(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
π型に接続されるＰ型半導体及びＮ型半導体で構成される熱電変換素子と、前記熱電変換素子の両端面に接続される電極と、前記電極に当接される良熱伝導性基板と、を備える熱電変換モジュールであって、
前記良熱伝導性基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成り、当該良熱伝導性基板と前記電極との間にバリヤー型陽極酸化膜が設けられ、
前記バリヤー型陽極酸化膜は、電圧とリニアに結晶が成長することにより０．１〜０．５μｍの膜圧で前記良熱伝導性基板に形成され、前記電極と接していることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換モジュールにおいて、
並設される複数の前記熱電変換素子を前記良熱伝導性基板が挟持することを特徴とする熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールに関する。特に、ゼーベック効果やペルチェ効果を利用した熱電変換モジュールの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゼーベック効果やペルチェ効果など、熱の流れと電流とが相互に影響を及ぼしあう物理現象は、「熱電効果」と総称される。そして、熱電効果は異なる熱電能をもつ金属や半導体を接合した回路に発生する。前記接合部に温度差がある場合、この回路に電流が生じる現象はゼーベック効果と言われる。ゼーベック効果をもつ熱電変換モジュールは、例えば、発電装置として利用されている。【０００３】
一方、前述の回路に電流を流すと、前記接合部は一方が発熱し、他方が吸熱する現象が起き、この現象はペルチェ効果と言われる。ペルチェ効果をもつ熱電変換モジュールは、ペルチェ素子とも呼ばれており、このペルチェ素子は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）などを熱電冷却するのに利用されている。【０００４】
代表的な熱電変換モジュールは、Ｐ型半導体とＮ型半導体の相異なる熱電変換材料を並列に配置し、Ｐ型半導体とＮ型半導体をπ型に直列接続して閉回路を構成している。この閉回路に一方向に電流を流したときに、Ｐ型半導体とＮ型半導体の接合部においては電流方向に依存して熱が放出、又は吸収される。【０００５】
前記構成における熱電変換モジュールは、Ｐ型半導体及びＮ型半導体の一方の端面が吸熱し、Ｐ型半導体及びＮ型半導体の他方の端面が発熱される。一方、前記構成における熱電変換モジュールにおいて、Ｐ型半導体及びＮ型半導体の一方の端面を低温側とし、Ｐ型半導体及びＮ型半導体の他方の端面を高温側として、Ｐ型半導体及びＮ型半導体の両端面に温度差を与えることにより前記閉回路に電流が流れ、電力として取り出すことができる。【０００６】
このように、熱電変換モジュールは、その基本的な構成はほぼ同じであるが、ゼーベック効果を利用して発電するか、ペルチェ効果を利用して温度制御するかの可逆的な作用が可能である。したがって、熱電変換モジュールは、熱電発電素子モジュールとしてもペルチェ素子（熱電冷却素子モジュール）としても利用できる。【０００７】
次に、従来の代表的なペルチェ素子としての熱電変換モジュールを、図３を用いて説明する。図３は、従来の熱電変換モジュールの構成を示す正面図である。図３において、符号１はＰ型半導体、符号２はＮ型半導体である。図３に示されるように、Ｐ型半導体１とＮ型半導体２は交互に並設されている。【０００８】
Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２は電極３でπ型に接続されている。一方の端部側に配置されるＰ型半導体１の下端面には、外部接続される電極４が接続され、他方の端部側に配置されるＮ型半導体２の下端面には、外部接続される電極５が接続される。電極４と電極５間は、Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２がπ型に直列接続されている。【０００９】
図３において、Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２の上端面に接続される電極３には、良熱伝導性基板６が当接される。Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２の下端面に接続される電極３〜５には、良熱伝導性基板７が当接される。この良熱伝導性基板６・７は、電気絶縁性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミックスが用いられる。【００１０】
図３において、電極４と電極５間に直流電源を接続し、電極５をプラス（＋）側とし、電極４をマイナス（−）側として熱電変換モジュール３０に電流を流せば、良熱伝導性基板６は冷却され、良熱伝導性基板７は温熱される。【００１１】
