JP4275399B2 - 熱電変換デバイス及び熱電変換デバイスユニット並びに熱電変換デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの供給電源や補助電源、及び温度センサや赤外線センサ等として利用可能な素子であって、温接点と冷接点との温度差により発電するゼーベック効果を利用した熱電変換デバイス及び熱電変換デバイスユニット並びに熱電変換デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、互いに直列接続した複数の熱電対からなる熱電対群を備えた熱電変換デバイスが提案されている。
【０００３】
上記熱電変換デバイスの一例として、シリコンからなる基板に対して平行な平行部と、同基板に対して垂直な垂直部とを備えたＬ字形状をなす複数の熱電対を互いに直列接続したものが提案されている（特許文献１参照）。この熱電変換デバイスは、基板上に第１接点及び第２接点をそれぞれ有する複数の熱電対を前記基板に対して平行となるように形成し、その前記複数の熱電対を互いに直列接続することにより熱電対群を構成する。そして、各熱電対における第１接点部位以外の部位を基板に対して垂直に折り曲げる（以下、折り曲げた部分を屈曲部という）ことにより垂直部を形成し、前記第１接点側の部位を平行部としている。
【０００４】
即ち、この熱電変換デバイスは、平行部と垂直部とが屈曲部を介して互いに直角とされており、平行部における屈曲部側とは反対側の端部に第１接点を備え、垂直部における屈曲部側とは反対側の端部には第２接点を備えた構造となっている。この結果、基板に対して垂直な方向において前記第１接点と前記第２接点との距離が確保でき、熱電変換効率がよい熱電変換デバイスが得られる。
【０００５】
また、上記熱電変換デバイスの一例として、複数の第１金属体と複数の第２金属体とを交互に複数個溶接にて接続し、全体としてジグザグ状をなすようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。このように、複数の第１金属体と複数の第２金属体とを交互に複数個溶接にて接続することにより、互いに直列接続された複数の熱電対からなる熱電対群が構成されている。そして、第１金属体と前記第２金属体との接続点である各接点における一つ置きの接点を第１接点とし、前記各接点における第１接点以外の接点を第２接点としている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５０８０１号公報（段落番号「００２０」〜「００２２」、第３図）
【特許文献２】
特開平９−４５９６７号公報（段落番号「００１０」、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、複数の熱電対をそれぞれ個々に折り曲げて平行部と垂直部とを形成する際に、各熱電対における垂直部の長さがばらついてしまいやすい。この結果、第１接点と第２接点との距離が各熱電対毎にばらついてしまいやすいという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献２の熱電変換デバイスにおいても、各第１金属体及び各第２金属体の長さを精度良く形成し、かつ各接点の溶接位置を正確なものとしなければ、第１接点と第２接点との距離が各熱電対毎にばらついてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は隣り合う接点同士の距離のばらつきをなくすことができる熱電変換デバイス及び熱電変換デバイスユニット並びに熱電変換デバイスの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可撓性を有する材料からなる絶縁性心材と、互いに異なる金属からなる第１金属体と第２金属体とが前記絶縁性心材の外周面に堆積するかたちで複数個形成されるとともに、これら第１金属体の端部と第２金属体の端部とが段差なく交互に直列接続されることにより構成されている熱電対群とを備え、前記熱電対群を前記絶縁性心材の外周面に対して螺旋状に設けると共に、前記第１金属体と前記第２金属体との接続点である各接点を前記絶縁性心材の軸心を中心とした周方向に１８０°毎に配置したことを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱電変換デバイスを備え、前記複数の接点における一つ置きの接点と接続される吸熱体と、前記吸熱体と接続しない残りの各接点と接続される放熱体とを備えたことを特徴とすることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、絶縁性心材の外周面における周方向半面に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面に前記第１金属体とは異なる金属からなる第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、前記絶縁性心材の外周面に設けられた前記第１金属層の一部及び前記第２金属層の一部を前記絶縁性心材の軸心に沿って螺旋状に除去する工程とを備えることを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法において、前記第１金属層及び前記第２金属層は、物理蒸着法により設けられることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法において、前記第１金属層及び前記第２金属層は、ディッピング法により設けられることを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、絶縁性心材の外周面に螺旋状をなすマスクを設けることにより同絶縁性心材の外周面に前記マスクが覆われていない螺旋状の露出部を設ける工程と、前記絶縁性心材の外周面における周方向半面のうちの前記螺旋状の露出部に対応する部分に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面のうちの前記露出部に対応する部分に第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、該境界接合部を設けた後、前記マスクを除去する工程とを備えることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）に示すように熱電変換デバイスユニット１１は、複数の熱電変換デバイス１２と、吸熱体としての吸熱板１３と、放熱体としての放熱板１４と、スペーサ１５とを備えている。前記吸熱板１３は可撓性を備えると共に黒体材料（例えば、酸化コバルト）を混ぜたポリイミド系樹脂から構成され、放熱板１４は可撓性を備えるアルミニウム箔から構成されている。
【００１７】
まず、熱電変換デバイス１２について説明する。
図２及び図３に示すように前記熱電変換デバイス１２は、丸棒状をなす絶縁性心材としての心材２０と、前記心材２０の外周面に対して螺旋状に形成された熱電対群２１とを備えている。前記熱電対群２１は、その全体を心材２０の外周面に対して密着した状態で形成されている。前記心材２０はその全体が絶縁性の合成樹脂により形成されると共に、同心材２０は可撓性を備えている。心材２０は直径５mmで形成されている。心材２０はその軸心Ｏ方向に沿って直径が常に同じとなるように形成されている。前記熱電対群２１は、互いに直列接続された複数の熱電対２２により構成されている。
【００１８】
