JP2021057382A

JP2021057382A - 熱電変換装置

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Publication number: JP2021057382A
Application number: JP2019177027A
Authority: JP
Inventors: 柴田　誠; Makoto Shibata; 誠柴田; 和也前川; Kazuya Maekawa
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】発電量の向上を可能とした熱電変換装置を提供する。【解決手段】特定の面内に設けられた熱電変換素子３と、熱電変換素子３の特定の面内の一方向Ｘにおける一端側に設けられた温接点側電極及び熱電変換素子３の一方向Ｘにおける他端側に設けられた冷接点側電極と、温接点側電極と冷接点側電極との何れか一方の電極１０と接合された伝熱部１３とを備え、一方の電極１０は、伝熱部１３の熱電変換素子３と対向する面と接合される第１の接合面１０ａと、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と接合される第２の接合面１０ｂとを有し、且つ、第１の接合面１０ａの一方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも、第２の接合面１０ｂの一方向Ｘにおける幅Ｗ２が小さい（Ｗ１＞Ｗ２）。【選択図】図５

Description

本発明は、熱電変換装置に関する。

例えば、内燃機関や燃焼装置などからの排熱は、利用されないまま消失している。このため、省エネルギー化の観点から、この排熱の利用が近年着目されている。特に、熱から電気への変換を可能とする熱電変換装置の研究が盛んに行われている（例えば、下記特許文献１を参照。）。

具体的に、下記特許文献１には、絶縁性基板と、ｐ型及びｎ型の何れか一方の熱電変換材料からなり、絶縁性基板の第１の面上に相互に間隔をおいて複数配置された熱電変換材料膜と、各熱電変換材料膜上にそれぞれ相互に離隔して形成された第１の電極及び第２の電極と、絶縁性基板の第１の面側に配置され、第１の電極に接触する凸部が設けられた第１の伝熱部材と、絶縁性基板の第２の面側に配置され、絶縁性基板の第２の面上であって第２の電極に対応する領域に接触する凸部が設けられた第２の伝熱部材とを有する熱電変換モジュール（熱電変換装置）が開示されている。

また、この熱電変換モジュールでは、第１の電極が熱電変換材料膜の一方の辺に沿って形成され、第２の電極が熱電変換材料膜の一方の辺に対向する他方の辺に沿って形成され、第１の電極が一方の側に隣接する熱電変換材料膜上の第２の電極に接続され、第２の電極が他方の側に隣接する熱電変換材料膜上の第１の電極に接続された構成となっている。

国際公開第２０１１／０６５１８５号

ところで、上述した熱電変換装置における発電量の向上を図るためには、熱電変換素子の温接点側と冷接点側との間の温度差及び温度勾配を大きくすることが重要である。そのためには、熱電変換素子の温接点側に対して熱源から伝わる熱を集中させる必要がある。

したがって、熱電変換装置では、熱電変換素子と熱的に接合される電極の幅（温接点と冷接点との間の方向における幅）を小さくすることが好ましい。

しかしながら、電極の幅を小さくすると、伝熱部と熱的に接合される電極の面積が小さくなるため、熱抵抗が増加し、伝熱部と電極との間の熱伝導が不十分となり、十分な発電量が得られなくなるといった課題が生じてしまう。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、発電量の向上を可能とした熱電変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）特定の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記特定の面内の一方向における一端側に設けられた温接点側電極及び前記熱電変換素子の前記一方向における他端側に設けられた冷接点側電極と、
前記温接点側電極と前記冷接点側電極との何れか一方の電極と接合された伝熱部とを備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部の前記熱電変換素子と対向する面と接合される第１の接合面と、前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面と接合される第２の接合面とを有し、
且つ、前記第１の接合面の前記第一方向における幅よりも、前記第２の接合面の前記第一方向における幅が小さいことを特徴とする熱電変換装置。
（２）前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記一方向における前記第２の接合面の端部のうち、前記一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置する前記第２の接合面の端部が、前記一方向における前記第１の接合面の端部のうち、前記一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置する前記第１の接合面の端部よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の外側に向かう方向側に位置することを特徴とする前記（１）に記載の熱電変換装置。
（３）前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記第２の接合面の重心が、前記第１の接合面の重心よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の外側に向かう方向側に位置することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の熱電変換装置。
（４）前記一方の電極は、前記特定の面内に対して直交する方向且つ前記一方向に沿った断面において、前記第１の接合面側から前記第２の接合面側に向かって漸次幅が狭くなる形状を有することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載の熱電変換装置。
（５）前記一方の電極は、前記特定の面内に対して直交する方向且つ前記一方向に沿った断面において、前記第１の接合面を形成する第１の導電部と、前記第２の接合面を形成する第２の導電部との間に段差部が設けられた形状を有することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載の熱電変換装置。
（６）前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面上に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層が設けられ、
前記一方の電極は、前記断熱層が設けられていない部分において、前記第２の接合面が前記熱電変換素子と接合されていることを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか一項に記載の熱電変換装置。
（７）前記断熱層が設けられていない部分の前記一方向における幅よりも、前記第２の接合面の前記一方向における幅が小さいことを特徴とする前記（６）に記載の熱電変換装置。
（８）前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面上に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層が設けられ、
前記一方の電極は、前記断熱層が設けられていない部分において、前記第２の接合面が前記熱電変換素子と接合されており、
前記断熱層が設けられていない部分に、空隙層が設けられ、
前記空隙層は、前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記第２の導電部よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置することを特徴とする前記（７）に記載の熱電変換装置。
（９）前記一方の電極は、前記一方向における前記熱電変換素子の側面と接合される第３の接合面を有することを特徴とする前記（１）〜（８）の何れか一項に記載の熱電変換装置。
（１０）特定の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記特定の面内の一方向における一端側に設けられた温接点側電極及び前記熱電変換素子の前記一方向における他端側に設けられた冷接点側電極と、
前記温接点側電極と前記冷接点側電極との何れか一方の電極と接合された伝熱部と、
前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面と前記一方の電極との間に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層と空隙層との少なくとも一方を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部の前記熱電変換素子と対向する面と接合される第１の接合面と、前記第１の方向における前記熱電変換素子の側面と接合される第３の接合面とを有することを特徴とする熱電変換装置。
（１１）前記特定の面内に対して直交する方向において前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置され、前記伝熱部を含む伝熱部材を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部材の前記一方の電極と対向する位置から突出した凸部と接合されていることを特徴とする前記（１）〜（１０）の何れか一項に記載の熱電変換装置。
（１２）前記特定の面内に対して直交する方向において前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置され、前記伝熱部を含む平板状の伝熱部材を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部材の前記一方の電極と対向する面と接合されていることを特徴とする前記（１）〜（１０）の何れか一項に記載の熱電変換装置。

以上のように、本発明によれば、発電量の向上を可能とした熱電変換装置を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す透視平面図である。図１中に示す線分Ａ−Ａによる熱電変換装置の断面図である。図１中に示す線分Ｂ−Ｂによる熱電変換装置の断面図である。図１中に示す線分Ｃ−Ｃによる熱電変換装置の断面図である。図１に示す熱電変換装置の要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｄ−Ｄによる要部断面図である。図５に示す温接点側電極の別の形状を例示した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｄ−Ｄによる要部断面図である。図５に示す温接点側電極の別の形状を例示した断面図である。図５に示す温接点側電極の別の形状を例示した断面図である。本発明の第２の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す断面図である。図９に示す熱電変換装置の要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｄ−Ｄによる要部断面図である。本発明の第３の実施形態に係る熱電変換装置の要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｅ−Ｅによる要部断面図である。図１１に示す空隙層の別の構成を例示した線分Ｅ−Ｅによる要部断面図である。本発明の第４の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す要部断面図である。本発明の第５の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す要部断面図である。本発明の第６の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す透視平面図である。図１５中に示す線分Ｆ−Ｆによる熱電変換装置の断面図である。図１５に示す熱電変換装置の要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｇ−Ｇによる要部断面図である。本発明の第７の実施形態に係る熱電変換装置の構成を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を熱電変換装置の特定の面内における第１の方向Ｘとし、Ｙ軸方向を熱電変換装置の特定の面内における第２の方向Ｙとし、Ｚ軸方向を熱電変換装置の特定の面内に対して直交する厚み方向Ｚとして、それぞれ示すものとする。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１〜図５に示す熱電変換装置１Ａについて説明する。なお、図１は、熱電変換装置１Ａの構成を示す透視平面図である。図２は、図１中に示す線分Ａ−Ａによる熱電変換装置１Ａの断面図である。図３は、図１中に示す線分Ｂ−Ｂによる熱電変換装置１Ａの断面図である。図４は、図１中に示す線分Ｃ−Ｃによる熱電変換装置１Ａの断面図である。図５は、熱電変換装置１Ａの要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｄ−Ｄによる要部断面図である。

