ホーム > 特許ランキング > 三菱マテリアル株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 三菱マテリアル株式会社の特許一覧 ▶ 国立大学法人横浜国立大学の特許一覧
(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】P2024031867
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】熱電発電モジュール
(51)【国際特許分類】
H02N 11/00 20060101AFI20240229BHJP
H10N 10/13 20230101ALI20240229BHJP
H10N 10/855 20230101ALI20240229BHJP
H10N 10/856 20230101ALI20240229BHJP
H10N 10/851 20230101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
H02N11/00 A
H10N10/13
H10N10/855
H10N10/856
H10N10/851
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023132040
(22)【出願日】2023-08-14
(31)【優先権主張番号】P 2022134171
(32)【優先日】2022-08-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504182255
【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】新井 皓也
(72)【発明者】
【氏名】矢野 雅大
(72)【発明者】
【氏名】大矢 剛嗣
(57)【要約】
【課題】構造が簡単で取り扱いが容易であって、簡易にかつ効率的に発電可能な熱電発電モジュールを提供する。
【解決手段】ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体２０と、この熱電材料含有多孔質体２０に接続された第１電極部１１および第２電極部１２と、を備え、熱電材料含有多孔質体２０の一端側が液体３に浸漬される浸漬部２１とされ、熱電材料含有多孔質体２０の他端側が非浸漬部２２とされており、浸漬部２１において液体３が吸い上げられるとともに、吸い上げられた液体３が非浸漬部２２において揮発し、液体３が揮発する際の気化熱により、熱電材料含有多孔質体２０の一端側と他端側とで温度差を生じさせ、この温度差によって発電する。
【選択図】図１
【解決手段】ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体２０と、この熱電材料含有多孔質体２０に接続された第１電極部１１および第２電極部１２と、を備え、熱電材料含有多孔質体２０の一端側が液体３に浸漬される浸漬部２１とされ、熱電材料含有多孔質体２０の他端側が非浸漬部２２とされており、浸漬部２１において液体３が吸い上げられるとともに、吸い上げられた液体３が非浸漬部２２において揮発し、液体３が揮発する際の気化熱により、熱電材料含有多孔質体２０の一端側と他端側とで温度差を生じさせ、この温度差によって発電する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体と、この熱電材料含有多孔質体に接続された第１電極部および第２電極部と、を備え、
前記熱電材料含有多孔質体の一端側が液体に浸漬される浸漬部とされ、前記熱電材料含有多孔質体の他端側が非浸漬部とされており、
前記浸漬部において前記液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた前記液体が前記非浸漬部において揮発し、前記液体が揮発する際の気化熱により、前記熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側とで温度差を生じさせ、この温度差によって発電することを特徴とする熱電発電モジュール。
前記熱電材料含有多孔質体の一端側が液体に浸漬される浸漬部とされ、前記熱電材料含有多孔質体の他端側が非浸漬部とされており、
前記浸漬部において前記液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた前記液体が前記非浸漬部において揮発し、前記液体が揮発する際の気化熱により、前記熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側とで温度差を生じさせ、この温度差によって発電することを特徴とする熱電発電モジュール。
【請求項2】
前記熱電材料が、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項3】
前記熱電材料が、有機熱電材料であることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項4】
前記熱電材料が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項5】
前記多孔質体が、紙、糸、不織布、布、リードスティックのいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項6】
前記液体が、常温で揮発可能な揮発性液体であることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項7】
前記熱電材料含有多孔質体は、ｐ型熱電材料を含むｐ型熱電材料含有多孔質体とｎ型熱電材料を含むｎ型熱電材料含有多孔質体とを有し、前記ｐ型熱電材料含有多孔質体と前記ｎ型熱電材料含有多孔質体とが直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項8】
前記熱電材料含有多孔質体は、ｐ型熱電材料を含むｐ型熱電材料含有多孔質体またはｎ型熱電材料を含むｎ型熱電材料含有多孔質体のいずれか一方とされており、導電体を含む多孔質体からなる導電体含有多孔質体と前記熱電材料含有多孔質体とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項9】
前記液体を保持する液体保持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項10】
前記液体保持部には、複数の前記熱電材料含有多孔質体の一端が浸漬されており、隣接する前記熱電材料含有多孔質体の前記浸漬部同士の間に仕切部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の熱電発電モジュール。
【請求項11】
浮具を備えていること特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項12】
一方の斜壁部と他方の斜壁部が連なるコルゲート構造の多孔質体を有し、少なくとも前記一方の斜壁部が前記熱電材料含有多孔質体とされていることを特徴とする請求項１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】
この発明は、ゼーベック効果によって温度差を利用して発電を行う熱電発電モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
上述の熱電発電モジュールとして、熱エネルギーと電気エネルギーとを相互に変換可能な熱電変換素子を用いたものが提案されている。
