WO2024053430A1 - 熱電変換モジュール - Google Patents

熱電変換モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2024053430A1
WO2024053430A1 PCT/JP2023/030750 JP2023030750W WO2024053430A1 WO 2024053430 A1 WO2024053430 A1 WO 2024053430A1 JP 2023030750 W JP2023030750 W JP 2023030750W WO 2024053430 A1 WO2024053430 A1 WO 2024053430A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoelectric conversion
capacitor
heat
conversion element
thickness direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/030750
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健志 浅見
亮太 丹羽
諒太 前田
Original Assignee
デンカ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デンカ株式会社 filed Critical デンカ株式会社
Publication of WO2024053430A1 publication Critical patent/WO2024053430A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • thermoelectric conversion module The present disclosure relates to a thermoelectric conversion module.
  • Patent Document 1 listed below discloses an embodiment in which a flexible substrate having a pattern layer consisting of a resin layer and a metal layer is provided on both sides of a thermoelectric conversion module having a P-type thermoelectric element material and an N-type thermoelectric element material. ing.
  • a metal layer included in one flexible substrate overlaps one electrode included in a thermoelectric conversion module
  • a metal layer included in the other flexible substrate overlaps one electrode included in the thermoelectric conversion module. It overlaps the electrode.
  • a temperature difference occurs in the surface direction of the thermoelectric conversion module. This generates an electromotive force in the thermoelectric conversion module.
  • thermoelectric conversion module may be connected to a capacitor for storing electricity.
  • thermoelectric conversion module simply arranging the thermoelectric conversion module and the capacitor side by side causes the electronic device to become larger.
  • An object of one aspect of the present disclosure is to provide a thermoelectric conversion module that can suppress the increase in size of the power source while maintaining its function as a power source.
  • thermoelectric conversion module is as follows. [1] A substrate having a first main surface and a second main surface located on the opposite side of the first main surface, a thermoelectric conversion section located on the first main surface; a capacitor disposed on the second main surface so as to be able to exchange heat with the thermoelectric conversion section via the substrate, and electrically connected to the thermoelectric conversion section; The substrate, the thermoelectric conversion section, and the capacitor overlap each other in the thickness direction of the substrate, The capacitor includes a plurality of electrodes stacked on each other in the thickness direction, and a dielectric material that fills gaps between the plurality of electrodes and exhibits heat resistance. Thermoelectric conversion module. [2] The thermoelectric conversion module according to [1], wherein the capacitor has flexibility.
  • thermoelectric conversion section has a p-type thermoelectric conversion element and an n-type thermoelectric conversion element arranged along a first direction orthogonal to the thickness direction, A first end of the p-type thermoelectric conversion element in the first direction contacts a first end of the n-type thermoelectric conversion element in the first direction, and overlaps the heat insulating member in the thickness direction,
  • the capacitor includes a first capacitor and a second capacitor that are adjacent to each other along the first direction via the heat insulating member and are in contact with the second main surface, In the thickness direction, the first capacitor overlaps a second end of the n-type thermoelectric conversion element in the first direction,
  • the thermoelectric conversion module according to [1] or [2], wherein the second capacitor overlaps the second end of the p-type thermoelectric conversion element in the first direction in the thickness direction.
  • thermoelectric conversion module according to [4] wherein the sheet capacitor contacts the first capacitor and the second capacitor and is spaced apart from the heat insulating member.
  • thermoelectric conversion unit located on the second main surface; Further comprising a first heat conductive part and a second heat conductive part adjacent to each other along a first direction orthogonal to the thickness direction via the heat insulating member,
  • the thermoelectric conversion unit includes a p-type thermoelectric conversion element and an n-type thermoelectric conversion element arranged along the first direction, A first end of the p-type thermoelectric conversion element in the first direction contacts a first end of the n-type thermoelectric conversion element in the first direction, and overlaps the heat insulating member in the thickness direction, In the thickness direction, the first heat conductive portion overlaps a second end of the n-type thermoelectric conversion element in the first direction, In the thickness direction, the second heat conductive portion overlaps a second end of the p-type thermoelectric conversion element in the first direction,
  • the thermoelectric device according to [1] or [2], wherein the capacitor can exchange heat with the thermoelectric conversion section via the substrate and at least one of the first heat conduction section and the second heat conduction section.
  • the capacitor is a sheet capacitor that overlaps the first heat conductive part and the second heat conductive part in the thickness direction
  • the thermoelectric conversion module according to [6] wherein the sheet capacitor is in contact with the first heat conductive part and the second heat conductive part, and is spaced apart from the heat insulating member.
  • thermoelectric conversion module that can suppress the increase in size of the power source while maintaining its function as a power source.
  • FIG. 1(a) is a schematic plan view showing the thermoelectric conversion module according to the embodiment
  • FIG. 1(b) is a schematic bottom view showing the thermoelectric conversion module according to the embodiment
  • FIG. 2(a) is an enlarged view of a part of FIG. 1(a) (the area surrounded by the dashed line)
  • FIG. 2(b) is an enlarged view of IIb-
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line IIb.
  • 3(a) is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIa in FIG. 1(a)
  • FIG. 3(b) is a cross-sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 1(a). It is a diagram.
  • FIG. 1(a) is a schematic plan view showing the thermoelectric conversion module according to the embodiment
  • FIG. 1(b) is a schematic bottom view showing the thermoelectric conversion module according to the embodiment.
  • FIG. 2(a) is an enlarged view of a part of FIG. 1
  • FIG. 4(a) is a schematic bottom view showing the thermoelectric conversion module according to the first modification
  • FIG. 4(b) is a sectional view taken along the line IVb-IVb in FIG. 4(a).
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of a thermoelectric conversion module according to a second modification.
  • FIG. 1(a) is a schematic plan view showing a thermoelectric conversion module according to the present embodiment
  • FIG. 1(b) is a schematic bottom view showing the thermoelectric conversion module according to the present embodiment
  • FIG. 2(a) is an enlarged view of a part of FIG. 1(a) (the area surrounded by the dashed line).
  • FIG. 2(b) is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 2(a).
  • thermoelectric conversion module 1 shown in FIGS. 1(a) and 1(b) is a device that can generate electricity by being supplied with heat from the outside.
  • the thermoelectric conversion module 1 is a so-called in-plane type device. Therefore, the thermoelectric conversion module 1 tends to have better workability and flexibility than, for example, a ⁇ -type element (a cross-plane type element). Therefore, the thermoelectric conversion module 1 can be provided, for example, along the side surface of a cylindrical pipe used for recovering factory exhaust heat. That is, the thermoelectric conversion module 1 can be easily placed in various locations. Therefore, the thermoelectric conversion module 1 is used, for example, as a power source for electronic devices such as plant sensors that utilize waste heat.
  • thermoelectric conversion material the contact resistance between the thermoelectric conversion material and the electrodes included in the thermoelectric conversion module 1 also tends to be lower than that of the ⁇ -type module.
  • the temperature of each component of the thermoelectric conversion module 1 is measured under natural air convection conditions.
  • the thermoelectric conversion module 1 includes a substrate 2 , a plurality of thermoelectric conversion groups 3 , a plurality of conductive parts 4 , a plurality of thermally conductive parts 5 , a plurality of heat insulating members 6 , and a connecting part 7 . At least one of the substrate 2, the plurality of thermoelectric conversion groups 3, the plurality of conductive parts 4, the plurality of thermally conductive parts 5, the plurality of heat insulating members 6, and the connection part 7 exhibits flexibility.
  • the substrate 2 is a resin sheet member exhibiting heat resistance and flexibility, and has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the resin constituting the substrate 2 include (meth)acrylic resin, (meth)acrylonitrile resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyester resin, epoxy resin, organosiloxane resin, and polyimide. resin, polysulfone resin, etc.
  • the thickness of the substrate 2 is, for example, 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thermal conductivity of the substrate 2 is, for example, not less than 0.1 W/mK (corresponding to 0.1 watt per meter per kelvin and 0.1 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 ) and not more than 0.3 W/mK. Since the thermal conductivity of the substrate 2 is 0.3 W/mK or less, a temperature difference may occur inside the thermoelectric conversion group 3.
  • the thermal conductivity of the substrate 2 is measured by a steady method or an unsteady method.
  • the substrate 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b located on the opposite side of the first main surface 2a.
  • the first main surface 2a and the second main surface 2b are surfaces that intersect with the direction along the thickness of the substrate 2.
  • the shapes of the first main surface 2a and the second main surface 2b are not particularly limited, and may be, for example, polygonal, circular, or elliptical.
  • the direction along the thickness of the substrate 2 will be simply referred to as the thickness direction D1. Viewing from the thickness direction D1 corresponds to a plan view. Further, directions perpendicular to the thickness direction D1 are defined as a first direction D2 and a second direction D3.
  • the second direction D3 is a direction perpendicular to both the thickness direction D1 and the first direction D2.
  • thermoelectric conversion region R1 and two conductive regions R2 are defined on the first main surface 2a.
  • a plurality of thermoelectric conversion groups 3 are provided in the thermoelectric conversion region R1.
  • a plurality of conductive parts 4 are provided in each conductive region R2.
  • the thermoelectric conversion region R1 is located between the two conductive regions R2 in the first direction D2. The larger the proportion of the thermoelectric conversion region R1 on the first main surface 2a is, the higher the output of the thermoelectric conversion module 1 tends to be.
  • the ratio of the area occupied by the thermoelectric conversion region R1 in the first main surface 2a is, for example, 50% or more and 90% or less.
  • the ratio of the area occupied by the two conductive regions R2 in the first main surface 2a is, for example, 5% or more and 30% or less.
  • the thermoelectric conversion module 1 can exhibit a good output while reliably forming a conductive path connecting the thermoelectric conversion groups 3 to each other.
  • the substrate 2 is provided with openings O1 and O2 that function as through holes.
  • Each of the openings O1 and O2 is an opening portion extending from the first main surface 2a to the second main surface 2b.
  • the conductive part 4 and the connecting part 7 are electrically connected via the conductive material provided on the surfaces of the openings O1 and O2 (details will be described later).
  • Each of the plurality of thermoelectric conversion groups 3 is a part that can generate electricity by being supplied with heat from the outside, and is located on the first main surface 2a.
  • the plurality of thermoelectric conversion groups 3 extend along the first direction D2 and are arranged along the second direction D3.
  • Each of the plurality of thermoelectric conversion groups 3 has a band shape when viewed from the thickness direction D1.
  • Each thermoelectric conversion group 3 is electrically connected to each other in series while being spaced apart from each other.
  • one end of each thermoelectric conversion group 3 is connected to one of the plurality of conductive parts 4 included in one conductive region R2, and the other end of each thermoelectric conversion group 3 is connected to the other conductive region R2.
  • each of the plurality of thermoelectric conversion groups 3 includes a plurality of thermoelectric conversion units 11.
  • each thermoelectric conversion group 3 has ten thermoelectric conversion units 11, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of thermoelectric conversion units 11 are arranged along the first direction D2. Two thermoelectric conversion units 11 adjacent to each other in the first direction D2 are in contact with each other and are connected in series.
  • thermoelectric conversion unit 11 is a part where thermoelectric conversion is performed in the thermoelectric conversion module 1, and exhibits flexibility.
  • the shape of the thermoelectric conversion section 11 in plan view is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 and the n-type thermoelectric conversion element 22 have the same shape, they are not limited to this.
  • Each thermoelectric conversion unit 11 includes a p-type thermoelectric conversion element 21 and an n-type thermoelectric conversion element 22 arranged along the first direction D2.
  • thermoelectric conversion unit 11 In each thermoelectric conversion unit 11, the first end 21a of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 and the first end 22a of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the first direction D2 contact each other.
  • the second end 21b of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 is located at one end of the corresponding thermoelectric conversion unit 11, and the second end 21b of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 is The second end portion 22b is located at the other end of the corresponding thermoelectric conversion section 11.
  • thermoelectric conversion units 11 In two thermoelectric conversion units 11 adjacent in the first direction D2, the second end 21b of the p-type thermoelectric conversion element 21 included in one thermoelectric conversion unit 11 and the n-type thermoelectric conversion element 21 included in the other thermoelectric conversion unit 11 The second ends 22b of the conversion elements 22 are in contact with each other.
  • thermoelectric conversion elements 21 and the n-type thermoelectric conversion elements 22 are arranged alternately in the first direction D2. In this embodiment, the p-type thermoelectric conversion elements 21 and the n-type thermoelectric conversion elements 22 are arranged alternately in the second direction D3.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 is provided on the first main surface 2a of the substrate 2 and is in contact with the n-type thermoelectric conversion element 22.
  • the thickness T1 of the p-type thermoelectric conversion element 21 is, for example, 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. When the thickness T1 is 3 ⁇ m or more, the electrical resistance of the p-type thermoelectric conversion element 21 can be reduced favorably. Since the thickness T1 is 30 ⁇ m or less, a temperature gradient can be easily formed inside the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the thickness T1 may be 5 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, or 15 ⁇ m or less.
  • the length L1 of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 is, for example, 2 mm or more and 10 mm or less. In this case, a temperature gradient can be easily formed inside the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the length of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the second direction D3 is, for example, 5 mm or more and 30 mm or less. In this case, a sufficient number of thermoelectric conversion units 11 can be formed on the first main surface 2a.
  • the thermal conductivity of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the in-plane direction is, for example, 0.01 W/mK or more and 40.0 W/mK or less.
  • the thermal conductivity of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the in-plane direction is measured by, for example, the optical alternating current method or the 3 omega method.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 is formed, for example, by various dry methods or wet methods. Wet methods include, for example, a doctor blade method, dip coating method, spray coating method, spin coating method, and inkjet method.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 is, for example, a p-type semiconductor layer.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 includes, for example, carbon nanotubes (CNTs) and a conductive resin different from carbon nanotubes. Carbon nanotubes exhibit p-type. Carbon nanotubes may be single-walled, double-walled, or multi-walled. From the viewpoint of electrical conductivity of the p-type thermoelectric conversion element 21, single-walled carbon nanotubes (SWCNT) may be used. The ratio of single-walled carbon nanotubes to the total amount of carbon nanotubes may be 25% by mass or more, 50% by mass or more, or 100% by mass.
