JP5858345B2 - 熱電変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する装置に関する。

環境・エネルギー問題への取り組みが活発化する中で、熱電変換技術への期待が高まっている。熱は体温、太陽熱、エンジン、工業排熱など様々な場面から回収することができる最も一般的なエネルギー源であることから、低炭素社会におけるエネルギー利用の高効率化や、ユビキタス端末・センサ等への給電といった用途において、熱電変換は今後ますます重要となることが予想される。
熱電変換装置で利用可能な熱源としては、人・動物の体温や、照明（蛍光灯・街灯）、ＩＴ機器（ディスプレイ・サーバ）、自動車（エンジン周り、排気管）、公共設備（ごみ焼却場、水道管）、建築物（壁・窓・床）、自然構造物（植物・川・地面）など、多岐にわたる。熱電変換では、これらの熱源に素子を密着させ、生成される温度差を効率的に利用することが求められるが、多くの熱源が曲面や凹凸を有していることから、熱電変換装置の側でも様々な形状の熱源に容易に設置できるようなフレキシブル性（可撓性）を有することが望ましい。
しかし、一般的に、熱電変換装置はｐｎ接合からなる熱電対を多数個並べて相互接続した複雑な構造を有していることから、信頼性などの面でフレキシブル構造の採用は難しかった。
これまで知られているフレキシブルな熱電変換装置の実現方法として、例えば、特開２００４−１０４０４１号公報（特許文献１）では、フレキシブルな高分子シートを支持体として複数の熱電対を配置する方法が開示されている。また、特開２００３−２８２９７０号公報（特許文献２）では、断熱材を介して積層されると共に電極で架橋接続されたｐ型エレメントおよびｎ型エレメントから成る複数の熱電変換素子にフレキシブルな高分子シートを有する基板に接合した構造が開示されている。さらに、特開２０１０−１９９２７６号公報（特許文献３）では、塗布・印刷による方法でｐｎ接合をパターニングし、フレキシブルな熱電変換装置を形成する方法が記載されている。
以上のような工夫により、フレキシブルな熱電変換装置の実現がなされているが、それでも熱電対を多数接続した構造では、その中の接合や配線が１箇所でも破損してしまうと、熱電発電の機能が損なわれてしまうことから、可撓素子における高信頼動作には依然として課題があった。
また、近年では、磁性材料に温度勾配が印加されることによって、スピン角運動量の流れ（スピン流）を生じるというスピンゼーベック効果が発見されている。特開２００９−１３００７０号公報（特許文献４）、特開２００９−２９５８２４号公報（特許文献５）、Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９，８９４（２０１０）（非特許文献１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９７，１７２５０５（２０１０）（非特許文献２）には、スピンゼーベック効果によって磁性体中に誘起されたスピン流を、金属電極によって電流（起電力）として取り出す構造が示されている。
このようなスピンゼーベック効果を利用した熱電変換装置の大きな特徴として、基本的には磁性体と電極との接合構造のみで構成することができ、複雑な熱電対構造が不要である点が挙げられる。このため、多数個の熱電対接合を有する従来型の熱電変換装置に比べ、上記の破損といった不具合の発生確率を格段に小さくできる可能性があることから、信頼性の高いフレキシブルな熱電変換装置として期待される。
しかし、特許文献４、５、非特許文献１、２に示された熱電変換装置のように素子構造の簡易化が可能なスピンゼーベック効果を利用したものとしても、信頼性の高いフレキシブル素子化には、さらなる改良の余地があった。即ち、基板上に磁性体膜と電極とを成膜した構造の場合、可撓性を有する基板を採用したとしても、素子を湾曲させる際に磁性体膜と電極とに大きな応力が加わる結果、磁性体膜や電極の破断、およびそれらの接合部分の剥離などにより、熱電変換機能が損なわれる可能性があることが、発明者等の実験によりわかった。
また、仮に破断しない場合であっても、このような大きな応力が磁性体膜や電極に直接加わる結果、例えば磁性体／電極接合におけるスピン流散乱ロスが大きくなり、熱起電力が低下してしまう虞があることもわかった。

それ故、本発明の課題は、信頼性が高いフレキシブルな熱電変換装置を提供することである。
本発明の他の課題は、上記熱電変換装置の製造方法を提供することである。
本発明によれば、基板と、前記基板上に形成され、熱起電力を発生する発電部とを有し、前記発電部は、磁化を有する磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料から成り、前記磁性体層上に形成された電極層とを有し、前記基板および前記発電部は、可撓性を有する熱電変換装置であって、可撓性を有し、前記基板上に少なくとも前記発電部を覆うように形成されたカバー層をさらに有することを特徴とする熱電変換装置が得られる。
また、本発明によれば、筒状を呈する筒状部材をさらに有し、前記筒状部材は、筒の外側に前記発電部の前記磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして前記基板、前記発電部、および前記カバー層が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる前記熱電変換装置が得られる。
さらに、本発明によれば、可撓性を有し、熱源または冷源に装着される支持体と、前記支持体にそれぞれ搭載された信号発生装置、無線送信装置、および前記熱電変換装置とを有し、前記信号発生装置は、電気信号を発生し、前記無線送信装置は、前記信号発生装置が発生した電気信号を無線信号として送信し、前記熱電変換装置は、前記信号発生装置および前記無線送信装置のうちの電源供給を要する装置に対する電源として、熱起電力を印加することを特徴とする電子機器が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図２は、本発明の第１の実施形態の熱電発電動作を示す図である。
図３は、本発明の第１の実施形態における湾曲時の応力負荷状態について説明した図である。
図４は、本発明の実施例１の熱電変換装置を示す斜視図である。
図５は、本発明の第２の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図６は、本発明の第２の実施形態における湾曲時の応力負荷状態について説明した図である。
図７は、本発明の第２の実施形態の熱電発電動作を示す図である。
図８は、本発明の実施例２の熱電変換装置を示す斜視図である。
図９は、本発明の第３の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１０は、本発明の第３の実施形態における湾曲時の応力負荷状態について説明した図である。
図１１は、本発明の第３の実施形態の熱電発電動作を示す図である。
図１２は、本発明の実施例３の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１３は、本発明の第４の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１４は、本発明の第４の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１５は、本発明の第４の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１６は、本発明の第４の実施形態における湾曲時の応力負荷状態について説明した図である。
図１７は、本発明の第４の実施形態の熱電発電動作を示す図である。
図１８は、本発明の実施例４の熱電変換装置を示す斜視図である。
図１９は、本発明の第５の実施形態の熱電変換装置を示す斜視図である。
図２０は、本発明の実施例５の熱電変換装置を示す斜視図である。
図２１（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例６のロール・ツー・ロール方式による熱電変換装置の製造方法を示す図である。
図２２は、本発明の実施例７の熱電変換装置を示す斜視図である。
図２３は、本発明の実施例７の変形例の熱電変換装置を示す斜視図である。
図２４は、本発明の実施例８の熱電変換装置の応用例を示す図である。