前記各熱電対２２は、ニッケル（Ｎｉ）からなる第１金属線２３と、クロム（Ｃｒ）からなる第２金属線２４とをそれぞれ備えている。前記第１金属線２３は第１金属体に相当し、前記第２金属線２４は第２金属体に相当する。即ち、熱電対群２１は、前記第１金属線２３と前記第２金属線２４とが交互に複数配置されると共に互いに接続されることにより構成されている。前記第１金属線２３と前記第２金属線２４との各接続点である接点２５は、前記心材２０の軸心Ｏを中心とした周方向に１８０°毎に配置されている。即ち、前記軸心Ｏは「絶縁性心材の軸心」に相当する。
【００１９】
以下、前記複数の接点２５における一つ置きの接点２５を温接点２５ａという。また、前記複数の接点２５における温接点２５ａ以外の接点を冷接点２５ｂという。前記各温接点２５ａを通過する仮想線Ｋａは、前記軸心Ｏと平行とされている。また、前記各冷接点２５ｂを通過する仮想線Ｋｂは、前記軸心Ｏと平行とされている。このため、前記軸心Ｏを基準として、前記仮想線Ｋａと前記仮想線Ｋｂとが線対称とされている。
【００２０】
次に、前記熱電変換デバイス１２を複数個備えた熱電変換デバイスユニット１１について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、熱電変換デバイスユニット１１を構成する吸熱板１３上には、複数（本実施形態では６個）の前記熱電変換デバイス１２が互いに平行となるように配置されている。前記各熱電変換デバイス１２における各温接点２５ａが前記吸熱板１３の上面に対して熱伝達可能にそれぞれ接着固定されている。前記吸熱板１３上における各熱電変換デバイス１２の配列方向（図１（ａ）における左右方向）両端には一対のスペーサ１５が固定されている。そして、そのスペーサ１５には放熱板１４が前記吸熱板１３に対して平行となるように固定されている。即ち、前記放熱板１４は前記スペーサ１５を介して吸熱板１３に固定されている。
【００２１】
前記放熱板１４には、前記各熱電変換デバイス１２における各冷接点２５ｂがそれぞれ接着固定されている。前記複数の熱電変換デバイス１２における熱電対群２１は、互いに直列接続となるように熱電対群２１の端部同士が配線２６を介してそれぞれ接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態のように構成された熱電変換デバイス１２の製造方法について図４〜図９に従って説明する。
なお、図４〜図８，図９（ａ）及び後述する図１０〜図１３，図１４（ａ）においては、心材２０の長手方向中央を境として左半分を断面図にて図示し、右半分を正面図として図示している。
【００２３】
以下、心材２０の外周面における周方向半面（図４における軸心Ｏより下方位置に対応する面）を第１金属被膜面３０といい、その外周面における残りの周方向半面（図４における軸心Ｏより上方位置に対応する面）を第２金属被膜面３１という。また、心材２０の両端面における前記第１金属被膜面３０に対応した半面（図４における軸心Ｏより下方位置に対応する面）を第１半面３２といい、その両端面における残りの半面（図４における軸心Ｏより上方位置に対応する面）を第２半面３３という。
【００２４】
図４に示すように、心材２０の第２金属被膜面３１及び両第２半面３３に対してマスクとしてのレジスト層３４を形成する。次に、図５に示すように、心材２０の外周面における第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対して第１金属層としてのニッケル（Ｎｉ）層３５をディッピング法により形成する。次に、図６に示すように、前記レジスト層３４を除去し、その後、前記ニッケル層３５の表面にレジスト層３６を形成する。さらに、図７に示すように、前記心材２０の第２金属被膜面３１及び両第２半面３３に対して第２金属層としてのクロム（Ｃｒ）層３７をディッピング法により形成する。その後、図８に示すように、レジスト層３６を除去する。この結果、心材２０の外周において前記ニッケル層３５とクロム層３７とが互いに接合される境界接合部３８が形成される。
【００２５】
そして、図８に示すニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を軸心Ｏに沿って螺旋状に除去する。このニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法としては、図示しない汎用のタップを用いて切削除去する。この結果、図９（ａ），（ｂ）に示すように、前記ニッケル層３５の一部が切削除去されることにより複数の第１金属線２３が形成され、前記クロム層３７の一部が切削除去されることにより複数の第２金属線２４が形成される。また、前記各第１金属線２３と前記各第２金属線２４とがなす前記境界接合部３８に対応した部位が、それぞれ接点２５（温接点２５ａ及び冷接点２５ｂ）となる。
【００２６】
従って、本実施形態の熱電変換デバイス１２を備えた熱電変換デバイスユニット１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、熱電変換デバイス１２は心材２０と、その外周面に対して形成された螺旋状をなす熱電対群２１とを備えた。前記熱電対群２１は、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置されると共に互いに接続されることにより構成した。前記第１金属線２３と前記第２金属線２４との各接続点である接点２５を、心材２０の軸心Ｏを中心とした周方向に１８０°毎に配置した。従って、隣り合う接点２５同士の距離のバラツキがない。即ち、温接点２５ａと冷接点２５ｂとの距離が各熱電対２２毎にばらつくことがない。
【００２７】
（２）本実施形態では、熱電変換デバイス１２における心材２０は、可撓性を備えた合成樹脂にて形成した。このため、図１５に示すように、熱電変換デバイス１２を湾曲（軸心Ｏを湾曲）させることができる。従って、熱電変換デバイス１２は湾曲した設置場所に対して、全ての温接点２５ａ又は全ての冷接点２５ｂを接触させることができるため、熱電変換デバイス１２の利用範囲を広げることができる。
【００２８】
（３）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の各温接点２５ａに吸熱板１３を接着固定し、熱電変換デバイス１２の各冷接点２５ｂに放熱板１４を接着固定することにより熱電変換デバイスユニット１１を構成した。従って、熱電変換デバイスユニット１１の熱電変換デバイス１２において、各温接点２５ａは吸熱板１３を介して効率よく熱吸収を行うことができ、かつ各冷接点２５ｂは放熱板１４を介して効率よく放熱を行うことができる。
【００２９】
（４）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法として以下に示すようにした。心材２０の外周面における両周方向半面にニッケル層３５及びクロム層３７をそれぞれ形成した。そして、心材２０の外周面に形成されたニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を、汎用のタップを用いて軸心Ｏに沿って螺旋状に切削除去した。前記ニッケル層３５の一部が切削除去されることにより複数の第１金属線２３を形成し、前記クロム層３７の一部が切削除去されることにより複数の第２金属線２４を形成した。この結果、心材２０の外周面に、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置された螺旋状の熱電対群２１を構成した。
【００３０】
