していることも必要となる。
【００２２】
そこで、電極材料は「導電性を有する高分子材料を含むこと」あるいは「相対的に導電性が高い材料と導電性が低い材料を含むこと」が好ましい。以下では、導電性を有する高分子材料を「導電性高分子材料」、相対的に導電性が高い材料を「高導電性材料」、相対的に導電性が低い材料を「低導電性材料」とも呼ぶ。
【００２３】
ここで、導電性高分子材料としては、ポリアセチレン系材料、ポリフェニレンビニレン系材料、ポリピロール系材料、ポリチオフェン系材料、ポリアニリン系材料等の導電性樹脂などの、種々の材料を用いることができるが、これらに限定されるわけではなく、必要に応じて適切な材料を用いてよい。または、これらの材料に、例えばヨウ素等でドーピングした材料から選ばれる１種以上を用いてよい。
【００２４】
また、低導電性材料としては、樹脂としてポリオレフィン系材料、ポリエステル系材料等を用いることができるが、これらに限定されるわけではなく、必要に応じて適切な材料を用いてよい。
【００２５】
また、高導電性材料としては、カーボン系材料、金属系材料、セラミック材料および有機材料を用いることができる。カーボン系材料としては、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛等を用いることができる。金属系材料としては、Ｆｅおよびその合金、Ｃｏおよびその合金、Ｎｉおよびその合金、Ａｕおよびその合金、Ａｇおよびその合金、Ｃｕおよびその合金、Ｃｒおよびその合金、Ｔｉおよびその合金、Ａｌおよびその合金を用いることができる他、Ａｌ、ステンレス等の金属繊維やウィスカーを用いることができる。その他セラミック材料等の非金属材料としてＺｎＯ、ＳｎＯ２等の金属酸化物を用いることができる。高導電性材料は、これらに限定されるわけではなく、必要に応じて適切な材料を用いてよい。
【００２６】
高導電性材料と低導電性材料を含む電極材料では、高導電性材料と低導電性材料が混在することが好ましく、その配分は、材料の種類によっても異なるため一概には言えないが、高導電性材料が２０〜９０重量％含有され、低導電性材料が残りの重量％だけ含有されることが好ましい。
【００２７】
図３には、電極材料における高導電性材料と低導電性材料が混在する様子、より詳細には低導電性かつ軟質の材料（以下では「低導電性軟質材料」とも呼ぶ）である樹脂材料中に高導電性かつ硬質の材料（以下では「高導電性硬質材料」とも呼ぶ）が分散している様子が平面図で示されている。
【００２８】
なお、樹脂材料中に分散させる高導電性硬質材料は１種類でも構わないが、複数種類の高導電性硬質材料を分散させても良い。また、樹脂材料（低導電性軟質材料）も１種類に限らず、複数種類（例えば種類毎の層が積層された積層構造）であっても良い。
【００２９】
電極材料には、その他にも必要に応じて種々の材料を使用しても良いが、繰り返し使用した場合にも接合部分が破断しないように、材料を選択することが必要である。
【００３０】
また、熱電変換体と電極の密着性が良好でない場合は、図４に示されるように、熱電変換体と電極の間に導電層（例えば金属層、合金層等）を挿入することで、熱電変換体と電極の密着性を良好にすることができる。
【００３１】
金属層の材料としては、例えばＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ等が挙げられるが、これらに限られない。合金層の材料としては、例えば少なくともＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕを含む合金が挙げられるが、これらに限られない。
【００３２】
図４に示される構成を有することにより、熱電変換装置を繰り返し使用した場合でも接合部分の密着性が低下することがないため、繰り返し耐久性を向上させることができる。
【００３３】
以下に、本実施形態の幾つかの実施例について説明する。
【００３４】
［実施例１］
ｐ型熱電変換材料としてCa3Co4O9を用い、ｎ型熱電変換材料としてCaMnO3を用いて切削加工により、各材料を5mm×5mm×7mmの角柱状に加工した。
【００３５】
ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料のペアを１８ペア並べ、上下に電極材料としてヨウ素をドーピングしたポリチオフェン（ヨウ素雰囲気に静置することによってヨウ素をドーピングしたもので、導電率は５Ｓ／ｃｍ）を、ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料が直列に接続されるように貼付した。さらに、電極材料上にアルミナ基板をセラミックスボンドで貼付して乾燥し、熱電変換装置を作製した。
【００３６】
高温側にブロックヒータを使用し、低温側には水冷ブロックを使用し、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は高温側の温度を５０℃から１５０℃の間を毎分１０℃の速度で昇降温し、１５０℃で１時間保持するように制御して実施した。