本発明による熱電変換装置は、基板と、基板上に形成され、熱起電力を発生する発電部とを有している。発電部は、磁化を有する磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料から成り、前記磁性体層上に形成された電極層とを有している。基板および発電部は、可撓性を有している。
特に、本発明による熱電変換装置は、可撓性を有し、基板上に少なくとも発電部を覆うように形成されたカバー層をさらに有している。
即ち、本発明による熱電変換装置は、磁化を有する少なくともひとつの磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料を含む電極とからなる発電部が、基板とカバー層との間に挟まれて配置された熱電変換装置であって、基板とカバー層とが可撓性を有することを特徴とする。また、カバー層の膜厚は、基板の膜厚と同程度で、具体的には６０％から１５０％の範囲内にあることが望ましい。
本発明による熱電変換装置は、信頼性が高い。
即ち、本発明によるフレキシブルな熱電変換装置は、応力が印加されても、磁性体膜、電極の破断や、それらの接合部分の剥離を起こすことがない。また、応力が印加されても、熱起電力が低下することがない。
さらに、印刷プロセスなどの採用により、大面積シート型の素子実装が可能となり、曲面や可動体など、様々な熱源への適用が容易になる。
つまり、このような素子構造により、基板とカバー層の間の中心部に埋め込まれた発電部には大きな応力が掛かることがないため、素子を湾曲させた場合でも、発電部が破損する可能性が大きく低減する。 また、本発明の別の実施形態では、発電部において、電極の上部に第１の磁性体層が配置され、電極の下部に第２の磁性体層が配置される。 このように、電極層の上下を磁性体で挟んだ上下対称構造を採用することにより、破損した際の性能低下リスクが最も高い電極、およびその界面を、湾曲時応力が最も小さい中心部に埋め込むことができることから、フレキシブル素子としての信頼性をさらに高めることができる。 さらに、本発明の別の実施形態では、磁性体層が、空間的に分離した複数の磁性体層片により構成される。また、複数の磁性体の間に、弾性を有する応力吸収材料が埋め込まれていることを特徴とする。
面直方向の温度勾配で発電を行う場合、磁性体層は必ずしも一体としてつながっている必要はないことから、これを複数の磁性体層片に分離して並列配置し、それらの隙間に伸び縮みしやすい有機材料などを埋め込むことにより、可撓性をさらに高めることができる。
＜第１の実施形態＞
［構成］
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態である熱電変換装置の斜視図を示す図１を参照すると、本熱電変換装置は、可撓性を有する基板１０と、磁性体層２１および電極層２２からなる発電部２０と、カバー層９０とを有する積層構造を呈している。
基板１０としては、可撓性を有する有機樹脂基板などを用いる。デバイスの製造時に高熱が加わらない場合や、低温での熱電変換応用では、ポリオレフィンやビニル樹脂などの熱可塑性材料でもよい。しかし、磁性体層や電極の成膜時などに加熱が必要なプロセスを利用する場合や、１００℃以上などでの高温熱電変換応用を考慮した場合、可撓性を有する基板１０は、ポリイミド基板やポリエステル基板のような熱硬化性樹脂基板や、アクリル基板のように、高温でも変形し難く熱安定性の高い樹脂材料を用いることが、特に望ましい。また、ステンレス鋼（ＳＵＳ）ホイルなどの金属系の可撓性を有する基板を採用することにより、さらに耐熱性を高めることもできる。可撓性を有する基板１０の膜厚ｔｓは、特に限定されないが、フレキシブル素子としての利便性などの観点から、ｔｓは１０〜３００μｍ程度が望ましい。
磁性体層２１は、膜面に平行な一方向に磁化を有しているものとする。磁性体層２１は、熱伝導率の小さな材料ほど効率良く熱電効果を作用するため、本実施形態では磁性絶縁体を用いる。例えば、ガーネットフェライト、スピネルフェライトなどの酸化物磁性材料を適用することができる。
磁性体層２１は、有機金属堆積法（ＭＯＤ法）、ゾルゲル法、エアロゾル・デポジション法（ＡＤ法）などの方法により、可撓性を有する基板１０上に成膜する。磁性体層２１に酸化物磁性材料を用いる場合、可撓性を発現させるために、膜厚ｔｍは１００μｍ以下が望ましい。
また、磁性体層２１として保磁力を有する磁性材料を用いれば、一旦外部磁場などで磁化方向を初期化しておくことにより、ゼロ磁場の下でも動作可能な素子が得られる。
電極層２２は、逆スピンホール効果を用いて熱起電力を取り出すために、スピン軌道相互作用を有する材料を含んでいる。例えばスピン軌道相互作用の比較的大きなＡｕやＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒなどの金属材料、またはそれらを含有する合金材料を用いる。また、Ｃｕなどの一般的な金属電極材料に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒなどの材料を０．５〜１０％程度ドープするだけでも、同様の効果を得ることができる。
電極層２２は、スパッタ、蒸着、めっき法、スクリーン印刷法、インクジェット法などで成膜する。ここで、スピン流を高い効率で電気に変換するために、電極の厚さｔｅは、少なくとも金属材料のスピン拡散長以上に設定するのが好ましい。例えば、Ａｕであれば５０ｎｍ以上、Ｐｔであれば１０ｎｍ以上に設定するのが望ましい。尚、熱電効果を電圧信号として利用するセンシング用途などでは、シート抵抗が小さい方が大きな熱起電圧信号が得られることから、膜厚ｔｅは、金属材料のスピン拡散長程度に設定することが好ましい。例えば、Ａｕであれば５０〜１５０ｎｍ程度に、Ｐｔであれば１０〜３０ｎｍ程度に設定するのが望ましい。また、可撓性を発現させるために、膜厚ｔｅは１μｍ以下が望ましい。
カバー層９０には、可撓性を有する有機樹脂材料などを用いる。カバー層９０は、塗布プロセスや印刷プロセスに適する材料が好ましい。アクリル系樹脂やポリエステル、ポリイミドなどを用いる。１００度以下の低温領域の用途では、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンやビニル樹脂といった熱可塑性樹脂を用いてもよい。
詳しくは後述するが、素子の耐応力性を確保するため、カバー層９０の膜厚ｔｃは、可撓性を有する基板１０の厚さｔｓとほぼ等しくなるよう設計する。具体的には、カバー層９０の膜厚ｔｃは、可撓性を有する基板１０の厚さｔｓの６０％から１５０％の範囲にあることが望ましい。
尚、前述のように、高温加熱を伴うプロセスでは、可撓性を有する基板１０は、カバー層９０以上の熱安定性を有する材料を用いるものする。その場合、熱電発電の際は、可撓性を有する基板１０を高温側に、カバー層９０を低温側になるよう温度差を印加することが望ましい。
尚、本発明による熱電変換装置において、基板が金属から成る場合は、基板上に磁性体層、磁性体層上に電極層、電極層上に樹脂から成るカバー層が構成される。または、電極層上に絶縁処理を施した上で、金属から成るカバー層が構成されてもよい。あるいは、金属製の基板に絶縁処理を施した上で、基板上に電極層、電極層上に磁性体層、磁性体層上に樹脂または金属から成るカバー層が構成されてもよい。
［熱起電力の生成作用］
図２に示されるように、熱電変換装置に対して、面に対して垂直方向に温度勾配が印加されると、磁性体層２１におけるスピンゼーベック効果により、この温度勾配方向に角運動量の流れ（スピン流）が誘起される。
この磁性体層２１において生成されたスピン流は、近接する電極層２２へと流れ込み、この電極層２２における逆スピンホール効果によって、磁性体層２１の磁化方向に対して垂直方向の電流（起電力）へと変換される。つまり、磁性体層２１と電極２２とで構成される発電部２０において、印加される温度差から熱起電力が生成される。
［信頼性（耐応力性）向上策］
本発明では、フレキシブルな熱電変換装置としての素子信頼性（耐応力性）を確保するために、曲げ応力に対する保護が必要な発電部２０を上部のカバー層９０と、下部の可撓性を有する基板１０の間の中間部に埋め込んだ構造を採用している。特に、効果的に応力を吸収するために、可撓性を有する基板１０とカバー層９０の厚さは同程度とする。
このように素子を構成することにより、例えば図３に示されるように素子を折り曲げた場合に、上部のカバー層９０には引っ張り応力が掛かり、下部の基板１０には圧縮応力が掛かる一方で、中心部の発電部２０には比較的応力が掛かり難くなる。この結果、湾曲時の破損リスクが大きく低減され、信頼性（耐応力性）の高いフレキシブルな熱電変換装置が得られる。