従って、隣り合う接点２５同士の距離のバラツキをなくすことができる熱電変換デバイス１２を製造できる。また、特許文献１に示すような、複数の熱電対をそれぞれ個々に折り曲げて平行部と垂直部とを形成する熱電変換デバイスと比べて、本実施形態の熱電変換デバイス１２の熱電対群２１は容易に形成できる。さらに、特許文献２に示すような、第１金属体と第２金属体との溶接を複数箇所行うことにより熱電対群を構成する熱電変換デバイスと比べて、本実施形態の熱電変換デバイス１２の熱電対群２１は容易に形成できる。特に、熱電対群２１を構成する熱電対２２の数が多くなればなるほど、特許文献２の熱電対群に比して本実施形態の熱電対群２１は容易に形成できる。
【００３１】
（５）本実施形態では、直径５mmの心材２０の外周面に対して、マスク法、レジスト法、ディッピング法を用いて熱電対群２１を形成した。従って、半導体製造装置のような大がかりな装置を用いずに熱電変換デバイス１２を製造できるため、半導体製造装置を用いて熱電変換デバイスを製造する場合と比べて、容易に熱電変換デバイス１２を製造することができる。
【００３２】
（６）本実施形態では、可撓性を備えた心材２０を有する熱電変換デバイス１２と、可撓性を備えた吸熱板１３と、可撓性を備えた放熱板１４とにより熱電変換デバイスユニット１１を構成した。ところで、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、シリコンからなる基板上に熱電対群を形成していた。このシリコンからなる基板は可撓性がないため、この特許文献１の熱電変換デバイスは、例えば湾曲した設置場所に対して各接点全てを接触させることができなかった。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の熱電変換デバイス１２の心材２０は可撓性を備えているため、吸熱板１３及び放熱板１４が撓んでも、その各温接点２５ａ及び各冷接点２５ｂがその吸熱板１３及び放熱板１４に対して接触した状態を維持することができる。このため、図１６に示すように、熱電変換デバイスユニット１１を配列方向（図１６における左右方向）に沿って湾曲できる。従って、湾曲した設置場所に対して熱電変換デバイスユニット１１を隙間無く設置することができるため、熱電変換デバイスユニット１１の利用範囲を広げることができる。
【００３４】
（７）本実施形態では、心材２０を丸棒状とし、その心材２０の外周面に熱電対群２１を螺旋状に形成した。即ち、熱電対群２１を構成する各熱電対２２を円弧形状とした。ところで、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、平行部と垂直部とがなす屈曲部は角張った形状となっている。このため、温度変化などにより熱電対に応力が加わった際には、この屈曲部に応力集中が起きやすく、この結果、熱電対がこの屈曲部にて破断してしまうおそれがあった。しかしながら、本実施形態の熱電対２２は円弧形状となっており、角張った部位がない。従って、熱電変換デバイス１２は、熱電対２２に対して温度変化などにより応力が加わっても、熱電対２２のどの部位にも応力集中が発生することがなく、断線も起こしにくい。
【００３５】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図１０〜図１４に従って説明する。なお、第２実施形態の熱電変換デバイスユニット６１は、前記第１実施形態の熱電変換デバイスユニット１１と同一構成であり、熱電変換デバイスユニット６１が備えている熱電変換デバイス６２と、前記第１実施形態の熱電変換デバイス１２とが異なる製造方法にて製造されているだけである。従って、熱電変換デバイスユニット６１を構成する各部材の符号は、熱電変換デバイスユニット１１を構成する各部材と同一符号を付して説明する。
【００３６】
本実施形態の熱電変換デバイスユニット６１（図１（ａ），（ｂ）参照）における熱電変換デバイス６２（図１（ａ），（ｂ）参照）の製造方法について図１０〜図１４に従って説明する。
【００３７】
なお、この熱電変換デバイス６２の製造方法においても、前記熱電変換デバイス１２の製造方法の説明と同様に、心材２０の外周面における両周方向半面をそれぞれ第１金属被膜面３０及び第２金属被膜面３１という。
【００３８】
図１０に示すように、心材２０の外周面及び両端面にマスクとしてのレジスト層５０を形成する。次に、図１１に示すように、エッチング法により前記心材２０の外周面に対して螺旋状をなす螺旋レジスト５０ａを形成するように、前記レジスト層５０における不要部分を除去する。この結果、前記心材２０の外周面には、前記螺旋レジスト５０ａが覆われていない螺旋状の露出部Ｒが形成される。
【００３９】
そして、図１２に示すように、心材２０の外周面における第１金属被膜面３０側の露出部Ｒ及び螺旋レジスト５０ａに対して、物理蒸着法としてのスパッタリング法（物理蒸着法としての真空蒸着法でもよい）によりニッケル（Ｎｉ）層５１を形成する。次に、図１３に示すように、心材２０の外周面における第２金属被膜面３１側の露出部Ｒ及び螺旋レジスト５０ａに対して、スパッタリング法（真空蒸着法でもよい）によりクロム（Ｃｒ）層５２を形成する。この結果、心材２０の外周面に前記ニッケル層５１とクロム層５２とが互いに接合される境界接合部５３が形成される。
【００４０】
さらに、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、前記螺旋レジスト５０ａを除去すると、螺旋レジスト５０ａと共にその螺旋レジスト５０ａに形成されたニッケル層５１及びクロム層５２も除去される。この結果、前記心材２０の外周面には、露出部Ｒに対応する部位に形成されたニッケル層５１及びクロム層５２のみが残り、このニッケル層５１及びクロム層５２がそれぞれ各第１金属線２３及び各第２金属線２４となる。
【００４１】
従って、本実施形態の熱電変換デバイス６２を備えた熱電変換デバイスユニット１１によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（３），（６），（７）と同様の効果を得ると共に、以下のような効果を得ることができる。
【００４２】
（１）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法として以下に示すようにした。心材２０の外周面に螺旋状をなす螺旋レジスト５０ａを形成した。その心材２０の外周面における第１金属被膜面３０側（周方向半面側）の露出部Ｒにニッケル層５１を形成し、同心材２０の外周面における第２金属被膜面３１側（周方向半面側）の露出部Ｒにクロム層５２を形成した。そして、螺旋レジスト５０ａを除去することにより、心材２０の外周面に、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置された螺旋状の熱電対群２１を構成した。従って、第１実施形態の効果（４）と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（２）本実施形態では、直径５mmの心材２０の外周面に対して、マスク法、レジスト法、スパッタリング法を用いて熱電対群２１を形成した。従って、第１実施形態の効果（５）と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。
【００４５】
・前記各実施形態では、心材２０の直径を５mmとしていたが、この心材２０のサイズはいくつでもよい。
・前記各実施形態では、熱電変換デバイスユニット１１，６１は、複数の熱電変換デバイス１２，６２を備えていたが、熱電変換デバイス１２，６２を一つのみ備える構成としてもよい。
【００４６】
・前記各実施形態では、放熱体としての放熱板１４をアルミニウム箔から構成していたが、表面に金属膜を形成した絶縁性樹脂にて構成してもよい。
