熱電変換モジュール
【課題】熱電変換モジュールに関し、耐荷重を向上させる。
【解決手段】熱電変換モジュール（1）は、熱電薄膜（15,16）と接合部（21,22）とを有する熱電変換部（10）と、該熱電薄膜（15,16）の両側の面に対向配置され、各接合部（21,22）に接触する伝熱板（41,42）とを備えている。接合部（21,22）と伝熱板（41,42）とが接触する各接触部の間には空間（45,46）が形成され、該空間（45,46）によって断熱される。その空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えている。
【解決手段】熱電変換モジュール（1）は、熱電薄膜（15,16）と接合部（21,22）とを有する熱電変換部（10）と、該熱電薄膜（15,16）の両側の面に対向配置され、各接合部（21,22）に接触する伝熱板（41,42）とを備えている。接合部（21,22）と伝熱板（41,42）とが接触する各接触部の間には空間（45,46）が形成され、該空間（45,46）によって断熱される。その空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールに関し、特に、耐荷重の向上に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄膜の半導体材料を使用した熱電変換モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、この種の熱電変換モジュールが開示されている。この熱電変換モジュールは、基板上に形成された複数のＰ型熱電薄膜及びＮ型熱電薄膜と、Ｐ型熱電薄膜とＮ型熱電薄膜とが交互に電気接続されるように設けられた接合部とを有する熱電変換部を備えている。また、熱電変換モジュールは、上記熱電変換部の両側に対向して配置されるとともに、上記接合部に接して該接合部から熱が伝達される伝熱板を備えている。
【０００３】
このような構成の熱電変換モジュールに電流を流すと、ＰＮ接合部である各接合部では、いわゆるペルチェ効果によって、吸熱及び放熱の何れかが起こる。そして、各接合部の熱が各伝熱板へ伝達され、両側の伝熱板のうち、一方が吸熱部、他方が放熱部となって、伝熱板の間で温度差が形成される。このように、熱電変換モジュールは、電気を熱に変換することで、対象物の冷却または加熱に利用される。
【０００４】
また、このような熱電変換モジュールには、接合部以外の熱電変換部が伝熱板に接触することによって、その接触部から熱が損失しないように、熱電変換部と伝熱板との間に断熱空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の熱電変換モジュールでは、モジュールの強度に関して以下のような問題があった。例えば、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、伝熱板または熱電変換部は、内部の断熱空間を小さくする方向に変形する。そして、その変形によって、熱電薄膜や接合部が力を受けて破断してしまう。
【０００７】
また、上記断熱空間の断熱性を向上させるため、その断熱空間を低圧（真空）にすることも行われている。しかし、断熱空間を低圧（真空）にすると、同様に、断熱空間を小さくする方向に伝熱板または熱電変換部が変形するため、熱電薄膜や接合部は破損しやすくなる。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、厚さ方向に荷重を受けても破損しにくい熱電変換モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、互いに同一面方向に配置されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）とを有し、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に配列される複数の薄膜熱電対（20）と、互いに隣接する上記薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第２接合部（22）とを備える熱電変換部（10）と、上記熱電薄膜（15,16）の一方の面に対向配置され、上記第１接合部（21）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（45）が形成される第１伝熱板（41）と、上記熱電薄膜（15,16）の他方の面に対向配置され、上記第２接合部（22）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（46）が形成される第２伝熱板（42）とを備えた熱電変換モジュールを前提としている。そして、本発明は、上記断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えているものである。
【００１０】
本発明では、上記断熱空間（45,46）に、突部（51,52）が設けられている。突部（51,52）は、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出している。また、突部（51,52）は、その先端と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有している。熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、熱電変換部（10）は支持されるため、熱電変換部（10）の変形は抑制される。また、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、上記隙間（55,56）によって、突部（51,52）と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間は断熱され、その間の熱の伝達を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記各伝熱板（41,42）の上記熱電薄膜（15,16）に対向する面は平面であり、上記第１接合部（21）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置して上記第１伝熱板（41）に接触し、上記第２接合部（22）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置して上記第２伝熱板（42）に接触しているものである。
【００１２】
本発明では、接合部（21,22）は、熱電薄膜（15,16）と対向する伝熱板（41,42）との間に位置すると共に、伝熱板（41,42）の平面状の対向面に接触している。このように、接合部（21,22）と伝熱板（41,42）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、接合部（21,22）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。
【００１３】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記突部（51,52）と接合部（21,22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されているものである。
【００１４】
熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、その荷重は伝熱板（41,42）から接合部（21,22）に伝達される。そして、その接合部（21,22）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用する。しかし、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その接合部（21,22）に対向する位置に突部（51,52）が配置されている。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、荷重の作用点となる接合部（21,22）は支持される。このようにして、熱電変換部（10）の変形は確実に抑制される。
【００１５】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記第１伝熱板（41）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第１接合部（21）に接触する第１凸部（61）を有し、上記第２伝熱板（42）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第２接合部（22）に接触する第２凸部（62）を有するものである。
【００１６】
本発明では、伝熱板（41,42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する凸部（61,62）が設けられ、その凸部（61,62）が接合部（21,22）に接触している。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、凸部（61,62）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。
【００１７】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記突部（51,52）と凸部（61,62）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されているものである。
【００１８】
熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、熱電変換部（10）において伝熱板（41,42）の凸部（61,62）に接触する部分が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用する。しかし、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その凸部（61,62）に対向する位置に突部（51,52）が配置されている。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分は支持される。このようにして、熱電変換部（10）の変形は確実に抑制される。
【００１９】
第６の発明は、上記第１乃至５の何れか１項の発明において、上記突部（51,52）は先細形状であるものである。
【００２０】
本発明では、突部（51,52）が先細形状であるため、熱電変換モジュールが厚さ方向に荷重を受けて、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さい。そのため、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その間の熱の伝達は抑制される。
【００２１】
第７の発明は、上記第１乃至第６の何れか１の発明において、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して上記各熱電薄膜（15,16）に接続されているものである。
【００２２】
一方で吸熱され他方で放熱される第１接合部（21）と第２接合部（22）とが、各熱電薄膜（15,16）に接続されているため、各接合部（21,22）から熱電薄膜（15,16）へ熱が伝達され、熱損失してしまう。しかし、本発明では、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。これにより、従来に比べて、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。
【００２３】
第８の発明は、上記第７の発明において、上記熱電変換部（10）は、上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、上記基板（12）は、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されているものである。
【００２４】
本発明では、一方で吸熱され他方で放熱される第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が基板（12）で繋がっているため、各接合部（21,22）から基板（12）へ熱が伝達され、熱損失してしまう。しかし、本発明では、上記基板（12）は、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されている。そのため、互いに隣接する接合部（21,22）同士の間で、熱が伝達されにくくなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の熱電変換モジュールによれば、伝熱板（41,42）が熱電薄膜（15,16）に対向配置され、その伝熱板（41,42）が接合部（21,22）に接触することによって、その各接触部の間に断熱空間（45,46）が形成される。その断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を設けるようにした。熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、熱電変換部（10）は支持されるため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができる。これにより、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュールが厚さ方向に荷重を受けない時は、上記隙間（55,56）によって突部（51,52）と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）とは断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００２６】
第２の発明によれば、第１の発明において、接合部（21,22）は、熱電薄膜（15,16）と対向する伝熱板（41,42）との間に位置すると共に、伝熱板（41,42）の平面状の対向面に接触するようにした。このように、接合部（21,22）と伝熱板（41,42）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、接合部（21,22）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。接合部（21,22）は、成膜技術や印刷技術によって高精度に形成できる。そのため、接合部（21,22）によって形成される断熱空間（45,46）、更には、断熱空間（45,46）の中に形成される隙間（55,56）を高精度に形成することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損防止や熱損失の抑制をより確実に行うことができる。
