WO2018061462A1 - 熱電変換装置 - Google Patents

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WO2018061462A1
WO2018061462A1 PCT/JP2017/027634 JP2017027634W WO2018061462A1 WO 2018061462 A1 WO2018061462 A1 WO 2018061462A1 JP 2017027634 W JP2017027634 W JP 2017027634W WO 2018061462 A1 WO2018061462 A1 WO 2018061462A1
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WO
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thermoelectric conversion
heat transfer
substrate
transfer member
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/027634
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English (en)
French (fr)
Inventor
柴田　誠
和也 前川
麻谷　崇史
Original Assignee
Tdk株式会社
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Publication date
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Priority to JP2018541961A priority patent/JPWO2018061462A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of thermoelectric conversion devices having thermoelectric properties.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-189517 filed in Japan on September 28, 2016 and Japanese Patent Application No. 2016-222296 filed in Japan on November 15, 2016, The contents are incorporated herein.
  • thermoelectric conversion from exhaust heat in internal combustion engines and combustion devices has become active.
  • thermoelectric converters BiTe materials with high performance near room temperature have been the mainstream so far, but in addition to the problem of toxicity and increase in material cost, there is a limit to improving thermoelectric efficiency as a material system. Along with this, it tends to deviate from the mainstream of research. Therefore, instead of BiTe-based materials, the focus of research has shifted to the direction of lowering thermal conductivity and improving thermoelectric efficiency by quantum structures using multilayer films, nanocomposite blended films, and the like.
  • the first heat transfer member is disposed on the first surface side of the substrate on which the thermoelectric conversion film is formed, and on the second surface side opposite to the first surface of the substrate, A thermoelectric conversion module (thermoelectric conversion device) in which a second heat transfer member is arranged is described.
  • a convex portion is provided on one surface of the first heat transfer member and the second heat transfer member. The convex part of the 1st heat-transfer member is contacting the electrode of the high temperature side formed in the edge part of the thermoelectric conversion film.
  • the convex part of the 2nd heat-transfer member is contacting the position of the 2nd surface of a board
  • thermoelectric conversion in Patent Document 1 passes from the first heat transfer member to the end of the thermoelectric conversion film formed on the first surface of the substrate through the convex portion and the high temperature side electrode, and the thermoelectric conversion. Through the conversion film, from the end on the opposite side of the thermoelectric conversion film to the convex part of the second heat transfer member joined to the second surface of the substrate, the path to the second heat transfer member is traced. .
  • the portion of the substrate corresponding to the arrangement position of the convex portion of the first heat transfer member is heated throughout the thickness direction of the substrate due to heat transferred from the first heat transfer member.
  • substrate corresponding to the arrangement position of the convex part of a 2nd heat-transfer member becomes low temperature over the whole thickness direction of a board
  • a large temperature difference occurs in the direction along the substrate surface throughout the thickness direction of the substrate, and thermal shock due to a rapid temperature change and cracks and cracks in the substrate due to repeated temperature changes. There is a problem that arises.
  • An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion device in which a substrate is not easily cracked or cracked.
  • thermoelectric conversion device includes a substrate having a first surface and a second surface facing each other in the thickness direction, and a thermoelectric conversion film disposed on the first surface.
  • a heat transfer portion disposed on the first surface side and performing heat transfer with the thermoelectric conversion film, and a first heat transfer member disposed on the second surface side,
  • a portion adjacent to the heat transfer portion in the in-plane direction of the substrate is provided with a low heat conductive portion having a heat conductivity lower than that of the heat transfer portion, and the substrate is provided with the heat transfer portion.
  • the first heat transfer member is joined.
  • thermoelectric conversion film through the heat transfer section can be performed preferentially over heat transfer through the low heat transfer section.
  • heat can be preferentially transmitted to the thermoelectric conversion film through the heat transfer section.
  • the portion of the substrate corresponding to the arrangement position of the heat transfer portion is radiated or cooled on the second surface side by the first heat transfer member, and therefore in the direction along the substrate surface (in-plane direction of the substrate).
  • a location where a large temperature difference occurs is limited to the first surface side of the substrate on which the thermoelectric conversion film is disposed.
  • thermoelectric conversion films and the heat transfer parts are formed at intervals in a first direction along the in-plane direction, and the low heat conduction part is the heat transfer part adjacent to the first direction.
  • a plurality of the substrates are formed in the thickness direction in a region from one of the two heat transfer units adjacent in the first direction to the other heat transfer unit. It may be joined to the first heat transfer member in the entire region of the second surface facing each other.
  • thermoelectric conversion device in the region on the second surface facing in the thickness direction of the substrate to the region from one heat transfer portion to the other heat transfer portion of the two heat transfer portions adjacent in the first direction, it can be prevented that a hollow portion substantially exists between the heat transfer member and the heat transfer member. Therefore, for example, even when a load is applied at the time of manufacturing the thermoelectric conversion device or when a load is applied to the completed thermoelectric conversion device, generation of cracks or cracks in the substrate can be suppressed.
  • the substrate may be joined to the first heat transfer member in a movable state with respect to the first heat transfer member.
  • a paste-like substance may be provided between the substrate and the first heat transfer member.
  • a second heat transfer member disposed on the first surface side and having a heat conductivity higher than the heat conductivity of the low heat transfer unit is provided, and the second heat transfer member is the heat transfer member. Heat transfer may be performed between the thermoelectric conversion film and the portion.
  • the second heat transfer member can be made to function as a heat receiving member, and the heat received by the second heat transfer member can be transmitted to the thermoelectric conversion film preferentially through the heat transfer portion more efficiently. Can do.
  • the low thermal conductivity portion may be a gap.
  • the low heat conduction part is a gap, that is, a gap filled with so-called air
  • the low heat conduction part can be simply configured.
  • the heat conductivity of the low heat conductive part can be made significantly lower than that of the heat transfer part, heat can be more selectively transferred to the thermoelectric conversion film through the heat transfer part.
  • thermoelectric conversion apparatus includes a substrate having a first surface and a second surface facing each other in the thickness direction, and a thermoelectric conversion film disposed on the first surface.
  • the heat member has a plate-like member and a convex portion provided on one surface of the plate-like member, the first heat transfer member is disposed on the first surface side, and is an end of the thermoelectric conversion film.
  • the part is joined to the convex part directly or via a member having a higher thermal conductivity than that of air, and the second heat transfer member is disposed on the second surface side, The substrate is bonded to the second heat transfer member in a region on the second surface facing the convex portion in the thickness direction.
  • the thermoelectric conversion device includes a plurality of the thermoelectric conversion films disposed on the first surface, and the first heat transfer member is one surface of the plate-like member.
  • a plurality of the convex portions provided on the plurality of thermoelectric conversion films, and each end portion of the plurality of thermoelectric conversion films is directly or more thermally conductive than at least one of the plurality of convex portions.
  • the substrate is bonded via a member having a high rate, and the substrate faces the region from one convex portion to the other convex portion of two adjacent convex portions in the thickness direction. It is characterized by being joined to the second heat transfer member in the whole area of the above.
  • thermoelectric conversion device in which a substrate is not easily cracked or cracked.
  • thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 1 It is sectional drawing which shows the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 1. It is a graph which shows the temperature distribution of the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 1. It is sectional drawing which shows the thermoelectric conversion apparatus of a comparison object. It is a graph which shows the temperature distribution of the thermoelectric conversion apparatus of a comparison object. It is sectional drawing which shows the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 2. It is sectional drawing which shows the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 3. It is sectional drawing which shows the thermoelectric conversion apparatus of Embodiment 4. It is sectional drawing of the thermoelectric conversion apparatus which shows the modification of Embodiment 1. It is sectional drawing of the thermoelectric conversion apparatus which shows another modification of Embodiment 1. FIG.
  • thermoelectric conversion apparatus 1 of Embodiment 1 is demonstrated with reference to drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of the thermoelectric conversion device 1 according to the first embodiment.
  • the thermoelectric conversion device 1 according to the present embodiment is disposed on a substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b facing each other in the thickness direction, and the first surface 11a.
  • Thermoelectric conversion films (the plurality of first thermoelectric conversion films 12 and the plurality of second thermoelectric conversion films 13), the first heat transfer member 22 having a thermal conductivity higher than that of air, and air
  • a second heat transfer member 21 having a heat conductivity higher than that of the second heat transfer member 21.
  • the second heat transfer member 21 side along the thickness direction of the substrate 11 is referred to as the upper side, and the opposite direction is referred to as the lower side. That is, the direction from the second surface 11b of the substrate 11 toward the first surface 11a is referred to as the upper side, and the opposite direction is referred to as the lower side.
  • One direction among the directions along the plane of the substrate 11 is referred to as a first direction L1, and a direction orthogonal to the first direction L1 is referred to as a second direction L2.
  • the second heat transfer member 21 includes a plate-like member 21b and a convex portion 21a provided on one surface of the plate-like member 21b.
  • the second heat transfer member 21 has a plurality of convex portions 21 a provided on one surface (lower surface) of the plate-like member 21 b.
  • the plurality of convex portions 21a protrude downward from the lower surface of the plate-like member 21b and are arranged at a certain interval in the first direction L1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the thermoelectric conversion device 1 taken along a plane parallel to the direction in which the plurality of convex portions 21a are arranged (that is, the first direction L1) and the thickness direction of the substrate 11.
  • the second heat transfer member 21 is disposed on the first surface 11 a side of the substrate 11, that is, above the substrate 11.
  • Each end of the plurality of thermoelectric conversion films (the plurality of first thermoelectric conversion films 12 and the plurality of second thermoelectric conversion films 13) has at least one of the plurality of protrusions 21a (the plurality of protrusions 21a).
  • the first electrode 15 is joined to the convex portions 21a) corresponding to the respective end portions of the thermoelectric conversion film.
  • the first electrode 15 is a member having a higher thermal conductivity than the thermal conductivity of air.
  • thermoelectric conversion device 1 has a plurality of first thermoelectric conversion films 12 and a plurality of second thermoelectric conversion films 13.
