WO2022210982A1 - 熱電変換モジュール - Google Patents

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WO2022210982A1
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WO
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thermoelectric conversion
conversion module
element body
sheet
state
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PCT/JP2022/016309
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秀樹 内田
宇史 中嶋
昌廣 元祐
貴博 山本
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Tokyo University of Science
Zeon Corp
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Tokyo University of Science
Zeon Corp
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    • 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
    • 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
    • H10N10/01—Manufacture or treatment

Definitions

  • thermoelectric conversion modules The present disclosure relates to thermoelectric conversion modules.
  • thermoelectric conversion modules using sheet-shaped thermoelectric conversion elements
  • Patent Document 1 flexible film-like substrates made of materials with different thermal conductivities are provided on both sides of a thermoelectric conversion module so that the material with high thermal conductivity is positioned on a part of the outer surface of the substrate.
  • a thermoelectric conversion element is disclosed which is configured as follows.
  • Patent Document 1 since the temperature gradient in the thickness direction of the substrate is converted into the temperature gradient in the in-plane direction of the substrate, it is difficult to obtain the temperature difference required for power generation unless the area of the thermoelectric conversion element is increased. . In addition, it is difficult to flexibly cope with heat sources having various shapes and directions of temperature difference, and there is room for improvement in these points.
  • an object of the present disclosure is to solve the above-described problems and to provide a sheet-shaped thermoelectric conversion module with excellent thermoelectric conversion characteristics.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure is arranged in contact with or in close proximity to a heat source, and includes a portion near the heat source and a portion spaced apart from the heat source.
  • the thermoelectric conversion module is formed in a sheet shape and generates power based on the temperature difference, and has a cut portion penetrating in the thickness direction of the sheet. The edge portions facing each other are separated from each other, and the sheet-like form A is transformed into a three-dimensional structure form B protruding in the sheet thickness direction.
  • the sheet-like thermoelectric conversion module is deformed into a three-dimensional structure by a simple method of stretching in a predetermined direction and brought close to the heat source, thereby increasing the temperature inside the sheet-like thermoelectric conversion module.
  • Thermoelectric conversion characteristics can be improved by increasing the temperature difference.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure preferably includes a sheet-like base material and an element main body formed on the base material.
  • the element body includes an element body formed in an elongated shape, and the element body has both ends in the longitudinal direction of the element body in the state of the form B. are preferably arranged so as to be separated from each other in the projecting direction of the .
  • the element body includes a plurality of element bodies formed in a long shape, and the plurality of element bodies are electrically preferably connected in series.
  • the thermoelectromotive force generated in the element body can be increased by the series connection and output.
  • the element body preferably contains carbon nanotubes.
  • the longitudinal length of the element body is preferably 30 mm or more.
  • the longitudinal length of the element body is preferably 5 mm or more and 12 mm or less.
  • the thermal conductivity of the substrate is preferably 5.0 [W/(m ⁇ K)] or less.
  • the thermoelectric conversion module in the state of the form B, includes the element main body as a power generation unit, a heat absorption unit in contact with or in close proximity to a heat source, and heat dissipation at a temperature lower than that of the heat source. It is preferable to include a heat radiating section which is in contact with or close to the body and which is arranged on the opposite side of the heat absorbing section in the projecting direction of the sheet. By adopting such a configuration, the temperature difference in the longitudinal direction of the element body can be increased, so that the thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure preferably has a plurality of cut portions. By adopting such a configuration, it is possible to easily secure the temperature difference between the plurality of element bodies, and to improve the thermoelectric conversion characteristics.
  • the predetermined direction is a direction substantially orthogonal to the extending direction of the cut portion in the thermoelectric conversion module in the state A.
  • the thermoelectric conversion module can be stretched in a predetermined direction to increase the bending around the cut portion and protrude in the thickness direction of the sheet, thereby effectively creating a temperature difference within the element body.
  • the predetermined direction is a direction substantially orthogonal to the extending direction of the cut portion in the in-plane direction of the thermoelectric conversion module in the state A.
  • the thermoelectric conversion module can be stretched in a predetermined direction to increase the bending around the cut portion and protrude in the thickness direction of the sheet, thereby effectively creating a temperature difference within the element body.
  • the cut portion is a first cut arranged at a substantially central position in a direction perpendicular to the predetermined direction in a region between the plurality of element bodies arranged in the predetermined direction. and second cuts extending from both sides of the element body in a direction perpendicular to the predetermined direction to both ends of the thermoelectric conversion module, wherein the first cuts and the second cuts extend in the predetermined direction. It is preferable that they are provided alternately.
  • the separation of the edges of the first cut makes it easier to displace the end of the element body in a predetermined direction in the direction orthogonal to the sheet thickness, and the separation of the edges of the second cut makes it easier to move the element.
  • the rigidity in the direction in which the main body stands up can be further reduced.
  • the predetermined direction is preferably a direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the sheet-like thermoelectric conversion module of Mode A.
  • the cut portion spirally extends from the inner peripheral portion of the thermoelectric conversion module in the state A to the outer peripheral portion provided concentrically with the inner peripheral portion.
  • the inner peripheral portion protrudes in the thickness direction of the thermoelectric conversion module, and either the inner peripheral portion or the outer peripheral portion is arranged in contact with or close to a heat source. It is preferable that By adopting such a configuration, the thermoelectric conversion module has an axially symmetrical structure, and each element body can stably generate power corresponding to the protrusion amount of the inner peripheral portion.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure a plurality of the cut portions extending substantially in the same in-plane direction of the thermoelectric conversion module in the state of Mode A are spaced apart in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the cut portions;
  • the extending means alternately pierces the plurality of cut portions from the surface to the back surface and from the back surface to the surface of the thermoelectric conversion module, so that the regions between the adjacent cut portions extend to the front side and the back side of the thermoelectric conversion module. It is preferable to transform into the state of the alternately projecting form B.
  • the rod-shaped member alternately pierces the notches from the front surface to the back surface and from the back surface to the front surface of the thermoelectric conversion module, thereby stably protruding a part of the base material in the thickness direction of the sheet.
  • a temperature difference can be reliably provided in the element body. Therefore, thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure A center portion provided at a substantially central position in the in-plane direction of the thermoelectric conversion module in the state of Mode A and partitioned from the outer peripheral portion by the cut portion is partitioned from the outer peripheral portion by the cut portion.
  • the thermoelectric conversion module is connected to the outer peripheral portion via an arm portion, and the extending means is arranged between the back surface of the central portion and the surface of the outer peripheral portion, so that the central portion protrudes to the front side of the thermoelectric conversion module. It is preferable to transform to the state of form B that has been formed.
  • thermoelectric conversion module with excellent thermoelectric conversion characteristics.
  • FIG. 1 is a plan view showing a state of form A of a thermoelectric conversion module (an element body having a plurality of element bodies) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a plan view showing a state of form A of a thermoelectric conversion module (an element body having a single element body) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state of form B of a thermoelectric conversion module (an element body having a plurality of element bodies) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state of form B of a thermoelectric conversion module (an element body having a single element body) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration (uni-leg type) of an element body in a thermoelectric conversion module (an element body having a plurality of element bodies) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing a modification of the configuration of the element body in the thermoelectric conversion module (the element body having a plurality of element bodies) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing a modification of the configuration ( ⁇ type) of the element body in the thermoelectric conversion module (the element body having a plurality of element bodies) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing a modification of the configuration (uni-leg type) of the element body in the thermoelectric conversion module (the element body having a single element body) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing a modification of the configuration ( ⁇ type) of the element body in the thermoelectric conversion module (the element body having a single element body) according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the extension distance, the output voltage, and the output current when the thermoelectric conversion module is extended in the longitudinal direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the extension distance and the output power when the thermoelectric conversion module is extended in the longitudinal direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the stretching distance and the tensile stress when the thermoelectric conversion module is stretched in the longitudinal direction;
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the stretching distance and the Seebeck coefficient when the thermoelectric conversion module is stretched in the longitudinal direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the longitudinal length of an element body and the temperature difference occurring in the longitudinal direction of the element body;
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the longitudinal length of an element body and the generated electromotive force;
  • FIG. 4 is a plan view showing a state of form A of a first modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of the first modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a plan view showing a state of form A of a second modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of a second modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a plan view showing a state of form A of a third modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a plan view showing a state of form A of a fourth modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a plan view showing a state of form A of a fifth modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of a fifth modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a plan view showing a state of form A of a sixth modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a plan view showing a state of form A of a seventh modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a plan view showing a state of form A of the thermoelectric conversion module according to the second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of the thermoelectric conversion module according to the second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a plan view showing a state of form A of the thermoelectric conversion module according to the third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of the thermoelectric conversion module according to the third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a plan view showing a state of form A of the first modified example of the thermoelectric conversion module according to the third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state of form B of the first modified example of the thermoelectric conversion module according to the third embodiment of the present disclosure
  • thermoelectric conversion module 100 includes a base material 10 formed in a sheet shape, and an element body 20 formed on the base material 10 and generating power based on a temperature difference within the thermoelectric conversion module 100 .
  • the horizontal direction in FIG. 1A is the X-axis direction
  • the vertical direction in FIG. 1A is the Y-axis direction
  • the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1A is the Z-axis direction
  • the positive side of the Z-axis direction is the front side of the thermoelectric conversion module 100
  • the negative side of the Z-axis direction is the rear side of the thermoelectric conversion module 100.
  • the base material 10 has a rectangular shape whose longitudinal direction is the X-axis direction in plan view shown in FIG. 1A.
  • a plurality of element bodies 20 that perform thermoelectric conversion are arranged at equal intervals in the longitudinal direction (X-axis direction) of the base material 10 .
  • the element body 20 includes a plurality of elongated element bodies 21-23, which are p-type thermoelectric conversion elements. can be configured to be electrically connected in series by
  • the element body 20 has three element bodies 21-23 arranged in the Y-axis direction.
  • the element bodies 21-23 can be composed of carbon nanotubes (CNT), which are p-type thermoelectric conversion elements, for example.
  • CNT carbon nanotubes
  • the element body 20 may be configured to have a single element body 21 as shown in FIGS. 1B and 3D.
  • the element body 20 in the substrate 10, in the region between the plurality of element bodies 20 arranged in the X-axis direction, the element body 20 extends in the Y-axis direction and is arranged at a substantially central position in the Y-axis direction on the substrate 10. and second cuts 13 extending from both sides of the element body 20 in the Y-axis direction to both ends of the substrate 10 in the Y-axis direction.
  • the first cut portions 11 and the second cut portions 13 are cut portions penetrating the base material 10 in the thickness direction, and are alternately provided at approximately equal intervals in the longitudinal direction (X-axis direction) of the base material 10 .
  • the first cut portion 11 extends beyond the element body 20 in the lateral direction (Y-axis direction) of the base material 10, and is arranged at a substantially central position in the lateral direction (Y-axis direction) of the base material 10. there is In the example of FIG. 1A, the first cut portion 11 has a length of half or more of the length of the base material 10 in the width direction, and both ends of the first cut portion 11 extend in the width direction of the base material 10. It terminates on the inner side of both ends.
  • the element main body 20 is arranged at a substantially central position in the lateral direction (Y-axis direction) of the base material 10.
  • the second notch 13 extends to both ends.
  • the first notches 11 and the second notches 13 extend parallel to each other in the Y-axis direction and are alternately arranged at approximately equal intervals in the X-axis direction.
  • thermoelectric conversion module 100 shown in FIG. 1A shows an initial sheet-like state. This sheet-like form will be referred to as "form A" in the specification and claims of the present application.
  • form A This sheet-like form will be referred to as "form A" in the specification and claims of the present application.
  • the thermoelectric conversion module 100 of form A is stretched in the left-right direction of FIG. 1A and both ends in the longitudinal direction of the thermoelectric conversion module 100 are mounted on the mounting portion 40 that is the stretching means, the first thermoelectric conversion module 100 as shown in FIG.
  • the edges 11a and 11b facing each other in the cut portion 11 and the edges 13a and 13b facing each other in the second cut portion 13 are spaced apart in the horizontal direction of FIGS. 1A and 2A, which is the predetermined extending direction.
  • thermoelectric conversion module 100 is stretched in the left-right direction of FIG. 1A, which is a predetermined direction, from the state of form A, thereby protruding in the thickness direction of the sheet and forming a three-dimensional structure as shown in FIG. 2A. .
  • this conformational form will be referred to as "Form B”.
  • the form B is identified by changing the code like "thermoelectric conversion module 101".
  • thermoelectric conversion module 101 in the state of form B is placed above the heat source 30 as shown in FIG. 2A.
  • the peripheral region of the right end in the longitudinal direction of the plurality of element bodies 21 to 23 (see FIG. 3A) constituting the element body 20 becomes a heat absorbing portion arranged close to the heat source 30 .
  • the longitudinal left end regions of the plurality of element bodies 21 to 23 located on the side opposite to the heat source 30 function as heat radiating portions cooled by natural convection of air.
  • FIG. 2A shows the configuration of form B in which the element body 20 has a single element body as shown in FIG. 1B.
  • FIG. 3A shows an example (so-called "uni-leg type") in which the element body 20 is configured by a plurality of elongated element bodies 21 to 23 that are p-type thermoelectric conversion elements.
  • the area labeled 20 in FIG. 1A corresponds to the area labeled 20 in FIG. 3A.
  • White arrows in the figure indicate the heat flux from the high temperature side to the low temperature side of the element bodies 21-23, and black arrows indicate the direction of the current flowing through the element bodies 21-23.
  • the p-type thermoelectric conversion element when a temperature difference occurs in the element bodies 21-23, holes move from the high temperature side to the low temperature side, so that the low temperature side generates a positive thermoelectromotive force. Therefore, as shown in FIG.
