特開 2022-121253 熱電発電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022121253

(43)【公開日】2022-08-19

(54)【発明の名称】熱電発電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 35/32 20060101AFI20220812BHJP

   H01L 35/30 20060101ALI20220812BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20220812BHJP

【ＦＩ】

H01L35/32 A

H01L35/30

H02N11/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021018513

(22)【出願日】2021-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】590000835

【氏名又は名称】株式会社ＫＥＬＫ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大場 正和

(72)【発明者】

【氏名】岸澤 利彦

(72)【発明者】

【氏名】木津 喜嗣

(57)【要約】

【課題】耐熱性を向上すること。
【解決手段】熱電発電モジュール１は、シート状に形成され、熱可塑性層１１２を有する第１基材１１と、シート状に形成され、熱可塑性層１２２を有する第２基材１２と、第１基材１１と第２基材１２との間に配置された複数の熱電変換素子２１と、第１基材１１と熱電変換素子２１との間に配置された複数の第１電極２２と、第２基材１２と熱電変換素子２１との間に配置された複数の第２電極２３と、第１基材１１と第２基材１２とを接合する接合部Ａと、を備え、熱電変換素子２１、複数の第１電極２２、及び複数の第２電極２３が接合部Ａにより封止されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シート状に形成され、熱可塑性層を有する第１基材と、
シート状に形成され、熱可塑性層を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材との間に配置された複数の熱電変換素子と、
前記第１基材と前記熱電変換素子との間に配置された複数の第１電極と、
前記第２基材と前記熱電変換素子との間に配置された複数の第２電極と、
前記第１基材と前記第２基材とを接合する接合部と、
を備え、
前記熱電変換素子、前記複数の第１電極、及び前記複数の第２電極が接合部により封止されている、
熱電発電モジュール。

【請求項2】

前記接合部において、前記第１基材の前記熱可塑性層と前記第２基材の前記熱可塑性層との間に介在する液状ガスケット、
を備える、請求項１に記載の熱電発電モジュール。

【請求項3】

前記第１基材と前記第２基材とは、１枚のシート状の基材を折り曲げて形成されており、前記基材の曲げ部に対して一方側が前記第１基材であり、他方側が前記第２基材である、
請求項１又は２に記載の熱電発電モジュール。

【請求項4】

前記第１基材は、前記熱可塑性層に積層された金属層を有し、
前記第２基材は、前記熱可塑性層に積層された金属層を有し、
前記第１電極は、前記第１基材の前記金属層を加工して形成され、
前記第２電極は、前記第２基材の前記金属層を加工して形成されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項5】

前記第１基材は、前記熱可塑性層に積層されたシールド層を有し、
前記第２基材は、前記熱可塑性層に積層されたシールド層を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項6】

前記第１基材又は前記第２基材に配置され、前記接合部の内側から外側まで延びる端部電極と、
前記接合部の外側において、前記端部電極に接続された導体と、
を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項7】

前記第１基材又は前記第２基材の前記接合部の外側を貫通した孔部、
を備え、
前記導体は、導線と、前記導線の先端部に配置されたＴ字型の端子と、を有し、
前記孔部には、前記端子が挿通される、
請求項６に記載の熱電発電モジュール。

【請求項8】

前記第１基材の前記接合部の外側を貫通した孔部と、
前記第２基材の前記接合部の外側を貫通した孔部と、
前記第１基材の前記孔部及び前記第２基材の前記孔部に挿通される絶縁ネジと、
を備え、
前記導体は、導線と、前記導線の先端部に配置されたＯ字型又はＵ字型の端子と、を有し、
前記絶縁ネジは、前記第１基材の前記孔部と前記第２基材の前記孔部と前記端子とに挿通される、
請求項６に記載の熱電発電モジュール。

【請求項9】

前記端部電極と前記導体との接続部は、熱収縮チューブ、樹脂モールド又は絶縁コーティングによって覆われて封止されている、
請求項６から８のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項10】

前記端部電極と前記導体との接続部は、高温板及び低温板によって挟まれ、厚さ方向に押圧されて封止されている、
請求項６から８のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項11】