熱電変換装置１Ａは、図１に示すように、基板２の面上に並んで配置された複数の熱電変換素子３を一対の端子４ａ，４ｂの間で直列に接続した構造を有している。

基板２は、図２〜図４に示すように、厚み方向Ｚにおいて互いに対向する第１の面（本実施形態では上面）２ａと第２の面（本実施形態では下面）２ｂとを有する絶縁性の基材からなる。基板２としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上となる高抵抗シリコン(Ｓｉ)基板を用いることが好ましい。基板２のシート抵抗が１０Ω以上となることで、複数の熱電変換素子３の間で電気的な短絡が生じるのを防止することが可能である。

また、基板２としては、上述した高抵抗Ｓｉ基板の他にも、例えば、基板内に酸化絶縁層を有するＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板や、セラミック基板、その他の高抵抗単結晶基板などを用いることができる。さらに、基板２としては、シート抵抗が１０Ω以下となる低抵抗基板であっても、この低抵抗基板と熱電変換素子３との間に高抵抗材料を配置したものを用いることができる。

複数の熱電変換素子３は、図１に示すように、基板２の第１の面２ａ上にマトリックス状に並んで配置されている。複数の熱電変換素子３は、ｎ型半導体又はｐ型半導体の何れか一方（本実施形態ではｎ型半導体）である熱電変換膜からなる。熱電変換素子３をｎ型の熱電変換膜とした場合は、例えば高濃度（１０^１８〜１０^１９ｃｍ^−３）のアンチモン(Ｓｂ)がそれぞれドープされたｎ型シリコン(Ｓｉ)膜とｎ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。また、複数の熱電変換素子３は、互いに同じ構成を有するｎ型半導体であってもよく、互いに異なる構成を有するｎ型半導体であってもよい。熱電変換素子３をｎ型半導体とした場合、熱電変換素子３には、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れる。

一方、熱電変換素子３をｐ型の熱電変換膜とした場合は、例えば高濃度（１０^１８〜１０^１９ｃｍ^−３）のボロン(Ｂ)がそれぞれドープされたｐ型シリコン(Ｓｉ)膜とｐ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。また、複数の熱電変換素子３は、互いに同じ構成を有するｐ型半導体であってもよく、互いに異なる構成を有するｐ型半導体であってもよい。熱電変換素子３をｐ型半導体とした場合、熱電変換素子３には、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。

さらに、熱電変換素子３は、上述したｎ型又はｐ型半導体の多層膜に必ずしも限定されるものではなく、ｎ型又はｐ型半導体の単層膜であってもよい。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。また、例えば、有機高分子膜や金属膜などからなる熱電変換膜を用いることができる。また、熱電変換素子３は、上述した熱電変換膜に限らず、バルクからなるものを用いてもよい。

熱電変換装置１Ａは、基板２の第１の面２ａ側の面内（以下、「特定の面内」という。）において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとのうち、第１の方向Ｘに並ぶ複数（本実施形態では６つ）の熱電変換素子３を各々有して、第２の方向Ｙに並んで配置された複数（本実施形態では６列）の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを備えている。

熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する各熱電変換素子３は、互いに同じ大きさで平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。また、各熱電変換素子３は、第１の方向Ｘを長手方向とし、第２の方向Ｙを短手方向として、第１の方向Ｘに一定の間隔で並んで配置されている。さらに、第２の方向Ｙにおいて隣り合う一方の熱電変換素子列と他方の熱電変換素子列とは、その間に一定の間隔を設けて互いに平行に並んで配置されている。

熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する各熱電変換素子３は、図１〜図４に示すように、各熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける一端側（−Ｘ側）に設けられた第１の電極５と、各熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける他端側（＋Ｘ側）に設けられた第２の電極６とを有している。第１の電極５及び第２の電極６は、各熱電変換素子３と電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、熱電変換素子３の特定の面内の一方向が第１の方向Ｘとなる場合を例示している。

第１の電極５及び第２の電極６の材料としては、金属を用いることが好ましく、その中でも特に、導電性及び熱伝導性が高く、且つ、形状加工がし易い、例えば銅(Ｃｕ)や金(Ａｕ)などを好適に用いることができる。

第１の電極５と第２の電極６とは、熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおいて対向する一端側の側面と他端側の側面とに沿った上面に配置されている。第１の電極５及び第２の電極６は、熱電変換素子３の短手方向（第２の方向Ｙ）の全域に亘って、互いに同じ大きさで平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。また、第１の方向Ｘにおいて隣り合う一方の熱電変換素子３と他方の熱電変換素子３との各間において、一方の熱電変換素子３の第１の電極５（又は第２の電極６）と、他方の熱電変換素子３の第２の電極６（又は第１の電極５）とが互いに離間した状態で配置されている。

熱電変換装置１Ａは、複数の熱電変換素子３のうち、第１の電極５側から第２の電極６側に向けて電流が流れる熱電変換素子３（以下、必要に応じて「第１の熱電変換素子３１」として区別する。）と、第２の電極６側から第１の電極５側に向けて電流が流れる熱電変換素子３（以下、必要に応じて「第２の熱電変換素子３２」として区別する。）とを有している。

なお、図１では、一方の端子４ａから他方の端子４ｂに向かって流れる電流の方向と、第１の熱電変換素子３１に流れる電流の方向と、第２の熱電変換素子３２に流れる電流の方向とを、それぞれ矢印の向きで表している。

複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆは、第１の電極５と第２の電極６との間で流れる電流の方向が逆向きとなる熱電変換素子３が、第１の方向Ｘに交互に並んで配置された構成を有している。すなわち、熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆでは、第１の熱電変換素子３１と第２の熱電変換素子３２とが第１の方向Ｘに交互に並んで配置されている。

また、熱電変換装置１Ａは、第１の電極５と第２の電極６との間で流れる電流の方向が同じ向きとなる熱電変換素子３が、第２の方向Ｙに並んで配置された構成を有している。すなわち、第１の熱電変換素子３１と第２の熱電変換素子３２とは、第２の方向Ｙに平行に並んで配置されている。

熱電変換装置１Ａは、各熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する複数の熱電変換素子３の各間を互いに直列に接続する複数の第１の配線７ａ，７ｂと、複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆのうち、第２の方向Ｙにおいて隣り合う一方の熱電変換素子列を構成する複数の熱電変換素子３と、他方の熱電変換素子列を構成する複数の熱電変換素子３との各間が互いに直列に接続されるように、複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆの各間を互いに直列に接続する複数の第２の配線８ａ，８ｂと、互いに直列に接続された複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆと一対の端子４ａ，４ｂとの間を電気的に接続する一対の第３の配線９ａ，９ｂとを備えている。

複数の第１の配線７ａ，７ｂ及び複数の第２の配線８ａ，８ｂは、基板２の第１の面２ａ上に配置されて、電気的に接続される第１の電極５又は第２の電極６と連続して形成されている。したがって、第１の配線７ａ，７ｂ及び第２の配線８ａ，８ｂの材料としては、上述した第１の電極５及び第２の電極６で例示した材料と同じものを用いることができる。

第１の配線７ａ，７ｂは、各熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する複数の熱電変換素子３のうち、第１の方向Ｘにおいて隣り合う一方の熱電変換素子３と他方の熱電変換素子３との第１の電極５同士の間又は前記第２の電極６同士の間を電気的に接続している。