  • the high-temperature-side ends of the plurality of element bodies 21-23 are connected in series with the low-temperature-side ends of the adjacent element bodies 21-23 by the wiring 25, and the low-temperature-side ends are connected in series. are connected in series with the ends of the adjacent element bodies 21-23 on the high temperature side by the wiring 25, the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connections of the element bodies 21-23.
  • the element body 20 has a single element body as shown in FIG. 1B, for example, as shown in FIG. A body 20 may be configured.
  • the high temperature side end of the element body 21 and the low temperature side end of the adjacent element body 21 are connected in series by the wiring 25
  • the low temperature side end of the element body 21 is connected to the high temperature side of the adjacent element body 21 . It is configured by connecting in series with the end on the side and the wiring 25 .
  • thermoelectric conversion elements for the element bodies 21-23, but n-type thermoelectric conversion elements may be used instead.
  • FIG. 3B shows a modification in which the element body 20 is composed of a plurality of elongated element bodies 21, 22A, and 23 including p-type thermoelectric conversion elements and n-type thermoelectric conversion elements.
  • the area labeled 20 in FIG. 1A corresponds to the area labeled 20 in FIG. 3B.
  • the p-type thermoelectric conversion element when there is a temperature difference between the element bodies 21 and 23 as described above, holes move from the high temperature side to the low temperature side, so that the low temperature side generates thermoelectromotive force with the positive electrode.
  • thermoelectric conversion element when a temperature difference occurs in the element body 22A, electrons move from the high temperature side to the low temperature side, so that the high temperature side generates thermoelectromotive force with the positive electrode. Therefore, as shown in FIG. 3B, the high-temperature-side ends of the element bodies 21 and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements, are connected to the high-temperature-side ends of the adjacent n-type thermoelectric conversion element 22A or the adjacent p-type thermoelectric conversion elements.
  • the low-temperature side ends of the element bodies 21 and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements, are connected in series to the low-temperature side ends of the element bodies 21 and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements, and the adjacent n-type thermoelectric elements are connected to the low-temperature side ends of the element bodies 21 and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements.
  • the element body 20 By connecting the low-temperature side end of the element body 22A that is a conversion element or the high-temperature side ends of the adjacent element bodies 21 and 23 that are p-type thermoelectric conversion elements in series with the wiring 25, the element body 20 can A large thermoelectromotive force corresponding to the number of connections of the bodies 21, 22A, 23 can be obtained.
  • FIG. 3C shows a modification ( The so-called " ⁇ -type") is shown.
  • the area labeled 20 in FIG. 1A corresponds to the area labeled 20 in FIG. 3C.
  • the p-type thermoelectric conversion element when a temperature difference occurs in the element bodies 21, 22, and 23 as described above, holes move from the high temperature side to the low temperature side, so that the low temperature side generates thermoelectromotive force with the positive electrode.
  • the n-type thermoelectric conversion element when a temperature difference occurs in the element bodies 21A, 22A, and 23A, electrons move from the high temperature side to the low temperature side, so that the high temperature side generates thermoelectromotive force with the positive electrode. Therefore, as shown in FIG.
  • the high-temperature side ends of the element bodies 21, 22, and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements are connected to the high-temperature side ends of the adjacent n-type thermoelectric conversion element bodies 21A, 22A, and 23A.
  • the ends of the element bodies 21, 22, and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements, are connected in series with the wiring 25, and the ends of the element bodies 21, 22, and 23, which are p-type thermoelectric conversion elements, on the low temperature side are connected to the adjacent element bodies 21A, 22A, and 23A which are n-type thermoelectric conversion elements.
  • the element body 20 can be configured by an elongated element body 21A that is an element.
  • the high temperature side end of the element body 21 is connected in series with the high temperature side end of the adjacent element body 21A by the wiring 25, and the low temperature side end of the element body 21 is connected to the low temperature side of the adjacent element body 21A. It is configured by connecting in series with the end on the side and the wiring 25 .
  • thermoelectric conversion material for forming the p-type thermoelectric conversion elements and the n-type thermoelectric conversion elements constituting the element bodies 21 to 23 is not particularly limited, and bismuth tellurium is used. based compounds, antimony-based compounds, silicon-based compounds, metal oxide-based compounds, Heusler alloy-based compounds, conductive polymer compounds, conductive fibers, composite materials thereof, and the like. Among them, conductive fibers are preferably used, and fibrous carbon nanostructures such as carbon nanotubes (hereinafter also referred to as CNTs) are more preferably used. If CNTs are used, the mechanical strength of the thermoelectric conversion module 100 of the present disclosure can be further improved and the weight can be reduced.
  • CNTs fibrous carbon nanostructures
  • CNTs are not particularly limited, and single-walled CNTs and/or multi-walled CNTs can be used, but the CNTs are preferably single-walled CNTs. This is because single-walled CNTs tend to have superior thermoelectric properties (Seebeck coefficient).
  • single-walled carbon nanotubes when synthesizing CNTs by a chemical vapor deposition method (CVD method) by supplying a raw material compound and a carrier gas onto a base material having a catalyst layer for CNT production on the surface,
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • a method of dramatically improving the catalytic activity of the catalyst layer by allowing a trace amount of oxidizing agent (catalyst activating substance) to exist in the system (super-growth method; see International Publication No. 2006/011655).
  • oxidizing agent catalyst activating substance
  • SGCNT Manufactured CNTs can be used (hereinafter, CNTs manufactured according to such a method may be referred to as "SGCNT").
  • SGCNT has the characteristic that there are many bends.
  • CNTs have high thermal conductivity due to electron transfer, they are also considered to have a high effect of lowering thermal conductivity due to phonon vibration.
  • SGCNTs have more bends than CNTs produced according to other general methods, they have a structure in which phonon vibrations are less likely to be amplified, and a decrease in thermal conductivity due to phonon vibrations can be suppressed. . Therefore, SGCNT can be a superior material as a thermoelectric conversion material compared to other general CNTs.
  • FIG. 4A shows the output voltage of the thermoelectric conversion element when the thermoelectric conversion module (however, in FIG. 1A, the entire shape of the base material 10 is composed of thermoelectric conversion elements) is stretched in a state of being close to the heat source.
  • 4B shows the output current
  • FIG. 4B shows the output power of the thermoelectric conversion element when the thermoelectric conversion module is extended.
  • thermoelectric conversion module by extending the thermoelectric conversion module in the longitudinal direction, the angle between the longitudinal direction of the thermoelectric conversion element and the surface of the heat source increases, so the temperature difference within the thermoelectric conversion element increases. It is thought that the thermoelectromotive force in the thermoelectric conversion element increases as a result.
  • thermoelectric conversion module by stretching the thermoelectric conversion module in the longitudinal direction, as shown in FIG. 4C, the tensile stress applied to the thermoelectric conversion module increases, and accordingly, as shown in FIG. This is considered to be because the heat energy itself increases and the thermoelectric conversion efficiency increases.
  • thermoelectric conversion module the increase in the Seebeck coefficient itself due to the stretching of the thermoelectric conversion module is caused by the change in the electronic structure when a single CNT undergoes a structural change such as bending. That is, it is thought that the bending of the CNTs changes the electrical properties and increases the Seebeck coefficient.
  • thermoelectric conversion element When the Seebeck coefficient itself is increased by stretching the thermoelectric conversion module in the longitudinal direction, only CNT may be used as the material of the thermoelectric conversion element.
  • a material obtained by blending (VDF-TrFE) with CNT may also be used.
  • the CNT When the CNT is mixed with another material to increase the Seebeck coefficient by stretching, the other material is not limited to those mentioned above, and may be any material that enhances the change in the electronic state of the CNT. It is preferably a ferroelectric material with polarization.
  • the longitudinal length of the elongated element bodies 21-23 is preferably 30 [mm] or more, more preferably 40 [mm] or more, and most preferably 60 [mm] or more. preferable.
  • the element body contains CNT, the thickness of the element body: 80 [ ⁇ m], the thermal conductivity in the plane direction of the element body: 10 [W / (m K)], the thermal conductivity in the thickness direction of the element body: Assuming the conditions of 0.1 [W/(mK)] and the temperature difference between the heat source temperature and the ambient temperature: 100 [K], the temperature difference in the element body erected on the surface of the heat source is as shown in FIG. The simulation results were as shown in .
  • the length of the element body is at least 30 [mm] or longer, it becomes easier to ensure the temperature difference in the element body.
  • the thickness of the base material which has thermal conductivity smaller than that of CNT by two orders of magnitude or more, does not significantly affect the temperature difference of the element body. I found out.
  • the width of the element body is d
  • the length in the longitudinal direction is L: L1
  • the number of element bodies is n1
  • the longer the length L in the longitudinal direction the larger the temperature difference between the longitudinal ends can be taken, so the electromotive force of one element body increases, but the number of element bodies n decreases. .
  • the final electromotive force obtained in the thermoelectric conversion module is the electromotive force of one element multiplied by the number n of element bodies
  • the length L of the element bodies in the longitudinal direction can be increased.
  • the temperature difference of one element body is increased by increasing the temperature difference of one element body, and when the longitudinal length L of the element body is shortened and the number n of element bodies is increased, the final electromotive force obtained changes, and the maximum It is believed that there is an optimal value for the longitudinal length L of the element assembly that provides a large electromotive force.
  • FIG. 5B shows the result of examining this by simulation, and it was found that the largest electromotive force was obtained when the length L of the element body in the longitudinal direction was 6 mm.
  • the longitudinal length L of the element body is 5 mm or less, the electromotive force is significantly reduced, whereas when the longitudinal length L of the element body is increased, the electromotive force is gently reduced.
  • the longitudinal length L of the element body is preferably 5 mm or more and 12 mm or less, more preferably 5 mm or more and 8 mm or less.
  • thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 first modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • thermoelectric conversion module 110 according to a first modification of the first embodiment, as shown in FIG. and an element body 20 for generating power.
  • the base material 10 is a sheet-like member having an annular shape in plan view shown in FIG.
  • the base 10 has a first element body 20 extending radially in a region between the plurality of element bodies 20 arranged in the circumferential direction and arranged at a substantially central position in the radial direction of the base 10 . It has cuts 11 and second cuts 13 extending from both radial sides of the element body 20 to both radial ends of the substrate 10 .
  • the first cut portions 11 and the second cut portions 13 are cut portions penetrating the base material 10 in the thickness direction, and are provided alternately in the circumferential direction of the base material 10 .
  • the first cut portion 11 extends beyond the element body 20 in the radial direction of the base material 10 and is arranged at a substantially central position in the radial direction of the base material 10 .
  • the first cut portion 11 has a length of at least half the radial length of the substrate 10 , and both ends of the first cut portion 11 terminate inside the both radial ends of the substrate 10 . ing.
  • the element body 20 is arranged at a substantially central position in the radial direction of the base material 10, and the second incision is made from both sides of the element body 20 in the radial direction to both ends of the base material 10 in the radial direction.
  • a portion 13 extends.
  • the first cuts 11 and the second cuts 13 both extend in the radial direction and are alternately arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • thermoelectric conversion module 110 shown in FIG. 6 is in a sheet-like initial state (form A).
  • the thermoelectric conversion module 110 of form A is deformed so that the radial direction thereof is oriented in the vertical direction, and is attached to the outer peripheral surface of the substantially cylindrical heat source 41 shown in FIG.
  • the edges 11a and 11b facing each other in 11 and the edges 13a and 13b facing each other in the second notch 13 are separated in the circumferential direction of the cylindrical heat source 41, which is the predetermined extending direction.
  • one of the edges 11b and 13b of the first cut portion 11 and the second cut portion 13 is flexurally deformed radially outward of the heat source 41, and the other edge 11a and 13a is flexed radially inward of the heat source 41. transform. Due to the bending deformation of the edge portions of the first cut portion 11 and the second cut portion 13, in the example of FIG. 7, the left end portion of the element body 20 protrudes radially outward of the heat source 41 in the thickness direction of the sheet. Further, the right end portion of the element body 20 protrudes radially inward of the heat source 41 in the thickness direction of the sheet (see FIG. 7).
  • thermoelectric conversion module 110 extends in the circumferential direction of the heat source 41, which is a predetermined direction, from the state of form A, thereby protruding in the thickness direction of the sheet and forming a three-dimensional structure as shown in FIG. B).
  • Form B is identified by changing the sign from form A, such as "thermoelectric conversion module 111".
  • thermoelectric conversion module 111 in the state of form B is arranged on the outer peripheral surface of the heat source 41 as shown in FIG.
  • the left end region in the longitudinal direction located on the side opposite to the heat source 41 in the plurality of element bodies functions as a heat radiating section cooled by natural convection of air.
  • third cuts 11A are provided at four locations in the circumferential direction.
  • the third cut portion 11A is used as a boundary when the annular shape A in FIG. 6 is transformed into the shape B shown in FIG.
  • One side can be reversed and the inner circumference side and the outer circumference side can be exchanged.
  • the modification shown in FIG. 6 has a shape in which the thermoelectric conversion module 100 extending in the horizontal direction in FIG. 1A is extended in the circumferential direction. Therefore, for the configuration of the element body 20, for example, configurations shown in FIGS. 3A to 3E can be adopted.
  • thermoelectric conversion module [Second Modification of First Embodiment] Next, a second modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8
  • thermoelectric conversion module 120 includes a sheet-like base material 10 formed in a rectangular shape and a and an element body 20 for generating power.
  • the base material 10 is a sheet-like member having a rectangular shape in plan view shown in FIG. As shown in FIG. 8, on the substrate 10, a total of four element bodies (FIG. 8 ) is defined as one unit (element body 20), and a plurality of these are arranged in the longitudinal direction of the substrate 10. As shown in FIG. In the region between the plurality of element bodies 20 in the X-axis direction, the first cut portions 12 arranged at substantially the center position in the Y-axis direction of the base material 10 and crossing each other, and the base material from both sides of the element body 20 in the Y-axis direction. and second cut portions 13 extending to both ends of the material 10 in the Y-axis direction. The first cut portion 12 and the second cut portion 13 are cut portions penetrating through the base material 10 in the thickness direction.