ゼーベック効果は、熱電変換素子の両端に温度差を生じさせると起電力が発生する現象であり、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。近年では、この効果を利用した熱電発電の開発が盛んである。
ゼーベック効果は、熱電変換素子の両端に温度差を生じさせると起電力が発生する現象であり、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。近年では、この効果を利用した熱電発電の開発が盛んである。
【0003】
ここで、例えば特許文献１，２には、上述の熱電変換素子としてカーボンナノチューブを用いた熱電発電モジュールが提案されている。
特許文献１，２に開示された熱電発電モジュールにおいては、熱電変換素子の一端と他端とに温度差を生じさせることによって発電を行うことになる。よって、温度差を生じさせるために熱源を確保する必要があった。
特許文献１，２に開示された熱電発電モジュールにおいては、熱電変換素子の一端と他端とに温度差を生じさせることによって発電を行うことになる。よって、温度差を生じさせるために熱源を確保する必要があった。
【0004】
そこで、非特許文献１には、表面にカーボンナノチューブを配設した絶縁基板の一部に貫通孔を形成し、貫通孔が形成された箇所と貫通孔が形成されていない箇所に電極を配設した構造の熱電発電モジュールが提案されている。
この非特許文献１の熱電発電モジュールにおいては、水面に浮かべることで、貫通孔が形成された箇所で水が吸い上げられ、この水が気化する際の気化熱によって、カーボンナノチューブの貫通孔が形成された箇所と貫通孔が形成されていない箇所との間に温度差を生じさせ、この温度差によって発電する構成とされている。
この非特許文献１の熱電発電モジュールにおいては、水面に浮かべることで、貫通孔が形成された箇所で水が吸い上げられ、この水が気化する際の気化熱によって、カーボンナノチューブの貫通孔が形成された箇所と貫通孔が形成されていない箇所との間に温度差を生じさせ、この温度差によって発電する構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６５５３１９１号公報
【特許文献2】特開２０２２－０４１２６４号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Tomoyuki Chiba , Yuki Amma & Masayuki Takashiri ; “Heat source free water floating carbon nanotube thermoelectric generators” ; [online] ; 2021年 ; nature ; インターネット <URL: https://www.nature.com/articles/s41598-021-94242-0>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、非特許文献１に記載された熱電発電モジュールにおいては、カーボンナノチューブが配設された絶縁基板を水面に浮かべていることから、カーボンナノチューブが配設された絶縁基板が水温と同様の温度となり、カーボンナノチューブには気化熱によってのみ温度差が生じることになり、発電効率を向上させるためには、気化熱の量を大幅に増大させる必要があった。また、水面に浮かべられた絶縁基板の一部の表面からの水の気化熱しか利用できず、効率的に発電することができなかった。
さらに、特許文献１，２に記載の熱電発電モジュールや非特許文献１に記載された熱電発電モジュールにおいては、絶縁基板の表面にカーボンナノチューブを配設していることから、形状の自由度が低く、かつ、構造が複雑であり、取り扱いが困難であった。
さらに、特許文献１，２に記載の熱電発電モジュールや非特許文献１に記載された熱電発電モジュールにおいては、絶縁基板の表面にカーボンナノチューブを配設していることから、形状の自由度が低く、かつ、構造が複雑であり、取り扱いが困難であった。
【0008】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で取り扱いが容易であって、簡易にかつ効率的に発電可能な熱電発電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の態様１の熱電発電モジュールは、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体と、この熱電材料含有多孔質体に接続された第１電極部および第２電極部と、を備え、前記熱電材料含有多孔質体の一端側が液体に浸漬される浸漬部とされ、前記熱電材料含有多孔質体の他端側が非浸漬部とされており、前記浸漬部において前記液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた前記液体が前記非浸漬部において揮発し、前記液体が揮発する際の気化熱により、熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側とで温度差を生じさせ、この温度差によって発電することを特徴としている。
【0010】
本発明の態様１の熱電発電モジュールによれば、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体に第１電極部および第２電極部が接続され、前記熱電材料含有多孔質体の一端側が液体に浸漬される浸漬部とされており、この浸漬部で吸い上げられた前記液体が前記非浸漬部で蒸発する際の気化熱により、前記熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側とで温度差を生じさせているので、この温度差によって発電を行うことができる。また、熱電材料含有多孔質体の一端が浸漬部とされ、他端が非浸漬部とされて液体の外部に配設されているので、外気と液体との間の温度差も利用することができる。
また、熱電材料等を配設する絶縁基板が不要となり、構造が簡単となり、取り扱いが容易である。
さらに、熱電材料含有多孔質体のうち液体に浸漬されていない箇所の全面から液体を気化させることができ、気化量を確保でき、気化熱による温度差により、効率的に発電することができる。
なお、前記多孔質体は、毛細管現象が生じる構造体であることが好ましい。また、前記多孔質体は濡れることで発熱を生じる吸湿発熱体であることが好ましい。これにより浸漬部分と浸漬されていない部分の温度差を大きくすることができ、効率的に発電することができる。
また、熱電材料等を配設する絶縁基板が不要となり、構造が簡単となり、取り扱いが容易である。
さらに、熱電材料含有多孔質体のうち液体に浸漬されていない箇所の全面から液体を気化させることができ、気化量を確保でき、気化熱による温度差により、効率的に発電することができる。
なお、前記多孔質体は、毛細管現象が生じる構造体であることが好ましい。また、前記多孔質体は濡れることで発熱を生じる吸湿発熱体であることが好ましい。これにより浸漬部分と浸漬されていない部分の温度差を大きくすることができ、効率的に発電することができる。
【0011】
本発明の態様２の熱電発電モジュールは、態様１の熱電発電モジュールにおいて、前記熱電材料が、カーボンナノチューブであることを特徴としている。
本発明の態様２の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、カーボンナノチューブとされているので、カーボンナノチューブ自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体にカーボンナノチューブを含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