図４を参照すると、本発明の実施例１による熱電変換装置においては、磁性体層２１としてはＹサイトの一部をＢｉで置換したイットリウム鉄ガーネット（以降、Ｂｉ：ＹＩＧと記す。組成はＢｉＹ２Ｆｅ５Ｏ１２）膜を用いる。電極層２２にはＰｔを用いる。ここで、磁性体層２１（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）の厚さはｔｍ＝５０μｍ、電極層２２（Ｐｔ電極）の厚さはｔｅ＝２０ｎｍとする。可撓性を有する基板１０としてはポリイミド基板を、カバー層９０としてはアクリル樹脂を用い、これらの膜厚は共にｔｓ＝ｔｃ＝１００μｍとする。
Ｂｉ：ＹＩＧからなる磁性体層２１は、ＡＤ法によって成膜する。Ｂｉ：ＹＩＧ原料には、直径３００ｎｍのＢｉ：ＹＩＧ微粒子を用いる。このＢｉ：ＹＩＧ微粒子をエアロゾル発生容器に詰めておき、ポリイミド基板１０は成膜チャンバ内のホルダーに固定する。この状態で成膜チャンバとエアロゾル発生容器との間に圧力差を生じさせることにより、Ｂｉ：ＹＩＧ微粒子が成膜チャンバ内へと引き込まれ、ノズルを通して基板１０上に吹き付けられる。このときの基板１０での衝突エネルギーによって微粒子が粉砕・再結合し、基板１０（ポリイミド基板）上にＢｉ：ＹＩＧ多結晶が形成される。図示しない基板ステージを２次元的にスキャンすることにより、基板１０上に均一な磁性体層２１（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）を膜厚２０μｍで成膜する。
その後、必要に応じて磁性体層２１の表面を研磨した後、厚さ２０ｎｍの電極層２２（Ｐｔ電極）をスパッタ法によって成膜する。
最後に、アクリル材料としてポリメタクリル酸メチルを溶かした有機溶液を電極層２２（Ｐｔ電極）上に塗布し、１００℃程度の高温で乾燥させ、カバー層９０を形成する。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態である熱電変換装置を示す図５を参照すると、本熱電変換装置は、磁性体層として、電極層３２の一方の層表面に形成された第１の磁性体層（下部磁性体層）３１Ｌと、電極層３２の他方の層表面に形成された第２の磁性体層（上部磁性体層）３１Ｕとを含んでいる。
磁性体、電極層３２や、可撓性を有する基板１０、カバー層９０の材料などは、第１の実施形態と同じものを用いることができる。第１の実施形態と同様に、カバー層９０の膜厚ｔｃは、可撓性を有する基板１０の厚さｔｓとほぼ等しくなるよう設計する。
即ち、第１の実施形態との違いは、発電部３０が、上部磁性体層３１Ｕ／電極層３２／下部磁性体層３１Ｌの積層構造によって構成されている点である。このとき、上部磁性体層３１Ｕは、下部磁性体層３１Ｌと同程度の膜厚を有することが望ましい。具体的には、上部磁性体層３１Ｕの膜厚ｔｍｕは、下部磁性体層３１Ｌの膜厚ｔｍｌの６０％から１５０％の範囲にあることが望ましい。
このような上下対称構造を採用することにより、第１の実施形態に比べて以下のような性能向上が可能となる。
（１）電極層３２が上下対称な積層構造の中心に埋め込まれているため、曲げに対してよりロバストになる。
（２）電極層３２の上下に磁性体が配置されることにより、両磁性体からのスピンゼーベック効果を利用することができ、より高効率な熱電発電が可能になる。
まず、上記の利点（１）の高信頼性について説明する。磁性体層に対して面直方向の温度勾配を利用する場合、磁性体層の一部に仮にクラックが生じても、面直方向（クラック面に平行な方向）に流れるスピン流は大きな影響を受けず、熱電発電性能は大きく低下しない。それに対し、電極層３２が破断してしまうと、回路的にオープン（開放）になることから、電極層３２の面内方向に流れる電流が取り出せなくなり、熱電変換は不可能となる。また同様に、電極／磁性体の接合界面が破損・剥離した場合にも、磁性体からスピン流が取り出せなくなり、熱電変換は不可能となる。このため、電極層３２と、その界面の耐応力性を確保することがフレキシブル動作において最も重要となる。本実施形態はこのような設計指針に基づいて構成されており、上下対称な積層構造の中心に電極層３２が位置していることから、図６に示されるように、湾曲時に電極層３２にかかる応力は小さくなり、上記の電極破断や回路開放の可能性を抑えることができる。
さらに、上記の利点（２）として、高効率化が可能になる。このような構造に対して、図７に示されるように面直方向の温度勾配を印加すると、上部磁性体層３１Ｕおよび下部磁性体層３１Ｌのそれぞれにおいてスピンゼーベック効果によるスピン流が誘起される。これらのスピン流は、近接する電極層３２においてそれぞれ同符号の起電力生成に寄与する（起電力を強めあう）ことから、第１の実施形態に比べて倍の熱電発電効果が得られる。