  • thermoelectric conversion module 120 shown in FIG. 8 is in a sheet-like initial state "form A". With the thermoelectric conversion module 120 of form A stretched in the left-right direction (X-axis direction) in FIG. The edge portions 12a and 12b facing each other in the portion 12 and the edge portions 13a and 13b facing each other in the second cut portion 13 are separated from each other in the lateral direction of FIGS. 8 and 9, which is the predetermined extending direction. As a result, the spear point-like portion surrounded by the first cut portion 12 and the second cut portion 13 connecting the element bodies 20 in FIG. 8 extends in the X-axis direction.
  • thermoelectric conversion module 121 of form B shown in FIG. 9 When the thermoelectric conversion module 121 of form B shown in FIG. 9 is placed on a heat source (not shown), the above-mentioned spearhead-shaped portion extending in the X-axis direction functions as a heat absorbing portion by being close to the heat source, and the element in FIG.
  • the temperature of both ends of the main body 20 in the Y-axis direction is increased.
  • both ends of the element body 20 in the Y-axis direction are on the high temperature side, and the central portion of the element body 20 on the Y-axis direction is on the low temperature side, and a temperature difference occurs in the longitudinal direction of the element body.
  • the high-temperature-side ends of the element bodies which are a plurality of p-type thermoelectric conversion elements, are connected in series to the low-temperature-side ends of the adjacent element bodies by wiring, and the low-temperature-side is connected in series with the high-temperature side end of the adjacent element body by wiring, the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies.
  • the high temperature side end of the element body that is the p-type thermoelectric conversion element is the high temperature side end of the element body that is the adjacent n-type thermoelectric conversion element or the adjacent p
  • the element body, which is an n-type thermoelectric conversion element is connected in series with the low-temperature side end of the element body, which is a p-type thermoelectric conversion element, by wiring, and is adjacent to the low-temperature side end of the element body, which is a p-type thermoelectric conversion element.
  • the element body 20 By connecting the end on the low temperature side or the end on the high temperature side of the element body which is the adjacent p-type thermoelectric conversion element in series by wiring, the element body 20 generates a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies. Obtainable.
  • the high temperature side end of the element body that is the p-type thermoelectric conversion element is connected in series with the high temperature side end of the adjacent n-type thermoelectric conversion element by wiring.
  • the element body 20 is connected in series with the low temperature side end of the element body that is the p-type thermoelectric conversion element and the adjacent n-type thermoelectric conversion element that is the low temperature side end of the element body by wiring. , a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connections of the element bodies can be obtained.
  • thermoelectric conversion module [Third Modification and Fourth Modification of First Embodiment] Next, a third modified example and a fourth modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 10 shows a third modified example and a fourth modified example of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure.
  • thermoelectric conversion module 130 according to a third modified example and a thermoelectric conversion module 140 according to a fourth modified example of the first embodiment are, as shown in FIGS. and an element body 20 which is formed on the substrate 10 and generates power based on the temperature difference.
  • thermoelectric conversion module 130 in the thermoelectric conversion module 130 according to the third modification, the second cut portions 13 provided at line-symmetrical positions with respect to the first cut portions 11 oriented in the Y-axis direction are different from the first embodiment. It is similar to the first embodiment except that it extends at an angle to the axial direction.
  • a fourth modification shown in FIG. 11 also has a configuration similar to that of the third modification, except that the pitch of the cut portions in the X-axis direction is different from that of the third modification. Therefore, detailed description here is omitted.
  • thermoelectric conversion module [Fifth Modification of First Embodiment] Next, a fifth modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 12 a fifth modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 12 a fifth modification of the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • thermoelectric conversion module 150 includes a sheet-like base material 10 formed in a rectangular shape and a and an element body 20 for generating power.
  • the base material 10 is a sheet-like member having a rectangular shape in plan view shown in FIG.
  • the substrate 10 is provided with an element body 20 in which three element bodies are arranged in a direction toward the positive side in the X-axis direction and the brass side in the Y-axis direction.
  • the element bodies 20 are arranged side by side at substantially equal intervals in the X-axis direction.
  • a first notch 14 extending in the arrangement direction of the element bodies is provided outside the longitudinal end of each element body in the element body 20 .
  • the first cut portion 14 is arranged at a substantially central position in the Y-axis direction of the base material 10 and is inclined with respect to the Y-axis direction, and terminates in a region inside both ends of the base material 10 in the Y-axis direction. is doing.
  • the base material 10 has second cuts 13 extending to both ends of the base material 10 in the Y-axis direction except for the region of the element body 20 .
  • the first cut portion 12 and the second cut portion 13 are cut portions penetrating through the base material 10 in the thickness direction.
  • the thermoelectric conversion module 150 shown in FIG. 12 is in a sheet-like initial state (form A).
  • the thermoelectric conversion module 150 of form A is stretched in the left-right direction of FIG. 12 and both ends in the longitudinal direction of the thermoelectric conversion module 150 are mounted on mounting portions (not shown) that are extension means, a second
  • the edges 14a and 14b facing each other in the first notch 14 and the edges 13a and 13b facing each other in the second notch 13 are separated from each other in the horizontal direction of FIGS. 12 and 13, which is the predetermined extending direction.
  • the edges 14a and 13a on the left side in FIG. 13 are flexurally deformed upward
  • the edge portions 14b and 13b on the right side in FIG. 13 are flexurally deformed downward. Due to the bending deformation of the edges of the first cut portion 14 and the second cut portion 13, in the example of FIG. Further, the left end portion of the element body 20 protrudes downward (back side) in the thickness direction of the sheet (see FIG. 13).
  • thermoelectric conversion module 150 is stretched in the left-right direction of FIG. 12, which is a predetermined direction, from the state of form A, so that it protrudes in the thickness direction of the sheet and has a three-dimensional structure as shown in FIG. B).
  • the longitudinal right end portion of each element body constituting the element body 20 protrudes upward, and the longitudinal left end portion of each element body protrudes downward. Therefore, by arranging the thermoelectric conversion module 150 shown in FIG. 13 on a heat source, it is possible to create a temperature difference in the longitudinal direction of each element body constituting the element body 20 . Therefore, thermoelectric conversion characteristics can be enhanced.
  • thermoelectric conversion module 160 according to a sixth modification of the first embodiment and a thermoelectric conversion module 170 according to a seventh modification are, as shown in FIGS. and an element main body 20 which is formed in the body and generates power based on the temperature difference.
  • thermoelectric conversion module 160 compared to the first embodiment, the plurality of first cuts 11 oriented in the Y-axis direction and arranged at equal intervals in the X-axis direction are arranged in the X-axis direction. It is similar to the first embodiment, except that it is gradually offset in the negative direction along the Y axis toward the positive side.
  • the outer shape of the base material 10 is a rhombus, and the element main body 20 and the notch are not provided in the central portion in the X-axis direction. Others are similar to the configuration of the first embodiment. Therefore, detailed description here is omitted.
  • the present embodiment is a sheet-shaped thermoelectric conversion module that is placed in contact with or in close proximity to a heat source and generates power based on the temperature difference between a portion near the heat source and a portion away from the heat source.
  • the thermoelectric conversion module 100 has a cut portion penetrating in the thickness direction of the sheet, and the thermoelectric conversion module 100 is stretched in a predetermined direction so that the edges of the cut portion facing each other are separated from each other from the sheet-like form A. It was constructed so as to deform into a three-dimensional structure form B projecting in the sheet thickness direction.
  • the sheet-shaped thermoelectric conversion module 100 is deformed into a three-dimensional structure by a simple method of stretching in a predetermined direction and brought close to the heat source, thereby increasing the temperature inside the sheet-shaped thermoelectric conversion module 100.
  • the thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • the sheet-like base material 10 and the element body 20 formed on the base material 10 are provided.
  • the portions protruding in the thickness direction of the sheet in the thermoelectric conversion module 100 can be formed with thermoelectric conversion elements, so that the thermoelectric conversion characteristics can be improved using a smaller amount of thermoelectric conversion material. be able to.
  • the element body 20 includes element bodies 21 to 23 formed in an elongated shape, and the element bodies 21 to 23 have both ends in the longitudinal direction of the element body in the state of the form B. It is preferable that they are arranged so as to be separated from each other in the projecting direction. By adopting such a configuration, it is possible to efficiently obtain a temperature difference in the longitudinal direction of the element body by bringing the back surface of the sheet close to the heat source, thereby improving thermoelectric conversion characteristics.
  • the element body 20 includes a plurality of element bodies 21 to 23 formed in an elongated shape, and the plurality of element bodies 21 to 23 have adjacent element bodies at the ends in the longitudinal direction. Electrically connected in series is preferred. By adopting such a configuration, the thermoelectromotive force generated in the element body can be increased by the series connection and output.
  • the element bodies 21 to 23 are configured to contain carbon nanotubes.
  • the length in the longitudinal direction of the element bodies 21-23 is configured to be 30 mm or more.
  • the length in the longitudinal direction of the element bodies 21-23 is configured to be 5 mm or more and 12 mm or less.
  • the thermal conductivity of the base material is configured to be 5.0 [W/(m ⁇ K)] or less.
  • thermoelectric conversion module 100 in the state of form B corresponds to the element main body 20 as the power generation section, the heat absorption section in contact with or in close proximity to the heat source 30, and the radiator having a temperature lower than that of the heat source 30.
  • a heat radiating section may be provided that is in contact with or in close proximity to the heat absorbing section and that is disposed on the opposite side of the heat absorbing section in the direction in which the sheet protrudes.
  • thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • the predetermined direction is configured to be a direction substantially perpendicular to the extending direction of the notch in the in-plane direction of the thermoelectric conversion module 100 in the state A.
  • the thermoelectric conversion module 100 can be stretched in a predetermined direction to increase the bending around the cut portion and protrude in the thickness direction of the sheet, thereby effectively creating a temperature difference within the element body 20 . can be done.
  • the cut portions include the first cut portion 11 arranged at a substantially central position in the direction perpendicular to the predetermined direction in the region between the plurality of element bodies 20 arranged in the predetermined direction, and the element bodies 20 second cuts 13 extending to both ends of the thermoelectric conversion module 100 from both sides in a direction orthogonal to a predetermined direction in did.
  • the edge portions 11a and 11b of the first cut portion 11 are separated to facilitate displacement of the end portion of the element body 20 in a predetermined direction in the direction orthogonal to the sheet thickness, and the second cut portion 13 can be easily displaced.
  • the edges 13a and 13b the rigidity in the direction in which the element body 20 stands up can be further reduced.
  • thermoelectric conversion module 200 includes a sheet-like substrate 10 and an element body 20 formed on the substrate 10 and generating power based on the temperature difference within the thermoelectric conversion module 200. ing.
  • the base material 10 has a substantially square shape in plan view shown in FIG.
  • the base material 10 has a cut portion 15 spirally extending from an annular inner peripheral portion 10b having an opening 10a toward an outer peripheral portion 10c provided concentrically with the inner peripheral portion 10b.
  • a plurality of cut portions 15 are formed at approximately equal intervals in the circumferential direction.
  • an element body 20 for thermoelectric conversion is arranged in a region between the notches 15 adjacent in the circumferential direction.
  • thermoelectric conversion module 200 shown in FIG. 16 is in a sheet-like initial state (form A).
  • the inner peripheral portion 10b of the thermoelectric conversion module 200 of Mode A is stretched in the thickness direction of the sheet in FIG.
  • the edge portions 15a and 15b of the cut portion 15 facing each other are separated from each other in the substantially horizontal direction.
  • the end portion on the inner peripheral side of the element main body 20 is displaced upward (front side) in the thickness direction of the sheet (see FIG. 17).
  • thermoelectric conversion module 200 is stretched in a predetermined direction perpendicular to the paper surface of FIG. 16 from the state of form A, thereby protruding in the thickness direction of the sheet and having a three-dimensional structure as shown in FIG. (Form B). Moreover, the form B is identified by changing the code like "thermoelectric conversion module 201".
  • thermoelectric conversion module 201 in form B can be placed on a heat source (not shown).
  • a heat source not shown
  • the outer peripheral side in the longitudinal direction of the element body that constitutes the element body 20 becomes a heat absorbing portion arranged close to the heat source 30 .
  • the longitudinally inner peripheral side of the element body located on the side opposite to the heat source functions as a heat radiating section cooled by natural convection of air.
  • thermoelectric conversion element When a p-type thermoelectric conversion element is used for the element body constituting the element main body 20, similarly to the configuration of FIG.
  • the low-temperature side end (the radially inner end in the example of FIG. 17) of one element body adjacent in the direction is connected in series by wiring, and the low-temperature side end is connected in the circumferential direction to the other element body adjacent in the circumferential direction.
  • the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies by connecting in series with the end on the high temperature side by wiring.
  • an element body which is one p-type thermoelectric conversion element, is arranged on the upper surface (surface) of each spiral arm 15c partitioned by the notch 15, but it is not limited to this aspect.
  • n-type thermoelectric conversion elements may be arranged.
  • the entire spiral arm 15c may be formed of a thermoelectric conversion element.
  • one p-type thermoelectric conversion element and one n-type thermoelectric conversion element are arranged on each of the front and back sides of each spiral arm 15c, and the end of the element body, which is the p-type thermoelectric conversion element, on the high temperature side is on the opposite side of the spiral arm 15c.