さらに、使用後には、熱電材料含有多孔質体を焼却して廃棄することができ、環境負荷を低減することができる。
本発明の態様２の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、カーボンナノチューブとされているので、カーボンナノチューブ自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体にカーボンナノチューブを含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
さらに、使用後には、熱電材料含有多孔質体を焼却して廃棄することができ、環境負荷を低減することができる。
【0012】
本発明の態様３の熱電発電モジュールは、態様１の熱電発電モジュールにおいて、前記熱電材料が、有機熱電材料であることを特徴としている。
本発明の態様３の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、有機熱電材料とされているので、有機熱電材料自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体に有機熱電材料を含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
本発明の態様３の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、有機熱電材料とされているので、有機熱電材料自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体に有機熱電材料を含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
【0013】
本発明の態様４の熱電発電モジュールは、態様１の熱電発電モジュールにおいて、前記熱電材料が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤであることを特徴としている。
本発明の態様４の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤとされているので、ナノチューブまたはナノワイヤ自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体にナノチューブまたはナノワイヤを含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
本発明の態様４の熱電発電モジュールによれば、前記熱電材料が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤとされているので、ナノチューブまたはナノワイヤ自体を多孔質構造とすることにより熱電材料含有多孔質体を構成することも可能であるし、絶縁性の多孔質体にナノチューブまたはナノワイヤを含有させることで前記熱電材料含有多孔質体を構成することも可能である。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
【0014】
本発明の態様５の熱電発電モジュールは、態様１から態様４のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、前記多孔質体が、紙、糸、不織布、布、リードスティックのいずれか一種であることを特徴としている。
本発明の態様５の熱電発電モジュールによれば、前記多孔質体が、紙、糸、不織布、布、リードスティック（吸液芯）のいずれか一種とされているので、これら紙、糸、不織布、布、リードスティック（吸液芯）に熱電材料を含有させることで容易に熱電材料含有多孔質体を作製することができる。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
本発明の態様５の熱電発電モジュールによれば、前記多孔質体が、紙、糸、不織布、布、リードスティック（吸液芯）のいずれか一種とされているので、これら紙、糸、不織布、布、リードスティック（吸液芯）に熱電材料を含有させることで容易に熱電材料含有多孔質体を作製することができる。
また、熱電材料含有多孔質体の一端に形成された浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
【0015】
本発明の態様６の熱電発電モジュールは、態様１から態様５のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、前記液体が、常温で揮発可能な揮発性液体であることを特徴としている。
本発明の態様６の熱電発電モジュールによれば、前記液体が、常温で揮発可能な揮発性液体とされているので、常温で使用しても熱電材料含有多孔質体の他端側の非浸漬部において液体を気化させることができ、気化熱による温度差によって確実に発電を行うことが可能となる。
本発明の態様６の熱電発電モジュールによれば、前記液体が、常温で揮発可能な揮発性液体とされているので、常温で使用しても熱電材料含有多孔質体の他端側の非浸漬部において液体を気化させることができ、気化熱による温度差によって確実に発電を行うことが可能となる。
【0016】
本発明の態様７の熱電発電モジュールは、態様１から態様６のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、前記熱電材料含有多孔質体は、ｐ型熱電材料を含むｐ型熱電材料含有多孔質体とｎ型熱電材料を含むｎ型熱電材料含有多孔質体とを有し、前記ｐ型熱電材料含有多孔質体と前記ｎ型熱電材料含有多孔質体とが直列接続されていることを特徴としている。
本発明の態様７の熱電発電モジュールによれば、前記ｐ型熱電材料含有多孔質体と前記ｎ型熱電材料含有多孔質体とが直列接続されているので、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
本発明の態様７の熱電発電モジュールによれば、前記ｐ型熱電材料含有多孔質体と前記ｎ型熱電材料含有多孔質体とが直列接続されているので、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
【0017】
本発明の態様８の熱電発電モジュールは、態様１から態様６のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、前記熱電材料含有多孔質体は、ｐ型熱電材料を含むｐ型熱電材料含有多孔質体またはｎ型熱電材料を含むｎ型熱電材料含有多孔質体のいずれか一方とされており、導電体を含む多孔質体からなる導電体含有多孔質体と前記熱電材料含有多孔質体とが接続されていることを特徴としている。
本発明の態様８の熱電発電モジュールによれば、導電体を含む多孔質体からなる導電体含有多孔質体と前記熱電材料含有多孔質体とが接続されているので、浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
本発明の態様８の熱電発電モジュールによれば、導電体を含む多孔質体からなる導電体含有多孔質体と前記熱電材料含有多孔質体とが接続されているので、浸漬部から液体を確実に吸い上げることができ、この液体の気化熱によって熱電材料含有多孔質体の一端側と他端側で温度差を確保することができる。
【0018】
本発明の態様９の熱電発電モジュールは、態様１から態様８のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、前記液体を保持する液体保持部を備えていることを特徴としている。
