(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材について、夫々の長さ方向の中間部分の熱伝導度を両端部分の熱伝導度より小さく形成するペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法であって、
前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記両端部分の一方の領域である第１領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第１領域パターンを形成するステップと、
前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記中間部分の領域である第２領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第２領域パターンを形成するステップと、
前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記両端部分の他方の領域である第３領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第３領域パターンを形成するステップと、
前記第１領域パターンと前記第２領域パターンと前記第３領域パターンとを位置合わせをするステップと、
前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第１領域を形成するために、前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第１領域パターンに詰め込むステップと、
前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第２領域を形成するために前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第２領域パターンに詰め込むステップと、
前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第３領域を形成するために前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第３領域パターンに詰め込むステップと、
前記第１領域パターンと前記第２領域パターンと前記第３領域パターンに詰め込まれた前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を加熱して接合し、前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材それぞれの前記両端部分と前記中間部分を一体に形成するステップと、
前記第１領域パターンに埋め込まれた前記第１導電部材の一方の端部と、前記第１領域パターンに埋め込まれた前記第２導電部材の一方の端部とを導電性接合部材を介してオーミックコンタクトによって接合するステップと、
を有するペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記両端部分の一方の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第１領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記両端部分の一方の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第２領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記中間部分の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第２領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記中間部分の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第３領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記両端部分の他方の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第３領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記両端部分の他方の領域を複数個同時に形成するステップと、
前記第１領域パターンで形成された領域と前記第２領域パターンで構成された領域の第１導電部材及び第２導電部材同士をオーミックコンタクトによって接合するステップと、
前記第２領域パターンで形成された領域と前記第３領域パターンで構成された領域の第１導電部材及び第２導電部材同士をオーミックコンタクトによって接合するステップと、
を更に含み、ペルチェ素子又はゼーベック素子を複数個同時に作成することを特徴とする請求項１に記載のペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、各種の電気機器、燃焼装置やその関連機器類、太陽光や地熱等に由来する外部からの熱が影響する建物や物体等の全ての温度の高くなる部分や空間や領域にある熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱電変換システムないし熱電変換装置に利用されるペルチェ素子又はゼーベック素子を高機能化した素子の構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然界に存在するエネルギーの利用形態は非可逆的に進行し、最終的には熱エネルギーとなって自然界に放出される。通常は、この自然界に放出された熱エネルギーは、人類のために利用されることがなく、逆に、自然界に対して悪い影響を及ぼすことがしばしば起こりうる。このため、この熱エネルギーの排出や除去をするために、更に新たな熱機関によるエネルギーや電気エネルギーを使った強制空冷や強制冷却が行われている。【０００３】
例えば、太陽光の照射や地熱等の影響する建物や物体、あるいはその周りの領域が高温になる場合、この高温部の熱エネルギーの排出や除去をするために、更に新たな熱機関によるエネルギーや電気エネルギーを使った強制空冷や強制水冷が行われており、これらの熱エネルギーの放出や除去に使われるエネルギーの増加とともに、熱エネルギーの利用効率の低下が問題になっている。【０００４】
現在、これらの熱エネルギーを積極的に再利用して省エネルギー化を図るとともに、環境への負荷を低減させるための研究が開始され、その実用化に向けた開発努力が各方面で行われつつある。しかし、現実は、新たなエネルギーの投入無しで、エネルギーの最終形態であって自然界に無尽蔵に存在する熱エネルギーを積極的に再利用し、環境への悪影響を低減するには至っていない。【０００５】
