特開 2024-25537 熱電発電モジュール及び熱電発電ユニット

(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】P2024025537

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】熱電発電モジュール及び熱電発電ユニット

(51)【国際特許分類】

   H10N 10/817 20230101AFI20240216BHJP

   H10N 10/17 20230101ALI20240216BHJP

   H10N 10/13 20230101ALI20240216BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H01L35/08

H01L35/32 Z

H01L35/30

H02N11/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022129050

(22)【出願日】2022-08-12

(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】弁理士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

(57)【要約】

【課題】封止性の低下を抑え、断線の可能性を低減し、発電出力の低下を抑えること。
【解決手段】熱電発電モジュール１０は、シート状に形成された第１基材１１と、シート状に形成された第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、接合部Ａは、第１基材１１と第２基材１２との少なくともどちらかを折り曲げた状態で接合することにより、第１基材１１と第２基材１２とを折り曲げずに接合した状態に比べて、接合部Ａの接合面積及び厚さを増大させている。
【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た第１基材と、
シート状に形成された第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、
前記接合部は、前記第１基材と前記第２基材との少なくともどちらかを折り曲げた状態で接合する、
熱電発電モジュール。

【請求項2】

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前記第１電極及び前記第２電極の外縁部から前記接合部までの長さをａ１、前記接合部の長さをａ２、前記第１基材の上面側と前記第２基材の下面側との間の長さをｂとすると、ａ１＋ａ２＞ｂとなる、
請求項１に記載の熱電発電モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の熱電発電モジュールと、
前記熱電発電モジュールの前記第１基材側に配置される受熱板と、
前記熱電発電モジュールと前記受熱板との間に介在する第１伝熱部材と、
前記熱電発電モジュールの前記第２基材側に配置される冷却板と、
前記熱電発電モジュールと前記冷却板との間に介在する第２伝熱部材と、
を備える、熱電発電ユニット。

【請求項4】

前記接合部は、前記受熱板と前記冷却板との間に位置し、前記受熱板と前記冷却板とから離間している、
請求項３に記載の熱電発電ユニット。

【請求項5】

前記接合部を前記受熱板と前記冷却板に支持する支持部材を備える、
請求項３又は４に記載の熱電発電ユニット。

【請求項6】

前記接合部は、前記受熱板から離間している、
請求項３に記載の熱電発電ユニット。

【請求項7】

前記接合部を前記冷却板に支持する支持部材を備える、
請求項３又は４に記載の熱電発電ユニット。

【請求項8】

前記接合部は、前記冷却板から離間している、
請求項３に記載の熱電発電ユニット。

【請求項9】

前記接合部を前記受熱板に支持する支持部材を備える、
請求項３又は８に記載の熱電発電ユニット。

【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及び熱電発電ユニットに関する。

【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、外周部が封止される。また、熱電発電モジュールは、常温から３００℃程度までの昇降温が繰り返される。このため、熱電発電モジュールの封止構造は、耐熱性及び耐温度サイクル性が求められる。

【0003】

複数の熱電素子と、これらの熱電素子の周囲を囲う外側封止枠と、熱電素子および外側封止枠に亘って連続して覆う薄膜シートと、締結手段の周囲を囲う内側封止枠とを有す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】特許第６４０５１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術は、異種材料である薄膜シートと封止枠とを半田接合しているため、材料の熱膨張係数の違いにより変形や反りが発生する可能性がある。それにより、封止性が低下する可能性、及び、熱電発電モジュールが断線する可能性がある。また、外側封止枠が受熱板及び冷却板と近接しているため、外側封止枠を伝って熱リークするおそれがある。これにより、熱電発電モジュールの発電出力が低下する可能性がある。

【0006】

本開示は、封止性の低下を抑え、断線の可能性を低減し、発電出力の低下を抑え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た第１基材と、シート状に形成された第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、前記接合部は、前記第１基材と前記第２基材との少なくともどちらかを折り曲げた状態で接合することにより、前記第１基材と前記第２基材とを折り曲げずに接合した状態に比べて、接合部の接合面積及び厚さを増大させている、熱電発電モジュールが提供される。