  • the same number of first thermoelectric conversion films 12 and second thermoelectric conversion films 13 are formed so as to be alternately arranged on the first surface 11a with a certain interval along the first direction L1. Has been placed.
  • Each one end of the first thermoelectric conversion film 12 corresponds to the corresponding protrusion.
  • the first electrode 15 is joined to the portion 21 a (that is, the convex portion 21 a closest to the end portion on one side of each of the first thermoelectric conversion films 12).
  • Each one end of the second thermoelectric conversion film 13 (that is, one end in the first direction L1 in which the plurality of protrusions 21a are arranged, and the left end in FIG. 1) corresponds to the corresponding protrusion. It is joined via the first electrode 15 to the portion 21a (that is, the convex portion 21a closest to the one end portion of each of the second thermoelectric conversion films 13).
  • the convex portion 21a and the first electrode 15 are thermally bonded through, for example, an insulating member (not shown).
  • an insulating member used for joining the convex portion 21a and the first electrode 15 for example, a member having a thermal conductivity higher than that of air is used.
  • the material for the insulating member in this case include UV curable resin and silicon resin.
  • thermoelectric conversion films 12 the right end in FIG. 1 and one end of each of the second thermoelectric conversion films 13 (the left end in FIG. 1). Part) via the first electrode 15.
  • Each other end portion (left end portion in FIG. 1) of the first thermoelectric conversion film 12 and each other end portion (right end portion in FIG. 1) of the second thermoelectric conversion film 13. Is connected via the second electrode 16.
  • the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are electrically connected in series via the first electrode 15 and the second electrode 16.
  • a terminal 19 is connected via the electrode 16.
  • the first heat transfer member 22 is disposed on the second surface 11 b side of the substrate 11, that is, below the substrate 11.
  • the substrate 11 is joined to the first heat transfer member 22 in a region A1 on the second surface 11b facing the convex portion 21a in the thickness direction of the substrate 11.
  • the substrate 11 has a second surface that opposes in the thickness direction of the substrate 11 a region from one convex portion 21 a of the two convex portions 21 a adjacent to the first direction L ⁇ b> 1 to the other convex portion 21 a.
  • the entire surface Ab of the surface 11b is joined to the first heat transfer member 22.
  • thermoelectric conversion device 1 has a paste-like substance 29 between the substrate 11 and the first heat transfer member 22.
  • the substrate 11 is bonded to the first heat transfer member 22 via the paste-like substance 29 in the entire area A2.
  • substrate 11 is joined with the 1st heat-transfer member 22 via the 2nd surface 11b in the state movable with respect to the 1st heat-transfer member 22.
  • the substrate 11 is movable (relatively movable) in the in-plane direction of the substrate 11 with respect to the first heat transfer member 22, and the first heat transfer member 22 via the second surface 11b. It is joined to.
  • the substrate 11 and the first heat transfer member 22 are joined to each other in a uniform plane over the entire area A2.
  • the substrate 11 is bonded to the first heat transfer member 22 in the entire area A2 in all the plurality of areas A2.
  • FIG. 2 is a top view of the thermoelectric conversion device 1 as viewed from the first surface 11 a side in the thickness direction of the substrate 11.
  • the second heat transfer member 21 is not shown.
  • the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are alternately arranged along the first direction L1 on the first surface 11a, and the first electrode 15 and the second electrode 16 are electrically connected in series.
  • the substrate 11 is formed in a rectangular shape in plan view that is longer in the first direction L1 than in the second direction L2.
  • substrate 11 is not limited to this case, For example, you may form in planar view square shape.
  • the substrate 11 include a high resistance silicon (Si) substrate having a sheet resistance of 10 ⁇ or more.
  • a first thermoelectric conversion film 12 and a second thermoelectric conversion film 13 are formed on the first surface 11a.
  • the substrate 11 is preferably a high resistance substrate having a sheet resistance of 10 ⁇ or more.
  • the substrate 11 in addition to a high resistance silicon (Si) substrate, for example, a high resistance SOI substrate having an oxide insulating layer in the substrate, another high resistance single crystal substrate, or a ceramic substrate can be used. Further, even if the sheet resistance is a low resistance substrate of 10 ⁇ or less, a low resistance material is disposed between the low resistance substrate and the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13, thereby reducing the resistance. It is also possible to use as the substrate 11 a material having a high resistance disposed on the surface of the resistance substrate.
  • the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are each formed in a rectangular shape in plan view that is longer in the second direction L2 than in the first direction L1, and are formed in the same shape and size.
  • the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are n-type semiconductor and p-type semiconductor thermoelectric conversion films, respectively.
  • the first thermoelectric conversion film 12 includes n-type silicon (Si) and n-type silicon germanium doped with antimony (Sb) at a high concentration (10 18 to 10 19 cm ⁇ 3 ), respectively. It is a multilayer film with an alloy (SiGe) and functions as an n-type semiconductor.
  • the second thermoelectric conversion film 13 includes p-type silicon (Si) doped with high-concentration (10 18 to 10 19 cm ⁇ 3 ) boron (B) and p-type silicon-germanium alloy (SiGe), respectively. And functions as a p-type semiconductor.
  • the plurality of first thermoelectric conversion films 12 may be n-type semiconductor multilayer films having the same configuration, or may be n-type semiconductor multilayer films having different configurations.
  • the plurality of second thermoelectric conversion films 13 may be p-type semiconductor multilayer films having the same configuration, or may be p-type semiconductor multilayer films having different configurations.
  • thermoelectric conversion film When the thermoelectric conversion film is an n-type semiconductor, current flows from the cold junction side to the hot junction side, and when the thermoelectric conversion film is a p-type semiconductor, current flows from the hot junction side to the cold junction side. Flowing.
  • first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are not limited to semiconductor multilayer films, and may be p-type or n-type semiconductor single-layer films. Note that an oxide semiconductor can also be used as a semiconductor. Furthermore, the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 may be formed of a thermoelectric conversion film such as an organic polymer film or a metal film.
  • the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are formed on the first surface 11a of the substrate 11 by using, for example, a sputtering apparatus under an ultrahigh vacuum ( ⁇ 10 ⁇ 5 Pa), A plurality of pairs are formed by etching.
  • the second heat transfer member 21 can function as a heat receiving member in the thermoelectric conversion device 1.
  • the second heat transfer member 21 receives the heat received by the surface opposite to the formation surface of the convex portion 21a of the plate-like member 21b (that is, the upper surface functioning as a heat receiving surface) via the convex portion 21a. 11 can be selectively transmitted to the first electrode 15 formed on the first surface 11a.
  • the thermal conductivity of the second heat transfer member 21 is preferably higher than the thermal conductivity of the substrate 11.
  • the material of the second heat transfer member 21 is preferably a metal, and in particular, a material having high thermal conductivity and easy to be processed into a convex shape is preferable. Examples of this include aluminum (Al) or copper (Cu).
  • the second heat transfer member 21 is formed in a rectangular shape in plan view that is longer in the first direction L1 than in the second direction L2 corresponding to the shape of the substrate 11, and is formed in the same size as the outer shape of the substrate 11. ing.
  • the outer size of the second heat transfer member 21 is not limited to this case.
  • the second heat transfer member 21 may be formed in a flat plate shape having an outer size larger than that of the substrate 11.
  • the plurality of convex portions 21a are formed corresponding to the number of the first electrodes 15, and are arranged at intervals in the first direction L1 so as to face the first electrodes 15 from above.
  • a space (low heat conduction portion according to the present invention) 20 is provided in a portion located between the convex portions 21a.
  • a space between the convex portions 21 a adjacent in the first direction L ⁇ b> 1 is a low heat conduction portion (gap portion 20).
  • the void portion 20 includes a lower surface of the plate-like member 21b excluding a portion where the convex portion 21a is formed, a thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13), and the second electrode 16.
  • the space (that is, the air layer) formed between the protrusions 21a has a lower thermal conductivity than the convex portion 21a.
  • the second heat transfer member 21 and the first electrode 15 including the convex portion 21a have a thermal conductivity higher than that of air. Therefore, the heat received by the second heat transfer member 21 is preferentially transmitted to the first electrode 15 through the convex portion 21 a, and the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 12 are transmitted through the first electrode 15. It can be transmitted to the thermoelectric conversion film 13. That is, the heat received by the second heat transfer member 21 is transmitted to the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 side through the gap portion 20 without passing through the convex portion 21a. Is also transmitted to the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 side through the convex portion 21a and the first electrode 15.
  • the several convex part 21a mentioned above is arrange
  • the first heat transfer member 22 is disposed on the second surface 11b side of the substrate 11 where the thermoelectric conversion film is not formed. The heat received by the substrate 11 in the thermoelectric conversion device 1 can be radiated or cooled by the first heat transfer member 22.
  • the thermal conductivity of the first heat transfer member 22 is preferably higher than the thermal conductivity of the substrate 11.
  • the material of the first heat transfer member 22 is preferably a metal, and particularly preferably a material having high thermal conductivity. Examples of this include aluminum (Al) or copper (Cu).
  • the first heat transfer member 22 has a shape suitable for heat dissipation or cooling.
  • the first heat transfer member 22 has a flow path for air cooling or water cooling inside.
  • the first heat transfer member 22 preferably has a fin shape for heat exchange on the surface opposite to the surface to be bonded to the substrate 11.
  • the paste-like substance 29 is disposed between the substrate 11 and the first heat transfer member 22.
  • the frictional resistance between the substrate 11 and the first heat transfer member 22 is reduced by the paste-like substance 29.
  • the thermal conductivity of the paste-like substance 29 is preferably higher than the thermal conductivity of air in that the thermal conductivity between the substrate 11 and the first heat transfer member 22 can be increased.
  • the first electrode 15 and the second electrode 16 are disposed between the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 formed on the first surface 11a of the substrate 11, and these are arranged. Electrically connected.
  • the convex portion 21 a of the second heat transfer member 21 is thermally connected to the first electrode 15.
  • the 1st electrode 15 becomes a hot junction which transfers the heat from the 2nd heat-transfer member 21 to the 1st thermoelectric conversion film 12 and the 2nd thermoelectric conversion film 13. Yes.