【００２７】
第３の発明によれば、第２の発明において、上記突部（51,52）と接合部（21,22）とを熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置するようにした。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる接合部（21,22）を突部（51,52）によって支持することができる。このように、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損を確実に防止することができる。
【００２８】
第４の発明によれば、第１の発明において、伝熱板（41,42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する凸部（61,62）が設けられると共に、その凸部（61,62）が接合部（21,22）に接触するようにした。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、凸部（61,62）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。このように、凸部（61,62）によって断熱空間（45,46）が区画されると、段差の大きい凸部（61,62）によって大きい断熱空間（45,46）を形成しやすくなり、断熱性を高めて、各伝熱板（41,42）へ伝達される熱の伝達効率を向上させることができる。
【００２９】
第５の発明によれば、第４の発明において、上記突部（51,52）と凸部（61,62）とを熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置するようにした。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分を突部（51,52）によって支持することができる。このように、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損を確実に防止することができる。
【００３０】
第６の発明によれば、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、突部（51,52）を先細形状にした。そのため、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その間の熱の伝達は抑制され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００３１】
第７の発明によれば、上記第１乃至第６の何れか１の発明において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して各熱電薄膜（15,16）に接続されるようにした。このように、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが離隔されると、従来に比べて第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の熱損失を抑制することができ、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００３２】
第８の発明は、上記第１乃至第７の何れか１の発明において、熱電変換部（10）は、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、その基板（12）は、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されるようにした。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなり、基板（12）内での熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、実施形態１に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例１に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図４】図４は、実施形態１の変形例１の他の形態に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図５】図５は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図６】図６は、図２に相当するものであり、突部の変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、図２に相当するものであり、突部の変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図９】図９は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態３に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態４に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態及び変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３５】
《実施形態１》
本実施形態の熱電変換モジュール（1）は、電流を流して、電気を熱に変換することによって、対象物を冷却または加熱するものである。図１に示すように、この熱電変換モジュール（1）は、電流を流すことによって吸熱または放熱する熱電変換部（10）と、該熱電変換部（10）両側に対向して設けられ、熱電変換部（10）で発生する熱を対象物へ伝達する伝熱板（41,42）とを備えている。
【００３６】
上記熱電変換部（10）は、基板（12）と、該基板（12）上に形成されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）及び第２接合部（22）とを備えている。
【００３７】
上記基板（12）は、扁平な板材である。上記基板（12）は、電気絶縁性の材料であればよく、例えば、ガラス等のセラミックス材料や、ポリイミド等の樹脂材料によって形成されている。
【００３８】
上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、方形の同一形状であって、基板（12）上に交互に離隔して形成されている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、互いに同一面方向に配置されている。熱電薄膜（15,16）は、プラズマＣＶＤやスパッタリング等、マスクを用いた成膜プロセスにより形成される。上記熱電薄膜（15,16）の膜厚は、通常１〜１０μｍである。
【００３９】
上記第１接合部（21）は、互いに隣接するＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）の基板（12）側の面とは反対側の面同士を接続するように設けられている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と第１接合部（21）とによって薄膜熱電対（20）が構成され、その薄膜熱電対（20）が基板（12）上に配列される。
【００４０】
一方、上記第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に設けられている。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。また、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。また、第２接合部（22）は、基板内接合部（23）と基板外接合部（24）によって構成されている。
【００４１】
上記基板内接合部（23）は、基板（12）に金属が埋め込まれて形成されている。基板内接合部（23）は、基板（12）の厚さ方向に貫通形成されている。基板内接合部（23）の熱電薄膜（15,16）側の端面は、熱電薄膜（15,16）に接している。
【００４２】
上記基板外接合部（24）は、基板（12）の背面に設けられ、基板内接合部（23）の背面側の端面に接するように形成されている。
【００４３】
上記接合部（21,23,24）は、例えば、銅やアルミ等の電気抵抗が小さく熱伝導率が高い材料で形成されることが望ましい。また、各熱電薄膜（15,16）との接合を良好にしたり、耐久性を上げるために、各接合部（21,23,24）にはニッケルや金などのメッキを施すことが望ましい。
【００４４】
上記伝熱板（41,42）は、第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）とを有している。第１伝熱板（41）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）側の面に対向配置されるとともに、その熱電薄膜（15,16）に対向する面が平面状に形成されている。第１接合部（21）は、熱電薄膜（15,16）の基板（12）側の面とは反対側の面上に設けられているため、熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置している。また、第１接合部（21）は、該第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ熱が伝達されるように該第１伝熱板（41）に接触している。一方、第２伝熱板（42）は、基板（12）を挟んで、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）側の面に対向配置されるとともに、その熱電薄膜（15,16）に対向する面が平面状に形成されている。第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に設けられているため、熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置している。また、第２接合部（22）は、該第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へ熱が伝達されるように該第２伝熱板（42）に接触している。伝熱板（41,42）は、熱伝導率が高い電気絶縁性の材料によって形成され、例えば、アルミナが使用される。また、伝熱板（41,42）は、接合部（21,24）が接触する面に、例えば、アルミナを表面コーティングして電気絶縁を確保した銅等の金属でも好適である。
【００４５】
また、各接合部（21,22）が、対向配置された熱電薄膜（15,16）と各伝熱板（41,42）との間に位置し、各伝熱板（41,42）に接触した状態では、その各接触部の間に、空間（45,46）が形成される。互いに隣接する第１接合部（21）の間には、第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、互いに隣接する第２接合部（22）の間には、第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と基板（12）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する断熱空間として機能している。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００４６】
このような構成の熱電変換モジュール（1）では、熱電薄膜（15,16）に電流を流すと、ＰＮ接合部である第１接合部（21）及び第２接合部（22）のうち、ペルチェ効果によって、一方が吸熱され、他方が放熱される。つまり、各熱電薄膜（15,16）の面方向には温度勾配が形成される。そして、その熱が各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）へそれぞれ伝達され、熱電変換モジュール（1）の側面である第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に温度差が形成される。
【００４７】
上記第１空間（45）及び第２空間（46）には、各伝熱板（41,42）から対向する熱電変換部（10）へ向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。上記第１突部（51）は、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に、第２接合部（22）に対向するように配置されている。一方、上記第２突部（52）は、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に、第１接合部（21）に対向するように配置されている。上記突部（51,52）は、熱伝導率の低い材料で形成され、例えば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂によって形成される。上記突部（51,52）は、フォトリソグラフィ、インクジェット、スクリーン印刷等の微細パターニング技術によって形成される。
【００４８】
第１突部（51）と、該第１突部（51）に対向する熱電薄膜（15,16）との間には、隙間（55）が設けられている。隙間（55）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（55）によって熱電薄膜（15,16）と第１突部（51）とは断熱され、熱電薄膜（15,16）から第１突部（51）への熱の伝達を抑制することができる。
【００４９】
また、第１突部（51）は、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（55）が無くなって第１突部（51）が熱電薄膜（15,16）に接するように設けられている。例えば、第２伝熱板（42）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第２伝熱板（42）から第２接合部（22）へ伝達される。そして、第２接合部（22）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その第２接合部（22）に対向する位置に第１突部（51）が配置されている。そのため、第１突部（51）が熱電薄膜（15,16）に接することによって、荷重の作用点である第２接合部（22）は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００５０】
