WO2015118948A1 - 熱電変換素子の製造方法及び熱電変換素子 - Google Patents

熱電変換素子の製造方法及び熱電変換素子 Download PDF

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WO2015118948A1
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thermoelectric conversion
conversion member
conversion element
electrode
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直樹 内山
和哉 久保
Original Assignee
株式会社アツミテック
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    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric conversion element and a thermoelectric conversion element manufactured thereby, and more particularly to a thermoelectric conversion element having stable thermoelectric characteristics and a method for manufacturing the same.
  • Thermoelectric conversion elements can convert thermal energy into electrical energy by the Seebeck effect. By using such energy conversion properties, waste heat exhausted from industrial and consumer processes and mobile objects can be converted into effective power, so the thermoelectric conversion is an energy-saving technology that takes environmental issues into consideration. Devices are drawing attention.
  • thermoelectric conversion element is generally constituted by joining a plurality of thermoelectric conversion materials (p-type semiconductor and n-type semiconductor) with electrodes.
  • a thermoelectric conversion element is manufactured by filling a sintered material in a space formed by left and right dies and upper and lower punches, and applying a direct current (pulse current) while pressing the space from above and below with a punch.
  • a direct current pulse current
  • Patent Document 1 Such pulse electric current sintering is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • patent document 2 Such pulse electric current sintering is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • patent document 2 the method of manufacturing by joining a thermoelectric conversion material with an electrode is disclosed by patent document 2, for example (refer especially FIG. 14 of patent document 2).
  • thermoelectric conversion material made of a p-type semiconductor or an n-type semiconductor
  • bonding variations such as bonding strength occur between the thermoelectric conversion material and the electrode due to dimensional variations of the thermoelectric conversion material.
  • the bonding interface between the electrode and the thermoelectric conversion element is easily peeled off to form a part that is not bonded, or even if it does not peel off, the bonding becomes defective and the thermal resistance and electrical resistance at the bonding interface vary. May be a cause.
  • thermoelectric conversion material when an electrode is joined to a thermoelectric conversion material, current is supplied by applying pressure from above and below, but due to the existence of dimensional variation (height variation) of the thermoelectric conversion material, the electrode and the thermoelectric conversion material When a state in which these are not joined occurs, the interface resistance in such a non-joined portion increases, and the non-joined portion generates heat and the temperature partially rises. Such a partial temperature increase may affect the thermoelectric characteristics of the thermoelectric conversion element. In addition, when a gap is formed between the electrode and the thermoelectric conversion material, a portion where the load is concentrated occurs during pressing, and the load balance is lowered.
  • thermoelectric conversion material there is a method of adding additional processing to the thermoelectric conversion material in order to reduce the dimensional variations of the thermoelectric conversion material described above. Specifically, by arranging one end face of a plurality of thermoelectric conversion materials as a reference and performing a grinding process or a polishing process on the other end faces at the same time, the dimensional variation of individual thermoelectric conversion elements is eliminated (reduced). be able to. However, when such additional processing is performed, there arises a problem that the cost of the thermoelectric conversion element increases.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to reduce the thermoelectric characteristics due to the dimensional variation of the thermoelectric conversion material without requiring additional processing to the thermoelectric conversion material and It is providing the manufacturing method of the thermoelectric conversion element which can prevent the fall of the load balance at the time of a press, and a thermoelectric conversion element provided with the outstanding thermoelectric characteristic.
  • the method of manufacturing a thermoelectric conversion element of the present invention includes a holding step of holding the thermoelectric conversion member while exposing at least one end of at least one thermoelectric conversion member, and exposure of the thermoelectric conversion member.
  • thermoelectric conversion element of the present invention includes a plurality of thermoelectric conversion members arranged in parallel and electrodes bonded to both ends of the plurality of thermoelectric conversion members.
  • at least one of the electrodes joined to both ends of the thermoelectric conversion member is formed by sintering metal powder provided so as to cover the end of the thermoelectric conversion member.
  • thermoelectric conversion element which can be provided, and the thermoelectric conversion element provided with the outstanding thermoelectric characteristic can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an outline of a thermoelectric conversion element according to Example 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 9 and is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 9 and is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 9 and is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 9 and is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element. It is a schematic sectional drawing in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown similarly to FIG. It is a schematic sectional drawing in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown similarly to FIG. It is a schematic sectional drawing in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown similarly to FIG. It is a schematic sectional drawing in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown similarly to FIG. It is a schematic sectional drawing in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown similarly to FIG.
  • thermoelectric conversion element and its constituent members schematically show the thermoelectric conversion element and its constituent members according to the present invention, and the partial emphasis, enlargement, reduction, omission, etc. are made to deepen the understanding. In some cases, it does not accurately represent the scale and shape of the thermoelectric conversion element and its constituent members.
  • various numerical values and quantities used in the embodiments are merely examples, and can be variously changed as necessary.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a thermoelectric conversion element according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is sectional drawing along the extension direction of the thermoelectric conversion member which comprises a thermoelectric conversion element.
  • the thermoelectric conversion element 1 includes a first thermoelectric conversion member 2 made of a P-type semiconductor material, a second thermoelectric conversion member 3 made of an N-type semiconductor material, and a first thermoelectric conversion member. 2 and electrodes 4 a and 4 b joined to both ends of the second thermoelectric conversion member 3.
  • the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 have the same outer shape, a diameter of 2 mm, and a length of 5 mm to 10 mm.
  • the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 are arranged in parallel by turns.
  • thermoelectric conversion element 1 has a configuration in which the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are connected in series.
  • the electrode 4a provided in the 1st end part 2a side of the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 1st end part 3a side of the 2nd thermoelectric conversion member 3 is 1st end part 2a. 3a is covered.
  • the electrode 4b provided on the second end portion 2b side of the first thermoelectric conversion member 2 and the second end portion 3b side of the second thermoelectric conversion member 3 includes the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member. 3 is provided in contact with the end face of 3 (that is, the surfaces of the second end portions 2b and 3b).
  • the electrode 4a is formed by sintering metal powder
  • the electrode 4b is a flat copper plate.
  • the end surfaces of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 on the second end portions 2b and 3b are disposed on the same plane. That is, the interface between the first thermoelectric conversion member 2 and the electrode 4b and the interface between the second thermoelectric conversion member 3 and the electrode 4b form the same reference end face (shown by a broken line in FIG. 1). In other words, the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 have one end aligned at the reference end surface.
  • the electrode 4b is not limited to a copper plate, but may be formed by sintering metal powder in the same manner as the electrode 4a. In such a case, the electrode 4b may cover the first end portions 2a and 3a similarly to the electrode 4a.
  • thermoelectric conversion element 1 (Method for manufacturing thermoelectric conversion element) Next, a method for manufacturing the thermoelectric conversion element 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 and 6 are schematic cross-sectional views during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element 1 shown in the same manner as FIG. 1, and FIG. 5 is an outline of the electrode 4a during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element 1. It is a top view.
  • the manufacturing apparatus 10 is used to manufacture the thermoelectric conversion element 1.
  • the manufacturing apparatus 10 includes a holding part (die) 11 that holds the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3, and an electrode sintering punch 12.
  • the holding portion 11 has a plurality of openings 11 a into which the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are inserted.
  • the bottom surface of the opening 11a is located on the same plane. In other words, all the openings 11a have the same depth.
  • the holding part 11 has a concave part 11b formed on the side where the opening 11a is formed.
  • the holding part 11 and the electrode sintering punch 12 are made of a conductive material (for example, graphite).
  • the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 prepared are inserted into the opening 11 a of the holding unit 11 constituting the manufacturing apparatus 10, and the first thermoelectric conversion member is inserted by the holding unit 11. 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 holding process is performed.
  • the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 2 are arranged in such a direction that the second end portion 2b of the first thermoelectric conversion member 2 and the second end portion 3b of the second thermoelectric conversion member 3 are in contact with the bottom surface of the opening 11a.
  • the two thermoelectric conversion members 3 are alternately inserted, and the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are juxtaposed.
  • the depth of the opening 11 a is set to be smaller than the minimum value of the standard lengths of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3.
  • thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are aligned.
  • the positions of the first end portions 2a and 3a vary.