【0008】

本開示に従えば、上記の熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールの前記第１基材側に配置される受熱板と、前記熱電発電モジュールと前記受熱板との間に介在する第１伝熱部材と、前記熱電発電モジュールの前記第２基材側に配置される冷却板と、前記熱電発電モジュールと前記冷却板との間に介在する第２伝熱部材と、を備える、熱電発電ユニットが提供される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、封止性の低下を抑え、断線の可能性を低減し、発電出力の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、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3】図３は、図２の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。

【図4】図４は、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5】図５は、変形例１の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。

【図6】図６は、変形例２の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。

【図7】図７は、変形例３の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。

【図8】図８は、変形例４の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５の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。

【図10】図１０は、変形例６の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。

【図11】図１１は、変形例７の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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、熱電発電ユニット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。

【0013】

（実施形態）
［熱電発電ユニット］
図１は、実施形態に係る熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。熱電発電ユニット１は、熱電発電モジュール１０と、高温板である受熱板２と、低温板である冷却板３と、第１伝熱部材４と、第２伝熱部材５とを備える。

【0014】

受熱板２は、熱電発電モジュール１０の第１基材１１側に配置される。受熱板２は、熱源から熱を受け、面内温度分布が少ない状態で熱電発電モジュール１０へ伝熱させる。受熱板２は、例えば、銅又はアルミニウムなどの、熱伝導率の高い金属材料で構成されている。

【0015】

受熱板２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１伝熱部材４と面で接触している。受熱板２は、矩形の板状の部材である。受熱板２は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。受熱板２は、熱源となる設備に設置される。受熱板２は、熱源となる設備からの熱を受けとる。受熱板２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１０に伝導される。

【0016】

受熱板２は、熱電発電モジュール１０の第１基材１１と向かい合う面と反対側の面、言い換えると、熱源側の面である受熱面に、表面処理が施されていてもよい。受熱面は、周縁部と中央部とで輻射率が異なるように表面処理されていてもよい。実施形態では、受熱面は、周縁部より中央部の輻射率が高くなるように表面処理が施されている。図１において、表面処理が施された表面処理部は、符号７で模式的に示されている。

【0017】

冷却板３は、熱電発電モジュール１０の第２基材１２側に配置される。冷却板３は、熱電発電モジュール１０の片面を冷却し、温度差を維持して効率よく発電を行う。冷却板３は、例えば、銅又はアルミニウムなどの、熱伝導率の高い金属材料で構成されている。

【0018】

冷却板３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２伝熱部材５と面で接触している。冷却板３は、上下方向において、受熱板２と向かい合い、離間して設置される。冷却板３は、矩形の板状の部材である。冷却板３は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。冷却板３は、熱電発電モジュール１０からの熱を受けとる。冷却板３の熱は、熱電発電ユニット１の周囲に放熱されるか、又は水冷される。

【0019】

第１伝熱部材４は、熱電発電モジュール１０と受熱板２との間に介在する。第１伝熱部材４は、熱電発電モジュール１０と受熱板２との間の空気層を埋めて、接触熱抵抗を低減し伝熱性を向上させる。第１伝熱部材４は、例えば、カーボン又はシリコンなどでシート状に形成されている。

【0020】

第２伝熱部材５は、熱電発電モジュール１０と冷却板３との間に介在する。第２伝熱部材５は、熱電発電モジュール１０と冷却板３との間の空気層を埋めて、接触熱抵抗を低減し伝熱性を向上させる。第２伝熱部材５は、例えば、カーボン又はシリコンなどでシート状に形成されている。

【0021】

第１伝熱部材４及び第２伝熱部材５は、シート状の部材に限定されない。第１伝熱部材４及び第２伝熱部材５は、例えば、伝熱グリースでもよい。

【0022】

熱電発電ユニット１は、熱電発電モジュール１０を、受熱板２と冷却板３とで上下方向に挟んだ状態で締結部材６によって締結されている。

【0023】

［熱電発電モジュール］
図２は、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３は、図２の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。図４は、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。熱電発電モジュール１０は、受熱板２と冷却板３との間に設置される。熱電発電モジュール１０は、受熱板２と冷却板３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。