一方、熱エネルギーを電気エネルギーのような直接利用可能な形態に変換することは、ペルチェ効果あるいはゼーベック効果として古くから知られている物理学上の現象を使って可能である。すなわち、２種類の導体をつなげて全体を一様な温度に保ちながら電流を流すと、ジュール熱以外の放射あるいは吸収する熱が発生する。この現象は、Ｊ．Ｃ．Ａ．Ｐｅｌｔｉｅｒが１８３４年に発見した現象であり、ペルチェ効果と言われる。また、２種類の導線をつなぎ、２つの接点を異なる温度Ｔ１，Ｔ２に保って、一方の導線を切断すると、その切断した端子間に起電力が発生する。この現象は１８２１年にＪ．Ｊ．Ｓｅｅｂｅｃｋにより発見された。この２端子間に発生する起電力を熱起電力といい、この現象は、発見者の名に因んでゼーベック効果と言われている。【０００６】
このゼーベック効果を利用した熱電変換素子（ゼーベック素子）の開発は、化石燃料や原子力の代替エネルギーとして注目を集めている。ゼーベック素子による熱起電力は、２つの接点温度のほかに、２つの導線の材質にも依存しており、この熱起電力を温度変化で割った微分値をゼーベック係数と呼んでいる。熱電変換素子は、それぞれゼーベック係数が異なる２種類の導体（又は半導体）を接触させることにより構成される。そして、２種類の導体の自由電子数の差により、両導体間で電子の移動が生じるため結果的に両導体間に電位差が生じる。そこで、一方の接点に熱エネルギーを与えると、一方の接点側で自由電子の動きが活発となるが、他方の接点は熱エネルギーが与えられないため、自由電子の動きは活発にならない。この両接点間の温度の差、すなわち自由電子の活動の差が熱エネルギーから電気エネルギーへ変換となるのである。この効果を、一般的には熱電効果という。【０００７】
一般的に、上述したゼーベック素子は、加熱部（高温側）と冷却部（低温側）とが一体素子となっており、また、ペルチェ効果を利用した熱電効果素子（以下、ペルチェ素子と称する）においても、その吸熱部と発熱部は一体素子となっている。すなわち、ゼーベック素子では加熱部と冷却部とが熱的に相互干渉し、ペルチェ素子では吸熱部と発熱部とが熱的に相互干渉するため、それらゼーベック効果、ペルチェ効果は時間経過と共に減衰してしまう。これを防ぐために、高温部の熱エネルギーの排出や除去のために新たな熱機関によるエネルギーや電気エネルギーを使った強制空冷や強制水冷による放熱が行われているのが現状である。【０００８】
したがって、前記のようなペルチェ素子とゼーベック素子を用いて大規模なエネルギー変換設備を構築しようとした場合、その設備等の設置場所において新たな熱機関を設置するなどの物理的な制限が加わるため非現実的なものとなっていた。【０００９】
本発明者（出願人）は、上述したような新たな熱機関や電気エネルギーによる強制空冷や強制水冷を必要としない熱電変換装置及びそれを利用したエネルギー変換システムを発明し、既に提案した（特許文献１を参照）。また、このような熱電変換装置に利用されるペルチェ素子又はゼーベック素子を集積回路基板上に複数個設けたペルチェ・ゼーベック素子チップとその製造方法については、特願２００４−１９４５９６号（先願）として提案している。
【特許文献１】特開２００３−９２４３３号公報
【特許文献２】特願２００４−１９４５９６号
【００１０】
しかし、特許文献１に記載のペルチェ・ゼーベック素子も、特許文献２で提案した集積ペルチェ・ゼーベック素子チップにおいても、これらを回路系に組み込む場合は、図４４に示すような従来の形状のゼーベック素子或いはペルチェ素子を利用しなければならない。すなわち、図４４に示すように、異なるゼーベック係数を有する第１の導電部材（例えば、ｎ型半導体等）１０１の一端（Ｔ１：高温側）と第２の導電部材（例えば、ｐ型半導体等）１０２の一端（Ｔ１：高温側）を銅等の金属からなる接合部材１０３でオーミックコンタクトにより接合し、第１の導電部材１０１の他端（Ｔ２：低温側）と第２の導電部材１０２の他端（Ｔ２：低温側）は、同じく銅等の金属からなる接合部材１０４又は１０５を介して不図示の他のゼーベック素子の第２又は第１の導電部材の他端（Ｔ２：低温側）に接合されている。【００１１】
図４４に示すような従来型のパイ型素子では、第１及び第２の導電部材１０１，１０２を構成する半導体の熱伝導率が、銅の約２００分の１と比較的に大きいために、第１及び第２の導電部材の高温側の温度（Ｔ１）と低温側の温度（Ｔ２）の温度差△Ｔを大きくした状態で、長時間維持することは困難であった。【００１２】
したがって、図４４に示すような、従来のパイ型ゼーベック素子或いはペルチェ素子を組み込んだ場合の問題は、熱伝導による各素子の高温部側から低温部側への熱エネルギーの流れが無視できないということであった。このため、従来のパイ型ペルチェ効果で熱転送を行う場合は、せっかくペルチェ効果による発熱と吸熱作用で高温部側と低温部側の温度差を付けて、低温側の温度を、周りの温度より下げても、高温部側から低温部側への熱伝導の為に低温部側の温度が引き上げられて熱を取り込む周りの温度よりも高くなってしまい、周りから熱を取り込めなくなり、熱転送が行えなくなるという問題があった。そしてこれを防ぐために、通常は、高温部側に大きい熱容量の金属熱吸収体を取り付けるとともに、新たな電気エネルギーを使って小型電気ファンなどを設置して高温側から熱エネルギーを外部へ強制排出しなければならないという問題があった。【００１３】
また、温度差を利用してゼーベック効果で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の場合は、同様にゼーベック素子の高温部側から低温部側への熱伝導によって、低温側の温度が上がってしまい、ゼーベック起電圧が下がり、熱エネルギーの電気エネルギーへの変換効率が下がるという問題があった。これを防ぐために、低温側に新たな熱機関によるエネルギーや電気エネルギーを使った強制空冷装置や強制水冷装置を取り付けて放熱しなければならないという不都合があった。【００１４】
このように、従来形状のゼーベック素子あるいはペルチェ素子を組み込んだ熱電変換素子あるいは熱転送素子の場合には、熱伝導による各素子の高温部側から低温部側への熱エネルギーの流れにより、装置全体の熱エネルギーから電気エネルギーへの変換効率、すなわち、熱エネルギーの利用効率が低く抑えられ、この熱エネルギー利用効率の改善が大きな技術的課題となっていた。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の目的は、上記課題を解決するための、新たな構造のペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法を提供するものである。具体的には、使用する素子の第１導電部材と第２導電部材の形状そのもの（または材質）を変えて、高温側から低温側への熱エネルギーの熱伝導による移動を少なくして熱エネルギーの利用効率を上げ、かつ、素子の製造コストを下げるようにしている。