  • the material of the first electrode 15 and the second electrode 16 is preferably a metal, and in particular, a material having high conductivity and thermal conductivity and easy to perform shape processing by patterning is preferable. Examples of this include copper (Cu) or gold (Au).
  • the convex portion 21 a of the second heat transfer member 21 is not joined to the second electrode 16.
  • the second electrode 16 is disposed on the first surface 11a of the substrate 11 at a position corresponding to the middle of the convex portion 21a adjacent in the first direction L1. Thereby, in the thermoelectric conversion apparatus 1, the arrangement position of the 2nd electrode 16 turns into the position on the 1st surface 11a furthest from the convex part 21a and the 1st electrode 15 in the 1st direction L1. Therefore, the second electrode 16 is a cold junction.
  • the terminal 19 includes the first thermoelectric conversion film 12, the second thermoelectric conversion film 13, the first electrode 15, the second electrode 16, and the electrical start of the thermoelectric conversion circuit configured to include the terminal 19 and
  • the terminal is a terminal and is connected to the outside in order to extract the electromotive force from the thermoelectric conversion device 1.
  • the material of the terminal 19 is preferably a metal, and in particular, a material that has high conductivity and thermal conductivity and can be easily processed by patterning. Examples of this include copper (Cu) or gold (Au).
  • thermoelectric conversion is performed using the Seebeck effect of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13.
  • Expression (1) is an expression related to the Seebeck effect.
  • the electric field (electromotive force) E (V) obtained by the thermoelectric conversion according to the equation (1) is a Seebeck coefficient S (V / K) that is a material constant of the first thermoelectric conversion film 12 or the second thermoelectric conversion film 13. And a temperature difference ⁇ T (K) between one end of the first thermoelectric conversion film 12 or the second thermoelectric conversion film 13 and the other end.
  • the heat received by the second heat transfer member 21 on the upper surface of the plate-like member 21b (that is, the surface opposite to the surface on which the convex portion 21a is formed) is selected by the first electrode 15 via the convex portion 21a.
  • the first electrode 15 becomes a hot junction.
  • the second electrode 16 whose position is located on the first surface 11a farthest from the convex portion 21a and the first electrode 15 in the first direction L1 serves as a cold junction.
  • thermoelectric conversion film When the thermoelectric conversion film is an n-type semiconductor, current flows from the cold junction side to the hot junction side, and when the thermoelectric conversion film is a p-type semiconductor, current flows from the hot junction side to the cold junction side. Flowing. Therefore, in the thermoelectric conversion device 1, electromotive forces in the same direction are generated in the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13. Therefore, the electromotive force generated in each of the plurality of first thermoelectric conversion films 12 and the plurality of second thermoelectric conversion films 13 is taken out as a sum from the terminals 19 serving as electrical terminations of the thermoelectric conversion circuit. In FIG. 2, the directions of currents flowing through the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 are indicated by arrows.
  • each thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the first thermoelectric conversion film 12) Distance between both ends of each of the two thermoelectric conversion films 13 (ie, between both ends of the hot junction side and the cold junction side) (that is, a distance between the second electrode 16 and the first electrode 15 adjacent in the first direction L1). ), The distance between the first heat transfer member 22 and the other end of each thermoelectric conversion film (that is, the end farther from the convex portion 21a (end on the cold junction side)). (In the example shown in FIG. 1, it is preferable to make smaller the sum of the thickness of the substrate 11 and the thickness of the paste-like substance 29).
  • thermoelectric conversion film receives the effect
  • the heat transmitted from the second heat transfer member 21 to the first electrode 15 via the convex portion 21a is also transmitted to the substrate 11, but the substrate 11 is in the region A1 facing the convex portion 21a in the thickness direction of the substrate 11.
  • the first heat transfer member 22 is joined. Therefore, the portion A3 of the substrate 11 corresponding to the arrangement position of the convex portion 21a is radiated or cooled by the first heat transfer member 22 on the second surface 11b side.
  • the second change indicated by the plot line 36 is greater than the temperature change at the first surface 11 a indicated by the plot line 35.
  • the temperature change on the surface 11b becomes smaller.
  • FIG. 4 shows a thermoelectric conversion device 1x.
  • the thermoelectric conversion device 1 x has a first heat transfer member 22 x instead of the first heat transfer member 22 and the paste-like substance 29 of the thermoelectric conversion device 1.
  • Other configurations of the thermoelectric conversion device 1x are the same as those of the thermoelectric conversion device 1.
  • the first heat transfer member 22x has a convex portion 22ax, and the convex portion 22ax corresponds to the formation position of the second electrode 16 on the first surface 11a in the thickness direction of the substrate 11. It is joined to the position of the surface 11b.
  • the heat transmitted from the second heat transfer member 21 to the first electrode 15 via the convex portion 21a is also transmitted to the substrate 11, but corresponds to the arrangement position of the convex portion 21a of the second heat transfer member 21.
  • the portion A3 of the substrate 11 to be heated has a low heat dissipation effect or cooling effect by the first heat transfer member 22x, and thus the substrate 11 becomes high temperature around the portion A3.
  • the substrate 11 becomes low temperature centering on the joint portion with the convex portion 22ax.
  • thermoelectric conversion device 1x As shown in FIG. 5, among the temperature changes along the substrate surface of the substrate 11, the plot is similar to the temperature change on the first surface 11a indicated by the plot line 37. The temperature change on the second surface 11b indicated by the line 38 becomes large.
  • thermoelectric conversion device 1x As described above, in the thermoelectric conversion device 1x as a comparison target, a large temperature difference occurs in the direction along the substrate surface over the entire thickness direction of the substrate 11, and thermal shock due to a sudden temperature change or temperature change occurs. As the process is repeated, the substrate is easily cracked or cracked.
  • thermoelectric conversion device 1x as a comparison target, there is a hollow portion between the substrate 11 and the first heat transfer member 22x. Therefore, for example, when a load is applied at the time of manufacturing the thermoelectric conversion device 1x or when a load is applied to the completed thermoelectric conversion device 1x, the substrate 11 is likely to be cracked or cracked.
  • the substrate 11 is joined to the first heat transfer member 22 in the region A1. Therefore, the portion A3 of the substrate 11 corresponding to the arrangement position of the convex portion 21a of the second heat transfer member 21 is radiated or cooled by the first heat transfer member 22 on the second surface 11b side. Therefore, the location where a large temperature difference occurs in the direction along the substrate surface of the substrate 11 is limited to the first surface 11a side of the substrate 11 on which the thermoelectric conversion film is disposed, as shown in FIG. Thereby, it is possible to suppress the thermal shock due to a rapid temperature change and the occurrence of cracks and cracks in the substrate 11 due to repeated temperature changes.
  • thermoelectric conversion apparatus 1 since the board
  • the substrate 11 is joined to the first heat transfer member 22 in a state of being movable in the in-plane direction of the substrate 11 with respect to the first heat transfer member 22. Therefore, since the distortion between the substrate 11 and the first heat transfer member 22 caused by the difference in material between the substrate 11 and the first heat transfer member 22 is alleviated, the substrate 11 is cracked or cracks are generated. Can be further suppressed.
  • thermoelectric conversion apparatus 1 since the thermoelectric conversion apparatus 1 has the paste-like substance 29 between the board
  • each edge part of the several thermoelectric conversion film (The several 1st thermoelectric conversion film 12 and the several 2nd thermoelectric conversion film 13) is convex part 21a.
  • the insulating member having a higher thermal conductivity than that of the air and the first electrode 15 are joined.
  • the present invention is not limited to this case.
  • the end portions of the plurality of thermoelectric conversion films (the plurality of first thermoelectric conversion films 12 and the plurality of second thermoelectric conversion films 13) are formed on the plurality of convex portions 21 a without the first electrode 15 interposed therebetween. Further, they may be joined via an insulating member having a higher thermal conductivity than that of air.
  • the second heat transfer member 21 and the thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13, for example, by making the surface of the convex portion 21 a an insulating layer).
  • the electrical conductivity between the second heat transfer member 21 and the thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) is not a problem.
  • the respective end portions of the plurality of thermoelectric conversion films (the plurality of first thermoelectric conversion films 12 and the plurality of second thermoelectric conversion films 13) may be directly joined to the plurality of convex portions 21a.
  • the 2nd heat transfer member 21 may be comprised by the some member. Further, the convex portion 21 a of the second heat transfer member 21 may also serve as the first electrode 15. Moreover, the 1st heat-transfer member 22 may be comprised by the several member.
  • thermoelectric conversion device 2 (Embodiment 2)
  • thermoelectric conversion device 2 according to the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the thermoelectric conversion device 1 according to the first embodiment, and description of common matters will be omitted as appropriate.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional structure of the thermoelectric conversion device 2.
  • the thermoelectric conversion device 2 of the present embodiment replaces the second thermoelectric conversion film 13, the first electrode 15, and the second electrode 16 with respect to the thermoelectric conversion device 1 of the first embodiment.
  • the third electrode 17 is disposed at a predetermined interval along the first direction L1.
  • thermoelectric conversion film of the thermoelectric conversion device 2 is constituted by one type of the first thermoelectric conversion film 12.
  • the third electrode 17 is a member having a higher thermal conductivity than that of air. Therefore, the third electrode 17 has a higher thermal conductivity than the thermal conductivity of the gap 20.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the thermoelectric conversion device 2 along a plane parallel to the direction in which the plurality of convex portions 21a are arranged (that is, the first direction L1) and the thickness direction of the substrate 11.
  • each end portion of the plurality of first thermoelectric conversion films 12 is at least one of the plurality of projections 21 a (that is, the first thermoelectric conversion film 12 of the plurality of projections 21 a).
  • the first and second protrusions 21 a) corresponding to the respective end portions of the first and second protrusions are thermally bonded via the third electrode 17.
  • the first thermoelectric conversion films 12 are electrically connected in series via the third electrode 17.
  • Terminals 19 are connected to both ends of the plurality of first thermoelectric conversion films 12 arranged along the first direction L1 on the first surface 11a.