【0024】

図２、図３に示すように、熱電発電モジュール１０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。

【0025】

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４に示すように、第１基材１１は、例えば、シート状のポリイミドで構成される。第２基材１２は、図示を省略しているが、第１基材１１と同様に、例えば、シート状のポリイミドで構成される。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。

【0026】

実施形態では、第１基材１１と第１伝熱部材４、第２基材１２と第２伝熱部材５とは、それぞれ接合されていない。

【0027】

第１基材１１の周縁部は、曲げ部１１ｂで折り返されている。第１基材１１の先端部１１ａと先端部１１ｃとは、上下方向に離間している。第１基材１１の先端部１１ａと先端部１１ｃとの間に、第２基材１２の先端部１２ａを挟んでいる。言い換えると、第１基材１１は、先端部１１ａ、曲げ部１１ｂ及び先端部１１ｃで、第２基材１２の先端部１２ａを挟んでいる。

【0028】

第２基材１２は、周縁部が、第１基材１１に向かって、言い換えると、第１基材１１に近づくように曲げられている。第２基材１２の先端部１２ａは、第１基材１１の先端部１１ａ、曲げ部１１ｂ及び先端部１１ｃで挟まれている。

【0029】

第１基材１１の先端部１１ａ、曲げ部１１ｂ及び先端部１１ｃ及び第２基材１２の先端部１を接合した部分を接合部Ａという。接合部Ａにおいて、上下方向の下方から、第１基材１１の先端部１１ａ、第２基材１２の先端部１２ａ、及び第１基材１１の先端部１１ｃが重なった状態で接合されている。第１基材１１の先端部１１ａ、第２基材１２の先端部１２ａ、及び第１基材１１の先端部１１ｃは、樹脂接着剤で接合されている。

【0030】

第１基材１１と第２基材１２とが接合された部分を、接合部Ａという。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枠状に配置される。接合部Ａは、第１基材１１及び第２基材１２の周縁部に配置されている。矩形状の第１基材１１及び第２基材１２においては、４辺が接合部Ａである。

【0031】

実施形態では、接合部Ａは、冷却板３から離間し、受熱板２側に位置する。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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１０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１０は、ゼーベック効果により発電する。

【0038】

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１０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１０の冷却面である。

【0039】

上記のように構成された熱電発電モジュール１０から、図示しない端部電極及びリード線を介して、回路の電力が外部に取り出される。

【0040】

このように封止された熱電発電モジュール１０の内部は、脱気して負圧にするか、例えば、窒素、アルゴンなどの不活性ガス、または乾燥空気が充填されるのが好ましい。封止された熱電発電モジュール１０の内部は、不活性液体またワニスを充填してもよい。不活性液体は、例えば、パーフルオロポリエーテル（PFPE）、パーフルオロカーボン（PFC）、ハイドロフルオロエーテル（HFE）などである。

【0041】

［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が、樹脂接着剤で接合される。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、封止される。

【0042】

［効果］
実施形態では、接合部Ａは、第１基材１１と第２基材１２との少なくともどちらかを折り曲げた状態で接合することにより、第１基材１１と第２基材１２とを折り曲げずに接合した状態に比べて、接合部Ａの接合面積及び厚さを増大させている。実施形態では、異種材料の封止枠を使用しないため、熱膨張係数の違いによる熱変形、反りなどが発生しにくく、耐久性を維持しやくすることができる。実施形態によれば、封止性が低下する可能性、及び、熱電発電モジュール１０が断線する可能性を低減できる。

【0043】

実施形態では、熱電変換素子２１が配置されている熱電発電モジュール１０の中央部と比較して、熱電発電モジュール１０の外周部の封止部分である接合部Ａは、上下方向の厚みが薄くなり、接合部Ａと受熱板２との間に隙間が生まれる。実施形態によれば、接合部Ａを、冷却板３から離間して配置することができる。このため、実施形態は、接合部Ａにおいて、受熱板２から冷却板３への熱リークを抑えることができる。実施形態によれば、熱電発電モジュール１０の発電出力が低下する可能性を低減できる。

【0044】

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、樹脂接着剤によって接合できる。実施形態は、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、耐熱性及び耐温度サイクル性を向上できる。