前記接合部の内側において、前記第１電極又は前記第２電極に接続された導体、
を備え、
前記導体は、前記接合部の外側まで延びている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の熱電発電モジュール。

【請求項12】

前記導体は、導線と、前記導線の先端部に配置された端子と、前記導線を被覆する被覆部と、を有し、
前記端子は、前記第１電極又は前記第２電極に接続され、
前記被覆部は、外周面が熱可塑性を有する材料で形成され、前記接合部において、前記第１基材の前記熱可塑性層と前記第２基材の前記熱可塑性層との間に介在する、
請求項１１に記載の熱電発電モジュール。

【請求項13】

前記導体は、熱可塑性を有する材料で少なくとも一部が絶縁コーティングされている、
請求項１１に記載の熱電発電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱電発電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

熱電発電モジュールは、焼却や熱処理を行う工場及び設備などで使用されるため、風雨に晒される環境下、高湿及び高温環境下、並びに粉塵下で稼働する。このため、電位差が生じる熱電発電モジュールは、水及び粉塵が電路となり短絡が生じやすい。そこで、熱電発電モジュールは、水及び粉塵が内部に侵入しないように、封止部材によって封止される。

【0003】

熱電発電モジュールの外側をＯリングで囲み、さらに、付勢部材を使用して熱交換板の変形を吸収することでＯリングとの密着を良好に維持し、シール性能を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－０８０８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

封止部材の耐熱性が低い場合、高温環境下では、封止部材が熱分解して低分子化することがある。低分子化した封止部材は、封止性が低下する。これにより、水及び粉塵が熱電発電モジュールの内部に浸入して、電路となるおそれがある。また、熱電発電モジュールの内部に配置された絶縁部材が吸湿して、絶縁性が低下するおそれがある。

【0006】

本開示は、耐熱性を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従えば、シート状に形成され、熱可塑性層を有する第１基材と、シート状に形成され、熱可塑性層を有する第２基材と、前記第１基材と前記第２基材との間に配置された複数の熱電変換素子と、前記第１基材と前記熱電変換素子との間に配置された複数の第１電極と、前記第２基材と前記熱電変換素子との間に配置された複数の第２電極と、前記第１基材と前記第２基材とを接合する接合部と、を備え、前記熱電変換素子、前記複数の第１電極、及び前記複数の第２電極が接合部により封止されている、熱電発電モジュールが提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、耐熱性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。

【図4】図４は、第１基材を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、変形例１に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。

【図7】図７は、変形例１に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。

【図8】図８は、変形例１に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、変形例２に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。

【図10】図１０は、変形例２に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。

【図11】図１１は、変形例２に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図12】図１２は、変形例３に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図13】図１３は、変形例４に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図14】図１４は、変形例５に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図15】図１５は、導体の一例を模式的に示す概略図である。

【図16】図１６は、導体の他の例を模式的に示す概略図である。

【図17】図１７は、導体の他の例を模式的に示す概略図である。

【図18】図１８は、第２実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図19】図１９は、第３実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。

【図20】図２０は、第３実施形態に係る熱電発電モジュールの第１基材及び第２基材を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する複数の実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0011】

実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、熱電発電モジュール１の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。左右方向と前後方向と上下方向とは直交する。

【0012】

（第１実施形態）
［熱電発電モジュール］
図１は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。図３は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。熱電発電モジュール１は、図示しない高温板と低温板との間に設置される。熱電発電モジュール１は、高温板と低温板とによって両側（図中の上下）に温度差を与えることによって、ゼーベック効果により発電する。

【0013】

図１に示すように、熱電発電モジュール１は、第１基材１１と、第２基材１２と、第１基材１１と第２基材１２との間に配置される熱電変換素子２１とを備える。以下の説明に用いる各図における熱電変換素子２１、第１電極２２及び第２電極２３の配置は模式的に示すものである。