図８に、本実施形態の具体的な実施例を示した。下部磁性体層３１Ｌ、上部磁性体層３１ＵにはどちらもＢｉ：ＹＩＧを用い、電極層３２にはＰｔを用いる。下部磁性体層３１Ｌ、上部磁性体層３１Ｕ（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）の厚さはｔｍｌ＝ｔｍｕ＝５０μｍ、電極層３２（Ｐｔ電極）の厚さはｔｅ＝２０ｎｍとする。可撓性を有する基板１０としては厚さ１００μｍのポリイミド基板を、カバー層９０としては厚さ１００μｍのアクリル樹脂を用いる。製造方法などは、第１の実施形態と同様のプロセスを採用することができる。
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態である熱電変換装置を示す図９を参照すると、本熱電変換装置は、基板１０上に複数の発電部（下部発電部４０Ｌ、上部発電部４０Ｕ）が積層されている。
即ち、本熱電変換装置において、高信頼化・高効率化のために電極層の上下に磁性体層を配置するという基本的な設計方法は、上記の第２の実施形態と共通している。第２の実施形態との違いは、素子作製プロセスの簡略化のため、同様の方法で作製された下部発電部４０Ｌと上部発電部４０Ｕとを、それぞれの電極面において導電性接着材料などで貼り合わせることにより、熱電変換装置を構成する点にある。
つまり、発電部４０を構成する２つの下部発電部４０Ｌと上部発電部４０Ｕとは、それぞれの電極層４２Ｌと電極層４２Ｕとが貼り合われることにより、単一の電極層が構成されている。この電極層の一方の層面には下部発電部４０Ｌの磁性体層４１Ｌが、一方の層面には上部発電部４０Ｕの磁性体層４１Ｕが形成されることになる。
このような構造を採用することにより、上記の実施形態と同様と同様の構造、即ち、図１０に示されるように、電極／磁性体の接合界面に応力が掛かり難い構造が実現される。さらに、図１１に示される通り、下部発電部４０Ｌと上部発電部４０Ｕとの両方から熱起電力を効率的に取り出すことができる。