一方、図３において、電極４と電極５間に負荷を接続して閉回路を構成し、良熱伝導性基板６を低温側とし、良熱伝導性基板７を高温側として、良熱伝導性基板６と良熱伝導性基板７間に温度差を与えることにより前記閉回路に電流が流れ、電力として取り出すことができる。【００１２】
図３と同様の構成を有する熱電発電素子モジュールとしては、新規かつ有用な電気絶縁膜を有する熱電発電素子モジュールが発明されている（例えば、特許文献１参照）。【００１３】
特許文献１による熱電発電素子モジュールは、Ｐ型熱電変換材料とＮ型熱電変換材料を電極を介して交互に連結してなる熱電変換素子モジュールであって、その電極の表面に構造単位として−（ＳｉＨ２ＮＨ）−を含むポリシラザン溶液を塗布して形成されたシリカ膜からなる電気絶縁膜を有することを特徴としている。【００１４】
特許文献１による発明の絶縁膜は、耐熱性及び熱伝導性に優れ、常温から１３００℃という広い温度範囲で有効であり、特に６００〜１３００℃というような高温域において有効であるとしている。又、特許文献１の発明によれば、シリカ薄膜を例えば１μｍというような極薄に形成できることから熱抵抗を非常に小さくすることができるので、熱電変換素子モジュールの発電性能を実質上低下させることがないなど優れた効果が得られるとしている。
【特許文献１】特開２００１−３２６３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図３に示された従来の代表的な熱電変換モジュールは、良熱伝導性基板として、電気絶縁性と熱伝導性を考慮して、窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミックスが用いられている。特許文献１による発明は、その実施例において、良熱伝導性基板として、アルミナ磁器（Ａｌ２Ｏ３）が用いられている。【００１６】
しかしながら、良熱伝導性基板として用いられる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、電気絶縁性及び熱伝導性が良好であるが、一般的に高価であるという問題がある。一方、良熱伝導性基板として用いられる酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、安価であり電気絶縁性が良好であるが、熱伝導性が劣るという問題がある。【００１７】
本発明は、上述した課題を解決すべく、安価である良熱伝導性基板から成り、当該良熱伝導性基板と電極との間の電気絶縁性が担保される熱電変換モジュール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】
【００１８】
発明者は、上記目的を満たすため、良熱伝導性基板が熱抵抗の低い一般金属から成り、当該良熱伝導性基板と電極との間に電気絶縁膜を設ける構成とし、以下のような新たな熱電変換モジュールを発明した。【００１９】
（１）  π型に接続されるＰ型半導体及びＮ型半導体で構成される熱電変換素子と、前記熱電変換素子の両端面に接続される電極と、前記電極に当接される良熱伝導性基板と、を備える熱電変換モジュールであって、前記良熱伝導性基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成り、当該良熱伝導性基板と前記電極との間にバリヤー型陽極酸化膜が設けられ、前記バリヤー型陽極酸化膜は、電圧とリニアに結晶が成長することにより０．１〜０．５μｍの膜圧で前記良熱伝導性基板に形成され、前記電極と接していることを特徴とする熱電変換モジュール。
【００２０】
本発明による熱電変換モジュールは、π型に接続されるＰ型半導体及びＮ型半導体で構成される熱電変換素子を備えている。Ｐ型半導体及びＮ型半導体で構成される熱電変換素子は、例えば、一般的に用いられているビスマス−テルル化合物、アンチモン−テルル化合物、ビスマス−テルル−アンチモン化合物、ビスマス−テルル−セレン化合物の他に、鉛−ゲルマニウム化合物、シリコン−ゲルマニウム化合物などの材料が用いられる。Ｐ型半導体及びＮ型半導体は、例えば、柱状に形成され、当該Ｐ型半導体及びＮ型半導体におけるそれぞれのほぼ平行する両端面が電気的接続端面を有している。【００２１】
そして、Ｐ型半導体及びＮ型半導体は、ほぼ同じ高さを有し、当該Ｐ型半導体及びＮ型半導体がπ型に接続される。Ｐ型半導体及びＮ型半導体がπ型に接続されるとは、Ｐ型半導体とＮ型半導体が直列に接続されることであってよい。【００２２】
本発明による熱電変換モジュールは、前記熱電変換素子の両端面に接続される電極を備えている。電極は、例えば、平板状の導電性金属板であってよく、電極の電気抵抗は低いことが好ましい。電極は、熱電変換素子の両端面に接合されて電気的に接続されてもよく、例えば、はんだで接合されてもよく、溶接により接合されてもよい。又、電極は、熱電変換素子の両端面に導電性接着剤により接着されて電気的に接続されてもよい。【００２３】