【００３７】
ヒートサイクルを１００サイクルまで実施したが、サイクル毎に測定した熱電変換装置の内部抵抗は増加せず、熱サイクルの繰り返し特性が良好である熱電変換装置が作製できた。
【００３８】
［実施例２］
ｐ型熱電変換材料としてMnSi1.73を用い、ｎ型の熱電変換材料としてMg2Si0.4Sn0.6を用いて切削加工により、各材料を5mm×5mm×7mmの角柱状に加工した。
【００３９】
ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料のペアを１８ペア並べ、上下に電極材料としてポリエステル系樹脂にCu粒子を分散させたもの（ポリエステル系樹脂中にＣｕ粒子は８０重量％含有）を、ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料が直列に接続されるように貼付した。さらに、電極材料上にアルミナ基板をセラミックスボンドで貼付して乾燥し、熱電変換装置を作製した。
【００４０】
高温側にブロックヒータを使用し、低温側には水冷ブロックを使用し、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は高温側の温度を５０℃から１５０℃の間を毎分１０℃の速度で昇降温し、１５０℃で１時間保持するように制御して実施した。
【００４１】
ヒートサイクルを１００サイクルまで実施したが、サイクル毎に測定した熱電変換装置の内部抵抗は増加せず、熱サイクルの繰り返し特性が良好である熱電変換装置が作製できた。
【００４２】
［実施例３］
実施例１と同様に、ｐ型熱電変換材料としてCa3Co4O9を用い、ｎ型熱電変換材料としてCaMnO3を用いて切削加工により、各材料を5mm×5mm×7mmの角柱状に加工した。
【００４３】
ｐ型熱電変換材料（Ca3Co4O9）の両端面には、金属層としてPt層を積層した。n型の熱電変換材料である（CaMnO3）の両端面にも同様に金属層としてPt層を積層した。
【００４４】
この両端に金属層を有するｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変化材料のペアを１８ペア並べ、上下に電極材料としてヨウ素をドーピングしたポリチオフェン（ヨウ素雰囲気に静置することによってヨウ素をドーピングしたもので、導電率は５Ｓ／ｃｍ）を、ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料が直列に接続されるように貼付した。さらに、電極材料上にアルミナ基板をセラミックスボンドで貼付けして乾燥し、熱電変換装置を作製した。
【００４５】
高温側にブロックヒータを使用し、低温側には水冷ブロックを使用し、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は高温側の温度を５０℃から１５０℃の間を毎分１０℃の速度で昇降温し、１５０℃で１時間保持するように制御して実施した。
【００４６】
ヒートサイクルを１００サイクルまで実施したが、サイクル毎に測定した熱電変換装置の内部抵抗は増加せず、熱サイクルの繰り返し特性が良好である熱電変換装置が作製できた。
【００４７】
［実施例４］
ｐ型熱電変換材料としてMnSi1.73を用い、ｎ型熱電変換材料としてMg2Si0.4Sn0.6を用いて切削加工により、各材料を5mm×5mm×7mmの角柱状に加工した。
【００４８】
ｐ型熱電変換材料（MnSi1.73）の両端面には、金属層としてAu層およびTi層を積層した。ｎ型の熱電変換材料（Mg2Si0.4Sn0.6）の両端面にも同様に金属層としてAu層およびTi層を積層した。
【００４９】
この両端に金属層を有するｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料のペアを１８ペア並べ、上下に電極材料としてポリエステル系樹脂にＣｕ粒子を分散させたもの（ポリエステル系樹脂中にＣｕ粒子が８０重量％含有）を、ｐ型熱電変換材料とｎ型熱電変換材料が直列に接続されるように貼付けした。さらに、電極材料上にアルミナ基板をセラミックスボンドで貼付して乾燥し、熱電変換装置を作製した。
【００５０】
高温側にブロックヒータを使用し、低温側には水冷ブロックを使用し、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は高温側の温度を５０℃から１５０℃の間を毎分１０℃の速度で昇降温し、１５０℃で１時間保持するように制御して実施した。
【００５１】
ヒートサイクルを１００サイクルまで実施したが、サイクル毎に測定した熱電変換装置の内部抵抗は増加せず、熱サイクルの繰り返し特性が良好である熱電変換装置が作製できた。
【００５２】
以上説明した本実施形態の熱電変換装置１０は、第１の観点からすると、少なくとも１つの熱電変換体と、該熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、上記電極材料は、導電性を有する高分子材料を含む。
【００５３】