【００１６】
より具体的には、ペルチェ素子又はゼーベック素子の構造に関するものであり、ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材について、夫々の長さ方向の中間部分の熱伝導度を両端部分の熱伝導度より小さく設定したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、別の観点によれば、第１導電部材と第２導電部材の長さ方向の両端部分以外の部分、すなわち第１及び第２の導電部材の中間部分の断面面積を両端部分に比べて小さくすることを特徴としている。
【００１８】
さらに、別の観点によれば、第１導電部材と第２導電部材の長さ方向の両端部分以外の部分、つまり第１及び第２導電部材の中間部分の材質をその両端部分の材質より熱伝導度の小さい材質とすることを特徴とするものである。
【００１９】
さらにまた、別の観点によれば、ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する第１導電部材と第２導電部材の長さ方向の両端部分以外の部分、つまり第１及び第２導電部材の中間部分を複数に分割して断面の形状にさらに括れを設けたことを特徴としている。
【００２０】
加えて、別の観点によれば、ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材について、夫々の長さ方向の中間部分の熱伝導度を両端部分の熱伝導度より小さく形成するペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法に関する発明であり、以下のステップを有することを特徴としている。すなわち、（１）前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記両端部分の一方の領域である第１領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第１領域パターンを形成するステップと、（２）前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記中間部分の領域である第２領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第２領域パターンを形成するステップと、（３）前記ペルチェ素子又はゼーベック素子を構成する前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記両端部分の他方の領域である第３領域を形成するための鋳型作成やフォトマスク技法を使った前処理パターン作成による第３領域パターンを形成するステップと、（４）前記第１領域パターンと前記第２領域パターンと前記第３領域パターンとを位置合わせをするステップと、（５）前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第１領域を形成するために、前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第１領域パターンに詰め込むステップと、（６）前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第２領域を形成するために前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第２領域パターンに詰め込むステップと、（７）前記第１導電部材及び前記第２導電部材の前記第３領域を形成するために前記第１導電部材及び前記第２導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を前記第３領域パターンに詰め込むステップと、
（８）前記第１領域パターンと前記第２領域パターンと前記第３領域パターンに詰め込まれた前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材の原料となる固体、液体又は粉末体を加熱して接合し、前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材それぞれの前記両端部分と前記中間部分を一体に形成するステップと、（９）前記第１領域パターンに埋め込まれた前記第１導電部材の一方の端部と、前記第１領域パターンに埋め込まれた前記第２導電部材の一方の端部とを導電性接合部材を介してオーミックコンタクトによって接合するステップを含むことを特徴としている。
【００２１】
また、別の観点によれば、ペルチェ素子又はゼーベック素子を複数個同時に製造する製造方法であって、請求項１に記載されたペルチェ素子又はゼーベック素子の製造方法において、さらに次のステップを含むことを特徴としている。すなわち、（９）前記第１領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記両端部分の一方の領域を複数個同時に形成するステップと、（１０）前記第１領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記両端部分の一方の領域を複数個同時に形成するステップと、（１１）前記第２領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記中間部分の領域を複数個同時に形成するステップと、（１２）前記第２領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記中間部分の領域を複数個同時に形成するステップと、（１３）前記第３領域パターンを複数個用いて、前記第１の導電部材の前記両端部分の他方の領域を複数個同時に形成するステップと、（１４）前記第３領域パターンを複数個用いて、前記第２の導電部材の前記両端部分の他方の領域を複数個同時に形成するステップと、（１５）前記第１領域パターンで形成された領域と前記第２領域パターンで構成された領域の第１導電部材及び第２導電部材同士をオーミックコンタクトによって接合するステップと、（１６）前記第２領域パターンで形成された領域と前記第３領域パターンで構成された領域の第１導電部材及び第２導電部材同士をオーミックコンタクトによって接合するステップと、を含むペルチェ素子又はゼーベック素子を複数個同時に作成することを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図２】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子の第２の実施の形態を示す模式図である。