【0014】

第１基材１１及び第２基材１２のそれぞれは、電気絶縁材料によって形成される。図２、図３に示すように、実施形態において、第１基材１１及び第２基材１２のそれぞれは、シート状に形成されている。第１基材１１及び第２基材１２のそれぞれは、可撓性を有する。実施形態において、第１基材１１と第２基材１２とは、矩形状に形成されている。第１基材１１と第２基材１２とは、熱電変換素子２１を挟んで向かい合う。実施形態において、第２基材１２は、第１基材１１よりも上方に配置される。

【0015】

図４は、第１基材を模式的に示す断面図である。実施形態では、第１基材１１は、第１層１１１と、第２層（金属層）１１４と、第３層（シールド層）１１５とを有する３層構造である。実施形態では、第１基材１１は、下方から、第３層１１５、熱可塑性層１１３、第１層１１１、熱可塑性層１１２、第２層１１４の順で積層されている。

【0016】

第１層１１１は、シート状のポリイミドで構成されている。第１層１１１の厚さは、例えば２５μｍである。第１層１１１は、上面側に熱可塑性層１１２、下面側に熱可塑性層１１３を有する。

【0017】

熱可塑性層１１２及び熱可塑性層１１３は、第１層１１１の上面及び下面の全面又は少なくとも周縁部に配置されている。熱可塑性層１１２及び熱可塑性層１１３は、例えば２４０℃以上に加熱することにより軟化し、その後冷却されることにより硬化する。これにより、熱可塑性層１１２又は熱可塑性層１１３を対象物に重ねた状態で加熱すると、熱可塑性により接合する。

【0018】

第２層１１４は、第１層１１１の上面側に積層されている。第２層１１４の厚さは、例えば３００μｍである。第２層１１４と第１層１１１との間に、熱可塑性層１１２が介在する。第２層１１４は、導電性を有する材料で構成されている。第２層１１４は、例えば銅箔である。第２層１１４がエッチングなどによって加工されて、残留した部分が第２電極２３となる。実施形態では、第１基材１１の周縁部において、第２層１１４が除去されて、熱可塑性層１１２が露出する。

【0019】

第３層１１５は、第１層１１１の下面側に積層されている。第３層１１５の厚さは、例えば１８μｍである。第３層１１５と第１層１１１との間に、熱可塑性層１１３が介在する。第３層１１５は、第１層１１１のポリイミドには水の浸透性があるので、水を遮断する材料で構成されている。第３層１１５は、例えば銅箔である。銅箔は熱伝導性が高いことも望ましい特性である。第３層１１５は、図示しない熱電発電装置の高温板に直接接触するか、又は熱伝導グリース等を介して接触する。

【0020】

図２、図３に示すように、接合部Ａは、熱可塑性層１１２及び熱可塑性層１１３において加熱されて接合する領域である。接合部Ａは、枠形状に配置されている。接合部Ａは、上下方向視において、面方向に整列された複数のｐｎ素子対の周囲を囲んで配置される。接合部Ａは、第１基材１１の上面の周縁部に配置される。

【0021】

第２基材１２は、第１基材１１と同様に構成されているので、断面図の図示を省略する。実施形態では、第２基材１２は、上方から、第３層（シールド層）１２５、熱可塑性層１２３、第１層１２１、熱可塑性層１２２、第２層（金属層）１２４の順で積層されている。実施形態では、第２基材１２は、第１基材１１より面積が大きい矩形状に形成されている。実施形態では、第２基材１２は、左右方向の長さが第１基材１１と同じである。実施形態では、第２基材１２は、前後方向の長さは第１基材１１より長い。これにより、第２基材１２は、接合部Ａより前部の幅が第１基材１１より長い。これにより、第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で、第２基材１２の前部の下面が露出する。

【0022】

図１に示すように、このように構成された第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で接合部Ａを加熱することにより、第１基材１１の上面の周縁部と、第２基材１２の下面の周縁部とが接合して封止する。

【0023】

熱電変換素子２１は、第１基材１１の上面側と第２基材１２の下面側との間に１つ以上配置される。複数の熱電変換素子２１は、複数の第１電極２２及び第２電極２３によって接続される。