本熱電変換装置の製造方法を示す図１２を参照すると、可撓性を有する基板１０およびカバー層９０には共に、耐熱性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ）ホイルを用いる。厚さはそれぞれ１００μｍとする。これら基板１０、カバー層９０（ＳＵＳホイル）を用いて、下部発電部４０Ｌと上部発電部４０Ｕとを、以下に示す互いに同様のプロセスによって作製する。
（１）まず、基板１０、カバー層９０（ＳＵＳホイル）上に、有機金属分解法（ＭＯＤ法）によって磁性体層４１Ｌ、４１Ｕとして厚さ５００ｎｍのＢｉ：ＹＩＧ膜を成膜する。Ｂｉ：ＹＩＧ溶液には、例えば、株式会社高純度化学研究所製のＭＯＤ溶液を用いる。この溶液中では、適切なモル比率（Ｂｉ：Ｙ：Ｆｅ＝１：２：５）からなる磁性金属原材料が酢酸エステルに５％の濃度で溶解されている。この溶液をスピンコート（回転数５００ｒｐｍ、３０ｓ回転）で基板１０、カバー層９０（ＳＵＳホイル）上に塗布し、１５０℃のホットプレートで５分間乾燥させた後、電気炉中で６００℃の高温で１４時間焼結させる。これにより、基板１０、カバー層９０（ＳＵＳホイル）上にそれぞれ、膜厚約５００ｎｍの磁性体層４１Ｌ、４１Ｕ（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）が形成される。
（２）次に、それぞれの上に、電極層４２Ｌ、４２Ｕとして、銅にイリジウムを少量ドープした厚さ１００ｎｍのＣｕ１−ｘＩｒｘを、スクリーン印刷法によって成膜する。ここでは、Ｉｒを１％ドープした電極材料Ｃｕ０．９９Ｉｒ０．０１を用いる。スクリーン印刷用のインク（ペースト）としては、Ｃｕ０．９９Ｉｒ０．０１合金を粒径約５０ｎｍに微粒子化した粉末を、バインダと混合させたものを用いる。
（３）最後に、（１）、（２）で作製した下部発電部４０Ｌと上部発電部４０Ｕとを、電極層４２Ｌと電極層４２Ｕとを貼り合わせることにより、固定する。固定には、両電極層の界面に薄く延ばされた銀ペーストを用いる。
以上のプロセスにより、高信頼・高効率な熱電変換装置が容易に構成される。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態である熱電変換装置は、磁性体層は、空隙部を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている。あるいは、弾性を有する材料が空隙部内に埋め込まれて成る応力吸収層をさらに有している。
前述のように、磁性体層中では、スピン流は素子に対して面直方向に流れることから、必ずしも層全体が一体としてつながっている必要はなく、複数の、互いに分離した磁性体によって構成されていてもよい。また、それら複数の磁性体間は、空隙部が存在したり、弾性を有する材料を介して隔離されていたりしてもよい。磁性体層にこのような適切な構造を設けることにより、さらに可撓性を高めることができる。
複数の磁性体の配置方法や、それらの隔離方法としては、用途に応じて様々な形態を採用することができる。ここではそのような構造の一例として、図１３〜図１５に示す形態を説明する。
図１３を参照すると、本熱電変換装置において、電極層５２と共に発電部５０を構成する磁性体層５１は、磁性体層５１内で「井の字」形状（図示せず）を呈する空隙部５１２を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている。尚、磁性体層５１中の空隙部５１２の形状や数量については、単一の「井の字」形状に限らず、熱電変換装置の所望される撓みの形状や度合いに有利な形状、数量であればよい。
磁性体層５１の層方向に分離した複数の磁性体層片間に空隙部５１２を設けられている。
図１４を参照すると、本熱電変換装置において、電極層６２と共に発電部６０を構成する磁性体層６１は、磁性体層６１内で「井の字」形状（図示せず）を呈する空隙部を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている。本熱電変換装置はさらに、弾性を有する材料が空隙部内に埋め込まれて成る、磁性体層６１層内で「井の字」形状（図示せず）を呈する応力吸収層６１２をさらに有している。尚、磁性体層６１中の応力吸収層６１２の形状や数量についても、単一の「井の字」形状に限らず、熱電変換装置の所望される撓みの形状や度合いに有利な形状、数量であればよい。即ち、本熱電変換装置においては、図１３に示された熱電変換装置の空隙部の代わりに、湾曲の際の応力を吸収可能な応力吸収層６１２が形成されている。応力吸収層６１２は、弾性の高い材料によって形成される。
図１３または図１４に示された構造を採用することにより、空隙部または応力吸収層の部分を中心にして素子が曲がりやすくなり、磁性体層片部分には大きな応力が掛からなくなることから、より可撓性の高い熱電変換装置が実現される。
あるいは、図１５に示された熱電変換装置は、第２の実施形態と同様に、電極層７２の両層面上に第１の磁性体層（下部磁性体層）７１Ｌ、第２の磁性体層（上部磁性体層）７１Ｕが配置された発電部７０を有している。そして、下部磁性体層７１Ｌ、上部磁性体層７１Ｕはそれぞれ、磁性体層内で「井の字」形状（図示せず）を呈する空隙部を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている。本熱電変換装置はさらに、弾性を有する材料が各空隙部内に埋め込まれて成る、各磁性体層内で「井の字」形状（図示せず）を呈する下部応力吸収層７１２Ｌ、上部応力吸収層７１２Ｕをさらに有している。尚、各磁性体層中の下部応力吸収層７１２Ｌ、Ｌ部応力吸収層７１２Ｕの形状や数量についても、単一の「井の字」形状に限らず、熱電変換装置の所望される撓みの形状や度合いに有利な形状、数量であればよい。
以下、図１５に示された熱電変換装置について、より詳しく説明する。下部磁性体層７１Ｌ、上部磁性体層７１Ｕには第２の実施形態と同様の磁性材料を用いることができる。複数の磁性体層片部分には大きな曲げ応力が掛からないことから、それぞれの膜厚ｔｍｕ、ｔｍｌは第２の実施形態に比べて厚くすることもできる。
下部応力吸収層７１２Ｌ、上部応力吸収層７１２Ｕとしては、弾性の高い材料が望ましい。ポリエステル、ポリプロピレンや、シリコーン樹脂などを用いることができる。このように伸び縮みしやすい材料を用いれば、図１６に示されるように素子を曲げた場合でも、下部応力吸収層７１２Ｌおよび上部応力吸収層７１２Ｕのうちの一方が延伸され、他方が圧縮されることにより、素子全体に掛かる応力を吸収することができる。
このような構造に対して図１７のように温度勾配を印加すると、第２の実施形態と同様に、上下の磁性体層に誘起されるスピン流が、電極層７２において同符号の起電力を生成することから、効率的な熱電変換が可能となる。
尚、図１６においては、説明の便宜上、図１５、図１７と空隙部の形状または数量を違えて描いている。

図１８に、本実施形態の具体的な実施例を示した。下部磁性体層７１Ｌ、上部磁性体層７１ＵにはどちらもＢｉ：ＹＩＧを用い、電極層７２にはＰｔを用いる。下部磁性体層７１Ｌ、上部磁性体層７１Ｕ（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）の厚さはｔｍｌ＝ｔｍｕ＝５０μｍ、電極層７２（Ｐｔ電極）の厚さはｔｅ＝２０ｎｍとする。可撓性を有する基板１０としては厚さ１００μｍのポリイミド基板を、カバー層９０としては厚さ１００μｍのアクリル樹脂、下部応力吸収層７１２Ｌ、上部応力吸収層７１２Ｕとしてはシリコーン樹脂をそれぞれ用いる。製造方法は、第１の実施形態もしくは後述する第６の実施形態と同様のプロセスを採用することができる。
＜第５の実施形態＞
前述のように、熱電変換装置に可撓性を持たせるためには、発電部はある膜厚以下になるよう制限される。しかし、発電部の膜厚が不十分な場合、用途によっては発電部への温度差の印加が難しくなり、高効率な熱電発電ができなくなる場合がある。そこで、そのような用途では、可撓性を有するスペーサー層を間に挟んで複数の発電部を具備することにより、この問題を解決することができる。
図１９を参照すると、本発明の第５の実施形態としての熱電変換装置は、基板１０上に複数の発電部８０Ａ〜８０Ｃが積層されている。複数の発電部８０Ａ〜８０Ｃ間には、可撓性を有する材料から成るスペーサー層８５が形成されている。複数の発電部８０Ａ〜８０Ｃはそれぞれ、第２の実施形態と同様に、電極層８２の両層面上に第１の磁性体層（下部磁性体層）８１Ｌ、第２の磁性体層（上部磁性体層）８１Ｕが配置されている。
ここで、可撓性を確保するため、発電部８０Ａ〜８０Ｃそれぞれの厚さは、１００μｍ以下が望ましい。スペーサー層８５としては、弾性の高い材料を用いる。例えば、ＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステルや、ポリプロピレン、シリコーン樹脂などを採用することができる。スペーサー層８５の膜厚は、３００μｍ以下が望ましい。
このような構造を採用することにより、発電部８０Ａ〜８０Ｃそれぞれの厚さを制限して可撓性を確保すると同時に、多層化によって高い効率を有する熱電発電が可能となる。