  • the diameter of the single-walled carbon nanotube is not particularly limited, but is, for example, 20 nm or less, 10 nm or less, or 3 nm or less.
  • the lower limit of the diameter of the single-walled carbon nanotube is also not particularly limited, but may be 0.4 nm or more, or 0.5 nm or more.
  • the thermal conductivity of carbon nanotubes is, for example, 30 W/mK or more and 40 W/mK or less.
  • the G/D ratio in laser Raman spectroscopy is known.
  • the single-walled carbon nanotube may have a G/D ratio of 10 or more, or 20 or more in laser Raman spectroscopy at a wavelength of 532 nm.
  • the upper limit of the G/D ratio is not particularly limited, and may be 500 or less, or 300 or less.
  • the content of carbon nanotubes in the p-type thermoelectric conversion element 21 may be, for example, 20 parts by mass or more, and 30 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the material (p-type thermoelectric conversion material) constituting the p-type thermoelectric conversion element 21. It may be 40 parts by mass or more, 99 parts by mass or less, 95 parts by mass or less, or 90 parts by mass or less.
  • the conductive resin of this embodiment is not particularly limited, and any known conductive resin can be used without particular restriction.
  • the conductive resin include those containing polyaniline conductive resin, polythiophene conductive resin, polypyrrole conductive resin, polyacetylene conductive resin, polyphenylene conductive resin, polyphenylene vinylene conductive resin, etc. It will be done.
  • the polythiophene-based conductive resin include poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT).
  • the conductive resin includes PEDOT and an electron acceptor. In this case, the electrical conductivity of the p-type thermoelectric conversion element 21 tends to be higher.
  • Electron acceptors include polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, poly(meth)acrylic acid, polyvinyl sulfonic acid, toluene sulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, camphor sulfonic acid, bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate, chlorine, and bromine.
  • the electron acceptor may be polystyrene sulfonic acid (PSS).
  • thermoelectric conversion element 21 carbon nanotubes and conductive resin may aggregate.
  • the p-type thermoelectric conversion element 21 may include a porous structure in which carbon nanotubes are bonded to each other by a conductive resin.
  • the n-type thermoelectric conversion element 22 is provided on the first main surface 2a of the substrate 2 and is in contact with the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the thickness of the n-type thermoelectric conversion element 22 is the same or substantially the same as the thickness T1 of the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the length of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the first direction D2 is the same or substantially the same as the length L1 of the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the length of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the second direction D3 is, for example, 2 mm or more and 10 mm or less. In this case, a sufficient number of thermoelectric conversion units 11 can be formed on the first main surface 2a.
  • the thermal conductivity of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the in-plane direction is, for example, 0.01 W/mK or more and 40.0 W/mK or less.
  • the thermal conductivity of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the in-plane direction is measured by, for example, the optical alternating current method or the 3 omega method.
  • the n-type thermoelectric conversion element 22 is formed, for example, by various dry methods or wet methods.
  • the n-type thermoelectric conversion element 22 is, for example, an n-type semiconductor layer.
  • the n-type thermoelectric conversion element 22 includes, for example, a composite of a plurality of organic substances or a composite of an inorganic substance and an organic substance.
  • the n-type thermoelectric conversion element 22 is a portion that exhibits n-type characteristics by containing a dopant compared to the p-type thermoelectric conversion element 21 . Therefore, the n-type thermoelectric conversion element 22 includes carbon nanotubes, a conductive resin, and a dopant.
  • the dopant is intended to be a substance that changes the Seebeck coefficient of a portion to which the dopant is doped.
  • thermoelectric conversion material having a positive Seebeck coefficient has p-type conductivity
  • thermoelectric conversion material having a negative Seebeck coefficient has n-type material.
  • the dopant of this embodiment is, for example, a coordination compound that can dissociate into an anion (hereinafter also simply referred to as "anion”) that is a complex ion and an alkali metal cation (hereinafter also simply referred to as “cation”); , contains a cation scavenger (hereinafter also simply referred to as “scavenger”).
  • anion an anion
  • cation alkali metal cation
  • scavenger cation scavenger
  • the dopant may contain multiple types of at least one of a coordination compound and a scavenger. The Seebeck coefficient changes in the portion where the p-type thermoelectric conversion element 21 contains the dopant. As a result, an n-type thermoelectric conversion element 22 is formed in the above portion.
  • the reason why the above effect is produced is not particularly limited, but the reason is that the scavenger included in the dopant captures the cation to dissociate the anion, and the anion changes the carrier of the carbon nanotube from a hole to an electron. This is thought to be one of the reasons.
  • the anion is a complex ion having a metal atom at its center, it is considered that the interaction between the metal atom and the carbon nanotube causes it to become significantly n-type, and the ion size of the complex ion is Because of the large size, the dissociation property with the cation captured by the scavenger is good, which is also considered to be one reason for the above effect.
  • the anion is a complex ion. Therefore, the n-type thermoelectric conversion element 22 contains metal atoms derived from complex ions. Therefore, in this embodiment, the metal atoms remaining in the n-type thermoelectric conversion element 22 can function as an antioxidant.
  • Complex ions (anions) obtained by dissociation of coordination compounds include ferrocyanide ion, ferricyanide ion, tetrachloroferrate (III) ion, tetrachloroferrate (II) ion, and tetracyanonickelate ( II) ion, tetrachloronickelate (II) ion, tetracyanocobaltate (II) ion, tetrachlorocobaltate (II) ion, tetracyanocopper(I) ion, tetrachlorocopper(II) ion, hexacyanochrome (III) ion, tetrahydroxide zinc(II) acid ion, and tetrahydroxide aluminate (III) ion.
  • ferrocyanide ions may be selected.
  • the anion is a ferrocyanide ion
  • a material with better properties can be obtained.
  • the anion is a ferrocyanide ion
  • the iron atoms remaining in the n-type thermoelectric conversion element 22 suitably function as an antioxidant, further suppressing changes in physical properties over time, and further improving storage stability.
  • the anion may include an iron atom. That is, the coordination compound may contain an iron atom.
  • the anion may be selected, for example, from the group consisting of ferrocyanide, ferricyanide, tetrachloroferrate (III) and tetrachloroferrate (II).
  • the anion containing an iron atom may be a ferrocyanide ion.
  • the content of iron atoms in the n-type thermoelectric conversion element 22 may be 0.001% by mass or more and 15% by mass or less, 0.005% by mass or more and 12% by mass or less, and 0.01% by mass or more and 12% by mass or less. It may be at least 10% by mass and not more than 10% by mass.
  • the content of iron atoms in the n-type thermoelectric conversion element 22 indicates a value measured by, for example, ICP emission spectrometry.
  • the coordination compound may be a complex salt.
  • complex salts include potassium ferrocyanide, sodium ferrocyanide, potassium ferricyanide, sodium ferricyanide, potassium tetrachloroferrate (III), sodium tetrachloroferrate (III), potassium tetrachloroferrate (II), and iron tetrachloro. Examples include sodium (II) acid.
  • the complex salt may be a hydrate.
  • the coordination compound may include at least one of a ferrocyan compound and a ferricyan compound.
  • the cation trapping agent is not particularly limited as long as it is a substance that has the ability to take in cations.
  • the cation scavenger include crown ether compounds, cyclodextrin, calixarene, ethylenediaminetetraacetic acid, porphyrin, phthalocyanine, and derivatives thereof.
  • the cation scavenger is a crown ether compound.
  • crown ether compounds include 15-crown-5-ether, 18-crown-6-ether, 12-crown-4-ether, benzo-18-crown-6-ether, and benzo-15-crown-5-ether. , benzo-12-crown-4-ether and the like.
  • the ring size of the crown ether used as a scavenger may be selected depending on the size of the metal ion to be captured.
  • the crown ether compound when the metal ion is a potassium ion, the crown ether compound may be an 18-membered ring crown ether.
  • the metal ion when the metal ion is a sodium ion, the crown ether compound may be a 15-membered ring crown ether.
  • the metal ion is a lithium ion, the crown ether compound may be a 12-membered ring crown ether.
  • the crown ether compound may contain a benzene ring.
  • the stability of the crown ether compound can be improved.
  • crown ether compounds having a benzene ring include benzo-18-crown-6-ether, benzo-15-crown-5-ether, and benzo-12-crown-4-ether.
  • the molar ratio of scavenger content CA 2 to cation content CA 1 may be 0.1 or more and 5 or less, 0.3 or more and 3 or less, and 0.5 or more and 2 or less. But that's fine.
  • the mass ratio of carbon nanotubes to the total mass of the thermoelectric conversion units 11 is, for example, 30% or more and 70% or less.
  • the mass ratio is 30% or more, the thermoelectric conversion section 11 can have good electrical conductivity.
  • the mass ratio is 70% or less, the temperature difference within the thermoelectric conversion section 11 tends to increase.
  • the mass proportion may be 35% or more, 40% or more, 45% or more, or 50% or more.
  • the mass proportion may be 65% or less, 60% or less, or 55% or less.
  • the mass ratio of carbon nanotubes to the total mass of the p-type thermoelectric conversion element 21 may be 30% or more and 70% or less, and the mass ratio of carbon nanotubes to the total mass of the n-type thermoelectric conversion element 22 may be 30% or more and 70% or less. good.
  • the mass ratio of carbon nanotubes to the total mass of the thermoelectric conversion groups 3 may be 30% or more and 70% or less, or 40% or more and 60% or less. Note that the internal temperature difference of the thermoelectric conversion unit 11 and the like is measured using, for example, thermography.
  • Each of the plurality of conductive parts 4 is a conductive part located on the first main surface 2a, and is connected to the corresponding thermoelectric conversion group 3.
  • Each conductive part 4 may be a semiconductor instead of a conductor.
  • the thickness of each conductive portion 4 is the same or substantially the same as the thickness T1 of the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • the conductivity of each conductive portion 4 may be equal to or higher than that of the p-type thermoelectric conversion element 21 .
  • the thermal conductivity of each conductive part 4 may be equal to or higher than that of the p-type thermoelectric conversion element 21.
  • At least some of the plurality of conductive parts 4 may have a single layer structure or a laminated structure.
  • the plurality of conductive parts 4 may include an organic conductive layer and a metal conductive layer located on the organic conductive layer.
  • the plurality of conductive parts 4 are formed from the same material as the p-type thermoelectric conversion element 21. Therefore, each conductive part 4 has the same conductivity type (p type).
  • the plurality of conductive parts 4 include a first conductive part 4a that functions as a terminal for connecting to the external device, and a second conductive part 4b that functions as a conductive path that connects adjacent thermoelectric conversion groups 3.
  • the plurality of conductive parts 4 include two first conductive parts 4a located within one conductive region R2. In plan view, one first conductive portion 4a is provided around the opening O1 of the substrate 2, and the other first conductive portion 4a is provided around the opening O2 of the substrate 2.
  • thermoelectric conversion module 1 Only the second conductive portion 4b is provided in the other conductive region R2.
  • the plurality of thermoelectric conversion groups 3 are connected in series to each other via the plurality of second conductive parts 4b. Therefore, when the thermoelectric conversion module 1 is performing thermoelectric conversion, current can flow in series from one first conductive part 4a to the other first conductive part 4a.
  • one first conductive portion 4a located within one conductive region R2 is connected to one end of the thermoelectric conversion group 3 in the first direction D2.
  • One second conductive portion 4b located within the other conductive region R2 is connected to the other end of the thermoelectric conversion group 3 in the first direction D2.
  • the plurality of heat conductive parts 5 are parts that exhibit higher thermal conductivity than the substrate 2, and are located on the second main surface 2b.
  • Each heat conductive portion 5 is directly or indirectly fixed to the second main surface 2b. Therefore, each heat conduction section 5 is arranged to be able to exchange heat with the thermoelectric conversion group 3 (that is, the thermoelectric conversion section 11) via the substrate 2.
  • the heat conduction part 5 is considered to be in contact with the second main surface 2b.
  • the substrate 2, the thermoelectric conversion group 3, and the heat conduction section 5 overlap each other.
  • each heat conduction section 5 does not overlap the center of the thermoelectric conversion section 11. Thereby, a temperature gradient inside the thermoelectric conversion unit 11 along the first direction D2 can be favorably generated.
  • the plurality of heat conductive parts 5 are spaced apart from each other along the first direction D2, and have a band shape extending along the second direction D3 in plan view.
  • the shape of each heat conductive portion 5 in plan view is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like.
  • the length T2 of each heat conductive portion 5 along the thickness direction D1 is, for example, 50 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • the width L2 of each heat conductive portion 5 along the first direction D2 is, for example, 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. In these cases, the heat conduction function of each heat conduction part 5 can be satisfactorily exhibited.
  • the distance S along the first direction D2 is the length L1 of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 and the length L1 of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the first direction D2. It is larger than the length of , and is 3 mm or more and 15 mm or less.
  • the spacing S may be 4 mm or more, 5 mm or more, 6 mm or more, 12 mm or less, 10 mm or less, or 8 mm or less. Alternatively, the spacing S may be less than 12 mm or less than 10 mm.
  • FIG. 3(a) is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIa in FIG. 1(a).
  • the thermally conductive part 5 is a multilayer capacitor located on the second main surface 2b.
  • the capacitor is a member for storing electricity generated by the thermoelectric conversion unit 11.
  • the heat conduction section 5 is in contact with the second main surface 2b and is electrically connected to the thermoelectric conversion section 11.