【0024】

熱電変換素子２１は、熱電材料によって形成される。熱電変換素子２１を形成する熱電材料として、マンガンケイ化物系化合物（Ｍｎ－Ｓｉ）、マグネシウムケイ化物系化合物（Ｍｇ－Ｓｉ－Ｓｎ）、スクッテルダイト系化合物（Ｃｏ－Ｓｂ）、ハーフホイスラ系化合物（Ｚｒ－Ｎｉ－Ｓｎ）、及びビスマステルル系化合物（Ｂｉ－Ｔｅ）が例示される。熱電変換素子２１は、マンガンケイ化物系化合物、マグネシウムケイ化物系化合物、スクッテルダイト系化合物、ハーフホイスラ系化合物、又はビスマステルル系化合物から選択される１つの化合物により構成されてもよいし、少なくとも２つの化合物の組み合わせにより構成されてもよい。

【0025】

熱電変換素子２１は、ｐ型素子２１Ｐと、ｎ型素子２１Ｎとを含む。ｐ型素子２１Ｐ及びｎ型素子２１Ｎのそれぞれは、所定面内に複数配置される。前後方向において、ｐ型素子２１Ｐとｎ型素子２１Ｎとは交互に配置される。左右方向において、ｐ型素子２１Ｐとｎ型素子２１Ｎとは交互に配置される。

【0026】

第１電極２２及び第２電極２３は、導電性を有する金属により形成される。第１電極２２は、第１基材１１と熱電変換素子２１との間に配置されている。第１電極２２は、第１基材１１の上面に設けられる。第１電極２２は、第１基材１１の上面と平行な所定面内において複数設けられる。第２電極２３は、第２基材１２と熱電変換素子２１との間に配置されている。第２電極２３は、第２基材１２の下面に設けられる。第２電極２３は、第２基材１２の下面と平行な所定面内において複数設けられる。実施形態では、第１電極２２は、第１基材１１の第２層１１４を加工して形成される。実施形態では、第２電極２３は、第２基材１２の第２層１２４を加工して形成される。

【0027】

第１電極２２及び第２電極２３は、隣接する一対のｐ型素子２１Ｐ及びｎ型素子２１Ｎのそれぞれに接続される。第１電極２２及び第２電極２３は、複数の熱電変換素子２１を直列に接続する。第１電極２２及び第２電極２３により複数の熱電変換素子２１が直列に接続された直列回路が形成される。ｐ型素子２１Ｐ及びｎ型素子２１Ｎが第１電極２２及び第２電極２３を介して電気的に接続されることにより、ｐｎ素子対が構成される。複数のｐｎ素子対が第１電極２２及び第２電極２３を介して直列に接続されることにより、複数の熱電変換素子２１を含む直列回路が構成される。

【0028】

熱電変換素子２１に電流が供給されることにより、熱電発電モジュール１がペルチェ効果により吸熱又は発熱する。第１基材１１と第２基材１２との間に温度差が与えられることにより、熱電発電モジュール１は、ゼーベック効果により発電する。

【0029】

第１基材１１上に配置される第１電極２２の下面は、熱電発電モジュール１の加熱面である。第２基材１２上に配置される第２電極２３の上面は、熱電発電モジュール１の冷却面である。

【0030】

［電力の取り出し部］
実施形態では、接合部Ａの外側で回路の電力を外部に取り出すものとして説明する。熱電発電モジュール１は、端部電極３１及び端部電極３２を備える。端部電極３１及び端部電極３２は、回路の電力を外部に取り出すための電極である。端部電極３１及び端部電極３２は、導電性を有する金属により形成される。端部電極３１及び端部電極３２は、第１基材１１又は第２基材１２に配置され、接合部Ａの内側から外側まで延びる。図３に示すように、実施形態では、端部電極３１及び端部電極３２は、第２基材１２の下面に設けられる。実施形態では、端部電極３１及び端部電極３２は、第２基材１２の周縁部において下面側に露出する。実施形態では、端部電極３１及び端部電極３２は、第２基材１２の第２層１２４を加工して形成される。端部電極３１は、回路の一方の端部の熱電変換素子２１に接続されている。端部電極３２は、回路の他方の端部の熱電変換素子２１に接続されている。接合部Ａの外側において、端部電極３１には、図５に示すリード線（導体）４１が接続されている。端部電極３２も、図示しないリード線が同様に接続されている。