図２０を参照すると、実施例５の熱電変換装置においては、下部磁性体層８１Ｌ、上部磁性体層８１ＵにはどちらもＢｉ：ＹＩＧを用い、電極層８２にはＰｔを用いる。下部磁性体層８１Ｌ、上部磁性体層８１Ｕ（Ｂｉ：ＹＩＧ膜）の厚さはｔｍｌ＝ｔｍｕ＝５０μｍ、電極層８２（Ｐｔ電極）の厚さはｔｅ＝２０ｎｍとする。可撓性を有する基板１０としては厚さ１００μｍのポリイミド基板を、カバー層９０としては厚さ１００μｍのアクリル樹脂を、スペーサー層８５としては厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をそれぞれ用いる。製造方法は、第１の実施形態もしくは後述する第６の実施形態と同様のプロセスを採用することができる。
尚、各発電部としては、図１９、図２０に示された構造に限られず、第１の実施形態や第３の実施形態のような構造を採用することもできる。
＜第６の実施形態＞
［ロール・ツー・ロール方式による製造方法］
本発明による熱電変換装置は、低コストな大量生産技術として、基板としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、発電部と、カバー層とを順次形成した後に、再びロール状に巻き取るロール・ツー・ロール方式によって大面積のものを製造することができる。製造されたロール状の熱電変換装置は、必要に応じた長さ分を切り出して使用される。
ここで、発電部の形成工程は、基板としてのフィルム体または磁性体層上に、金属を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて電極層として形成する工程と、電極層または基板としてのフィルム体上に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて磁性体層として形成する工程とを含んでいる。
また、カバー層の形成工程は、基板としてのフィルム体上に少なくとも発電部を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させてカバー層として形成する。

図２１（ａ）および（ｂ）を参照して、図１４に示された第４の実施形態の熱電変換装置のロール・ツー・ロール方式の製造方法を説明する。
本製造方法においては、製造ラインの入口から基板１０としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、発電部６０（工程（１）〜（３））と、カバー層９０（工程（４））とを順次形成した後に、製造ラインの出口にて再びロール状に巻き取られる。
（１）基板１０としてのポリイミドから成るフィルム体上に、Ａｕ、Ｐｔ等を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて電極層６２として形成する。
（２）電極層６２上の応力吸収層６１２をすべき「井の字」形状の領域に、弾性を有する材料を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて応力吸収層６１２として形成する。
（３）電極層６２上の磁性体層６１をすべき領域のうちの応力吸収層６１２が形成された残部領域に、磁性体材料を含有する流体をＡＤ法によって供給し、乾燥させて複数の磁性体層片として形成する。
工程（２）、（３）により、磁性体層６１が形成される。また、工程（１）〜（３）により、発電部６０が形成される。
（４）基板１０としてのフィルム体上に少なくとも発電部６０を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させてカバー層９０として形成する。
工程（４）により、カバー層９０が形成される。また、工程（１）〜（４）により、大面積の熱電変換装置が形成される。製造された熱電変換装置は、再びロール状に巻き取られる。
尚、上述の方法とは順番を違えて、基板１０上に応力吸収層６１２および複数の磁性体層片から成る磁性体層６１を形成した後に、磁性体層６１上に電極層６２を形成し、その後にカバー層９０を形成してもよい。
＜第７の実施形態＞
本発明のフレキシブルな熱電変換装置は、基板、発電部、およびカバー層の可撓性故に、筒状部材の外周面に実装することが可能となる。即ち、本発明の第７の実施形態の熱電変換装置は、筒状部材をさらに有している。
詳しくは、本熱電変換装置は、筒状を呈する筒状部材をさらに有している。筒状部材は、筒の外側に発電部の磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして基板、発電部、およびカバー層が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる。

図２２を参照すると、本発明の実施例７の熱電変換装置は、筒状を呈する筒状部材７をさらに有している。筒状部材７は、筒の外側に発電部の磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして基板、発電部、およびカバー層から成る可撓性を有する熱電変換素子１が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる。熱起電力は、筒状部材７の周方向に流れる電流として、熱電変換素子１の電極層に生ずる。
また、図２３を参照すると、本発明の実施例７の変形例の熱電変換装置も、筒状を呈する筒状部材７をさらに有している。筒状部材７は、筒の外側に発電部の磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして基板、発電部、およびカバー層から成る可撓性を有する熱電変換素子１’が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる。熱起電力は、筒状部材７の周方向に流れる電流として、熱電変換素子１’の電極層に生ずる。特に、基板、発電部、およびカバー層から成る可撓性を有する熱電変換素子１’は、筒状部材７の周方向に複数回巻回されている。この場合、熱起電力が有効に加算され、第４の実施形態で示した発電部３０の多層化と同様の高い熱電効果が得られる。尚、複数巻回されることによって重なり合う熱電変換装置同士の熱接触を向上させるため、熱電変換素子１’のカバー層もしくは基板の表面に、緩み止めとしても機能する高熱伝導度の粘着体を形成することが望ましい。
尚、筒状部材７をとして、柔らかいスリーブを採用すれば、人をも含む動物の腕、脚、頭部、胴などに装着する人の腕に巻くことが可能である。
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態は、本発明による熱電変換装置の応用例である。
本発明本発明による熱電変換装置の応用例としての電子機器は、可撓性を有し、熱源または冷源に取り外し可能に装着される支持体と、支持体に搭載された信号発生装置、無線送信装置、および熱電変換装置とを有している。信号発生装置は、電気信号を発生する。無線送信装置は、信号発生装置が発生した電気信号を無線信号として送信する。
熱電変換装置は、信号発生装置および無線送信装置のうちの電源供給を要する装置（通常、少なくとも無線送信装置）に対する電源として、熱起電力を印加する。
したがって、支持体が熱源または冷源に装着されることにより、電源不要の信号発生装置および無線送信装置を有する、いわば自律的な電子機器を構築できる。この電子機器は、電源の確保や交換が困難な場所や状況下で使用可能である。しかも、この電子機器は支持体および熱電変換装置がフレキシブルであるため、熱源または冷源として、人をも含む動物の身体など変位体、変動体に対しても、装着可能であると共に、熱源または冷源からの温度エネルギーを継続して受けることによって正常に動作可能である。