【0045】

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１０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。

【0046】

このように実施形態によれば、封止性の低下を抑え、断線の可能性を低減し、発電出力の低下を抑えることができる。

【0047】

実施形態は、例えば、熱電発電モジュール１０を一体リフロー成型によって製造した場合、フラックスが残留しやすい。実施形態によれば、残留したフラックスにより、蒸気がぬけやすいので、電極面のふくれを抑制できる。

【0048】

実施形態は、第１基材１１と第２基材１２とを折り曲げずに接合した状態に比べて、接合部Ａの接合面積及び厚さを増大させることができる。これにより、実施形態は、接合部Ａの厚さがあるので、片側ヒーターの場合にも反りを抑えることができる。

【0049】

（変形例１）
図５は、変形例１の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。変形例１は、接合部Ａの構成が実施形態と異なる。

【0050】

変形例１では、接合部Ａは、受熱板２から離間し、冷却板３側に位置する。

【0051】

第１基材１１は、周縁部が、第２基材１２に向かって、言い換えると、第２基材１２に近づくように曲げられている。第１基材１１の先端部１１ａは、第２基材１２の先端部１２ａ、曲げ部１２ｂ及び先端部１２ｃで挟まれている。

【0052】

第２基材１２の周縁部は、曲げ部１２ｂで折り返されている。第２基材１２の先端部１２ａと先端部１２ｃとは、上下方向に離間している。第２基材１２の先端部１２ａと先端部１２ｃとの間に、第１基材１１の先端部１１ａを挟んでいる。言い換えると、第２基材２１は、先端部２１ａ、曲げ部２１ｂ及び先端部２１ｃで、第１基材１１の先端部１１ａを挟んでいる。

【0053】

第２基材１２の先端部１２ａ、曲げ部１２ｂ及び先端部１２ｃ及び第１基材１１の先端部１１ａを接合した部分を接合部Ａという。接合部Ａにおいて、上下方向の下方から、第２基材１２の先端部１２ｃ、第１基材１１の先端部１１ａ、及び第２基材１２の先端部１２ａが重なった状態で接合されている。第２基材１２の先端部１２ａ、第１基材１１の先端部１１ａ、及び第２基材１２の先端部１２ｃは、樹脂接着剤で接合されている。

【0054】

接合部Ａは、第１基材１１及び第２基材１２の周縁部に配置されている。矩形状の第１基材１１及び第２基材１２においては、４辺が接合部Ａである。

【0055】

熱電発電モジュール１０の周縁部の寸法、具体的には、接合部Ａ及びその周辺部の寸法は、次のようにしてもよい。第１基材１１と第２基材１２との間に配置された、複数の第１電極２２及び第２電極２３の外縁部から接合部Ａまでの長さをａ１とする。接合部Ａの長さをａ２とする。第１基材１１の上面側と第２基材１２の下面側との間の長さをｂとする。このとき、ａ１＋ａ２＞ｂとなるように、ａ１、ａ２及びｂを設定してもよい。

【0056】

変形例によれば、接合部Ａを、受熱板２から離間して配置することができる。変形例は、接合部Ａにおいて、受熱板２から冷却板３への熱リークを抑えることができる。

【0057】

変形例は、第１電極２２及び第２電極２３の外縁部から接合部Ａまでの長さをａ１、接合部Ａの長さをａ２、第１基材１１の上面側と第２基材１２の下面側との間の長さをｂとして、ａ１＋ａ２＞ｂとなるように、ａ１、ａ２及びｂを設定する。変形例によれば、接合部Ａが自重によって下がり、第１基板１１に接触することを抑えることができる。

【0058】

（変形例２）
図６は、変形例１の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。変形例２は、接合部Ａの構成が実施形態と異なる。

【0059】

変形例２では、接合部Ａは、受熱板２及び冷却板３から離間する。言い換えると、接合部Ａは、受熱板２及び冷却板３の上下方向（厚さ方向）の中間部に位置する。

【0060】

第１基材１１は、周縁部が、第２基材１２に向かって、言い換えると、第２基材１２に近づくように曲げられている。第１基材１１の先端部１１ａは、第２基材１２の先端部１２ａ、曲げ部１２ｂ及び先端部１２ｃで挟まれている。