【0031】

図５は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。図５に示すリード線４１は、第２基材１２の下面側に露出した端部電極３１に電気的に接続されている。リード線４１は、導線４２と、導線４２の先端部に配置された端子４３とを有する。導線４２は、耐熱用導線である。端子４３は、導電性の材料で形成されている。端子４３は、端部電極３１と接触した状態で、例えば半田などによって固定されている。端部電極３１とリード線４１との接続部は、カバー４４によって覆われている。カバー４４は、端部電極３１とリード線４１との接続部を封止する。カバー４４は、例えば熱収縮チューブである。カバー４４は、例えばポリイミドで構成されている。カバー４４は、内周面に熱可塑性層を有する。カバー４４の内周面は、第１基材１１の第３層１１５及び第２基材１２の第３層１２５と接合する。カバー４４は、第１基材１１と端部電極３１とリード線４１と第２基材１２とを挟んだ状態で接合されている。端部電極３２に接続された図示しないリード線も、リード線４１と同様に構成されている。

【0032】

このように構成された熱電発電モジュール１は、図示しない高温板および低温板によって挟まれる。

【0033】

［封止方法及び作用］
第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で周縁部である接合部Ａを加熱することによって、第１基材１１の熱可塑性層１１２と第２基材１２の熱可塑性層１２２とが接合される。これにより、第１基材１１と第２基材１２とは、周縁部である接合部Ａにおいて、第１基材１１の熱可塑性層１１２と第２基材１２の熱可塑性層１２２とが接合して封止される。

【0034】

さらに、接合部Ａの外側で回路の電力が外部に取り出される。端部電極３１とリード線４１との接続部は、カバー４４によって全体が覆われて、封止される。

【0035】

［効果］
実施形態は、第１基材１１と第２基材１２とを、接着剤又は樹脂材料で構成されたシール材及び枠部材などの封止部材を使用せず、熱可塑性層１１２と熱可塑性層１２２とによって接合できる。実施形態は、接着剤又は封止部材の経年による劣化が生じない。実施形態によれば、風雨に晒される環境下、高湿及び高温環境下、並びに粉塵下で、封止性を長期にわたって維持できる。このように、実施形態は、耐熱温度の低い接着剤及び樹脂材料を使用しないので、耐熱性を向上できる。

【0036】

実施形態は、風雨に晒される環境下、高湿及び高温環境下、並びに粉塵下で、長期間に亘って、短絡原因となる水及び粉塵が熱電発電モジュール１の内部に侵入することを規制できる。実施形態は、高温環境下で長期間に亘って、絶縁を維持した状態で熱電発電をできる。このようにして、実施形態によれば、水分の侵入による故障の発生を抑制して、安定して発電できる。

【0037】

実施形態は、樹脂材料又は金属材料で構成された封止部材を使用しない。実施形態は、封止部材によって伝熱路が形成されることがないので、熱電発電の効率を向上できる。

【0038】

実施形態は、接合部Ａの外側において、回路の電力を外部に取り出す。実施形態によれば、接合部Ａにおいて封止した後に、リード線４１を接続できる。

【0039】

実施形態は、回路の電力を外部に取り出す、端部電極３１及び端部電極３２とリード線との接続部が、カバー４４によって封止される。実施形態は、外部から水及び粉塵が熱電発電モジュール１の内部に侵入することを規制できる。

【0040】

実施形態は、第１基材１１及び第２基材１２は、３層構造のシート状に形成されている。実施形態によれば、構成を簡素化できる。

【0041】

（変形例１）
図６は、変形例１に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。図７は、変形例１に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。図８は、変形例１に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。変形例１は、回路の電力の取り出し部の構成が実施形態と異なる。