又、例えば、電気絶縁膜に銅箔板を貼り付け、この銅箔板をパターンエッチングして、電極としてもよく、このパターンエッチングされた電極を熱電変換素子の両端面に当接するようにして、前記熱電変換素子の両端面に当該電極を接続してもよい。なお、パターンエッチングされた電極は、導電性のメッキが施されてもよい。【００２４】
本発明による熱電変換モジュールは、前記電極に当接される良熱伝導性基板を備えている。例えば、対向する一対の良熱伝導性基板は、熱絶縁支柱で挟持され、前記電極に当接されてもよい。又、電極と良熱伝導性基板間にシリコーンなどの良熱伝導性材料が設けられ、良熱伝導性基板が前記電極に当接されてもよい。【００２５】
本発明による熱電変換モジュールは、前記良熱伝導性基板がアルミニウム又はアルミニウム合金から成ることを特徴としている。【００２６】
この発明による良熱伝導性基板に適用されるアルミニウムは、純アルミニウムであってよく、アルミニウムの純度が９９．７〜９９．０％の工業用純アルミニウムが入手の容易性や価格の上から好ましい。【００２７】
又、例えば、この発明による良熱伝導性基板に適用されるアルミニウム合金は、耐食性を目的として加工硬化によって強化されるＡｌ−Ｍｇ化合物、Ａｌ−Ｍｎ化合物であってよく、熱処理性もあり耐食性もよいＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ化合物であってもよい。この発明による良熱伝導性基板をダイカストなど鋳物用のアルミニウム合金とするには、Ａｌ−Ｃｕ化合物、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ化合物（ラウタールなど）、Ａｌ−Ｓｉ化合物（シルミンなど）、Ａｌ−Ｍｇ化合物（ヒドロナリウムなど）、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｎｉ化合物（Ｙ合金など）がある（以上のアルミニウム合金の分類は「岩波：理化学辞典：第５版」から抜粋）。【００２８】
更に、本発明による熱電変換モジュールは、当該良熱伝導性基板と前記電極との間に陽極酸化膜が設けられることを特徴としている。【００２９】
上記のように、本発明による熱電変換モジュールは、対向する２つの面においてπ型に接続されるＰ型半導体及びＮ型半導体からなる熱電変換素子と、前記熱電変換素子のπ型接続のために前記対向する２つの面にそれぞれ配置される電極と、前記電極のうち少なくとも一方の面に配置された電極に当接される良熱伝導性基板とを備える熱電変換モジュールであって、前記良熱伝導性基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記良熱伝導性基板と当接される前記電極との間に陽極酸化膜が設けられることを特徴としてもよい。【００３０】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と比較すると、アルミニウム又はアルミニウム合金は、熱抵抗が小さいが良導電性を有しているために、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板を電極に当接すると電極間が短絡する。したがって、良導電性を有する良熱伝導性基板と電極との間に、電気絶縁性を有する陽極酸化膜を設け、良熱伝導性基板と電極との間の電気絶縁性を担保した。【００３１】
このように、本発明による熱電変換モジュールは、良熱伝導性基板が安価であるアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、当該良熱伝導性基板と電極との間に、電気絶縁性を有する陽極酸化膜を設け、良熱伝導性基板と電極との間の電気絶縁性を担保することができる。
更に、前述のとおり、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板に形成された陽極酸化膜は、電気絶縁性を有している。そして、陽極酸化膜の膜厚が厚いほど電気絶縁性が増加すると考えられる。一方、陽極酸化膜の膜厚が厚いほど熱抵抗が大きくなると考えられる。
アルミニウム又はアルミニウム合金に形成される陽極酸化膜は、ポーラス型（多孔質型）被膜の場合、その平均膜厚は一般に１〜１００μｍの範囲で形成可能とされており、電気絶縁性の上からは、その平均膜厚は２０μｍ以上に形成されることが好ましく、熱抵抗を小さくして電気絶縁性を担保する観点からは、好ましくは、その平均膜厚は２０〜８０μｍの範囲で形成され、より好ましくは、その平均膜厚は２５〜６０μｍの範囲で形成され、更により好ましくは、その平均膜厚は３０〜４０μｍの範囲で形成される。
アルミニウム又はアルミニウム合金に形成される前記陽極酸化膜はバリヤー型被膜である。バリヤー型被膜は、例えば、ホウ酸アンモニウムなどを含む中性液中で形成され、緻密で電気絶縁性に優れていることに利点がある。更に、バリヤー型被膜は、電圧とリニアに結晶が成長するので膜厚をコントロールすることができる。