・前記各実施形態では、第１金属線２３をニッケル（Ｎｉ）、第２金属線２４をクロム（Ｃｒ）から構成していた。これに限らず、第１金属線２３を金（Ａｕ）、第２金属線２４を白金（Ｐｔ）にて構成してもよい。また、前記第１金属線２３と第２金属線２４の材質は、互いに異なる金属で熱電変換が行える金属であればどのような金属を採用してもよい。
【００４７】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、マスクとしてレジスト層３４を採用していたが、レジスト層３４の代わりにアルミニウム層を採用してもよい。
【００４８】
・前記各実施形態では、心材２０を丸棒状に形成していたが、丸パイプ状に形成してもよい。
・前記各実施形態では、心材２０を丸棒状、即ち断面円形状に形成していたが、断面多角形または断面楕円形をなす棒状に形成してもよい。また、断面の外周面が多角形または断面の外周面が楕円形をなすパイプ状に形成してもよい。
【００４９】
・前記各実施形態では、心材２０はその全体を絶縁性の合成樹脂にて形成していた。これに限らず、心材２０において、少なくとも前記第１金属線２３及び前記第２金属線２４に対して当接する部位のみが絶縁性を有するように形成してもよい。例えば、心材２０における外周面のみが絶縁性を有するように形成してもよい。
【００５０】
なお、本明細書において、絶縁性心材とは、その部材における少なくとも第１金属体及び第２金属体に対して当接する部位が絶縁性を備えたものを意味するものとする。
【００５１】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０外周面に形成されたニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法として、図示しない汎用のタップを用いて切削除去していた。これに限らず、前記ニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法として、汎用の旋盤を用いて切削除去してもよい。
【００５２】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０の外周面に対してニッケル層３５を先に形成し、クロム層３７をその後に形成していた。これに限らず、心材２０の外周面に対してクロム層３７を先に形成し、ニッケル層３５をその後に形成してもよい。また、このような変更を第２実施形態においても同様に行ってもよい。
【００５３】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０における第２金属被膜面３１及び第２半面３３に対してレジスト層３４を施した上で、心材２０における第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対してニッケル層３５をディッピング法により形成していた。これに限らず、前記第２金属被膜面３１及び前記第２半面３３に対してレジスト層３４を施さない状態で、第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対してニッケル層３５をスパッタリング法や真空蒸着などの物理蒸着法に形成してもよい。また同様に、心材２０における第２金属被膜面３１及び第２半面３３に対してクロム層３７を形成する際に、スパッタリング法や真空蒸着などの物理蒸着法を用いてもよい。
【００５５】
次に、上記実施形態及び他の実施形態から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記第１金属層の一部及び前記第２金属層の一部を前記絶縁性心材の軸心に沿って螺旋状に切削除去することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換デバイスの製造方法。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、隣り合う接点同士の距離のばらつきをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視における第１実施形態の熱電変換デバイスユニットの平面図。（ｂ）は、第１実施形態における熱電変換デバイスユニットの正面図。
【図２】 同じく熱電変換デバイスの正面図。
【図３】 同じく熱電変換デバイスの側面図。
【図４】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図５】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図６】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図７】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図８】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図９】 （ａ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。（ｂ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す側面図。
【図１０】 第２実施形態における熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１１】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１２】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１３】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１４】 （ａ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。（ｂ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す側面図。
【図１５】 曲げた熱電変換デバイスを示す正面図。
【図１６】 曲げた熱電変換デバイスユニットを示す正面図。
【符号の説明】
１１，６１…熱電変換デバイスユニット、１２，６２…熱電変換デバイス、
１３…吸熱体としての吸熱板、１４…放熱体としての放熱板、
２０…絶縁性心材としての心材、２１…熱電対群、２２…熱電対、
２３…第１金属体としての第１金属線、
２４…第２金属体としての第２金属線、２５…接点、
３４…マスクとしてのレジスト層、３５…第１金属層としてのニッケル層、
３７…第２金属層としてのクロム層、３８，５３…境界接合部、
５０…マスクとしてのレジスト層、Ｏ…「絶縁性心材の軸心」としての軸心、
Ｒ…露出部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの供給電源や補助電源、及び温度センサや赤外線センサ等として利用可能な素子であって、温接点と冷接点との温度差により発電するゼーベック効果を利用した熱電変換デバイス及び熱電変換デバイスユニット並びに熱電変換デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、互いに直列接続した複数の熱電対からなる熱電対群を備えた熱電変換デバイスが提案されている。
【０００３】
上記熱電変換デバイスの一例として、シリコンからなる基板に対して平行な平行部と、同基板に対して垂直な垂直部とを備えたＬ字形状をなす複数の熱電対を互いに直列接続したものが提案されている（特許文献１参照）。この熱電変換デバイスは、基板上に第１接点及び第２接点をそれぞれ有する複数の熱電対を前記基板に対して平行となるように形成し、その前記複数の熱電対を互いに直列接続することにより熱電対群を構成する。そして、各熱電対における第１接点部位以外の部位を基板に対して垂直に折り曲げる（以下、折り曲げた部分を屈曲部という）ことにより垂直部を形成し、前記第１接点側の部位を平行部としている。