  • a coating step of charging metal powder 13 for example, nickel and copper powder
  • metal powder 13 for example, nickel and copper powder
  • the input amount of the metal powder 13 is adjusted so that all the first end portions 2a and 3a are covered.
  • the material of the metal powder 13 can be appropriately changed according to the material (that is, the semiconductor material) of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3.
  • an electrode forming step is performed in which the metal powder 13 is sintered to form the electrode 4a.
  • the electrode sintering punch 12 is fitted into the opening 11a, the metal powder 13 is pressed (pressed), and an electric current is supplied to the electrode sintering punch 12 and the holding unit 11 to produce a manufacturing apparatus. 10 is heated.
  • the metal powder 13 is subjected to pressure treatment and heat treatment.
  • the temperature in the manufacturing apparatus 10 may be about 900 ° C.
  • the temperature in the manufacturing apparatus 10 may be about 600 ° C. to 700 ° C.
  • the metal powder 13 may be heated and sintered by another method without supplying current to the electrode sintering punch 12 and the holding unit 11.
  • unevenness is formed on the surface of the electrode sintering punch 12 that contacts the metal powder 13, and the patterning of the electrode 4a is performed by the unevenness. That is, by pressurizing the metal powder 13, the entire shape of the metal powder 13 corresponding to the shapes of the first end portions 2a, 3a and the recess 11b is changed to a desired pattern shape by the unevenness.
  • the electrode 4 a is partially cut (that is, a through hole is formed), and a plurality of small piece-like main body portions 14, from one end to the other end of the plurality of main body portions 14.
  • the main connecting portion 15 extending to the main connecting portion 15 and the main connecting portion 15 are connected to the main connecting portion 15. That is, in the cross section in FIG.
  • thermoelectric conversion members 2 and 1 adjacent to each other so that the first thermoelectric conversion members 2 and the second thermoelectric conversion members 3 are not electrically connected to each other.
  • Two second thermoelectric conversion members 3 are connected to each other through a main body 14 (electrode 4a).
  • thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 connected by the electrode 4a are taken out from the holding unit 11 and placed on a flat support base 17 as shown in FIG.
  • the above-described removal of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 is performed by pinching the electrode 4a (more specifically, the main connecting portion 15) using tweezers, for example. Further, when placing the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3, the electrode 4 a is brought into contact with the support base 17.
  • a flat copper plate is joined to the second ends 2b and 3b to form the electrode 4b.
  • the electrode 4b is already fragmented and is electrically connected to one first thermoelectric conversion member 2 and one second thermoelectric conversion member 3 adjacent to each other, but depending on the electrode 4b, the first thermoelectric conversion is performed.
  • the members 2 and the second thermoelectric conversion members 3 are not electrically connected.
  • the support method of the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 is not limited to the method mentioned above, The 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 are fallen and mounted. Also good. Even in such a case, the first end portions 2a and 3a are placed so as to be aligned.
  • thermoelectric conversion element 1 is completed through the above steps.
  • thermoelectric conversion element 1 In the manufacturing method of the thermoelectric conversion element 1 according to the present embodiment, the first thermoelectric conversion member 2 is exposed while exposing the first end 2a of the first thermoelectric conversion member 2 and the first end 3a of the second thermoelectric conversion member 3. And the 2nd thermoelectric conversion member 3 is hold
  • the said 1st edge part 2a, 3a is covered with the electrode 4a, even if the variation in the dimension of the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 exists, it is manufactured. In the thermoelectric conversion element 1, the variation is absorbed.
  • thermoelectric conversion element 1 in the method for manufacturing the thermoelectric conversion element 1 according to the present embodiment, the reduction in thermoelectric characteristics due to the dimensional variation of the thermoelectric conversion material and the load balance during pressing are not required without additional processing to the thermoelectric conversion material. The reduction can be prevented and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, the electrode 4a, the 1st thermoelectric conversion member 2, and the 2nd thermoelectric conversion member 3 can be joined firmly. That is, the bonding strength between the electrode 4a, the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 can be greatly improved.
  • thermoelectric conversion element 1 In the manufacturing method of the thermoelectric conversion element 1 according to the present embodiment, the plurality of first thermoelectric conversion members 2 and the second thermoelectric conversion members 3 are juxtaposed in the holding step, and the adjacent first thermoelectric conversion members 2 are formed in the electrode forming step. The first end 2a and the first end 3a of the second thermoelectric conversion member 3 are electrically connected by an electrode 4a. Accordingly, the thermoelectric conversion element 1 can be reduced in size while preventing a decrease in thermoelectric characteristics due to dimensional variation of the thermoelectric conversion material and a decrease in load balance at the time of pressing without requiring additional processing on the thermoelectric conversion material. Can be realized. Furthermore, the bonding strength between the electrode 4a, the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 can be greatly improved.
  • the second end portions 2b of the plurality of first thermoelectric conversion members 2 and the second end portions 3b of the second thermoelectric conversion members 3 are placed on the same plane in the holding step. While arrange
  • the electrode 4b disposed on the second end 2b, 3b side is in good contact (that is, in a state where there is no non-contact portion), and the electrode 4b is brought into contact with the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3. Can be firmly bonded to each other. That is, the bonding strength between the electrode 4b, the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 can be greatly improved while realizing a reduction in manufacturing cost.
  • thermoelectric conversion element 1 In the manufacturing method of the thermoelectric conversion element 1 according to the present embodiment, the opening 11a in which the plurality of first thermoelectric conversion members 2 and the second thermoelectric conversion members 3 are fitted and the bottom surfaces are arranged on the same plane in the holding step. A plurality of first thermoelectric conversion members 2 and second thermoelectric conversion members 3 are held by the holding unit 11 provided. By holding using such a holding part 11, the second end 2 b of the first thermoelectric conversion member 2 and the second end 3 b of the second thermoelectric conversion member 3 are arranged on the same plane by a simple configuration and process. You can be surely aligned.
  • the thermoelectric conversion element 1 includes a plurality of first thermoelectric conversion members 2 and second thermoelectric conversion members 3 arranged in parallel, and both end portions of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3. Electrodes 4a and 4b joined to each other, and the electrode 4a joined to the first end 2a of the first thermoelectric conversion member 2 and the first end 3a of the second thermoelectric conversion member 3 has a first end It is formed by sintering a metal powder 13 provided so as to cover 2a and 3a. Even if there is a variation in the dimensions of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3, the variation of the thermoelectric conversion element 1 is absorbed by the configuration of the electrode 4 a.
  • thermoelectric conversion element 1 does not require additional processing to the thermoelectric conversion material, and prevents deterioration in thermoelectric characteristics and reduction in load balance during pressing due to dimensional variation of the thermoelectric conversion material. Cost has been reduced. Moreover, in the thermoelectric conversion element 1 which concerns on a present Example, the electrode 4a, the 1st thermoelectric conversion member 2, and the 2nd thermoelectric conversion member 3 are joined firmly. That is, the bonding strength between the electrode 4a and the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 is greatly improved.
  • thermoelectric conversion element 1 the second end 2b of the first thermoelectric conversion member 2 and the second end 3b of the second thermoelectric conversion member 3 are arranged on the same plane.
  • the second end portion 2b can be prevented while requiring no additional processing to the thermoelectric conversion material and preventing deterioration in thermoelectric properties and load balance during pressing due to dimensional variation of the thermoelectric conversion material.
  • 3b and the electrode 4b arranged on the second end portion 2b, 3b side make good contact (that is, in a state where there is no non-contact portion), and the electrode 4b, the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion
  • the member 3 is firmly joined. That is, in the thermoelectric conversion element 1 according to the present embodiment, the bonding strength between the electrode 4b, the first thermoelectric conversion member 2, and the second thermoelectric conversion member 3 is greatly improved while cost reduction is realized.
  • thermoelectric that can prevent the deterioration of thermoelectric characteristics and the load balance during pressing due to the dimensional variation of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 can be prevented.
  • the manufacturing method of the conversion element 1 and the thermoelectric conversion element 1 provided with the outstanding thermoelectric characteristic can be provided.
  • Example 2 In Example 1 mentioned above, the 2nd end part 2b of the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd end part 3b of the 2nd thermoelectric conversion member 3 are made to contact
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element 1 shown in the same manner as FIG.