このようなバリヤー型被膜の場合、その平均膜厚は一般に０．０１〜０．８μｍの範囲で形成可能とされており、電気絶縁性の上からは、その膜厚は０．１μｍ以上に形成されることが好ましく、熱抵抗を小さくして電気絶縁性を担保する観点からは、その膜厚は０．１〜０．５μｍの範囲で形成されることが好ましい。
【００３２】
本発明では、前記アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板に前記陽極酸化膜が形成されている。
【００３３】
陽極酸化は、電気分解の際に陽極でおきる酸化反応であり、アルミニウム又はアルミニウム合金を硫酸などの電解液中で電気分解して、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に形成されるＡｌ２Ｏ３の陽極酸化膜は電気絶縁性を有している。【００３４】
このように、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板に電気絶縁性を有する陽極酸化膜を形成することにより、良熱伝導性基板と電極との間の電気絶縁性を担保することができる。【００３５】
電解直後の陽極酸化膜は多孔性の非晶質のＡｌ２Ｏ３であるが、沸騰水処理、加熱蒸気処理を行うと封孔処理される。この状態では耐食性、電気絶縁性が良好である。このように、良熱伝導性基板に形成された陽極酸化膜に、例えば、封孔処理することにより、良熱伝導性基板の電極当接面の表面粗さが小さくなり、接触熱抵抗を小さくできる。【００３６】
本発明は、電極に当接される良熱伝導性基板の全てに陽極酸化膜が形成されるとは限らない。対向する一方の良熱伝導性基板がアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、陽極酸化膜が形成され、対向する他方の良熱伝導性基板が例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなっていてもよい。例えば、ペルチェ素子において、冷却側の良熱伝導性基板が窒化アルミニウムから成り、放熱側の良熱伝導性基板がアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、陽極酸化膜が形成されていてもよい。【００４２】
（２）  （１）に記載の熱電変換モジュールにおいて、並設される複数の前記熱電変換素子を前記良熱伝導性基板が挟持することを特徴とする熱電変換モジュール。
【００４３】
本発明による熱電変換モジュールは、前記対向する２つの面間に前記熱電変換素子と並設され、直列に接続される、もう１つのπ型に接続されるＰ型半導体及びＮ型半導体からなる熱電変換素子を更に含むことができる。すなわち、複数（任意の数）の熱電変換素子を並設する熱電変換モジュールも、本発明に含まれうる。【００４４】
「複数の前記熱電変換素子が並設される」とは、例えば、柱状に形成された複数のＰ型半導体と複数のＮ型半導体が立設した状態で、交互に近接させて行と列に揃えて並べられると考えられてよい。そして、複数のＰ型半導体及び複数のＮ型半導体は、ほぼ同じ高さを有し、複数のＰ型半導体と複数のＮ型半導体がπ型に直列接続される。【００４５】
例えば、複数のＰ型半導体及び複数のＮ型半導体は交互に配置されて列をなし、この列方向において、複数の熱電変換素子の両端面に電極が接続される。更に、この列方向の両端部に配置される一対のＰ型半導体及びＮ型半導体の一方の端面が電極で接続される。【００４６】
これら複数の電極は、一方の面に配置される複数の電極が吸熱側となり、他方の面に配置される複数の電極が放熱側となるように、複数の熱電変換素子が向きを揃えて配置されている。このように配置された複数の電極に良熱伝導性基板が挟持することにより当接する。【００４７】
例えば、対向する一対の良熱伝導性基板間に熱絶縁支柱を介在させ、複数の熱電変換素子を挟持してもよい。又、対向する一対の良熱伝導性基板間に非導電性の液状パッキンを介在させ、液状パッキンが対向する一対の良熱伝導性基板を接着することにより、複数の熱電変換素子を挟持してもよい。【００４８】
このように、本発明の熱電変換モジュールは複数の熱電変換素子が配置されているので、熱電変換素子の個数を適宜設定することにより、熱電発電素子モジュールとしては所望の電力が得られ、ペルチェ素子としては所望の冷却能力が得られる。【００４９】
本発明の熱電変換モジュールは、良熱伝導性基板が安価であるアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、当該良熱伝導性基板と電極との間に、電気絶縁性を有する陽極酸化膜を設け、良熱伝導性基板と電極との間の電気絶縁性を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による熱電変換モジュールの構成を示す正面図である。