第２の配線８ａ，８ｂは、複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆのうち、第２の方向Ｙにおいて隣り合う一方の熱電変換素子列と他方の熱電変換素子列との第１の方向Ｘにおいて最も一端側又は他端側に位置する熱電変換素子３の各間に配置されている。そして、第２の配線８ａ，８ｂは、一方の熱電変換素子列及び他方の熱電変換素子列の第１の方向Ｘにおいて最も一端側又は他端側に位置する熱電変換素子３の第１の電極５と第２の電極６との間を電気的に接続している。

熱電変換装置１Ａでは、各熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する複数の熱電変換素子３の各間が複数の第１の配線７ａ，７ｂを介して互いに直列に接続されている。また、複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆのうち、第２の方向Ｙにおいて隣り合う一方の熱電変換素子列を構成する複数の熱電変換素子３と、他方の熱電変換素子列を構成する複数の熱電変換素子３との各間が互いに直列に接続されるように、複数の熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆの各間が複数の第２の配線８ａ，８ｂを介して互いに直列に接続されている。

一対の端子４ａ，４ｂは、基板２の第１の面２ａ上に配置されている。なお、一対の端子４ａ，４ｂの材料としては、上述した第１の電極５及び第２の電極６で例示した材料と同じものを用いることができる。

一対の端子４ａ，４ｂのうち、一方の端子４ａは、第２の方向Ｙにおいて最も一端側（−Ｙ側）に位置する熱電変換素子列３Ａを構成する熱電変換素子３のうち、第１の方向Ｘにおいて最も一端側（−Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（第１の熱電変換素子３１）の第１の電極５と第３の配線９ａを介して電気的に接続されている。

これに対して、他方の端子４ｂは、第２の方向Ｙにおいて最も他端側（＋Ｙ側）に位置する熱電変換素子列３Ｆを構成する熱電変換素子３のうち、第１の方向Ｘにおいて最も一端（−Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（第１の熱電変換素子３１）の第２の電極６と第３の配線９ｂを介して電気的に接続されている。

熱電変換装置１Ａは、図１〜図４に示すように、熱電変換素子列３Ａ〜３Ｆを構成する各熱電変換素子３に、温接点側となる第１の電極５又は第２の電極６（以下、まとめて「温接点側電極１０」という。）と、冷接点側となる第２の電極６又は第１の電極５（以下、まとめて「冷接点側電極１１」という。）とを有している。

温接点側電極１０は、第１の熱電変換素子３１の第２の電極６及び第２の熱電変換素子３２の第１の電極５により構成されている。一方、冷接点側電極１１は、第１の熱電変換素子３１の第１の電極５及び第２の熱電変換素子３２の第２の電極６により構成されている。したがって、温接点側電極１０と冷接点側電極１１とは、第１の方向Ｘに交互に並んで配置されると共に、第２の方向Ｙに平行に並んで配置されている。

温接点側電極１０は、第１の方向Ｘにおいて隣り合う第２の電極５及び第２の電極６により構成されている。また、冷接点側電極１１は、第１の方向Ｘにおいて隣り合う第１の電極５及び第２の電極６により構成されている。

但し、第１の方向Ｘにおいて最も一端側（−Ｘ側）に位置する第１の熱電変換素子３１の第１の電極５と、第１の方向Ｘにおいて最も他端側（＋Ｘ側）に位置する第１の熱電変換素子３１の第２の電極６とは、それぞれ単独で冷接点側電極１１を構成している。

熱電変換装置１Ａは、高温（加熱）側の伝熱部材として、基板２の第１の面２ａ側に配置された伝熱板１２を備えている。伝熱板１２は、熱電変換素子３の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置されている。伝熱板１２は、空気よりも熱伝導率の高い材料、好ましくは基板２よりも熱伝導率の高い材料からなる。そのような伝熱板１２の材料としては、金属を用いることが好ましく、その中でも特に、熱伝導率が高く、且つ、形状加工がし易い、例えばアルミニウム(Ａｌ)や銅(Ｃｕ)などを好適に用いることができる。また、伝熱板１２は、複数の伝熱部材により構成されていてもよい。

伝熱板１２は、伝熱部１３を含み、温接点側電極１０と伝熱部１３において熱的に接合されている。伝熱部１３は、伝熱板１２の温接点側電極１０と対向する位置から突出した凸部１３ａにより構成されている。すなわち、伝熱部１３の一部は、伝熱板１２の一部（凸部１３ａ）により構成されている。凸部１３ａは、伝熱板１２と一体に形成されているため、この凸部１３ａの材料としては、上述した伝熱板１２で例示した材料と同じものを用いることができる。

本実施形態の伝熱部１３は、伝熱板１２の各温接点側電極１０と対向する位置から基板２側（−Ｚ側）に向けて突出した複数の凸部１３ａを有している。各凸部１３ａは、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）を有して、各温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６と厚み方向Ｚにおいて重なる範囲Ｄ１で突出して設けられている。

また、各凸部１３ａの先端は、例えば絶縁性の接合材（図示せず。）を介して各温接点側電極１０と電気的に絶縁された状態で熱的に接合されている。この接合材は、伝熱部１３の一部を構成している。接合材は、空気よりも熱伝導率の高い絶縁材料からなる。そのような接合材の材料としては、例えばＵＶ硬化型樹脂やシリコーン系樹脂、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）などを用いることができる。

なお、伝熱部１３は、上述した凸部１３ａの先端に設けられた絶縁層等により温接点側電極１０と電気的に絶縁されている場合、又は、凸部１３ａの先端と温接点側電極１０との間で電気的な絶縁性が問題とならない場合、上述した絶縁性の接合材を介さずに温接点側電極１０と直接接合されていてもよい。

さらに、伝熱部１３として、伝熱板１２と温接点側電極１０との間を熱的に接合する別の伝熱部材（上記接合材を含む。）を設けることも可能である。例えば、温接点側電極１０の厚みを冷接点側電極１１の厚みよりも大きくすることによって、伝熱板１２と温接点側電極１０とが、上述した凸部１３ａを介さずに、伝熱部１３としての上記接合材を介して熱的に接合された構成とすることも可能である。

熱電変換装置１Ａでは、上述した伝熱板１２が温接点側電極１０と伝熱部１３において接合されることによって、基板２の第１の面２ａ側と伝熱板１２との間に空気層となる空間Ｋが設けられている。

なお、熱電変換装置１Ａでは、上述した空間Ｋに伝熱部１３よりも熱伝導性が低い材料からなる断熱材を充填することも可能である。すなわち、伝熱部１３は、伝熱板１２と温接点側電極１０との間において、その周囲（空間Ｋや断熱材）よりも相対的に熱伝導率が高い部分を形成している。

熱電変換装置１Ａは、図２〜図４に示すように、複数の熱電変換素子３の周囲よりも外側において、基板２と伝熱板１２との間が封止材１４を介して封止されている。封止材１４は、例えば、シリコーン系接着剤などの高温対応の接着剤からなり、基板２と伝熱板１２との間の周囲を囲むように封止している。

また、封止材１４により封止された基板２と伝熱板１２との間には、減圧された空間Ｋが設けられていてもよい。なお、減圧された空間Ｋは、減圧雰囲気下において、基板２と伝熱板１２との間を封止材１４により封止する方法や、封止材１４に一部に孔部を設けて、この孔部を通して空間Ｋを減圧した後に孔部を封止する方法などを用いて形成することが可能である。

熱電変換装置１Ａでは、図１〜図４に示すように、基板２において、少なくとも冷接点側電極１１と対向する部分の厚みが、少なくとも温接点側電極１０と対向する部分の厚みよりも厚くなる構成を有している。

具体的に、基板２の第１の面２ａが平面であるのに対して、基板２の第２の面２ｂには、複数の凹部１５が第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに並んで設けられている。複数の凹部１５は、平面視で矩形形状（本実施形態では長方形状）を有して、各温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６と厚み方向Ｚにおいて重なる範囲Ｄ１を含んで一定の深さで凹んで設けられている。