  • thermoelectric conversion device 2 one end of each of the first thermoelectric conversion films 12 (that is, one end in the first direction L1 in which the plurality of convex portions 21a are arranged, The right end in FIG. 6 is the third electrode 17 with respect to the corresponding protrusion 21a (that is, the protrusion 21a closest to one end of each of the first thermoelectric conversion films 12). Are joined through.
  • thermoelectric conversion films 12 adjacent to each other in the first direction L1 one end of the first thermoelectric conversion film 12 (the right end in FIG. 6) and the other first thermoelectric conversion.
  • the other end of the film 12 (the left end in FIG. 6) is electrically connected via the third electrode 17.
  • the convex portion 21a and the third electrode 17 are thermally formed, for example, via an insulating member (not shown) in the same manner as in the case of joining the convex portion 21a and the first electrode 15 in the first embodiment. It is joined to.
  • thermoelectric conversion device 2 a portion of the third electrode 17 where the convex portion 21 a is joined becomes a hot junction, and a portion farthest from the hot junction in the first direction L ⁇ b> 1 becomes a cold junction. Therefore, the plurality of first thermoelectric conversion films 12 sandwiched between the hot junction and the cold junction each have a temperature difference between both ends. Therefore, an electromotive force can be obtained from each of the plurality of first thermoelectric conversion films 12 along with the Seebeck effect. The electromotive force generated in each of the plurality of first thermoelectric conversion films 12 is taken out as a sum from the terminals 19 serving as electrical terminations of the thermoelectric conversion circuit.
  • thermoelectric conversion film 12 In order to increase the electromotive force by increasing the temperature difference between both ends of each of the plurality of first thermoelectric conversion films 12, between both ends of each first thermoelectric conversion film 12 (the hot junction side and the cold junction side Than the distance between both ends of the first thermoelectric conversion film 12 and the end on the other side of the first thermoelectric conversion film 12 (that is, the end farther from the convex portion 21a (end on the cold junction side)) and the first It is preferable to shorten the distance between the heat transfer member 22 (in the example shown in FIG. 2, the sum of the thickness of the substrate 11 and the thickness of the paste-like substance 29).
  • thermoelectric conversion film 12 receives the effect
  • Other points of the thermoelectric conversion device 2 are the same as those of the thermoelectric conversion device 1 of the first embodiment.
  • the material of the third electrode 17 is preferably a metal, and in particular, a material having high conductivity and easy to perform shape processing by patterning is preferable. Examples of this include copper (Cu) or gold (Au).
  • thermoelectric conversion device 2 of the present embodiment configured as described above, it is possible to suppress the occurrence of cracks and cracks in the substrate, similarly to the thermoelectric conversion device 1 of the first embodiment.
  • thermoelectric conversion device 2 in order to increase the temperature difference between both ends of the first thermoelectric conversion film 12 and increase the electromotive force, One end of each thermoelectric conversion film 12 (that is, from the convex portion 21a) than the distance between both ends of each thermoelectric conversion film 12 (between both ends of the hot junction side and the cold junction side). It is preferable to reduce the distance between the first heat transfer member 22 and the end portion (the end portion on the cold junction side) that is farther away. By doing in this way, the edge part of each other side of the 1st thermoelectric conversion film 12 is the cooling or heat radiation from the 1st heat-transfer member 22 rather than the effect
  • thermoelectric conversion device 2 for example, a p-type semiconductor described as the second thermoelectric conversion film 13 in the first embodiment may be used as the first thermoelectric conversion film 12.
  • thermoelectric conversion device 3 (Embodiment 3)
  • thermoelectric conversion device 3 according to the third embodiment will be described mainly with respect to differences from the thermoelectric conversion device 1 according to the first embodiment, and description of common matters will be omitted as appropriate.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional structure of the thermoelectric conversion device 3. As shown in FIG. 7, the thermoelectric conversion device 3 of the present embodiment is different from the thermoelectric conversion device 1 of Embodiment 1 in the configuration of the first heat transfer member 22.
  • the first heat transfer member 22 has a plate-like member 22b and a convex portion 22a provided on one surface (upper surface) of the plate-like member 22b.
  • the convex portions 22a protrude upward from the upper surface of the plate-like member 22b, and are arranged at a certain interval in the first direction L1.
  • substrate 11 is joined with the convex part 22a of the 1st heat-transfer member 22 in area
  • thermoelectric conversion device 3 has a paste-like substance 29 between the substrate 11 and the convex portion 22 a of the first heat transfer member 22. Accordingly, the substrate 11 is bonded to the first heat transfer member 22 via the paste-like substance 29.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the thermoelectric conversion device 3 along a plane parallel to the first direction L1 in which the plurality of convex portions 21a are arranged and the thickness direction of the substrate 11.
  • the substrate 11 is joined to the first heat transfer member 22 in the region A1, so that the convexity of the second heat transfer member 21 is obtained.
  • the portion A3 of the substrate 11 corresponding to the arrangement position of the portion 21a is radiated or cooled by the first heat transfer member 22 on the second surface 11b side. Therefore, the location where a large temperature difference occurs in the direction along the substrate surface of the substrate 11 is limited to the first surface 11a side of the substrate 11 on which the thermoelectric conversion film is disposed. Thereby, it is possible to suppress the thermal shock due to a rapid temperature change and the occurrence of cracks and cracks in the substrate 11 due to repeated temperature changes.
  • thermoelectric conversion device 1 of the first embodiment also in the thermoelectric conversion device 3, an electromotive force is generated by increasing the temperature difference between both ends of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13.
  • the distance between both ends of each thermoelectric conversion film (each of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) (between both ends of the hot junction side and the cold junction side) (that is, The end on the other side of each thermoelectric conversion film (that is, the end farther from the convex portion 21a) than the distance between the second electrode 16 and the first electrode 15 adjacent in the first direction L1 ( It is preferable to reduce the distance between the end portion on the cold junction side)) and the first heat transfer member 22.
  • thermoelectric conversion film receives the effect
  • thermoelectric conversion device 4 according to the fourth embodiment will be described mainly with respect to differences from the thermoelectric conversion device 1 according to the first embodiment, and description of common matters will be omitted as appropriate.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional structure of the thermoelectric conversion device 4.
  • the thermoelectric conversion device 4 differs in the structure of the 1st heat-transfer member 22 with respect to the thermoelectric conversion device 1 of 1st Embodiment.
  • the first heat transfer member 22 includes a plate-like member 22b and a convex portion 22a provided on one surface (upper surface) of the plate-like member 22b.
  • the convex portions 22a protrude upward from the upper surface of the plate-like member 22b, and are arranged at a certain interval in the first direction L1.
  • substrate 11 is joined with the convex part 22a of the 1st heat-transfer member 22 in area
  • thermoelectric conversion device 4 has a paste-like substance 29 between the substrate 11 and the convex portion 22 a of the first heat transfer member 22. Accordingly, the substrate 11 is bonded to the first heat transfer member 22 via the paste-like substance 29.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the thermoelectric conversion device 4 taken along a plane parallel to the first direction L1 in which the plurality of convex portions 21a are arranged and the thickness direction of the substrate 11.
  • the convex portion of the second heat transfer member 21 is obtained by joining the substrate 11 to the first heat transfer member 22 in the region A1.
  • the portion A3 of the substrate 11 corresponding to the arrangement position 21a is radiated or cooled by the first heat transfer member 22 on the second surface 11b side. Therefore, the location where a large temperature difference occurs in the direction along the substrate surface of the substrate 11 is limited to the first surface 11a side of the substrate 11 on which the thermoelectric conversion film is disposed. Thereby, it is possible to suppress the thermal shock due to a rapid temperature change and the occurrence of cracks and cracks in the substrate 11 due to repeated temperature changes.
  • thermoelectric conversion device 1 of the first embodiment the temperature difference between both ends of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13 is also increased in the thermoelectric conversion device 4.
  • the distance between both ends of each thermoelectric conversion film (each of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) (between both ends of the hot junction side and the cold junction side).
  • the end on the other side of each thermoelectric conversion film (that is, the end farther from the convex portion 21a) than the distance between the second electrode 16 and the first electrode 15 adjacent to each other in the first direction L1.
  • the distance between the first heat transfer member 22 and the first heat transfer member 22 is preferably reduced.
  • thermoelectric conversion film receives the effect
  • the case where the substrate 11 is joined to the first heat transfer member 22 via the paste-like substance 29 in the region A1 has been described as an example. It is not limited to.
  • the substrate 11 may be directly joined to the first heat transfer member 22 in the region A1. Even in this case, the substrate 11 is bonded to the first heat transfer member 22 in the region A1, so that the substrate 11 can be prevented from being cracked or cracked. That is, the substrate 11 is directly joined to the first heat transfer member 22 in the region A1, or the first heat transfer member is interposed in the region A1 via a substance having a higher thermal conductivity than that of air. 22 is preferably joined. Furthermore, the substrate 11 is directly joined to the first heat transfer member 22 in the entire region A2, or the substrate 11 passes through a material having a thermal conductivity higher than that of air in the entire region A2. More preferably, it is joined to one heat transfer member 22.
  • the convex part 21a which is also a part of 2nd heat-transfer member 21 was mentioned as an example and demonstrated as a heat-transfer part
  • the convex part 21a is the plate-shaped member 21b. It is not necessary to be integrally formed.
  • the second heat transfer member 21 may be a separate protrusion.
  • the second heat transfer member 21 is configured only by the plate-like member 21 b, and a convex portion separate from the second heat transfer member 21 is formed with the plate-like member 21 b of the second heat transfer member 21 and the first heat transfer member 21. It may be provided between the electrodes 15.
  • the convex portion can be formed of a material different from that of the second heat transfer member 21, the degree of freedom in material selectivity can be improved.
  • gap part 20 which is an air layer whose heat conductivity is lower than the heat conductivity of the convex part 21a is formed between the convex parts 21a adjacent to the 1st direction L1.
  • the present invention is not limited to this case.