  • thermoelectric conversion element It is an n-type thermoelectric conversion element that is connected in series with the high temperature side end of the element body that is the n-type thermoelectric conversion element of the surface by wiring, and that the low temperature side end of the element body that is the p-type thermoelectric conversion element is adjacent. It may be configured so as to be connected in series with the low-temperature side end of the element assembly by wiring.
  • the predetermined direction is configured to be substantially perpendicular to the in-plane direction of the sheet-like thermoelectric conversion module 200 of form A.
  • the direction in which the stretching means pulls the thermoelectric conversion module 200 coincides with the stretching direction of the thermoelectric conversion module 200, so that the thermoelectric conversion module 200 can be reliably stretched by the stretching amount necessary for desired power generation. can be done.
  • the notch 15 spirally extends from the inner peripheral portion 10b of the thermoelectric conversion module 200 in the state of A to the outer peripheral portion 10c provided concentrically with the inner peripheral portion 10b.
  • the inner peripheral portion 10b protrudes in the thickness direction of the thermoelectric conversion module 200, and either the inner peripheral portion 10b or the outer peripheral portion 10c is arranged in contact with or close to the heat source.
  • the thermoelectric conversion module 200 has an axially symmetrical structure, and each element body can stably generate power corresponding to the protrusion amount of the inner peripheral portion 10b.
  • thermoelectric conversion module 300 includes a sheet-like substrate 10 and an element body 20 formed on the substrate 10 and generating power based on the temperature difference within the thermoelectric conversion module 300. ing.
  • the base material 10 has a rectangular shape elongated in the Y-axis direction in plan view shown in FIG.
  • the substrate 10 is formed with an element body 20 that performs thermoelectric conversion and is composed of a total of six element bodies arranged in two in the X-axis direction and three in the Y-axis direction.
  • four element bodies 20 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction as shown in FIG. 10 are provided with notches 16 that terminate inside of both ends in the X-axis direction. Therefore, two parallel cuts 16 are provided between the element bodies 20 as shown in FIG.
  • the notches 16 extend substantially in the same direction (X-axis direction) in the in-plane direction of the thermoelectric conversion module 300 and are spaced apart in the Y-axis direction.
  • thermoelectric conversion module 300 shown in FIG. 18 is in a sheet-like initial state (form A).
  • a rod-shaped member 43 as an extending means extends from the front surface of the thermoelectric conversion module 300 (the surface where the element body 20 is arranged in FIG. 18) to the rear surface.
  • the rod-like members 43 are mounted so as to alternately pierce the cut portions 16 from the rear surface to the front surface.
  • the opposing edges 16a and 16b of the cut portion 16 are spaced apart in the thickness direction of the sheet, and the central position of the element body 20 in the X-axis direction is located from the thermoelectric conversion module 300 of form A to the thickness of the sheet.
  • thermoelectric conversion module 300 protrudes upward (front side) and transforms into a three-dimensional form (form B).
  • the regions where the element bodies 20 are arranged protrude to the front side of the thermoelectric conversion module 300, and the regions between the element bodies 20 in the Y-axis direction are the thermoelectric conversion modules 300. protrude on the back side.
  • thermoelectric conversion module 301 in the state of form B can be placed on a heat source (not shown) such that the back surface of the thermoelectric conversion module 301 is close to the heat source.
  • the longitudinal outer side of the element body that constitutes the element body 20 becomes a heat absorbing portion that is arranged close to the heat source 30 .
  • the longitudinal inner side of the element body located on the side opposite to the heat source functions as a heat radiating section cooled by natural convection of air.
  • the high temperature side end of the element body (the outer end in the example of FIG. 19) is adjacent to By connecting the low-temperature side end of the element body (inside end in the example of FIG. 19) in series with the wiring, and connecting the low-temperature side end with the high-temperature side of the adjacent element body in series with the wiring. , the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connections of the element bodies.
  • the ends of the p-type thermoelectric conversion elements on the high temperature side are adjacent to each other as in the configuration of FIG. 3B.
  • the high temperature side end of the n-type thermoelectric conversion element or the low temperature side end of the adjacent p-type thermoelectric conversion element is connected in series by wiring, and the low temperature side end is connected to the low temperature side of the adjacent n-type thermoelectric conversion element or the high-temperature-side ends of the adjacent p-type thermoelectric conversion elements in series by wiring, the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies.
  • the high temperature side end of the p-type thermoelectric conversion element is connected in series with the high temperature side end of the adjacent n-type thermoelectric conversion element by wiring, and the low temperature side end is connected to the adjacent n-type thermoelectric conversion element.
  • the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies by connecting in series with the ends of the n-type thermoelectric conversion elements on the low temperature side by wiring.
  • thermoelectric conversion module [First Modification of Third Embodiment] Next, a first modification of the thermoelectric conversion module according to the third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 20 and 21.
  • FIG. 20 First Modification of Third Embodiment
  • the thermoelectric conversion module 310 includes a sheet-like substrate 10 and an element body 20 formed on the substrate 10 and generating power based on the temperature difference within the thermoelectric conversion module 310. ing.
  • the base material 10 has a substantially square shape in plan view shown in FIG.
  • the substrate 10 has a central cut portion 17 for forming a substantially square central portion 17c of the substrate 10, and radially extending from the central portion 17c toward the corners of the substrate 10.
  • An arm notch 18 is provided to define the arm 18c.
  • the arm portion 18c is partitioned from the outer peripheral portion 10e by the arm cut portion 18.
  • an element body 20 extending in the longitudinal direction of the arm portions 18c is arranged.
  • thermoelectric conversion module 310 shown in FIG. 20 is in a sheet-like initial state (form A).
  • a rectangular parallelepiped corner member 45 as an extending means is attached to the rear surface of the central portion 17c and the outer peripheral portion 10e.
  • the opposing edges 17a, 17b of the central cutout 17 are spaced apart in the thickness direction of the sheet, and the opposing edges 18a, 18b of the arm cuts 18 are spaced apart in the thickness direction of the sheet.
  • the central portion 17c of the thermoelectric conversion module 310 of form A protrudes upward (front side) in the thickness direction of the sheet, and is deformed into a three-dimensional form (form B).
  • thermoelectric conversion module 311 in the state of form B can be placed on a heat source (not shown) such that the back surface of the thermoelectric conversion module 311 is close to the heat source.
  • the longitudinal outer side of the element body that constitutes the element body 20 becomes a heat absorbing portion that is arranged close to the heat source 30 .
  • the longitudinal inner side of the element body located on the side opposite to the heat source functions as a heat radiating section cooled by natural convection of air.
  • the high temperature side end of the element body (the outer end in the example of FIG. 21) is replaced with another By connecting the end of the element body on the low temperature side (the inner end in the example of FIG. 21) in series by wiring, and by connecting the end on the low temperature side to the end on the high temperature side of the other element body in series by wiring. , the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connections of the element bodies.