【０００４】
即ち、この熱電変換デバイスは、平行部と垂直部とが屈曲部を介して互いに直角とされており、平行部における屈曲部側とは反対側の端部に第１接点を備え、垂直部における屈曲部側とは反対側の端部には第２接点を備えた構造となっている。この結果、基板に対して垂直な方向において前記第１接点と前記第２接点との距離が確保でき、熱電変換効率がよい熱電変換デバイスが得られる。
【０００５】
また、上記熱電変換デバイスの一例として、複数の第１金属体と複数の第２金属体とを交互に複数個溶接にて接続し、全体としてジグザグ状をなすようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。このように、複数の第１金属体と複数の第２金属体とを交互に複数個溶接にて接続することにより、互いに直列接続された複数の熱電対からなる熱電対群が構成されている。そして、第１金属体と前記第２金属体との接続点である各接点における一つ置きの接点を第１接点とし、前記各接点における第１接点以外の接点を第２接点としている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５０８０１号公報（段落番号「００２０」〜「００２２」、第３図）
【特許文献２】
特開平９−４５９６７号公報（段落番号「００１０」、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、複数の熱電対をそれぞれ個々に折り曲げて平行部と垂直部とを形成する際に、各熱電対における垂直部の長さがばらついてしまいやすい。この結果、第１接点と第２接点との距離が各熱電対毎にばらついてしまいやすいという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献２の熱電変換デバイスにおいても、各第１金属体及び各第２金属体の長さを精度良く形成し、かつ各接点の溶接位置を正確なものとしなければ、第１接点と第２接点との距離が各熱電対毎にばらついてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は隣り合う接点同士の距離のばらつきをなくすことができる熱電変換デバイス及び熱電変換デバイスユニット並びに熱電変換デバイスの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可撓性を有する材料からなる絶縁性心材と、互いに異なる金属からなる第１金属体と第２金属体とが前記絶縁性心材の外周面に堆積するかたちで複数個形成されるとともに、これら第１金属体の端部と第２金属体の端部とが段差なく交互に直列接続されることにより構成されている熱電対群とを備え、前記熱電対群を前記絶縁性心材の外周面に対して螺旋状に設けると共に、前記第１金属体と前記第２金属体との接続点である各接点を前記絶縁性心材の軸心を中心とした周方向に１８０°毎に配置したことを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱電変換デバイスを備え、前記複数の接点における一つ置きの接点と接続される吸熱体と、前記吸熱体と接続しない残りの各接点と接続される放熱体とを備えたことを特徴とすることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、絶縁性心材の外周面における周方向半面に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面に前記第１金属体とは異なる金属からなる第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、前記絶縁性心材の外周面に設けられた前記第１金属層の一部及び前記第２金属層の一部を前記絶縁性心材の軸心に沿って螺旋状に除去する工程とを備えることを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法において、前記第１金属層及び前記第２金属層は、物理蒸着法により設けられることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法において、前記第１金属層及び前記第２金属層は、ディッピング法により設けられることを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、絶縁性心材の外周面に螺旋状をなすマスクを設けることにより同絶縁性心材の外周面に前記マスクが覆われていない螺旋状の露出部を設ける工程と、前記絶縁性心材の外周面における周方向半面のうちの前記螺旋状の露出部に対応する部分に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面のうちの前記露出部に対応する部分に第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、該境界接合部を設けた後、前記マスクを除去する工程とを備えることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）に示すように熱電変換デバイスユニット１１は、複数の熱電変換デバイス１２と、吸熱体としての吸熱板１３と、放熱体としての放熱板１４と、スペーサ１５とを備えている。前記吸熱板１３は可撓性を備えると共に黒体材料（例えば、酸化コバルト）を混ぜたポリイミド系樹脂から構成され、放熱板１４は可撓性を備えるアルミニウム箔から構成されている。
【００１７】
まず、熱電変換デバイス１２について説明する。
図２及び図３に示すように前記熱電変換デバイス１２は、丸棒状をなす絶縁性心材としての心材２０と、前記心材２０の外周面に対して螺旋状に形成された熱電対群２１とを備えている。前記熱電対群２１は、その全体を心材２０の外周面に対して密着した状態で形成されている。前記心材２０はその全体が絶縁性の合成樹脂により形成されると共に、同心材２０は可撓性を備えている。心材２０は直径５mmで形成されている。心材２０はその軸心Ｏ方向に沿って直径が常に同じとなるように形成されている。前記熱電対群２１は、互いに直列接続された複数の熱電対２２により構成されている。
【００１８】
前記各熱電対２２は、ニッケル（Ｎｉ）からなる第１金属線２３と、クロム（Ｃｒ）からなる第２金属線２４とをそれぞれ備えている。前記第１金属線２３は第１金属体に相当し、前記第２金属線２４は第２金属体に相当する。即ち、熱電対群２１は、前記第１金属線２３と前記第２金属線２４とが交互に複数配置されると共に互いに接続されることにより構成されている。前記第１金属線２３と前記第２金属線２４との各接続点である接点２５は、前記心材２０の軸心Ｏを中心とした周方向に１８０°毎に配置されている。即ち、前記軸心Ｏは「絶縁性心材の軸心」に相当する。
【００１９】
以下、前記複数の接点２５における一つ置きの接点２５を温接点２５ａという。また、前記複数の接点２５における温接点２５ａ以外の接点を冷接点２５ｂという。前記各温接点２５ａを通過する仮想線Ｋａは、前記軸心Ｏと平行とされている。また、前記各冷接点２５ｂを通過する仮想線Ｋｂは、前記軸心Ｏと平行とされている。このため、前記軸心Ｏを基準として、前記仮想線Ｋａと前記仮想線Ｋｂとが線対称とされている。
【００２０】