  • the thermally conductive part 5, which is a capacitor includes a plurality of internal electrodes 5a stacked on each other in the thickness direction D1, a dielectric 5b filling gaps between the plurality of internal electrodes 5a, and a first electrode included in the plurality of internal electrodes 5a. It has an external electrode 5c connected to the internal electrode 5a1, and an external electrode 5d connected to the second internal electrode 5a2 included in the plurality of internal electrodes 5a.
  • Each of the plurality of internal electrodes 5a is, for example, a sheet-like conductive member that has a band shape in plan view.
  • the number of internal electrodes 5a included in the heat conduction section 5 is, for example, 2 or more and 30 or less.
  • the interval between adjacent internal electrodes 5a is adjusted according to the length T2 of the heat conductive portion 5 and the number of internal electrodes 5a.
  • Examples of the constituent material of the internal electrodes 5a include conductive materials (eg, Al, Ni, Cu, etc.) commonly used as internal electrodes of multilayer capacitors.
  • Each internal electrode 5a is, for example, a vapor deposited product, a coated and dried product, a sintered product, etc. of the above-mentioned conductive material.
  • the first internal electrodes five a1 and the second internal electrodes five a2 are spaced apart from each other and alternately stacked in the thickness direction D1.
  • Each first internal electrode 5a1 extends from the external electrode 5c toward the external electrode 5d in the second direction D3.
  • Each first internal electrode 5a1 is in contact with the external electrode 5c while being spaced apart from the external electrode 5d.
  • Each second internal electrode 5a2 extends from the external electrode 5d toward the external electrode 5c in the second direction D3.
  • Each second internal electrode 5a2 is in contact with the external electrode 5d while being spaced apart from the external electrode 5c.
  • the dielectric 5b is the main body of the heat conduction section 5, and is a member having insulation and heat resistance.
  • the dielectric 5b is a laminate of a plurality of dielectric layers. Each dielectric layer is integral with each other. At this time, the dielectric layers may be integrated to such an extent that their boundaries cannot be visually recognized.
  • Each dielectric layer is provided with one of a first internal electrode five a1 and a second internal electrode five a2.
  • a plurality of internal electrodes 5a are formed by alternately stacking dielectric layers provided with the first internal electrodes 5a1 and dielectric layers provided with the second internal electrodes 5a2.
  • the dielectric 5b may be made of a heat-resistant inorganic solid, or may be made of a heat-resistant inorganic solid and a heat-resistant material. It may be made of a composite material with resin.
  • Heat resistance is the property of maintaining the original state (solid state) without melting or decomposing at the following heat-resistant temperature.
  • the heat resistance temperature is at least 120°C, and may be 150°C or 180°C. In this case, even if the thermoelectric conversion module 1 is placed in a high-temperature environment, the function of the capacitor, which is the heat conduction section 5, is well exhibited.
  • film capacitors, aluminum electrolytic capacitors, and the like that include resins that do not exhibit heat resistance, such as polypropylene, may be damaged in high-temperature environments. Therefore, it can be said that film capacitors, aluminum electrolytic capacitors, etc. cannot be used as the heat conduction section 5 according to this embodiment.
  • the heat-resistant inorganic solid is, for example, a (BaTiO 3 -based, Ba (Ti, Zr) O 3 -based, or (Ba, Ca) TiO 3 -based dielectric material.
  • the dielectric material 5b is composed of an inorganic solid.
  • the dielectric body 5b is composed of, for example, a sintered body of ceramic green sheets containing the dielectric material described above. In this case, since the dielectric constant of the dielectric 5b can be increased, the power storage performance of the capacitor can be improved.
  • the dielectric 5b is made of a composite material of an inorganic solid and a heat-resistant resin
  • the dielectric 5b is made of, for example, a heat-resistant resin in which particles of the inorganic solid are dispersed.
  • the dielectric 5b exhibits good flexibility, so even if the thermoelectric conversion module 1 is deformed, the thermally conductive part 5 is less likely to be damaged.
  • the thermal conductivity of the dielectric 5b can be improved.
  • the heat-resistant resin is, for example, silicone resin.
  • the mass ratio of the inorganic solid to the heat-resistant resin (inorganic solid: heat-resistant resin) in the above composite material is, for example, 20:80 to 90:10. It is.
  • the external electrode 5c is one of the external terminals of the capacitor, and covers one end of the dielectric 5b in the second direction D3.
  • the external electrode 5c contacts all the first internal electrodes 5a1.
  • the external electrode 5d is another one of the external terminals of the capacitor, and covers the other end of the dielectric 5b in the second direction D3.
  • the external electrode 5d contacts all the second internal electrodes 5a2.
  • Each of the external electrodes 5c and 5d may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • Each of the external electrodes 5c and 5d includes, for example, a sintered layer, a plated layer, etc.
  • the sintered layer contains at least a metal such as Cu, Ni, or Ag.
  • the plating layer is, for example, a Ni plating layer.
  • the thermal conductivity of the heat conduction part 5 in the thickness direction D1 may be 3 W/mK or more, 5 W/mK or more, or 10 W/mK or more.
  • the thermoelectric conversion module 1 when the thermoelectric conversion module 1 is heated, heat is favorably transferred to the thermoelectric conversion section 11 via the plurality of heat conduction sections 5.
  • heat can be quickly radiated from a portion of the thermoelectric conversion section 11 via the plurality of heat conduction sections 5.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive portion 5 in the thickness direction D1 is measured by, for example, the optical alternating current method or the 3 omega method.
  • the thermal conductivity of the internal electrode 5a, the thermal conductivity of the dielectric 5b, and the thermal conductivity of the external electrodes 5c and 5d are each 3 W/mK or more. But that's fine.
  • the thermal conductivity may be 5.0 W/mK or more, or 10.0 W/mK or more.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive portion 5 in the thickness direction D1 is 3 W/mK or more, the thermal conductivity of the internal electrode 5a, the thermal conductivity of the dielectric 5b, and the thermal conductivity of the external electrodes 5c, 5d. Either of the rates may be less than 3 W/mK.
  • the plurality of heat insulating members 6 are portions exhibiting a thermal conductivity lower than that of the substrate 2, and are located on the second main surface 2b. Each of the plurality of heat insulating members 6 is located between two corresponding heat conductive parts 5 in the first direction D2. The plurality of heat insulating members 6 are spaced apart from each other along the first direction D2.
  • the shape of each heat insulating member 6 in a plan view is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like. In this embodiment, each heat insulating member 6 has a band shape extending along the second direction D3 in plan view, and contacts both of the two corresponding heat conductive parts 5.
  • each heat insulating member 6 along the first direction D2 in this embodiment corresponds to the interval S.
  • both ends of the heat insulating member 6 in the second direction D3 are aligned with both ends of the heat conductive part 5, but the invention is not limited thereto.
  • the length T3 of each heat insulating member 6 along the thickness direction D1 is smaller than the length T2 of each heat conductive part 5.
  • the length T3 is 80% or less, or 70% or less of the length T2. In this case, the heat insulating member 6 becomes difficult to peel off from the substrate 2 when the thermoelectric conversion module 1 is deformed.
  • each of the plurality of heat insulating members 6 overlaps with the center of the corresponding thermoelectric conversion section 11 in the thickness direction D1.
  • the first end 21a of the p-type thermoelectric conversion element 21 and the first end 22a of the n-type thermoelectric conversion element 22 have a thickness at least in part of the corresponding heat insulating member 6. They overlap in the horizontal direction D1.
  • the temperature at the center of each thermoelectric conversion section 11 can be stabilized, so that the temperature gradient inside the thermoelectric conversion section 11 along the first direction D2 tends to occur stably. Therefore, the variation range of the temperature difference within each thermoelectric conversion unit 11 during a predetermined period can be set to, for example, 2.5° C.
  • the range of variation in the temperature difference of the thermoelectric conversion unit 11 is defined as a high temperature area of the thermoelectric conversion unit 11 (for example, the center and one of both ends of the thermoelectric conversion unit 11 in the first direction D2) and a low temperature area of the thermoelectric conversion unit 11 (for example, , the center and the other of both ends of the thermoelectric conversion section 11 in the first direction D2).
  • the predetermined period is not particularly limited, but is, for example, 10 seconds or more and 100 hours or less.
  • Each heat insulating member 6 includes, for example, cellulose nanofibers (CNF), silica airgel, resin (for example, silicone resin), and the like. Each heat insulating member 6 may be a foam.
  • the thermal conductivity of each heat insulating member 6 is, for example, 0.01 W/mK or more and 0.1 W/mK or less. The thermal conductivity may be 0.02 W/mK or more, 0.03 W/mK or more, 0.08 W/mK or less, or 0.05 W/mK or less. In this embodiment, the thermal conductivity of each heat insulating member 6 is, for example, not less than 0.02 W/mK and not more than 0.05 W/mK, but is not limited thereto.
  • the other heat conductive part 5 (second heat conductive part) located next to the first capacitor C1 along one direction D2 is referred to as a second capacitor C2.
  • the first capacitor C1 overlaps one end of one thermoelectric conversion section 11 in the first direction D2
  • the second capacitor C2 overlaps one end of the one thermoelectric conversion section 11 in the first direction D2. Overlaps the other end.
  • the first capacitor C1 overlaps with the second end 22b of the n-type thermoelectric conversion element 22 included in the one thermoelectric conversion section 11
  • the second capacitor C2 overlaps with the second end 22b of the n-type thermoelectric conversion element 22 included in the one thermoelectric conversion section 11. It overlaps with the second end 21b of the p-type thermoelectric conversion element 21 included in one thermoelectric conversion section 11.
  • the connecting portion 7 is a conductive member that is electrically connected to both the thermoelectric conversion portion 11 and the thermal conduction portion 5, and is located on the substrate 2. A portion of the connecting portion 7 overlaps the heat conducting portion 5 or the heat insulating member 6 in the thickness direction D1 and is located between the substrate 2 and the heat conducting portion 5 or the heat insulating member 6.
  • the connection portion 7 is, for example, a metal layer or an alloy layer patterned on the substrate 2.
  • the metal included in the connecting portion 7 is, for example, Cu, Ni, Au, or the like.
  • the connecting portion 7 is formed, for example, by plating.
  • the thermal conductivity of the connecting portion 7 is not particularly limited, but may be, for example, 3 W/mK or more.
  • the connecting portion 7 includes a first portion 7a that is in contact with the substrate 2 and overlaps one end of each thermally conductive portion 5 in the second direction D3, and a first portion 7a that is in contact with the substrate 2 and overlaps with the other end of each thermally conductive portion 5 in the second direction D3. It has a second portion 7b.
  • the first portion 7a is in contact with the external electrode 5c of each heat conductive part 5
  • the second part 7b is in contact with the external electrode 5d of each heat conductive part 5.
  • the respective heat conductive parts 5 are connected in parallel to each other via the first part 7a and the second part 7b.
  • FIG. 3(b) is a cross-sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 1(a).
  • a conductive material 8 is provided on the surface of the opening O1.
  • the conductive material 8 is a conductive member that functions as a path that electrically connects the thermoelectric conversion section 11 and the heat conduction section 5, and covers the opening O1.
  • the conductive material 8 is formed at the same time as the connection portion 7, for example. Therefore, the conductive material 8 is considered to be part of the first portion 7a of the connecting portion 7.
  • the conductive material 8 is also formed on the first main surface 2a and near the opening O1, but the present invention is not limited thereto.
  • a conductive member connected to the conductive material 8 may be provided on the first main surface 2a.
  • a conductive material, which is considered to be a part of the second portion 7b of the connecting portion 7, is also provided on the surface of the opening O2.
  • thermoelectric conversion module 1 may further include configurations other than those described above.
  • the thermoelectric conversion module 1 may include wiring for electrically connecting other thermoelectric conversion modules, wiring for extracting power to an external circuit, and the like.
  • thermoelectric conversion module 1 exhibits heat resistance. Therefore, unlike the case where, for example, an aluminum electrolytic capacitor is used, the capacitor does not need to be placed away from the heat source. Further, the substrate 2, the thermoelectric conversion section 11, and the heat conduction section 5, which is a capacitor electrically connected to the thermoelectric conversion section 11, overlap each other in the thickness direction D1. As a result, the area occupied by the thermoelectric conversion module and the capacitor can be reduced compared to a power source in which the thermoelectric conversion module and the capacitor are simply arranged side by side.
  • the heat conduction section 5 is arranged to be able to exchange heat with the thermoelectric conversion section 11 via the substrate 2, and the thermal conductivity of the plurality of internal electrodes 5a included in the heat conduction section 5 and the dielectric material 5b are the same.
  • the thermal conductivity is 3 W/mK or more. Therefore, for example, even if the capacitor is located between the thermoelectric conversion section 11 and the heat source in the thickness direction D1, the capacitor is not damaged and is transferred from the heat source to the thermoelectric conversion section 11 via the capacitor. Good heat transfer can be achieved.
  • the heat conductive part 5 may have flexibility.
  • the thermoelectric conversion module 1 can be easily provided, for example, along the surface of the cylindrical pipe. That is, restrictions on the mounting location of the thermoelectric conversion module 1 can be relaxed.
  • the thermoelectric conversion module 1 includes a heat insulating member 6 located on the second main surface 2b, and the thermoelectric conversion section 11 includes p-type thermoelectric conversion elements 21 and n-type thermoelectric conversion elements 21 arranged along the first direction D2.
  • the first end 21a of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2 is in contact with the first end 22a of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the first direction D2, and the thickness
  • the first capacitor C1 and the second capacitor C2 overlap the heat insulating member 6 in the direction D1, are adjacent to each other along the first direction D2 via the heat insulating member 6, and are in contact with the second main surface 2b.
  • the first capacitor C1 overlaps the second end 22b of the n-type thermoelectric conversion element 22 in the first direction D2, and in the thickness direction D1, the second capacitor C2 has the following characteristics: It overlaps with the second end 21b of the p-type thermoelectric conversion element 21 in the first direction D2.