【0042】

第１基材１１と第２基材１２とは、同じ面積を有する矩形状に形成されている。これにより、第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で、第１基材１１の上面及び第２基材１２の下面は露出しない。第１基材１１又は第２基材１２の接合部Ａの外側に、貫通孔である孔部３５及び孔部３６が形成される。実施形態では、第２基材１２の接合部Ａの外側に、貫通孔である孔部３５及び孔部３６が形成される。

【0043】

端部電極３３及び端部電極３４は、第１基材１１又は第２基材１２の上面に設けられる。実施形態では、端部電極３３及び端部電極３４は、第１基材１１の上面に設けられる。実施形態では、端部電極３３及び端部電極３４は、第１基材１１の第２層１１４を加工して形成される。

【0044】

孔部３５及び孔部３６は、第１基材１１又は第２基材１２を貫通して形成される。実施形態では、孔部３５及び孔部３６は、第２基材１２を貫通して形成される。孔部３５及び孔部３６は、接合部Ａの外側に配置されている。孔部３５及び孔部３６は、第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で、端部電極３３及び端部電極３４と向かい合う位置に配置されている。

【0045】

リード線（導体）４５は、第１基材１１の上面側に露出した端部電極３３に電気的に接続されている。リード線４５は、導線４６と、導線４６の先端部に配置された端子４７とを有する。導線４６は、耐熱用導線である。端子４７は、Ｔ字型の端子である。端子４７は、孔部３５に挿通される。端子４７は、端部電極３３と接触する。端部電極３４に接続された図示しないリード線も、リード線４５と同様に構成されている。端部電極３３とリード線４５との接続部及び端部電極３４と図示しないリード線との接続部は、絶縁コーティング４８によって覆われている。

【0046】

変形例によれば、Ｔ字型の端子を使用して、端部電極３３とリード線４５及び端部電極３４と図示しないリード線を容易に接続できる。端部電極３３とリード線４５との接続部及び端部電極３４と図示しないリード線との接続部を、絶縁コーティング４８によって封止できる。

【0047】

（変形例２）
図９は、変形例２に係る熱電発電モジュールの第１基材を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。図１０は、変形例２に係る熱電発電モジュールの第２基材を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。図１１は、変形例２に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。変形例２は、回路の電力の取り出し部の構成が変形例１と異なる。

【0048】

第１基材１１の接合部Ａの外側に、孔部３７及び孔部３８が形成され、第２基材１２の接合部Ａの外側に、孔部３５及び孔部３６が形成される。

【0049】

端部電極３３に、孔部３７が形成されている、端部電極３４に、孔部３８が形成されている。孔部３７及び孔部３８は、第１基材１１を貫通して形成される。孔部３７及び孔部３８は、接合部Ａの外側に配置されている。孔部３７及び孔部３８の直径は、孔部３５及び孔部３６の直径より小さい。

【0050】

孔部３５及び孔部３６は、第２基材１２を貫通して形成される。孔部３５及び孔部３６は、第１基材１１と第２基材１２とを重ねた状態で、孔部３７及び孔部３８と向かい合う位置に配置されている。

【0051】

リード線（導体）５１は、第１基材１１の上面側に露出した端部電極３３に電気的に接続されている。リード線５１は、導線５２と、導線５２の先端部に配置された端子５３とを有する。導線５２は、耐熱用導線である。端子５３は、Ｏ字型又はＵ字型の端子である。端子５３は、端部電極３３と接触する。端子５３は、孔部３５及び孔部３７に挿通された絶縁ネジ５４によって固定されている。絶縁ネジ５４は、孔部３５と孔部３７と端子５３とに挿通される。端部電極３４に接続された図示しないリード線も、リード線５１と同様に構成されている。端部電極３３とリード線５１との接続部及び端部電極３４と図示しないリード線との接続部は、絶縁コーティング５５によって覆われている。

【0052】

変形例によれば、Ｏ字型又はＵ字型の端子を使用して、端部電極３３とリード線４５及び端部電極３４と図示しないリード線を容易に接続できる。

【0053】

（変形例３）
図１２は、変形例３に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。変形例３は、図示しない端部電極とリード線５１との接続部は、高温板５６と低温板５７とによって挟まれて、絶縁コーティング５５が上下方向に押圧されて封止されている点が変形例２と異なる。変形例３では、絶縁ピン５４は使用されていない。