次に、前記熱電変換デバイス１２を複数個備えた熱電変換デバイスユニット１１について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、熱電変換デバイスユニット１１を構成する吸熱板１３上には、複数（本実施形態では６個）の前記熱電変換デバイス１２が互いに平行となるように配置されている。前記各熱電変換デバイス１２における各温接点２５ａが前記吸熱板１３の上面に対して熱伝達可能にそれぞれ接着固定されている。前記吸熱板１３上における各熱電変換デバイス１２の配列方向（図１（ａ）における左右方向）両端には一対のスペーサ１５が固定されている。そして、そのスペーサ１５には放熱板１４が前記吸熱板１３に対して平行となるように固定されている。即ち、前記放熱板１４は前記スペーサ１５を介して吸熱板１３に固定されている。
【００２１】
前記放熱板１４には、前記各熱電変換デバイス１２における各冷接点２５ｂがそれぞれ接着固定されている。前記複数の熱電変換デバイス１２における熱電対群２１は、互いに直列接続となるように熱電対群２１の端部同士が配線２６を介してそれぞれ接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態のように構成された熱電変換デバイス１２の製造方法について図４〜図９に従って説明する。
なお、図４〜図８，図９（ａ）及び後述する図１０〜図１３，図１４（ａ）においては、心材２０の長手方向中央を境として左半分を断面図にて図示し、右半分を正面図として図示している。
【００２３】
以下、心材２０の外周面における周方向半面（図４における軸心Ｏより下方位置に対応する面）を第１金属被膜面３０といい、その外周面における残りの周方向半面（図４における軸心Ｏより上方位置に対応する面）を第２金属被膜面３１という。また、心材２０の両端面における前記第１金属被膜面３０に対応した半面（図４における軸心Ｏより下方位置に対応する面）を第１半面３２といい、その両端面における残りの半面（図４における軸心Ｏより上方位置に対応する面）を第２半面３３という。
【００２４】
図４に示すように、心材２０の第２金属被膜面３１及び両第２半面３３に対してマスクとしてのレジスト層３４を形成する。次に、図５に示すように、心材２０の外周面における第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対して第１金属層としてのニッケル（Ｎｉ）層３５をディッピング法により形成する。次に、図６に示すように、前記レジスト層３４を除去し、その後、前記ニッケル層３５の表面にレジスト層３６を形成する。さらに、図７に示すように、前記心材２０の第２金属被膜面３１及び両第２半面３３に対して第２金属層としてのクロム（Ｃｒ）層３７をディッピング法により形成する。その後、図８に示すように、レジスト層３６を除去する。この結果、心材２０の外周において前記ニッケル層３５とクロム層３７とが互いに接合される境界接合部３８が形成される。
【００２５】
そして、図８に示すニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を軸心Ｏに沿って螺旋状に除去する。このニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法としては、図示しない汎用のタップを用いて切削除去する。この結果、図９（ａ），（ｂ）に示すように、前記ニッケル層３５の一部が切削除去されることにより複数の第１金属線２３が形成され、前記クロム層３７の一部が切削除去されることにより複数の第２金属線２４が形成される。また、前記各第１金属線２３と前記各第２金属線２４とがなす前記境界接合部３８に対応した部位が、それぞれ接点２５（温接点２５ａ及び冷接点２５ｂ）となる。
【００２６】
従って、本実施形態の熱電変換デバイス１２を備えた熱電変換デバイスユニット１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、熱電変換デバイス１２は心材２０と、その外周面に対して形成された螺旋状をなす熱電対群２１とを備えた。前記熱電対群２１は、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置されると共に互いに接続されることにより構成した。前記第１金属線２３と前記第２金属線２４との各接続点である接点２５を、心材２０の軸心Ｏを中心とした周方向に１８０°毎に配置した。従って、隣り合う接点２５同士の距離のバラツキがない。即ち、温接点２５ａと冷接点２５ｂとの距離が各熱電対２２毎にばらつくことがない。
【００２７】
（２）本実施形態では、熱電変換デバイス１２における心材２０は、可撓性を備えた合成樹脂にて形成した。このため、図１５に示すように、熱電変換デバイス１２を湾曲（軸心Ｏを湾曲）させることができる。従って、熱電変換デバイス１２は湾曲した設置場所に対して、全ての温接点２５ａ又は全ての冷接点２５ｂを接触させることができるため、熱電変換デバイス１２の利用範囲を広げることができる。
【００２８】
（３）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の各温接点２５ａに吸熱板１３を接着固定し、熱電変換デバイス１２の各冷接点２５ｂに放熱板１４を接着固定することにより熱電変換デバイスユニット１１を構成した。従って、熱電変換デバイスユニット１１の熱電変換デバイス１２において、各温接点２５ａは吸熱板１３を介して効率よく熱吸収を行うことができ、かつ各冷接点２５ｂは放熱板１４を介して効率よく放熱を行うことができる。
【００２９】
（４）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法として以下に示すようにした。心材２０の外周面における両周方向半面にニッケル層３５及びクロム層３７をそれぞれ形成した。そして、心材２０の外周面に形成されたニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を、汎用のタップを用いて軸心Ｏに沿って螺旋状に切削除去した。前記ニッケル層３５の一部が切削除去されることにより複数の第１金属線２３を形成し、前記クロム層３７の一部が切削除去されることにより複数の第２金属線２４を形成した。この結果、心材２０の外周面に、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置された螺旋状の熱電対群２１を構成した。
【００３０】
従って、隣り合う接点２５同士の距離のバラツキをなくすことができる熱電変換デバイス１２を製造できる。また、特許文献１に示すような、複数の熱電対をそれぞれ個々に折り曲げて平行部と垂直部とを形成する熱電変換デバイスと比べて、本実施形態の熱電変換デバイス１２の熱電対群２１は容易に形成できる。さらに、特許文献２に示すような、第１金属体と第２金属体との溶接を複数箇所行うことにより熱電対群を構成する熱電変換デバイスと比べて、本実施形態の熱電変換デバイス１２の熱電対群２１は容易に形成できる。特に、熱電対群２１を構成する熱電対２２の数が多くなればなるほど、特許文献２の熱電対群に比して本実施形態の熱電対群２１は容易に形成できる。
【００３１】
（５）本実施形態では、直径５mmの心材２０の外周面に対して、マスク法、レジスト法、ディッピング法を用いて熱電対群２１を形成した。従って、半導体製造装置のような大がかりな装置を用いずに熱電変換デバイス１２を製造できるため、半導体製造装置を用いて熱電変換デバイスを製造する場合と比べて、容易に熱電変換デバイス１２を製造することができる。
【００３２】