同様に、第２突部（52）と、該第２突部（52）に対向する基板（12）との間には、隙間（56）が設けられている。隙間（56）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（56）によって基板（12）と第２突部（52）とは断熱され、基板（12）から第２突部（52）への熱の伝達を抑制することができる。
【００５１】
また、第２突部（52）は、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（56）が無くなって第２突部（52）が基板（12）に接するように設けられている。例えば、第１伝熱板（41）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第１伝熱板（41）から第１接合部（21）へ伝達される。そして、第１接合部（21）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その第１接合部（21）に対向する位置に第２突部（52）が配置されている。そのため、第２突部（52）が基板（12）に接することによって、荷重の作用点である第２接合部（22）は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００５２】
上記隙間（55,56）の大きさは、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、熱電薄膜（15,16）が力を受けて破断しない範囲内で規定される。例えば、上記隙間（55,56）の大きさは、熱電薄膜（15,16）の膜厚と概ね同等に規定される。
【００５３】
また、図１及び図２に示すように、突部（51,52）は四角錘形状である。このように、突部（51,52）を先細形状にすると、突部（51,52）が熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さい。そのため、熱電変換部（10）から突部（51,52）への熱の伝達を抑制することができる。
【００５４】
−実施形態１の効果−
実施形態１では、伝熱板（41,42）が基板（12）に対向配置され、その伝熱板（41,42）の基板（12）に対向する平面に接合部（21,22）が接触している。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との間に接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、断熱する空間（45,46）が形成される。その空間（45,46）において、伝熱板（41,42）からそれと対向する熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を設けるようにした。熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第１突部（51）が対向する熱電薄膜（15,16）に、第２突部（52）が対向する基板（12）にそれぞれ接することによって、熱電変換部（10）は支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に荷重を受けない時は、空気を介在した隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）との間が断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００５５】
また、実施形態１では、上記突部（51,52）を先細形状にするようにした。これにより、突部（51,52）が熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さいため、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００５６】
また、実施形態１では、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とを熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔するようにした。このように、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが離隔されると、従来に比べて第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の熱損失を抑制することができ、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００５７】
〈実施形態１の変形例１〉
次に、実施形態１の変形例を図面に基づいて詳細に説明する。本変形例は、上記実施形態１において、基板（12）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、基板（12）は単なる平板であったが、本変形例では、図３に示すように、基板（12）を一部切除するようにした。
【００５８】
具体的に、上記基板（12）には、該基板（12）が一部貫通除去された貫通部（13）が設けられている。上記貫通部（13）は、基板（12）の面方向において第１接合部（21）と第２接合部（22）との間に位置し、熱電薄膜（15,16）の下側に設けられる。このように、基板（12）の第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が一部切除されると、吸熱及び放熱の何れかが起こる各接合部（21,22）の熱が、隣接する接合部（21,22）へ伝達されにくくなり、基板（12）内の熱損失を抑制することができる。これにより、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へ、熱を効率よく伝達させることができる。
【００５９】
尚、本変形例では、基板（12）に貫通部（13）が設けられているが、図４に示すように、貫通部（13）の代わりに、基板（12）面が凹陥された凹部（14）が設けられても構わない。つまり、凹部（14）は、基板（12）の第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が一部切除された構成である。
【００６０】
また、本変形例においても、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、熱電変換部（10）は突部（51,52）によって支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）とが断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００６１】
〈実施形態１のその他の変形例〉
上記実施形態１では、突部（51,52）が、各空間（45,46）において、熱電薄膜（15,16）の配列方向に２個形成されている。しかし、突部（51,52）の個数は関係なく、例えば、図５に示すように、突部（51,52）が各空間（45,46）の中央部に１個だけ形成されても同様の効果を奏する。また、図６に示すように、２個の突部（51,52）が、熱電薄膜（15,16）の配列方向に垂直な方向に並設されても構わない。
【００６２】
また、上記実施形態１では、突部（51,52）を四角錘形状にしている。突部（51,52）は、熱電変換部（10）に接触した時にその接触面積が小さい先細形状であることが好ましい。そのため、突部（51,52）は、四角錘形状の他に、図７に示す三角柱形状等に形成することによって先細形状を構成してもよい。また、突部（51,52）の支持強度等を考慮して、図８に示す半球状等、丸みを有する形状によって先細形状を構成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態１では、突部（51,52）は、伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）側へ延びるように形成されている。しかし、図９に示すように、突部（51,52）は、熱電変換部（10）側である熱電薄膜（15,16）や基板（12）から伝熱板（41,42）側へ延びるように形成されても同様の効果を奏する。
【００６４】
《実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、伝熱板（41,42）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、伝熱板（41,42）は扁平な形状であったが、本実施形態では、図１０に示すように、伝熱板（41,42）の熱電変換部（10）側の面に凸部（61,62）を設けるようにした。
【００６５】
具体的に、第１接合部（21）は、基板（12）上のＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間に設けられ、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）と第１接合部（21）とによって、薄膜熱電対（20）を構成している。一方、上記第２接合部（22）は、基板（12）上のＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間に設けられるともに熱電薄膜（15,16）の基板（12）側の面に接するように設けられ、基板（12）内へ延びて基板（12）背面に露出している。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。また、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。
【００６６】
第１伝熱板（41）は、基板（12）の熱電薄膜（15,16）側の面、つまり、基板（12）の第１接合部（21）側の面に対向配置されている。第１伝熱板（41）には、基板（12）に対向する面から突出する第１凸部（61）が設けられ、その第１凸部（61）は第１接合部（21）に接触している。このように、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）と第１接合部（21）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第１凸部（61）によって区画された第１空間（45）が形成される。
【００６７】
第１伝熱板（41）は、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）が接する面とは反対側の面に対向配置されている。第１伝熱板（41）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する第１凸部（61）が設けられ、その第１凸部（61）は第１接合部（21）に接触している。このように、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）と第１接合部（21）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第１凸部（61）によって区画された第１空間（45）が形成される。第１空間（45）は、第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれている。一方、第２伝熱板（42）は、基板（12）を挟んで、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）が接する面に対向配置されている。第２伝熱板（42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する第２凸部（62）が設けられ、その第２凸部（62）は第２接合部（22）に接触している。このように、第２伝熱板（42）の第２凸部（62）と第２接合部（22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第２凸部（62）によって区画された第２空間（46）が形成される。第２空間（46）は、第２伝熱板（42）と基板（12）と第２接合部（22）とによって囲まれている。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する断熱空間として機能している。このように、凸部（61,62）によって熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する空間（45,46）が形成されると、凸部（61,62）の高さに応じて断熱する空間（45,46）を大きくすることができ、断熱性を高めて、各伝熱板（41,42）へ伝達される熱の伝達効率を向上させることができる。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００６８】
また、本実施形態においても、上記空間（45,46）において、各伝熱板（41,42）から対向する熱電変換部（10）へ向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。各突部（51,52）と対向する熱電変換部（10）との間には、隙間（55,56）が設けられている。熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けると、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）に接触する部分及び第２伝熱板（42）の第２凸部（62）に接触する部分が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、第２凸部（62）に対向する位置に第１突部（51）が、第１凸部（61）に対向する位置に第２突部（52）がそれぞれ配置されている。そのため、第１突部（51）及び第２突部（52）が対向する熱電変換部（10）に接することによって、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００６９】
《実施形態３》