【図２】本発明の別の実施形態による熱電変換モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図３】従来の熱電変換モジュールの構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    Ｐ型半導体
２    Ｎ型半導体
３〜５    電極
８・９・８１・９１    良熱伝導性基板
１０    陽極酸化膜
２０・２００  熱電変換モジュール
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００５３】
図１は、本発明の一実施形態による熱電変換モジュールの構成を示す正面図である。図２は、本発明の別の実施形態による熱電変換モジュールの構成を示す分解斜視図である。なお、図３で示された従来の構成品に付された符号は、以下の説明において、同じ符号を付すこととし、その構成品の説明を割愛する場合がある。
【００５４】
最初に、図３に示された従来の熱電変換モジュールに対比される本発明の熱電変換モジュールの構成を説明する。
【００５５】
図１において、Ｐ型半導体１とＮ型半導体２は交互に並設されている。Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２は電極３でπ型に接続されている。一方の端部側に配置されるＰ型半導体１の下端面には、外部接続される電極４が接続され、他方の端部側に配置されるＮ型半導体２の下端面には、外部接続される電極５が接続されている。電極４と電極５間は、Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２がπ型に直列接続されている。
【００５６】
図１において、Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２の上端面に接続される電極３には、良熱伝導性基板８が当接されている。Ｐ型半導体１及びＮ型半導体２の下端面に接続される電極３〜５には、良熱伝導性基板９が当接される。
【００５７】
この良熱伝導性基板８・９は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成り、良熱伝導性基板８・９と電極３〜５との間に陽極酸化膜１０が設けられている。陽極酸化膜１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板８・９に形成されている。陽極酸化膜１０は、０．１〜０．５μｍの膜厚で形成されている。
【００５８】
図１において、電極４と電極５間に直流電源を接続し、電極５をプラス（＋）側とし、電極４をマイナス（−）側として熱電変換モジュール２０に電流を流せば、良熱伝導性基板８は冷却され、良熱伝導性基板９は温熱される。
【００５９】
一方、図１において、電極４と電極５間に負荷を接続して閉回路を構成し、良熱伝導性基板８を低温側とし、良熱伝導性基板９を高温側として、良熱伝導性基板８と良熱伝導性基板９間に温度差を与えることにより前記閉回路に電流が流れ、電力として取り出すことができる。
【００６０】
次に、別の実施形態による熱電変換モジュールの構成を説明する。
【００６１】
図２において、柱状に形成された３２個のＰ型半導体１と３２個のＮ型半導体２が交互に配置されている。３２個のＰ型半導体１及び３２個のＮ型半導体２は、ほぼ同じ高さを有し、３２個のＰ型半導体１と３２個のＮ型半導体２がπ型に直列接続されている。
【００６２】
図２に示されるように、３２個のＰ型半導体１及び３２個のＮ型半導体２は交互に配置されて列をなし、この列方向において、複数の熱電変換素子の両端面に電極３が接続されている。更に、この列方向の両端部に配置される一対のＰ型半導体１及びＮ型半導体２の一方の端面が電極３で接続されている。
【００６３】
図２において、始端列の始端行に配置されるＰ型半導体１の下端面には、外部接続される電極４が接続され、始端列の終端行に配置されるＮ型半導体２の下端面には、外部接続される電極５が接続されている。電極４と電極５間は、３２個のＰ型半導体１及び３２個のＮ型半導体２がπ型に直列接続されている。
【００６４】
これら複数の電極３〜５は、一方の面に配置される複数の電極３が吸熱側となり、他方の面に配置される複数の電極３〜５が放熱側となるように、複数の熱電変換素子が向きを揃えて配置されている。このように配置された複数の電極３〜５に良熱伝導性基板８１・９１が挟持することにより当接する。
【００６５】
例えば、対向する一対の良熱伝導性基板８１・９１間に図示されない熱絶縁支柱を介在させ、複数の熱電変換素子を挟持してもよい。又、対向する一対の良熱伝導性基板８１・９１間に非導電性の図示されない液状パッキンを介在させ、液状パッキンが対向する一対の良熱伝導性基板８１・９１を接着することにより、複数の熱電変換素子を挟持してもよい。
【００６６】