  • each of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 overlaps with the end portion of the thermoelectric conversion section 11 in the thickness direction D1, but does not overlap with the center of the thermoelectric conversion section 11. Therefore, for example, by heating the first capacitor C1 and the second capacitor C2, it is possible to create a good internal temperature difference in each of the p-type thermoelectric conversion element 21 and the n-type thermoelectric conversion element 22.
  • thermoelectric conversion module 1 includes a connecting portion 7 located on the second main surface 2b and electrically connected to both the thermoelectric converting portion 11 and the thermal conductive portion 5, which is a capacitor. Therefore, the thermoelectric conversion section 11 and the capacitor are well electrically connected.
  • thermoelectric conversion module according to a modification will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • descriptions that overlap with those of the embodiment described above will be omitted, and different parts will be described. That is, within the technically possible range, the description of the embodiments described above may be used in the modified example as appropriate.
  • FIG. 4(a) is a schematic bottom view showing a thermoelectric conversion module according to a first modification.
  • FIG. 4(b) is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb in FIG. 4(a).
  • the thermoelectric conversion module 1A according to the first modification has a heat conductive part 5A instead of the heat conductive part 5, which is a capacitor, and a capacitor. It differs from the thermoelectric conversion module 1 of the above embodiment in that it further includes C3.
  • Each heat conductive portion 5A is a portion exhibiting higher thermal conductivity than the substrate 2, and has a band shape in plan view.
  • the thermal conductivity of each heat conductive portion 5A is, for example, 3 W/mK or more and 400 W/mK or less. Thereby, when the thermoelectric conversion module 1 is heated, heat is favorably transferred to the thermoelectric conversion section 11 via the plurality of heat conduction sections 5A.
  • the thermal conductivity may be 5 W/mK or more, 8 W/mK or more, or 10 W/mK or more.
  • the length T4 of each heat conductive portion 5A along the thickness direction D1 is larger than the length T3 of the heat insulating member 6, and is, for example, 50 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • Each heat conductive portion 5A includes, for example, metal (silver, copper, etc.), carbon, resin (for example, silicone resin, epoxy resin, (meth)acrylic resin), and the like.
  • Each thermally conductive portion 5 may include ceramics such as boron nitride and aluminum nitride that exhibit high thermal conductivity.
  • the heat conductive portion 5A may contain the resin described above. In this case, the thermally conductive portion 5A may be formed using the resin or a solution containing the resin.
  • the capacitor C3 is capable of exchanging heat with the thermoelectric conversion section 11 via the substrate 2 and at least one of the plurality of heat conduction sections 5A, and exhibits flexibility. Therefore, the capacitor C3 can also function as a heat conduction section.
  • the capacitor C3 is a sheet capacitor that overlaps each thermally conductive portion 5A and each heat insulating member 6 in the thickness direction D1, and is electrically connected to the thermoelectric conversion portion 11.
  • the capacitor C3 is in contact with each heat conducting portion 5A and is spaced apart from the heat insulating member 6. Therefore, a space is provided between the capacitor C3 and the heat insulating member 6 in the thickness direction D1. In the first modification, the capacitor C3 is in close contact with the thermally conductive portion 5A.
  • the length T5 of the capacitor C3 along the thickness direction D1 is, for example, 50 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less. In plan view, the capacitor C3 is located inside each edge of the substrate 2, but the present invention is not limited thereto.
  • the thermal conductivity of the capacitor C3 in the thickness direction D1 may be 3 W/mK or more, 5 W/mK or more, or 10 W/mK or more.
  • the capacitor C3 includes a plurality of first internal electrodes 51 and second internal electrodes 52 stacked on each other in the thickness direction D1, a dielectric 53, and a pair of external electrodes 54 electrically connected to the thermoelectric conversion section 11. 55.
  • the functions, materials, etc. of the plurality of first internal electrodes 51 and the plurality of second internal electrodes 52 are the same as the functions, materials, etc. of the first internal electrodes 5a1 and the second internal electrodes 5a2 included in the capacitor of the above embodiment. The same is true. Further, the function, material, etc. of the dielectric 53 are also similar to those of the dielectric 5b included in the capacitor of the above embodiment.
  • the dielectric 53 is made of a heat-resistant resin in which inorganic solid particles are dispersed.
  • the resin may be the same as at least a portion of the resin included in the dielectric 53. In this case, by integrating each resin, the capacitor C3 can be brought into close contact with the thermally conductive portion 5A.
  • the functions, materials, etc. of the external electrodes 54, 55 are the same as those of the external electrodes 5c, 5d included in the capacitor of the above embodiment.
  • the external electrode 54 contacts each first internal electrode 51 and is electrically connected to the first portion 7 a of the connecting portion 7 .
  • the external electrode 55 contacts some of the other electrodes included in each second internal electrode 52 and is electrically connected to the second portion 7b of the connecting portion 7.
  • the external electrode 54 may be electrically connected to the first portion 7a via solder, for example, or may be electrically connected to the first portion 7a via a wire or the like. May be in direct contact with.
  • the external electrode 55 may be electrically connected to the second portion 7b via solder, for example, or may be electrically connected to the second portion 7b via a wire or the like. It may also be in direct contact with the second portion 7b.
  • the thermal conductivity of the first internal electrode 51 and the second internal electrode 52, the thermal conductivity of the dielectric 53, and the thermal conductivity of the external electrodes 54 and 55 are as follows. It may be 3 W/mK or more. The thermal conductivity may be 5.0 W/mK or more, or 10.0 W/mK or more.
  • thermoelectric conversion module 1A according to the first modification described above, the same effects as in the above embodiment are achieved.
  • the capacitor C3 the amount of electricity stored in the thermoelectric conversion module 1A can be increased.
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of a thermoelectric conversion module according to a second modification.
  • a thermoelectric conversion module 1B according to the second modification includes, in addition to the thermoelectric conversion module 1 of the above embodiment, a capacitor C3 which is a sheet capacitor shown in the first modification.
  • the capacitor C3 overlaps the heat insulating member 6, the first capacitor C1, and the second capacitor C2 in the thickness direction D1, contacts the first capacitor C1 and the second capacitor C2, and is spaced apart from the heat insulating member 6.
  • Capacitor C3 is electrically connected to thermoelectric conversion section 11 similarly to the first modification.
  • the capacitor C3 is connected in parallel with a plurality of heat conductive parts 5 including the first capacitor C1 and the second capacitor C2.