一方、凹部１５以外の部分は、各冷接点側電極１１を構成する第１の電極５及び第２の電極６と厚み方向Ｚにおいて重なる範囲Ｄ２を含んで凹部１５の底面よりも一定の高さで突出して設けられている。

これにより、基板２は、凹部１５が設けられた部分に薄肉部１６と、互いに隣り合う薄肉部１６の間に、この薄肉部１５の厚みよりも厚くなる厚肉部１７とを有している。

薄肉部１６は、各熱電変換素子３の温接点側の端部（本実施形態では温接点側電極１０）と熱的に接続される温接点部に対応して設けられている。具体的に、この温接点部は、各温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６により構成されている。

薄肉部１６は、この温接点部の周囲を平面視で囲むように設けられている。すなわち、この薄肉部１６は、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）を有して、その中央部に温接点部が位置するように設けられている。

なお、基板２には、上述した薄肉部１６（凹部１５）を設ける代わりに、この基板２を厚み方向Ｚに貫通する孔部を設けた構成としてもよい。孔部は、基板２を厚み方向Ｚに貫通する以外は、上述した薄肉部１６と基本的に同じ構成とすることが可能である。

厚肉部１７は、各熱電変換素子３の冷接点側の端部（本実施形態では冷接点側電極１１）と熱的に接続される冷接点部を構成している。

したがって、温接点部と冷接点部とは、第１の方向Ｘに交互に並んで配置されると共に、第２の方向Ｙに平行に並んで配置されている。

以上のような構成を有する熱電変換装置１Ａでは、伝熱板１２を高温（加熱）側に配置し、基板２の第２の面２ｂを低温（放熱／冷却）側に配置する。これにより、伝熱板１２の伝熱部１３から温接点側電極１０に伝わる熱によって、各熱電変換素子３の温接点側電極１０側が相対的に高温となる。一方、各熱電変換素子３に伝わる熱は、冷接点側電極１１から基板２の厚肉部１７を介して外部に放熱されるため、各熱電変換素子３の冷接点側電極１１側が相対的に低温となる。したがって、各熱電変換素子３の温接点側電極１０と冷接点側電極１１との間に温度差が発生する。

これにより、各熱電変換素子３の第１の電極５と第２の電極６との間に電荷（キャリア）の移動が起こる。すなわち、各熱電変換素子３の第１の電極５と第２の電極６との間には、ゼーベック効果による起電力（電圧）が発生し、各熱電変換素子３には、冷接点側電極１０から温接点側電極９に向けて電流が流れる。

１つの熱電変換素子３で発生する起電力（電圧）は小さいものの、一方の端子４ａと他方の端子４ｂとの間には、複数の熱電変換素子３が直列に接続されている。したがって、これら一方の端子４ａと他方の端子４ｂとの間からは、その総和の起電力として、比較的高い電圧を取り出すことが可能である。また、一方の端子４ａ側から他方の端子４ｂ側に向けて電流を流すことが可能である。

ところで、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した温接点側電極１０と冷接点側電極１１とのうち、温接点側電極１０が伝熱部１３と接合された一方の電極を構成しており、それとは反対側の冷接点側電極１１が他方の電極を構成している。

このうち、温接点側電極１０は、図４及び図５（Ｂ）に示すように、特定の面内に対して直交する方向且つ第１の方向Ｘに沿った断面において、いわゆる逆テーパー形状（逆台形形状）を有している。

具体的に、この温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６は、それぞれ伝熱部１３の熱電変換素子３と対向する面と接合される第１の接合面１０ａと、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と接合される第２の接合面１０ｂとを有している。

なお且つ、この温接点側電極１０では、第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも、第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２が小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、第２の接合面１０ｂの面積は、第１の接合面１０ａの面積よりも小さくなっている。

また、温接点側電極１０は、第１の接合面１０ａ側から第２の接合面１０ｂ側に向かって漸次幅が狭くなる逆テーパー形状（逆台形形状）を有している。すなわち、この温接点側電極１０の第１の方向Ｘにおける両側面は、互いに逆向きに傾斜した傾斜面１０ｃを構成している。

また、温接点側電極１０では、図５（Ａ）に示すように、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第１の接合面１０ａの端部Ｐ１よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第２の接合面１０ｂの端部Ｐ２が、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側（端部側）に位置している。（端部Ｐ１は、端部Ｐ２よりも第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置している。）

これにより、各熱電変換素子３の端部側に温接点側電極１０を接合させることができ、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することが可能である。また、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することによって、熱電変換装置１Ａの単位面積当たりの発電量を大きくすることが可能である。

本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した温接点側電極１０の第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくする（幅Ｗ２よりも幅Ｗ１を大きくする）ことで、温接点側電極１０の伝熱部１３と接合される第１の接合面１０ａの面積を大きく確保することができる。これにより、温接点側電極１０と伝熱部１３との間の熱抵抗を小さくして熱伝導性を高めることが可能である。

一方、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、上述した温接点側電極１０の第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくすることで、伝熱部１３から温接点側電極１０を介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける一部分に集中させることができる。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ａでは、発電量の向上を図ることが可能である。

なお、上記温接点側電極１０については、上述した逆テーパー形状（逆台形形状）を有するものに必ずしも限定されるものではなく、第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２が小さくなる形状であれば、その形状について適宜変更することが可能である。

例えば、上記温接点側電極１０については、図６〜図８に示すような別の形状を例示することができる。

具体的に、図６（Ａ），（Ｂ）に示す温接点側電極１０は、特定の面内に対して直交する方向且つ第１の方向Ｘに沿った断面において、非対称な逆台形形状を有している。すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）に示す温接点側電極１０の第１の方向Ｘにおける両側面のうち、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する側面が傾斜面１０ｃを構成しており、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側に位置する側面が垂直面１０ｄを構成している。

図６（Ａ），（Ｂ）に示す温接点側電極１０では、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第２の接合面１０ｂの重心Ｃ２が、第１の接合面１０ａの重心Ｃ１よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側に位置（オフセット）している。（第１の接合面１０ａの重心Ｃ１が、第２の接合面１０ｂの重心Ｃ２よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置（オフセット）している。）

これにより、各熱電変換素子３のより端部側に温接点側電極１０を接合させることが可能であるため、各熱電変換素子３の全体をより効率よく利用することが可能である。図６に示す温接点側電極１０の端部Ｐ１と端部Ｐ２との位置関係は、図５に示す温接点側電極１０と同様である。

一方、図７に示す温接点側電極１０は、特定の面内に対して直交する方向且つ第１の方向Ｘに沿った断面において、いわゆる下側凸形状を有している。すなわち、図７に示す温接点側電極１０の第１の方向Ｘにおける両側面は、それぞれ第１の導電部２１ａと第２の導電部２１ｂとの間で段差部２１ｃを構成している。

図７に示す温接点側電極１０は、第１の接合面１０ａを形成する第１の導電部２１ａと、第２の接合面１０ｂを形成する第２の導電部２１ｂとを有している。第１の導電部２１ａは、第１の接合面１０ａにおいて、第１の方向Ｘにおける幅が幅Ｗ１である矩形状に形成され、第２の導電部２１ｂは、第２の接合面１０ｂにおいて、第１の方向Ｘにおける幅が幅Ｗ２である矩形状に形成されている。図７に示す温接点側電極１０の端部Ｐ１と端部Ｐ２との位置関係は、図５に示す温接点側電極１０と同様である。

一方、図８に示す温接点側電極１０は、特定の面内に対して直交する方向且つ第１の方向Ｘに沿った断面において、非対称な下凸形状を有している。すなわち、図８に示す温接点側電極１０の第１の方向Ｘにおける両側面のうち、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する側面が第１の導電部２１ａと第２の導電部２１ｂとの間で段差部２１ｃを構成しており、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側に位置する側面が垂直面１０ｄを構成している。図８に示す温接点側電極１０の端部Ｐ１と端部Ｐ２との位置関係は、図５に示す温接点側電極１０と同様である。また、図８に示す温接点側電極１０において、第１の接合面１０ａの重心Ｃ１と第２の接合面１０ｂの重心Ｃ２との位置関係は、図６に示す温接点側電極１０と同様である。