【0054】

絶縁コーティング５５は、端部電極３３とリード線５１との接続部及び端部電極３４と図示しないリード線との接続部において、高温板５６と低温板５７との間を充填するように施されている。

【0055】

高温板５６は、第１基材１１上に配置される第１電極２２の下面側に位置する第３層１１５と面で接触している。高温板５６は、設備に設置される。高温板５６は、矩形の板状の部材である。高温板５６は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。高温板５６は、例えば鋼材又はアルミニウム合金等の金属によって形成されている。高温板５６は、設備からの熱を受けとる。高温板５６の熱は、図示しない伝熱部材を介して、熱電発電モジュール１に伝導される。

【0056】

低温板５７は、第２基材１２上に配置される第２電極２３の上面側に位置する第３層１２５と面で接触している。低温板５７は、上下方向において、高温板５６と向かい合い、離間して設置される。低温板５７は、矩形の板状の部材である。低温板５７は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。低温板５７は、例えば鋼材又はアルミニウム合金等の金属によって形成されている。低温板５７は、熱電発電モジュール１からの熱を受けとる。低温板５７の熱は、熱電発電装置の周囲に放熱されるか水冷される。

【0057】

変形例によれば、端部電極３３とリード線５１との接続部及び端部電極３４と図示しないリード線との接続部を、熱電発電装置の高温板及び低温板によって押圧して封止できる。

【0058】

（変形例４）
図１３は、変形例４に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。変形例４は、回路の電力の取り出し部の構成が実施形態と異なる。接合部Ａの内側において、第１電極２２又は第２電極２３に接続されたリード線（導体）６１を備える。

【0059】

リード線６１は、導線６２と、導線６２の先端部に配置された端子６３と、導線６２を被覆する被覆部６４とを有する。導線６２は、耐熱用導線である。導線６２は、接合部Ａの外側まで延びている。端子６３は、第１電極２２又は第２電極２３に接続される。変形例４では、端子６３は、第１基材１１に配置された端部電極３９と接合部Ａの内側において接続される。

【0060】

被覆部６４が筒状、言い換えると。中空部材である場合について説明する。導線６２を、被覆部６４の中空内に挿通する。

【0061】

導線６２は、ポリイミドに対して難接合性である。そこで、例えば、ポリイミドに対して接合容易な被覆部６４によって、導線６２を被覆する。被覆部６４は、例えば、中空の筒状、又は、リード線を絶縁シートで挟んだリボン状に形成されている。被覆部６４は、熱可塑性層１１２と熱可塑性層１２２と接合するために、第１基材１１の熱可塑性層１１２と第２基材１２の熱可塑性層１２２と接合可能な材料で構成されている。被覆部６４は、外周面が熱可塑性を有する材料で形成される。被覆部６４は、接合部Ａにおいて、熱可塑性層１１２と熱可塑性層１２２との間に介在する。被覆部６４は、接合部Ａにおいて、熱可塑性層１１２と熱可塑性層１２２と接合されて封止する。

【0062】

被覆部６４は、電気絶縁性を有する。被覆部６４は、内部の導線６２を保護するために、剛性を有する材料で構成されている。被覆部６４として剛性のある材料を用いることにより、導線６２を屈曲させ、熱電変換素子２１に応力がかかることが抑制される。被覆部６４は、回路の電力の取り出し部に図示しない蓋を設けたり、又は、被覆部６４の内部にフッ素樹脂等の水分を通さない材料を充填したりすることによって封止する。

【0063】

変形例によれば、回路の電力を接合部Ａの内側から取り出すことができる。変形例によれば、被覆部６４として剛性のある材料を用いることにより、導線６２を屈曲させ、熱電変換素子２１に応力がかかることを抑制できる。