次に、本発明の実施形態３を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態２において、接合部（21,22）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態２では、熱電薄膜（15,16）の両側の面に接合部（21,22）を設けたが、本実施形態では、図１１に示すように、熱電薄膜（15,16）の片側の面に接合部（21,22）を設けるようにした。
【００７０】
具体的に、第１接合部（21）及び第２接合部（22）は、共に、熱電薄膜（15,16）の、基板（12）に接する面とは反対側の面同士を電気的に接続している。第１接合部（21）は、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）とともに薄膜熱電対（20）を構成している。一方、第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。また、第１接合部（21）は、接合するＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間から第１伝熱板（41）側へ突出し、該第１伝熱板（41）に接触している。そして、互いに隣接する第１接合部（21）の間には、第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、第２接合部（22）は、接合するＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間から基板（12）内へ延びて基板（12）の背面に突出し、該第２伝熱板（42）に接触している。そして、互いに隣接する第２接合部（22）の間には、第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と基板（12）と熱電薄膜（15,16）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。このように、第１接合部（21）及び第２接合部（22）が、熱電薄膜（15,16）の同じ側の面上に設けられると、各接合部（21,22）における熱電薄膜（15,16）との接触部分を全て同時に形成することができ、熱電変換モジュール（1）の製造工程を簡略化することができる。また、各接合部（21,22）における熱電薄膜（15,16）との接触部分を同時に形成することによって、熱電薄膜（15,16）と接合部（21,22）との間の接続不良を低減させることができ、熱電変換モジュール（1）の歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
また、本実施形態においても、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、熱電変換部（10）は突部（51,52）によって支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）とが断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００７２】
《実施形態４》
次に、本発明の実施形態４を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、熱電変換部（10）の構成を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが各熱電薄膜（15,16）において、面方向に離隔されていたが、本実施形態では、図１２に示すように、接合部（21,22）を各熱電薄膜（15,16）において、面方向に重なるように設けた。
【００７３】
具体的には、第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に、第１接合部（21）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とが積層された熱電変換部（10）が形成されている。つまり、本実施形態の熱電変換部（10）は、実施形態１のように基板（12）を有していない。
【００７４】
第１伝熱板（41）の一方の面上には、方形の複数の第１接合部（21）が離隔して形成されている。各第１接合部（21）の面上には、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が離隔して形成されている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、互いに同一面方向に配置されるとともに、第１接合部（21）によって電気的に接続され、第１接合部（21）とＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）とによって薄膜熱電対（20）が構成されている。一方、第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に、面方向に第１接合部（21）と重なるように設けられている。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。第２伝熱板（42）は、第２接合部（22）の熱電薄膜（15,16）とは反対側の面に接するように配置される。このように、各伝熱板（41,42）は、熱電薄膜（15,16）に対向配置されている。
【００７５】
各接合部（21,22）が、対向配置された熱電薄膜（15,16）と各伝熱板（41,42）との間に位置し、各伝熱板（41,42）に接触すると、その各接触部の間には、空間（45,46）が形成される。第１伝熱板（41）側には、互いに隣接する第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、第２伝熱板（42）側には、互いに隣接する第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と熱電薄膜（15,16）と第１接合部（21）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、伝熱板（41,42）と空間（45,46）内で対向する接合部（21,22）とを断熱する断熱空間として機能している。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００７６】
このような構成の熱電変換モジュール（1）では、熱電薄膜（15,16）に電流を流すと、ＰＮ接合部である第１接合部（21）及び第２接合部（22）のうち、ペルチェ効果によって、一方が吸熱され、他方が放熱される。つまり、各熱電薄膜（15,16）の厚さ方向に温度勾配が形成される。そして、その熱が各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）へそれぞれ伝達され、熱電変換モジュール（1）の側面である第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に温度差が形成される。
【００７７】
上記第１空間（45）及び第２空間（46）には、各伝熱板（41,42）から対向する各接合部（21,22）に向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。
【００７８】
第１突部（51）と、該第１突部（51）に対向する第２接合部（22）との間には、隙間（55）が設けられている。隙間（55）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（55）によって第２接合部（22）と第１突部（51）とは断熱され、第２接合部（22）から第１突部（51）への熱の伝達を抑制することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（55）が無くなって、第１突部（51）が第２接合部（22）に接するように、第１突部（51）は設けられている。例えば、第２伝熱板（42）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第２伝熱板（42）から第２接合部（22）に伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第１突部（51）が第２接合部（22）に接することによって、第２接合部（22）は第１突部（51）に支持されるため、熱電変換部（10）全体の変形が抑制される。このようにして、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。
【００７９】
同様に、第２突部（52）と、該第２突部（52）に対向する第１接合部（21）との間には、隙間（56）が設けられている。隙間（56）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（56）によって、第１接合部（21）と第２突部（52）とは断熱され、第１接合部（21）から第２突部（52）への熱の伝達を抑制することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（56）が無くなって、第２突部（52）が第１接合部（21）に接するように、第２突部（52）は設けられている。例えば、第１伝熱板（41）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第１伝熱板（41）から第１接合部（21）に伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第２突部（52）が第１接合部（21）に接することによって、第１接合部（21）は第１突部（51）に支持されるため、熱電変換部（10）全体の変形が抑制される。このようにして、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。
【００８０】
尚、突部（51,52）は、空間（45,46）内において、各伝熱板（41,42）から対向する各接合部（21,22）に向かって延びる場合に限らず、各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）に向かって延びるように形成されても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００８１】
1 熱電変換モジュール
10 熱電変換部
12 基板
15 Ｐ型熱電薄膜
16 Ｎ型熱電薄膜
20 薄膜熱電対
21 第１接合部
22 第２接合部
41 第１伝熱板
42 第２伝熱板
45 第１空間（断熱空間）
46 第２空間（断熱空間）
51 第１突部（突部）
52 第２突部（突部）
55 隙間
56 隙間
61 第１凸部
62 第２凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールに関し、特に、耐荷重の向上に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄膜の半導体材料を使用した熱電変換モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、この種の熱電変換モジュールが開示されている。この熱電変換モジュールは、基板上に形成された複数のＰ型熱電薄膜及びＮ型熱電薄膜と、Ｐ型熱電薄膜とＮ型熱電薄膜とが交互に電気接続されるように設けられた接合部とを有する熱電変換部を備えている。また、熱電変換モジュールは、上記熱電変換部の両側に対向して配置されるとともに、上記接合部に接して該接合部から熱が伝達される伝熱板を備えている。
【０００３】
このような構成の熱電変換モジュールに電流を流すと、ＰＮ接合部である各接合部では、いわゆるペルチェ効果によって、吸熱及び放熱の何れかが起こる。そして、各接合部の熱が各伝熱板へ伝達され、両側の伝熱板のうち、一方が吸熱部、他方が放熱部となって、伝熱板の間で温度差が形成される。このように、熱電変換モジュールは、電気を熱に変換することで、対象物の冷却または加熱に利用される。
【０００４】
また、このような熱電変換モジュールには、接合部以外の熱電変換部が伝熱板に接触することによって、その接触部から熱が損失しないように、熱電変換部と伝熱板との間に断熱空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の熱電変換モジュールでは、モジュールの強度に関して以下のような問題があった。例えば、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、伝熱板または熱電変換部は、内部の断熱空間を小さくする方向に変形する。そして、その変形によって、熱電薄膜や接合部が力を受けて破断してしまう。
【０００７】
また、上記断熱空間の断熱性を向上させるため、その断熱空間を低圧（真空）にすることも行われている。しかし、断熱空間を低圧（真空）にすると、同様に、断熱空間を小さくする方向に伝熱板または熱電変換部が変形するため、熱電薄膜や接合部は破損しやすくなる。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、厚さ方向に荷重を受けても破損しにくい熱電変換モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、互いに同一面方向に配置されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）とを有し、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に配列される複数の薄膜熱電対（20）と、互いに隣接する上記薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第２接合部（22）とを備える熱電変換部（10）と、上記熱電薄膜（15,16）の一方の面に対向配置され、上記第１接合部（21）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（45）が形成される第１伝熱板（41）と、上記熱電薄膜（15,16）の他方の面に対向配置され、上記第２接合部（22）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（46）が形成される第２伝熱板（42）とを備えた熱電変換モジュールを前提としている。そして、本発明は、上記断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えているものである。
【００１０】