  • description other than a holding process is abbreviate
  • the holding unit 21 of the manufacturing apparatus 20 includes an insertion part 23 including a through hole 22 into which the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are inserted, and a through hole. And a positioning portion 24 that is inserted into 22 and abuts on the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 for positioning.
  • the positioning portion 24 includes a plurality of pin punches 25 that are inserted into the through holes 22 and a base 26 that holds the pin punches 25. Further, since the plurality of pin punches 25 have the same length and the holding surface of the pin punch 25 of the pedestal 26 is flat, one end of the pin punch 25 not held by the pedestal 26 is aligned on the same plane. is doing.
  • the pin punch 25 is comprised from metal materials, such as iron and copper which can be processed easily, and the base is comprised from graphite.
  • thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 When the 1st thermoelectric conversion member 2 and the 2nd thermoelectric conversion member 3 are inserted by the through-hole 22, 2nd edge part 2b, 3b contact
  • the reference end surfaces of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are formed by positioning the second end portions 2 b and 3 b in contact with the pin punch 25.
  • pressurization is performed through the electrode sintering punch 12 and the pin punch 25.
  • thermoelectric conversion element 1 can be manufactured in a flexible manner corresponding to the dimensions of the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3.
  • the electrode 4a is After the formation, the pin punch 25 is moved in the push-in direction (that is, the pin punch 25 is pressed toward the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3), so that the first electrode 4a is formed.
  • the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 can be easily taken out.
  • thermoelectric conversion element of the present invention is not limited to the thermoelectric conversion element 1 according to Example 1 and Example 2 described above, and all the electrodes located at both ends of the thermoelectric conversion member cover the ends of the thermoelectric conversion member. May be formed. That is, all the electrodes may be formed from metal powder.
  • a thermoelectric conversion element 101 having such a structure will be described as a third embodiment with reference to FIGS. 8 to 14 and its structure and manufacturing method.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the thermoelectric conversion element according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the extending direction of the thermoelectric conversion member constituting the thermoelectric conversion element 101.
  • the thermoelectric conversion element 101 includes a first thermoelectric conversion member 102 made of a P-type semiconductor material, a second thermoelectric conversion member 103 made of an N-type semiconductor material, and a first thermoelectric conversion member. 102 and electrodes 104 a and 104 b provided at both ends of the second thermoelectric conversion member 103. Also in the present embodiment, the outer shapes of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are the same, the diameter is 2 mm, and the length is 5 mm to 10 mm. Moreover, the 1st thermoelectric conversion member 102 and the 2nd thermoelectric conversion member 103 are arranged in parallel by turns.
  • thermoelectric conversion element 101 has a configuration in which the first thermoelectric conversion member 2 and the second thermoelectric conversion member 3 are connected in series as in the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment.
  • the electrodes 104a and 104b provided at both ends of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are connected to the end portions (the first end portions 102a and 103a and the second end). Part 102b, 103b).
  • the electrodes 104a and 104b are formed by sintering metal powder.
  • standard end surface like Example 1 is not formed, but the position of each edge part does not need to be aligned.
  • thermoelectric conversion element 101 (Method for manufacturing thermoelectric conversion element) Next, a method for manufacturing the thermoelectric conversion element 101 according to this example will be described with reference to FIGS. 9 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element 101 shown in the same manner as FIG. 8, and FIGS. 10 to 14 are cross-sectional views taken along line IX-IX in FIG. 6 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the conversion element 101.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the thermoelectric conversion element 101 shown in the same manner as FIG. 8, and FIGS. 10 to 14 are cross-sectional views taken along line IX-IX in FIG. 6 is a schematic cross-sectional view during the manufacturing process of the conversion element 101.
  • the manufacturing apparatus 110 is used to manufacture the thermoelectric conversion element 101.
  • the manufacturing apparatus 110 includes a first holding part (die) 111 and a second holding part (die) 112 that hold the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103, a plurality of electrode sintering punches 113, and electrodes Two pedestals 114 are provided to support the sintering punch.
  • the first holding unit 111 and the second holding unit 112 have both ends of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 when holding the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103. Through holes 111a and 112a are formed for exposing the.
  • the first holding portion 111 is formed with a recess 111b for mounting the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103, and the second holding portion 112 is fitted into the recess 111b.
  • the protrusion 112b is even formed.
  • maintenance part 112 is fitted by the recessed part 111b of the 1st holding
  • the first holding part 111, the second holding part 112, the electrode sintering punch 113, and the pedestal 114 are made of a conductive material (for example, graphite).
  • the prepared first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103 are placed in the recess 111 b of the first holding unit 111 constituting the manufacturing apparatus 110.
  • the first end portion 102a and the second end portion 102b of the first thermoelectric conversion member 102, and the first end portion 103a and the second end portion 103b of the second thermoelectric conversion member 103 are formed in the through hole 111a. It is exposed at the formation part.
  • the electrode sintering punch 113 is inserted into the through hole 111 a of the first holding part 111. At this time, the position of the electrode sintering punch 113 is adjusted so that the electrode sintering punch 113 does not contact the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103.
  • the second holding part 112 is fitted to the first holding part 111.
  • the convex portion 112b of the second holding portion 112 is fitted into the concave portion 111b of the first holding portion 111, and the first thermoelectric conversion member 102 and the second holding portion 112 are fitted by the first holding portion 111 and the second holding portion 112.
  • the thermoelectric conversion member 103 is sandwiched.
  • the through hole 111a and the through hole 112a communicate with each other, and both ends of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are exposed at the portions where the through holes 111a and 112a are formed.
  • thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 The holding process of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 is completed through the above steps. Note that the step of inserting the electrode sintering punch 113 and the step of fitting the second holding unit 112 to the first holding unit 111 may be interchanged.
  • metal powder 115 (for example, nickel and copper) is placed in the through holes 111 a and 112 a so as to cover both ends of the exposed first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103.
  • a coating step of charging powder is performed.
  • the amount of the metal powder 115 is appropriately set so as not to protrude from the through hole 112a.
  • an electrode forming step is performed in which the metal powder 115 is sintered to simultaneously form the electrodes 104a and 104b.
  • the electrode sintering punch 113 is inserted into the through-hole 112a of the second holding part 112, and the metal powder 115 is inserted into the first holding part 111, the second holding part 112, and the electrode sintering punch 113.
  • the metal powder 115 is pressed (pressed) by the electrode sintering punch 113, and current is supplied to the electrode sintering punch 113 to heat the inside of the manufacturing apparatus 110.
  • the metal powder 115 is subjected to pressure treatment and heat treatment.
  • the heating temperature is the same as in Example 1.
  • thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are held by the first holding portion 111 and the second holding portion 112, they are adjacent to each other by the one through-holes 111a and 112a that communicate with each other. The ends of one first thermoelectric conversion member 102 and one second thermoelectric conversion member 103 are exposed. For this reason, by forming the electrodes 104a and 104b in the through holes 111a and 112a, the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 that are adjacent to each other are electrically connected. Become.
  • thermoelectric conversion element 101 is taken out from the manufacturing apparatus 110.
  • the extraction of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 is performed by pinching the electrodes 104a and 104b using tweezers, for example, as in the first embodiment.
  • thermoelectric conversion element 101 is completed.
  • the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are held while both end portions of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are exposed.
  • the electrodes 104 a and 104 b are simultaneously formed on both end portions of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 by sintering the metal powder 115.
  • the first thermoelectric conversion member 102, the second thermoelectric conversion member 103, and the electrode 104b are more firmly and reliably bonded as compared to the first and second embodiments described above. Can do.
  • the electrodes 104a and 104b can be formed at the same time, and the manufacturing process and manufacturing cost can be further reduced.
  • thermoelectric conversion member 102 it is not necessary to align the end portions of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103, and the manufacturing process and manufacturing cost can be further reduced.
  • Example 4 In Example 3 described above, when the electrodes 104a and 104b are formed during the sintering of the metal powder 115, the electrodes 104a and 104b have one first thermoelectric conversion member 102 and one second thermoelectric element adjacent to each other. Although electrically connected to the conversion member 103, independent electrodes may be formed on each of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 when the metal powder 115 is sintered.