本発明の態様９の熱電発電モジュールによれば、前記液体を保持する液体保持部を備えているので、液体保持部に液体を保持しておき、この液体に前記熱電材料含有多孔質体の一端側に形成された浸漬部を浸漬することで、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。
本発明の態様９の熱電発電モジュールによれば、前記液体を保持する液体保持部を備えているので、液体保持部に液体を保持しておき、この液体に前記熱電材料含有多孔質体の一端側に形成された浸漬部を浸漬することで、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。
【0019】
本発明の態様１０の熱電発電モジュールは、態様９の熱電発電モジュールにおいて、前記液体保持部には、複数の前記熱電材料含有多孔質体の一端が浸漬されており、隣接する前記熱電材料含有多孔質体の前記浸漬部同士の間に仕切部が設けられていることを特徴としている。
本発明の態様１０の熱電発電モジュールによれば、前記液体保持部には、複数の前記熱電材料含有多孔質体の一端が浸漬されており、隣接する前記熱電材料含有多孔質体の前記浸漬部同士の間に仕切部が設けられているので、隣接する前記熱電材料含有多孔質体同士が接触して短絡することや液体によって短絡することを抑制でき、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
本発明の態様１０の熱電発電モジュールによれば、前記液体保持部には、複数の前記熱電材料含有多孔質体の一端が浸漬されており、隣接する前記熱電材料含有多孔質体の前記浸漬部同士の間に仕切部が設けられているので、隣接する前記熱電材料含有多孔質体同士が接触して短絡することや液体によって短絡することを抑制でき、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
【0020】
本発明の態様１１の熱電発電モジュールは、態様１から態様８のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、浮具を備えていることを特徴としている。
本発明の態様１１の熱電発電モジュールによれば、浮具を備えているので、この浮具を用いて、既存の液体貯留部（例えば、池、タンク等）の液面に熱電発電モジュールを浮かべ、前記熱電材料含有多孔質体の一端側に形成された浸漬部を液体に浸漬し、前記熱電材料含有多孔質体の他端側の非浸漬部が液体の外部に位置するように配置することで、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。
本発明の態様１１の熱電発電モジュールによれば、浮具を備えているので、この浮具を用いて、既存の液体貯留部（例えば、池、タンク等）の液面に熱電発電モジュールを浮かべ、前記熱電材料含有多孔質体の一端側に形成された浸漬部を液体に浸漬し、前記熱電材料含有多孔質体の他端側の非浸漬部が液体の外部に位置するように配置することで、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。
【0021】
本発明の態様１２の熱電発電モジュールは、態様１から態様１１のいずれか一つの熱電発電モジュールにおいて、一方の斜壁部と他方の斜壁部が連なるコルゲート構造の多孔質体を有し、少なくとも前記一方の斜壁部が前記熱電材料含有多孔質体とされていることを特徴としている。
本発明の態様１２の熱電発電モジュールによれば、一方の斜壁部と他方の斜壁部が連なるコルゲート構造の多孔質体を有し、少なくとも前記一方の斜壁部が前記熱電材料含有多孔質体とされているので、構造が簡単であり、比較的容易に熱電発電モジュールを作製することが可能となる。
本発明の態様１２の熱電発電モジュールによれば、一方の斜壁部と他方の斜壁部が連なるコルゲート構造の多孔質体を有し、少なくとも前記一方の斜壁部が前記熱電材料含有多孔質体とされているので、構造が簡単であり、比較的容易に熱電発電モジュールを作製することが可能となる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、構造が簡単で取り扱いが容易であって、簡易にかつ効率的に発電可能な熱電発電モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第一の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図2】本発明の熱電発電モジュールに用いられる熱電材料含有多孔質体の製造方法の概略説明図である。
【図3】本発明の第二の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図6】本発明の他の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図7】本発明の他の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図8】本発明の他の実施形態である熱電発電モジュールの概略説明図である。
【図9】本発明の他の実施形態である熱電材料含有多孔質体の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【0025】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態である熱電発電モジュールについて説明する。
本実施形態に係る熱電発電モジュール１０は、図１に示すように、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体２０と、この熱電材料含有多孔質体２０に接続された第１電極部１１および第２電極部１２と、を備えている。
また、本実施形態においては、図１に示すように、液体３を保持する液体保持部３０を備えている。
まず、本発明の第一の実施形態である熱電発電モジュールについて説明する。
本実施形態に係る熱電発電モジュール１０は、図１に示すように、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体２０と、この熱電材料含有多孔質体２０に接続された第１電極部１１および第２電極部１２と、を備えている。
また、本実施形態においては、図１に示すように、液体３を保持する液体保持部３０を備えている。
【0026】
液体保持部３０に保持される液体３は、常温（２０℃）で揮発する揮発性液体であることが好ましい。揮発性液体としては、例えば、水、各種アルコール等が挙げられる。本実施形態では、液体３は水とされている。
【0027】
そして、熱電材料含有多孔質体２０の一端側（図１において下端側）が液体３に浸漬される浸漬部２１とされ、熱電材料含有多孔質体２０の他端側（図１において上端側）が液体３に浸漬されない非浸漬部２２とされている。
本実施形態では、図１に示すように、熱電材料含有多孔質体２０の一端に第１電極部１１が配設され、熱電材料含有多孔質体２０の他端に第２電極部１２が配設されている。すなわち、本実施形態では、第１電極部１１は液体３の中に配設されている。
本実施形態では、図１に示すように、熱電材料含有多孔質体２０の一端に第１電極部１１が配設され、熱電材料含有多孔質体２０の他端に第２電極部１２が配設されている。すなわち、本実施形態では、第１電極部１１は液体３の中に配設されている。
【0028】
熱電材料含有多孔質体２０は、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体で構成されている。
ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料は、半導体としての特性を有しており、ｐ型半導体又はｎ型半導体としての特性を有している。なお、本実施形態においては、熱電材料含有多孔質体２０は、ｐ型半導体又はｎ型半導体のいずれであってもよい。