【0061】

第２基材１２は、周縁部が、第１基材１１に向かって、言い換えると、第１基材１１に近づくように曲げられている。第１基材１１の周縁部及び第２基材１２の周縁部は、互いに近づくように形成されている。

【0062】

第２基材１２の周縁部は、曲げ部１２ｂで折り返されている。第２基材１２の先端部１２ａと先端部１２ｃとは、上下方向に離間している。第２基材１２の先端部１２ａと先端部１２ｃとの間に、第１基材１１の先端部１１ａを挟んでいる。言い換えると、第２基材２１は、先端部２１ａ、曲げ部２１ｂ及び先端部２１ｃで、第１基材１１の先端部１１ａを挟んでいる。

【0063】

第２基材１２の先端部１２ａ、曲げ部１２ｂ及び先端部１２ｃ及び第１基材１１の先端部１１ａを接合した部分を接合部Ａという。接合部Ａにおいて、上下方向の下方から、第２基材１２の先端部１２ｃ、第１基材１１の先端部１１ａ、及び第２基材１２の先端部１２ａが重なった状態で接合されている。第２基材１２の先端部１２ａ、第１基材１１の先端部１１ａ、及び第２基材１２の先端部１２ｃは、樹脂接着剤で接合されている。

【0064】

接合部Ａは、第１基材１１及び第２基材１２の周縁部に配置されている。矩形状の第１基材１１及び第２基材１２においては、４辺が接合部Ａである。

【0065】

第１基材１１と第２基材１２との間に配置された、複数の第１電極２２及び第２電極２３の外縁部から接合部Ａまでの長さをａ１とする。接合部Ａの長さをａ２とする。第１基材１１の上面側と第２基材１２の下面側との間の長さをｂとする。このとき、ａ１＋ａ２＞ｂとなるように、ａ１、ａ２及びｂを設定してもよい。

【0066】

変形例によれば、接合部Ａを、受熱板２及び冷却板３から離間して配置することができる。変形例は、接合部Ａにおいて、受熱板２から冷却板３への熱リークを抑えることができる。

【0067】

変形例は、第１電極２２及び第２電極２３の外縁部から接合部Ａまでの長さをａ１、接合部Ａの長さをａ２、第１基材１１の上面側と第２基材１２の下面側との間の長さをｂとして、ａ１＋ａ２＞ｂとなるように、ａ１、ａ２及びｂを設定する。変形例によれば、接合部Ａが自重によって下がり、第１基板１１に接触することを抑えることができる。

【0068】

（変形例３）
図７は、変形例３の熱電発電モジュールの接合部の部分拡大図である。変形例３は、接合部Ａの構成が実施形態と異なる。

【0069】

第１基材１１の周縁部は、曲げ部１１ｂで折り返されている。第１基材１１の先端部１１ａと先端部１１ｃとは、上下方向に離間している。第１基材１１の先端部１１ｃが、第２基材１２の先端部１２ｃと接合されている。

【0070】

第２基材１２の周縁部は、曲げ部１２ｂで折り返されている。第２基材１２の先端部１２ａと先端部１２ｃとは、上下方向に離間している。第２基材１２の先端部１２ｃが、第１基材１１の先端部１１ｃと接合されている。

【0071】

接合部Ａにおいて、上下方向の下方から、第１基材１１の先端部１１ａ、第１基材１１の先端部１１ｃ、第２基材１２の先端部１２ｃ、及び第２基材１２の先端部１２ａが並んでいる。第１基材１１の先端部１１ｃと、第２基材１２の先端部１２ｃとが、樹脂接着剤で接合されている。

【0072】

変形例によれば、第１基材１１と第２基材１２とを折り曲げずに接合した状態に比べて、接合部Ａの接合面積及び厚さを増大させることができる。

【0073】

（変形例４）
図８は、変形例４の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、接合部Ａの構成が実施形態と異なる。