図２４を参照すると、本発明の実施例８の電子機器は、体温駆動のバンド型ヘルスケアセンサである。
本発明本発明による熱電変換装置の応用例としての電子機器は、可撓性を有し、熱源として人の腕に取り外し可能に装着される支持体としてのバンド８と、信号発生装置（本例では、センサ装置）としての体温計２、脈拍計３、血圧計４と、無線送信装置５と、本発明による熱電変換装置である熱電変換素子１”とを有している。体温計２、脈拍計３、血圧計４、無線送信装置５、および熱電変換素子１”は、バンド８に搭載されている。バンド８にはマジックテープまたはベルクロテープ（いずれも、商標または登録商標）等の面ファスナー６が備えられており、ヘルスケアセンサは、人の腕の径に応じて適切な装着力で取り外し可能に装着される。
熱電変換素子１”は、本発明による熱電変換装置と実質的に同一の構成である。即ち、熱電変換素子１”は、基板と、発電部とを有している。発電部は、磁化を有する磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料から成り、磁性体層上に形成された電極層とを有している。基板および発電部は、可撓性を有している。さらに、可撓性を有し、基板上に少なくとも発電部を覆うように形成されたカバー層を有している。
体温計２、脈拍計３、血圧計４は、体温情報、脈拍情報、血圧情報を電気信号としてそれぞれ出力するセンサ装置である。尚、体温計２は、本発明による熱電変換装置を利用して構成されてもよい。
無線送信装置５は、導電体がパターン印刷されて成るフレキシブルな配線を介して体温計２、脈拍計３、血圧計４と接続されている。また、導電体がパターン印刷されて成るフレキシブルなアンテナを備えている。そして、無線送信装置５は、体温計２、脈拍計３、血圧計４からの電気信号を必要に応じて一時的に記憶すると共に、適切な変調をかけた上で、無線電波信号としてアンテナから送信する。尚、無線送信装置５は、電波ではなく、赤外線等の搬送媒体を利用した無線送信を行う装置であってもよい。尚、本発明による電子機器において、無線送信装置５のような無線信号送信回路だけではなく、無線信号受信回路をも設けることにより、ホスト機器との間で双方向通信を行えるようにしてもよい。
尚、体温計２、脈拍計３、血圧計４ならびに無線送信装置５はいずれも、電源供給を必要とする。一方、熱電変換素子１”の電極層は、体温計２、脈拍計３、血圧計４ならびに無線送信装置５の電源を受けるべき箇所に、導電体がパターン印刷されて成るフレキシブルな配線を介して接続されている。よって、熱電変換素子１”は、体温計２、脈拍計３、血圧計４ならびに無線送信装置５に対する電源として、人の腕の体温を熱源として発生する熱起電力を印加するようになっている。
本ヘルスケアセンサを腕に巻き付けることにより、熱電変換素子１”によって体温に基づき熱電発電が行われ、その電力を用いて、体温計２、脈拍計３、血圧計４ならびに無線送信装置５が動作し、無線電波信号の形で送信された体温情報、脈拍情報、血圧情報を、無線受信装置を備えた図示しない健康管理のための電子機器（ホスト機器）が受信および復調し、体温情報、脈拍情報、血圧情報を取得し、必要に応じた情報処理を行う。
尚、熱源としては、人に限らず、家畜、野生動物などの動物であってもよい。特に、野生動物は行動範囲が広い場合が多く、電源の確保や交換が困難な場所や状況下で使用可能な本発明による電源不要な電子機器は有益である。

以上説明した幾つかの実施形態、実施例に限定されることなく、本発明は、特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。
尚、以上説明した実施例の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）基板と、前記基板上に形成され、熱起電力を発生する発電部とを有し、前記発電部は、磁化を有する磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料から成り、前記磁性体層上に形成された電極層とを有し、前記基板および前記発電部は、可撓性を有し、
可撓性を有し、前記基板上に少なくとも前記発電部を覆うように形成されたカバー層をさらに有することを特徴とする熱電変換装置。
（付記２）前記カバー層の膜厚が、前記基板の膜厚の６０〜１５０％の範囲内にある付記１の熱電変換装置。
（付記３）前記磁性体層は、保磁力を有する付記１または２の熱電変換装置。
（付記４）前記磁性体層として、前記電極層の一方の層表面に形成された第１の磁性体層と、前記電極層の他方の層表面に形成された第２の磁性体層とを含む付記１〜３のいずれかの熱電変換装置。
（付記５）前記基板上に複数の前記発電部が積層された付記１〜４のいずれかの熱電変換装置。
（付記６）可撓性を有する材料から成り、前記複数の発電部間に形成されたスペーサー層をさらに有する付記５の熱電変換装置。
（付記７）前記磁性体層は、空隙部を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている付記１〜６のいずれかの熱電変換装置。
（付記８）弾性を有する材料が前記空隙部内に埋め込まれて成る応力吸収層をさらに有する付記７の熱電変換装置。
（付記９）筒状を呈する筒状部材をさらに有し、
前記筒状部材は、筒の外側に前記発電部の前記磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして前記基板、前記発電部、および前記カバー層が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる付記１〜８のいずれかの熱電変換装置。
（付記１０）前記基板、前記発電部、および前記カバー層は、前記筒状部材の周方向に１巻回よりも多く巻回される付記９の熱電変換装置。
（付記１１）可撓性を有し、熱源または冷源に装着される支持体と、前記支持体にそれぞれ搭載された信号発生装置、無線送信装置、および付記１〜１０のいずれかの熱電変換装置とを有し、
前記信号発生装置は、電気信号を発生し、
前記無線送信装置は、前記信号発生装置が発生した電気信号を無線信号として送信し、
前記熱電変換装置は、前記信号発生装置および前記無線送信装置のうちの電源供給を要する装置に対する電源として、熱起電力を印加することを特徴とする電子機器。
（付記１２）熱源または冷源は、動物であり、
前記信号発生装置は、動物の体温、脈拍、および血圧の少なくともいずれかを検知して検知結果を示す電気信号を発生するものである付記１１の電子機器。
（付記１３）前記無線送信装置は、アンテナを含み、前記信号発生装置が発生した電気信号を無線電波信号として送信する付記１１または１２の電子機器。
（付記１４）付記１〜８のいずれかの熱電変換装置の製造方法において、
前記基板としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、前記発電部と、前記カバー層とを順次形成した後に、再びロール状に巻き取る熱電変換装置の製造方法であって、
前記発電部の形成工程は、
前記基板としての前記フィルム体または前記磁性体層上に、金属を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記電極層として形成する工程と、
前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記磁性体層として形成する工程とを含み、
前記カバー層の形成工程は、前記基板としての前記フィルム体上に少なくとも前記発電部を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記カバー層として形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
（付記１５）付記８の熱電変換装置の製造方法において、
前記基板としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、前記発電部と、前記カバー層とを順次形成した後に、再びロール状に巻き取る熱電変換装置の製造方法であって、
前記発電部の形成工程は、
前記基板としての前記フィルム体または前記磁性体層上に、金属を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記電極層として形成する工程と、
前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記磁性体層として形成する工程とを含み、
前記磁性体層の形成工程は、
前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上の前記応力吸収層をすべき領域に、弾性を有する材料を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記応力吸収層として形成する工程と、
前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上の前記磁性体層をすべき領域のうちの前記応力吸収層が形成された残部領域に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記複数の磁性体層片として形成する工程とを含み、
前記カバー層の形成工程は、前記基板としての前記フィルム体上に少なくとも前記発電部を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記カバー層として形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
この出願は、２０１１年６月９日に出願された日本出願特願第２０１１−１２９３０８号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