  • thermoelectric conversion module 1B in addition to achieving the same effects as in the embodiment described above, the thermoelectric conversion module 1B has an additional power storage capacity compared to the first modification. You can increase the amount.
  • thermoelectric conversion module and the manufacturing method thereof according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments and modifications, and various other modifications are possible.
  • thermoelectric conversion element is exposed on the first main surface, but the present invention is not limited to this.
  • the thermoelectric conversion element may be covered with a resin sealing layer or the like.
  • an insulator may be provided between two adjacent thermoelectric conversion groups. In this case, from the viewpoint of maintaining the internal temperature difference of the thermoelectric conversion section, it is preferable that the thermal conductivity of the insulator is low.
  • the heat insulating member is formed by drying the heat insulating material coated on the substrate, but is not limited to this.
  • a preformed heat insulating member may be fixed onto the substrate.
  • thermoelectric conversion module 2...Substrate, 2a...First main surface, 2b...Second main surface, 3...Thermoelectric conversion group, 4...Conductive part, 5, 5A...Thermal conductive part, 5a...Inside Electrode, 5a1... First internal electrode, 5a2... Second internal electrode, 5b... Dielectric, 5c, 5d... External electrode, 6... Heat insulating member, 7... Connection part, 7a... First part, 7b... Second part, 8... Conductive material, 11... Thermoelectric conversion section, 21... P-type thermoelectric conversion element, 21a... First end, 21b... Second end, 22... N-type thermoelectric conversion element, 22a... First end, 22b...

Landscapes

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

Abstract

熱電変換モジュールは、第１主面、及び第１主面の反対側に位置する第２主面を有する基板と、第１主面上に位置する熱電変換部と、第２主面上であって、基板を介して熱電変換部と熱交換可能に配置されると共に、熱電変換部に電気的に接続されるコンデンサと、を備え、基板と、熱電変換部と、コンデンサとは、基板の厚さ方向において互いに重なっており、コンデンサは、厚さ方向において互いに積層される複数の電極と、複数の電極同士の隙間を埋めると共に耐熱性を示す誘電体とを有する。

Description

熱電変換モジュール
　本開示は、熱電変換モジュールに関する。
　地熱または工場の排熱などを利用した発電を実施するために、熱電変換素子が用いられることがある。下記特許文献１には、樹脂層と金属層とからなるパターン層を有したフレキシブル基板が、Ｐ型熱電素子材とＮ型熱電素子材とを有する熱電変換モジュールの両面に設けられる態様が開示されている。下記特許文献１では、一方のフレキシブル基板に含まれる金属層は、熱電変換モジュールに含まれる一方の電極に重なっており、他方のフレキシブル基板に含まれる金属層は、熱電変換モジュールに含まれる他方の電極に重なっている。上記態様では、一方のフレキシブル基板を高温状態とし、他方のフレキシブル基板を低温状態とすることによって、熱電変換モジュールの面方向に温度差が生じる。これにより、熱電変換モジュールに起電力が生じる。
特許第４８９５２９３号公報
　例えば、上記特許文献１に記載されるような熱電変換モジュールを電源として利用する電子機器によっては、当該熱電変換モジュールは、蓄電用のコンデンサに接続されることがある。ここで、単に熱電変換モジュールとコンデンサとを並べて設けると、電子機器の大型化の要因となる。
　本開示の一側面の目的は、電源としての機能を維持しつつ、当該電源の大型化を抑制可能な熱電変換モジュールを提供することである。
　本開示の一側面に係る熱電変換モジュールは、以下の通りである。
［１］第１主面、及び前記第１主面の反対側に位置する第２主面を有する基板と、
　前記第１主面上に位置する熱電変換部と、
　前記第２主面上であって、前記基板を介して前記熱電変換部と熱交換可能に配置されると共に、前記熱電変換部に電気的に接続されるコンデンサと、を備え、
　前記基板と、前記熱電変換部と、前記コンデンサとは、前記基板の厚さ方向において互いに重なっており、
　前記コンデンサは、前記厚さ方向において互いに積層される複数の電極と、前記複数の電極同士の隙間を埋めると共に耐熱性を示す誘電体とを有する、
熱電変換モジュール。
［２］　前記コンデンサは、可撓性を有する、［１］に記載の熱電変換モジュール。
［３］　前記第２主面上に位置する断熱部材をさらに備え、
　前記熱電変換部は、前記厚さ方向に直交する第１方向に沿って並ぶｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、
　前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第１端部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第１端部と接触すると共に、前記厚さ方向において前記断熱部材に重なり、
　前記コンデンサは、前記断熱部材を介して前記第１方向に沿って隣り合うと共に、前記第２主面に接する第１コンデンサ及び第２コンデンサを有し、
　前記厚さ方向にて、前記第１コンデンサは、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
　前記厚さ方向にて、前記第２コンデンサは、前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第２端部に重なる、［１］または［２］に記載の熱電変換モジュール。
［４］　前記コンデンサは、前記厚さ方向において前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサに重なると共に、前記熱電変換部に電気的に接続されるシートコンデンサをさらに有する、［３］に記載の熱電変換モジュール。
［５］　前記シートコンデンサは、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサに接触すると共に、前記断熱部材に対して離間する、［４］に記載の熱電変換モジュール。
［６］　前記第２主面上に位置する断熱部材と、
　前記断熱部材を介して前記厚さ方向に直交する第１方向に沿って隣り合う第１熱伝導部及び第２熱伝導部と、をさらに備え、
　前記熱電変換部は、前記第１方向に沿って並ぶｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、
　前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第１端部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第１端部と接触すると共に、前記厚さ方向において前記断熱部材に重なり、
　前記厚さ方向にて、前記第１熱伝導部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
　前記厚さ方向にて、前記第２熱伝導部は、前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
　前記コンデンサは、前記基板と、前記第１熱伝導部及び前記第２熱伝導部の少なくとも一方とを介して前記熱電変換部と熱交換可能である、［１］または［２］に記載の熱電変換モジュール。
［７］　前記コンデンサは、前記厚さ方向において前記第１熱伝導部及び前記第２熱伝導部に重なるシートコンデンサであり、
　前記シートコンデンサは、前記第１熱伝導部及び前記第２熱伝導部に接触すると共に、前記断熱部材に対して離間する、［６］に記載の熱電変換モジュール。
［８］　前記基板上に位置し、前記熱電変換部と前記コンデンサとの両方に電気的に接続される接続部をさらに備える、［１］～［７］のいずれかに記載の熱電変換モジュール。
［９］　前記複数の電極の熱伝導率と、前記誘電体の熱伝導率とのそれぞれは、３Ｗ／ｍＫ以上である、［１］～［８］のいずれかに記載の熱電変換モジュール。
　本開示の一側面によれば、電源としての機能を維持しつつ、当該電源の大型化を抑制可能な熱電変換モジュールを提供できる。
図１の（ａ）は、実施形態に係る熱電変換モジュールを示す概略平面図であり、図１の（ｂ）は、実施形態に係る熱電変換モジュールを示す概略底面図である。 図２の（ａ）は、図１の（ａ）の一部（一点鎖線で囲まれた領域）を拡大した図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ線に沿った断面図である。 図３の（ａ）は、図１の（ａ）のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線に沿った断面図であり、図３の（ｂ）は、図１の（ａ）のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。 図４の（ａ）は、第１変形例に係る熱電変換モジュールを示す概略底面図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のＩＶｂ－ＩＶｂ線に沿った断面図である。 図５は、第２変形例に係る熱電変換モジュールの要部断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本明細書における「同一」及びそれに類似する単語は、「完全同一」のみに限定されない。
　まず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る熱電変換モジュールの構成を説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る熱電変換モジュールを示す概略平面図であり、図１の（ｂ）は、本実施形態に係る熱電変換モジュールを示す概略底面図である。図２の（ａ）は、図１の（ａ）の一部（一点鎖線で囲まれた領域）を拡大した図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ線に沿った断面図である。
　図１の（ａ），（ｂ）に示される熱電変換モジュール１は、外部から熱が供給されることによって発電可能な装置である。熱電変換モジュール１は、いわゆるインプレーン型（ｉｎ－ｐｌａｎｅ型）の装置である。このため、熱電変換モジュール１は、例えばπ型の素子（クロスプレーン型の素子）よりも加工性及びフレキシブル性に優れる傾向がある。よって、熱電変換モジュール１は、例えば工場排熱の回収に用いる円筒パイプなどの側面に沿って設けることができる。すなわち、熱電変換モジュール１は、様々な箇所へ容易に配置可能である。よって、熱電変換モジュール１は、例えば、排熱を利用したプラント用センサなどの電子機器の電源として用いられる。加えて、熱電変換モジュール１に含まれる熱電変換材料と電極との接触抵抗も、π型のモジュールよりも低い傾向がある。以下では、熱電変換モジュール１の各構成要件の温度は、空気の自然対流条件下にて測定されたものとする。
　熱電変換モジュール１は、基板２と、複数の熱電変換群３と、複数の導電部４と、複数の熱伝導部５と、複数の断熱部材６と、接続部７とを有する。基板２と、複数の熱電変換群３と、複数の導電部４と、複数の熱伝導部５と、複数の断熱部材６と、接続部７との少なくとも一つは、可撓性を示す。
　基板２は、耐熱性及び可撓性を示す樹脂製のシート部材であり、例えば略平板形状を呈する。基板２を構成する樹脂は、例えば（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、オルガノシロキサン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂などである。基板２の厚さは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。基板２の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／ｍＫ（０．１ワット毎メートル毎ケルビン、及び０．１Ｗ×ｍ－１×Ｋ－１に相当する）以上０．３Ｗ／ｍＫ以下である。基板２の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍＫ以下であることによって、熱電変換群３の内部に温度差が生じ得る。基板２の熱伝導率は、定常法もしくは非定常法によって測定される。
　基板２は、第１主面２ａと、第１主面２ａの反対側に位置する第２主面２ｂとを有する。第１主面２ａと第２主面２ｂとは、基板２の厚さに沿った方向に対して交差する面である。第１主面２ａと第２主面２ｂとの形状は、特に限定されないが、例えば多角形状、円形状、楕円形状などである。以下では、基板２の厚さに沿った方向を単に厚さ方向Ｄ１と表する。厚さ方向Ｄ１から見ることは平面視に相当する。また、厚さ方向Ｄ１に直交する方向を第１方向Ｄ２及び第２方向Ｄ３とする。第２方向Ｄ３は、厚さ方向Ｄ１と第１方向Ｄ２との両方に直交する方向である。
　第１主面２ａ上には、熱電変換領域Ｒ１と、２つの導電領域Ｒ２とが画定される。熱電変換領域Ｒ１には、複数の熱電変換群３が設けられる。各導電領域Ｒ２には、複数の導電部４が設けられる。熱電変換領域Ｒ１は、第１方向Ｄ２において２つの導電領域Ｒ２の間に位置する。第１主面２ａ上において熱電変換領域Ｒ１が占める割合が大きいほど、熱電変換モジュール１の出力が高くなる傾向がある。平面視にて、第１主面２ａのうち熱電変換領域Ｒ１が占める面積の割合は、例えば５０％以上９０％以下である。また、平面視にて、第１主面２ａのうち２つの導電領域Ｒ２が占める面積の割合は、例えば５％以上３０％以下である。この場合、熱電変換群３同士を接続する導電経路を確実に形成しつつ、熱電変換モジュール１は、良好な出力を発揮できる。
　基板２には、スルーホールとして機能する開口Ｏ１，Ｏ２が設けられる。開口Ｏ１，Ｏ２のそれぞれは、第１主面２ａから第２主面２ｂまで延びる開口部分である。開口Ｏ１，Ｏ２の表面に設けられる導電材を介して、導電部４と接続部７とが電気的に接続される（詳細は後述）。
　複数の熱電変換群３のそれぞれは、外部から熱が供給されることによって発電可能な部分であり、第１主面２ａ上に位置する。複数の熱電変換群３は、第１方向Ｄ２に沿って延在しており、第２方向Ｄ３に沿って配列される。複数の熱電変換群３のそれぞれは、厚さ方向Ｄ１から見て帯形状を有する。各熱電変換群３は、互いに離間する一方で、互いに直列に電気的接続される。第１方向Ｄ２において、各熱電変換群３の一端は、一方の導電領域Ｒ２に含まれる複数の導電部４の一つに接続し、各熱電変換群３の他端は、他方の導電領域Ｒ２に含まれる複数の導電部４の一つに接続する。図２の（ａ）に示されるように、複数の熱電変換群３のそれぞれは、複数の熱電変換部１１を有する。本実施形態では、各熱電変換群３は１０個の熱電変換部１１を有するが、これに限られない。各熱電変換群３において、複数の熱電変換部１１は、第１方向Ｄ２に沿って並んでいる。第１方向Ｄ２において互いに隣り合う２つの熱電変換部１１同士は、互いに接触しており、直列接続される。