例えば、上記高分子材料として、導電性樹脂（例えば導電性プラスチック）が挙げられる。
【００５４】
また、本実施形態の熱電変換装置１０は、第２の観点からすると、少なくとも１つの熱電変換体と、該熱電変換体と接合された、電極材料からなる少なくとも１つの電極と、を備え、上記電極材料は、相対的に導電性が高い材料（例えば硬質材料）と導電性が低い材料（例えば軟質材料）を含む。
【００５５】
熱電変換装置１０では、熱電変換体と電極の熱膨張係数の違いから生じる応力を電極で有効に吸収することができ、熱サイクルの繰り返し特性が良好な、耐用寿命の長い熱電変換装置を実現できる。結果として、熱電変換装置１０によれば、構成を簡素化しつつ耐久性を向上できる。
【００５６】
また、導電性が高い材料と導電性が低い材料は混在していることが好ましい。この場合、電極全体で上記応力を吸収することができる。
【００５７】
また、導電性が低い材料は、導電性が高い材料よりも軟らかい材料（硬度が低い材料）であることが好ましい。この場合、導電性と柔軟性を両立できる。
【００５８】
また、電極材料は、導電性が高い材料を２０〜８０重量％含むことが好ましい。この場合、導電性と柔軟性のバランスを材料に応じて調整できる。
【００５９】
また、電極と熱電変換体との間に導電層を備えることが好ましい。この場合、電極と熱電変換体の密着性が低い場合でも、導電層を介して電極と熱電変換体を電気的に良好に接続することができる。
【００６０】
また、導電層としては、例えば金属や合金が挙げられるが、要は、導電性を有する層であれば良く、その中でも特に表面粗さが小さい（電極や熱電変換体との接合面が滑らかな）層であることが好ましい。
【００６１】
また、少なくとも１つの電極は、互いに対向配置された第１及び第２基板１０１、１０２のうち第１基板１０１の第２基板１０２側の面上に配列された複数の第１電極２０１と、第２基板１０２の第１基板１０１側の面上に複数の第１電極２０１の配列方向（例えばＸ軸方向）に沿って配列された複数の第２電極２０２を含み、少なくとも１つの熱電変換体は、第１及び第２基板１０１、１０２間に上記配列方向に沿って交互に配列された第１及び第２導電型の熱電変換体（ｐ型熱電変換体２０３及びｎ型熱電変換体２０４）を含み、隣り合う第１及び第２導電型の熱電変換体は、第１又は第２電極２０１、２０２を介して接続されていることが好ましい。
【００６２】
この場合、熱電変換体と電極の熱膨張係数の違いによるこれらの接合部の破損や、熱電変換体と基板の熱膨張係数の違いによるこれらの接合部の破損を効果的に抑制しつつ、大きな電力を取り出すことができる。すなわち、大きな電力を安定して取り出すことができる。
【００６３】
また、第１及び第２の基板１０１、１０２の一方が加熱され、他方が冷却されることが好ましい。この場合、熱電変換体の両端に効率良く温度差、ひいては電位差を発生させることができる。
【００６４】
なお、第１及び第２の基板１０１、１０２の一方が加熱され他方が冷却されなくても良いし、一方が加熱されず他方が冷却されても良い。
【００６５】
また、上記実施形態では、異なる導電型（ｐ型、ｎ型）の熱電変換体が交互に直列に接続されているが、これに限られない。例えば、同一の導電型の熱電変換体を並列に接続しても良い。この場合も、大きな電力を取り出すことできる。
【００６６】
また、熱電変換体は単一であっても良い。この場合、電極は２つで足りる。
【００６７】
また、熱電変換体の構成材料（熱電変換材料）は、要は、ゼーベック効果が生じる材料であれば良い。
【００６８】
また、上記実施形態において、第１及び第２基板１０１、１０２は、熱電変換装置の構成要素でなくても良い。例えば、熱電変換部２００のみで本発明の熱電変換装置を構成することもできる。
【００６９】
以上説明した熱電変換装置の構成や製造方法は、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７０】
以下に、発明者が上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【００７１】
現在、世界のエネルギーは、その多くを化石燃料の燃焼エネルギーに依存しているが、熱サイクルを使用する発電システムの場合、そのエネルギーの多くを廃熱として未利用のまま廃棄しているのが現状である。一方、地球環境の保全が世界的規模で議論されるようになり、エネルギーの未利用分の有効利用技術開発が精力的に進められている。
【００７２】
この中で、熱電変換を用いた発電は、比較的低品質の熱においても直接電気に変換することが可能であるため、現状の未利用の廃熱を回収できる技術であり、最近のエネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、熱電変換に対する期待度はますます大きくなっている。
【００７３】
この熱電変換とは、異なる２種の金属やｐ型半導体とｎ型半導体等の熱電変換材料に温度差を与えると、両端に熱起電力が発生するゼーベック効果を利用して、熱エネルギーを直接電力に変換する技術であり、モーターやタービン等の可動部がまったくなく、また、老廃物もないという優れた特徴を有している。