本発明では、上記断熱空間（45,46）に、突部（51,52）が設けられている。突部（51,52）は、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出している。また、突部（51,52）は、その先端と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有している。熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、熱電変換部（10）は支持されるため、熱電変換部（10）の変形は抑制される。また、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、上記隙間（55,56）によって、突部（51,52）と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間は断熱され、その間の熱の伝達を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記各伝熱板（41,42）の上記熱電薄膜（15,16）に対向する面は平面であり、上記第１接合部（21）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置して上記第１伝熱板（41）に接触し、上記第２接合部（22）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置して上記第２伝熱板（42）に接触しているものである。
【００１２】
本発明では、接合部（21,22）は、熱電薄膜（15,16）と対向する伝熱板（41,42）との間に位置すると共に、伝熱板（41,42）の平面状の対向面に接触している。このように、接合部（21,22）と伝熱板（41,42）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、接合部（21,22）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。
【００１３】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記突部（51,52）と接合部（21,22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されているものである。
【００１４】
熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、その荷重は伝熱板（41,42）から接合部（21,22）に伝達される。そして、その接合部（21,22）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用する。しかし、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その接合部（21,22）に対向する位置に突部（51,52）が配置されている。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、荷重の作用点となる接合部（21,22）は支持される。このようにして、熱電変換部（10）の変形は確実に抑制される。
【００１５】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記第１伝熱板（41）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第１接合部（21）に接触する第１凸部（61）を有し、上記第２伝熱板（42）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第２接合部（22）に接触する第２凸部（62）を有するものである。
【００１６】
本発明では、伝熱板（41,42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する凸部（61,62）が設けられ、その凸部（61,62）が接合部（21,22）に接触している。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、凸部（61,62）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。
【００１７】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記突部（51,52）と凸部（61,62）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されているものである。
【００１８】
熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けると、熱電変換部（10）において伝熱板（41,42）の凸部（61,62）に接触する部分が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用する。しかし、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その凸部（61,62）に対向する位置に突部（51,52）が配置されている。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分は支持される。このようにして、熱電変換部（10）の変形は確実に抑制される。
【００１９】
第６の発明は、上記第１乃至５の何れか１項の発明において、上記突部（51,52）は先細形状であるものである。
【００２０】
本発明では、突部（51,52）が先細形状であるため、熱電変換モジュールが厚さ方向に荷重を受けて、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さい。そのため、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その間の熱の伝達は抑制される。
【００２１】
第７の発明は、上記第１乃至第６の何れか１の発明において、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して上記各熱電薄膜（15,16）に接続されているものである。
【００２２】
一方で吸熱され他方で放熱される第１接合部（21）と第２接合部（22）とが、各熱電薄膜（15,16）に接続されているため、各接合部（21,22）から熱電薄膜（15,16）へ熱が伝達され、熱損失してしまう。しかし、本発明では、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。これにより、従来に比べて、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。
【００２３】
第８の発明は、上記第７の発明において、上記熱電変換部（10）は、上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、上記基板（12）は、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されているものである。
【００２４】
本発明では、一方で吸熱され他方で放熱される第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が基板（12）で繋がっているため、各接合部（21,22）から基板（12）へ熱が伝達され、熱損失してしまう。しかし、本発明では、上記基板（12）は、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されている。そのため、互いに隣接する接合部（21,22）同士の間で、熱が伝達されにくくなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の熱電変換モジュールによれば、伝熱板（41,42）が熱電薄膜（15,16）に対向配置され、その伝熱板（41,42）が接合部（21,22）に接触することによって、その各接触部の間に断熱空間（45,46）が形成される。その断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を設けるようにした。熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接することによって、熱電変換部（10）は支持されるため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができる。これにより、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュールが厚さ方向に荷重を受けない時は、上記隙間（55,56）によって突部（51,52）と対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）とは断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００２６】
第２の発明によれば、第１の発明において、接合部（21,22）は、熱電薄膜（15,16）と対向する伝熱板（41,42）との間に位置すると共に、伝熱板（41,42）の平面状の対向面に接触するようにした。このように、接合部（21,22）と伝熱板（41,42）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、接合部（21,22）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。接合部（21,22）は、成膜技術や印刷技術によって高精度に形成できる。そのため、接合部（21,22）によって形成される断熱空間（45,46）、更には、断熱空間（45,46）の中に形成される隙間（55,56）を高精度に形成することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損防止や熱損失の抑制をより確実に行うことができる。
【００２７】
第３の発明によれば、第２の発明において、上記突部（51,52）と接合部（21,22）とを熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置するようにした。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる接合部（21,22）を突部（51,52）によって支持することができる。このように、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損を確実に防止することができる。
【００２８】
第４の発明によれば、第１の発明において、伝熱板（41,42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する凸部（61,62）が設けられると共に、その凸部（61,62）が接合部（21,22）に接触するようにした。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、凸部（61,62）によって区画された断熱空間（45,46）が形成される。このように、凸部（61,62）によって断熱空間（45,46）が区画されると、段差の大きい凸部（61,62）によって大きい断熱空間（45,46）を形成しやすくなり、断熱性を高めて、各伝熱板（41,42）へ伝達される熱の伝達効率を向上させることができる。
【００２９】
第５の発明によれば、第４の発明において、上記突部（51,52）と凸部（61,62）とを熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置するようにした。これにより、熱電変換モジュールが厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分を突部（51,52）によって支持することができる。このように、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電薄膜（15,16）等の破損を確実に防止することができる。
【００３０】
第６の発明によれば、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、突部（51,52）を先細形状にした。そのため、突部（51,52）が対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）に接しても、その間の熱の伝達は抑制され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００３１】
第７の発明によれば、上記第１乃至第６の何れか１の発明において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して各熱電薄膜（15,16）に接続されるようにした。このように、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが離隔されると、従来に比べて第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の熱損失を抑制することができ、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００３２】
第８の発明は、上記第１乃至第７の何れか１の発明において、熱電変換部（10）は、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、その基板（12）は、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されるようにした。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなり、基板（12）内での熱損失を抑制することができる。従って、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、実施形態１に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例１に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図４】図４は、実施形態１の変形例１の他の形態に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図５】図５は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図６】図６は、図２に相当するものであり、突部の変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、図２に相当するものであり、突部の変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図９】図９は、実施形態１の他の変形例に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態３に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態４に係る熱電変換モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態及び変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３５】