  • a thermoelectric conversion device formed on the lower surface side of the plate-like member 21b so as to replace the air gap 20 with a low thermal conductivity material having a lower thermal conductivity than the convex portion 21a may be used.
  • the low thermal conductive material for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide resin, or the like can be used.
  • the heat received by the second heat transfer member 21 can be preferentially transmitted to the first electrode 15 through the convex portion 21a, and the thermoelectric conversion film (first Heat can be transferred to the end of the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) on the warm junction side.
  • the second heat transfer member 21 is configured only by the plate-like member 21 b, and then the first electrode 15 is replaced with the thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 12.
  • the thermoelectric conversion element 5 may be protruded above the thermoelectric conversion film 13), the second electrode 16 and the terminal 19, and the first electrode 15 is in contact with the lower surface of the plate-like member 21b.
  • the first electrode 15 is brought into contact with the lower surface of the plate member 21b in a state where the plate member 21b and the first electrode 15 are electrically insulated.
  • thermoelectric conversion element 5 configured as described above, the heat received by the second heat transfer member 21 can be preferentially transmitted to the first electrode 15, and from the first electrode 15. Heat can be transferred to the end of the thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) on the warm junction side. Therefore, even in the case of this thermoelectric conversion device 5, the same effect as the thermoelectric conversion device 1 of Embodiment 1 can be exerted.
  • the first electrode 15 can function as a heat transfer unit.
  • thermoelectric conversion film heat can be transferred between the heat transfer part and the thermoelectric conversion film in preference to heat transfer between the heat transfer part and the thermoelectric conversion film.
  • various configurations can be adopted.
  • the case where the second heat transfer member 21 is provided has been described as an example.
  • the second heat transfer member 21 is not an essential configuration and is not provided. It doesn't matter.
  • thermoelectric conversion device 6 may be configured such that the second heat transfer member 21 is omitted from the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the thermoelectric conversion device 6 is different from the first embodiment in that the first electrode 15 is made to function as a heat transfer unit, in addition to not including the second heat transfer member 21. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment.
  • the first electrode 15 protrudes above the thermoelectric conversion films (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13), the second electrode 16, and the terminal 19.
  • the first electrode 15 is in thermal contact with the heat source H. Thereby, heat from the heat source H is preferentially transmitted to the end of the thermoelectric conversion film (the first thermoelectric conversion film 12 and the second thermoelectric conversion film 13) on the warm junction side through the first electrode 15. it can.
  • thermoelectric conversion apparatus 6 comprised in this way, the effect similar to the thermoelectric conversion apparatus 1 of Embodiment 1 can be achieved.
  • the entire thickness of the thermoelectric conversion device 6 can be made thinner than that of the first embodiment, and it is easy to achieve a reduction in thickness and size.
  • FIG. 10 although an example of the thermoelectric conversion apparatus 6 which does not comprise the 2nd heat transfer member 21 based on Embodiment 1 was demonstrated, it is set as the structure which does not comprise the 2nd heat transfer member 21 in other embodiment. It doesn't matter.
  • thermoelectric conversion device in which a substrate is not easily cracked or cracked. Therefore, it has industrial applicability.
  • thermoelectric conversion device 11 substrate 11a ... first surface 11b ... second surface 12 ... first thermoelectric conversion film (thermoelectric conversion film) 13 ... 2nd thermoelectric conversion film (thermoelectric conversion film) 15 ... 1st electrode (heat-transfer part) 16 ... 2nd electrode 17 ... 3rd electrode 19 ... Terminal 20 ... Air gap part (low heat conduction part) 21 ... 2nd heat-transfer member 21a ... Convex part (heat-transfer part) 21b, 22b ... plate-like member 22 ... first heat transfer member 22a ... convex portion 29 ... paste-like substance

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本発明に係る熱電変換装置（１）は、厚み方向で互いに対向する第１の面（１１ａ）と第２の面（１１ｂ）とを有する基板（１１）と、前記第１の面（１１ａ）の上に配置された熱電変換膜（１２、１３）と、前記第１の面（１１ａ）側に配置され、前記熱電変換膜（１２、１３）との間で熱伝達を行う伝熱部（２１ａ）と、前記第２の面（１１ｂ）側に配置された第１の伝熱部材（２２）と、を有し、前記伝熱部（２１ａ）に対して前記基板（１１）の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部（２１ａ）の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部（２０）が設けられ、前記基板（１１）は、前記伝熱部（２１ａ）に前記厚み方向で対向する前記第２の面（１１ｂ）における領域（Ａ１）において、前記第１の伝熱部材（２２）と接合されている。

Description

熱電変換装置
　本発明は、熱電特性を有する熱電変換装置の技術分野に関するものである。
　本願は、２０１６年９月２８日に日本に出願された特願２０１６－１８９５１７号、及び２０１６年１１月１５日に日本に出願された特願２０１６－２２２２９６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、省エネルギーの観点より、利用されないまま消失している熱の利用が着目されており、特に内燃機関や燃焼装置における排熱からの熱電変換の研究が盛んになっている。熱電変換装置の研究においては、これまで室温付近で高い性能を有するＢｉＴｅ系の材料が主流であったが、その毒性や材料コストの上昇の問題のほか、材料系としての熱電効率向上の限界に伴って、研究の主流から外れる傾向にある。そこで、ＢｉＴｅ系の材料に代わって、多層膜やナノコンポジット配合膜などを用いて、量子構造によって熱伝導率を下げ、熱電効率を向上させる方向に、研究の着眼点が移行してきている。
　例えば特許文献１には、熱電変換膜が形成された基板の第１の面側に、第１の伝熱部材が配置され、基板の第１の面の反対側の第２の面側に、第２の伝熱部材が配置された熱電変換モジュール（熱電変換装置）が記載されている。第１の伝熱部材、および第２の伝熱部材の一面には凸部が設けられている。
　第１の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の端部に形成された高温側の電極に接触している。第２の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の反対側の端部に形成された低温側の電極に基板の厚み方向で対応する基板の第２の面の位置に接触している。
国際公開第２０１１／０６５１８５号
　特許文献１において熱電変換に用いられる熱は、第１の伝熱部材からその凸部および高温側電極を経て、基板の第１の面上に形成された熱電変換膜の端部に通じ、熱電変換膜を通って、熱電変換膜の反対側の端部から、基板の第２の面に接合された第２の伝熱部材の凸部に通じ、第２の伝熱部材への経路を辿る。
　第１の伝熱部材の凸部の配置位置に対応する基板の部分は、第１の伝熱部材から伝わる熱で、基板の厚み方向の全体にわたって高温になる。また第２の伝熱部材の凸部の配置位置に対応する基板の部分は、第２の伝熱部材による放熱効果又は冷却効果により、基板の厚み方向の全体にわたって低温になる。
　その結果、基板の厚み方向の全体にわたって、基板面に沿った方向に大きな温度差が生じることになり、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴って、基板の割れやクラックが生じるという問題がある。
　本発明は、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の一態様の熱電変換装置は、厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜との間で熱伝達を行う伝熱部と、前記第２の面側に配置された第１の伝熱部材と、を有し、前記伝熱部に対して前記基板の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、前記基板は、前記伝熱部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。
　これによれば、伝熱部を通じた熱電変換膜との間の熱伝達を、低熱伝導部を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、伝熱部を通じて熱電変換膜に優先的に熱を伝えることができる。このとき、伝熱部の配置位置に対応する基板の部分は、第２の面側が第１の伝熱部材により放熱又は冷却されるため、基板面（基板の面内方向）に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所が、熱電変換膜が配置されている基板の第１の面側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。
（２）前記熱電変換膜及び前記伝熱部は、前記面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間に位置するように複数形成され、前記基板は、前記第１方向に隣り合う２つの前記伝熱部の一方の前記伝熱部から他方の前記伝熱部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第１の伝熱部材と接合されても良い。
　これによれば、第１方向に隣り合う２つの伝熱部の一方の伝熱部から他方の伝熱部までの領域に基板の厚み方向で対向する第２の面における領域において、基板と第１の伝熱部材との間に、例えば中空となる部分が実質的に存在してしまうことを防止できる。
　従って、例えば熱電変換装置の製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置に荷重が付加された場合であっても、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。
（３）前記基板は、前記第１の伝熱部材に対して可動な状態で前記第１の伝熱部材と接合されても良い。