【００７４】
図５は、従来の熱電変換装置の概要を断面図で示したものある。図５中、１はセラミック製の高温側基板、２はセラミック製の低温側基板、３は高温側電極、４は低温側電極、５はｐ型熱電変換材料、６はｎ型熱電変換材料である。
【００７５】
図５に示すようにｐ型熱電変換材料５とｎ型熱電変換材料６が半田等のろう材（図示していない）を介して高温側電極１と低温側電極４と一体に接合されている。
【００７６】
このように、熱電変換材料と電極材料を使用して熱電変換装置を作製する場合、ｐ型、ｎ型の各熱電変換材料と電極材料とを高温部と低温部で接合する必要がある。
【００７７】
これらの接合は、熱電変換装置を比較的低温で使用する場合は特に問題ないが、比較的高温で熱電変換装置を使用する場合は、熱電変換材料、電極材料およびその接合に用いる材料との間の熱膨張係数の整合性が重要であり、熱膨張係数の差が大きい場合は、大きな熱応力が発生し、それに起因して接合部分の劣化、故障等が生じる等の問題が生じていた。そのため、以下のような提案がなされていた。
【００７８】
例えば、特許文献１（特開平１０−２０９５０９号公報）には、ｐ型熱電半導体およびｎ型熱電半導体の接合端部と電極層との間に中間層が少なくとも一層形成されていることを特徴とする熱電変換装置が提案されている。
【００７９】
また、特許文献２（特許第３９２０４０３号公報）には、吸熱側電極と、放熱側電極と、前記吸熱側電極と放熱側電極の間に並列に配置されてその吸熱側電極と放熱側電極により電気的に直列に接続されたＰ型半導体層とＮ型半導体層を有する熱電変換装置において、前記吸熱側電極と放熱側電極のうちの少なくとも一方の電極が、両端部付近に前記Ｐ型半導体層ならびにＮ型半導体層と接合する半導体接合領域をそれぞれ有し、その２つの半導体接合領域の間に、当該電極の一方の側端縁から他方の側端縁に向けて当該電極の中心点０付近を通過するように切り込まれた第１の切欠部と、当該電極の他方の側端縁から一方の側端縁に向けて当該電極の中心点０付近を通過するように切り込まれた第２の切欠部とを設けて、平面上において前記電極の一方の側転縁上における第１の切欠部の中心と前記電極の他方の側端縁上における第２の切欠部の中心とが互いにずれており、その第１の切欠部と第２の切欠部の間に幅狭の通電部が形成されていることを特徴とする熱電変換装置が提案されている。
【００８０】
さらに、特許文献３（特許第５４０５９９３号公報）には、充填スクッテルダイト構造のＳｂ系の熱電変換部材と、電極部材と、を有する熱電変換モジュールであって、前記熱電変換部材と前記電極部材とが接合部材で接合されており、前記接合部材は、Ｆｅ−Ｍ（Ｍは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、からなる群から選択される少なくとも一種の元素）合金、Ｃｏ−Ｍ合金、および、Ｎｉ−Ｍ合金、からなる群より選択される少なくとも一種の合金からなることを特徴とする熱電変換モジュールが提案されている。
【００８１】
しかしながら、上記特許文献１で提案された熱電変換装置によると、熱電半導体の接合端部では凹部が観察され、この凹部に、接合層（材）や中間層（材）や電極層（材）が入り込んだ構造となっていることによって、熱膨張（係数）差に起因する応力を緩和することができているが、中間層が、柔軟性を有する構造となっていないために、応力の緩和はまだ不十分であるという不具合が生じている。
【００８２】
また、上記特許文献２で提案された熱電変換装置によると、半導体層と電極の熱膨張係数の違いを有効に吸収し、接合強度を保持することにより、熱サイクルを繰り返しても性能劣化が少ない、動作信頼性に優れ、耐用寿命の長い熱電変換装置を提供することができるが、電極形状が複雑なため、生産性が悪く、電極製造の歩留まりも非常に小さくなってしまうという不具合が生じている。
【００８３】
また、上記特許文献３で提案された熱電変換モジュールによると、熱電変換モジュールの温度が作動などにより大幅に変化しても、熱電変換部材と電極部材との接合を良好に維持することができる熱電変換モジュールを提供することができるが、中間層が、柔軟性を有する構造となっていないために、接合を良好に維持することはまだ不十分であるという不具合が生じている。
【００８４】
そこで、発明者は、以上の問題を解決すべく、上記実施形態を発案するに至った。
【符号の説明】
【００８５】
１０…熱電変換装置、１０１…第１基板、１０２…第２基板、２０１…第１電極、２０２…第２電極、２０３…ｐ型熱電変換体、２０４…ｎ型熱電変換体。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開平１０−２０９５０９号公報
【特許文献２】特許第３９２０４０３号公報
【特許文献３】特許第５４０５９９３号公報
【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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