  • the high temperature side end of the p-type thermoelectric conversion element is The high temperature side end of the n-type thermoelectric conversion element or the low temperature side end of the other p-type thermoelectric conversion element is connected in series by wiring, and the low temperature side end is connected to the low temperature side of the other n-type thermoelectric conversion element or the high-temperature-side end of another p-type thermoelectric conversion element in series by wiring, the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies.
  • the high temperature side end of the p-type thermoelectric conversion element is connected in series with the high temperature side end of another n-type thermoelectric conversion element by wiring,
  • the element body 20 can obtain a large thermoelectromotive force corresponding to the number of connected element bodies.
  • the plurality of cut portions 16 extending substantially in the same in-plane direction of the thermoelectric conversion module 300 in the state of A are spaced apart in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the cut portions.
  • the extending means alternately pierces the plurality of cuts 16 from the front surface to the back surface and from the back surface to the front surface of the thermoelectric conversion module 300, so that the area between the adjacent cuts 16 extends to the front side of the thermoelectric conversion module. And it was configured to transform into the state of form B alternately protruding to the back side.
  • the rod-shaped member alternately pierces the notches 16 from the front surface to the back surface and from the back surface to the front surface of the thermoelectric conversion module 300, so that a part of the base material 10 is stabilized in the thickness direction of the sheet.
  • a temperature difference can be reliably provided in the element body 20 . Therefore, thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • the center portion 17 c provided at the substantially center position in the in-plane direction of the thermoelectric conversion module 310 in the state of Mode A and formed by the center cut portion 17 to be partitioned with respect to the outer peripheral portion 10 e is the arm cut portion 18 .
  • a part of the substrate 10 stably protrudes in the thickness direction of the sheet, so that a temperature difference can be reliably provided in the element body 20 . Therefore, thermoelectric conversion characteristics can be improved.
  • thermoelectric conversion module may be entirely formed of thermoelectric conversion elements without providing the substrate 10 .
  • the ends of the thermoelectric conversion module in the extension direction are configured to extend in a predetermined direction by being attached to the attachment portion, but the present invention is not limited to this aspect.
  • the thermoelectric conversion module may be stretched in a predetermined direction when the user wears clothing or the like sewn with the thermoelectric conversion module, or the user may stretch the thermoelectric conversion module by pulling it in a predetermined direction.
  • the stretching means of the present disclosure includes a broad concept that can stretch the thermoelectric conversion module in a predetermined direction.
  • thermoelectric conversion module 100 it is possible to provide a sheet-shaped thermoelectric conversion module 100 with excellent thermoelectric conversion characteristics.

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Abstract

本開示は、熱電変換特性に優れたシート状の熱電変換モジュールを提供することを目的とする。本開示の熱電変換モジュール（１００）は、熱源に当接または近接して配置され、熱源近傍の部分と熱源から離間した部分との温度差に基づいて発電する、シート状に形成された熱電変換モジュール（１００）であって、シートの厚み方向に貫通する切込み部を有し、熱電変換モジュール（１００）は、所定方向に延伸させることによって切込み部の互いに対向する縁部同士が離間し、シート状の形態Ａからシート厚み方向へ突出する立体構造状の形態Ｂへと変形することを特徴とする。

Description

熱電変換モジュール 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年　３月３１日に出願された日本国特許出願第２０２１－　６２１０５号に基づく優先権を主張するものであり、この特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。
　本開示は、熱電変換モジュールに関する。
　近年、シート状の熱電変換素子を用いた、フレキシブルで薄型軽量のシート状熱電変換モジュールが提案されている。例えば、特許文献１には、熱電変換モジュールの両面に熱伝導率が異なる材料で構成された柔軟性を有するフィルム状基板を設け、熱伝導率が高い材料が基板の外面の一部分に位置するように構成された、熱電変換素子が開示されている。
特許第３９８１７３８号公報
　しかし、特許文献１では、基板の厚み方向の温度勾配を基板の面内方向の温度勾配に変換しているため、熱電変換素子の面積を大きくしないと発電に必要な温度差が得られにくかった。また、様々な形状や温度差の方向性を有する熱源に対して柔軟に対応しづらく、これらの点において改善の余地があった。
　そこで、本開示の目的は、上述した課題を解決し、熱電変換特性に優れたシート状の熱電変換モジュールを提供することにある。
　この開示は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本開示の熱電変換モジュールは、熱源に当接または近接して配置され、熱源近傍の部分と熱源から離間した部分との温度差に基づいて発電する、シート状に形成された熱電変換モジュールであって、シートの厚み方向に貫通する切込み部を有し、前記熱電変換モジュールは、所定方向に延伸させることによって前記切込み部の互いに対向する縁部同士が離間し、シート状の形態Ａからシート厚み方向へ突出する立体構造状の形態Ｂへと変形することを特徴とする。このような構成の採用によって、シート状の熱電変換モジュールを所定方向に延伸させるという簡便な手法により立体構造状の形態へと変形させて熱源に近接させることによって、シート状の熱電変換モジュール内の温度差を増大させて熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、シート状の基材と、前記基材上に形成された素子本体とを備えることが好ましい。このような構成の採用によって、熱電変換モジュール内において、シートの厚み方向に突出する部位のみを熱電変換素子で形成することができるので、より少ない熱電変換材料を用いて熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記素子本体は、長尺状に形成された素子体を備え、前記素子体は、該素子体の長手方向両端部が、前記形態Ｂの状態においてシートの突出方向に互いに離れるように配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、シート裏面を熱源に近接させることで素子体の長手方向の温度差を効率よくもうけて熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記素子本体は、長尺状に形成された複数の素子体を備え、前記複数の素子体は、長手方向端部において、隣接する素子体同士が電気的に直列に接続されていることが好ましい。このような構成の採用によって、素子体内で生じた熱起電力を直列接続により増大させて出力することができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記素子体は、カーボンナノチューブを含むことが好ましい。このような構成の採用によって、熱電変換モジュールの延伸によって素子体のゼーベック係数自体を増加させる効果を得ることができるため、熱電変換特性を向上させることができる。また、熱電変換モジュールの機械的強度を更に向上させるとともに軽量化することができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記素子体の長手方向の長さは、３０ｍｍ以上であることが好ましい。このような構成の採用によって、素子体内の温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記素子体の長手方向の長さは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。このような構成の採用によって、同じカーボンナノチューブの使用量に対して熱電変換モジュールで発生させる起電力を高めることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記基材の熱伝導率は、５．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下であることが好ましい。このような構成の採用によって、素子体の長手方向の熱伝導を抑制して温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記熱電変換モジュールは、前記形態Ｂの状態において、発電部としての前記素子本体と、熱源に当接または近接する吸熱部と、熱源より低い温度の放熱体に当接または近接するとともにシートの突出方向における前記吸熱部の反対側に配置される放熱部とを備えることが好ましい。このような構成の採用によって、素子体の長手方向の温度差を大きくすることができるので、熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、複数の前記切込み部を有することが好ましい。このような構成の採用によって、複数の素子本体の温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記所定方向は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける前記切込み部の延在方向に略直交する方向であることが好ましい。このような構成の採用によって、熱電変換モジュールを所定方向に延伸させることで切込み部周りの撓みを増加させシートの厚み方向に突出させて、素子本体内に温度差を効果的にもうけることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記所定方向は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールの面内方向における前記切込み部の延在方向に略直交する方向であることが好ましい。このような構成の採用によって、熱電変換モジュールを所定方向に延伸させることで切込み部周りの撓みを増加させシートの厚み方向に突出させて、素子本体内に温度差を効果的にもうけることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記切込み部は、前記所定方向に並べられた複数の前記素子本体の間の領域において前記所定方向に直交する方向略中央位置に配置される第１切込み部と、前記素子本体における前記所定方向に直交する方向両側から前記熱電変換モジュールの両端部まで延びる第２切込み部とを有し、前記第１切込み部と前記第２切込み部が前記所定方向に交互に設けられていることが好ましい。このような構成の採用によって、第１切込み部における縁部の離間によって素子本体の所定方向端部をシート厚みに直交する方向に変位し易くするとともに、第２切込み部の縁部の離間によって素子本体が起立する方向の剛性を更に下げることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記所定方向は、前記形態Ａのシート状の前記熱電変換モジュールの面内方向に略直交する方向であることが好ましい。このような構成の採用によって、延伸手段が熱電変換モジュールを引っ張る方向と熱電変換モジュールの延伸方向が一致するので、熱電変換モジュールを所望の発電に必要な延伸量だけ確実に延伸させることができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、前記切込み部は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける内周部から該内周部と同心状に設けられた外周部に向かって螺旋状に延びており、前記形態Ｂの状態において、前記内周部が前記熱電変換モジュールの厚み方向に突出するとともに、前記内周部又は前記外周部のいずれか一方が熱源に当接または近接して配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、熱電変換モジュールが軸対称構造を備えており、各素子体が内周部の突出量に対応した安定した発電を行うことができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、
　前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールの面内方向における略同一方向に延びる複数の前記切込み部が、該切込み部の延在方向に略直交する方向に離間して配置され、
　延伸手段が前記複数の前記切込み部を前記熱電変換モジュールの表面から裏面へ及び裏面から表面へと交互に貫くことによって、隣接する前記切込み部の間の領域が前記熱電変換モジュールの表側及び裏側に交互に突出した形態Ｂの状態へと変形することが好ましい。このような構成の採用によって、棒状部材が切込み部を熱電変換モジュールの表面から裏面へ及び裏面から表面へと交互に貫くことによって基材の一部をシートの厚み方向に安定して突出させることにより素子本体に確実に温度差を設けることができる。従って、熱電変換特性を改善することができる。
　ここで、本開示の熱電変換モジュールにおいて、
前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける面内方向略中央位置に設けられ前記切込み部により外周部に対して区画形成された中央部が、前記切込み部により前記外周部に対して区画形成されたアーム部を介して前記外周部と連結されており、延伸手段が前記中央部の裏面と前記外周部の表面に間に配置されることによって、前記中央部が前記熱電変換モジュールの表側に突出した形態Ｂの状態へと変形することが好ましい。このような構成の採用によって、基材の一部をシートの厚み方向に安定して突出させることにより素子本体に確実に温度差を設けることができる。従って、熱電変換特性を改善することができる。
　本開示によれば、熱電変換特性に優れたシート状の熱電変換モジュールを提供することができる。