　これによれば、基板と第１の伝熱部材との材質の違いなどにより生じる、基板と第１の伝熱部材との間のひずみが緩和されるため、基板の割れやクラックの発生をさらに抑制することができる。
（４）前記基板と前記第１の伝熱部材との間に、ペースト状の物質を有しても良い。
　これによれば、基板と第１の伝熱部材との間の摩擦抵抗が軽減されるため、基板に対する第１の伝熱部材のスムーズな可動の状態を維持する事が可能となり、基板の割れやクラックをさらに抑制することができる。
（５）前記第１の面側に配置され、前記低熱伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が高い第２の伝熱部材を備え、前記第２の伝熱部材は、前記伝熱部を通じて前記熱電変換膜との間で熱伝達を行っても良い。
　これによれば、例えば第２の伝熱部材を受熱部材として機能させることができ、第２の伝熱部材で受けた熱を、より効率良く伝熱部を通じて優先的に熱電変換膜に伝えることができる。
（６）前記低熱伝導部は、空隙部であっても良い。
　これによれば、低熱伝導部が空隙部、いわゆる空気で満たされた隙間であるので、低熱伝導部を簡便に構成することができる。また、伝熱部よりも低熱伝導部の熱伝導率をより顕著に低くすることができるので、より選択的に伝熱部を通じて熱電変換膜に熱を伝えることができる。
　さらに本発明に係る熱電変換装置は、以下の態様であっても良い。
（７）本発明の他態様の熱電変換装置は、厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第１の伝熱部材と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第２の伝熱部材と、を有し、前記第１の伝熱部材は、板状部材と前記板状部材の一面に設けられた凸部とを有し、前記第１の伝熱部材は、前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜の端部は、前記凸部に直接または空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材を介して接合されており、前記第２の伝熱部材は、前記第２の面側に配置され、前記基板は、前記凸部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第２の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。
（８）本発明の他態様の熱電変換装置は、前記第１の面の上に配置された複数の前記熱電変換膜を有し、前記第１の伝熱部材は、前記板状部材の一面に設けられた複数の前記凸部を有し、前記複数の熱電変換膜のそれぞれの前記端部は、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つに直接または空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材を介して接合されており、前記基板は、隣り合う２つの前記凸部の一方の前記凸部から他方の前記凸部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第２の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。
　本発明によれば、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することができる。
実施形態１の熱電変換装置を示す断面図である。 実施形態１の熱電変換装置を示す上面図である。 実施形態１の熱電変換装置の温度分布を示すグラフである。 比較対象の熱電変換装置を示す断面図である。 比較対象の熱電変換装置の温度分布を示すグラフである。 実施形態２の熱電変換装置を示す断面図である。 実施形態３の熱電変換装置を示す断面図である。 実施形態４の熱電変換装置を示す断面図である。 実施形態１の変形例を示す熱電変換装置の断面図である。 実施形態１の別の変形例を示す熱電変換装置の断面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
（実施形態１）
　以下、図面を参照して、実施形態１の熱電変換装置１について説明する。
（基本構造）
　図１は、実施形態１の熱電変換装置１の一例を示す断面図である。
　図１に示すように、本実施形態の熱電変換装置１は、厚み方向で互いに対向する第１の面１１ａと第２の面１１ｂとを有する基板１１と、第１の面１１ａの上に配置された熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第１の伝熱部材２２と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第２の伝熱部材２１と、を有している。
　本実施形態では、基板１１の厚さ方向に沿った第２の伝熱部材２１側を上方、その反対方向を下方という。すなわち、基板１１の第２の面１１ｂから第１の面１１ａに向かう方向を上方、その反対方向を下方という。また、基板１１の面内に沿う方向のうち一方向を第１方向Ｌ１といい、第１方向Ｌ１に直交する方向を第２方向Ｌ２という。
　第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂと、板状部材２１ｂの一面に設けられた凸部２１ａと、を有している。図１に示す例では、第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂの一面（下面）に設けられた複数の凸部２１ａを有している。複数の凸部２１ａは、板状部材２１ｂの下面から下方に向けて突出すると共に第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
　図１は、複数の凸部２１ａが並ぶ方向（すなわち第１方向Ｌ１）および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置１の断面図である。
　第２の伝熱部材２１は、基板１１の第１の面１１ａ側、すなわち基板１１の上方に配置されている。複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部は、複数の凸部２１ａのうちの少なくとも１つ（複数の凸部２１ａのうち、熱電変換膜のそれぞれの端部に対応する凸部２１ａ）に第１の電極１５を介して接合されている。ここで、第１の電極１５は空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材である。
　より具体的には、熱電変換装置１は、複数の第１の熱電変換膜１２と、複数の第２の熱電変換膜１３と、を有している。第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、互いに同じ数だけ形成され、第１の面１１ａの上に第１方向Ｌ１に沿って一定の間隔をあけて交互に並ぶように配置されている。
　第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（すなわち複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図１における右側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第１の電極１５を介して接合されている。
　第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部（すなわち複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図１における左側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第１の電極１５を介して接合されている。
　凸部２１ａと第１の電極１５とは、例えば絶縁性の部材（図示省略）を介して、熱的に接合されている。凸部２１ａと第１の電極１５との接合に用いる絶縁性の部材としては、例えば空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高いものが用いられる。この場合の絶縁性の部材の材料としては、例えば、ＵＶ硬化型樹脂やシリコン系樹脂が挙げられる。
　また、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（図１における右側の端部）と、第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部（図１における左側の端部）とは、第１の電極１５を介して接続されている。第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部（図１における左側の端部）と、第２の熱電変換膜１３のそれぞれの他方側の端部（図１における右側の端部）とは、第２の電極１６を介して接続されている。
　このようにして、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、第１の電極１５及び第２の電極１６を介して電気的に直列に接続されている。
　第１の面１１ａの上に、第１方向Ｌ１に沿って交互に並んで配置された複数の第１の熱電変換膜１２及び複数の第２の熱電変換膜１３の両端には、第２の電極１６を介して端子１９が接続されている。
　第１の伝熱部材２２は、基板１１の第２の面１１ｂ側、すなわち基板１１の下方に配置されている。基板１１は、凸部２１ａに基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２と接合されている。
　図１に示す例では、基板１１は、第１方向Ｌ１に隣り合う２つの凸部２１ａの一方の凸部２１ａから他方の凸部２１ａまでの領域に基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ２の全域において、第１の伝熱部材２２と接合されている。
　より具体的には、熱電変換装置１は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に、ペースト状の物質２９を有している。基板１１は、領域Ａ２の全域において、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
　これにより、基板１１は、第１の伝熱部材２２に対して可動な状態で、第２の面１１ｂを介して第１の伝熱部材２２と接合されている。すなわち、基板１１は、第１の伝熱部材２２に対して基板１１の面内方向に可動な状態（相対移動可能な状態）で、第２の面１１ｂを介して第１の伝熱部材２２に接合されている。
　図１に示す例では、基板１１と第１の伝熱部材２２とは、領域Ａ２の全域において、一様な平面同士により接合されている。また、図１に示す例では、複数の領域Ａ２の全てにおいて、基板１１は、各領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と接合されている。
　図２は、熱電変換装置１を基板１１の厚み方向に第１の面１１ａ側から見た上面図である。図２では、第２の伝熱部材２１の図示を省略している。
　図２に示すように、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、第１の面１１ａ上に、第１方向Ｌ１に沿って交互に並んで配置され、第１の電極１５及び第２の電極１６を介して電気的に直列に接続されている。
（基板）
　基板１１は、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。ただし、基板１１の形状は、この場合に限定されるものではなく、例えば平面視正方形状に形成されていても構わない。
　基板１１の例としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上の高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。第１の面１１ａ上には第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３が形成されている。なお、複数の熱電変換膜１２、１３間の電気的な短絡の防止を考慮する場合、基板１１は、シート抵抗が１０Ω以上の高抵抗基板が好ましい。
　基板１１の例としては、高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板以外には、例えば基板内に酸化絶縁層を有する高抵抗ＳＯＩ基板や他の高抵抗単結晶基板、セラミック基板の使用も可能である。またシート抵抗が１０Ω以下の低抵抗基板であっても、低抵抗基板と第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３との間に、高抵抗の材料を配置することにより、低抵抗基板の表面に高抵抗の材料を配置したものを基板１１として使用することも可能である。
（熱電変換膜）
　第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状にそれぞれ形成され、互いに同形、同サイズに形成されている。第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、それぞれｎ型半導体とｐ型半導体の熱電変換膜とされている。
　具体的には、第１の熱電変換膜１２は、高濃度（１０１８～１０１９ｃｍ－３）のアンチモン（Ｓｂ）がそれぞれドープされたｎ型のシリコン（Ｓｉ）とｎ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜であり、ｎ型半導体として機能する。第２の熱電変換膜１３は、高濃度（１０１８～１０１９ｃｍ－３）のボロン（Ｂ）がそれぞれドープされたｐ型のシリコン（Ｓｉ）とｐ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜であり、ｐ型半導体として機能する。
　複数の第１の熱電変換膜１２は、互いに同じ構成のｎ型半導体多層膜としても良いし、互いに異なる構成のｎ型半導体多層膜としても良い。また、複数の第２の熱電変換膜１３は、互いに同じ構成のｐ型半導体多層膜としても良いし、互いに異なる構成のｐ型半導体多層膜としても良い。
　熱電変換膜がｎ型半導体の場合には、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れ、熱電変換膜がｐ型半導体の場合には、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。
　また、第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、半導体多層膜に限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜でもよい。なお、半導体として酸化物の半導体を用いることもできる。さらに、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、例えば有機高分子膜や金属膜などの熱電変換膜で形成されていても構わない。
　第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、基板１１の第１の面１１ａ上に、例えば超高真空（＜１０－５Ｐａ）下でスパッタ装置を用いて成膜され、エッチングにより複数の対を成す様に形成されている。
（第２の伝熱部材）
　第２の伝熱部材２１は、熱電変換装置１における受熱部材として機能することができる。つまり第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂの凸部２１ａの形成面の反対側の面（すなわち受熱面として機能する上面）で受けた熱を、凸部２１ａを経由して、基板１１の第１の面１１ａ上に形成された第１の電極１５に選択的に伝えることができる。
　第２の伝熱部材２１の熱伝導率は、基板１１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。第２の伝熱部材２１の材料としては金属が好ましく、特に、熱伝導率が高く、凸型の形状に加工しやすい材料が好ましい。この例としてアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）が挙げられる。
　第２の伝熱部材２１は、基板１１の形状に対応して第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されていると共に、基板１１の外形と同サイズに形成されている。ただし、第２の伝熱部材２１の外形サイズは、この場合に限定されるものではなく、例えば基板１１よりも大きな外形サイズの平板状に形成しても構わない。
　複数の凸部２１ａは、第１の電極１５の個数に対応して形成され、各第１の電極１５に対して上方から対向するように第１方向Ｌ１に間隔をあけて配置されている。