  • FIGS. 15 to 17 are schematic cross-sectional views in the manufacturing process of the thermoelectric conversion element shown in the same manner as FIG. Note that the description of the same steps as those in Example 3 will be omitted.
  • the prepared first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103 are placed in the recess 121 b of the first holding part 121 constituting the manufacturing apparatus.
  • the first end portion 102a and the second end portion 102b of the first thermoelectric conversion member 2 and the first end portion 103a and the second end portion 103b of the second thermoelectric conversion member 103 are formed in the through hole 121a. It is exposed at the formation part.
  • the through holes 121 a are disposed at both ends of the mounting positions of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103. That is, the through holes 121a are formed in both end portions of the recess 121b.
  • the electrode sintering punch is inserted and the second holding part is fitted, and the holding process of the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 is performed.
  • the through hole of the second holding part corresponds to the through hole 121 a of the first holding part 121.
  • the through holes of the second holding part are arranged at both ends of the convex part inserted into the concave part 121 b of the first holding part 121.
  • maintenance part are connected similarly to Example 3.
  • thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 were independent at both ends (that is, adjacent first thermoelectric conversion members). 102 and the second thermoelectric conversion member 103 are not electrically connected) electrodes 124a and 124b are formed. Furthermore, as shown in FIG. 16, the holding
  • connection portion 125 that is a connection electrode is formed so as to electrically connect the electrodes 124 a and 124 b of the adjacent first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103. That is, a connection step of electrically connecting the electrodes 124a and 124b of the adjacent first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103 is performed.
  • the connection part 125 may be formed by spot welding, for example.
  • thermoelectric conversion element 130 According to the present embodiment is formed.
  • the electrodes connecting the first thermoelectric conversion members 102 and the second thermoelectric conversion members 103 are curved surfaces.
  • the trajectory connecting the plurality of electrodes 124a and the trajectory connecting the plurality of electrodes 124b may be curved (broken lines in FIG. 18) so as to be electrodes. That is, the surface shape of the formation surface of the electrodes 124a and 124b may be curved.
  • thermoelectric conversion element 130 of the present embodiment the first thermoelectric conversion member 102 and the second thermoelectric conversion member 103 on which the electrodes 124a and 124b are formed are manufactured electrically independently, and thereafter spot welding or the like.
  • the electrodes 124a and 124b of the adjacent first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103 are electrically connected.
  • the electrodes 124a and 124b can be reliably connected and the adjacent first thermoelectric conversion member 102 and second thermoelectric conversion member 103 can be electrically connected.
  • the shape of the manufactured thermoelectric conversion element 130 can be freely deformed.
  • the method of manufacturing a thermoelectric conversion element according to the first embodiment of the present invention includes a holding step of holding the thermoelectric conversion member while exposing at least one end of at least one thermoelectric conversion member, and an exposed end of the thermoelectric conversion member.
  • the method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to the second embodiment of the present invention is a method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to the first embodiment, wherein the plurality of thermoelectric conversion members are juxtaposed in the holding step, and the electrode In the forming step, the adjacent ends of the thermoelectric conversion members are electrically connected by the electrodes.
  • the method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to the fourth embodiment of the present invention is a method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to the third embodiment, wherein a plurality of the thermoelectric conversion members are inserted and held in the holding step. A plurality of the thermoelectric conversion members are held by a holding portion having openings arranged on the same plane.
  • the manufacturing method of the thermoelectric conversion element which concerns on 5th embodiment of this invention is a manufacturing method of the thermoelectric conversion element which concerns on 3rd embodiment, Comprising: The said through-hole in which the said several thermoelectric conversion member is inserted in the said holding process And a positioning portion that is inserted into the insertion portion and is positioned so that one end surfaces of the plurality of thermoelectric conversion members are positioned on the same plane while being in contact with the plurality of thermoelectric conversion members.
  • the plurality of thermoelectric conversion members are held by the holding unit provided.
  • a method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to a sixth embodiment of the present invention is a method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to the first embodiment, wherein, in the holding step, the both ends of the thermoelectric conversion member are exposed. The thermoelectric conversion member is held.
  • the manufacturing method of the thermoelectric conversion element according to the seventh embodiment of the present invention is the manufacturing method of the thermoelectric conversion element according to the sixth embodiment, and in each of the ends of the plurality of thermoelectric conversion members in the electrode forming step.
  • thermoelectric conversion element includes a plurality of thermoelectric conversion members arranged in parallel and electrodes bonded to both end portions of the plurality of thermoelectric conversion members. And at least one of the electrodes joined to both ends of the thermoelectric conversion member is formed by sintering metal powder provided so as to cover the end of the thermoelectric conversion member.
  • thermoelectric conversion element according to the ninth embodiment of the present invention is the thermoelectric conversion element according to the eighth embodiment, wherein the electrode electrically connects the ends of the adjacent thermoelectric conversion members.
  • thermoelectric conversion element according to the tenth embodiment of the present invention is the thermoelectric conversion element according to the ninth embodiment, wherein one end face of the plurality of thermoelectric conversion members is arranged on the same plane and the other end face side.
  • the electrode joined to is formed by sintering the metal powder.
  • thermoelectric conversion element according to an eleventh embodiment of the present invention is the thermoelectric conversion element according to the ninth embodiment, wherein both of the electrodes joined to both end portions of the thermoelectric conversion member cover the end portions of the thermoelectric conversion member.
  • the metal powder provided to sinter is formed by sintering.
  • thermoelectric conversion element is the thermoelectric conversion element according to the eighth embodiment, wherein the thermoelectric conversion element has a connection portion that electrically connects the electrodes joined to both end portions of the adjacent thermoelectric conversion members. is doing.
  • thermoelectric conversion element according to the thirteenth embodiment of the present invention is the thermoelectric conversion element according to the twelfth embodiment, wherein the surface shape of the electrode forming surface is curved.