　複数の熱電変換部１１のそれぞれは、熱電変換モジュール１において熱電変換が実施される部分であり、可撓性を示す。平面視における熱電変換部１１の形状は特に限定されないが、例えば多角形状、円形状、楕円形状などである。ｐ型熱電変換素子２１とｎ型熱電変換素子２２とは、互いに同一形状を呈するが、これに限られない。各熱電変換部１１は、第１方向Ｄ２に沿って並ぶｐ型熱電変換素子２１及びｎ型熱電変換素子２２を有する。各熱電変換部１１において、第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の第１端部２１ａと、第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の第１端部２２ａとは、互いに接触する。各熱電変換部１１において、第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の第２端部２１ｂは、対応する熱電変換部１１の一端に位置し、第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の第２端部２２ｂは、対応する熱電変換部１１の他端に位置する。第１方向Ｄ２において隣り合う２つの熱電変換部１１では、一方の熱電変換部１１に含まれるｐ型熱電変換素子２１の第２端部２１ｂと、他方の熱電変換部１１に含まれるｎ型熱電変換素子２２の第２端部２２ｂとが、互いに接触する。
　複数の熱電変換群３のそれぞれにおいて、ｐ型熱電変換素子２１とｎ型熱電変換素子２２とは、第１方向Ｄ２において交互に配置される。本実施形態では、ｐ型熱電変換素子２１とｎ型熱電変換素子２２とは、第２方向Ｄ３において交互に並ぶ。
　ｐ型熱電変換素子２１は、基板２の第１主面２ａ上に設けられると共にｎ型熱電変換素子２２に接触している。ｐ型熱電変換素子２１の厚さＴ１は、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。厚さＴ１が３μｍ以上であることによって、ｐ型熱電変換素子２１の電気抵抗を良好に低減できる。厚さＴ１が３０μｍ以下であることによって、ｐ型熱電変換素子２１の内部にて温度勾配が容易に形成され得る。厚さＴ１は、５μｍ以上でもよいし、８μｍ以上でもよいし、１０μｍ以上でもよいし、２５μｍ以下でもよいし、２０μｍ以下でもよいし、１５μｍ以下でもよい。第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の長さＬ１は、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この場合、ｐ型熱電変換素子２１の内部にて温度勾配が容易に形成され得る。第２方向Ｄ３におけるｐ型熱電変換素子２１の長さは、例えば５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。この場合、第１主面２ａ上に十分な数の熱電変換部１１を形成できる。面内方向におけるｐ型熱電変換素子２１の熱伝導率は、例えば０．０１Ｗ／ｍＫ以上４０．０Ｗ／ｍＫ以下である。面内方向におけるｐ型熱電変換素子２１の熱伝導率は、例えば光交流法、３オメガ法によって測定される。ｐ型熱電変換素子２１は、例えば種々の乾式法もしくは湿式法によって形成される。湿式法は、例えばドクターブレード法、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、インクジェット法などである。
　ｐ型熱電変換素子２１は、例えばｐ型の半導体層である。ｐ型熱電変換素子２１は、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と、カーボンナノチューブとは異なる導電性樹脂とを含む。カーボンナノチューブは、ｐ型を示す。カーボンナノチューブは、単層、二層及び多層のいずれでもよい。ｐ型熱電変換素子２１の電気伝導率の観点からは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）が用いられてもよい。カーボンナノチューブの全量に対する単層カーボンナノチューブの割合は、２５質量％以上でもよく、５０質量％以上でもよく、１００質量％でもよい。単層カーボンナノチューブの直径は、特に限定されないが、例えば２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、もしくは３ｎｍ以下である。単層カーボンナノチューブの直径の下限もまた、特に制限されないが、０．４ｎｍ以上でもよく、０．５ｎｍ以上でもよい。カーボンナノチューブの熱伝導率は、例えば３０Ｗ／ｍＫ以上４０Ｗ／ｍＫ以下である。
　本明細書中、単層カーボンナノチューブの直径は、ラマン分光によって１００～３００ｃｍ－１に現れるピークの波数（ω（ｃｍ－１））から、「直径（ｎｍ）＝２４８／ω」の式で求めることができる。単層カーボンナノチューブの評価方法として、レーザーラマン分光におけるＧ／Ｄ比が知られている。本実施形態において、単層カーボンナノチューブは、波長５３２ｎｍのレーザーラマン分光におけるＧ／Ｄ比が１０以上でもよく、２０以上でもよい。このような単層カーボンナノチューブを用いることで、電気伝導率に一層優れるｐ型熱電変換素子２１が得られる傾向がある。なお、上記Ｇ／Ｄ比の上限は特に限定されず、５００以下でもよく、３００以下でもよい。
　ｐ型熱電変換素子２１におけるカーボンナノチューブの含有量は、例えばｐ型熱電変換素子２１を構成する材料（ｐ型熱電変換材料）１００質量部に対して、２０質量部以上でもよく、３０質量部以上でもよく、４０質量部以上でもよく、９９質量部以下でもよく、９５質量部以下でもよく、９０質量部以下でもよい。
　本実施形態の導電性樹脂は、特に限定されず、公知の導電性樹脂を特に制限なく使用できる。導電性樹脂としては、例えば、ポリアニリン系導電性樹脂、ポリチオフェン系導電性樹脂、ポリピロール系導電性樹脂、ポリアセチレン系導電性樹脂、ポリフェニレン系導電性樹脂、ポリフェニレンビニレン系導電性樹脂などを含むものが挙げられる。ポリチオフェン系導電性樹脂としては、例えば、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）が挙げられる。本実施形態では、導電性樹脂は、ＰＥＤＯＴと電子受容体とを含む。この場合、ｐ型熱電変換素子２１の電気伝導率がより高くなる傾向がある。電子受容体としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、スルホコハク酸ビス（２－エチルヘキシル）、塩素、臭素、ヨウ素、５フッ化リン、５フッ化ヒ素、３フッ化ホウ素、塩化水素、硫酸、硝酸、テトラフルオロホウ酸、過塩素酸、塩化鉄（ＩＩＩ）、テトラシアノキノジメタンなどが挙げられる。ｐ型熱電変換素子２１の電気伝導率の観点から、電子受容体は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）でもよい。
　ｐ型熱電変換素子２１では、カーボンナノチューブと導電性樹脂とが凝集してもよい。ｐ型熱電変換素子２１には、カーボンナノチューブ同士を導電性樹脂が結合した多孔質構造が含まれてもよい。
　ｎ型熱電変換素子２２は、基板２の第１主面２ａ上に設けられると共にｐ型熱電変換素子２１に接触している。ｎ型熱電変換素子２２の厚さは、ｐ型熱電変換素子２１の厚さＴ１と同一もしくは実質的に同一である。第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の長さは、ｐ型熱電変換素子２１の長さＬ１と同一もしくは実質的に同一である。第２方向Ｄ３におけるｎ型熱電変換素子２２の長さは、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この場合、第１主面２ａ上に十分な数の熱電変換部１１を形成できる。面内方向におけるｎ型熱電変換素子２２の熱伝導率は、例えば０．０１Ｗ／ｍＫ以上４０．０Ｗ／ｍＫ以下である。面内方向におけるｎ型熱電変換素子２２の熱伝導率は、例えば光交流法、３オメガ法によって測定される。ｎ型熱電変換素子２２は、ｐ型熱電変換素子２１と同様に、例えば種々の乾式法もしくは湿式法によって形成される。
　ｎ型熱電変換素子２２は、例えばｎ型半導体層である。ｎ型熱電変換素子２２は、例えば複数の有機物の複合物、もしくは無機物と有機物の複合物を含む。本実施形態では、ｎ型熱電変換素子２２は、ｐ型熱電変換素子２１に対してドーパントが含まれることによってｎ型を示す部分である。このため、ｎ型熱電変換素子２２は、カーボンナノチューブと、導電性樹脂と、ドーパントとを含む。本実施形態では、ドーパントとは、当該ドーパントがドープされる対象となる部分のゼーベック係数を変化させる物質を意図している。「ゼーベック係数を変化させる」とは、ゼーベック係数の値を減少させること、または、ゼーベック係数の値を正の値から負の値へと変化させることを意図する。ゼーベック係数が正の値を示す熱電変換材料はｐ型導電性を有し、ゼーベック係数が負の値を示す熱電変換材料はｎ型材料を有している。
　本実施形態のドーパントは、例えば、錯イオンであるアニオン（以下、単に「アニオン」ともいう。）とアルカリ金属カチオン（以下、単に「カチオン」ともいう。）とに解離可能な配位化合物、及び、カチオン捕捉剤（以下、単に「捕捉剤」ともいう。）を含有する。ｎ型熱電変換素子２２内において、配位化合物の少なくとも一部は、上記アニオンと上記カチオンに解離されていてもよい。この場合、上記カチオンは、上記捕捉剤にて捕捉されていてもよい。ドーパントには、配位化合物及び捕捉剤の少なくとも一方が、複数種含まれてもよい。ｐ型熱電変換素子２１に上記ドーパントが含まれる部分では、ゼーベック係数が変化する。これにより、上記部分にはｎ型熱電変換素子２２が形成される。
　上述の効果が奏される理由は特に限定されないが、ドーパントに含まれる捕捉剤がカチオンを捕捉することによりアニオンを解離させ、当該アニオンが、カーボンナノチューブのキャリアを正孔から電子へと変化させることが一因と考えられる。このとき、本実施形態では、アニオンが中心に金属原子を有する錯イオンであるため、当該金属原子とカーボンナノチューブとの相互作用によって顕著にｎ型化すると考えられる、また、錯イオンのイオンサイズが大きいため、捕捉剤に捕捉されたカチオンとの解離性が良好であることも上記効果が奏される一因とも考えられる。本実施形態のドーパントでは、アニオンが錯イオンである。このため、ｎ型熱電変換素子２２には、錯イオンに由来する金属原子が含まれる。このため、本実施形態では、ｎ型熱電変換素子２２に残存した金属原子が酸化防止剤として機能し得る。
　配位化合物が解離することによって得られる錯イオン（アニオン）は、フェロシアン化物イオン、フェリシアン化物イオン、テトラクロロ鉄（ＩＩＩ）酸イオン、テトラクロロ鉄（ＩＩ）酸イオン、テトラシアノニッケル酸（ＩＩ）イオン、テトラクロロニッケル酸（ＩＩ）イオン、テトラシアノコバルト（ＩＩ）酸イオン、テトラクロロコバルト酸（ＩＩ）イオン、テトラシアノ銅（Ｉ）酸イオン、テトラクロロ銅（ＩＩ）酸イオン、ヘキサシアノクロム（ＩＩＩ）イオン、テトラヒドロキシド亜鉛（ＩＩ）酸イオン及びテトラヒドロキシドアルミン（ＩＩＩ）酸イオンからなる群より選択されてもよい。これらの中にて、フェロシアン化物イオンが選択されてもよい。上記アニオンがフェロシアン化物イオンであると、より良好な特性を有する材料が得られる。また、アニオンがフェロシアン化物イオンであると、ｎ型熱電変換素子２２に残存する鉄原子が酸化防止剤として好適に機能し、時間経過による物性変化がより抑制され、保管安定性がより向上する傾向がある。
　上記アニオンは、鉄原子を含んでもよい。すなわち、配位化合物は、鉄原子を含んでもよい。この場合、アニオンは、例えばフェロシアン化物イオン、フェリシアン化物イオン、テトラクロロ鉄（ＩＩＩ）酸イオン及びテトラクロロ鉄（ＩＩ）酸イオンからなる群より選択されてもよい。ｎ型熱電変換素子２２の特性の観点から、鉄原子を含む上記アニオンは、フェロシアン化物イオンでもよい。酸化防止効果の観点から、ｎ型熱電変換素子２２における鉄原子の含有量は、０．００１質量％以上１５質量％以下でもよく、０．００５質量％以上１２質量％以下でもよく、０．０１質量％以上１０質量％以下でもよい。なお、ｎ型熱電変換素子２２における鉄原子の含有量は、例えば、ＩＣＰ発光分析法で測定される値を示す。
　配位化合物は、錯塩でもよい。錯塩としては、フェロシアン化カリウム、フェロシアン化ナトリウム、フェリシアン化カリウム、フェリシアン化ナトリウム、テトラクロロ鉄（ＩＩＩ）酸カリウム、テトラクロロ鉄（ＩＩＩ）酸ナトリウム、テトラクロロ鉄（ＩＩ）酸カリウム、テトラクロロ鉄（ＩＩ）酸ナトリウムなどが挙げられる。錯塩は、水和物であってもよい。
　配位化合物が解離することによって得られるアルカリ金属カチオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びリチウムイオンなどが挙げられる。配位化合物は、フェロシアン化合物及びフェリシアン化合物の少なくとも一方を含んでもよい。
　カチオン捕捉剤は、カチオンを取り込む能力を有する物質であれば特に限定されない。カチオン捕捉剤は、例えば、クラウンエーテル系化合物、シクロデキストリン、カリックスアレーン、エチレンジアミン四酢酸、ポルフィリン、フタロシアニン及びそれらの誘導体などである。本実施形態では、カチオン捕捉剤は、クラウンエーテル系化合物である。クラウンエーテル系化合物としては、１５－クラウン－５－エーテル、１８－クラウン－６－エーテル、１２－クラウン－４－エーテル、ベンゾ－１８－クラウン－６－エーテル、ベンゾ－１５－クラウン－５－エーテル、ベンゾ－１２－クラウン－４－エーテルなどが挙げられる。捕捉剤として使用するクラウンエーテルは、取り込む対象となる金属イオンのサイズに合わせて、環のサイズを選択すればよい。例えば金属イオンがカリウムイオンである場合、クラウンエーテル系化合物は、１８員環のクラウンエーテルでもよい。金属イオンがナトリウムイオンである場合、クラウンエーテル系化合物は、１５員環のクラウンエーテルでもよい。金属イオンがリチウムイオンである場合、クラウンエーテル系化合物は、１２員環のクラウンエーテルでもよい。
　クラウンエーテル系化合物は、ベンゼン環を含むものでもよい。この場合、クラウンエーテル系化合物の安定性が向上し得る。ベンゼン環を有するクラウンエーテル系化合物としては、ベンゾ－１８－クラウン－６－エーテル、ベンゾ－１５－クラウン－５－エーテル、ベンゾ－１２－クラウン－４－エーテルなどが挙げられる。
　カチオンの含有量ＣＡ１に対する捕捉剤の含有量ＣＡ２のモル比（ＣＡ２／ＣＡ１）は、０．１以上５以下でもよく、０．３以上３以下でもよく、０．５以上２以下でもよい。
　複数の熱電変換部１１のそれぞれにおいて、熱電変換部１１の総質量に対するカーボンナノチューブの質量割合は、例えば３０％以上７０％以下である。当該質量割合が３０％以上であることによって、熱電変換部１１は、良好な電気伝導率を有し得る。上記質量割合が７０％以下であることによって、熱電変換部１１内における温度差が大きくなりやすい。上記質量割合は、３５％以上、４０％以上、４５％以上または５０％以上でもよい。上記質量割合は、６５％以下、６０％以下、または５５％以下でもよい。ｐ型熱電変換素子２１の総質量に対するカーボンナノチューブの質量割合は、３０％以上７０％以下でもよく、ｎ型熱電変換素子２２の総質量に対するカーボンナノチューブの質量割合は、３０％以上７０％以下でもよい。複数の熱電変換群３のそれぞれにおいて、熱電変換群３の総質量に対するカーボンナノチューブの質量割合は、３０％以上７０％以下でもよいし、４０％以上６０％以下でもよい。なお、熱電変換部１１などの内部温度差は、例えばサーモグラフィを用いて測定される。
　複数の導電部４のそれぞれは、第１主面２ａ上に位置する導電部分であり、対応する熱電変換群３に接続される。各導電部４は、導電体ではなく、半導体でもよい。各導電部４の厚さは、ｐ型熱電変換素子２１の厚さＴ１と同一もしくは実質的に同一である。各導電部４の導電性は、ｐ型熱電変換素子２１の導電性以上であればよい。各導電部４の熱伝導率は、ｐ型熱電変換素子２１の熱伝導率以上であればよい。複数の導電部４の少なくとも一部は、単層構造を有してもよいし、積層構造を有してもよい。例えば、複数の導電部４の少なくとも一部は、有機導電層と、当該有機導電層上に位置する金属導電層とを有してもよい。本実施形態では、複数の導電部４は、ｐ型熱電変換素子２１と同一材料から形成される。このため、各導電部４は、同一の導電型（ｐ型）を有する。
　複数の導電部４は、当該外部装置に接続する端子として機能する第１導電部４ａと、隣り合う熱電変換群３同士を接続する導電経路として機能する第２導電部４ｂとを有する。複数の導電部４は、一方の導電領域Ｒ２内に位置する２つの第１導電部４ａを有する。平面視にて、一方の第１導電部４ａは、基板２の開口Ｏ１の周囲に設けられ、他方の第１導電部４ａは、基板２の開口Ｏ２の周囲に設けられる。
　他方の導電領域Ｒ２には、第２導電部４ｂのみが設けられる。複数の熱電変換群３は、複数の第２導電部４ｂを介して互いに直列接続される。このため、熱電変換モジュール１が熱電変換を実施しているとき、電流が、一方の第１導電部４ａから他方の第１導電部４ａまで直列に流れ得る。例えば、一方の導電領域Ｒ２内に位置する１つの第１導電部４ａは、第１方向Ｄ２における熱電変換群３の一端に接続される。他方の導電領域Ｒ２内に位置する１つの第２導電部４ｂは、第１方向Ｄ２における熱電変換群３の他端に接続される。
　複数の熱伝導部５は、基板２よりも高い熱伝導率を示す部分であり、第２主面２ｂ上に位置する。各熱伝導部５は、第２主面２ｂに直接的もしくは間接的に固定される。このため、各熱伝導部５は、基板２を介して熱電変換群３（すなわち、熱電変換部１１）と熱交換可能に配置される。本実施形態では、熱伝導部５が接着剤などを介して第２主面２ｂに固定される場合であっても、熱伝導部５は第２主面２ｂに接するとみなす。厚さ方向Ｄ１において、基板２と、熱電変換群３と、熱伝導部５とは、互いに重なる。ここで、複数の熱伝導部５の少なくとも一部は、厚さ方向Ｄ１において熱電変換群３（すなわち、熱電変換部１１）に重なる。より具体的には、複数の熱伝導部５の少なくとも一部は、熱電変換部１１の端に重なる。一方、各熱伝導部５は、熱電変換部１１の中心には重ならない。これにより、第１方向Ｄ２に沿った熱電変換部１１内部の温度勾配が良好に発生し得る。複数の熱伝導部５は、第１方向Ｄ２に沿って互いに離間しており、平面視にて第２方向Ｄ３に沿って延在する帯形状を有する。平面視における各熱伝導部５の形状は特に限定されないが、例えば多角形状、円形状、楕円形状などである。