ここで、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料としては、（ａ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ），（ｂ）有機熱電材料、（ｃ）化合物半導体またはシリコン半導体によるナノチューブやナノワイヤ、（ｄ）貴金属化合物、（ｅ）カーボン材料、（ｆ）Ｂｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属、などが挙げられる。
なお、熱電材料含有多孔質体２０に含まれる熱電材料は、ゼーベック係数の絶対値が４０μＶ／Ｋ以上であることが好ましい。また、（ａ）から（ｆ）の熱電材料を複合化させて用いても良い。
ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料は、半導体としての特性を有しており、ｐ型半導体又はｎ型半導体としての特性を有している。なお、本実施形態においては、熱電材料含有多孔質体２０は、ｐ型半導体又はｎ型半導体のいずれであってもよい。
ここで、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料としては、（ａ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ），（ｂ）有機熱電材料、（ｃ）化合物半導体またはシリコン半導体によるナノチューブやナノワイヤ、（ｄ）貴金属化合物、（ｅ）カーボン材料、（ｆ）Ｂｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属、などが挙げられる。
なお、熱電材料含有多孔質体２０に含まれる熱電材料は、ゼーベック係数の絶対値が４０μＶ／Ｋ以上であることが好ましい。また、（ａ）から（ｆ）の熱電材料を複合化させて用いても良い。
【0029】
ここで、（ａ）カーボンナノチューブにおいては、カーボンナノチューブ自体を多孔質構造（紙、糸、不織布、布、リードスティック等）とすることで熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。また、他の多孔質体にカーボンナノチューブを含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
なお、カーボンナノチューブのゼーベック係数は５～１７０μＶ／Ｋ程度である。
なお、カーボンナノチューブのゼーベック係数は５～１７０μＶ／Ｋ程度である。
【0030】
（ｂ）有機熱電材料としては、ＰＥＤＯＴ系（PEDOT:PSS、PEDOT:Tos等）、π共役ニッケル錯体系（poly(nickel-ethylenetetrathiolate)、Ｎ－ＤＭＢＩ系（N,N-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzoimidazole）等が挙げられる。
なお、PEDOT:PSSのゼーベック係数は１０～１００μＶ／Ｋ程度である。また、PEDOT:Tosのゼーベック係数は４０～２１０μＶ／Ｋ程度である。π共役ニッケル錯体系のゼーベック係数は－１６～－１４０μＶ／Ｋ程度である。
有機熱電材料においては、有機熱電材料自体を多孔質構造（紙、糸、不織布、布、リードスティック等）とすることで熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。また、他の多孔質体に有機熱電材料を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
なお、PEDOT:PSSのゼーベック係数は１０～１００μＶ／Ｋ程度である。また、PEDOT:Tosのゼーベック係数は４０～２１０μＶ／Ｋ程度である。π共役ニッケル錯体系のゼーベック係数は－１６～－１４０μＶ／Ｋ程度である。
有機熱電材料においては、有機熱電材料自体を多孔質構造（紙、糸、不織布、布、リードスティック等）とすることで熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。また、他の多孔質体に有機熱電材料を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
【0031】
（ｃ）化合物半導体またはシリコン半導体によるナノチューブやナノワイヤにおいては、他の多孔質体に窒化ホウ素ナノチューブや、ＳｉナノワイヤやＢｉ２Ｔｅ３ナノワイヤなどの化合物半導体、または、シリコン半導体からなるナノチューブまたはナノワイヤを１種類以上含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
【0032】
（ｄ）貴金属化合物としては、銅化合物、銀化合物、金化合物、白金化合物等が挙げられる。具体的には、貴金属元素（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ）と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの化合物であることが好ましい。
貴金属化合物においては、他の多孔質体に貴金属化合物を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
貴金属化合物においては、他の多孔質体に貴金属化合物を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
【0033】
（ｅ）カーボン材料としては、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
カーボン材料においては、他の多孔質体にカーボン材料を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
カーボン材料においては、他の多孔質体にカーボン材料を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。
【0034】
（ｆ）Ｂｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属においては、他の多孔質体にＢｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属を含有させることで、熱電材料含有多孔質体２０を構成することができる。なお、めっき法によってＢｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属を他の多孔質体に含有させることが好ましい。
【0035】
本実施形態においては、熱電材料含有多孔質体２０は、多孔質体にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が含浸されたものであり、半導体としての特性を有しており、ｐ型半導体又はｎ型半導体としての特性を有している。なお、本実施形態においては、熱電材料含有多孔質体２０は、ｐ型半導体又はｎ型半導体のいずれであってもよい。
【0036】
多孔質体としては、紙、糸、不織布、布、リードスティック等の繊維質のものが好ましい。本実施形態においては、多孔質体は紙とされており、熱電材料含有多孔質体２０は、ＣＮＴ含有紙とされている。なお、繊維としては天然繊維でも人工繊維でもよく、複数の繊維を組み合わせた紙、糸、不織布、布、リードスティック等を用いても良い。