《実施形態１》
本実施形態の熱電変換モジュール（1）は、電流を流して、電気を熱に変換することによって、対象物を冷却または加熱するものである。図１に示すように、この熱電変換モジュール（1）は、電流を流すことによって吸熱または放熱する熱電変換部（10）と、該熱電変換部（10）両側に対向して設けられ、熱電変換部（10）で発生する熱を対象物へ伝達する伝熱板（41,42）とを備えている。
【００３６】
上記熱電変換部（10）は、基板（12）と、該基板（12）上に形成されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）及び第２接合部（22）とを備えている。
【００３７】
上記基板（12）は、扁平な板材である。上記基板（12）は、電気絶縁性の材料であればよく、例えば、ガラス等のセラミックス材料や、ポリイミド等の樹脂材料によって形成されている。
【００３８】
上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、方形の同一形状であって、基板（12）上に交互に離隔して形成されている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、互いに同一面方向に配置されている。熱電薄膜（15,16）は、プラズマＣＶＤやスパッタリング等、マスクを用いた成膜プロセスにより形成される。上記熱電薄膜（15,16）の膜厚は、通常１〜１０μｍである。
【００３９】
上記第１接合部（21）は、互いに隣接するＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）の基板（12）側の面とは反対側の面同士を接続するように設けられている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と第１接合部（21）とによって薄膜熱電対（20）が構成され、その薄膜熱電対（20）が基板（12）上に配列される。
【００４０】
一方、上記第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に設けられている。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。また、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。また、第２接合部（22）は、基板内接合部（23）と基板外接合部（24）によって構成されている。
【００４１】
上記基板内接合部（23）は、基板（12）に金属が埋め込まれて形成されている。基板内接合部（23）は、基板（12）の厚さ方向に貫通形成されている。基板内接合部（23）の熱電薄膜（15,16）側の端面は、熱電薄膜（15,16）に接している。
【００４２】
上記基板外接合部（24）は、基板（12）の背面に設けられ、基板内接合部（23）の背面側の端面に接するように形成されている。
【００４３】
上記接合部（21,23,24）は、例えば、銅やアルミ等の電気抵抗が小さく熱伝導率が高い材料で形成されることが望ましい。また、各熱電薄膜（15,16）との接合を良好にしたり、耐久性を上げるために、各接合部（21,23,24）にはニッケルや金などのメッキを施すことが望ましい。
【００４４】
上記伝熱板（41,42）は、第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）とを有している。第１伝熱板（41）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）側の面に対向配置されるとともに、その熱電薄膜（15,16）に対向する面が平面状に形成されている。第１接合部（21）は、熱電薄膜（15,16）の基板（12）側の面とは反対側の面上に設けられているため、熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置している。また、第１接合部（21）は、該第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ熱が伝達されるように該第１伝熱板（41）に接触している。一方、第２伝熱板（42）は、基板（12）を挟んで、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）側の面に対向配置されるとともに、その熱電薄膜（15,16）に対向する面が平面状に形成されている。第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に設けられているため、熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置している。また、第２接合部（22）は、該第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へ熱が伝達されるように該第２伝熱板（42）に接触している。伝熱板（41,42）は、熱伝導率が高い電気絶縁性の材料によって形成され、例えば、アルミナが使用される。また、伝熱板（41,42）は、接合部（21,24）が接触する面に、例えば、アルミナを表面コーティングして電気絶縁を確保した銅等の金属でも好適である。
【００４５】
また、各接合部（21,22）が、対向配置された熱電薄膜（15,16）と各伝熱板（41,42）との間に位置し、各伝熱板（41,42）に接触した状態では、その各接触部の間に、空間（45,46）が形成される。互いに隣接する第１接合部（21）の間には、第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、互いに隣接する第２接合部（22）の間には、第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と基板（12）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する断熱空間として機能している。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００４６】
このような構成の熱電変換モジュール（1）では、熱電薄膜（15,16）に電流を流すと、ＰＮ接合部である第１接合部（21）及び第２接合部（22）のうち、ペルチェ効果によって、一方が吸熱され、他方が放熱される。つまり、各熱電薄膜（15,16）の面方向には温度勾配が形成される。そして、その熱が各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）へそれぞれ伝達され、熱電変換モジュール（1）の側面である第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に温度差が形成される。
【００４７】
上記第１空間（45）及び第２空間（46）には、各伝熱板（41,42）から対向する熱電変換部（10）へ向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。上記第１突部（51）は、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に、第２接合部（22）に対向するように配置されている。一方、上記第２突部（52）は、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に、第１接合部（21）に対向するように配置されている。上記突部（51,52）は、熱伝導率の低い材料で形成され、例えば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂によって形成される。上記突部（51,52）は、フォトリソグラフィ、インクジェット、スクリーン印刷等の微細パターニング技術によって形成される。
【００４８】
第１突部（51）と、該第１突部（51）に対向する熱電薄膜（15,16）との間には、隙間（55）が設けられている。隙間（55）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（55）によって熱電薄膜（15,16）と第１突部（51）とは断熱され、熱電薄膜（15,16）から第１突部（51）への熱の伝達を抑制することができる。
【００４９】
また、第１突部（51）は、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（55）が無くなって第１突部（51）が熱電薄膜（15,16）に接するように設けられている。例えば、第２伝熱板（42）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第２伝熱板（42）から第２接合部（22）へ伝達される。そして、第２接合部（22）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その第２接合部（22）に対向する位置に第１突部（51）が配置されている。そのため、第１突部（51）が熱電薄膜（15,16）に接することによって、荷重の作用点である第２接合部（22）は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００５０】
同様に、第２突部（52）と、該第２突部（52）に対向する基板（12）との間には、隙間（56）が設けられている。隙間（56）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（56）によって基板（12）と第２突部（52）とは断熱され、基板（12）から第２突部（52）への熱の伝達を抑制することができる。
【００５１】
また、第２突部（52）は、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（56）が無くなって第２突部（52）が基板（12）に接するように設けられている。例えば、第１伝熱板（41）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第１伝熱板（41）から第１接合部（21）へ伝達される。そして、第１接合部（21）が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、その第１接合部（21）に対向する位置に第２突部（52）が配置されている。そのため、第２突部（52）が基板（12）に接することによって、荷重の作用点である第２接合部（22）は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００５２】
上記隙間（55,56）の大きさは、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、熱電薄膜（15,16）が力を受けて破断しない範囲内で規定される。例えば、上記隙間（55,56）の大きさは、熱電薄膜（15,16）の膜厚と概ね同等に規定される。
【００５３】
また、図１及び図２に示すように、突部（51,52）は四角錘形状である。このように、突部（51,52）を先細形状にすると、突部（51,52）が熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さい。そのため、熱電変換部（10）から突部（51,52）への熱の伝達を抑制することができる。
【００５４】
−実施形態１の効果−
実施形態１では、伝熱板（41,42）が基板（12）に対向配置され、その伝熱板（41,42）の基板（12）に対向する平面に接合部（21,22）が接触している。このように、伝熱板（41,42）と接合部（21,22）との間に接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、断熱する空間（45,46）が形成される。その空間（45,46）において、伝熱板（41,42）からそれと対向する熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を設けるようにした。熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、その荷重が伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）へ伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45,46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第１突部（51）が対向する熱電薄膜（15,16）に、第２突部（52）が対向する基板（12）にそれぞれ接することによって、熱電変換部（10）は支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に荷重を受けない時は、空気を介在した隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）との間が断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００５５】
また、実施形態１では、上記突部（51,52）を先細形状にするようにした。これにより、突部（51,52）が熱電変換部（10）に接しても、その接触面積は小さいため、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００５６】