【図３】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子の第３の実施の形態を示す模式図である。
【図４】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子に用いられる第１または第２導電部材の中間部分を構成する化合物半導体の電気抵抗率特性を示す図である。
【図５】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子に用いられる第１または第２導電部材の中間部分を構成する化合物半導体のゼーベック係数特性を示す図である。
【図６】本発明のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子に用いられる第１または第２導電部材の中間部分を構成する化合物半導体の熱伝導率特性を示す図である。
【図７】従来型と本発明実施の形態である高機能型ペルチェ効果及びゼーベック効果を実験によって確認するための実験概念図である。
【図８】図７の実験によって確認されたペルチェ効果の実験結果を示す図である。
【図９】図７の実験によって確認されたゼーベック効果の実験結果を示す図である。
【図１０】従来型（くびれなし）のシミュレーションを行うための模式図である。
【図１１】シミュレーションで用いた銅板の模式図である。
【図１２】シミュレーションで用いた半導体の模式図である。
【図１３】本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーションを行うための模式図である。
【図１４】シミュレーションで用いたくびれた部分の半導体の模式図である。
【図１５】従来型（くびれなし）のシミュレーションを行うために円筒型の一次元モデルに変形した模式図である。
【図１６】図１５の各部位の半径を説明するための概略図である。
【図１７】本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーションを行うために円筒型の一次元モデルに変形した模式図である。
【図１８】従来型（くびれなし）と本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図１９】従来型（くびれなし）と本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２０】従来型（くびれなし）と本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２１】従来型（くびれなし）と本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２２】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２３】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２４】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２５】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２６】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２７】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２８】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図２９】加熱温度を変化させたときの、従来型（くびれなし）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３０】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３１】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３２】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３３】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３４】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３５】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３６】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３７】加熱温度を変化させたときの、本発明の一実施の形態である高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果の一つを示すグラフである。
【図３８】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（両端部分の一方）を示す側面断面図である。
【図３９】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（両端部分の一方）を示す平面図である。
【図４０】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（中央部分）を示す側面断面図である。
【図４１】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（中央部分）を示す平面図である。
【図４２】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（両端部分の他方）を示す側面断面図である。
【図４３】本発明の一実施形態である高機能型（くびれあり）のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１又は第２の導電部材を製造するための鋳型（両端部分の他方）を示す平面図である。
【図４４】従来のパイ型ペルチェ／ゼーベック素子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面にしたがって本発明のペルチェ素子又はゼーベック素子の構造とその製造方法について説明する。図１は、本発明のペルチェ素子又はゼーベック素子の構造の第１の実施形態の例を示す模式図である。【００２４】
図１に示すように、所定のゼーベック係数を有する第１の導電部材（ｎ型半導体等）１０は、その両端部分ｎ１，ｎ３と中間部分ｎ２から構成されている。また、第１の導電部材とは異なるゼーベック係数を有する第２の導電部材（ｐ型半導体等）２０もその両端部分ｐ１，ｐ３と中間部分ｐ２から構成されている。【００２５】