本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が複数の素子体を有するもの）の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が単一の素子体を有するもの）の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が複数の素子体を有するもの）の形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が単一の素子体を有するもの）の形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が複数の素子体を有するもの）における素子本体の構成（ユニレグ型）を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が複数の素子体を有するもの）における素子本体の構成の変形例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が複数の素子体を有するもの）における素子本体の構成（π型）の変形例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が単一の素子体を有するもの）における素子本体の構成（ユニレグ型）の変形例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール（素子本体が単一の素子体を有するもの）における素子本体の構成（π型）の変形例を示す図である。 熱電変換モジュールを長手方向に延伸したときの延伸距離と出力電圧及び出力電流との関係を示す図である。 熱電変換モジュールを長手方向に延伸したときの延伸距離と出力電力との関係を示す図である。 熱電変換モジュールを長手方向に延伸したときの延伸距離と引張応力との関係を示す図である。 熱電変換モジュールを長手方向に延伸したときの延伸距離とゼーベック係数との関係を示す図である。 素子体の長手方向長さと素子体の長手方向に発生する温度差との関係を示す図である。 素子体の長手方向長さと発生する起電力との関係を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例の形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第２変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第２変形例の形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第３変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第４変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第５変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第５変形例の形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第６変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第７変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第２実施形態に係る熱電変換モジュールの形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第２実施形態に係る熱電変換モジュールの形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュールの形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュールの形態Ｂの状態を示す斜視図である。 本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例の形態Ａの状態を示す平面図である。 本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例の形態Ｂの状態を示す斜視図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。
［第１実施形態］
　図１Ａから図３Ｅは、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュール１００，１０１の構成を示す図である。熱電変換モジュール１００は、シート状に形成された基材１０と、基材１０上に形成され熱電変換モジュール１００内の温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　なお、本願の明細書、特許請求の範囲、及び図面においては、図１Ａの左右方向をＸ軸方向、図１Ａの上下方向をＹ軸方向としている。また、図１Ａにおける紙面に垂直方向をＺ軸方向としており、Ｚ軸方向プラス側が熱電変換モジュール１００の表側、Ｚ軸方向マイナス側が熱電変換モジュール１００の裏側である。
　基材１０は、図１Ａに示す平面視において、Ｘ軸方向が長手方向となる矩形形状を有している。本実施形態において、基材１０の長手方向（Ｘ軸方向）には、熱電変換を行う複数の素子本体２０が等間隔で配置されている。
　素子本体２０は、例えば図３Ａに示すように、ｐ型熱電変換素子である複数の長尺状の素子体２１－２３が、それらの長手方向端部が隣接する素子体２１－２３と配線２５によって電気的に直列接続されるように構成することができる。図３Ａの例において、素子本体２０は、Ｙ軸方向に並ぶ３つの素子体２１－２３を備えている。図３Ａの例において、素子体２１－２３は、例えばｐ型熱電変換素子であるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）で構成することができる。なお、素子本体２０は、図１Ｂ及び図３Ｄに示すように、単一の素子体２１を有するように構成してもよい。
　基材１０には、図１Ａに示すように、Ｘ軸方向に並べられた複数の素子本体２０の間の領域において、Ｙ軸方向に延びるとともに基材１０におけるＹ軸方向略中央位置に配置される第１切込み部１１と、素子本体２０におけるＹ軸方向両側から基材１０のＹ軸方向両端部まで延びる第２切込み部１３とを有している。第１切込み部１１及び第２切込み部１３は、基材１０の厚み方向に貫通する切込み部であり、基材１０の長手方向（Ｘ軸方向）に交互に略等間隔で設けられている。
　第１切込み部１１は、基材１０の短手方向（Ｙ軸方向）に素子本体２０を越えて延びており、基材１０の短手方向（Ｙ軸方向）の略中央位置に配置されている。図１Ａの例では、第１切込み部１１は、基材１０の短手方向長さの半分以上の長さを備えており、第１切込み部１１の両端部は、基材１０の短手方向両端部よりも内側で終端している。
　素子本体２０は、図１Ａに示すように、基材１０の短手方向（Ｙ軸方向）の略中央位置に配置されており、素子本体２０のＹ軸方向両側から基材１０のＹ軸方向両端部まで第２切込み部１３が延びている。第１切込み部１１及び第２切込み部１３は、互いに平行にＹ軸方向に延びており、Ｘ軸方向に略等間隔で交互に配置されている。
　図１Ａに示す熱電変換モジュール１００は、シート状の初期状態を示している。このシート状の形態を、本願の明細書及び特許請求の範囲では、「形態Ａ」と呼ぶことにする。この形態Ａの熱電変換モジュール１００を図１Ａの左右方向に延伸した状態で、熱電変換モジュール１００の長手方向両端部を延伸手段である装着部４０に装着すると、図２Ａに示すように、第１切込み部１１における互いに対向する縁部１１ａ，１１ｂ同士、及び第２切込み部１３における互いに対向する縁部１３ａ，１３ｂ同士が所定の延伸方向である図１Ａ及び図２Ａの左右方向に離間する。これによって、図２Ａの右側の縁部１１ｂ、１３ｂが上方に撓み変形するとともに図１Ａの左側の縁部１１ａ，１３ａが下方に撓み変形する。この第１切込み部１１及び第２切込み部１３の縁部の撓み変形によって、図１Ａの例では素子本体２０の左端部がシートの厚み方向の上方（表側）に突出する。また、素子本体２０の右端部がシートの厚み方向の下方（裏側）に突出する（図２Ａ参照）。
　本実施形態では、形態Ａの状態から熱電変換モジュール１００が所定方向である図１Ａの左右方向に延伸することによって、シートの厚み方向に突出し、図２Ａに示すような立体構造状の形態となる。本願の明細書及び特許請求の範囲では、この立体構造状の形態を「形態Ｂ」と呼ぶことにする。また、形態Ｂを「熱電変換モジュール１０１」のように符号を変えて識別することにする。
　本実施形態において、形態Ｂの状態の熱電変換モジュール１０１は、図２Ａに示すように熱源３０の上に配置されている。これによって、素子本体２０を構成する複数の素子体２１－２３（図３Ａ参照）における長手方向右端部の周辺領域が熱源３０に近接して配置される吸熱部となる。また、複数の素子体２１－２３における熱源３０とは反対側に位置する長手方向左端部の領域が空気の自然対流によって冷却される放熱部として機能する。なお、図２Ａにおいて熱電変換モジュール１０１の上方に熱源３０より温度が低い放熱体を配置し、放熱部を放熱体により積極的に冷却することによって複数の素子体２１－２３の長手方向の温度差を大きくするように構成してもよい。なお、図１Ｂに示すように素子本体２０が単一の素子体を有する場合の形態Ｂの構成を図２Ｂに示している。
　図３Ａには、ｐ型熱電変換素子である複数の長尺状の素子体２１－２３によって素子本体２０を構成する例（いわゆる「ユニレグ型」）を示している。図１Ａにおいて、符号２０を付した領域は、図３Ａにおいて符号２０を付した領域に対応している。図中の白抜き矢印は、素子体２１－２３の高温側から低温側に向かう熱流束を示し、黒矢印は、素子体２１－２３に流れる電流の向きを示している。ｐ型熱電変換素子は、素子体２１－２３内に温度差が生じると、ホールが高温側から低温側へ移動するため、低温側が正極となる熱起電力を発生させる。従って、図３Ａに示すように、複数の素子体２１－２３の高温側の端部を隣接する素子体２１－２３の低温側の端部と配線２５により直列接続するとともに、低温側の端部を隣接する素子体２１－２３の高温側の端部と配線２５により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体２１－２３の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　なお、素子本体２０が図１Ｂに示すように単一の素子体を有する場合には、例えば図３Ｄに示すように、ｐ型熱電変換素子である単一の長尺状の素子体２１によって素子本体２０を構成することができる。この場合、素子体２１の高温側の端部を隣接する素子体２１の低温側の端部と配線２５により直列接続するとともに、素子体２１の低温側の端部を隣接する素子体２１の高温側の端部と配線２５により直列接続して構成する。
　なお、配線２５の材料には、例えば銀ペーストや金、銅、アルミニウム、ニッケル等の各種金属を用いることができる。図３Ａの例では、素子体２１－２３にｐ型熱電変換素子を用いることを前提に説明したが、代わりにｎ型熱電変換素子を用いてもよい。
　図３Ｂには、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を含む複数の長尺状の素子体２１，２２Ａ，２３によって素子本体２０を構成する変形例が示されている。図１Ａにおいて、符号２０を付した領域は、図３Ｂにおいて符号２０を付した領域に対応している。ｐ型熱電変換素子は、上述のように素子体２１，２３内に温度差が生じると、ホールが高温側から低温側へ移動するため、低温側が正極となる熱起電力を発生させる。また、ｎ型熱電変換素子は、素子体２２Ａ内に温度差が生じると、電子が高温側から低温側へ移動するため、高温側が正極となる熱起電力を発生させる。従って、図３Ｂに示すように、ｐ型熱電変換素子である素子体２１，２３の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体２２Ａの高温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子である素子体２１，２３の低温側の端部と配線２５により直列接続するとともに、ｐ型熱電変換素子である素子体２１，２３の低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体２２Ａの低温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子である素子体２１，２３の高温側の端部と配線２５により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体２１，２２Ａ，２３の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　図３Ｃには、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を含む複数の長尺状の素子体２１，２２Ａ，２３，又は素子体２１Ａ，２２，２３Ａによって素子本体２０を構成する変形例（いわゆる「π型」）が示されている。図１Ａにおいて、符号２０を付した領域は、図３Ｃにおいて符号２０を付した領域に対応している。ｐ型熱電変換素子は、上述のように素子体２１，２２，２３内に温度差が生じると、ホールが高温側から低温側へ移動するため、低温側が正極となる熱起電力を発生させる。また、ｎ型熱電変換素子は、素子体２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ内に温度差が生じると、電子が高温側から低温側へ移動するため、高温側が正極となる熱起電力を発生させる。従って、図３Ｃに示すように、ｐ型熱電変換素子である素子体２１，２２，２３の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体２１Ａ，２２Ａ，２３Ａの高温側の端部と配線２５により直列接続するとともに、ｐ型熱電変換素子である素子体２１，２２，２３の低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体２１Ａ，２２Ａ，２３Ａの低温側の端部と配線２５により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体２１，２１Ａ，２２，２２Ａ，２３，２３Ａの連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　なお、素子本体２０が図１Ｂに示すように単一の素子体を有する場合には、例えば図３Ｅに示すように、ｐ型熱電変換素子である長尺状の素子体２１及びｎ型熱電変換素子である長尺状の素子体２１Ａによって素子本体２０を構成することができる。この場合、素子体２１の高温側の端部を隣接する素子体２１Ａの高温側の端部と配線２５により直列接続するとともに、素子体２１の低温側の端部を隣接する素子体２１Ａの低温側の端部と配線２５により直列接続して構成する。
　なお、図３Ａから図３Ｅの例において、素子体２１－２３を構成するｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を形成するための熱電変換材料としては、特に限定されることなく、ビスマステルル系化合物、アンチモン系化合物、シリコン系化合物、金属酸化物系化合物、ホイスラー合金系化合物、導電性高分子化合物、導電性繊維、及びこれらの複合材料等を用いることができる。中でも、導電性繊維を用いることが好ましく、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも称する）などの繊維状の炭素ナノ構造体を用いることがより好ましい。ＣＮＴを使用すれば、本開示の熱電変換モジュール１００の機械的強度を更に向上させ軽量化することができるだけでなく、後述するように熱電変換モジュール１００の延伸によって素子体２１－２３のゼーベック係数自体を増加させる効果も期待できるからである。さらに、ＣＮＴとしては特に限定されることなく、単層ＣＮＴおよび／または多層ＣＮＴを用いることができるが、ＣＮＴは、単層ＣＮＴであることが好ましい。単層ＣＮＴの方が、熱電特性（ゼーベック係数）が優位である傾向があるからである。なお、単層カーボンナノチューブとしては、ＣＮＴ製造用の触媒層を表面に有する基材上に、原料化合物およびキャリアガスを供給して、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によりＣＮＴを合成する際に、系内に微量の酸化剤（触媒賦活物質）を存在させることで、触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させるという方法（スーパーグロース法；国際公開第２００６／０１１６５５号参照）に準じて製造したＣＮＴを用いることができる（以下、かかる方法に準じて製造されたＣＮＴを「ＳＧＣＮＴ」と称することがある）。さらにＳＧＣＮＴは折れ曲がりが多いという特徴を持っている。ここで、ＣＮＴは、電子移動による熱伝導性は高いが、フォノン振動による熱伝導性の低下効果も高いと考えられている。しかし、ＳＧＣＮＴは、他の一般的な方法に従って製造したＣＮＴよりも折れ曲がりが多いため、フォノン振動が増幅されにくい構造となっており、フォノン振動に起因した熱伝導性の低下を抑制することができる。よって、ＳＧＣＮＴは、他の一般的なＣＮＴと比較して、熱電変換材料としてより優位な材料でありうる。
　ここで、熱電変換素子にＣＮＴを用いた場合の、熱電変換モジュールの熱電変換特性について説明しておく。図４Ａは、熱電変換モジュール（但し、図１Ａにおいて基材１０の形状全体が熱電変換素子で構成されているもの）を熱源に近接させた状態で延伸させたときの熱電変換素子の出力電圧と出力電流を示しており、図４Ｂは、熱電変換モジュールを延伸させたときの熱電変換素子の出力電力を示している。図４Ａ及び図４Ｂによれば、熱電変換モジュールを長手方向に延伸させることで熱電変換素子における熱起電力が増大し、これに伴って出力電流及び出力電力が増大する傾向が見られる。これは、以下の２つの理由により説明することができる。
　まず第１に、熱電変換モジュールを長手方向に延伸することによって、熱電変換素子の長手方向と熱源の表面とのなす角度が増大するので、熱電変換素子内の温度差が増大し、これに伴って熱電変換素子における熱起電力が増大すると考えられる。
　第２に、熱電変換モジュールを長手方向に延伸することによって、図４Ｃに示すように、熱電変換モジュールにかかる引張応力が増大し、これに伴い図４Ｄに示すように、熱電変換素子のゼーベック係数自体が増加し、熱電変換効率が増大するからであると考えられる。
　なお、量子計算の結果より、熱電変換モジュールの延伸によるゼーベック係数自体の増加は、ＣＮＴ１本が折れ曲がるような構造変化をした際の電子構造の変化に起因することが分かっている。すなわち、ＣＮＴの折れ曲がりによって電気的特性が変化し、ゼーベック係数が増大すると考えられる。
　なお、熱電変換モジュールを長手方向に延伸することによってゼーベック係数自体を増加させる場合には、熱電変換素子の材料としてＣＮＴのみを用いてもよいが、例えばフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）にＣＮＴをブレンドした材料を用いてもよい。ＣＮＴに他の材料を混合して延伸によりゼーベック係数を増加させる場合、他の材料は上述のものに限定されず、ＣＮＴの電子状の変化を増強させる材料であればよく、特に分子中に自発分極を有する強誘電体材料であることが好ましい。
　長尺状の素子体２１－２３の長手方向の長さは、３０［ｍｍ］以上であることが好ましく、４０［ｍｍ］以上であることが更に好ましく、６０［ｍｍ］以上であることが最も好ましい。素子体がＣＮＴを含む場合に、素子体の厚み：８０［μｍ］、素子体の面方向の熱伝導率：１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、素子体の厚み方向の熱伝導率：０．１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、熱源温度と環境温度との温度差：１００［Ｋ］という条件を仮定すると、熱源の表面に立設された素子体内の温度差は、図５Ａに示すようなシミュレーション結果になった。すなわち、素子体の長さが少なくとも３０［ｍｍ］以上であれば、素子体内の温度差を確保し易くなる。なお、シミュレーションの結果、素子体の長手方向長さが１０［ｍｍ］を超える場合、熱伝導率がＣＮＴより２桁以上小さい基材の厚み等は、素子体の温度差にあまり影響を与えないことが分かった。
　ＣＮＴが高価な材料であるため、出願人は、ＣＮＴの使用量（素子体２１－２３の総面積）が同じ場合に１つの素子体２１－２３をどのような短冊の大きさにすると熱電変換効率が良くなるかを検討した。
　本実施形態では、図３Ａ等に示すように、長尺状の素子体２１－２３を複数連結しているが、素子体２１－２３の総面積が一定であると仮定すると、一つの素子体の幅（図３ＡにおけるＹ方向幅）を固定すると、長手方向の長さ（図３ＡにおけるＸ方向長さ）と、素子体の個数の積が一定となる。
　例えば素子体の幅：ｄ、長手方向の長さＬ：Ｌ１、素子体の個数ｎ：ｎ１とすると、素子体の総面積ＳはＳ＝ｄ×Ｌ１×ｎ１となる。また、長手方向の長さＬ：Ｌ２、素子体の個数ｎ：ｎ２とすると、Ｓ＝ｄ×Ｌ２×ｎ２となり、長手方向の長さＬを２倍にすると素子体の個数ｎは１／２になる。そのとき、長手方向の長さＬが長い方が長手方向両端間の温度差を大きく取ることができるので、素子体１個の起電力は大きくなるが、素子体の個数ｎが減ることになる。熱電変換モジュールで得られる最終的な起電力は素子体１個の起電力×素子体の個数ｎになるため、素子体の総面積Ｓを一定とすると、素子体の長手方向長さＬを長くして素子体１個の温度差を上げた場合と、素子体の長手方向長さＬを短くして素子体の個数ｎを増やした場合とでは得られる最終的な起電力が変化し、最も大きな起電力が得られる素子体の長手方向長さＬの最適値があると考えられる。これをシミュレーションによって検討した結果を図５Ｂに示しており、素子体の長手方向長さＬを６ｍｍにしたときに最も大きな起電力が得られることが分かった。図５Ｂによれば、素子体の長手方向長さＬを５ｍｍ以下とすると起電力が著しく減少するのに対して、素子体の長手方向長さＬを長くした場合に起電力は緩やかに減少していく。この観点から素子体の長手方向長さＬは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上８ｍｍ以下がさらに好ましい。