また、実施形態１では、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とを熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔するようにした。このように、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが離隔されると、従来に比べて第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の距離を長くとることができ、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間で熱が伝達されにくくなる。そのため、第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の熱損失を抑制することができ、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へと、熱を効率よく伝達させることができる。
【００５７】
〈実施形態１の変形例１〉
次に、実施形態１の変形例を図面に基づいて詳細に説明する。本変形例は、上記実施形態１において、基板（12）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、基板（12）は単なる平板であったが、本変形例では、図３に示すように、基板（12）を一部切除するようにした。
【００５８】
具体的に、上記基板（12）には、該基板（12）が一部貫通除去された貫通部（13）が設けられている。上記貫通部（13）は、基板（12）の面方向において第１接合部（21）と第２接合部（22）との間に位置し、熱電薄膜（15,16）の下側に設けられる。このように、基板（12）の第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が一部切除されると、吸熱及び放熱の何れかが起こる各接合部（21,22）の熱が、隣接する接合部（21,22）へ伝達されにくくなり、基板（12）内の熱損失を抑制することができる。これにより、第１接合部（21）から第１伝熱板（41）へ、第２接合部（22）から第２伝熱板（42）へ、熱を効率よく伝達させることができる。
【００５９】
尚、本変形例では、基板（12）に貫通部（13）が設けられているが、図４に示すように、貫通部（13）の代わりに、基板（12）面が凹陥された凹部（14）が設けられても構わない。つまり、凹部（14）は、基板（12）の第１接合部（21）と第２接合部（22）との間が一部切除された構成である。
【００６０】
また、本変形例においても、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、熱電変換部（10）は突部（51,52）によって支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）とが断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００６１】
〈実施形態１のその他の変形例〉
上記実施形態１では、突部（51,52）が、各空間（45,46）において、熱電薄膜（15,16）の配列方向に２個形成されている。しかし、突部（51,52）の個数は関係なく、例えば、図５に示すように、突部（51,52）が各空間（45,46）の中央部に１個だけ形成されても同様の効果を奏する。また、図６に示すように、２個の突部（51,52）が、熱電薄膜（15,16）の配列方向に垂直な方向に並設されても構わない。
【００６２】
また、上記実施形態１では、突部（51,52）を四角錘形状にしている。突部（51,52）は、熱電変換部（10）に接触した時にその接触面積が小さい先細形状であることが好ましい。そのため、突部（51,52）は、四角錘形状の他に、図７に示す三角柱形状等に形成することによって先細形状を構成してもよい。また、突部（51,52）の支持強度等を考慮して、図８に示す半球状等、丸みを有する形状によって先細形状を構成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態１では、突部（51,52）は、伝熱板（41,42）から熱電変換部（10）側へ延びるように形成されている。しかし、図９に示すように、突部（51,52）は、熱電変換部（10）側である熱電薄膜（15,16）や基板（12）から伝熱板（41,42）側へ延びるように形成されても同様の効果を奏する。
【００６４】
《実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、伝熱板（41,42）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、伝熱板（41,42）は扁平な形状であったが、本実施形態では、図１０に示すように、伝熱板（41,42）の熱電変換部（10）側の面に凸部（61,62）を設けるようにした。
【００６５】
具体的に、第１接合部（21）は、基板（12）上のＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間に設けられ、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）と第１接合部（21）とによって、薄膜熱電対（20）を構成している。一方、上記第２接合部（22）は、基板（12）上のＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間に設けられるともに熱電薄膜（15,16）の基板（12）側の面に接するように設けられ、基板（12）内へ延びて基板（12）背面に露出している。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。また、各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。
【００６６】
第１伝熱板（41）は、基板（12）の熱電薄膜（15,16）側の面、つまり、基板（12）の第１接合部（21）側の面に対向配置されている。第１伝熱板（41）には、基板（12）に対向する面から突出する第１凸部（61）が設けられ、その第１凸部（61）は第１接合部（21）に接触している。このように、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）と第１接合部（21）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第１凸部（61）によって区画された第１空間（45）が形成される。
【００６７】
第１伝熱板（41）は、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）が接する面とは反対側の面に対向配置されている。第１伝熱板（41）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する第１凸部（61）が設けられ、その第１凸部（61）は第１接合部（21）に接触している。このように、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）と第１接合部（21）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第１凸部（61）によって区画された第１空間（45）が形成される。第１空間（45）は、第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれている。一方、第２伝熱板（42）は、基板（12）を挟んで、熱電薄膜（15,16）の第２接合部（22）が接する面に対向配置されている。第２伝熱板（42）には、熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出する第２凸部（62）が設けられ、その第２凸部（62）は第２接合部（22）に接触している。このように、第２伝熱板（42）の第２凸部（62）と第２接合部（22）との接触部が形成されると、互いに隣接する接触部の間には、第２凸部（62）によって区画された第２空間（46）が形成される。第２空間（46）は、第２伝熱板（42）と基板（12）と第２接合部（22）とによって囲まれている。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する断熱空間として機能している。このように、凸部（61,62）によって熱電変換部（10）側と伝熱板（41,42）側とを断熱する空間（45,46）が形成されると、凸部（61,62）の高さに応じて断熱する空間（45,46）を大きくすることができ、断熱性を高めて、各伝熱板（41,42）へ伝達される熱の伝達効率を向上させることができる。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００６８】
また、本実施形態においても、上記空間（45,46）において、各伝熱板（41,42）から対向する熱電変換部（10）へ向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。各突部（51,52）と対向する熱電変換部（10）との間には、隙間（55,56）が設けられている。熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けると、第１伝熱板（41）の第１凸部（61）に接触する部分及び第２伝熱板（42）の第２凸部（62）に接触する部分が荷重の作用点となって、熱電変換部（10）に曲げ荷重が作用してしまう。しかし、本実施形態では、熱電薄膜（15,16）の膜厚方向において、第２凸部（62）に対向する位置に第１突部（51）が、第１凸部（61）に対向する位置に第２突部（52）がそれぞれ配置されている。そのため、第１突部（51）及び第２突部（52）が対向する熱電変換部（10）に接することによって、荷重の作用点となる凸部（61,62）に接触する部分は支持される。これにより、熱電変換部（10）の変形を確実に抑制することができ、熱電変換部（10）変形によって熱電薄膜（15,16）が破損するのを防止できる。
【００６９】
《実施形態３》
次に、本発明の実施形態３を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態２において、接合部（21,22）の形状を変更したものである。つまり、上記実施形態２では、熱電薄膜（15,16）の両側の面に接合部（21,22）を設けたが、本実施形態では、図１１に示すように、熱電薄膜（15,16）の片側の面に接合部（21,22）を設けるようにした。
【００７０】
具体的に、第１接合部（21）及び第２接合部（22）は、共に、熱電薄膜（15,16）の、基板（12）に接する面とは反対側の面同士を電気的に接続している。第１接合部（21）は、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）とともに薄膜熱電対（20）を構成している。一方、第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。各熱電薄膜（15,16）において、第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔されている。また、第１接合部（21）は、接合するＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間から第１伝熱板（41）側へ突出し、該第１伝熱板（41）に接触している。そして、互いに隣接する第１接合部（21）の間には、第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、第２接合部（22）は、接合するＰ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）との間から基板（12）内へ延びて基板（12）の背面に突出し、該第２伝熱板（42）に接触している。そして、互いに隣接する第２接合部（22）の間には、第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と基板（12）と熱電薄膜（15,16）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。このように、第１接合部（21）及び第２接合部（22）が、熱電薄膜（15,16）の同じ側の面上に設けられると、各接合部（21,22）における熱電薄膜（15,16）との接触部分を全て同時に形成することができ、熱電変換モジュール（1）の製造工程を簡略化することができる。また、各接合部（21,22）における熱電薄膜（15,16）との接触部分を同時に形成することによって、熱電薄膜（15,16）と接合部（21,22）との間の接続不良を低減させることができ、熱電変換モジュール（1）の歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
また、本実施形態においても、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時は、熱電変換部（10）は突部（51,52）によって支持される。そのため、熱電変換部（10）の変形を抑制することができ、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）の破損を防止することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けない時は、隙間（55,56）によって熱電変換部（10）と突部（51,52）とが断熱され、突部（51,52）を介して熱電変換部（10）から伝熱板（41,42）へ熱が伝達される熱損失を抑制することができる。
【００７２】
《実施形態４》
次に、本発明の実施形態４を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、熱電変換部（10）の構成を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、第１接合部（21）と第２接合部（22）とが各熱電薄膜（15,16）において、面方向に離隔されていたが、本実施形態では、図１２に示すように、接合部（21,22）を各熱電薄膜（15,16）において、面方向に重なるように設けた。
【００７３】
具体的には、第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に、第１接合部（21）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とが積層された熱電変換部（10）が形成されている。つまり、本実施形態の熱電変換部（10）は、実施形態１のように基板（12）を有していない。
【００７４】