第１の導電部材１０及び第２の導電部材２０の中間部分ｎ２及びｐ２は、両端部分ｎ１，ｎ３及びｐ１，ｐ３と比べて断面積が小さく形成されており、このため材質が同じであっても、熱伝導度が両端部分と比べて小さくなっている。【００２６】
そして、この第１の導電部材１０の両端部分の一方ｎ１が、接合部材３０にオーミックコンタクトで接合され、第２の導電部材２０の両端部分の一方ｐ１が接合部材３０にオーミックコンタクトで接合されている。この接合部材３０は温度Ｔ１に熱せられて高温部を構成することになる。また、第１の導電部材１０の両端部分の他方ｎ３は、接合部材４０にオーミックコンタクトで接合され、第２の導電部材２０の両端部分の他方ｐ３は接合部材５０にオーミックコンタクトで接合されている。この接合部材４０と接合部材５０は温度Ｔ２とされて低温部を構成している。すなわち、Ｔ１＞Ｔ２となっている。【００２７】
上述した構造の素子において、接合部材３０を高温（Ｔ１）に保ち、接合部材４０と５０の周囲を低温（例えば室温Ｔ２）に保つと、接合部材３０と４０及び５０の間の温度差に比例した熱起電力が発生する。これがゼーベック効果である。ここで接合部材３０と接合部材４０は第１の導電部材１０によって接続され、接合部材３０と接合部材５０は第２の導電部材２０によって接続されている。このため、第１の導電部材１０，第２の導電部材２０において、従来例（図４４参照）と同じような熱伝導度を有する部材構造（図４４中では、第１の導電部材１０１や第２の導電部材１０２）を用いた場合は、高温部（例えば、図１中の接合部材３０）から低温部（例えば、図１中の接合部材４０，５０）への熱の移動が早くなって、両者と接合部材４０と５０の周囲の温度は短時間で熱平衡状態となり、接合部材３０と４０及び５０の間の温度差が非常に小さくなる為に起電力が発生しなくなってしまう。しかし、図１に示す本発明の第１の実施形態の例では、第１導電部材と第２導電部材のそれぞれの中間部分ｎ２，ｐ２がその両端部分ｎ１，ｎ３及びｐ１，ｐ３の部分より断面積を小さくしているので、熱伝導度が悪くなるため、熱平衡状態でも中間部分ｎ２，ｐ２における温度勾配が大きく維持される。したがって、接合部材３０と４０及び５０の間の温度差を大きく維持できてゼーベック効果が発揮され、熱エネルギーの電気エネルギーへの変換効率、すなわち熱電変換効率が向上することになる。【００２８】
次に、図１に示す構造の素子において、接合部材４０と５０を電気的に接続して電流を流すと、その電流量に比例した発熱と吸熱が接続部材３０と接続部材４０，５０の間で起こる。この効果をペルチェ効果といい、この効果を奏する素子がペルチェ素子である。この吸熱と発熱は電流の向きにより互いに第１導電部材１０及び第２の導電部材２０の反対側の面になる。つまり、ある電流の向きのとき接合部材３０が発熱側であれば、電流の向きが反対になると接合部材４０と５０の側が発熱側となる。この状態で、吸熱側、例えば接合部材４０と５０側から、発熱側となる接合部材３０の側に、第１の導電部材１０及び第２の導電部材２０を介して電子的に熱転送が起こり、接合部材３０と接合部材４０，５０の間に温度差を与えることになる。この時、本発明の実施の形態では、第１の導電部材１０及び第２の導電部材２０の中間部分ｎ２，ｐ２の断面積を両端部分ｎ１，ｎ３，ｐ１，ｐ３の断面積よりも小さくしているので、それによって熱伝導係数が小さい為に熱量の移動が小さくなって熱側と発熱側の温度差を大きく保つ事が出来、吸熱側の周囲からより多くの熱エネルギーを吸収して発熱側への電子的な熱転送が効率よく行われる。【００２９】
このように、電流が流れている間はペルチェ効果による吸熱効果と発熱効果は持続しているので、接合部材３０と接合部材４０，５０の間の熱量の移動が遅いほど、接合部材３０と接合部材４０，５０の間の温度差は増大する。このため、電流を流して接合部材３０と接合部材４０，５０の間にできるだけ大きな温度差を形成させる目的で使われるペルチェ素子を、その目的に合うように機能を高くすることができるようになる。【００３０】
このように、図１は、第１の導電部材１０と第２の導電部材２０の中間部分の断面積をその両端部分の断面積よりも小さくして熱伝導度を少なくしたものであるが、本発明の第２の実施形態として、例えば図２に示すように、第１の導電部材１０及び第２の導電部材２０の断面形状は同一としておき、中間部分ｎ２，ｐ２の材質として、両端部分ｎ１，ｐ１又はｎ３，ｐ３よりも熱伝導度の小さい性質を有する材料、例えばアモルファスシリコンやポリシリコンなどを用いることも可能である。【００３１】
また、本発明の第３の実施形態の例として、図３に示すように、第１の導電部材１０と第２の導電部材２０の中間部分ｎ２及びｐ２をさらに分割してくびれを形成（例えば、第１の導電部材１０と第２の導電部材２０の中間部分に幅狭部を形成）し、つまり中間部分ｎ２，ｐ２自体を複数に分割して断面の小さい部分を組み込んだ形状にすることもできる。これにより、中間部分ｎ２，ｐ２の熱伝導率を更に小さくすることができるとともに、半導体材料を減らすこともでき、結果として高温側と低温側の温度差を更に大きくすることが容易に可能になる。【００３２】
ここで、上記図１から図３に示すような本発明のペルチェ／ゼーベック素子の各実施の形態において、ペルチェ効果、又は、ゼーベック効果を高める機能を持たせるために、第１導電部材ｎ１，ｎ２，ｎ３，及び、第２導電部材ｐ１，ｐ２，ｐ３は夫々互いに、同じゼーベック係数でもよいが、ｎ１，ｎ２，ｎ３，又はｐ１，ｐ２，ｐ３のうちの一部または全部のゼーベック係数を異ならせることもできる。【００３３】
また、ペルチェ効果、又は、ゼーベック効果を高める機能を持たせるため、第１導電部材ｎ１，ｎ２，ｎ３，及び、第２導電部材ｐ１，ｐ２，ｐ３のうち、中間部分を形成するｎ２とｐ２としては、例えば図４〜図６（図４〜図６中の記号（◆），（○），（▼）は溶解材料、（◇），（●），（▽）は焼結体）に示すような物性特性を有するｐ型Ｂｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3の様な化合物半導体が用いられる。すなわち、図４は、温度（Ｔ）に対して電気抵抗率が増大していることを示し、図５は温度（Ｔ）の増加と共にゼーベック係数が増大することを示している。また、図６は、温度（Ｔ）の増加とともに熱伝導係数が減少していることを示している。このように、この化合物半導体の物性値は、温度の増加と共にゼーベック係数が大きくなり、かつ熱伝導係数が小さくなっている。このような特性を有する化合物半導体が更に開発されつつある。【００３４】
このように、第１または第２導電部材の中間部分に、材質を変えた半導体（中間部分以外とは異なる材質の半導体）を挟み込む事により、高温側の熱が中間部を通って低温側へ伝わるとき、中間部分の材質が温度の増加と共に熱伝導率が小さくなる為、高温側の熱は中間部を通って低温側へ伝わりにくくなり、その結果として、高温側と低温側の温度差をより大きい状態に維持することができる。【００３５】