（６）本実施形態では、可撓性を備えた心材２０を有する熱電変換デバイス１２と、可撓性を備えた吸熱板１３と、可撓性を備えた放熱板１４とにより熱電変換デバイスユニット１１を構成した。ところで、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、シリコンからなる基板上に熱電対群を形成していた。このシリコンからなる基板は可撓性がないため、この特許文献１の熱電変換デバイスは、例えば湾曲した設置場所に対して各接点全てを接触させることができなかった。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の熱電変換デバイス１２の心材２０は可撓性を備えているため、吸熱板１３及び放熱板１４が撓んでも、その各温接点２５ａ及び各冷接点２５ｂがその吸熱板１３及び放熱板１４に対して接触した状態を維持することができる。このため、図１６に示すように、熱電変換デバイスユニット１１を配列方向（図１６における左右方向）に沿って湾曲できる。従って、湾曲した設置場所に対して熱電変換デバイスユニット１１を隙間無く設置することができるため、熱電変換デバイスユニット１１の利用範囲を広げることができる。
【００３４】
（７）本実施形態では、心材２０を丸棒状とし、その心材２０の外周面に熱電対群２１を螺旋状に形成した。即ち、熱電対群２１を構成する各熱電対２２を円弧形状とした。ところで、特許文献１の熱電変換デバイスにおいては、平行部と垂直部とがなす屈曲部は角張った形状となっている。このため、温度変化などにより熱電対に応力が加わった際には、この屈曲部に応力集中が起きやすく、この結果、熱電対がこの屈曲部にて破断してしまうおそれがあった。しかしながら、本実施形態の熱電対２２は円弧形状となっており、角張った部位がない。従って、熱電変換デバイス１２は、熱電対２２に対して温度変化などにより応力が加わっても、熱電対２２のどの部位にも応力集中が発生することがなく、断線も起こしにくい。
【００３５】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図１０〜図１４に従って説明する。なお、第２実施形態の熱電変換デバイスユニット６１は、前記第１実施形態の熱電変換デバイスユニット１１と同一構成であり、熱電変換デバイスユニット６１が備えている熱電変換デバイス６２と、前記第１実施形態の熱電変換デバイス１２とが異なる製造方法にて製造されているだけである。従って、熱電変換デバイスユニット６１を構成する各部材の符号は、熱電変換デバイスユニット１１を構成する各部材と同一符号を付して説明する。
【００３６】
本実施形態の熱電変換デバイスユニット６１（図１（ａ），（ｂ）参照）における熱電変換デバイス６２（図１（ａ），（ｂ）参照）の製造方法について図１０〜図１４に従って説明する。
【００３７】
なお、この熱電変換デバイス６２の製造方法においても、前記熱電変換デバイス１２の製造方法の説明と同様に、心材２０の外周面における両周方向半面をそれぞれ第１金属被膜面３０及び第２金属被膜面３１という。
【００３８】
図１０に示すように、心材２０の外周面及び両端面にマスクとしてのレジスト層５０を形成する。次に、図１１に示すように、エッチング法により前記心材２０の外周面に対して螺旋状をなす螺旋レジスト５０ａを形成するように、前記レジスト層５０における不要部分を除去する。この結果、前記心材２０の外周面には、前記螺旋レジスト５０ａが覆われていない螺旋状の露出部Ｒが形成される。
【００３９】
そして、図１２に示すように、心材２０の外周面における第１金属被膜面３０側の露出部Ｒ及び螺旋レジスト５０ａに対して、物理蒸着法としてのスパッタリング法（物理蒸着法としての真空蒸着法でもよい）によりニッケル（Ｎｉ）層５１を形成する。次に、図１３に示すように、心材２０の外周面における第２金属被膜面３１側の露出部Ｒ及び螺旋レジスト５０ａに対して、スパッタリング法（真空蒸着法でもよい）によりクロム（Ｃｒ）層５２を形成する。この結果、心材２０の外周面に前記ニッケル層５１とクロム層５２とが互いに接合される境界接合部５３が形成される。
【００４０】
さらに、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、前記螺旋レジスト５０ａを除去すると、螺旋レジスト５０ａと共にその螺旋レジスト５０ａに形成されたニッケル層５１及びクロム層５２も除去される。この結果、前記心材２０の外周面には、露出部Ｒに対応する部位に形成されたニッケル層５１及びクロム層５２のみが残り、このニッケル層５１及びクロム層５２がそれぞれ各第１金属線２３及び各第２金属線２４となる。
【００４１】
従って、本実施形態の熱電変換デバイス６２を備えた熱電変換デバイスユニット１１によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（３），（６），（７）と同様の効果を得ると共に、以下のような効果を得ることができる。
【００４２】
（１）本実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法として以下に示すようにした。心材２０の外周面に螺旋状をなす螺旋レジスト５０ａを形成した。その心材２０の外周面における第１金属被膜面３０側（周方向半面側）の露出部Ｒにニッケル層５１を形成し、同心材２０の外周面における第２金属被膜面３１側（周方向半面側）の露出部Ｒにクロム層５２を形成した。そして、螺旋レジスト５０ａを除去することにより、心材２０の外周面に、第１金属線２３と第２金属線２４とが交互に複数配置された螺旋状の熱電対群２１を構成した。従って、第１実施形態の効果（４）と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（２）本実施形態では、直径５mmの心材２０の外周面に対して、マスク法、レジスト法、スパッタリング法を用いて熱電対群２１を形成した。従って、第１実施形態の効果（５）と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。
【００４５】
・前記各実施形態では、心材２０の直径を５mmとしていたが、この心材２０のサイズはいくつでもよい。
・前記各実施形態では、熱電変換デバイスユニット１１，６１は、複数の熱電変換デバイス１２，６２を備えていたが、熱電変換デバイス１２，６２を一つのみ備える構成としてもよい。
【００４６】
・前記各実施形態では、放熱体としての放熱板１４をアルミニウム箔から構成していたが、表面に金属膜を形成した絶縁性樹脂にて構成してもよい。
・前記各実施形態では、第１金属線２３をニッケル（Ｎｉ）、第２金属線２４をクロム（Ｃｒ）から構成していた。これに限らず、第１金属線２３を金（Ａｕ）、第２金属線２４を白金（Ｐｔ）にて構成してもよい。また、前記第１金属線２３と第２金属線２４の材質は、互いに異なる金属で熱電変換が行える金属であればどのような金属を採用してもよい。
【００４７】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、マスクとしてレジスト層３４を採用していたが、レジスト層３４の代わりにアルミニウム層を採用してもよい。
【００４８】
・前記各実施形態では、心材２０を丸棒状に形成していたが、丸パイプ状に形成してもよい。
・前記各実施形態では、心材２０を丸棒状、即ち断面円形状に形成していたが、断面多角形または断面楕円形をなす棒状に形成してもよい。また、断面の外周面が多角形または断面の外周面が楕円形をなすパイプ状に形成してもよい。
【００４９】
・前記各実施形態では、心材２０はその全体を絶縁性の合成樹脂にて形成していた。これに限らず、心材２０において、少なくとも前記第１金属線２３及び前記第２金属線２４に対して当接する部位のみが絶縁性を有するように形成してもよい。例えば、心材２０における外周面のみが絶縁性を有するように形成してもよい。
【００５０】
なお、本明細書において、絶縁性心材とは、その部材における少なくとも第１金属体及び第２金属体に対して当接する部位が絶縁性を備えたものを意味するものとする。