　第２の伝熱部材２１における板状部材２１ｂに複数の凸部２１ａが形成されているので、凸部２１ａに対して基板１１の面内方向に隣り合う部分、すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間に位置する部分には空隙部（本発明に係る低熱伝導部）２０が設けられている。図１に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間が低熱伝導部（空隙部２０）とされている。
　空隙部２０は、凸部２１ａの形成箇所を除いた板状部材２１ｂの下面と、熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）及び第２の電極１６と、の間に形成された空間（すなわち空気層）であって、凸部２１ａの熱伝導率よりも熱伝導率が低い。
　先に述べたように、凸部２１ａを含む第２の伝熱部材２１及び第１の電極１５は、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い。従って、第２の伝熱部材２１で受けた熱を、優先的に凸部２１ａを通じて第１の電極１５に伝え、該第１の電極１５を介して第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３に伝えることが可能とされている。
　すなわち、第２の伝熱部材２１で受けた熱が、凸部２１ａを通らずに、空隙部２０を介して第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３側に伝わってしまうよりも優先して、凸部２１ａ及び第１の電極１５を通じて第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３側に伝わる。
　なお、上述した複数の凸部２１ａは、基板１１の第１の面１１ａ側に配置され、第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３との間で熱伝達を行う伝熱部として機能する。つまり本実施形態では、凸部２１ａが第２の伝熱部材２１の一部として機能すると共に、伝熱部としても機能する。
（第１の伝熱部材）
　第１の伝熱部材２２は、基板１１の熱電変換膜が形成されていない第２の面１１ｂ側に配置されている。第１の伝熱部材２２により、熱電変換装置１において基板１１が受ける熱を放熱又は冷却することができる。
　第１の伝熱部材２２の熱伝導率は、基板１１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。第１の伝熱部材２２の材料としては金属が好ましく、特に、熱伝導率が高い材料が好ましい。この例としてアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）が挙げられる。
　第１の伝熱部材２２は、放熱又は冷却に適した形状を有していることが好ましい。例を挙げると、第１の伝熱部材２２は、空冷または水冷のための流路を内部に有することが好ましい。また、第１の伝熱部材２２は、熱交換のためのフィン形状を基板１１と接合される面とは反対側の面に有することが好ましい。
（ペースト状の物質）
　ペースト状の物質２９は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に配置されている。ペースト状の物質２９により、基板１１と第１の伝熱部材２２との間の摩擦抵抗が軽減される。
　ペースト状の物質２９の具体的な材料としては、例えば銀（Ａｇ）又はダイヤモンド（Ｃ）などの高熱伝導材料をフィラーとして含ませたシリコングリスが挙げられる。特に基板１１と第１の伝熱部材２２との間の熱伝導性を高めることができる点で、ペースト状の物質２９の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
（電極）
　第１の電極１５及び第２の電極１６は、基板１１の第１の面１１ａ上に形成された第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３との間に配置され、これらを電気的に接続している。
　また、第１の電極１５には第２の伝熱部材２１の凸部２１ａが熱的に接続されている。これにより、熱電変換装置１においては、第１の電極１５は、第２の伝熱部材２１からの熱を第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３に伝える温接点となっている。
　第１の電極１５および第２の電極１６の材料としては金属が好ましく、特に、導電性及び熱伝導率が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
　第２の電極１６には第２の伝熱部材２１の凸部２１ａは接合されない。第２の電極１６は、基板１１の第１の面１１ａ上で、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの中間に対応する位置に配置される。これにより、熱電変換装置１においては、第２の電極１６の配置位置は、凸部２１ａおよび第１の電極１５から、第１方向Ｌ１に最も遠い第１の面１１ａ上の位置となる。従って、第２の電極１６は冷接点となっている。
（端子）
　端子１９は、第１の熱電変換膜１２、第２の熱電変換膜１３、第１の電極１５、第２の電極１６および端子１９を有して構成される熱電変換回路の電気的な始端及び終端となるもので、熱電変換装置１から起電力を取り出すために外部と接続される。
　端子１９の材料としては金属が好ましく、特に、導電性及び熱伝導率が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
（効果の説明）
　熱電変換装置１において、熱電変換は第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のゼーベック効果を用いて行われる。式（１）はゼーベック効果に関する式である。
　Ｅ＝Ｓ×｜△Ｔ｜・・・（１）
　式（１）により、熱電変換により得られる電場（起電力）Ｅ（Ｖ）は、第１の熱電変換膜１２又は第２の熱電変換膜１３の材料定数であるゼーベック係数Ｓ（Ｖ／Ｋ）と、第１の熱電変換膜１２又は第２の熱電変換膜１３の一方の端部と他方の端部との間の温度差△Ｔ（Ｋ）と、により規定される。
　第２の伝熱部材２１が板状部材２１ｂの上面（すなわち凸部２１ａの形成面とは反対側の面）で受けた熱は、凸部２１ａを経由して、第１の電極１５に選択的に伝えられ、第１の電極１５は温接点となる。
　また、その配置位置が、凸部２１ａおよび第１の電極１５から、第１方向Ｌ１に最も遠い第１の面１１ａ上の位置である第２の電極１６は、冷接点となる。温接点である第１の電極１５と冷接点である第２の電極１６と、にそれぞれが挟まれた第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、それぞれの両端間に温度差がつくことになる。そのため、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれから、ゼーベック効果に伴い起電力を得ることができる。
　熱電変換膜がｎ型半導体の場合には、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れ、熱電変換膜がｐ型半導体の場合には、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。そのため、熱電変換装置１では、第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３とで同じ向きの起電力が生じる。
　したがって、複数の第１の熱電変換膜１２及び複数の第２の熱電変換膜１３のそれぞれで生じた起電力は、熱電変換回路の電気的な終端となる端子１９から、その総和として取り出される。図２に、第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３と、に流れる電流の向きを矢印で示した。
　第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離（図１に示す例では、基板１１の厚さとペースト状の物質２９の厚さとの和）の方を小さくすることが好ましい。
　このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
　第２の伝熱部材２１から凸部２１ａを介して第１の電極１５に伝わる熱は、基板１１にも伝わるが、基板１１は、凸部２１ａに基板１１の厚み方向で対向する領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２と接合されている。そのため、凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
　このため、図３に示すように、基板１１の基板面に沿った温度変化のうち、プロット線３５で示される第１の面１１ａでの温度変化よりも、プロット線３６で示される第２の面１１ｂでの温度変化の方が小さくなる。
　比較対象として、図４に熱電変換装置１ｘを示す。
　熱電変換装置１ｘは、熱電変換装置１の第１の伝熱部材２２及びペースト状の物質２９に代えて、第１の伝熱部材２２ｘを有している。熱電変換装置１ｘのその他の構成は熱電変換装置１と同じである。
　第１の伝熱部材２２ｘは、凸部２２ａｘを有し、この凸部２２ａｘが、第１の面１１ａにおける第２の電極１６の形成位置に対して基板１１の厚み方向で対応する第２の面１１ｂの位置に接合されている。
　このため、第２の伝熱部材２１から凸部２１ａを介して第１の電極１５に伝わる熱は、基板１１にも伝わるが、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第１の伝熱部材２２ｘによる放熱効果または冷却効果が小さいため、基板１１は部分Ａ３を中心に高温となる。一方、第１の伝熱部材２２ｘによる放熱効果または冷却効果により、基板１１は凸部２２ａｘとの接合部分を中心に低温となる。
　このため、熱電変換装置１ｘにおいては、図５に示すように、基板１１の基板面に沿った温度変化のうち、プロット線３７で示される第１の面１１ａでの温度変化と同様に、プロット線３８で示される第２の面１１ｂでの温度変化は大きくなる。
　このように、比較対象としての熱電変換装置１ｘでは、基板１１の厚み方向の全体にわたって、基板面に沿った方向に大きな温度差が生じることになり、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴って、基板の割れやクラックが生じやすくなっている。
　また、比較対象としての熱電変換装置１ｘでは、基板１１と第１の伝熱部材２２ｘとの間に中空となる部分が存在する。そのため、例えば熱電変換装置１ｘの製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置１ｘに荷重が付加された場合に、基板１１の割れやクラックの発生が生じやすくなっている。
　これに対し、本実施形態における熱電変換装置１によれば、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されている。そのため、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、図３に示したように、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　また、熱電変換装置１では、基板１１が、領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と接合されているため、領域Ａ２において基板１１と第１の伝熱部材２２との間に中空となる部分が実質的に存在しない。従って、例えば熱電変換装置１の製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置１に荷重が付加された場合であっても、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　また、熱電変換装置１では、基板１１が、第１の伝熱部材２２に対して基板１１の面内方向に可動な状態で第１の伝熱部材２２と接合されている。従って、基板１１と第１の伝熱部材２２との材質の違いなどにより生じる、基板１１と第１の伝熱部材２２との間のひずみが緩和されるため、基板１１の割れやクラックの発生をさらに抑制することができる。
　また、熱電変換装置１は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に、ペースト状の物質２９を有しているので、基板１１と第１の伝熱部材２２との間の摩擦抵抗が軽減される。従って、基板１１に対する第１の伝熱部材２２のスムーズな可動の状態を維持する事が可能となり、基板１１の割れやクラックをさらに抑制することができる。
　なお、上述した実施形態１の熱電変換装置１では、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が、凸部２１ａに空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い絶縁性の部材および第１の電極１５を介して接合されている例を説明したが、この場合に限定されるものでない。
　例えば、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が複数の凸部２１ａに、第１の電極１５を介さずに、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い絶縁性の部材を介して接合されていても良い。
　また、この場合において、例えば凸部２１ａの表面を絶縁性の層にするなどして、第２の伝熱部材２１と熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）との間が導通しない場合、または、第２の伝熱部材２１と熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）との間の導通性が問題とならない場合には、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が、複数の凸部２１ａに直接接合されていても良い。
　また、上述した実施形態１の熱電変換装置１において、第２の伝熱部材２１が複数の部材により構成されていても良い。また、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａが、第１の電極１５を兼ねるようにしても良い。また、第１の伝熱部材２２が複数の部材により構成されていても良い。
（実施形態２）
　以下、実施形態２の熱電変換装置２について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
　図６に熱電変換装置２の断面構造を示す。
　図６に示すように、本実施形態の熱電変換装置２は、実施形態１の熱電変換装置１に対して、第２の熱電変換膜１３、第１の電極１５および第２の電極１６に代えて、第１方向Ｌ１に沿って一定の間隔をあけて配置された第３の電極１７を有している。
　従って、熱電変換装置２の熱電変換膜は、第１の熱電変換膜１２の１種類で構成される。ここで、第３の電極１７は空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材である。そのため、第３の電極１７は、空隙部２０の熱伝導率よりも熱伝導率が高い。
　図６は、複数の凸部２１ａが並ぶ方向（すなわち第１方向Ｌ１）および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置２の断面図である。
　熱電変換装置２では、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれの端部は、複数の凸部２１ａのうちの少なくとも１つ（すなわち複数の凸部２１ａのうち、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの端部に対応する凸部２１ａ）に第３の電極１７を介して熱的に接合されている。また、それぞれの第１の熱電変換膜１２同士は、第３の電極１７を介して電気的に直列に接続されている。第１の面１１ａの上に第１方向Ｌ１に沿って並んで配置された複数の第１の熱電変換膜１２の両端には、端子１９が接続されている。
　より具体的には、熱電変換装置２では、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（すなわち、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図６における右側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第３の電極１７を介して接合されている。
　第１方向Ｌ１に隣り合う第１の熱電変換膜１２同士において、一方の第１の熱電変換膜１２における一方側の端部（図６における右側の端部）と、他方の第１の熱電変換膜１２における他方側の端部（図６における左側の端部）と、は第３の電極１７を介して電気的に接続されている。