【0064】

（変形例５）
図１４は、変形例５に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。図１５は、導体の一例を模式的に示す概略図である。図１６は、導体の他の例を模式的に示す概略図である。図１７は、導体の他の例を模式的に示す概略図である。変形例５は、回路の電力の取り出し部の構成が実施形態と異なる。

【0065】

導体６５は、軸部６６と、先端部６７と、を有する。軸部６６と、先端部６７とは、導電性を有する材料で一体に構成されている。先端部６７は、端部電極３９に接続されている。

【0066】

導体６５は、絶縁コーティング６８で外周の少なくとも一部を覆われている。絶縁コーティング６８は、熱可塑性を有する材料で構成されている。図１５ないし図１７においては、説明のため、絶縁コーティング６８には色を付している。図１５に示すように、導体６５は、軸部６６のみに絶縁コーティング６８が施されていてもよい。図１６に示すように、導体６５は、軸部６６及び先端部６７の一部に絶縁コーティング６８が施されていてもよい。図１７に示すように、導体６５は、軸部６６の一部に絶縁コーティング６８が施されていてもよい。

【0067】

変形例によれば、導体６５は屈曲することなく、回路の外部へ電力を取り出すことができる。変形例によれば、回路の電力の取り出し部に不要な応力が作用しないので、耐久性を保つことができる。

【0068】

（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。封止枠７０を有する点で第１実施形態と異なる。

【0069】

封止枠７０は、例えば、超高耐熱シリコンなどで構成された液状ガスケットである。封止枠７０は、接合部Ａに配置されている。封止枠７０は、矩形の枠状に形成されている。封止枠７０は、上下方向視において、第１基材１１と第２基材１２との間の周縁部に配置される。封止枠７０は、接合部Ａにおいて、第１基材１１の熱可塑性層１１２と第２基材１２の熱可塑性層１２２との間に介在する。封止枠７０は、積層された熱電変換素子２１、第１電極２２及び第２電極２３の厚さと同程度の厚さを有する。

【0070】

封止枠７０は、高温板及び低温板よりも熱伝導性が低い材料で形成されている。これにより、封止枠７０を介した熱のリークが抑制される。

【0071】

封止枠７０は、耐熱性を有する材料で形成されている。より詳しくは、封止枠７０は、長期間にわたって、２５０℃程度の温度と、結露する環境下における使用に耐えうる材料で形成されている。

【0072】

実施形態は、液状ガスケットを使用することにより、封止性を向上できる。

【0073】

（第３実施形態）
図１９は、第３実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す断面図である。図２０は、第３実施形態に係る熱電発電モジュールの第１基材及び第２基材を模式的に示す平面図である。封止枠７０を有する点で第１実施形態と異なる。

【0074】

第１基材１１と第２基材１２とは、一枚のシート状の基材１０を折り曲げて構成されている。実施形態では、曲げ部１０ａの下方側を第１基材１１とし、上方側を第２基材１２とする。

【0075】

接合部Ａは、基材１０の曲げ部１０ａを除く周縁部に配置されている。矩形状の基材１０においては、３辺が接合部Ａであり、１辺が曲げ部１０ａになる。

【0076】

実施形態は、接合部Ａの面積を低減できる。実施形態は、封止性を向上できる。

【0077】

（その他の変形例）
端部電極３１とリード線４１との接続部を覆うカバー４４は、熱収縮チューブに限定されず、樹脂モールド又は絶縁コーティングでもよい。

【符号の説明】

【0078】

１…熱電発電モジュール、１１…第１基材、１１１…第１層、１１２…熱可塑性層、１１３…熱可塑性層、１１４…第２層（金属層）、１１５…第３層（シールド層）、１２…第２基材、１２１…第１層、１２２…熱可塑性層、１２３…熱可塑性層、１２４…第２層（金属層）、１２５…第３層（シールド層）、２１…熱電変換素子、２１Ｐ…ｐ型素子、２１Ｎ…ｎ型素子、２２…第１電極、２３…第２電極、３１…端部電極、３２…端部電極、４１…リード線（導体）、４２…導線、４３…端子、４４…カバー、Ａ…接合部。

【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13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】