なお、上記冷接点側電極１１の形状については、特定の面内に対して直交する方向且つ第１の方向Ｘに沿った断面において、矩形状を有するものの、温接点側電極１０及び冷接点側電極１１を構成する第１の電極５及び第２の電極６は、互いに同一のプロセスで形成されることから、冷接点側電極１１を温接点側電極１０と同じ形状とすることも可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図９及び図１０に示す熱電変換装置１Ｂについて説明する。なお、図９は、熱電変換装置１Ｂの構成を示す断面図である。また、図９は、上記図１中に示す線分Ｃ−Ｃに対応した熱電変換装置１Ｂの断面図である。図１０は、図９に示す熱電変換装置１Ｂの要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｄ−Ｄによる要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｂは、図９及び図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、上記熱電変換装置１Ａの構成に加えて、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面上に、熱電変換素子３及び温接点側電極１０よりも熱伝導率が低い断熱層２２が設けられた構成を有している。

断熱層２２は、基板２の複数の熱電変換素子３が設けられた第１の面２ａ上を覆うように設けられている。断熱層２２には、熱電変換素子３及び温接点側電極１０（第１の電極５及び第２の電極６）よりも熱伝導率が低い材料として、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いることができる。これにより、断熱層２２による熱の伝導を抑制することができる。

また、断熱層２２の厚みは、熱電変換素子３の厚みよりも小さいことが好ましい。具体的に、断熱層２２の厚みは、熱電変換素子３の厚みに対して、１／２００倍以上であることが好ましく、１／１００倍以上であることがより好ましい。これにより、断熱層２２を介した熱の伝導を抑制することができる。また、断熱層２２の厚みは、熱電変換素子３の厚みに対して、１／５倍以下であることが好ましく、１／１０倍以下であることがより好ましい。

断熱層２２には、この断熱層２２を厚み方向に貫通する複数の開口部２３が設けられている。複数の開口部２３は、第１の電極５及び第２の電極６の各々と対向する位置に設けられて、断熱層２２が設けられていない部分を形成している。第１の電極５及び第２の電極６は、それぞれの開口部２３を通して熱電変換素子３と接合されている。

ここで、温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６は、図８に示すように、その一部が開口部２３に埋め込まれた状態となることによって、上述した非対称な下側凸形状を有している。

具体的に、この温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６は、それぞれ第１の導電部２４ａと、開口部２３の内側に位置する第２の導電部２４ｂとを有している。

このうち、第１の導電部２４ａは、伝熱部１３の熱電変換素子３と対向する面と接合される第１の接合面１０ａを形成している。一方、第２の導電部２４ｂは、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と接合される第２の接合面１０ｂを形成している。また、第１の導電部２４ａは、第１の接合面１０ａにおいて、第１の方向Ｘにおける幅が幅Ｗ１である矩形状に形成され、第２の導電部２４ｂは、第２の接合面１０ｂにおいて、第１の方向Ｘにおける幅が幅Ｗ２である矩形状に形成されている。

また、温接点側電極１０では、第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも、第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２が小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。

また、温接点側電極１０では、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第１の接合面１０ａの端部Ｐ１よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第２の接合面１０ｂの端部Ｐ２が、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側（端部側）に位置している。（端部Ｐ１は、端部Ｐ２よりも第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置している。）

また、温接点側電極１０では、図１０（Ａ）に示すように、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第２の接合面１０ｂの重心Ｃ２が、第１の接合面１０ａの重心Ｃ１よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側に位置（オフセット）している。（第１の接合面１０ａの重心Ｃ１が、第２の接合面１０ｂの重心Ｃ２よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置（オフセット）している。）

なお、上記冷接点側電極１１を構成する第１の電極５及び第２の電極６の形状についても、その一部が開口部２３に埋め込まれた状態となることによって、上記温接点側電極１０を構成する第１の電極５及び第２の電極６と同様に、上述した非対称な下側凸形状を有している。

本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した温接点側電極１０の第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくする（幅Ｗ２よりも幅Ｗ１を大きくする）ことで、温接点側電極１０の伝熱部１３と接合される第１の接合面１０ａの面積を大きく確保することができる。これにより、温接点側電極１０と伝熱部１３との間の熱抵抗を小さくして熱伝導性を高めることが可能である。

一方、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、上述した温接点側電極１０の第１の接合面１０ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面１０ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくすることで、伝熱部１３から温接点側電極１０を介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける一部分に集中させることができる。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｂでは、発電量の向上を図ることが可能である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図１１（Ａ），（Ｂ）に示す熱電変換装置１Ｃについて説明する。なお、図１１は、熱電変換装置１Ｃの要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｅ−Ｅによる要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ｂと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｃは、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記熱電変換装置１Ｂの構成のうち、開口部２３の第１の方向Ｘにおける幅Ｗ３よりも、第２の接合面１０ｂ（第２の伝熱部２１ｂ）の第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくした構成である（Ｗ３＞Ｗ２）。

また、開口部２３の内側には、空隙層Ｇｐが設けられている。空隙層Ｇｐは、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第２の導電部２４ｂよりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置している。空隙層Ｇｐは、断熱層２２よりも熱伝導率が低い空気からなるため、この部分での熱の伝導を更に抑制することが可能である。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｃでは、発電量の向上を図ることが可能である。

なお、上記熱電変換装置１Ｃでは、上述した第１の導電部２４ａの第１の方向Ｘの両端部のうち、一方の端部と熱電変換素子３との間には断熱層２２が設けられ、他方の端部と熱電変換素子３との間には断熱層２２は設けられていない構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。

例えば、図１２に示すように、第１の導電部２４ａの第１の方向Ｘの両端部と熱電変換素子３との間に断熱層２２が設けられた構成であってもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、例えば図１３に示す熱電変換装置１Ｄについて説明する。なお、図１３は、熱電変換装置１Ｄの構成を示す要部断面図である。また、図１３は、上記図１１（Ａ）中に示す線分Ｅ−Ｅに対応した熱電変換装置１Ｄの要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ｂと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｄは、図１３に示すように、上記熱電変換装置１Ｂの構成のうち、温接点側電極１０を第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の側面と接合した構成である。

すなわち、この温接点側電極１０は、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の側面と接合される第３の接合面１０ｅを有している。また、断熱層２２は、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の側面及び熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面の第１の方向Ｘにおける端部を露出させた状態で、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面の一部を覆うように設けられている。

これにより、伝熱部１３から温接点側電極１０を介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける端部に集中させることができ、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することが可能である。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｄでは、発電量の向上を図ることが可能である。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として、例えば図１４に示す熱電変換装置１Ｅについて説明する。なお、図１４は、熱電変換装置１Ｅの構成を示す要部断面図である。また、図１４は、上記図９中に示す囲み部分Ｅに対応した熱電変換装置１Ｅの要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ｃと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｅは、図１４に示すように、上記熱電変換装置１Ｃの構成のうち、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と温接点側電極１０との間に断熱層２２と空隙層Ｇｐとの少なくとも一方（本実施形態では空隙層Ｇｐ）を設けた構成である。

すなわち、この温接点側電極１０は、伝熱部１３の熱電変換素子３と対向する面と接合される第１の接合面１０ａと、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の側面と接合される第３の接合面１０ｅとを有している。一方、温接点側電極１０は、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面とは接合されておらず、第２の接合面１０ｂが存在しない構成となっている。したがって、この部分からの熱の伝導を空隙層Ｇｐにより抑制することが可能である。また、断熱層２２については省略されている。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｅでは、発電量の向上を図ることが可能である。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態として、例えば図１５〜図１７に示す熱電変換装置１Ｆについて説明する。なお、図１５は、熱電変換装置１Ｆの構成を示す透視平面図である。図１６は、図１５中に示す線分Ｆ−Ｆによる熱電変換装置１Ｆの断面図である。図１７は、熱電変換装置１Ｆの要部を拡大した図であり、（Ａ）はその要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）中に示す線分Ｇ−Ｇによる要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｆは、図１５及び図１６に示すように、基板２の面上に並んで配置された複数（本実施形態では８個）の熱電変換素子３を一対の端子４ａ，４ｂの間で直列に接続した構造を有している。