次に、図７に基づいて、本発明の実施の形態のペルチェ／ゼーベック素子について実験した例について説明する。この実験例では、比較データを作成するために従来のペルチェ／ゼーベック素子を用いた実験と、本発明の一実施形態のペルチェ／ゼーベック素子を用いて実験を行っている。【００３６】
図７の符号７ａは、図４４の従来例のペルチェ／ゼーベック素子を示したものであり、第１の導電部材１０１又は第２の導電部材１０２を銅板等の接合部材１０３又は１０４（１０５）と接合し、一方の接合部材１０３にヒートシンク１０６を接続している。なお、図７中の符号１０７は接合部材１０４（１０５）の強度を補強するための補強部材であり、銅板で構成されるものである。【００３７】
また、図７の符号７ｂは、図１に示す本発明の一実施の形態の例として用いられるペルチェ／ゼーベック素子の例を示すものである。ペルチェ／ゼーベック素子の構成要素である第１の導電部材１０又は第２の導電部材２０の一端は、接合部材３０を介してヒートシンク１０６に接合されている。なお、図７中の６０も図７中の符号１０７と同様に、接合部材４０（５０）の強度を補強するための補強部材であり、銅板で構成されている。そして、図１で示したように、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０は、その中間部分ｎ２（ｐ２）が両端部分ｎ１（ｐ１）及びｎ３（ｐ３）と比べて熱伝導度が低くなるような形状又は材料が用いられている。この第１の実施形態では、中間部分の断面積を両端部分の断面積を小さくすることにより、中間部分の熱伝導度を低下させるようにしている。このｎ型半導体であるｎ１，ｎ２，ｎ３（又はｐ型半導体ｐ１，ｐ２，ｐ３）のゼーベック係数あるいはペルチェ係数は同じ値でもよいし、異なるゼーベック係数あるいはペルチェ係数の材料を組み合わせて適宜最適な値を設定してもよい。【００３８】
図８は、図７に示す従来のペルチェ／ゼーベック素子と発明の一実施の形態で用いられる高機能ペルチェ／ゼーベック素子の両方に、電流を通電したときの温度特性をプロットしたものである。横軸は通電後の時間を示し、縦軸は接合部材の温度を示している。横軸スケールの１メモリは５分である。図８の符号８ａは、従来型のペルチェ／ゼーベック素子（図７の符号７ａに対応する。）において、接合部材１０３と１０４（１０５）の間に、例えば１アンペア（Ａ）の電流を流したときのそれぞれの接合部材１０３と１０４（１０５）の温度を測定したものである。この図からわかるように、通電開始時は導電部材の両側に位置する二つの接合部材の温度は同じ値であったが、通電時間が経過するにつれて、ヒートシンク１０６がある側の接合部材１０３の温度はＴ１とほとんど変化していないのに対し、ヒートシンク１０６がない側の接合部材１０４（１０５）は次第に温度が下がり、５分後から温度上昇に転ずることが認められた。この温度降下から温度上昇への転換は、半導体１０１（１０２）中の熱伝導のよる高温側から低温側への熱エネルギーの移動により、ペルチェ効果の吸熱による温度降下が阻害された結果、起こる事を示している。【００３９】
次に、本発明の実施の形態において、従来のペルチェ／ゼーベック素子と同様の実験を試みた結果を図８の符号８ｂに示した。この実験結果は、図７の符号７ｂの接合部材３０と接合部材４０（５０）の間にほぼ１アンペア（Ａ）の電流を流し、接合部材３０と接合部材４０（５０）の温度を測定したものを示している。【００４０】
この図８の符号８ｂからわかるように、ヒートシンク１０６に接合された接合部材３０の温度は、Ｔ１でほぼ一定に推移するのに対し、ヒートシンク１０６を接合しない側の接合部材４０（５０）の温度は、時間の経過とともに急激に低下している。【００４１】
図８の符号８ｂからわかるように、本発明の実施の形態に示す高機能ペルチェ／ゼーベック素子は、従来型のもの（図８の符号８ａを参照。）と比べて、接合部材３０と接合部材４０（５０）との温度差が時間経過とともに一層増大している。これは、本発明の実施形態に用いる高機能ペルチェ／ゼーベック素子に対して、半導体１０（２０）部の熱伝導度が小さくしてあるために、熱伝導度よる高温側から低温側への熱エネルギーの移動が抑えられて、低温側への熱エネルギーの供給が少なくなり、ペルチェ効果による吸熱作用によって低温側の温度がより低くなることを示している。【００４２】
次に、図９に基づいて、従来のペルチェ／ゼーベック素子と本発明の実施形態で用いる高機能ペルチェ／ゼーベック素子とのゼーベック効果について検証する。図９の横軸は、２つの接合部材間の温度差であり、縦軸はゼーベック起電圧を示している。図９の（○）は本発明の実施の形態に用いられる高機能ペルチェ／ゼーベック素子の起電圧を示し、（◆）は従来のペルチェ／ゼーベック素子の発生する起電圧を示す。この図９から明らかなように、従来型も本発明の高機能素子のいずれも温度差に比例した同一直線のゼーベック起電圧を出力する事から、本発明の高機能素子でもゼーベック効果になんら影響を与えない事が分かり、同時に、半導体部の熱伝導度を小さくした本発明の高機能ペルチェ／ゼーベック素子ゼーベックの方が、高温側と低温側の温度差を大きな値まで維持できた結果、従来型よりもゼーベック起電圧出力を大きく出来た事が、本実験により確認されたことになる。【００４３】
図１０〜図１４は、本発明の実施の形態における高機能ペルチェ／ゼーベック素子（第１又は第２導電部材にくびれあり）と従来型ペルチェ／ゼーベック素子（第１又は第２導電部材にくびれなし）の場合の、実際の構成例を示したものである。図１０〜図１２は従来型のペルチェ／ゼーベック素子、図１３〜図１４は本発明の実施形態に用いられる高機能ペルチェ／ゼーベック素子を接続した例である。図１０〜図１４の接合部材としての銅板は、縦８ｍｍ、横３．５ｍｍ、高さ１ｍｍの直方体形状のものを用い、第１の導電部材と第２の導電部材を構成する半導体としては、縦横３ｍｍ、高さ１．５ｍｍの直方体を３段に重ねたものを想定してシミュレーション実験を行うことを前提とした。また、図１３，図１４に示すように、本発明の実施の形態に用いられる高機能ペルチェ／ゼーベック素子を構成する第１及び第２の導電部材の中間部分の材料としては、縦横１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの立方体を用いることを想定して、同様なシミュレーション実験を行うことを前提とした。また、実際の回路実験を再現できるように、室温を一定の温度にし、加熱側の接合部材の銅板の設定温度を変えて、加熱側と反対の接合部材の銅板の温度は、回路内の熱伝導及び空気中（回路周囲であって室温と同じ温度の空気中）への熱伝達によって物理的に矛盾なく自動的に決まる境界条件を使って、シミュレーション実験を行うことを前提とした。なお、回路内の熱伝導による熱量の移動の速さが、該室温と同じ温度の空気中への熱伝達による熱量の移動の速さより桁違いに大きいことから、１次元の円筒モデルで実際の回路実験を再現できることを調べるための予備的なシミュレーションを繰り返し、定量的にも実際の回路実験のデータが再現できることを確認できた。【００４４】