第１伝熱板（41）の一方の面上には、方形の複数の第１接合部（21）が離隔して形成されている。各第１接合部（21）の面上には、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が離隔して形成されている。このように、Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）は、互いに同一面方向に配置されるとともに、第１接合部（21）によって電気的に接続され、第１接合部（21）とＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）とによって薄膜熱電対（20）が構成されている。一方、第２接合部（22）は、熱電薄膜（15,16）の第１接合部（21）とは反対側の面上に、面方向に第１接合部（21）と重なるように設けられている。第２接合部（22）は、互いに隣接する薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続している。第２伝熱板（42）は、第２接合部（22）の熱電薄膜（15,16）とは反対側の面に接するように配置される。このように、各伝熱板（41,42）は、熱電薄膜（15,16）に対向配置されている。
【００７５】
各接合部（21,22）が、対向配置された熱電薄膜（15,16）と各伝熱板（41,42）との間に位置し、各伝熱板（41,42）に接触すると、その各接触部の間には、空間（45,46）が形成される。第１伝熱板（41）側には、互いに隣接する第１接合部（21）と第１伝熱板（41）と熱電薄膜（15,16）と第２接合部（22）とによって囲まれた第１空間（45）が形成される。一方、第２伝熱板（42）側には、互いに隣接する第２接合部（22）と第２伝熱板（42）と熱電薄膜（15,16）と第１接合部（21）とによって囲まれた第２空間（46）が形成される。上記空間（45,46）は、その空間（45,46）の周囲の材料に比べて熱伝導率の低い空気で満たされており、伝熱板（41,42）と空間（45,46）内で対向する接合部（21,22）とを断熱する断熱空間として機能している。尚、上記空間（45,46）は、断熱性を更に向上させるために、内部を低圧（真空）にしても構わない。
【００７６】
このような構成の熱電変換モジュール（1）では、熱電薄膜（15,16）に電流を流すと、ＰＮ接合部である第１接合部（21）及び第２接合部（22）のうち、ペルチェ効果によって、一方が吸熱され、他方が放熱される。つまり、各熱電薄膜（15,16）の厚さ方向に温度勾配が形成される。そして、その熱が各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）へそれぞれ伝達され、熱電変換モジュール（1）の側面である第１伝熱板（41）と第２伝熱板（42）との間に温度差が形成される。
【００７７】
上記第１空間（45）及び第２空間（46）には、各伝熱板（41,42）から対向する各接合部（21,22）に向かって突出する第１突部（51）及び第２突部（52）がそれぞれ設けられている。
【００７８】
第１突部（51）と、該第１突部（51）に対向する第２接合部（22）との間には、隙間（55）が設けられている。隙間（55）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（55）によって第２接合部（22）と第１突部（51）とは断熱され、第２接合部（22）から第１突部（51）への熱の伝達を抑制することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（55）が無くなって、第１突部（51）が第２接合部（22）に接するように、第１突部（51）は設けられている。例えば、第２伝熱板（42）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第２伝熱板（42）から第２接合部（22）に伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（45）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第１突部（51）が第２接合部（22）に接することによって、第２接合部（22）は第１突部（51）に支持されるため、熱電変換部（10）全体の変形が抑制される。このようにして、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。
【００７９】
同様に、第２突部（52）と、該第２突部（52）に対向する第１接合部（21）との間には、隙間（56）が設けられている。隙間（56）は、熱伝導率の低い空気が介在している。そのため、上記隙間（56）によって、第１接合部（21）と第２突部（52）とは断熱され、第１接合部（21）から第２突部（52）への熱の伝達を抑制することができる。また、熱電変換モジュール（1）が厚さ方向に圧縮荷重を受けた時に、上記隙間（56）が無くなって、第２突部（52）が第１接合部（21）に接するように、第２突部（52）は設けられている。例えば、第１伝熱板（41）が外部より圧縮荷重を受けると、その荷重は第１伝熱板（41）から第１接合部（21）に伝達され、熱電変換部（10）は断熱空間（46）を小さくする方向に変形しようとする。しかし、第２突部（52）が第１接合部（21）に接することによって、第１接合部（21）は第１突部（51）に支持されるため、熱電変換部（10）全体の変形が抑制される。このようにして、熱電変換部（10）の変形によってもたらされる熱電薄膜（15,16）や接合部（21,22）の破損を防止することができる。
【００８０】
尚、突部（51,52）は、空間（45,46）内において、各伝熱板（41,42）から対向する各接合部（21,22）に向かって延びる場合に限らず、各接合部（21,22）から各伝熱板（41,42）に向かって延びるように形成されても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００８１】
1 熱電変換モジュール
10 熱電変換部
12 基板
15 Ｐ型熱電薄膜
16 Ｎ型熱電薄膜
20 薄膜熱電対
21 第１接合部
22 第２接合部
41 第１伝熱板
42 第２伝熱板
45 第１空間（断熱空間）
46 第２空間（断熱空間）
51 第１突部（突部）
52 第２突部（突部）
55 隙間
56 隙間
61 第１凸部
62 第２凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一面方向に配置されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）とを有し、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に配列される複数の薄膜熱電対（20）と、互いに隣接する上記薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第２接合部（22）とを備える熱電変換部（10）と、
上記熱電薄膜（15,16）の一方の面に対向配置され、上記第１接合部（21）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（45）が形成される第１伝熱板（41）と、
上記熱電薄膜（15,16）の他方の面に対向配置され、上記第２接合部（22）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（46）が形成される第２伝熱板（42）とを備えた熱電変換モジュールであって、
上記断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記各伝熱板（41,42）の上記熱電薄膜（15,16）に対向する面は平面であり、
上記第１接合部（21）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置して上記第１伝熱板（41）に接触し、
上記第２接合部（22）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置して上記第２伝熱板（42）に接触している
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項３】
請求項２において、
上記突部（51,52）と接合部（21,22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項４】
請求項１において、
上記第１伝熱板（41）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第１接合部（21）に接触する第１凸部（61）を有し、
上記第２伝熱板（42）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第２接合部（22）に接触する第２凸部（62）を有する
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項５】
請求項４において、
上記突部（51,52）と凸部（61,62）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、
上記突部（51,52）は先細形状である
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項において、
上記第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して上記各熱電薄膜（15,16）に接続されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項８】
請求項７において、
上記熱電変換部（10）は、上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、
上記基板（12）は、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項１】
互いに同一面方向に配置されるＰ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）と、該Ｐ型熱電薄膜（15）とＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第１接合部（21）とを有し、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に配列される複数の薄膜熱電対（20）と、互いに隣接する上記薄膜熱電対（20）の一方のＰ型熱電薄膜（15）と他方のＮ型熱電薄膜（16）とを電気的に接続する第２接合部（22）とを備える熱電変換部（10）と、
上記熱電薄膜（15,16）の一方の面に対向配置され、上記第１接合部（21）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（45）が形成される第１伝熱板（41）と、
上記熱電薄膜（15,16）の他方の面に対向配置され、上記第２接合部（22）に接触して、その各接触部の間に断熱空間（46）が形成される第２伝熱板（42）とを備えた熱電変換モジュールであって、
上記断熱空間（45,46）において、熱電変換部（10）または伝熱板（41,42）からそれと対向する伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）へ向かって突出し、その先端と該伝熱板（41,42）または熱電変換部（10）との間に隙間（55,56）を有する突部（51,52）を備えている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記各伝熱板（41,42）の上記熱電薄膜（15,16）に対向する面は平面であり、
上記第１接合部（21）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第１伝熱板（41）との間に位置して上記第１伝熱板（41）に接触し、
上記第２接合部（22）は、対向配置された上記熱電薄膜（15,16）と第２伝熱板（42）との間に位置して上記第２伝熱板（42）に接触している
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項３】
請求項２において、
上記突部（51,52）と接合部（21,22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項４】
請求項１において、
上記第１伝熱板（41）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第１接合部（21）に接触する第１凸部（61）を有し、
上記第２伝熱板（42）は、上記熱電薄膜（15,16）に対向する面から突出して上記第２接合部（22）に接触する第２凸部（62）を有する
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項５】
請求項４において、
上記突部（51,52）と凸部（61,62）とは、上記熱電薄膜（15,16）の膜厚方向に対向配置されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、
上記突部（51,52）は先細形状である
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項において、
上記第１接合部（21）と第２接合部（22）とは、上記熱電薄膜（15,16）の面方向に離隔して上記各熱電薄膜（15,16）に接続されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項８】
請求項７において、
上記熱電変換部（10）は、上記Ｐ型熱電薄膜（15）及びＮ型熱電薄膜（16）が同一面上に配置される基板（12）を備え、
上記基板（12）は、上記第１接合部（21）と第２接合部（22）との間の少なくとも一部が切除されている
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１９４５０（Ｐ２０１２−１１９４５０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７１２３（Ｐ２０１０−２６７１２３）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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