この良熱伝導性基板８１・９１は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成り、良熱伝導性基板８１・９１と電極３〜５との間に陽極酸化膜１０が設けられる。陽極酸化膜１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板８１・９１に形成される。陽極酸化膜１０は、０．１〜０．５μｍの膜厚で形成される。
【００６７】
このように、熱電変換モジュール２００は複数の熱電変換素子が配置されているので、熱電変換素子の個数を適宜設定することにより、熱電発電素子モジュールとしては所望の電力が得られ、ペルチェ素子としては所望の冷却能力が得られる。
【００６８】
次に、本発明による熱電変換モジュールの作用を説明する。
【００６９】
図１から図３に示される構成を有する熱電変換モジュールにおいて、良熱伝導性基板は熱抵抗が小さく、電気絶縁性があることが求められる。このような良熱伝導性基板の熱抵抗は、一般に以下の式で求められる。
Ｒ（ｍ２・Ｋ／Ｗ）＝ｔ（ｍ）／ｋ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））
Ｒ：熱抵抗
ｔ：良熱伝導性基板の厚さ
ｋ：熱伝導率
【００７０】
ここで、酸化アルミニウムから成る良熱伝導性基板（以下、Ａｌ２Ｏ３板と表記する）の熱伝導率ｋを典型的な「２０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））」とおき、窒化アルミニウムから成る良熱伝導性基板（以下、ＡｌＮ板と表記する）の熱伝導率ｋを典型的な「１７０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））」とおき、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板（以下、Ａｌ板と表記する）の熱伝導率ｋを「２３０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））」とおき、厚さ「１ｍｍ」の良熱伝導性基板の熱抵抗を上式から計算すると、以下の数値になる。
Ａｌ２Ｏ３板：５．０×１０−５（ｍ２・Ｋ／Ｗ）
ＡｌＮ板    ：５．８８×１０−６（ｍ２・Ｋ／Ｗ）
Ａｌ板      ：４．３５×１０−６（ｍ２・Ｋ／Ｗ）
【００７１】
上記のとおり、Ａｌ板は熱抵抗が最も小さい数値を示すが、Ａｌ板は導電性を有するために、熱電変換素子の両端面に接続される電極に直接当接させることは好ましくない。したがって、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る良熱伝導性基板と電極との間に陽極酸化膜が設けられている。
【００７２】
次に、Ａｌ板に陽極酸化膜を形成した場合の熱抵抗を算出する。Ａｌ板に陽極酸化膜の膜厚が「０．５μｍ」形成され、「Ａｌ板＋陽極酸化膜」の厚さを「１ｍｍ」とすると、その合成熱抵抗は、以下の数値となる。
Ａｌ板＋陽極酸化膜（０．５μｍ）：４．３７×１０−６（ｍ２・Ｋ／Ｗ）
【００７３】
このように、Ａｌ板に陽極酸化膜を形成した場合の熱抵抗値は「４．３７×１０−６」であり、Ａｌ板単独の熱抵抗値「４．３５×１０−６」と殆ど変わらない数値であることが理解できる。又、本発明による陽極酸化膜はバリヤー型であり、その膜厚が０．５μｍと薄くすることができ、耐電圧は４００Ｖ程度と十分な電気絶縁性を有している。
【００７４】
Ａｌ板に形成される陽極酸化膜はポーラス型被膜があるが、ポーラス型被膜は、通常２０〜１００μｍとバリヤー型被膜に比べてその平均膜厚が厚い。Ａｌ板にポーラス型被膜の平均膜厚が「４０μｍ」形成され、「Ａｌ板＋ポーラス型被膜」の厚さを「１ｍｍ」とすると、その合成熱抵抗は、以下の数値となる。
Ａｌ板＋ポーラス型被膜（４０μｍ）：６．１７×１０−６（ｍ２・Ｋ／Ｗ）
【００７５】
このように、Ａｌ板にポーラス型被膜を形成した場合の熱抵抗値は「６．１７×１０−６」となり、前述のＡｌＮ板の熱抵抗値「５．８８×１０−６」より熱抵抗値が大きくなる。なお、ここでは、陽極酸化膜の熱伝導率ｋを「２０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））」とした。したがって、ポーラス型被膜の場合は、前記熱伝導率の数値より低くなると考えられる。その場合、前記合成熱抵抗値は更に大きくなる。
【００７６】
陽極酸化膜の平均膜厚（μｍ）と熱抵抗値（ｍ２・Ｋ／Ｗ）の関係を以下の表１に示した。なお、表１では陽極酸化膜の熱伝導率ｋを「２０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））」と仮定して、熱抵抗値を算出している。
【００７７】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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