【００５１】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０外周面に形成されたニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法として、図示しない汎用のタップを用いて切削除去していた。これに限らず、前記ニッケル層３５の一部及びクロム層３７の一部を除去する方法として、汎用の旋盤を用いて切削除去してもよい。
【００５２】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０の外周面に対してニッケル層３５を先に形成し、クロム層３７をその後に形成していた。これに限らず、心材２０の外周面に対してクロム層３７を先に形成し、ニッケル層３５をその後に形成してもよい。また、このような変更を第２実施形態においても同様に行ってもよい。
【００５３】
・前記第１実施形態では、熱電変換デバイス１２の製造方法において、心材２０における第２金属被膜面３１及び第２半面３３に対してレジスト層３４を施した上で、心材２０における第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対してニッケル層３５をディッピング法により形成していた。これに限らず、前記第２金属被膜面３１及び前記第２半面３３に対してレジスト層３４を施さない状態で、第１金属被膜面３０及び両第１半面３２に対してニッケル層３５をスパッタリング法や真空蒸着などの物理蒸着法に形成してもよい。また同様に、心材２０における第２金属被膜面３１及び第２半面３３に対してクロム層３７を形成する際に、スパッタリング法や真空蒸着などの物理蒸着法を用いてもよい。
【００５５】
次に、上記実施形態及び他の実施形態から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記第１金属層の一部及び前記第２金属層の一部を前記絶縁性心材の軸心に沿って螺旋状に切削除去することを特徴とする請求項６に記載の熱電変換デバイスの製造方法。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、隣り合う接点同士の距離のばらつきをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視における第１実施形態の熱電変換デバイスユニットの平面図。（ｂ）は、第１実施形態における熱電変換デバイスユニットの正面図。
【図２】 同じく熱電変換デバイスの正面図。
【図３】 同じく熱電変換デバイスの側面図。
【図４】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図５】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図６】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図７】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図８】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図９】 （ａ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。（ｂ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す側面図。
【図１０】 第２実施形態における熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１１】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１２】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１３】 同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。
【図１４】 （ａ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す部分断面説明図。（ｂ）は、同じく熱電変換デバイスの製造方法を示す側面図。
【図１５】 曲げた熱電変換デバイスを示す正面図。
【図１６】 曲げた熱電変換デバイスユニットを示す正面図。
【符号の説明】
１１，６１…熱電変換デバイスユニット、１２，６２…熱電変換デバイス、
１３…吸熱体としての吸熱板、１４…放熱体としての放熱板、
２０…絶縁性心材としての心材、２１…熱電対群、２２…熱電対、
２３…第１金属体としての第１金属線、
２４…第２金属体としての第２金属線、２５…接点、
３４…マスクとしてのレジスト層、３５…第１金属層としてのニッケル層、
３７…第２金属層としてのクロム層、３８，５３…境界接合部、
５０…マスクとしてのレジスト層、Ｏ…「絶縁性心材の軸心」としての軸心、
Ｒ…露出部。
Claims (6)
- 可撓性を有する材料からなる絶縁性心材と、互いに異なる金属からなる第１金属体と第２金属体とが前記絶縁性心材の外周面に堆積するかたちで複数個形成されるとともに、これら第１金属体の端部と第２金属体の端部とが段差なく交互に直列接続されることにより構成されている熱電対群とを備え、
前記熱電対群を前記絶縁性心材の外周面に対して螺旋状に設けると共に、前記第１金属体と前記第２金属体との接続点である各接点を前記絶縁性心材の軸心を中心とした周方向に１８０°毎に配置したことを特徴とする熱電変換デバイス。 - 請求項１に記載の熱電変換デバイスを備え、
前記複数の接点における一つ置きの接点と接続される吸熱体と、
前記吸熱体と接続しない残りの各接点と接続される放熱体とを備えたことを特徴とする熱電変換デバイスユニット。 - 絶縁性心材の外周面における周方向半面に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、
該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面に前記第１金属体とは異なる金属からなる第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、
前記絶縁性心材の外周面に設けられた前記第１金属層の一部及び前記第２金属層の一部を前記絶縁性心材の軸心に沿って螺旋状に除去する工程とを備えることを特徴とする熱電変換デバイスの製造方法。 - 前記第１金属層及び前記第２金属層は、物理蒸着法により設けられることを特徴とする請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法。
- 前記第１金属層及び前記第２金属層は、ディッピング法により設けられることを特徴とする請求項３に記載の熱電変換デバイスの製造方法。
- 絶縁性心材の外周面に螺旋状をなすマスクを設けることにより同絶縁性心材の外周面に前記マスクが覆われていない螺旋状の露出部を設ける工程と、
前記絶縁性心材の外周面における周方向半面のうちの前記螺旋状の露出部に対応する部分に第１金属体を堆積させて第１金属層を形成する工程と、
該第１金属層の形成の後、前記絶縁性心材の外周面における残りの周方向半面のうちの前記露出部に対応する部分に第２金属体を堆積させて第２金属層を形成しつつ、前記第１金属層と前記第２金属層とが互いに接合される境界接合部を設ける工程と、
該境界接合部を設けた後、前記マスクを除去する工程とを備えることを特徴とする熱電変換デバイスの製造方法。
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