本実施形態では、基板２として、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板２０を用いている。ＳＯＩ基板２０は、支持基板となるシリコン(Ｓｉ)基板２０１の面上に、埋め込み絶縁層（ＢＯＸ(Buried Oxide)層）となる酸化ケイ素(ＳｉＯ_２)層２０２を介してＳＯＩ層（デバイス層）となる薄膜シリコン(Ｓｉ)層２０３が形成された構造を有している。

また、基板２としては、上述したＳＯＩ基板２０の他にも、例えばシート抵抗が１０Ω以上となる高抵抗シリコン(Ｓｉ)基板を用いることが好ましい。基板２のシート抵抗が１０Ω以上となることで、複数の熱電変換素子３の間で電気的な短絡が生じるのを防止することが可能である。

なお、基板２としては、上述したＳＯＩ基板２０や高抵抗Ｓｉ基板の他にも、例えば、セラミック基板や、ガラス基板、その他の高抵抗単結晶基板などを用いることができる。さらに、基板２としては、シート抵抗が１０Ω以下となる低抵抗基板であっても、この低抵抗基板と熱電変換素子３との間に高抵抗材料を配置したものを用いることができる。

複数の各熱電変換素子３は、基板２の第１の面２ａ側の面内（特定の面内）において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとのうち、第１の方向Ｘを短手方向とし、第２の方向Ｙを長手方向として、第１の方向Ｘに一定の間隔で並んで配置されている。また、各熱電変換素子３は、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。

複数の熱電変換素子３は、ｐ型半導体とｎ型半導体との何れか一方（本実施形態ではｎ型半導体）からなる第１の熱電変換素子（一方の熱電変換素子）３０ａと、ｐ型半導体とｎ型半導体との何れか他方（本実施形態ではｐ型半導体）からなる第２の熱電変換素子（他方の熱電変換素子）３０ｂとが交互に並んで配置された構成を有している。

第１の熱電変換素子３０ａには、例えば高濃度（１０^１８〜１０^１９ｃｍ^−３）のアンチモン(Ｓｂ)がそれぞれドープされたｎ型シリコン(Ｓｉ)膜とｎ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３０ａでは、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れる。

第２の熱電変換素子３０ｂには、例えば高濃度（１０^１８〜１０^１９ｃｍ^−３）のボロン(Ｂ)がそれぞれドープされたｐ型シリコン(Ｓｉ)膜とｐ型シリコン・ゲルマニウム(ＳｉＧｅ)合金膜との多層膜を用いることができる。ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３０ｂでは、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。

なお、熱電変換素子３は、上述したｐ型又はｎ型半導体の多層膜からなるものに必ずしも限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜からなるものであってもよい。また、半導体として酸化物系の半導体を用いることもできる。また、有機高分子膜や金属膜などからなる熱電変換膜を用いることができる。さらに、熱電変換素子３は、上述した熱電変換膜に限らず、バルクからなるものを用いてもよい。

本実施形態の熱電変換装置１Ｆは、複数の熱電変換素子３の並び方向（第１の方向Ｘ）における各熱電変換素子３の一端側及び他端側に各々設けられた複数（本実施形態では９個）の電極５０を備えている。

複数の電極５０は、基板２の第１の面２ａ上に配置されると共に、熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおいて対向する一端側の側面及び他端側の側面と、熱電変換素子３の一端側の側面及び他端側の側面に沿った上面とに、それぞれ接触した状態で配置されている。

なお、複数の電極５０は、熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおいて対向する一端側の側面と他端側の側面とに沿った上面に配置された構成であってもよい。また、複数の電極５０は、基板２の第１の面２ａ上に、熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおいて対向する一端側の側面と他端側の側面とに接触した状態で配置された構成としてもよい。

複数の電極５０は、熱電変換素子３の長手方向（第２の方向Ｙ）の全域に亘って、平面視で互いに同じ大きさで矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されている。電極５０には、導電性及び熱伝導性が高く、且つ、形状加工がし易い、例えば銅(Ｃｕ)や金(Ａｕ)などを好適に用いることができる。

複数の電極５０は、５つの冷接点側電極５０ａと、４つの温接点側電極５０ｂとが交互に並んで配置された構成を有している。複数の熱電変換素子３は、これら複数の電極５０の並び方向において交互に隣り合う冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとの各間に配置されて、冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとに電気的に接続されている。

冷接点側電極５０ａは、各第１の熱電変換素子３０ａの一端側（本実施形態では＋Ｘ側）及び各第２の熱電変換素子３０ｂの他端側（本実施形態では−Ｘ側）に配置されている。一方、温接点側電極５０ｂは、各第１の熱電変換素子３０ａの他端側（本実施形態では−Ｘ側）及び各第２の熱電変換素子３０ｂの一端側（本実施形態では＋Ｘ側）に配置されている。

ｎ型半導体からなる第１の熱電変換素子３０ａでは、冷接点側電極５０ａ側から温接点側電極５０ｂ側に向けて電流が流れる。一方、ｐ型半導体からなる第２の熱電変換素子３０ｂでは、温接点側電極５０ｂ側から冷接点側電極５０ａ側に向けて電流が流れる。

したがって、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、第１の熱電変換素子３０ａに流れる電流の向きと、第２の熱電変換素子３０ｂに流れる電流の向きとが互いに同一方向となっている。

一対の端子４ａ，４ｂは、基板２の第１の面２ａ上に配置されている。このうち、一方の端子４ａは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向Ｘ）において最も他端側（−Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第２の熱電変換素子３０ｂ）の−Ｘ側に配置された冷接点側電極５０ａと第１の配線６０ａを介して電気的に接続されている。本実施形態において、一方の端子４ａは、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されると共に、冷接点側電極５０ａの長手方向（第２の方向Ｙ）の中央部から、この冷接点側電極５０ａよりも外側（−Ｘ側）に延長された第１の配線６０ａと一体に形成されている。

これに対して、他方の端子４ｂは、熱電変換素子３の並び方向（第１の方向Ｘ）において最も一端側（＋Ｘ側）に位置する熱電変換素子３（本実施形態では第１の熱電変換素子３０ａ）の＋Ｘ側に配置された冷接点側電極５０ａと第２の配線６０ｂを介して電気的に接続されている。本実施形態において、他方の端子４ｂは、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）に形成されると共に、冷接点側電極５０ａの長手方向（第２の方向Ｙ）の中央部から、この冷接点側電極５０ａよりも外側（＋Ｘ側）に延長された第２の配線６０ｂと一体に形成されている。

なお、一対の端子４ａ，４ｂ、第１の配線６０ａ及び第２の配線６０ｂについては、冷接点側電極５０ａと一体に形成されていることから、上述した電極５０で例示した材料と同じものを用いることができる。

本実施形態の熱電変換装置１Ｆは、伝熱部１３において熱電変換素子３と熱的に接合された伝熱板１２を備えている。熱電変換装置１Ｆでは、伝熱板１２が高温（熱源）側となり、基板２が低温（放熱／冷却）側となるように配置される。

伝熱板１２は、基板２の熱電変換素子３が設けられた面（本実施形態では第１の面２ａ）側に対向して、各熱電変換素子３及び冷接点側電極５０ａとの間に間隔を設けて配置されている。なお、この間隔については、熱電変換素子３と冷接点側電極５０ａとの厚みの違いによって部分的に異なることがある。

この構成の場合、後述する熱源から伝熱板１２に伝わる熱が伝熱部１３を介して温接点側電極５０ｂへと集中的に伝わることになる。一方、熱源から伝熱板１２に伝わる熱が冷接点側電極５０ａへと伝わり難くなる。これにより、各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で大きな温度差を得ることによって、高い出力を得ることが可能である。