　基材の熱伝導率は、熱電変換素子と比較して小さいことが好ましく、熱電変換素子にＣＮＴを用いた場合、例えば５．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下であることが好ましい。また、基材の熱伝導率は、１．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下であることが更に好ましく、０．１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下であることが最も好ましい。基材の材料には、例えば、紙（熱伝導率：０．０６［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、木材（０．２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、ポリエチレン（０．３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、ゴム（０．１５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、ポリイミド（０．３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）などを用いることができる。
［第１実施形態の第１変形例］
　次に、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例について、図６及び図７を用いて説明する。
　第１実施形態の第１変形例に係る熱電変換モジュール１１０は、図６に示すように、円環状に形成されたシート状の基材１０と、基材１０上に形成され温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図６に示す平面視において、円環形状を有するシート状部材である。基材１０には、図６に示すように、周方向に並べられた複数の素子本体２０の間の領域において、半径方向に延びるとともに基材１０における半径方向略中央位置に配置される第１切込み部１１と、素子本体２０における半径方向両側から基材１０の半径方向両端部まで延びる第２切込み部１３とを有している。第１切込み部１１及び第２切込み部１３は、基材１０の厚み方向に貫通する切込み部であり、基材１０の周方向に交互に設けられている。
　第１切込み部１１は、基材１０の半径方向に素子本体２０を越えて延びており、基材１０の半径方向の略中央位置に配置されている。第１切込み部１１は、基材１０の半径方向長さの半分以上の長さを備えており、第１切込み部１１の両端部は、基材１０の半径方向両端部よりも内側で終端している。
　一方、素子本体２０は、図６に示すように、基材１０の半径方向の略中央位置に配置されており、素子本体２０の半径方向両側から基材１０の半径方向両端部まで第２切込み部１３が延びている。第１切込み部１１及び第２切込み部１３は、ともに半径方向に延びており、周方向に略等間隔で交互に配置されている。
　図６に示す熱電変換モジュール１１０は、シート状の初期状態（形態Ａ）を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール１１０の半径方向が上下方向に方向づけられるように変形させた状態で、延伸手段である図７に示す略円柱状の熱源４１の外周面に装着すると、第１切込み部１１における互いに対向する縁部１１ａ，１１ｂ同士、及び第２切込み部１３における互いに対向する縁部１３ａ，１３ｂ同士が所定の延伸方向である円柱状の熱源４１の周方向に離間する。これによって、第１切込み部１１及び第２切込み部１３の一方の縁部１１ｂ、１３ｂが熱源４１の径方向外側に撓み変形するとともに他方の縁部１１ａ，１３ａが熱源４１の径方向内側に撓み変形する。この第１切込み部１１及び第２切込み部１３の縁部の撓み変形によって、図７の例では素子本体２０の左端部がシートの厚み方向における熱源４１の径方向外側に突出する。また、素子本体２０の右端部がシートの厚み方向における熱源４１の径方向内側に突出する（図７参照）。
　本実施形態では、形態Ａの状態から熱電変換モジュール１１０が所定方向である熱源４１の周方向に延伸することによって、シートの厚み方向に突出し、図７に示すような立体構造状の形態（形態Ｂ）となる。形態Ｂを「熱電変換モジュール１１１」のように形態Ａとは符号を変えて識別することにする。
　本実施形態において、形態Ｂの状態の熱電変換モジュール１１１は、図７に示すように熱源４１の外周面上に配置されている。これによって、素子本体２０を構成する複数の素子体における図7の長手方向右端部の周辺領域が熱源４１に近接して配置される吸熱部となる。また、複数の素子体における熱源４１とは反対側に位置する長手方向左端部の領域が空気の自然対流によって冷却される放熱部として機能する。
　なお、この変形例では、図６に示すように、周方向４箇所において互いに交差する第３切込み部１１Ａが設けられている。このように、互いに交差する切込みを周方向に間欠的に設けることによって、図６の円環形状の形態Ａから図７に示す形態Ｂへと変形させる際に、この第３切込み部１１Ａを境に一方の裏表を反転させて内周側と外周側を入れ替えることができる。この構成によって、形態Ａから形態Ｂへと変形させる際に、周方向の長さが短い内周側が周方向に大きく歪んでしまうのを抑制することができる。
　この図６に示す変形例は、図１Ａにおいて左右方向に延びる熱電変換モジュール１００を周方向に延在させた形状を有している。従って、素子本体２０の構成は、例えば図３Ａから図３Ｅに示す構成を採用することができる。
［第１実施形態の第２変形例］
　次に、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第２変形例について、図８及び図９を用いて説明する。
　第１実施形態の第２変形例に係る熱電変換モジュール１２０は、図８に示すように、矩形形状に形成されたシート状の基材１０と、基材１０上に形成され温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図８に示す平面視において、矩形形状を有するシート状部材である。基材１０には、図８に示すように、基材１０の短手方向（Ｙ軸方向）に２つ、長手方向（Ｘ軸方向）に２つ並べられた合計４つの素子体（図８において符号２０の破線で囲まれている素子体）を一単位（素子本体２０）とし、これを基材１０の長手方向に複数並べている。そして、Ｘ軸方向における複数の素子本体２０の間の領域において、基材１０におけるＹ軸方向略中央位置に配置され互いにクロスする第１切込み部１２と、素子本体２０のＹ軸方向両側から基材１０のＹ軸方向両端部まで延びる第２切込み部１３とを有している。第１切込み部１２及び第２切込み部１３は、基材１０の厚み方向に貫通する切込み部である。
　図８に示す熱電変換モジュール１２０は、シート状の初期状態「形態Ａ」を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール１２０を図８の左右方向（Ｘ軸方向）に延伸した状態で、熱電変換モジュール１２０の長手方向両端部を延伸手段である図示しない装着部に装着すると、第１切込み部１２における互いに対向する縁部１２ａ，１２ｂ同士、及び第２切込み部１３における互いに対向する縁部１３ａ，１３ｂ同士が所定の延伸方向である図８及び図９の左右方向に離間する。これによって、図８において素子本体２０同士を連結する、第１切込み部１２と第２切込み部１３で囲まれた槍先状の部位がＸ軸方向に延伸する。この槍先状の部位の延伸によって基材１０のＹ軸方向両端部がＹ軸方向中央部に引き寄せられるため、図９に示すように、素子本体２０を設けた領域がＺ軸方向に突出し、立体構造状の「形態Ｂ」へと変形する。
　図９に示す形態Ｂの熱電変換モジュール１２１を図示しない熱源上に配置すると、上述のＸ軸方向に延伸した槍先状の部位が熱源に近接することで吸熱部として機能し、図８における素子本体２０のＹ軸方向両端部の温度を上昇させる。このようにして、素子本体２０におけるＹ軸方向両端部が高温側、素子本体２０のＹ軸方向中央部が低温側となり、素子体の長手方向に温度差が生じる。
　この変形例においても、図３Ａと同様に、複数のｐ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部を隣接する素子体の低温側の端部と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を隣接する素子体の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　また、この変形例において、図３Ｂと同様に、ｐ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部と配線により直列接続するとともに、ｐ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　また、この変形例において、図３Ｃと同様に、ｐ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部と配線により直列接続するとともに、ｐ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
［第１実施形態の第３変形例及び第４変形例］
　次に、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第３変形例及び第４変形例について、図１０及び図１１を用いて説明する。
　第１実施形態の第３変形例に係る熱電変換モジュール１３０及び第４変形例に係る熱電変換モジュール１４０は、図１０及び図１１に示すように、矩形形状に形成されたシート状の基材１０と、基材１０上に形成され温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　なお、第３変形例に係る熱電変換モジュール１３０は、第１実施形態と比較して、Ｙ軸方向に方向付けされた第１切込み部１１に関して線対称位置に設けた第２切込み部１３がＹ軸方向に対して角度をなして延在している点を除き、第１実施形態と近似している。また、図１１に示す第４変形例についても、第３変形例と比較して、Ｘ軸方向の切込み部のピッチが異なる他は、第３変形例の構成と近似している。従って、ここでの詳細な説明は省略する。
［第１実施形態の第５変形例］
　次に、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第５変形例について、図１２及び図１３を用いて説明する。
　第１実施形態の第５変形例に係る熱電変換モジュール１５０は、図１２に示すように、矩形形状に形成されたシート状の基材１０と、基材１０上に形成され温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図１２に示す平面視において、矩形形状を有するシート状部材である。基材１０には、Ｘ軸方向プラス側かつＹ軸方向ブラス側に向かう方向に素子体が３個並んだ素子本体２０が設けられている。素子本体２０は、Ｘ軸方向に略等間隔で並べて配置されている。素子本体２０における各素子体の長手方向端部の外側には、素子体の配列方向に延びる第１切込み部１４が設けられている。第１切込み部１４は、基材１０のＹ軸方向における略中央位置においてＹ軸方向に対して傾斜して配置されており、基材１０のＹ軸方向両端部よりも内側の領域内で終端している。
　また、基材１０は、素子本体２０の領域を除いて基材１０のＹ軸方向両端部まで延びる第２切込み部１３を有している。第１切込み部１２及び第２切込み部１３は、基材１０の厚み方向に貫通する切込み部である。
　図１２に示す熱電変換モジュール１５０は、シート状の初期状態（形態Ａ）を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール１５０を図１２の左右方向に延伸した状態で、熱電変換モジュール１５０の長手方向両端部を延伸手段である図示しない装着部に装着すると、図１３に示すように、第１切込み部１４における互いに対向する縁部１４ａ，１４ｂ同士、及び第２切込み部１３における互いに対向する縁部１３ａ，１３ｂ同士が所定の延伸方向である図１２及び図１３の左右方向に離間する。これによって、図１３の左側の縁部１４ａ、１３ａが上方に撓み変形するとともに図１３の右側の縁部１４ｂ，１３ｂが下方に撓み変形する。この第１切込み部１４及び第２切込み部１３の縁部の撓み変形によって、図１３の例では素子本体２０の右端部がシートの厚み方向の上方（表側）に突出する。また、素子本体２０の左端部がシートの厚み方向の下方（裏側）に突出する（図１３参照）。
　本実施形態では、形態Ａの状態から熱電変換モジュール１５０が所定方向である図１２の左右方向に延伸することによって、シートの厚み方向に突出し、図１３に示すような立体構造状の形態（形態Ｂ）となる。これによって、素子本体２０を構成する各素子体の長手方向右端部が上方に突出するとともに、各素子体の長手方向左端部が下方に突出する。従って、図１３に示す熱電変換モジュール１５０を熱源の上に配置することによって、素子本体２０を構成する各素子体の長手方向に温度差をもうけることができる。従って、熱電変換特性を高めることができる。
［第１実施形態の第６変形例及び第７変形例］
　次に、本開示の第１実施形態に係る熱電変換モジュールの第６変形例及び第７変形例について、図１４及び図１５を用いて説明する。
　第１実施形態の第６変形例に係る熱電変換モジュール１６０及び第７変形例に係る熱電変換モジュール１７０は、図１４及び図１５に示すように、シート状の基材１０と、基材１０上に形成され温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　なお、第６変形例に係る熱電変換モジュール１６０は、第１実施形態と比較して、Ｙ軸方向に方向付けされＸ軸方向に等間隔で並ぶ複数の第１切込み部１１が、Ｘ軸方向プラス側に向かってに徐々にＹ軸方向マイナス方向にオフセットしている点を除き、第１実施形態と近似している。また、図１５に示す第７変形例については、第１実施形態と比較して、基材１０の外形が菱形であり、Ｘ軸方向の中央部に素子本体２０及び切込み部が設けられていない他は、第１実施形態の構成と近似している。従って、ここでの詳細な説明は省略する。
　上述のように、本実施形態は、熱源に当接または近接して配置され、熱源近傍の部分と熱源から離間した部分との温度差に基づいて発電する、シート状に形成された熱電変換モジュール１００であって、シートの厚み方向に貫通する切込み部を有し、熱電変換モジュール１００は、所定方向に延伸させることによって切込み部の互いに対向する縁部同士が離間し、シート状の形態Ａからシート厚み方向へ突出する立体構造状の形態Ｂへと変形するように構成した。このような構成の採用によって、シート状の熱電変換モジュール１００を所定方向に延伸させるという簡便な手法により立体構造状の形態へと変形させて熱源に近接させることによって、シート状の熱電変換モジュール内の温度差を増大させて熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、シート状の基材１０と、基材１０上に形成された素子本体２０とを備えるように構成した。このような構成の採用によって、熱電変換モジュール１００内において、シートの厚み方向に突出する部位のみを熱電変換素子で形成することができるので、より少ない熱電変換材料を用いて熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、素子本体２０は、長尺状に形成された素子体２１－２３を備え、素子体２１－２３は、素子体の長手方向両端部が、形態Ｂの状態においてシートの突出方向に互いに離れるように配置されることが好ましい。このような構成の採用によって、シート裏面を熱源に近接させることで素子体の長手方向の温度差を効率よくもうけて熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、素子本体２０は、長尺状に形成された複数の素子体２１－２３を備え、複数の素子体２１－２３は、長手方向端部において、隣接する素子体同士が電気的に直列に接続されることが好ましい。このような構成の採用によって、素子体内で生じた熱起電力を直列接続により増大させて出力することができる。
　また、本実施形態では、素子体２１－２３は、カーボンナノチューブを含むように構成した。このような構成の採用によって、熱電変換モジュール１００の延伸によって素子体２１－２３のゼーベック係数自体を増加させる効果を得ることができるため、熱電変換特性を向上させることができる。また、熱電変換モジュール１００の機械的強度を更に向上させるとともに軽量化することができる。
　また、本実施形態では、素子体２１－２３の長手方向の長さは、３０ｍｍ以上であるように構成した。このような構成の採用によって、素子体２１－２３内の温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、素子体２１－２３の長手方向の長さは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であるように構成した。このような構成の採用によって、同じカーボンナノチューブの使用量に対して熱電変換モジュール１００で発生させる起電力を高めることができる。
　また、本実施形態では、基材の熱伝導率は、５．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下であるように構成した。このような構成の採用によって、素子体２１－２３の長手方向の熱伝導を抑制して温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、熱電変換モジュール１００は、形態Ｂの状態において、発電部としての素子本体２０と、熱源３０に当接または近接する吸熱部と、熱源３０より低い温度の放熱体に当接または近接するとともにシートの突出方向における吸熱部の反対側に配置される放熱部とを備えてもよい。このような構成の採用によって、素子体２１－２３の長手方向の温度差を大きくすることができるので、熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、複数の切込み部を有するように構成した。このような構成の採用によって、複数の素子本体２０の温度差を確保し易くして熱電変換特性を向上させることができる。
　また、本実施形態では、所定方向は、形態Ａの状態の熱電変換モジュール１００の面内方向における切込み部の延在方向に略直交する方向であるように構成した。このような構成の採用によって、熱電変換モジュール１００を所定方向に延伸させることで切込み部周りの撓みを増加させシートの厚み方向に突出させて、素子本体２０内に温度差を効果的にもうけることができる。
　また、本実施形態では、切込み部は、所定方向に並べられた複数の素子本体２０の間の領域において所定方向に直交する方向略中央位置に配置される第１切込み部１１と、素子本体２０における所定方向に直交する方向両側から熱電変換モジュール１００の両端部まで延びる第２切込み部１３とを有し、第１切込み部１１と第２切込み部１３が所定方向に交互に設けられるように構成した。このような構成の採用によって、第１切込み部１１における縁部１１ａ，１１ｂの離間によって素子本体２０の所定方向端部をシート厚みに直交する方向に変位し易くするとともに、第２切込み部１３の縁部１３ａ，１３ｂの離間によって素子本体２０が起立する方向の剛性を更に下げることができる。
［第２実施形態］
　図１６及び図１７は、本開示の第２実施形態に係る熱電変換モジュール２００，２０１の構成を示す図である。熱電変換モジュール２００は、図１６に示すように、シート状に形成された基材１０と、基材１０上に形成され熱電変換モジュール２００内の温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図１６に示す平面視において、略正方形形状を有している。本実施形態において、基材１０は、開口１０ａを有する環状の内周部１０ｂから、内周部１０ｂと同心状に設けられた外周部１０ｃに向かって螺旋状に延びる切込み部１５を備えている。切込み部１５は、周方向に略等間隔で複数形成されている。そして、周方向に隣接する切込み部１５の間の領域には、図１６に示すように、熱電変換を行う素子本体２０が配置されている。