　厚さ方向Ｄ１に沿った各熱伝導部５の長さＴ２は、例えば５０μｍ以上２０００μｍ以下である。第１方向Ｄ２に沿った各熱伝導部５の幅Ｌ２は、例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。これらの場合、各熱伝導部５による熱伝導機能が良好に発揮できる。隣り合う２つの熱伝導部５において、第１方向Ｄ２に沿った間隔Ｓは、第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の長さＬ１、及び、第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の長さよりも大きく、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。間隔Ｓは、４ｍｍ以上でもよいし、５ｍｍ以上でもよいし、６ｍｍ以上でもよいし、１２ｍｍ以下でもよいし、１０ｍｍ以下でもよいし、８ｍｍ以下でもよい。もしくは、間隔Ｓは、１２ｍｍ未満でもよいし、１０ｍｍ未満でもよい。
　図３の（ａ）は、図１の（ａ）のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線に沿った断面図である。図３の（ａ）に示されるように、熱伝導部５は、第２主面２ｂ上に位置する積層型のコンデンサである。当該コンデンサは、熱電変換部１１にて発電した電気を蓄電するための部材である。熱伝導部５は、第２主面２ｂに接すると共に熱電変換部１１に電気的に接続される。コンデンサである熱伝導部５は、厚さ方向Ｄ１において互いに積層される複数の内部電極５ａと、複数の内部電極５ａ同士の隙間を埋める誘電体５ｂと、複数の内部電極５ａに含まれる第１内部電極５ａ１に接続される外部電極５ｃと、複数の内部電極５ａに含まれる第２内部電極５ａ２に接続される外部電極５ｄとを有する。
　複数の内部電極５ａのそれぞれは、例えば平面視にて帯形状を示すシート状の導電部材である。内部電極５ａの数が多いほど、熱伝導部５であるコンデンサの蓄電性能が向上する。蓄電の観点から、熱伝導部５に含まれる内部電極５ａの数は、例えば、２枚以上３０枚以下である。隣り合う内部電極５ａ同士の間隔は、熱伝導部５の長さＴ２及び内部電極５ａの枚数に応じて調整される。内部電極５ａの構成材料としては、積層型のコンデンサの内部電極として一般に用いられる導電性材料（例えば、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕなど）が挙げられる。各内部電極５ａは、例えば、上記導電性材料の蒸着物、塗布乾燥物、焼結物などである。複数の内部電極５ａにおいて、第１内部電極５ａ１と第２内部電極５ａ２とは、互いに離間しており、かつ、厚さ方向Ｄ１に沿って交互に積層される。各第１内部電極５ａ１は、第２方向Ｄ３において、外部電極５ｃから外部電極５ｄに向かって延在する。各第１内部電極５ａ１は、外部電極５ｃに接触する一方で、外部電極５ｄに対して離間する。各第２内部電極５ａ２は、第２方向Ｄ３において、外部電極５ｄから外部電極５ｃに向かって延在する。各第２内部電極５ａ２は、外部電極５ｄに接触する一方で、外部電極５ｃに対して離間する。
　誘電体５ｂは、熱伝導部５の本体であり、絶縁性及び耐熱性を有する部材である。誘電体５ｂは、複数の誘電体層の積層体である。各誘電体層は、互いに一体化している。このとき、各誘電体層は、互いの境界が視認できない程度に一体化されてもよい。各誘電体層には、第１内部電極５ａ１及び第２内部電極５ａ２の一方が設けられる。第１内部電極５ａ１が設けられる誘電体層と、第２内部電極５ａ２が設けられる誘電体層とが交互に積層されることによって、複数の内部電極５ａが形成される。
　熱伝導部５としての機能発揮時におけるコンデンサの蓄電性能維持、コンデンサの破損防止などの観点から、誘電体５ｂは、耐熱性を有する無機固体から構成されてもよいし、当該無機固体と耐熱性樹脂との複合材から構成されてもよい。耐熱性とは、下記耐熱温度に溶融または分解しないで、元の状態（固体の状態）を維持する特性である。耐熱温度は、少なくとも１２０℃であり、１５０℃でもよいし、もしくは１８０℃でもよい。この場合、熱電変換モジュール１が高温環境下に配置されている場合であっても、熱伝導部５であるコンデンサの機能が良好に発揮される。一方、例えばポリプロピレン等の耐熱性を示さない樹脂を有するフィルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサなどは、高熱環境下にて破損するおそれがある。よって、フィルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサなどは、本実施形態に係る熱伝導部５としては利用できないと言える。
　耐熱性を有する無機固体は、例えば、（ＢａＴｉＯ３系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系、または（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３系の誘電体材料である。誘電体５ｂが無機固体から構成される場合、誘電体５ｂは、例えば、上記誘電体材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成される。この焼結体は、セラミックグリーンシート同士の積層体の焼結体（すなわち、互いに積層される複数の誘電体層の焼結体）である。この場合、誘電体５ｂの誘電率を高くできるので、コンデンサの蓄電性能を向上できる。
　誘電体５ｂが無機固体と耐熱性樹脂との複合材から構成される場合、誘電体５ｂは、例えば、上記無機固体の粒子が分散する耐熱性樹脂によって構成される。この場合、誘電体５ｂは、良好な可撓性を示すので、熱電変換モジュール１が変形した場合であっても熱伝導部５が破損しにくくなる。加えて、無機固体の粒子が分散するので、誘電体５ｂの熱伝導率を向上できる。誘電率、熱伝導性などの観点から、耐熱性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂などである。無機固体の欠落防止、誘電体５ｂの誘電率などの観点から、上記複合材において、無機固体と耐熱性樹脂との質量比（無機固体：耐熱性樹脂）は、例えば２０：８０～９０：１０である。
　外部電極５ｃは、コンデンサの外部端子の一つであり、第２方向Ｄ３における誘電体５ｂの一端を覆う。外部電極５ｃは、全ての第１内部電極５ａ１に接触する。外部電極５ｄは、コンデンサの外部端子の別の一つであり、第２方向Ｄ３における誘電体５ｂの他端を覆う。外部電極５ｄは、全ての第２内部電極５ａ２に接触する。外部電極５ｃ，５ｄのそれぞれは、単層構造でもよいし、多層構造でもよい。外部電極５ｃ，５ｄのそれぞれは、例えば、焼結層、メッキ層などを含む。焼結層は、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇなどの金属を少なくとも含む。メッキ層は、例えば、Ｎｉメッキ層などである。
　熱伝導部５の熱伝導機能の観点から、厚さ方向Ｄ１における熱伝導部５の熱伝導率は、３Ｗ／ｍＫ以上であればよく、５Ｗ／ｍＫ以上でもよく、１０Ｗ／ｍＫ以上でもよい。これにより、熱電変換モジュール１が加熱されたとき、複数の熱伝導部５を介して、熱電変換部１１へ良好に伝熱する。加えて、複数の熱伝導部５を介して熱電変換部１１の一部を迅速に放熱できる。厚さ方向Ｄ１における熱伝導部５の熱伝導率は、例えば光交流法、３オメガ法によって測定される。なお、熱伝導部５の熱伝導機能の観点から、内部電極５ａの熱伝導率と、誘電体５ｂの熱伝導率と、外部電極５ｃ，５ｄの熱伝導率とのそれぞれが、３Ｗ／ｍＫ以上でもよい。当該熱伝導率は、５．０Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、１０．０Ｗ／ｍＫ以上でもよい。もしくは、厚さ方向Ｄ１における熱伝導部５の熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上である場合、内部電極５ａの熱伝導率と、誘電体５ｂの熱伝導率と、外部電極５ｃ，５ｄの熱伝導率のいずれかが、３Ｗ／ｍＫ未満でもよい。
　複数の断熱部材６は、基板２の熱伝導率以下の熱伝導率を示す部分であり、第２主面２ｂ上に位置する。複数の断熱部材６のそれぞれは、第１方向Ｄ２において、対応する２つの熱伝導部５の間に位置する。複数の断熱部材６は、第１方向Ｄ２に沿って互いに離間している。平面視における各断熱部材６の形状は特に限定されないが、例えば多角形状、円形状、楕円形状などである。本実施形態では、各断熱部材６は、平面視にて第２方向Ｄ３に沿って延在する帯形状を有し、かつ、上記対応する２つの熱伝導部５の両方に接触する。このため、本実施形態における第１方向Ｄ２に沿った各断熱部材６の幅は、間隔Ｓに相当する。加えて、第２方向Ｄ３における断熱部材６の両端は、熱伝導部５の両端と揃っているが、これに限られない。厚さ方向Ｄ１に沿った各断熱部材６の長さＴ３は、各熱伝導部５の長さＴ２よりも小さい。例えば、長さＴ３は、長さＴ２の８０％以下、もしくは７０％以下である。この場合、熱電変換モジュール１の変形時に断熱部材６が基板２から剥がれにくくなる。
　複数の断熱部材６のそれぞれの少なくとも一部は、厚さ方向Ｄ１において対応する熱電変換部１１の中心に重なる。換言すると、各熱電変換部１１において、ｐ型熱電変換素子２１の第１端部２１ａと、ｎ型熱電変換素子２２の第１端部２２ａとは、対応する断熱部材６の少なくとも一部に厚さ方向Ｄ１にて重なる。これにより、各熱電変換部１１の中心部における温度が安定し得るので、第１方向Ｄ２に沿った熱電変換部１１内部の温度勾配が安定して発生する傾向がある。よって、所定期間における各熱電変換部１１内の温度差のバラつき範囲は、例えば、２．５℃以下、２．０℃以下もしくは１．０℃以下にできる。熱電変換部１１の温度差のバラつき範囲は、熱電変換部１１の高温領域（例えば、第１方向Ｄ２における熱電変換部１１の中心及び両端部の一方）と、熱電変換部１１の低温領域（例えば、第１方向Ｄ２における熱電変換部１１の中心及び両端部の他方）とのそれぞれの経時変化を測定することによって得られる。なお、所定期間は、特に限定されないが、例えば１０秒以上１００時間以内である。
　各断熱部材６は、例えば、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）、シリカエアロゲル、樹脂（例えば、シリコーン樹脂）などを含む。各断熱部材６は、発泡体でもよい。各断熱部材６の熱伝導率は、例えば０．０１Ｗ／ｍＫ以上０．１Ｗ／ｍＫ以下である。当該熱伝導率は、０．０２Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、０．０３Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、０．０８Ｗ／ｍＫ以下でもよいし、０．０５Ｗ／ｍＫ以下でもよい。本実施形態では、各断熱部材６の熱伝導率は、例えば０．０２Ｗ／ｍＫ以上０．０５Ｗ／ｍＫ以下であるが、これに限られない。
　ここで、図２の（ａ）に示される２つの熱伝導部５のうち、一方の熱伝導部５（第１熱伝導部）を第１コンデンサＣ１と呼称し、断熱部材６を介して第１方向Ｄ２に沿って当該第１コンデンサＣ１の隣に位置する他方の熱伝導部５（第２熱伝導部）を第２コンデンサＣ２と呼称する。この場合、厚さ方向Ｄ１において、第１コンデンサＣ１は、第１方向Ｄ２における１つの熱電変換部１１の一端に重なり、第２コンデンサＣ２は、第１方向Ｄ２における当該１つの熱電変換部１１の他端に重なる。より具体的には、厚さ方向Ｄ１において、第１コンデンサＣ１は、上記１つの熱電変換部１１に含まれるｎ型熱電変換素子２２の第２端部２２ｂに重なり、第２コンデンサＣ２は、上記１つの熱電変換部１１に含まれるｐ型熱電変換素子２１の第２端部２１ｂに重なる。
　接続部７は、熱電変換部１１と熱伝導部５との両方に電気的に接続される導電部材であり、基板２上に位置する。接続部７の一部は、厚さ方向Ｄ１において、熱伝導部５もしくは断熱部材６に重なり、かつ、基板２と熱伝導部５もしくは断熱部材６との間に位置する。接続部７は、例えば、基板２上にパターニング形成される金属層または合金層である。接続部７に含まれる金属は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕなどである。接続部７は、例えばメッキなどによって形成される。接続部７の熱伝導率は、特に限定されないが、例えば３Ｗ／ｍＫ以上であればよい。
　接続部７は、基板２に接すると共に第２方向Ｄ３における各熱伝導部５の一端に重なる第１部分７ａと、基板２に接すると共に第２方向Ｄ３における各熱伝導部５の他端に重なる第２部分７ｂとを有する。本実施形態では、第１部分７ａは、各熱伝導部５の外部電極５ｃに接し、第２部分７ｂは、各熱伝導部５の外部電極５ｄに接する。このため、各熱伝導部５（コンデンサ）は、第１部分７ａ及び第２部分７ｂを介して互いに並列接続される。
　図３の（ｂ）は、図１の（ａ）のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。図３の（ｂ）に示されるように、開口Ｏ１の表面には導電材８が設けられる。導電材８は、熱電変換部１１と熱伝導部５とを電気的につなぐ経路として機能する導電部材であり、開口Ｏ１を覆う。導電材８は、例えば接続部７と同時に形成される。このため、導電材８は、接続部７の第１部分７ａの一部とみなされる。本実施形態では、導電材８は、第１主面２ａ上であって開口Ｏ１の近傍にも形成されるが、これに限られない。第１主面２ａには、導電材８に接続される導電部材が設けられてもよい。なお、図示しないが、開口Ｏ２の表面にも、接続部７の第２部分７ｂの一部とみなされる導電材が設けられる。
　熱電変換モジュール１は、上記以外の構成をさらに備えてもよい。例えば、熱電変換モジュール１は、他の熱電変換モジュールを電気的に接続するための配線、外部回路に電力を取り出すための配線などを備えてもよい。
　以上に説明した本実施形態に係る熱電変換モジュール１では、誘電体５ｂは、耐熱性を示す。このため、例えばアルミ電解コンデンサなどが用いられる場合と異なり、コンデンサを熱源から離すように設けなくてもよい。また、基板２と、熱電変換部１１と、熱電変換部１１に電気的に接続されるコンデンサである熱伝導部５とは、厚さ方向Ｄ１において互いに重なる。これにより、熱電変換モジュール及びコンデンサが単に並べて配置される電源と比較して、熱電変換モジュール及びコンデンサが占める面積を低減できる。加えて、熱伝導部５は、基板２を介して熱電変換部１１と熱交換可能に配置されており、熱伝導部５に含まれる複数の内部電極５ａの熱伝導率と、誘電体５ｂの熱伝導率とのそれぞれは、３Ｗ／ｍＫ以上である。このため、例えば、厚さ方向Ｄ１において、熱電変換部１１と熱源との間にコンデンサが位置する場合であっても、当該コンデンサが破損することなく、コンデンサを介した熱源から熱電変換部１１への伝熱が良好に実施可能になる。
　本実施形態では、熱伝導部５は、可撓性を有してもよい。この場合、例えば円筒パイプの表面に沿って熱電変換モジュール１を容易に設けることができる。すなわち、熱電変換モジュール１の装着箇所の制限を緩和できる。
　本実施形態では、熱電変換モジュール１は、第２主面２ｂ上に位置する断熱部材６を備え、熱電変換部１１は、第１方向Ｄ２に沿って並ぶｐ型熱電変換素子２１及びｎ型熱電変換素子２２を有し、第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の第１端部２１ａは、第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の第１端部２２ａと接触すると共に、厚さ方向Ｄ１において断熱部材６に重なり、複数の熱伝導部５は、断熱部材６を介して第１方向Ｄ２に沿って隣り合うと共に、第２主面２ｂに接する第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を有し、厚さ方向Ｄ１にて、第１コンデンサＣ１は、第１方向Ｄ２におけるｎ型熱電変換素子２２の第２端部２２ｂに重なり、厚さ方向Ｄ１にて、第２コンデンサＣ２は、第１方向Ｄ２におけるｐ型熱電変換素子２１の第２端部２１ｂに重なる。これにより、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２とのそれぞれは、厚さ方向Ｄ１において、熱電変換部１１の端部に重なる一方で、熱電変換部１１の中心には重ならない。よって、例えば第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を加熱することによって、ｐ型熱電変換素子２１とｎ型熱電変換素子２２とのそれぞれにおいて、内部温度差を良好に生じさせることができる。
　本実施形態では、熱電変換モジュール１は、第２主面２ｂ上に位置し、熱電変換部１１とコンデンサである熱伝導部５との両方に電気的に接続される接続部７を備える。このため、熱電変換部１１と上記コンデンサとが、良好に電気的に接続される。
　次に、図４及び図５を参照しながら変形例に係る熱電変換モジュールについて説明する。変形例の説明において上述した実施形態と重複する記載は省略し、異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、変形例に上述した実施形態の記載を適宜用いてもよい。
　図４の（ａ）は、第１変形例に係る熱電変換モジュールを示す概略底面図である。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のＩＶｂ－ＩＶｂ線に沿った断面図である。図４の（ａ），（ｂ）に示されるように、第１変形例に係る熱電変換モジュール１Ａは、コンデンサである熱伝導部５の代わりに熱伝導部５Ａが設けられる点、ならびに、コンデンサＣ３をさらに備える点で、上記実施形態の熱電変換モジュール１とは異なる。