また、多孔質体としては、毛細管現象が生じる構造体であることが好ましく、紙、糸、不織布、布、リードスティック以外にも板、フィルム、網、中空糸等が使用可能である。なお、多孔質体は、絶縁性多孔質体であることが好ましい。多孔質体は吸湿発熱体であることが好ましく、濡れることで生じる材料表面の水和反応による発熱や、材料の膨潤に伴う歪の解放による発熱の効果を有するものであれば、非浸漬部２２との温度差を大きくとることが可能となり、発電を効率的に行うことができる。
ここで、熱電材料含有多孔質体２０（ＣＮＴ含有紙）の製造方法の一例について、図２を参照して説明する。
また、多孔質体としては、毛細管現象が生じる構造体であることが好ましく、紙、糸、不織布、布、リードスティック以外にも板、フィルム、網、中空糸等が使用可能である。なお、多孔質体は、絶縁性多孔質体であることが好ましい。多孔質体は吸湿発熱体であることが好ましく、濡れることで生じる材料表面の水和反応による発熱や、材料の膨潤に伴う歪の解放による発熱の効果を有するものであれば、非浸漬部２２との温度差を大きくとることが可能となり、発電を効率的に行うことができる。
ここで、熱電材料含有多孔質体２０（ＣＮＴ含有紙）の製造方法の一例について、図２を参照して説明する。
【0037】
図２（１）に示すように、純水にパルプ繊維を投入して十分に撹拌することにより、パルプ繊維が分散したパルプ懸濁液５１を得る。
また、図２（２）に示すように、純水に単層カーボンナノチューブを投入して十分撹拌することにより、カーボンナノチューブ分散液５２を得る。このとき、単層カーボンナノチューブは、紙原料であるパルプ繊維の重さに対して０．８質量％以上８．０質量％以下の割合とすることが好ましい。また、分散剤を添加する必要はない。また、カーボンナノチューブ分散液５２を得る際には、超音波処理を３０分間程度行うことが好ましい。
また、図２（２）に示すように、純水に単層カーボンナノチューブを投入して十分撹拌することにより、カーボンナノチューブ分散液５２を得る。このとき、単層カーボンナノチューブは、紙原料であるパルプ繊維の重さに対して０．８質量％以上８．０質量％以下の割合とすることが好ましい。また、分散剤を添加する必要はない。また、カーボンナノチューブ分散液５２を得る際には、超音波処理を３０分間程度行うことが好ましい。
【0038】
次に、図２（３）に示すように、上述のパルプ懸濁液５１とカーボンナノチューブ分散液５２とを混合して攪拌することによって混合液５３を得る。このとき、パルプ繊維にカーボンナノチューブが付着することになる。
そして、図２（４），（５）に示すように、上述の混合液５３を紙漉きして乾燥させることにより、熱電材料含有多孔質体２０（ＣＮＴ含有紙）を得る。
そして、図２（４），（５）に示すように、上述の混合液５３を紙漉きして乾燥させることにより、熱電材料含有多孔質体２０（ＣＮＴ含有紙）を得る。
【0039】
本実施形態である熱電発電モジュール１０においては、図１に示すように、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む熱電材料含有多孔質体２０の一端側が液体３に浸漬される浸漬部２１とされていることから、多孔質体の孔部を介して液体３が吸い上げられる。吸い上げられた液体３は、熱電材料含有多孔質体２０の他端側へと移動し、液体３の外部に配設された非浸漬部２２において揮発することになる。このときの気化熱によって非浸漬部２２の温度が低下する。
これにより、熱電材料含有多孔質体２０の一端側に配設された第１電極部１１と熱電材料含有多孔質体２０の他端側に配設された第２電極部１２との間に温度差が生じる。すなわち、本実施形態においては、液面に対して交差する方向（液面から離間する方向）に温度差が生じる構成とされている。この温度差によって第１電極部１１と第２電極部１２との間に電位差が生じることになる。
これにより、熱電材料含有多孔質体２０の一端側に配設された第１電極部１１と熱電材料含有多孔質体２０の他端側に配設された第２電極部１２との間に温度差が生じる。すなわち、本実施形態においては、液面に対して交差する方向（液面から離間する方向）に温度差が生じる構成とされている。この温度差によって第１電極部１１と第２電極部１２との間に電位差が生じることになる。
【0040】
以上のような構成とされた本実施形態である熱電発電モジュール１０においては、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体２０の一端側に第１電極部１１が接続され、熱電材料含有多孔質体２０の他端に第２電極部１２が接続されており、熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１で吸い上げられた液体３が非浸漬部２２で揮発する際の気化熱により、熱電材料含有多孔質体２０の一端側と他端側とで温度差を生じさせているので、この温度差によって発電を行うことができる。
【0041】
また、本実施形態である熱電発電モジュール１０においては、熱電材料含有多孔質体２０の他端側が非浸漬部２２とされて液体３の外部に配設されているので、外気と液体３との間の温度差も利用することができる。
さらに、熱電材料含有多孔質体２０のうち液体３に浸漬されていない非浸漬部２２の全面から液体３を揮発させることができ、気化量が多くなり、気化熱による温度差によって効率的に発電することができる。
特に、本実施形態においては、液面に対して交差する方向（液面から離間する方向）に温度差が生じる構成とされているので、効率的に液体３を気化させることができるとともに、外気と液体３との間の温度差をさらに利用することができ、効率的に発電することができる。また、液体３が親水性の場合は、熱電材料含有多孔体２０に対して、界面活性剤の添加やプラズマ照射により表面を親水化することで効率よく液体３を吸い上げることが可能となり、気化熱による温度差を増加させることができ、効率的に発電することができる。液体３が疎水性の場合は、熱電材料含有多孔体２０に対して、疎水処理を行うとよい。つまり、液体３の親水性、疎水性に合わせて、熱電材料含有多孔体２０に対して親水性、疎水性の表面処理を行うと良い。
さらに、熱電材料含有多孔質体２０のうち液体３に浸漬されていない非浸漬部２２の全面から液体３を揮発させることができ、気化量が多くなり、気化熱による温度差によって効率的に発電することができる。
特に、本実施形態においては、液面に対して交差する方向（液面から離間する方向）に温度差が生じる構成とされているので、効率的に液体３を気化させることができるとともに、外気と液体３との間の温度差をさらに利用することができ、効率的に発電することができる。また、液体３が親水性の場合は、熱電材料含有多孔体２０に対して、界面活性剤の添加やプラズマ照射により表面を親水化することで効率よく液体３を吸い上げることが可能となり、気化熱による温度差を増加させることができ、効率的に発電することができる。液体３が疎水性の場合は、熱電材料含有多孔体２０に対して、疎水処理を行うとよい。つまり、液体３の親水性、疎水性に合わせて、熱電材料含有多孔体２０に対して親水性、疎水性の表面処理を行うと良い。
【0042】
また、本実施形態である熱電発電モジュール１０においては、カーボンナノチューブを多孔質体に含浸させているので、カーボンナノチューブ等を配設する絶縁基板が不要となり、構造が簡単となり、取り扱いが容易である。
さらに、多孔質体を用いているので、浸漬部２１において毛細管現象によって液体３を効率的に吸い上げることができるとともに、非浸漬部２２において液体３を効率的に揮発することができる。
さらに、多孔質体を用いているので、浸漬部２１において毛細管現象によって液体３を効率的に吸い上げることができるとともに、非浸漬部２２において液体３を効率的に揮発することができる。
【0043】