図１５〜図１７は、図１０〜図１４に示した回路の一周期分を１次元の円筒モデルで示した図であり、このモデルに基づいてシミュレーション実験を行った。【００４５】
図１５，図１６（Ｒ；円筒モデルにした部材の半径）に示す従来のペルチェ／ゼーベック素子の円筒シミュレーションモデルでは、第１の導電部材７３（ｎ型半導体）及び第２の導電部材７４（ｐ型半導体）は、半径Ｒ３（＝１．６９３ｍｍ）で高さ（図１５〜図１７中では左右方向の距離）１．５ｍｍの円筒状部材が３段に重ねられている。第１の導電部材７３は、半径Ｒ２（＝１．８２９ｍｍ）で高さ１ｍｍの円筒形の接合部材７２Ａに接合され、この接合部材７２Ａは半径Ｒ１（＝１．０５６ｍｍ）で高さ２ｍｍの円筒状部材７２Ｂに接合され、さらに円筒形接合部材７２Ｂは、接合部材７２Ｃに接合されている。接合部材７２Ｃの形状は、接合部材７２Ａと同じである。この接合部材７２Ａ〜７２Ｃはシミュレーション実験において外部から強制加熱される部分である。また、第２の導電部材７４は、第１の導電部材７３とはゼーベック係数の異なるｐ型半導体で構成されるが、その形状は第１の導電部材７３と同じである。【００４６】
第１の導電部材７３の他端は、接合部材７２Ａと同じ形状の接合部材７６Ａと接合されており、接合部材７６Ａは、接合部材７２Ｂと形状の等しい接合部材７６Ｂと接合されている。また、第２の導電部材７４の他端は、接合部材７２Ｃと形状の等しい接合部材７５Ａと接合され、この接合部材７５Ａは、同じく接合部材７２Ｂと形状の等しい接合部材７５Ｂと接合（接合部材７６Ａの場合は、同じく接合部材７２Ｂと形状の等しい７６Ｂと接合）されている。【００４７】
一方、図１７に示す本発明の実施形態における高機能ペルチェ／ゼーベック素子では、第１導電部材７３と第２の導電部材７４の構成が異なる以外は、図１５，１６の従来型ペルチェ／ゼーベック素子の形状と構成を同じにしている。すなわち、図１７中の第１の導電部材７３は両端の部分７３ａ、７３ｃと中間部分７３ｂとから構成され、中間部分７３ｂの半径Ｒ４（＝０．８５ｍｍ）は、両端部分の半径Ｒ３（＝１．６９３ｍｍ）の略２分の１の大きさにしている。【００４８】
以上説明したような構成の従来型のペルチェ／ゼーベック素子（くびれなし）と本発明の実施の形態に用いられる高機能ペルチェ／ゼーベック素子（くびれあり）を用い、室温を２７℃一定の条件にして、シミュレーション実験を行った結果を図１８〜図２１（図１８〜図２１中の記号（○）はくびれなし、（◇）はくびれあり）に示す。【００４９】
図１８は、加熱側（図１５〜図１７では接合部材７２Ａ〜７２Ｃ）を外部から強制加熱してから回路内の各点の温度が定常状態になる加熱後５分後において、加熱側の温度に対して反対側（図１５〜図１７では接合部材７５Ａ，７５Ｂ，７６Ａ，７６Ｂ）の温度がどのように変化するかを示したものである。加熱側の温度を、２７℃を開始温度として徐々に上げていくと、定常状態になる加熱後５分後において、反対側の温度も次第に上昇していく。この図１８からわかるように、従来型（くびれなし）の場合は、高機能型（くびれあり）に比べて、加熱側の温度上昇とともに反対側の温度上昇が大きくなっている。図１９は定常状態になる加熱後５分後の加熱側と、反対側の温度差と、加熱側の温度との関係を示したものであるが、従来型（くびれなし）に比べて高機能型（くびれあり）の方が、両者の温度差が大きいことを示している。すなわち、高機能型（くびれあり）では、第１又は第２の導電部材を熱が伝わりにくいことにより、同じ加熱温度に対して、従来型（くびれなし）より大きな温度差を実現できることを示している。【００５０】
図２０は、加熱側の温度に対して、定常状態になる加熱後５分後の起電圧をプロットしたものである。この図から、例えば加熱側温度を６０℃にした時に、高機能型（くびれあり）では、従来型（くびれなし）に比較して、１．６倍近い大きな起電力が得られることが分かる。図２１は、加熱側と非加熱側（反対側）の温度差に対する起電圧もプロットしたものであるが、従来型（くびれなし）、高機能型（くびれあり）のいずれも同一直線上にシミュレーションデータが並んでいる。このことは温度差に対して得られる起電圧が比例していることを意味し、これによって、従来型（くびれなし）に比べて、大きな温度差を実現できる高機能型（くびれあり）の方が、高いゼーベック効果起電圧を発生できる機能を持つことを検証したことになる。【００５１】
図２２〜図２９は、従来型（くびれなし）のペルチェ／ゼーベック素子において、加熱側の温度をパラメータとして、該加熱してからの時間経過と起電圧の関係、及び第１又は第２の導電部材の位置と温度の関係を示したものである。【００５２】
図２２〜図２５は、加熱後の時間に対する起電圧を、加熱温度３０℃，４０℃，５０℃，６０℃の４通りでシミュレーションした結果を示している。加熱温度が３０℃，４０℃，５０℃，６０℃で、それぞれ定常状態になる加熱後５分後の起電圧は０．２ｍＶ，０．９ｍＶ，１．６ｍＶ，２．４ｍＶを示している。また、図２６〜図２９は、図１５中の部材７５Ｂの左端の位置を０ｍｍとして部材７６Ｂの右端を１７ｍｍとしたときの場所の温度を、加熱温度をパラメータとしてプロットしたものである。図中の点線は加熱時間５秒後の温度であり、実線は定常状態になる加熱後５分後の温度を示す。これら各図から明らかなように、加熱時間が経過すると、加熱側（図の中心付近部）と室温空気で囲まれた反対側（図の両端部）の温度差が小さくなっていることが分かる。【００５３】
図３０〜図３７は、高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子において、加熱側の温度をパラメータとして図２２〜図２９と同様のシミュレーションを行ったときの、加熱してからの時間経過と起電圧の関係、及び第１又は第２の導電部材の位置と温度の関係を示したものである。【００５４】
図３０〜図３３は、加熱後の時間に対する起電圧を、加熱温度３０℃，４０℃，５０℃，６０℃の４通りでシミュレーションした結果を示したものである。図３０〜図３３から分かるように、加熱温度が３０℃，４０℃，５０℃，６０℃で、それぞれ定常状態になる加熱後５分後の起電圧は０．３ｍＶ，１．５ｍＶ，２．６ｍＶ，３．８ｍＶを示し、図２２〜図２５と比べると、略１．６倍に大きくなっていることが分かる。【００５５】
また、図３４〜図３７は、図１７中の部材７５Ｂの左端の位置を０ｍｍとして部材７６Ｂの右端を１７ｍｍとしたときの場所の温度を、加熱温度をパラメータとしてプロットしたものである。点線は加熱時間５秒後の温度を示し、実線は定常状態になる加熱後５分後の温度を示す。これら各図から明らかなように、時間が経過すると、回路内の熱伝導により加熱部と両端部の温度の差は、小さくなるが、従来型（くびれなし）に比べると温度の差は大きい状態で定常状態になり、この大きな温度差は半導体のくびれた領域で実現されていることが分かる。【００５６】