伝熱部１３の一部は、伝熱板１２の各温接点側電極５０ｂと対向する位置から、熱電変換素子３側である下方（−Ｚ方向）に向けて突出した凸部１３ａにより構成されている。各凸部１３ａは、平面視で矩形状（本実施形態では長方形状）を有して、各温接点側電極５０ｂと平面視で重なる範囲を含んで突出して設けられている。また、各凸部１３ａは、それぞれの先端が各温接点側電極５０ｂと突き合わされた状態となっている。

これにより、伝熱板１２は、伝熱部１３において熱電変換素子３の温接点側（第１の熱電変換素子３０ａの−Ｘ側、及び第２の熱電変換素子３０ｂの＋Ｘ側）と熱的に接合されている。

基板２と伝熱板１２との間には、空気層となる空間Ｋが設けられている。また、空間Ｋは、互いに隣り合う伝熱部１３の各間において区画されている。すなわち、空間Ｋは、各熱電変換素子３及び冷接点側電極５０ａと伝熱板１２との間に設けられている。この空間Ｋは、熱の伝導を遮断する（断熱する）機能を有している。これにより、熱源から伝熱板１２に伝わる熱が冷接点側電極５０ａへと更に伝わり難くなるため、後述する各熱電変換素子３の温接点と冷接点との間で温度差を拡大しながら、高い出力を得ることが可能である。

なお、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、上述した空間Ｋに伝熱部１３よりも熱伝導率が低い低熱伝導材料が充填された構成とすることも可能である。

本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、基板２において、少なくとも冷接点側電極５０ａと対向する部分の厚みが、少なくとも温接点側電極５０ｂと対向する部分の厚みよりも厚くなる構成を有している。

具体的に、基板２の第１の面２ａが平面であるのに対して、基板２の第２の面２ｂには、複数（本実施形態では５個）の凸部７０ａと、複数（本実施形態では４個）の凹部７０ｂとが第２の方向Ｙに交互に並んで設けられている。

複数の凸部７０ａは、各冷接点側電極５０ａと平面視で重なる範囲を含んで一定の高さで突出して設けられている。複数の凹部７０ｂは、複数の凸部７０ａの各間に亘って一定の深さで凹んで設けられている。すなわち、複数の凹部７０ｂは、複数の冷接点側電極５０ａの各間の領域と平面視で重なる範囲で凹んで設けられている。

これにより、基板２の凸部７０ａが設けられた部分の厚みが、凹部７０ｂが設けられた部分の厚みよりも厚くなっている。なお、第２の方向Ｙの両端に位置する凸部７０ａは、第２の面２ｂの第２の方向Ｙの両端まで一定の高さで延長して設けられている。

本実施形態では、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、薄膜Ｓｉ層２０３に至る深さの凹部７０ｂが設けられている。すなわち、凹部７０ｂの底面に薄膜Ｓｉ層２０３が位置している。ＳＯＩ基板２０を用いた基板２では、第２の面２ｂ側から、ＳｉＯ_２層２０２をエッチングストッパとして、エッチングすることにより、凹部７０ｂに対応した領域のＳｉ基板２０１を除去する。その後、凹部７０ｂに対応した領域のＳｉＯ_２層２０２を除去することによって、薄膜Ｓｉ層２０３に至る深さの凹部７０ｂを形成している。

以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、熱源（図示せず。）から伝熱板１２に伝わる熱が、伝熱部１３を介して温接点側電極５０ｂに伝わることによって、各熱電変換素子３の温接点側電極５０ｂ側が冷接点側電極５０ａ側よりも相対的に高温となり、各熱電変換素子３の冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとの間に温度差が発生する。

これにより、各熱電変換素子３の冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとの間に電荷（キャリア）の移動が起こる。すなわち、各熱電変換素子３の冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとの間には、ゼーベック効果による起電力（電圧）が発生する。

ここで、１つの熱電変換素子３で発生する起電力（電圧）は小さいものの、一対の端子４ａ，４ｂの間には、第１の熱電変換素子３０ａと第２の熱電変換素子３０ｂとが交互に直列に接続されている。したがって、これら一対の端子４ａ，４ｂの間からは、その総和の起電力として、比較的高い電圧を取り出すことが可能である。

ところで、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、上述した冷接点側電極５０ａと温接点側電極５０ｂとのうち、温接点側電極５０ｂが伝熱部１３（凸部１３ａ）と接合された一方の電極を構成しており、それとは反対側の冷接点側電極５０ａが他方の電極を構成している。

このうち、温接点側電極５０ｂは、特定の面内に対して直交する方向且つ熱電変換素子３の第１の方向Ｘに沿った断面において、いわゆる下側凸形状を有している。すなわち、この温接点側電極５０ｂは、隣り合う熱電変換素子３（第１の熱電変換素子３０ａ及び第２の熱電変換素子３０ｂ）の上面と伝熱部１３との間に位置する第３の導電部８０ａと、隣り合う熱電変換素子３（第１の熱電変換素子３０ａ及び第２の熱電変換素子３０ｂ）の側面の間に位置する第４の導電部８０ｂとを有している。これにより、温接点側電極５０ｂの両側面は、それぞれ第３の導電部８０ａと第４の導電部８０ｂとの間で段差部８０ｃを構成している。

第３の導電部８０ａは、伝熱部１３の熱電変換素子３と対向する面と接合される第１の接合面８１ａと、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と接合される第２の接合面８１ｂとを有している。

なお且つ、第１の接合面８１ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも、第２の接合面８１ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２が小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。

第３の導電部８０ａは、第１の接合面８１ａ側から第２の接合面８１ｂ側に向かって漸次幅が狭くなる逆テーパー形状（逆台形形状）を有している。すなわち、この第３の導電部８０ａの第１の方向Ｘにおける両側面は、互いに逆向きに傾斜した傾斜面８１ｃを構成している。

また、第３の導電部８０ａでは、特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第１の接合面８１ａの端部Ｐ３よりも、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の内側に向かう方向側に位置する第２の接合面８１ｂの端部Ｐ４が、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の外側に向かう方向側（熱電変換素子３の端部側）に位置している。

これにより、各熱電変換素子３の端部側に第３の導電部８０ａ（温接点側電極５０ｂ）を接合させることができ、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することが可能である。また、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することによって、熱電変換装置１Ｆの単位面積当たりの発電量を大きくすることが可能である。

一方、第４の導電部８０ｂは、第１の方向Ｘにおける熱電変換素子３の側面と接合される第３の接合面８１ｄを有している。これにより、伝熱部１３から温接点側電極５０ｂを介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける端部に集中させることができ、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することが可能である。

本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、上述した第３の導電部８０ａの第１の接合面８１ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面８１ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくする（幅Ｗ２よりも幅Ｗ１を大きくする）ことで、温接点側電極５０ｂの伝熱部１３と接合される第１の接合面８１ａの面積を大きく確保することができる。これにより、温接点側電極５０ｂと伝熱部１３との間の熱抵抗を小さくして熱伝導性を高めることが可能である。

一方、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、上述した第３の導電部８０ａの第１の接合面８１ａの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１よりも第２の接合面８１ｂの第１の方向Ｘにおける幅Ｗ２を小さくすることで、伝熱部１３から温接点側電極５０ｂを介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける一部分に集中させることができる。

また、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、上述した第４の導電部８０ｂの第３の接合面８１ｄを熱電変換素子３の側面と接合させることで、伝熱部１３から温接点側電極５０ｂを介して熱電変換素子３に伝わる熱を熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける端部に集中させることができ、各熱電変換素子３の全体を効率よく利用することが可能である。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｆでは、発電量の向上を図ることが可能である。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態として、例えば図１８に示す熱電変換装置１Ｇについて説明する。なお、図１８は、熱電変換装置１Ｇの構成を示す要部断面図である。また、図１８は、上記図１７（Ａ）中に示す線分Ｇ−Ｇに対応した熱電変換装置１Ｇの要部断面図である。また、以下の説明では、上記熱電変換装置１Ｆと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の熱電変換装置１Ｇは、図１８に示すように、上記熱電変換装置１Ｆの構成に加えて、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面と温接点側電極５０ｂとの間に断熱層２２と空隙層Ｇｐとの少なくとも一方（本実施形態では断熱層２２）を設けた構成である。