Claims (15)

1. 基板と、前記基板上に形成され、熱起電力を発生する発電部とを有し、前記発電部は、磁化を有する磁性体層と、スピン軌道相互作用を有する材料から成り、前記磁性体層上に形成された電極層とを有し、前記基板および前記発電部は、可撓性を有し、
   可撓性を有し、前記基板上に少なくとも前記発電部を覆うように形成されたカバー層をさらに有することを特徴とする熱電変換装置。
2. 前記カバー層の膜厚が、前記基板の膜厚の６０〜１５０％の範囲内にある請求項１に記載の熱電変換装置。
3. 前記磁性体層は、保磁力を有する請求項１または２に記載の熱電変換装置。
4. 前記磁性体層として、前記電極層の一方の層表面に形成された第１の磁性体層と、前記電極層の他方の層表面に形成された第２の磁性体層とを含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
5. 前記基板上に複数の前記発電部が積層された請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
6. 可撓性を有する材料から成り、前記複数の発電部間に形成されたスペーサー層をさらに有する請求項５に記載の熱電変換装置。
7. 前記磁性体層は、空隙部を置いて層方向に分離した複数の磁性体層片によって構成されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
8. 弾性を有する材料が前記空隙部内に埋め込まれて成る応力吸収層をさらに有する請求項７に記載の熱電変換装置。
9. 筒状を呈する筒状部材をさらに有し、
   前記筒状部材は、筒の外側に前記発電部の前記磁性体層の磁化方向が筒の軸方向に沿うようにして前記基板、前記発電部、および前記カバー層が配置される一方、筒の内側に熱源または冷源を流通もしくは滞留させる請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
10. 前記基板、前記発電部、および前記カバー層は、前記筒状部材の周方向に１巻回よりも多く巻回される請求項９に記載の熱電変換装置。
11. 可撓性を有し、熱源または冷源に装着される支持体と、前記支持体にそれぞれ搭載された信号発生装置、無線送信装置、および請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱電変換装置とを有し、
    前記信号発生装置は、電気信号を発生し、
    前記無線送信装置は、前記信号発生装置が発生した電気信号を無線信号として送信し、
    前記熱電変換装置は、前記信号発生装置および前記無線送信装置のうちの電源供給を要する装置に対する電源として、熱起電力を印加することを特徴とする電子機器。
12. 熱源または冷源は、動物であり、
    前記信号発生装置は、動物の体温、脈拍、および血圧の少なくともいずれかを検知して検知結果を示す電気信号を発生するものである請求項１１に記載の電子機器。
13. 前記無線送信装置は、アンテナを含み、前記信号発生装置が発生した電気信号を無線電波信号として送信する請求項１１または１２に記載の電子機器。
14. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱電変換装置の製造方法において、
    前記基板としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、前記発電部と、前記カバー層とを順次形成した後に、再びロール状に巻き取る熱電変換装置の製造方法であって、
    前記発電部の形成工程は、
    前記基板としての前記フィルム体または前記磁性体層上に、金属を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記電極層として形成する工程と、
    前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記磁性体層として形成する工程とを含み、
    前記カバー層の形成工程は、前記基板としての前記フィルム体上に少なくとも前記発電部を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記カバー層として形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
15. 請求項８に記載の熱電変換装置の製造方法において、
    前記基板としてロール状のフィルム体を繰り出しつつ、前記発電部と、前記カバー層とを順次形成した後に、再びロール状に巻き取る熱電変換装置の製造方法であって、
    前記発電部の形成工程は、
    前記基板としての前記フィルム体または前記磁性体層上に、金属を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記電極層として形成する工程と、
    前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記磁性体層として形成する工程とを含み、
    前記磁性体層の形成工程は、
    前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上の前記応力吸収層をすべき領域に、弾性を有する材料を含有するインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記応力吸収層として形成する工程と、
    前記電極層または前記基板としての前記フィルム体上の前記磁性体層をすべき領域のうちの前記応力吸収層が形成された残部領域に、磁性体材料を含有する流体を有機金属堆積法、ゾルゲル法、またはエアロゾル・デポジション法によって供給し、乾燥させて前記複数の磁性体層片として形成する工程とを含み、
    前記カバー層の形成工程は、前記基板としての前記フィルム体上に少なくとも前記発電部を覆うように、樹脂を含むインクを印刷法によって塗布し、乾燥させて前記カバー層として形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。

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