【0074】

第１基材１１と第２基材１２とは、一枚のシート状の基材１０Ｓを折り曲げて構成されている。変形例では、曲げ部１０Ｓａ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１０Ｓの曲げ部１０Ｓａを除く周縁部に配置されている。矩形状の基材１０Ｓにおいては、３辺が接合部Ａであり、１辺が曲げ部１０Ｓａ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】

（変形例５）
図９は、変形例５の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。変形例５は、支持部材２Ｓを備える点が実施形態と異なる。変形例５では、熱電発電モジュール１０は、実施形態と同様に構成されている。変形例５において、接合部Ａは、冷却板３から離間し、受熱板２側に位置する。

【0078】

支持部材２Ｓは、受熱板２の上面に配置されている。支持部材２Ｓは、接合部Ａを受熱板２に支持する。支持部材２Ｓは、例えば、接合部Ａを支持部材２Ｓに設けられたスリットに挟んで支持してもよいし、または、接合部Ａを支持部材２Ｓに接着剤で接着して支持してもよい。支持部材２Ｓが接合部Ａを支持する方法は限定されない。

【0079】

変形例によれば、接合部Ａを、冷却板３から離間して配置することができる。変形例は、接合部Ａにおいて、受熱板２から冷却板３への熱リークを抑えることができる。

【0080】

（変形例６）
図１０は、変形例６の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。変形例６は、支持部材３Ｓを備える点が変形例１と異なる。変形例６では、熱電発電モジュール１０は、変形例２と同様に構成されている。変形例６において、接合部Ａは、受熱板２から離間し、冷却板３側に位置する。

【0081】

支持部材３Ｓは、冷却板３の下面に配置されている。支持部材３Ｓは、接合部Ａを冷却板３に支持する。支持部材３Ｓは、例えば、接合部Ａを支持部材３Ｓに設けられたスリットに挟んで支持してもよいし、または、接合部Ａを支持部材３Ｓに接着剤で接着して支持してもよい。支持部材３Ｓが接合部Ａを支持する方法は限定されない。

【0082】

変形例によれば、接合部Ａが自重によって下がることを抑えることができる。変形例は、接合部Ａの上下方向の位置を支持できる。

【0083】

（変形例７）
図１１は、変形例７の熱電発電ユニットを模式的に示す断面図である。変形例７は、支持部材２Ｓ及び支持部材３Ｓを備える点が変形例２と異なる。変形例７では、熱電発電モジュール１０は、変形例２と同様に構成されている。接合部Ａは、受熱板２と冷却板３との間に位置し、受熱板２及び冷却板３から離間する。

【0084】

支持部材２Ｓは、受熱板２の上面に配置されている。支持部材３Ｓは、冷却板３の下面に配置されている。支持部材２Ｓは、支持部材３Ｓとともに接合部Ａを上下方向に挟んで支持する。言い換えると、支持部材２Ｓと支持部材３Ｓとは、接合部Ａを受熱板２と冷却板３とに支持する。支持部材２Ｓ及び支持部材３Ｓが、接合部Ａを支持する方法は限定されない。

【0085】

変形例によれば、接合部Ａが自重によって下がることを抑えることができる。変形例は、接合部Ａの上下方向の位置を支持できる。

【0086】

（その他の変形例）
上記の変形例５、変形例６、変形例７は、支持部材２Ｓと支持部材３Ｓとの少なくともどちらかによって、接合部Ａを支持するものとして説明したが、接合部Ａを支持する方法はこれに限定されない。接合部Ａは、第１基材１１と第２基材１２との少なくともどちらかを、受熱板２と冷却板３との少なくともどちらかに接着剤によって接着してもよい。

【0087】

上記の変形例では、第１基材１１と第２基材１２との少なくともどちらかを折り返して接合部Ａを形成する構成について説明したが、第１基材１１と第２基材１２との折り返す形状はこれらに限定されない。例えば、第１基材１１を、第２基材１２から離間する方向に折り返してもよい。第２基材１２を、第１基材１１から離間する方向に折り返してもよい。

【符号の説明】

【0088】

１…熱電発電ユニット、２…受熱板、３…冷却板、４…第１伝熱部材、５…第２伝熱部材、６…締結部材、７…表面処理部、１０…熱電発電モジュール、１１…第１基材、１２…第２基材、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、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】