断熱層２２は、熱電変換素子３の上面を覆うように設けられている。これにより、第３の導電部８０ａの熱電変換素子３と対向する面（上記第２の接合面８１ｂに対応する面）は、断熱層２２の面上に位置している。すなわち、この第３の導電部８０ａ（温接点側電極５０ｂ）ｂは、熱電変換素子３の伝熱部１３と対向する面とは接合されておらず、第２の接合面８１ｂが存在しない構成となっている。したがって、この部分からの熱の伝導を断熱層２２により抑制することが可能である。

以上のようにして、本実施形態の熱電変換装置１Ｇでは、発電量の向上を図ることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記熱電変換装置１Ａ〜１Ｇでは、上述した伝熱部１３が伝熱板１２から突出した凸部１３ａにより構成された場合を例示しているが、温接点側電極１０の厚みを冷接点側電極１１の厚みよりも大きくして凸部１３ａを省略し、温接点側電極１０（５０ｂ）が平板状の伝熱板１２の温接点側電極１０（５０ｂ）と対向する面と第１の接合面１０ａ（８１ａ）において接合された構成であってもよい。

また、上記熱電変換装置１Ｆ，１Ｇでは、上述した凸部７０ａ及び凹部７０ｂが設けられた基板２に限らず、凸部７０ａ及び凹部７０ｂが設けられていない平坦な基板２を用いた構成であってもよい。

なお、上記熱電変換装置１Ａ〜１Ｇでは、伝熱板１１を高温（熱源）側とし、基板２を低温（放熱／冷却）側に配置した場合を例示しているが、基板２を高温（熱源）側に配置し、伝熱板１２を低温（放熱／冷却）側に配置することによって、熱源からの熱が基板２側から伝わるようにしてもよい。この場合、上述した温接点側電極１０（５０ｂ）と冷接点側電極１１（５０ａ）とが逆転した構成となる。すなわち、温接点側電極１０（５０ｂ）が冷接点側電極（一方の電極）として機能し、冷接点側電極１１（５０ａ）が温接点側電極（他方の電極）として機能することになる。

この場合、冷接点側電極１０（５０ｂ）からの放熱による低温部を各熱電変換素子３の第１の方向Ｘにおける一部分に集中させることが可能である。したがって、発電量の向上を図ることが可能である。

また、上記熱電変換装置１Ａ〜１Ｇでは、上述したｎ型半導体からなる熱電変換素子３を用いた場合を例示しているが、それとは逆にｐ型半導体からなる熱電変換素子３を用いてもよい。この場合、一対の端子４ａ，４ｂの間で複数の熱電変換素子３に流れる電流の方向（矢印の向き）が、ｎ型半導体からなる熱電変換素子３を用いた場合とは逆向きとなる。

１Ａ〜１Ｇ…熱電変換装置２…基板（基材）２ａ…第１の面２ｂ…第２の面３…熱電変換素子３Ａ〜３Ｆ…熱電変換素子列３１…第１の熱電変換素子３２…第２の熱電変換素子４ａ…一方の端子４ｂ…他方の端子５…第１の電極６…第２の電極７ａ，７ｂ…第１の配線８ａ，８ｂ…第２の配線９ａ，９ｂ…第３の配線１０…温接点側電極（一方の電極）１０ａ…第１の接合面１０ｂ…第２の接合面１０ｃ…傾斜面１０ｄ…垂直面１０ｅ…第３の接合面１１…冷接点側電極（他方の電極）１２…伝熱板１３…伝熱部１３ａ…凸部１４…封止材１５…凹部１６…薄肉部１７…厚肉部２０…ＳＯＩ基板２１ａ…第１の導電部２１ｂ…第２の導電部２１ｃ…段差部２２…断熱層２３…開口部２４ａ…第１の導電部２４ｂ…第２の導電部３０ａ…第１の熱電変換素子（一方の熱電変換素子）３０ｂ…第２の熱電変換素子（他方の熱電変換素子）５０…電極５０ａ…冷接点側電極（他方の電極）５０ｂ…温接点側電極（一方の電極）６０ａ…第１の配線６０ｂ…第２の配線７０ａ…凸部７０ｂ…凹部８０ａ…第３の導電部８０ｂ…第４の導電部８０ｃ…段差部８１ａ…第１の接合面８１ｂ…第２の接合面８１ｃ…傾斜面８１ｄ…第３の接合面Ｋ…空間Ｇｐ…空隙層Ｘ…第１の方向（一方向）

Claims

特定の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記特定の面内の一方向における一端側に設けられた温接点側電極及び前記熱電変換素子の前記一方向における他端側に設けられた冷接点側電極と、
前記温接点側電極と前記冷接点側電極との何れか一方の電極と接合された伝熱部とを備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部の前記熱電変換素子と対向する面と接合される第１の接合面と、前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面と接合される第２の接合面とを有し、
且つ、前記第１の接合面の前記一方向における幅よりも、前記第２の接合面の前記一方向における幅が小さいことを特徴とする熱電変換装置。
前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記一方向における前記第２の接合面の端部のうち、前記一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置する前記第２の接合面の端部が、前記一方向における前記第１の接合面の端部のうち、前記第一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置する前記第１の接合面の端部よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の外側に向かう方向側に位置することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記第２の接合面の重心が、前記第１の接合面の重心よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の外側に向かう方向側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電変換装置。
前記一方の電極は、前記特定の面内に対して直交する方向且つ前記一方向に沿った断面において、前記第１の接合面側から前記第２の接合面側に向かって漸次幅が狭くなる形状を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱電変換装置。
前記一方の電極は、前記特定の面内に対して直交する方向且つ前記一方向に沿った断面において、前記第１の接合面を形成する第１の導電部と、前記第２の接合面を形成する第２の導電部との間に段差部が設けられた形状を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱電変換装置。
前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面上に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層が設けられ、
前記一方の電極は、前記断熱層が設けられていない部分において、前記第２の接合面が前記熱電変換素子と接合されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の熱電変換装置。
前記断熱層が設けられていない部分の前記一方向における幅よりも、前記第２の接合面の前記一方向における幅が小さいことを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置。
前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面上に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層が設けられ、
前記一方の電極は、前記断熱層が設けられていない部分において、前記第２の接合面が前記熱電変換素子と接合されており、
前記断熱層が設けられていない部分に、空隙層が設けられ、
前記空隙層は、前記特定の面内に対して直交する方向から平面視したときに、前記第２の導電部よりも、前記一方向における前記熱電変換素子の内側に向かう方向側に位置することを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置。
前記一方の電極は、前記一方向における前記熱電変換素子の側面と接合される第３の接合面を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の熱電変換装置。
特定の面内に設けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の前記特定の面内の一方向における一端側に設けられた温接点側電極及び前記熱電変換素子の前記一方向における他端側に設けられた冷接点側電極と、
前記温接点側電極と前記冷接点側電極との何れか一方の電極と接合された伝熱部と、
前記熱電変換素子の前記伝熱部と対向する面と前記一方の電極との間に、前記熱電変換素子及び前記一方の電極よりも熱伝導率が小さい断熱層と空隙層との少なくとも一方を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部の前記熱電変換素子と対向する面と接合される第１の接合面と、前記一方向における前記熱電変換素子の側面と接合される第３の接合面とを有することを特徴とする熱電変換装置。
前記特定の面内に対して直交する方向において前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置され、前記伝熱部を含む伝熱部材を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部材の前記一方の電極と対向する位置から突出した凸部と接合されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の熱電変換装置。
前記特定の面内に対して直交する方向において前記熱電変換素子の少なくとも一部との間に間隔を設けて配置され、前記伝熱部を含む平板状の伝熱部材を備え、
前記一方の電極は、前記伝熱部材の前記一方の電極と対向する面と接合されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の熱電変換装置。