  • thermoelectric conversion element 2 1st thermoelectric conversion member 2a 1st edge part 2b 2nd edge part 3 2nd thermoelectric conversion member 3a 1st edge part 3b 2nd edge part 4a, 4b Electrode 10 Manufacturing apparatus 11 Holding part 11a Opening 11b Recessed part 12 Punch for Electrode Sintering 13 Metal Powder 14 Main Body 15 Main Connection 16 Sub-connection 17 Support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

　少なくとも１つの熱電変換部材(2、3)の少なくとも一端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持する保持工程と、前記熱電変換部材の露出した端部を金属粉末(13)によって被覆する被覆工程と、前記金属粉末を焼結させて前記熱電変換部材の端部に電極(4a)を形成する電極形成工程と、を有すること。

Description

熱電変換素子の製造方法及び熱電変換素子
　本発明は、熱電変換素子の製造方法及びこれによって製造される熱電変換素子に関し、特に熱電特性の安定した熱電変換素子及びその製造方法に関する。
　熱電変換素子は、ゼーベック効果によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。このようなエネルギーの変換性質を利用することで、産業・民生用プロセスや移動体から排出される排熱を有効な電力に変換することができるため、環境問題に配慮した省エネルギー技術として当該熱電変換素子が注目されている。
　このような熱電変換素子は、一般的に、複数個の熱電変換材料（ｐ型半導体及びｎ型半導体）を電極で接合して構成される。熱電変換素子は、焼結材料を左右のダイス、及び上下のパンチで形成される空間に充填し、これをパンチで上下からプレスしながら直接電流を加えること（パルス通電）により製造される。このように、焼結炉を温めるのではなく、電流を流すことによってジュール発熱させるため、狭い範囲のみの加熱で行うことができ、焼結時間が短くなり、更には温度ムラが少なくなる。
　このようなパルス通電焼結は、例えば特許文献１に開示されている。また、熱電変換材料を電極で接合して製造する方法は、例えば特許文献２に開示されている（特に特許文献２の図１４参照）。
特開２００３－４６１４９号公報 特開２００４－２２１４６４号公報
　しかしながら、ｐ型半導体又はｎ型半導体からなる熱電変換材料に電極を接合する場合に、熱電変換材料の寸法バラツキによって熱電変換材料と電極との間に接合強度等の接合バラツキを生じる。そのため、電極と熱電変換素子間の接合界面が容易に剥離して接合されていない部分ができたり、剥離しないまでも接合不良となって接合界面での熱的抵抗や電気的抵抗にバラツキを生じたりする原因となることがある。
　すなわち、熱電変換材料に電極を接合する際には、上下から加圧して電流を供給することになるが、熱電変換材料の寸法バラツキ（高さバラツキ）が存在することによって電極と熱電変換材料とが接合されていない状態が生じると、このような非接合部分における界面抵抗が大きくなり、当該非接合部分が発熱して部分的に温度が上がることになる。このような部分的な温度上昇は、熱電変換素子の熱電特性に影響を与えるおそれがある。また、電極と熱電変換材料の間に隙間ができると、プレスの際に荷重が集中される部分が生じ、荷重バランスが低下することになる。
　上述した熱電変換材料の寸法バラツキを少なくするために、熱電変換材料に追加の加工を加える方法がある。具体的には複数の熱電変換材料の一方端面を基準に配置し、複数の他方端面に対して同時に研削工程又は研磨工程を施すことで、個々の熱電変換素子の寸法バラツキを無くす（少なくする）ことができる。しかしながら、このような追加加工を行うと、熱電変換素子のコストが増加する問題が生じる。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱電変換材料への追加加工を必要としないで、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止することができる熱電変換素子の製造方法、及び優れた熱電特性を備える熱電変換素子を提供することにある。
　上記の目的を達成するべく、本発明の熱電変換素子の製造方法は、少なくとも１つの熱電変換部材の少なくとも一端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持する保持工程と、前記熱電変換部材の露出した端部を金属粉末によって被覆する被覆工程と、前記金属粉末を焼結させて前記熱電変換部材の端部に電極を形成する電極形成工程と、を有することを特徴とする。
　また、上記の目的を達成するべく、本発明の熱電変換素子は、並設された複数の熱電変換部材と、前記複数の熱電変換部材の両端部のそれぞれに接合された電極と、を有し、前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極の少なくとも一方は、前記熱電変換部材の端部を被覆するように設けられた金属粉末を焼結して形成されていることを特徴とする。
　以上のことから、本発明によれば、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに防止することができる熱電変換素子の製造方法、及び優れた熱電特性を備える熱電変換素子を提供することができる。
実施例１に係る熱電変換素子の概略を示す断面図である。 図１と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図１と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図１と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図４の製造工程中における電極の概略平面図である。 図１と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図１と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 実施例３に係る熱電変換素子の概略を示す断面図である。 図８と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。 図９と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による熱電変換素子及びその構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行っており、熱電変換素子及びその構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例で用いる様々な数値及び数量は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
＜実施例１＞
（熱電変換素子の構造）
　以下において、図１を参照しつつ、本発明の実施例１に係る熱電変換素子の構造について説明する。図１は、実施例１に係る熱電変換素子の概略を示す断面図である。なお、図１は、熱電変換素子を構成する熱電変換部材の延在方向に沿った断面図である。
　図１に示すように、実施例１に係る熱電変換素子１は、Ｐ型半導体材料からなる第１熱電変換部材２、Ｎ型半導体材料からなる第２熱電変換部材３、並びに第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の両端に接合した電極４ａ、４ｂから構成されている。本実施例において、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の外形は同一であり、直径が２ｍｍ、長さが５ｍｍから１０ｍｍである。また、第１熱電変換部材２と第２熱電変換部材３とは交互に並設されている。そして、隣接する第１熱電変換部材２と第２熱電変換部材３とは、小片化された電極４ａ、４ｂによって電気的に接続されている。すなわち、熱電変換素子１は、第１熱電変換部材２と第２熱電変換部材３とが直列接続された構成を備えている。
　また、図１に示すように、第１熱電変換部材２の第１端部２ａ側、及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａ側に設けられた電極４ａは、第１端部２ａ、３ａを覆っている。一方、第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ側、及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂ側に設けられた電極４ｂは、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の端面（すなわち、第２端部２ｂ、３ｂの表面）に当接して設けられている。本実施例において、電極４ａは金属粉末を焼結させることによって形成されており、電極４ｂは平板状の銅板である。ここで、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の第２端部２ｂ、３ｂ側の端面は、同一平面上に配置されている。すなわち、第１熱電変換部材２と電極４ｂとの界面、及び第２熱電変換部材３と電極４ｂとの界面は、同一の基準端面（図１において破線で示す）を形成している。換言すれば、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３は、当該基準端面において一端がそろえられている。
　なお、電極４ｂは銅板に限定されることなく、電極４ａと同様に、金属粉末を焼結することによって形成されてもよい。このような場合、電極４ｂも電極４ａと同様に、第１端部２ａ、３ａを覆っていてもよい。
（熱電変換素子の製造方法）
　次に、図２乃至図６を参照しつつ、本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法を説明する。図２乃至図４、及び図６は、図１と同様にして示した熱電変換素子１の製造工程中の概略断面図であり、図５は熱電変換素子１の製造工程中における電極４ａの概略平面図である。
　図２乃至図４から分かるように、本実施例においては、熱電変換素子１を製造するために、製造装置１０を使用する。製造装置１０は、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持する保持部（ダイス）１１、及び電極焼結用パンチ１２を備えている。図２に示すように、保持部１１には、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３が嵌挿されるための複数の開口１１ａが形成されている。ここで、開口１１ａの底面は同一平面上に位置している。換言すれば、開口１１ａの深さは全て同一である。また、保持部１１は、開口１１ａの形成面側に凹部１１ｂが形成されている。保持部１１及び電極焼結用パンチ１２は、導電性を備える材料（例えば、黒鉛）から構成されている。
　先ず、図２に示すように、製造装置１０を構成する保持部１１の開口１１ａに準備した第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を嵌挿し、保持部１１によって第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持する保持工程を行う。本実施例においては、第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂが開口１１ａの底面と接触する向きに、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を交互に嵌挿し、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を並置する。ここで、開口１１ａの深さは、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の規格長の最小値よりも小さくなるように設定されている。これにより第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を開口１１ａに嵌挿すると、第１熱電変換部材２の第１端部２ａ及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａは、開口１１ａから露出（突出）し、凹部１１ｂ内に位置することになる。また、開口１１ａの底面が同一平面上に位置するように設定されているため、第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂは同一平面上に位置することになり、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の端部がそろった状態となる。一方、図２に示すように、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の長さにバラツキがあると、第１端部２ａ、３ａの位置がばらつくことになる。