また、本実施形態である熱電発電モジュール１０において、多孔質体が、紙、糸、不織布、布、リードスティックのいずれか一種である場合には、紙、糸、不織布、布、リードスティックにカーボンナノチューブを含有させることで容易に熱電材料含有多孔質体２０を作製することができる。また、熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１から液体３を確実に吸い上げることができる。
さらに、使用後には、熱電材料含有多孔質体２０を焼却して廃棄することができ、環境負荷を低減することができる。
さらに、使用後には、熱電材料含有多孔質体２０を焼却して廃棄することができ、環境負荷を低減することができる。
【0044】
また、本実施形態である熱電発電モジュール１０において、液体３が、常温で揮発可能な揮発性液体である場合には、常温で使用しても熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１から吸い上げられた液体３を非浸漬部２２で効率的に気化させることができ、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。
【0045】
さらに、本実施形態である熱電発電モジュール１０において、液体３を保持する液体保持部３０を備えている場合には、液体保持部３０に保持されたに液体３に、熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１を浸漬することができる。よって、熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１から吸い上げられた液体３を非浸漬部２２で気化させることができ、気化熱による温度差によって発電を行うことが可能となる。また、液体３を熱電発電モジュール１０に供給する方法として、液体保持部３０に任意の量の液体を注ぐ方法のほかに、河川などから常時液体を供給してもよく、あるいは熱電材料含有多孔質体２０の浸漬部２１蒸気を当てて凝縮により液体を発生させることで浸漬させ、非浸漬部２２との温度差によって発電を行う方法でもよい。
【0046】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態である熱電発電モジュール１１０について説明する。
本実施形態に係る熱電発電モジュール１１０は、図３に示すように、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体１２０として、複数のｐ型熱電材料含有多孔質体（第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２）と、複数のｎ型熱電材料含有多孔質体（第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２）とを有している。
次に、本発明の第二の実施形態である熱電発電モジュール１１０について説明する。
本実施形態に係る熱電発電モジュール１１０は、図３に示すように、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体１２０として、複数のｐ型熱電材料含有多孔質体（第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２）と、複数のｎ型熱電材料含有多孔質体（第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２）とを有している。
【0047】
本実施形態においては、図３に示すように、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１の一端（図３においては下端）と第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１の一端（図３においては下端）が第１連結部１１５によって接続され、第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１の他端（図３においては上端）と第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２の他端（図３においては上端）が第２連結部１１６によって接続され、第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２の一端（図３においては下端）と第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の一端（図３においては下端）が第３連結部１１７によって接続されている。
【0048】
また、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１の他端に第１電極部１１１が配設されており、第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の他端に第２電極部１１２が配設されている。
すなわち、本実施形態では、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が、直列接続されている。
すなわち、本実施形態では、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が、直列接続されている。
【0049】
そして、本実施形態においては、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の一端側が、液体３に浸漬される浸漬部１２１とされており、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の他端側が、非浸漬部１２２とされている。
よって、本実施形態においては、第１連結部１１５および第３連結部１１７は液体３に浸漬されており、第２連結部１１６、第１電極部１１１、第２電極部１１２は、液体３の外部に配設されることになる。
よって、本実施形態においては、第１連結部１１５および第３連結部１１７は液体３に浸漬されており、第２連結部１１６、第１電極部１１１、第２電極部１１２は、液体３の外部に配設されることになる。
【0050】
本実施形態である熱電発電モジュール１１０においては、図３に示すように、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の一端側が液体３に浸漬される浸漬部１２１とされていることから、多孔質体の孔部を介して液体３が吸い上げられる。吸い上げられた液体３は、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の他端側へと移動し、液体３の外部に配設された非浸漬部１２２において揮発することになる。このときの気化熱によって非浸漬部１２２の温度が低下する。
【0051】
これにより、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の一端側と他端側とで温度差が生じ、この温度差によって発電することになる。
そして、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が直列で接続されており、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１の他端に接続された第１電極部１１１と第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の他端に接続された第２電極部１１２との間に電位差が生じることになる。