　図１６に示す熱電変換モジュール２００は、シート状の初期状態（形態Ａ）を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール２００の内周部１０ｂを図１６のシートの厚み方向に延伸した状態で、延伸手段である図示しない装着部に装着すると、内周部１０ｂが平面視で時計回りに回転し、図１７に示すように、切込み部１５における互いに対向する縁部１５ａ，１５ｂ同士が略水平方向に離間する。そして、素子本体２０の内周側の端部がシートの厚み方向の上方（表側）に変位する（図１７参照）。
　本実施形態では、形態Ａの状態から熱電変換モジュール２００が所定方向である図１６の紙面に垂直方向に延伸することによって、シートの厚み方向に突出し、図１７に示すような立体構造状の形態（形態Ｂ）となる。また、形態Ｂを「熱電変換モジュール２０１」のように符号を変えて識別することにする。
　本実施形態において、形態Ｂの状態の熱電変換モジュール２０１は、図示しない熱源の上に配置することができる。これによって、素子本体２０を構成する素子体における長手方向の外周側が熱源３０に近接して配置される吸熱部となる。また、素子体における熱源とは反対側に位置する長手方向の内周側が空気の自然対流によって冷却される放熱部として機能する。
　素子本体２０を構成する素子体にｐ型熱電変換素子を用いる場合には、図３Ａの構成と同様に、素子体の高温側の端部（図１７の例では径方向外側端部）を周方向に隣接する一方の素子体の低温側の端部（図１７の例では径方向内側端部）と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を周方向に隣接する他方の素子体の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　本実施形態では、切込み部１５によって区画形成される各螺旋アーム１５ｃの上面（表面）に１つのｐ型熱電変換素子である素子体を配置するように構成したが、この態様には限定されない。ｐ型熱電変換素子に代えてｎ型熱電変換素子を配置してもよい。また、１つの螺旋アーム１５ｃ全体が熱電変換素子で形成されていてもよい。また、各螺旋アーム１５ｃの表裏にｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を１つずつ配置し、ｐ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部を螺旋アーム１５ｃの反対側の面のｎ型熱電変換素子である素子体の高温側の端部と配線により直列接続するとともに、ｐ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子である素子体の低温側の端部と配線により直列接続するように構成してもよい。
　以上述べたように、本実施形態では、所定方向は、形態Ａのシート状の熱電変換モジュール２００の面内方向に略直交する方向であるように構成した。このような構成の採用によって、延伸手段が熱電変換モジュール２００を引っ張る方向と熱電変換モジュール２００の延伸方向が一致するので、熱電変換モジュール２００を所望の発電に必要な延伸量だけ確実に延伸させることができる。
　また、本実施形態では、切込み部１５は、形態Ａの状態の熱電変換モジュール２００における内周部１０ｂから内周部１０ｂと同心状に設けられた外周部１０ｃに向かって螺旋状に延びており、形態Ｂの状態において、内周部１０ｂが熱電変換モジュール２００の厚み方向に突出するとともに、内周部１０ｂ又は外周部１０ｃのいずれか一方が熱源に当接または近接して配置されるように構成した。このような構成の採用によって、熱電変換モジュール２００が軸対称構造を備え、各素子体が内周部１０ｂの突出量に対応した安定した発電を行うことができる。
［第３実施形態］
　図１８及び図１９は、本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュール３００，３０１の構成を示す図である。熱電変換モジュール３００は、図１８に示すように、シート状に形成された基材１０と、基材１０上に形成され熱電変換モジュール３００内の温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図１８に示す平面視において、Ｙ軸方向に長い矩形形状を有している。本実施形態において、基材１０には、Ｘ軸方向に２個、Ｙ軸方向に３個並べられた合計６個の素子体から構成された熱電変換を行う素子本体２０が形成されている。本実施形態では、素子本体２０は、図１８に示すようにＹ軸方向に所定間隔で４つ並べられており、各素子本体２０のＹ軸方向両側には、それぞれＸ軸方向に延び基材１０のＸ軸方向両端部より内側で終端する切込み部１６が設けられている。従って、各素子本体２０の間には、図１８に示すように平行な２本の切込み部１６が設けられている。本実施形態では、各切込み部１６は、熱電変換モジュール３００の面内方向における略同一方向（Ｘ軸方向）に延び、Ｙ軸方向に離間して配置されている。
　図１８に示す熱電変換モジュール３００は、シート状の初期状態（形態Ａ）を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール３００に対して、図１９に示すように、延伸手段である棒状部材４３が熱電変換モジュール３００の表面（図１８において素子本体２０が配置されている面）から裏面へ、及び裏面から表面へと切込み部１６を交互に貫くように棒状部材４３を装着する。これによって、図１９に示すように切込み部１６の対向する縁部１６ａ，１６ｂがシートの厚み方向に離間し、素子本体２０のＸ軸方向中央位置が形態Ａの熱電変換モジュール３００からシートの厚み方向上方（表側）に突出し、立体構造状の形態（形態Ｂ）へと変形する。これによって、切込み部１６の間の領域のうち、素子本体２０が配置されている領域は熱電変換モジュール３００の表側に突出し、Ｙ軸方向における素子本体２０同士の間の領域は熱電変換モジュール３００の裏側に突出する。
　本実施形態において、形態Ｂの状態の熱電変換モジュール３０１は、図示しない熱源の上に例えば熱電変換モジュール３０１の裏面が熱源に近接するように配置することができる。これによって、素子本体２０を構成する素子体における長手方向の外側が熱源３０に近接して配置される吸熱部となる。また、熱源とは反対側に位置する素子体の長手方向の内側が空気の自然対流によって冷却される放熱部として機能する。
　素子本体２０を構成する素子体に例えばｐ型熱電変換素子を用いる場合には、図３Ａの構成と同様に、素子体の高温側の端部（図１９の例では外側端部）を隣接する素子体の低温側の端部（図１９の例では内側端部）と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を隣接する素子体の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　例えば、素子本体２０を構成する素子体に例えばｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を用いる場合には、図３Ｂの構成と同様に、ｐ型熱電変換素子の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子の高温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子の低温側の端部と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子の低温側の端部又は隣接するｐ型熱電変換素子の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。また、図３Ｃの構成と同様に、ｐ型熱電変換素子の高温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子の高温側の端部と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を隣接するｎ型熱電変換素子の低温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
［第３実施形態の第１変形例］
　次に、本開示の第３実施形態に係る熱電変換モジュールの第１変形例について、図２０及び図２１を用いて説明する。
　熱電変換モジュール３１０は、図２０に示すように、シート状に形成された基材１０と、基材１０上に形成され熱電変換モジュール３１０内の温度差に基づいて発電する素子本体２０とを備えている。
　基材１０は、図２０に示す平面視において、略正方形形状を有している。本実施形態において、基材１０には、基材１０の中央部１７ｃを略正方形形状に区画形成するための中央切込み部１７と、中央部１７ｃから基材１０の角部に向けて放射状に延びるアーム部１８ｃを区画形成するアーム切込み部１８とが設けられている。アーム部１８ｃはアーム切込み部１８により外周部１０ｅに対して区画形成されている。中央部１７ｃから基材１０の角部に向かって延びる４本の各アーム部１８ｃ上には、アーム部１８ｃの長手方向に延びる素子本体２０が配置されている。
　図２０に示す熱電変換モジュール３１０は、シート状の初期状態（形態Ａ）を示している。この形態Ａの熱電変換モジュール３１０に対して、図２１に示すように、中央部１７ｃを上方に持ち上げた状態で延伸手段である直方体形状の角部材４５を中央部１７ｃの裏面と外周部１０ｅの表面との間に配置すると、中央切込み部１７における対向する縁部１７ａ，１７ｂがシートの厚み方向に離間するとともに、アーム切込み部１８における対向する縁部１８ａ，１８ｂがシートの厚み方向に離間する。これによって、形態Ａの熱電変換モジュール３１０から中央部１７ｃがシートの厚み方向上方（表側）に突出し、立体構造状の形態（形態Ｂ）へと変形する。
　本実施形態において、形態Ｂの状態の熱電変換モジュール３１１は、図示しない熱源の上に例えば熱電変換モジュール３１１の裏面が熱源に近接するように配置することができる。これによって、素子本体２０を構成する素子体における長手方向の外側が熱源３０に近接して配置される吸熱部となる。また、熱源とは反対側に位置する素子体の長手方向の内側が空気の自然対流によって冷却される放熱部として機能する。
　素子本体２０を構成する素子体に例えばｐ型熱電変換素子を用いる場合には、図３Ａの構成と同様に、素子体の高温側の端部（図２１の例では外側端部）を他の素子体の低温側の端部（図２１の例では内側端部）と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を他の素子体の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　例えば、素子本体２０を構成する素子体に例えばｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を用いる場合には、図３Ｂの構成と同様に、ｐ型熱電変換素子の高温側の端部を他のｎ型熱電変換素子の高温側の端部又は他のｐ型熱電変換素子の低温側の端部と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を他のｎ型熱電変換素子の低温側の端部又は他のｐ型熱電変換素子の高温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。また、図３Ｃの構成と同様に、ｐ型熱電変換素子の高温側の端部を他のｎ型熱電変換素子の高温側の端部と配線により直列接続するとともに、低温側の端部を他のｎ型熱電変換素子の低温側の端部と配線により直列接続することによって、素子本体２０は、素子体の連結数に対応した大きな熱起電力を得ることができる。
　以上述べたように、本実施形態では、形態Ａの状態の熱電変換モジュール３００の面内方向における略同一方向に延びる複数の切込み部１６が、切込み部の延在方向に略直交する方向に離間して配置され、延伸手段が複数の切込み部１６を熱電変換モジュール３００の表面から裏面へ及び裏面から表面へと交互に貫くことによって、隣接する切込み部１６の間の領域が熱電変換モジュールの表側及び裏側に交互に突出した形態Ｂの状態へと変形するように構成した。このような構成の採用によって、棒状部材が切込み部１６を熱電変換モジュール３００の表面から裏面へ及び裏面から表面へと交互に貫くことによって基材１０の一部をシートの厚み方向に安定して突出させることにより素子本体２０に確実に温度差を設けることができる。従って、熱電変換特性を改善することができる。
　また、本実施形態では、形態Ａの状態の熱電変換モジュール３１０における面内方向略中央位置に設けられ中央切込み部１７により外周部１０ｅに対して区画形成された中央部１７ｃが、アーム切込み部１８により外周部１０ｅに対して区画形成されたアーム部１８ｃを介して外周部１０ｅと連結されており、延伸手段が中央部１７ｃの裏面と外周部１０ｅの表面に間に配置されることによって、中央部１７ｃが熱電変換モジュール３１０の表側に突出した形態Ｂの状態へと変形するように構成した。このような構成の採用によって、基材１０の一部をシートの厚み方向に安定して突出させることにより素子本体２０に確実に温度差を設けることができる。従って、熱電変換特性を改善することができる。
　本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
　例えば、第１実施形態から第３実施形態では、基材１０と、基材１０上に形成された素子本体２０とを備えるように構成したが、この態様には限定されない。基材１０を設けず、熱電変換モジュール全体が熱電変換素子によって形成されるように構成してもよい。
　また、第１実施形態から第３実施形態では、熱電変換モジュールの延伸方向端部が装着部に装着されることによって所定方向に延伸するように構成したが、この態様には限定されない。例えば、熱電変換モジュールが縫合された衣類等を利用者が装着することによって熱電変換モジュールが所定方向に延伸するように構成したり、利用者が熱電変換モジュールを手で所定方向に引っ張って延伸させてもよく、本開示の延伸手段は、熱電変換モジュールを所定方向に延伸させることができる広い概念を含むものである。
　本開示によれば、熱電変換特性に優れたシート状の熱電変換モジュール１００を提供することができる。
　１０　　　基材
　１０ａ　　開口
　１０ｂ　　内周部
　１０ｃ　　外周部
　１０ｅ　　外周部
　１１　　　第１切込み部
　１１ａ，１１ｂ　縁部
　１２　　　第１切込み部
　１２ａ，１２ｂ　縁部
　１３　　　第２切込み部
　１３ａ，１３ｂ　縁部
　１４　　　第１切込み部
　１４ａ，１４ｂ　縁部
　１５　　　切込み部
　１５ａ，１５ｂ　縁部
　１５ｃ　　螺旋アーム
　１６　　　切込み部
　１６ａ，１６ｂ　縁部
　１７　　　中央切込み部
　１７ａ，１７ｂ　縁部
　１７ｃ　　中央部
　１８　　　アーム切込み部
　１８ａ，１８ｂ　縁部
　１８ｃ　　アーム部
　２０　　　素子本体
　２１，２１Ａ，２２，２２Ａ，２３，２３Ａ　素子体
　２５　　　配線
　３０　　　熱源
　４０　　　装着部（延伸手段）
　４１　　　熱源（延伸手段）
　４３　　　棒状部材（延伸手段）
　４５　　　角部材（延伸手段）
　１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，２００，３００，３１０　　熱電変換モジュール（形態Ａ）
　１０１，１１１，１２１，１５１，２０１，３０１，３１１　　熱電変換モジュール（形態Ｂ）
 

Claims (17)

  1. 　熱源に当接または近接して配置され、熱源近傍の部分と熱源から離間した部分との温度差に基づいて発電する、シート状に形成された熱電変換モジュールであって、
    　シートの厚み方向に貫通する切込み部を有し、
    　前記熱電変換モジュールは、所定方向に延伸させることによって前記切込み部の互いに対向する縁部同士が離間し、シート状の形態Ａからシート厚み方向へ突出する立体構造状の形態Ｂへと変形する、熱電変換モジュール。
  2. 　シート状の基材と、前記基材上に形成された素子本体とを備える、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
  3. 　前記素子本体は、長尺状に形成された素子体を備え、
    　前記素子体は、該素子体の長手方向両端部が、前記形態Ｂの状態においてシートの突出方向に互いに離れるように配置されている、請求項２に記載の熱電変換モジュール。
  4. 　前記素子本体は、長尺状に形成された複数の素子体を備え、
    　前記複数の素子体は、長手方向端部において、隣接する素子体同士が電気的に直列に接続されている、請求項２又は３に記載の熱電変換モジュール。
  5. 　前記素子体は、カーボンナノチューブを含む、請求項３又は４に記載の熱電変換モジュール。
  6. 　前記素子体の長手方向の長さは、３０ｍｍ以上である、請求項５に記載の熱電変換モジュール。
  7. 　前記素子体の長手方向の長さは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下である、請求項５に記載の熱電変換モジュール。
  8. 　前記基材の熱伝導率は、５．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以下である、請求項２から７のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。
  9. 　前記熱電変換モジュールは、前記形態Ｂの状態において、発電部としての前記素子本体と、熱源に当接または近接する吸熱部と、熱源より低い温度の放熱体に当接または近接するとともにシートの突出方向における前記吸熱部の反対側に配置される放熱部とを備える、請求項２から８のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。
  10. 　複数の前記切込み部を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。
  11. 　前記所定方向は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける前記切込み部の延在方向に略直交する方向である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱電変換モジュール。
  12. 　前記所定方向は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールの面内方向における前記切込み部の延在方向に略直交する方向である、請求項１１に記載の熱電変換モジュール。
  13. 　前記切込み部は、前記所定方向に並べられた複数の前記素子本体の間の領域において前記所定方向に直交する方向略中央位置に配置される第１切込み部と、前記素子本体における前記所定方向に直交する方向両側から前記熱電変換モジュールの両端部まで延びる第２切込み部とを有し、前記第１切込み部と前記第２切込み部が前記所定方向に交互に設けられている、請求項２に従属する場合の請求項１２に記載の熱電変換モジュール。
  14. 　前記所定方向は、前記形態Ａのシート状の前記熱電変換モジュールの面内方向に略直交する方向である、請求項１１に記載の熱電変換モジュール。
  15. 　前記切込み部は、前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける内周部から該内周部と同心状に設けられた外周部に向かって螺旋状に延びており、前記形態Ｂの状態において、前記内周部が前記熱電変換モジュールの厚み方向に突出するとともに、前記内周部又は前記外周部のいずれか一方が熱源に当接または近接して配置されている、請求項１４に記載の熱電変換モジュール。
  16. 　前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールの面内方向における略同一方向に延びる複数の前記切込み部が、該切込み部の延在方向に略直交する方向に離間して配置され、
    　延伸手段が前記複数の前記切込み部を前記熱電変換モジュールの表面から裏面へ及び裏面から表面へと交互に貫くことによって、隣接する前記切込み部の間の領域が前記熱電変換モジュールの表側及び裏側に交互に突出した形態Ｂの状態へと変形する、請求項１４に記載の熱電変換モジュール。
  17. 　前記形態Ａの状態の前記熱電変換モジュールにおける面内方向略中央位置に設けられ前記切込み部により外周部に対して区画形成された中央部が、前記切込み部により前記外周部に対して区画形成されたアーム部を介して前記外周部と連結されており、
    　延伸手段が前記中央部の裏面と前記外周部の表面に間に配置されることによって、前記中央部が前記熱電変換モジュールの表側に突出した形態Ｂの状態へと変形する、請求項１４に記載の熱電変換モジュール。
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