　次に、図３に示すように、露出した第１端部２ａ、３ａを被覆するように、開口１１ａの凹部１１ｂ内に金属粉末１３（例えば、ニッケル及び銅の粉末）を投入する被覆工程を行う。ここで、金属粉末１３の投入量は、全ての第１端部２ａ、３ａが覆われるように調整される。なお、金属粉末１３の材料は、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の材料（すなわち、半導体材料）に応じて適宜変更することができる。
　次に、図４に示すように、金属粉末１３を焼結させて電極４ａを形成する電極形成工程を行う。具体的には、電極焼結用パンチ１２を開口１１ａに嵌装させ、金属粉末１３を加圧（押圧）するとともに、電極焼結用パンチ１２及び保持部１１に電流を供給して、製造装置１０内を加熱する。換言すれば、金属粉末１３に対して加圧処理及び加熱処理を施すことになる。例えば、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の材料の融点温度が比較的に高い場合には、製造装置１０内の温度が約９００℃となるようにしてもよく、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の材料の融点温度が比較的に低い場合には、製造装置１０内の温度が約６００℃～７００℃となるようにしてもよい。なお、電極焼結用パンチ１２及び保持部１１に電流を供給することなく、他の方法によって金属粉末１３を加熱して焼結させてもよい。
　また、電極焼結用パンチ１２の金属粉末１３に対して接触する面には凹凸が形成されており、当該凹凸により電極４ａのパターニングが施されることになる。すなわち、金属粉末１３を加圧することにより、第１端部２ａ、３ａ及び凹部１１ｂの形状に対応した金属粉末１３の全体形状を、当該凹凸によって所望のパターン形状に変更している。具体的には、図５に示すように、電極４ａは部分的に切断され（すなわち貫通孔が形成され）、小片状の複数の本体部１４、複数の本体部１４の一端から他端にまで延在する主連結部１５、及び本体部１４と主連結部１５とを接続する副連結部１６から構成されることになる。すなわち、図４における断面においては、第１熱電変換部材２同士及び第２熱電変換部材３同士が電気的に接続されることがないように、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材２と１つの第２熱電変換部材３とを本体部１４（電極４ａ）を介して接続されている。
　次に、図６に示すように、第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂに電極４ｂを形成する工程を行う。具体的には、電極４ａによって接続された状態の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持部１１から取り出し、図６に示すような平坦な支持台１７上に載置する。第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の上記取り出しには、例えばピンセットを用いて電極４ａ（より具体的には主連結部１５）をつまむことにより行われる。また、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を載置する際、電極４ａを支持台１７に当接させる。その後、第２端部２ｂ、３ｂに平板状の銅板を接合し、電極４ｂを形成する。例えば、溶接等の技術を利用して、第２端部３ｂに銅板を接合してもよい。ここで、電極４ｂは既に小片化されており、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材２と１つの第２熱電変換部材３と電気的に接続されるものの、電極４ｂによっては第１熱電変換部材２同士及び第２熱電変換部材３同士が電気的に接続されていない。なお、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の支持方法は、上述した方法に限定されることなく、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を倒して載置してもよい。このような場合にも、第１端部２ａ、３ａが一直線上にそろうように載置することになる。
　そして、電極４ｂの形成後に、副連結部１６を切断して電極４ａを小片化して（すなわち、本体部１４のみから電極４ａを構成させ）、電極４ａによって第１熱電変換部材２同士及び第２熱電変換部材３同士が電気的に接続されないように、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材２と１つの第２熱電変換部材３と電気的に接続する。以上の工程を経て、熱電変換素子１の製造が完了する。
（本実施例の効果）
　本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法においては、第１熱電変換部材２の第１端部２ａ及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａを露出させつつ第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持し、当該第１端部２ａ、３ａを金属粉末１３によって被覆し、当該金属粉末１３を焼結して電極４ａを形成している。このように、当該第１端部２ａ、３ａが電極４ａによって覆われているため、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の寸法のバラツキが存在していたとしても、製造される熱電変換素子１においては、当該バラツキが吸収されることになる。すなわち、本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法においては、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止し、製造コストの低減を実現することができる。また、電極４ａと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３とを強固に接合することができる。すなわち、電極４ａと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３との接合強度を大幅に向上することができる。
　本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法においては、保持工程において複数の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を並置させ、電極形成工程において隣接する第１熱電変換部材２の第１端部２ａ及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａを電極４ａによって電気的に接続している。これにより、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止しつつ、熱電変換素子１の小型化を実現することができる。更に、電極４ａと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３との接合強度を大幅に向上することもできる。
　本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法においては、保持工程において複数の第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂを同一平面上に配置するとともに、第１熱電変換部材２の第１端部２ａ及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａを露出させている。これにより、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止しつつ、第２端部２ｂ、３ｂと第２端部２ｂ、３ｂ側に配置される電極４ｂとを良好に（すなわち、非接触部分が存在しない状態で）当接させ、電極４ｂを第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３に対して強固に接合することができる。すなわち、製造コストの低減を実現しつつ、電極４ｂと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３との接合強度を大幅に向上することができる。
　本実施例に係る熱電変換素子１の製造方法においては、保持工程において複数の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３が嵌挿され且つ底面が同一平面上に配置された開口１１ａを備える保持部１１により、複数の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持している。このような保持部１１を用いて保持することにより、簡易な構成及び工程によって第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂを同一平面上に確実にそろえることができる。
　本実施例に係る熱電変換素子１は、並設された複数の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３と、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の両端部のそれぞれに接合された電極４ａ、４ｂと、を有し、第１熱電変換部材２の第１端部２ａ及び第２熱電変換部材３の第１端部３ａに接合した電極４ａは、第１端部２ａ、３ａを被覆するように設けられた金属粉末１３を焼結して形成されている。このような電極４ａの構成により、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の寸法のバラツキが存在していたとしても、熱電変換素子１としては当該バラツキが吸収されることになる。従って、本実施例に係る熱電変換素子１は、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止され、コストが低減されている。また、本実施例に係る熱電変換素子１においては、電極４ａと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３とが強固に接合されている。すなわち、電極４ａと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３との接合強度が大幅に向上されている。
　本実施例に係る熱電変換素子１は、第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂは、同一平面上に配置される。このような構造により、熱電変換材料への追加加工を必要とせずに、熱電変換材料の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下が防止されつつ、第２端部２ｂ、３ｂと第２端部２ｂ、３ｂ側に配置される電極４ｂとが良好に（すなわち、非接触部分が存在しない状態で）当接し、電極４ｂと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３とが強固に接合されている。すなわち、本実施例に係る熱電変換素子１は、コストの低減が実現されつつも、電極４ｂと第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３との接合強度が大幅に向上されている。
　以上のことから、本実施例によれば、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の寸法バラツキに起因する熱電特性の低下及びプレス時の荷重バランスの低下を防止することができる熱電変換素子１の製造方法、及び優れた熱電特性を備える熱電変換素子１を提供することができる。
＜実施例２＞
　上述した実施例１においては、製造装置１０の保持部１１の底面に第１熱電変換部材２の第２端部２ｂ、及び第２熱電変換部材３の第２端部３ｂを当接させ、これにより第２端部２ｂ、３ｂを同一平面上にそろえていたが、図７に示すような方法によって第２端部２ｂ、３ｂを同一平面上にそろえてもよい。図７は、図１と同様にして示した熱電変換素子１の製造工程中の概略断面図である。なお、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を製造装置によって保持する工程以外は、上述した実施例１と同様のため、保持工程以外の説明は省略する。