　各熱伝導部５Ａは、基板２よりも高い熱伝導率を示す部分であり、平面視にて帯形状を示す。各熱伝導部５Ａの熱伝導率は、例えば３Ｗ／ｍＫ以上４００Ｗ／ｍＫ以下である。これにより、熱電変換モジュール１が加熱されたとき、複数の熱伝導部５Ａを介して、熱電変換部１１へ良好に伝熱する。当該熱伝導率は、５Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、８Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、１０Ｗ／ｍＫ以上でもよい。厚さ方向Ｄ１に沿った各熱伝導部５Ａの長さＴ４は、断熱部材６の長さＴ３よりも大きく、例えば５０μｍ以上２０００μｍ以下である。各熱伝導部５Ａは、例えば金属（銀、銅等）、カーボン、樹脂（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂）などを含む。各熱伝導部５は、高熱伝導性を示す窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどのセラミックを含んでもよい。本実施形態では、製造効率の観点から、熱伝導部５Ａは、上記樹脂を含んでもよい。この場合、当該樹脂もしくは当該樹脂を含む溶液を用いて、熱伝導部５Ａが形成されてもよい。
　コンデンサＣ３は、基板２と、複数の熱伝導部５Ａの少なくとも一つとを介して熱電変換部１１と熱交換可能であると共に、可撓性を示す。このため、コンデンサＣ３も、熱伝導部として機能し得る。コンデンサＣ３は、厚さ方向Ｄ１において各熱伝導部５Ａ及び各断熱部材６に重なると共に、熱電変換部１１に電気的に接続されるシートコンデンサである。コンデンサＣ３は、各熱伝導部５Ａに接触すると共に、断熱部材６に対して離間する。このため、厚さ方向Ｄ１において、コンデンサＣ３と断熱部材６との間には空間が設けられる。第１変形例では、コンデンサＣ３は、熱伝導部５Ａに密着している。
　厚さ方向Ｄ１に沿ったコンデンサＣ３の長さＴ５は、例えば５０μｍ以上２０００μｍ以下である。平面視にて、コンデンサＣ３は、基板２の各縁よりも内側に位置するが、これに限られない。厚さ方向Ｄ１におけるコンデンサＣ３の熱伝導率は、３Ｗ／ｍＫ以上であればよく、５Ｗ／ｍＫ以上でもよく、１０Ｗ／ｍＫ以上でもよい。これにより、熱電変換モジュール１Ａが加熱されたとき、コンデンサＣ３及び各熱伝導部５Ａを介して、熱電変換部１１へ良好に伝熱する。加えて、コンデンサＣ３及び各熱伝導部５Ａを介して熱電変換部１１の一部を迅速に放熱できる。
　コンデンサＣ３は、厚さ方向Ｄ１において互いに積層される複数の第１内部電極５１及び第２内部電極５２と、誘電体５３と、熱電変換部１１に電気的に接続される一対の外部電極５４，５５とを有する。複数の第１内部電極５１と、複数の第２内部電極５２との機能、材料などは、上記実施形態のコンデンサに含まれる第１内部電極５ａ１及び第２内部電極５ａ２の機能、材料などとそれぞれ同様である。また、誘電体５３の機能、材料なども、上記実施形態のコンデンサに含まれる誘電体５ｂと同様である。第１変形例では、コンデンサＣ３の可撓性の観点から、誘電体５３は、無機固体の粒子が分散する耐熱性樹脂によって構成される。熱伝導部５Ａに樹脂が含まれる場合、当該樹脂は、誘電体５３に含まれる樹脂の少なくとも一部と同一でもよい。この場合、各樹脂が一体化することによって、コンデンサＣ３が熱伝導部５Ａに良好に密着できる。
　外部電極５４，５５の機能、材料などは、上記実施形態のコンデンサに含まれる外部電極５ｃ，５ｄの機能、材料などとそれぞれ同様である。外部電極５４は、各第１内部電極５１に接触すると共に、接続部７の第１部分７ａに電気的に接続される。外部電極５５は、各第２内部電極５２に含まれる他の一部の電極に接触すると共に、接続部７の第２部分７ｂに電気的に接続される。外部電極５４は、例えば、はんだを介して第１部分７ａに電気的に接続されてもよいし、ワイヤなどを介して第１部分７ａに電気的に接続されてもよいし、第１部分７ａに直接接してもよい。同様に、外部電極５５は、例えば、はんだを介して第２部分７ｂに電気的に接続されてもよいし、ワイヤなどを介して第２部分７ｂに電気的に接続されてもよいし、第２部分７ｂに直接接してもよい。
　コンデンサＣ３の熱伝導機能の観点から、第１内部電極５１及び第２内部電極５２の熱伝導率と、誘電体５３の熱伝導率と、外部電極５４，５５の熱伝導率とのそれぞれが、３Ｗ／ｍＫ以上でもよい。当該熱伝導率は、５．０Ｗ／ｍＫ以上でもよいし、１０．０Ｗ／ｍＫ以上でもよい。
　以上に説明した第１変形例に係る熱電変換モジュール１Ａにおいても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、コンデンサＣ３が利用されることによって、熱電変換モジュール１Ａの蓄電量を増加できる。
　図５は、第２変形例に係る熱電変換モジュールの要部断面図である。図５に示されるように、第２変形例に係る熱電変換モジュール１Ｂは、上記実施形態の熱電変換モジュール１に加えて、上記第１変形例に示されるシートコンデンサであるコンデンサＣ３を備える。コンデンサＣ３は、厚さ方向Ｄ１において、断熱部材６、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２に重なり、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に接触すると共に、断熱部材６に対して離間する。コンデンサＣ３は、上記第１変形例と同様に、熱電変換部１１に電気的に接続される。加えて、コンデンサＣ３は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を含む複数の熱伝導部５と並列接続される。
　以上に説明した第２変形例に係る熱電変換モジュール１Ｂにおいては、上記実施形態と同様の作用効果が奏されることに加えて、上記第１変形例と比較してさらに熱電変換モジュール１Ｂの蓄電量を増加できる。
　本開示に係る熱電変換モジュール及びその製造方法は、上記実施形態及び上記変形例に限定されず、他に様々な変形が可能である。
　上記実施形態及び上記変形例では、第１主面上にて熱電変換素子が露出しているが、これに限られない。例えば、熱電変換素子は、樹脂製の封止層などによって覆われてもよい。また、隣り合う２つの熱電変換群の間には絶縁体が設けられてもよい。この場合、熱電変換部の内部温度差を保持する観点から、当該絶縁体の熱伝導率は低いことが好ましい。
　上記実施形態及び上記変形例では、断熱部材は、基板上に塗工された断熱材料を乾燥することによって形成されるが、これに限られない。例えば、予め形成された断熱部材を基板上に固定してもよい。
　１，１Ａ，１Ｂ…熱電変換モジュール、２…基板、２ａ…第１主面、２ｂ…第２主面、３…熱電変換群、４…導電部、５，５Ａ…熱伝導部、５ａ…内部電極、５ａ１…第１内部電極、５ａ２…第２内部電極、５ｂ…誘電体、５ｃ，５ｄ…外部電極、６…断熱部材、７…接続部、７ａ…第１部分、７ｂ…第２部分、８…導電材、１１…熱電変換部、２１…ｐ型熱電変換素子、２１ａ…第１端部、２１ｂ…第２端部、２２…ｎ型熱電変換素子、２２ａ…第１端部、２２ｂ…第２端部、５１…第１内部電極、５２…第２内部電極、５３…誘電体、５４，５５…外部電極、Ｃ１…第１コンデンサ（第１熱伝導部）、Ｃ２…第２コンデンサ（第２熱伝導部）、Ｃ３…コンデンサ（シートコンデンサ）、Ｄ１…厚さ方向、Ｄ２…第１方向、Ｄ３…第２方向、Ｌ１…長さ、Ｌ２…幅、Ｏ１，Ｏ２…開口、Ｒ１…熱電変換領域、Ｒ２…導電領域、Ｓ…間隔、Ｔ１…厚さ、Ｔ２～Ｔ５…長さ。

Claims (9)

  1. 　第１主面、及び前記第１主面の反対側に位置する第２主面を有する基板と、
    　前記第１主面上に位置する熱電変換部と、
    　前記第２主面上であって、前記基板を介して前記熱電変換部と熱交換可能に配置されると共に、前記熱電変換部に電気的に接続されるコンデンサと、を備え、
    　前記基板と、前記熱電変換部と、前記コンデンサとは、前記基板の厚さ方向において互いに重なっており、
    　前記コンデンサは、前記厚さ方向において互いに積層される複数の電極と、前記複数の電極同士の隙間を埋めると共に耐熱性を示す誘電体とを有する、
    熱電変換モジュール。
  2. 　前記コンデンサは、可撓性を有する、請求項１に記載の熱電変換モジュール。
  3. 　前記第２主面上に位置する断熱部材をさらに備え、
    　前記熱電変換部は、前記厚さ方向に直交する第１方向に沿って並ぶｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、
    　前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第１端部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第１端部と接触すると共に、前記厚さ方向において前記断熱部材に重なり、
    　前記コンデンサは、前記断熱部材を介して前記第１方向に沿って隣り合うと共に、前記第２主面に接する第１コンデンサ及び第２コンデンサを有し、
    　前記厚さ方向にて、前記第１コンデンサは、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
    　前記厚さ方向にて、前記第２コンデンサは、前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第２端部に重なる、請求項１または２に記載の熱電変換モジュール。
  4. 　前記コンデンサは、前記厚さ方向において前記断熱部材、前記第１コンデンサ、及び前記第２コンデンサに重なると共に、前記熱電変換部に電気的に接続されるシートコンデンサをさらに有する、請求項３に記載の熱電変換モジュール。
  5. 　前記シートコンデンサは、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサに接触すると共に、前記断熱部材に対して離間する、請求項４に記載の熱電変換モジュール。
  6. 　前記第２主面上に位置する断熱部材と、
    　前記断熱部材を介して前記厚さ方向に直交する第１方向に沿って隣り合う第１熱伝導部及び第２熱伝導部と、をさらに備え、
    　前記熱電変換部は、前記第１方向に沿って並ぶｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、
    　前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第１端部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第１端部と接触すると共に、前記厚さ方向において前記断熱部材に重なり、
    　前記厚さ方向にて、前記第１熱伝導部は、前記第１方向における前記ｎ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
    　前記厚さ方向にて、前記第２熱伝導部は、前記第１方向における前記ｐ型熱電変換素子の第２端部に重なり、
    　前記コンデンサは、前記基板と、前記第１熱伝導部及び前記第２熱伝導部の少なくとも一方とを介して前記熱電変換部と熱交換可能である、請求項１または２に記載の熱電変換モジュール。
  7. 　前記コンデンサは、前記厚さ方向において前記断熱部材、前記第１熱伝導部、及び前記第２熱伝導部に重なるシートコンデンサであり、
    　前記シートコンデンサは、前記第１熱伝導部及び前記第２熱伝導部に接触すると共に、前記断熱部材に対して離間する、請求項６に記載の熱電変換モジュール。
  8. 　前記基板上に位置し、前記熱電変換部と前記コンデンサとの両方に電気的に接続される接続部をさらに備える、請求項１または２に記載の熱電変換モジュール。
  9. 　前記複数の電極の熱伝導率と、前記誘電体の熱伝導率とのそれぞれは、３Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１または２に記載の熱電変換モジュール。
PCT/JP2023/030750 2022-09-09 2023-08-25 熱電変換モジュール WO2024053430A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-143637 2022-09-09
JP2022143637 2022-09-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024053430A1 true WO2024053430A1 (ja) 2024-03-14

Family

ID=90191161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/030750 WO2024053430A1 (ja) 2022-09-09 2023-08-25 熱電変換モジュール

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024053430A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019327A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 高耐熱フィルムコンデンサ
JP2008078193A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nippon Steel Corp 電力変換素子
JP2010016308A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄電装置及びその作製方法
JP2012196081A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Fujifilm Corp 熱電発電装置及び携帯型電子機器
WO2021025059A1 (ja) * 2019-08-08 2021-02-11 デンカ株式会社 熱電変換素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019327A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 高耐熱フィルムコンデンサ
JP2008078193A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nippon Steel Corp 電力変換素子
JP2010016308A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄電装置及びその作製方法
JP2012196081A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Fujifilm Corp 熱電発電装置及び携帯型電子機器
WO2021025059A1 (ja) * 2019-08-08 2021-02-11 デンカ株式会社 熱電変換素子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10243128B2 (en) Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module
US20180182947A1 (en) Thermoelectric conversion device
US20220367778A1 (en) Thermoelectric generation device
US20180183360A1 (en) Thermoelectric conversion module
JP6659836B2 (ja) 熱電変換モジュール
WO2024053430A1 (ja) 熱電変換モジュール
US20220359806A1 (en) Heat-utilizing power generation module
JP6510045B2 (ja) 熱電変換素子および熱電変換モジュール
US10347811B2 (en) Thermoelectric conversion module
US20220302365A1 (en) Thermoelectric conversion element
US20220293843A1 (en) Thermoelectric conversion element
WO2023248901A1 (ja) 熱電変換モジュール及びその製造方法
WO2023171532A1 (ja) 熱電変換モジュール及びその製造方法
JP2017092407A (ja) 熱電変換素子
WO2023058523A1 (ja) 熱電変換モジュール及びその製造方法
KR102026838B1 (ko) 적층형 열전 모듈 및 이의 제조방법
WO2023033062A1 (ja) 熱利用発電モジュール及びその製造方法
JP2024030452A (ja) 熱利用発電モジュール
US20220367779A1 (en) Thermoelectric generation module
US20220254979A1 (en) Heat generator
US10439124B2 (en) Thermoelectric conversion module, heat conductive laminate, and method of producing thermoelectric conversion module
JP2024030453A (ja) 熱利用発電モジュール
US20240147858A1 (en) Heat-utilizing power generation module and thermal power generation device equipped with same
CN118160431A (zh) 热电转换模块及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23862969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1