　凸部２１ａと第３の電極１７とは、実施形態１における凸部２１ａと第１の電極１５との接合の場合と同様にして、例えば絶縁性の部材（図示省略）を介して、熱的に接合されている。
　熱電変換装置２では、第３の電極１７のうち、凸部２１ａが接合された部分が温接点となり、温接点から第１方向Ｌ１に最も遠く離れた部分が冷接点となる。そのため、温接点と冷接点とにそれぞれが挟まれた複数の第１の熱電変換膜１２は、それぞれの両端間に温度差がつくことになる。
　従って、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれから、ゼーベック効果に伴い起電力を得ることができる。なお、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれで生じた起電力は、熱電変換回路の電気的な終端となる端子１９から、その総和として取り出される。
　複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各第１の熱電変換膜１２の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離よりも、各第１の熱電変換膜１２の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離（図２に示す例では、基板１１の厚さとペースト状の物質２９の厚さとの和）の方を短くすることが好ましい。
　このようにすることで、第１の熱電変換膜１２の他方側の端部は、温接点からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、第１の熱電変換膜１２の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。熱電変換装置２のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。
　第３の電極１７の材料としては金属が好ましく、特に、導電性が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
　上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置２であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様に、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置２においても、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離よりも、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
　このようにすることで、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部は、凸部２１ａからの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
　また、熱電変換装置２では、第１の熱電変換膜１２として、例えば実施形態１において第２の熱電変換膜１３として説明したようなｐ型半導体を用いても良い。
（実施形態３）
　以下、実施形態３の熱電変換装置３について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
　図７に熱電変換装置３の断面構造を示す。
　図７に示すように、本実施形態の熱電変換装置３は、実施形態１の熱電変換装置１に対して、第１の伝熱部材２２の構成が異なる。
　熱電変換装置３においては、第１の伝熱部材２２は、板状部材２２ｂと板状部材２２ｂの一面（上面）に設けられた凸部２２ａとを有している。凸部２２ａは、板状部材２２ｂの上面から上方に向かって突出していると共に、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
　基板１１は、凸部２１ａに対して基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２の凸部２２ａと接合されている。
　熱電変換装置３は、基板１１と第１の伝熱部材２２の凸部２２ａとの間にペースト状の物質２９を有している。従って、基板１１は、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
　熱電変換装置３のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。図７は、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置３の断面図である。
　上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置３であっても、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
　従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置３においても、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
　このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
（実施形態４）
　以下、実施形態４の熱電変換装置４について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
　図８に熱電変換装置４の断面構造を示す。
　図８に示すように、熱電変換装置４は、第１実施形態の熱電変換装置１に対して、第１の伝熱部材２２の構成が異なる。熱電変換装置４においては、第１の伝熱部材２２は、板状部材２２ｂと板状部材２２ｂの一面（上面）に設けられた凸部２２ａとを有している。凸部２２ａは、板状部材２２ｂの上面から上方に向かって突出していると共に、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
　基板１１は、凸部２１ａに対して基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２の凸部２２ａと接合されている。
　熱電変換装置４は、基板１１と第１の伝熱部材２２の凸部２２ａとの間にペースト状の物質２９を有している。従って、基板１１は、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
　熱電変換装置４のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。なお、図８は、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置４の断面図である。
　上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置４であっても、基板１１が領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
　従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　また、実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置４においても、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
　このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
　上述した実施形態１から実施形態４では、基板１１が、領域Ａ１においてペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。
　例えば、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と直接接合されていても良い。この場合でも、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
　つまり、基板１１は、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と直接接合される、または、領域Ａ１において、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い物質を介して第１の伝熱部材２２と接合されていることが好ましい。さらには、基板１１は、領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と直接接合される、または、領域Ａ２の全域において、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い物質を介して第１の伝熱部材２２と接合されていることがより好ましい。
　また、上述した実施形態１から実施形態４では、伝熱部として第２の伝熱部材２１の一部でもある凸部２１ａを例に挙げて説明したが、凸部２１ａは板状部材２１ｂと一体に形成されている必要はない。すなわち、第２の伝熱部材２１とは別体の凸部としても構わない。
　例えば、第２の伝熱部材２１を板状部材２１ｂのみで構成し、第２の伝熱部材２１とは別体の凸部を第２の伝熱部材２１の板状部材２１ｂと第１の電極１５との間に設けても構わない。この場合には、例えば凸部を第２の伝熱部材２１とは異なる材料で形成できるので、材料選択性の自由度を向上することができる。
　また、上述した実施形態１から実施形態４では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間に、凸部２１ａの熱伝導率よりも熱伝導率が低い空気層である空隙部２０を形成したが、この場合に限定されるものではない。
　例えば、凸部２１ａよりも熱伝導率が低い低熱伝導材を低熱伝導部として、空気層である空隙部２０に置き換わるように板状部材２１ｂの下面側に形成した熱電変換装置としても構わない。低熱伝導材としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、或いはポリイミド樹脂などを用いることができる。この場合であっても、第２の伝熱部材２１が受けた熱を、優先的に凸部２１ａを通じて第１の電極１５に伝えることができると共に、第１の電極１５から熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
　また、上述した実施形態１から実施形態４において、伝熱部としては凸部２１ａに限定されるものではない。
　例えば、図９に示すように、第２の伝熱部材２１を板状部材２１ｂのみで構成したうえで、第１の電極１５を、熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）、第２の電極１６及び端子１９よりも上方に突出させ、板状部材２１ｂの下面に第１の電極１５を接触させた熱電変換素子５としても構わない。
　この場合、板状部材２１ｂと第１の電極１５とを電気的に絶縁させた状態で、板状部材２１ｂの下面に第１の電極１５を接触させることが好ましい。
　このように構成した熱電変換素子５の場合であっても、第２の伝熱部材２１で受けた熱を、優先的に第１の電極１５に伝えることができると共に、第１の電極１５から熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
　従って、この熱電変換装置５の場合であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様の作用効果を奏効することができる。そして、この場合には、第１の電極１５を伝熱部として機能させることができる。
　いずれにしても、伝熱部としては、伝熱部を通らずに熱電変換膜との間で熱伝達するよりも優先して、伝熱部を通じて熱電変換膜との間で熱伝達することができれば良く、種々の構成を採用することが可能である。
　さらに、上述した実施形態１から実施形態４では、第２の伝熱部材２１を具備した場合を例にして説明したが、第２の伝熱部材２１は必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
　例えば図１０に示すように、実施形態１から第２の伝熱部材２１を省略した構成とされる熱電変換装置６としても構わない。なお、図１０に示す形態では、実施形態１における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
　熱電変換装置６は、第２の伝熱部材２１を具備しない以外に、さらに第１の電極１５を伝熱部として機能させている点で第１実施形態とは異なる。それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。
　この熱電変換装置６では、第１の電極１５が熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）、第２の電極１６及び端子１９よりも上方に突出している。そして、第１の電極１５が熱源Ｈに対して熱的に接している。これにより、熱源Ｈからの熱を、第１の電極１５を通じて熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に優先的に伝えることができる。
　従って、このように構成した熱電変換装置６の場合であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様の作用効果を奏功することができる。特に、第２の伝熱部材２１を具備しない分、熱電変換装置６の全体の厚さを実施形態１に比べて薄くすることができ、薄型化及びコンパクト化を図り易い。
　なお、図１０では、実施形態１をベースとして第２の伝熱部材２１を具備しない熱電変換装置６の一例を説明したが、その他の実施形態において第２の伝熱部材２１を具備しない構成としても構わない。
　本発明によれば、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
　１、２、３、４、５、６…熱電変換装置
　１１…基板
　１１ａ…第１の面
　１１ｂ…第２の面
　１２…第１の熱電変換膜（熱電変換膜）
　１３…第２の熱電変換膜（熱電変換膜）
　１５…第１の電極（伝熱部）
　１６…第２の電極
　１７…第３の電極
　１９…端子
　２０…空隙部（低熱伝導部）
　２１…第２の伝熱部材
　２１ａ…凸部（伝熱部）
　２１ｂ、２２ｂ…板状部材
　２２…第１の伝熱部材
　２２ａ…凸部
　２９…ペースト状の物質

Claims (6)

  1. 　厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、
    　前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、
    　前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜との間で熱伝達を行う伝熱部と、
    　前記第２の面側に配置された第１の伝熱部材と、を有し、
    　前記伝熱部に対して前記基板の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、
    　前記基板は、前記伝熱部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする熱電変換装置。
  2. 　前記熱電変換膜及び前記伝熱部は、前記面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、
    　前記低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間に位置するように複数形成され、
    　前記基板は、前記第１方向に隣り合う２つの前記伝熱部の一方の前記伝熱部から他方の前記伝熱部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
  3. 　前記基板は、前記第１の伝熱部材に対して可動な状態で前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置。
  4. 　前記基板と前記第１の伝熱部材との間に、ペースト状の物質を有することを特徴とする請求項３に記載の熱電変換装置。
  5. 　前記第１の面側に配置され、前記低熱伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が高い第２の伝熱部材を備え、
    　前記第２の伝熱部材は、前記伝熱部を通じて前記熱電変換膜との間で熱伝達を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
  6. 　前記低熱伝導部は、空隙部であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
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