　図７に示すように、実施例２における製造装置２０の保持部２１は、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３が嵌挿される貫通孔２２を備える嵌挿部２３と、貫通孔２２に嵌挿されて第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３に当接して位置決めをなす位置決め部２４とから構成されている。また、位置決め部２４は、貫通孔２２に嵌挿される複数のピンパンチ２５、ピンパンチ２５を保持する台座２６から構成されている。更に、複数のピンパンチ２５の長さは同一であり、且つ台座２６のピンパンチ２５の保持面は平坦であるため、台座２６によって保持されていないピンパンチの２５の一端は、同一平面上にそろって位置している。ここで、ピンパンチ２５は加工を容易に行うことができる鉄、銅等金属材料から構成され、台座は黒鉛から構成されている。
　第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３が貫通孔２２に嵌挿されると、第２端部２ｂ、３ｂがピンパンチ２５に当接し、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の端部がそろった状態となる。換言すれば、ピンパンチ２５に第２端部２ｂ、３ｂを当接して位置決めすることにより、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の基準端面の形成が行われている。
　なお、電極４ａの形成工程においては、電極焼結用パンチ１２及びピンパンチ２５を介して加圧が行われることになる。
　本実施例の製造方法においては、上述したような保持部２１を備える製造装置２０を使用して第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持しているため、上述した実施例１の効果に加えて、第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３の寸法に柔軟に対応して熱電変換素子１を製造することができる。
　また、本実施例の製造方法においては、上述したような保持部２１を備える製造装置２０を使用して第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を保持しているため、電極４ａが形成された後に、ピンパンチ２５を押し込み方向へ移動させる（すなわち、ピンパンチ２５を第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３に向けて押圧する）ことで、電極４ａが形成された状態の第１熱電変換部材２及び第２熱電変換部材３を容易に取り出すことが可能になる。
＜実施例３＞
　本発明の熱電変換素子は、上述した実施例１及び実施例２に係る熱電変換素子１に限定されることなく、熱電変換部材の両端に位置する全ての電極が熱電変換部材の端部を被覆するように形成されてもよい。すなわち、すべての電極が金属粉末から形成されていてもよい。以下において、このような構造を備える熱電変換素子１０１を実施例３として、図８乃至図１４を参照しつつ、その構造及び製造方法を説明する。
（熱電変換素子の構造）
　まず、図８を参照しつつ、本発明の実施例３に係る熱電変換素子１０１の構造について説明する。図８は、実施例３に係る熱電変換素子の概略を示す断面図である。なお、図８は、熱電変換素子１０１を構成する熱電変換部材の延在方向に沿った断面図である。
　図８に示すように、実施例３に係る熱電変換素子１０１は、Ｐ型半導体材料からなる第１熱電変換部材１０２、Ｎ型半導体材料からなる第２熱電変換部材１０３、並びに第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端に設けられた電極１０４ａ、１０４ｂから構成されている。本実施例においても、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の外形は同一であり、直径が２ｍｍ、長さが５ｍｍから１０ｍｍである。また、第１熱電変換部材１０２と第２熱電変換部材１０３とは交互に並置されている。そして、隣接する第１熱電変換部材１０２と第２熱電変換部材１０３とは、小片化された電極１０４ａ、１０４ｂによって電気的に接続されている。すなわち、熱電変換素子１０１は、実施例１の熱電変換素子１と同様に、第１熱電変換部材２と第２熱電変換部材３とが直列接続された構成を備えている。
　また、図８に示すように、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端に設けられた電極１０４ａ、１０４ｂは、各端部（第１端部１０２ａ、１０３ａ、及び第２端部１０２ｂ、１０３ｂ）を覆っている。本実施例において、電極１０４ａ、１０４ｂは金属粉末を焼結させることによって形成されている。なお、本実施例の熱電変換素子１０１においては、実施例１のような基準端面が形成されておらず、各端部の位置はそろっていなくもよい。
（熱電変換素子の製造方法）
　次に、図９乃至図１４を参照しつつ、本実施例に係る熱電変換素子１０１の製造方法を説明する。図９は、図８と同様にして示した熱電変換素子１０１の製造工程中の概略断面図であり、図１０乃至図１４は図９の線IX-IXに沿って示す断面であって、熱電変換素子１０１の製造工程中の概略断面図である。
　図９乃至図１４から分かるように、本実施例においては、熱電変換素子１０１を製造するために、製造装置１１０を使用する。製造装置１１０は、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を保持する第１保持部（ダイス）１１１及び第２保持部（ダイス）１１２、複数の電極焼結用パンチ１１３、並びに電極焼結用パンチを支持する２つの台座１１４を備えている。また、第１保持部１１１及び第２保持部１１２には、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を保持する際に、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端を露出するための貫通孔１１１ａ、１１２ａが形成されている。更に、第１保持部１１１には、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３が載置されるための凹部１１１ｂが形成され、第２保持部１１２には、凹部１１１ｂに嵌合する凸部１１２ｂが形成さえている。ここで、第２保持部１１２の凸部１１２ｂが第１保持部１１１の凹部１１１ｂに嵌装されると、対向する貫通孔１１１ａと貫通孔１１２ａとは連通することになる。本実施例においては、第１保持部１１１、第２保持部１１２、電極焼結用パンチ１１３、及び台座１１４は、導電性を備える材料（例えば、黒鉛）から構成されている。
　先ず、図９及び図１０に示すように、製造装置１１０を構成する第１保持部１１１の凹部１１１ｂ内に準備した第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を載置する。当該載置の際に、第１熱電変換部材１０２の第１端部１０２ａ及び第２端部１０２ｂ、並びに第２熱電変換部材１０３の第１端部１０３ａ及び第２端部１０３ｂが貫通孔１１１ａの形成部分において露出するようにする。
　次に、図１１に示すように、第１保持部１１１の貫通孔１１１ａに電極焼結用パンチ１１３を嵌挿する。この際、電極焼結用パンチ１１３が第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３に接触しないように、電極焼結用パンチ１１３の位置を調整する。
　次に、図１２に示すように、第２保持部１１２を第１保持部１１１に嵌合させる。具体的には、第２保持部１１２の凸部１１２ｂを第１保持部１１１の凹部１１１ｂに嵌装させ、第１保持部１１１と第２保持部１１２とによって第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を挟み込む。この際、貫通孔１１１ａと貫通孔１１２ａとが連通し、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端は、貫通孔１１１ａ、１１２ａの形成部分において露出した状態となる。
　以上の工程を経て、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の保持工程が完了する。なお、電極焼結用パンチ１１３を嵌挿する工程と、第２保持部１１２を第１保持部１１１に嵌合させる工程とを入れ替えてもよい。
　次に、図１３に示すように、露出した第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端を被覆するように、貫通孔１１１ａ、１１２ａ内に金属粉末１１５（例えば、ニッケル及び銅の粉末）を投入する被覆工程を行う。ここで、金属粉末１１５の投入量は、貫通孔１１２ａからはみ出さない程度に適宜行われる。
　次に、図１４に示すように、金属粉末１１５を焼結させて電極１０４ａ、１０４ｂを同時に形成する電極形成工程を行う。具体的には、第２保持部１１２の貫通孔１１２ａにも電極焼結用パンチ１１３を嵌挿させ、金属粉末１１５を第１保持部１１１、第２保持部１１２、及び電極焼結用パンチ１１３によって取り囲む。その後、電極焼結用パンチ１１３によって金属粉末１１５を加圧（押圧）するとともに、電極焼結用パンチ１１３に電流を供給して、製造装置１１０内を加熱する。換言すれば、金属粉末１１５に対して加圧処理及び加熱処理を施すことになる。加熱温度は、実施例１と同様である。
　本実施例においては、第１保持部１１１及び第２保持部１１２による第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を保持した状態において、連通した１つの貫通孔１１１ａ、１１２ａにより、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材１０２と１つの第２熱電変換部材１０３との端部同士が露出されている。このため、当該貫通孔１１１ａ、１１２ａに電極１０４ａ、１０４ｂを形成することにより、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材１０２と１つの第２熱電変換部材１０３とが電気的に接続されることになる。
　次に、金属粉末１１５を焼結後、完成した熱電変換素子１０１を製造装置１１０から取り出す。第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の取り出しには、実施例１と同様に、例えばピンセットを用いて電極１０４ａ、１０４ｂをつまむことにより行われる。
　以上の工程を経て、熱電変換素子１０１の製造が完了する。
（本実施例の効果）
　本実施例の熱電変換素子１０１の製造方法においては、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端部分を露出させつつ第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を保持し、金属粉末１１５を焼結することによって第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端部分に電極１０４ａ、１０４ｂを同時に形成している。このような製造工程を用いることにより、上述した実施例１及び実施例２と比較して、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３と電極１０４ｂとをより強固且つ確実に接合することができる。また、電極１０４ａ、１０４ｂを同時に形成することができ、製造工程及び製造コストの削減を一層図ることができる。
　更に、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の端部の位置合わせが不要となり、製造工程及び製造コストの削減をより一層図ることができる。
＜実施例４＞
　上述した実施例３においては、金属粉末１１５の焼結時である電極１０４ａ、１０４ｂの形成の際に、電極１０４ａ、１０４ｂは、互いに隣接する１つの第１熱電変換部材１０２と１つの第２熱電変換部材１０３と電気的に接続されているが、金属粉末１１５の焼結時には、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３のそれぞれに、独立した電極を形成してもよい。以下において、図１５乃至図１７を参照しつつ、このような製造工程を含む製造方法を説明する。ここで、図１５乃至図１７は、図９と同様にして示した熱電変換素子の製造工程中の概略断面図である。なお、実施例３と同様の工程については、その説明を省略するものとする。