このように、図２２〜図２９に示す従来型（くびれなし）と図３０〜図３７に示す高機能型（くびれあり）のシミュレーション結果は、明らかに高機能型（くびれあり）の方が、起電圧が大きくなり、加熱開始から時間が経過し定常状態になる加熱後５分後も、加熱部分と室温空気で囲まれた反対側部との温度差が大きくなることが認められた。これは高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子の方が、従来型（くびれなし）に比べて、加熱部から室温空気で囲まれた反対側部への熱伝導度が小さくなるからである。このシミュレーション結果によって、本発明の実施の形態である高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子では、ゼーベック効果及びペルチェ効果が大きく現れることが確認された。【００５７】
次に、図３８〜図４３に基づいて、本発明の実施の形態に用いられる高機能型（くびれあり）ペルチェ／ゼーベック素子の製造方法について説明する。図３８（平面図），図３９（側面図）は、図１に示す第１導電部材１０又は第２導電部材２０を４８個同時に作成するための鋳型を示したものである。図３８，図３９は、第１導電部材１０又は第２導電部材２０を３分割した時の両端部分の一方（ｎ１又はｐ１）を作成するための鋳型を示している。同様に図４０（正面図），図４１（側面図）は、第１導電部材１０又は第２導電部材２０の中間部分（ｎ２又はｐ２）の鋳型、図４２（正面図），図４３（側面図）は、第１導電部材１０又は第２導電部材２０を両端部分の他方（ｎ３又はｐ３）を示している。これら各図では、第１導電部材１０又は第２導電部材２０の断面は円筒形状にしているが、形状については円筒である必要はなく四角形であっても、他の多角形であってもよいことは言うまでもない。ここで、図４０，図４１に示す中間部分の断面積は、図３８，図３９及び図４２，図４３に示す両端部分の断面積よりも小さくなっていることが重要である。【００５８】
図３８〜図４３は、本発明の第１の実施形態である、高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子の製造方法を示したものであるが、本発明の第２の実施形態では、該図３８〜図４３の各部分の半導体の断面積を等しくし、中間部分の材料（図４０，図４１に示す鋳型内の半導体材料）をアモルファスシリコン又はポリシリコン等の熱伝導度の小さい材料とすることにより、本発明の第１実施形態に示される高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子と同じゼーベック効果を奏するペルチェ／ゼーベック素子を作成することが可能である。【００５９】
なお、前記の第１導電部材１０又は第２導電部材２０の両端部分や中間部分の各パターンは、図３８〜図４３に示すように所望の形状に成形された鋳型を用いる方法の他に、種々の方法を適用することができ、例えばフォトマスク技法等を適用しても良い。また、前記の各パターンには、前記のアモルファスシリコン又はポリシリコン等の熱伝導度の小さい材料の他に、ペルチェ／ゼーベック素子に用いられているものであれば種々の材料（例えば、固体，液体又は粉末体であって熱伝導度の小さい材料を挿入して、加熱や加圧等により最終的には固化した材料）を適用することができる。【００６０】
以上説明したように、従来型（くびれなし）のペルチェ／ゼーベック素子では、第１導電部材又は第２導電部材を構成する半導体の熱伝導率が、銅の約２００分の１と比較的大きいために、定常状態では半導体の上下の温度Ｔ１とＴ２の温度差△Ｔが小さくなってしまい、ペルチェ効果及びゼーベック効果が大きく低減するという欠陥があった。これに対して、本発明の実施の形態である高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子の構造によれば、第１又は第２導電部材の中間部分の熱伝導を小さくする形状にするか、又は熱伝導係数の小さい材質を採用しているため、従来型のペルチェ／ゼーベック素子に比べて、半導体の上下の温度Ｔ１とＴ２の温度差△Ｔを定常状態でも大きな値に維持する事が可能になり、その結果、ペルチェ効果及びゼーベック効果を本来の目的に沿って大きく発揮させることができる。【００６１】
したがって、本発明の実施の形態である高機能型（くびれあり）のペルチェ／ゼーベック素子の構造によれば、素子を構成する第１の導電部材及び第２の導電部材の中間部分の熱伝導率が、その両端部分の熱伝導率より小さく形成されるため、高温側から低温側への熱の伝導が悪くなり、その結果、高温側から低温側への熱エネルギーの移動が少なくなる。このため、熱エネルギーの利用効率が向上する。【００６２】
また、それぞれの素子を基板上に複数個同時に作成することができるので、一個一個の素子の均一性が担保されるとともに、素子の製造コストを下げることが可能である。【００６３】
以上、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、なお考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。【００６４】
本発明の集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップの製造方法によれば、ＬＳＩ作成技術をペルチェ・ゼーベック素子集積チップの製造法に適用することにより、従来熟練技術者が製造に要した時間を大幅に短縮することができる。【００６５】
また、同時に多数個の集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップが作成され、これを接続するための多端子コネクターも提供されるので、これらの複数の集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップを接続した集積ペルチェ・ゼーベックパネル又はシートを簡単な方法で作成することができ、これらの集積ペルチェ・ゼーベックパネル又はシートを組み込んだ熱エネルギー電気エネルギーの直接変換システム及び熱エネルギーの転送システムも従来に比べて極めて短時間に組み立てることが可能になる。
【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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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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