　先ず、図１５に示すように、製造装置を構成する第１保持部１２１の凹部１２１ｂ内に準備した第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を載置する。当該載置の際に、第１熱電変換部材２の第１端部１０２ａ及び第２端部１０２ｂ、並びに第２熱電変換部材１０３の第１端部１０３ａ及び第２端部１０３ｂが貫通孔１２１ａの形成部分において露出するようにする。ここで、貫通孔１２１ａは、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の載置位置の両端に配設されている。すなわち、凹部１２１ｂのそれぞれの両端部分に貫通孔１２１ａが形成されている。
　その後、上述した実施例３と同様に、電極焼結用パンチの嵌挿、及び第２保持部の嵌合を行い、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の保持工程を行う。この際、第２保持部の貫通孔は、第１保持部１２１の貫通孔１２１ａに対応している。すなわち、第２保持部の貫通孔は、第１保持部１２１の凹部１２１ｂに嵌挿される凸部の両端に配設されている。そして、第１保持部１２１の貫通孔１２１ａと第２保持部の貫通孔とは、実施例３と同様に、連通することになる。
　続いて、上述した実施例３と同様に、金属粉末の投入及び焼成を行い、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の両端部に独立した（すなわち、隣接する第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を電気的に接続しない）電極１２４ａ、１２４ｂを形成する。更に、図１６に示すように、保持部による保持を解除し、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を交互に並設する。その後、図１７に示すように、隣接する第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の電極１２４ａ、１２４ｂ同士を電気的に接続するように、接続電極である接続部１２５を形成する。すなわち、隣接する第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の電極１２４ａ、１２４ｂを電気的に接続する接続工程を行う。接続部１２５は、例えば、スポット溶接によって形成されてもよい。
　以上の工程を経て、本実施例に係る熱電変換素子１３０が形成される。
　また、図１８に示すように、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を交互に並設する際に、第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を接続する電極が曲面電極となるように、複数の電極１２４ａを結ぶ軌跡及び複数の電極１２４ｂを結ぶ軌跡が曲線（図１８における破線）となるようにしてもよい。すなわち、電極１２４ａ、１２４ｂの形成面の表面形状を湾曲させてもよい。
　本実施例の熱電変換素子１３０の製造方法においては、電極１２４ａ、１２４ｂが形成された第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を電気的に独立して製造し、その後においてスポット溶接等により、隣接する第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３の電極１２４ａ、１２４ｂを電気的に接続している。このような製造工程を用いることにより、電極１２４ａ、１２４ｂ同士を確実に接続し、隣接する第１熱電変換部材１０２及び第２熱電変換部材１０３を電気的に接続することができる。また、このような製造工程を用いることにより、製造される熱電変換素子１３０の形状を自在に変形することができる。
＜本発明の実施態様＞
　本発明の第１実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、少なくとも１つの熱電変換部材の少なくとも一端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持する保持工程と、前記熱電変換部材の露出した端部を金属粉末によって被覆する被覆工程と、前記金属粉末を焼結させて前記熱電変換部材の端部に電極を形成する電極形成工程と、を有している。
　本発明の第２実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第１実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材を並置させ、前記電極形成工程において、隣接する前記熱電変換部材の端部を前記電極によって電気的に接続する。
　本発明の第３実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第２実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材の一端面を同一平面上に配置するとともに、他端面側を露出させる。
　本発明の第４実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第３実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材が嵌挿され且つ底面が同一平面上に配置された開口を備える保持部により、複数の前記熱電変換部材を保持する。
　本発明の第５実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第３実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材が嵌挿される貫通孔を含む嵌挿部と、前記嵌挿部に嵌挿されるとともに複数の前記熱電変換部材に当接して複数の前記熱電変換部材の一端面が同一平面上に位置するように位置決めする位置決め部とを備える保持部により、複数の前記熱電変換部材を保持する。
　本発明の第６実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第１実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記保持工程において、前記熱電変換部材の両端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持する。
　本発明の第７実施態様に係る熱電変換素子の製造方法は、第６実施態様に係る熱電変換素子の製造方法であって、前記電極形成工程において、複数の前記熱電変換部材の両端のそれぞれに前記電極を独立して形成し、複数の前記熱電変換部材の保持を解除するとともに複数の前記熱電変換部材を並設し、隣接する前記熱電変換部材の電極を電気的に接続する接続工程を備える。
　また、本発明の本発明の第８実施態様に係る熱電変換素子は、並設された複数の熱電変換部材と、前記複数の熱電変換部材の両端部のそれぞれに接合された電極と、を有し、前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極の少なくとも一方は、前記熱電変換部材の端部を被覆するように設けられた金属粉末を焼結して形成されている。
　本発明の第９実施態様に係る熱電変換素子は、第８実施態様に係る熱電変換素子において、前記電極は、隣接する前記熱電変換部材の端部同士を電気的に接続している。
　本発明の第１０実施態様に係る熱電変換素子は、第９実施態様に係る熱電変換素子において、前記複数の熱電変換部材の一方の端面は、同一平面上に配置されるとともに、他方の端面側に接合された前記電極は、前記金属粉末を焼結して形成されている。
　本発明の第１１実施態様に係る熱電変換素子は、第９実施態様に係る熱電変換素子において、前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極の双方は、前記熱電変換部材の端部を被覆するように設けられた前記金属粉末を焼結して形成されている。
　本発明の第１２実施態様に係る熱電変換素子は、第８実施態様に係る熱電変換素子において、隣接する前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極同士を電気的に接続する接続部を有している。
　本発明の第１３実施態様に係る熱電変換素子は、第１２実施態様に係る熱電変換素子において、前記電極の形成面の表面形状は湾曲している。
　１　　熱電変換素子
　２　　第１熱電変換部材
　２ａ　　第１端部
　２ｂ　　第２端部
　３　　第２熱電変換部材
　３ａ　　第１端部
　３ｂ　　第２端部
　４ａ、４ｂ　　電極
　１０　　製造装置
　１１　　保持部
　１１ａ　　開口
　１１ｂ　　凹部
　１２　　電極焼結用パンチ
　１３　　金属粉末
　１４　　本体部
　１５　　主連結部
　１６　　副連結部
　１７　　支持台
 

Claims (13)

  1. 　少なくとも１つの熱電変換部材の少なくとも一端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持する保持工程と、
    　前記熱電変換部材の露出した端部を金属粉末によって被覆する被覆工程と、
    　前記金属粉末を焼結させて前記熱電変換部材の端部に電極を形成する電極形成工程と、を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
  2. 　前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材を並置させ、
    　前記電極形成工程において、隣接する前記熱電変換部材の端部を前記電極によって電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換素子の製造方法。
  3. 　前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材の一端面を同一平面上に配置するとともに、他端面側を露出させることを特徴とする請求項２に記載の熱電変換素子の製造方法。
  4. 　前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材が嵌挿され且つ底面が同一平面上に配置された開口を備える保持部により、複数の前記熱電変換部材を保持することを特徴とする請求項３に記載の熱電変換素子の製造方法。
  5. 　前記保持工程において、複数の前記熱電変換部材が嵌挿される貫通孔を含む嵌挿部と、前記嵌挿部に嵌挿されるとともに複数の前記熱電変換部材に当接して複数の前記熱電変換部材の一端面が同一平面上に位置するように位置決めする位置決め部とを備える保持部により、複数の前記熱電変換部材を保持することを特徴とする請求項３に記載の熱電変換素子の製造方法。
  6. 　前記保持工程において、前記熱電変換部材の両端部を露出させつつ前記熱電変換部材を保持することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換素子の製造方法。
  7. 　前記電極形成工程において、複数の前記熱電変換部材の両端のそれぞれに前記電極を独立して形成し、
    　複数の前記熱電変換部材の保持を解除するとともに複数の前記熱電変換部材を並設し、隣接する前記熱電変換部材の電極を電気的に接続する接続工程を備えることを特徴とする請求項６に記載の熱電変換素子の製造方法。
  8. 　並設された複数の熱電変換部材と、
    　前記複数の熱電変換部材の両端部のそれぞれに接合された電極と、を有し、
    　前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極の少なくとも一方は、前記熱電変換部材の端部を被覆するように設けられた金属粉末を焼結して形成されていることを特徴とする熱電変換素子。
  9. 　前記電極は、隣接する前記熱電変換部材の端部同士を電気的に接続することを特徴とする請求項８に記載の熱電変換素子。
  10. 　前記複数の熱電変換部材の一方の端面は、同一平面上に配置されるとともに、
    　他方の端面側に接合された前記電極は、前記金属粉末を焼結して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の熱電変換素子。
  11. 　前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極の双方は、前記熱電変換部材の端部を被覆するように設けられた前記金属粉末を焼結して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の熱電変換素子。
  12. 　隣接する前記熱電変換部材の両端部に接合した前記電極同士を電気的に接続する接続部を有することを特徴とする請求項８に記載の熱電変換素子。
  13. 　前記電極の形成面の表面形状は、湾曲していることを特徴とする請求項１２に記載の熱電変換素子。
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