そして、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が直列で接続されており、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１の他端に接続された第１電極部１１１と第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の他端に接続された第２電極部１１２との間に電位差が生じることになる。
【0052】
以上のような構成とされた本実施形態である熱電発電モジュール１１０においては、第一の実施形態と同様に、液体３の気化熱によって、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２の一端側と他端側とで温度差が生じ、発電を行うことができる。
そして、本実施形態においては、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が直列接続されているので、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
そして、本実施形態においては、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体１２０Ｎ２が直列接続されているので、発電効率を大幅に向上させることが可能となる。
【0053】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、熱電発電モジュールとしての強度を確保するために、熱電材料含有多孔質体を支持体（台紙、基板等）に配置してもよい。
例えば、熱電発電モジュールとしての強度を確保するために、熱電材料含有多孔質体を支持体（台紙、基板等）に配置してもよい。
【0054】
また、本発明の第二の実施形態では、複数のｐ型熱電材料含有多孔質体およびｎ型熱電材料含有多孔質体を平面状に配置して直列接合したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図４に示す熱電発電モジュール２１０のように、複数のｐ型熱電材料含有多孔質体（第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ２）、および、複数のｎ型熱電材料含有多孔質体（第１ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ１，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２）を３次元に配置し、これらを直列接合してもよい。
【0055】
図４に示す熱電発電モジュール２１０においては、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１の一端と第１ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ１の一端が第１連結部２１５によって接続され、第１ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ１の他端と第２ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ２の他端が第２連結部２１６によって接続され、第２ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ２の一端と第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２の一端が第３連結部２１７によって接続されている。
また、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１の他端に第１電極部２１１が配設されており、第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２の他端に第２電極部２１２が配設されている。
また、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１の他端に第１電極部２１１が配設されており、第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２の他端に第２電極部２１２が配設されている。
【0056】
そして、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２の一端側が、液体３に浸漬される浸漬部２２１とされており、第１ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ１，第１ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ１，第２ｐ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｐ２，第２ｎ型熱電材料含有多孔質体２２０Ｎ２の他端側が、非浸漬部２２２とされている。
【0057】
また、本実施形態では、液体保持部３０を有するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図５に示す熱電発電モジュール３１０のように、浮具３５０を備えた熱電発電モジュール３１０とし、既存の貯液槽、池、湖等の液面に熱電発電モジュール３１０を配設可能な構成としてもよい。
なお、図５に示す熱電発電モジュール３１０は、本発明の第二の実施形態の熱電発電モジュール１１０において液体保持部３０を除去し、浮具３５０を配設したものである。
なお、浮具３５０は紙で形成してもよく、ＣＮＴ含有多孔質体を構成する多孔質体で浮具３５０を形成してもよい。
なお、図５に示す熱電発電モジュール３１０は、本発明の第二の実施形態の熱電発電モジュール１１０において液体保持部３０を除去し、浮具３５０を配設したものである。
なお、浮具３５０は紙で形成してもよく、ＣＮＴ含有多孔質体を構成する多孔質体で浮具３５０を形成してもよい。
【0058】
また、第一の実施形態においては、図１に示すように、第１電極部１１が液体３に浸漬しているが、熱電材料含有多孔質体２０の一部が浸漬しており、液面から第１電極部１１までの距離と、液面から第２電極部１２とのまでの距離が異なっていれば、第１電極部１１は液体３に浸漬していなくてもよい。
【0059】
例えば、図６に示す熱電発電モジュール４１０や、図７に示す熱電発電モジュール５１０のように、液面から第１電極部１１までの距離と、液面から第２電極部１２とのまでの距離が異なっていれば、第１電極部１１と第２電極部１２との間に温度差が生じるため、発電を行うことが可能となる。
【0060】
また、第一の実施形態においては、ｐ型熱電材料含有多孔質体とｎ型熱電材料含有多孔質体とが、直列接続されていたが、ｐ型熱電材料含有多孔質体とｎ型熱電材料含有多孔質体とのいずれかが、導電体であってもよい。その場合、導電体が導電性を有する熱電材料含有多孔質体であってもよい。
【0061】
さらに、第一の実施形態においては、液体３を保持する液体保持部３０が設けられているが、図８に示す熱電発電モジュール６１０のように、複数の熱電材料含有多孔質体６２０（６２０Ｐ１，６２０Ｎ１，６２０Ｐ２，６２０Ｎ２，６２０Ｐ３，６２０Ｎ３）の浸漬部６２１を浸漬し、隣接する熱電材料含有多孔質体６２０，６２０の浸漬部６２１，６２１同士の間に仕切部３１を形成してもよい。
【0062】
また、図９に示すように、熱電材料含有多孔質体７２０を、一方の斜壁部７２０Ａと他方の斜壁部７２０Ｂが連なるコルゲート構造の多孔質体を有するものとし、少なくとも一方の斜壁部７２０Ａが熱電材料含有多孔質体とされていても好ましい。なお、一方の斜壁部７２０Ａをｐ型熱電材料含有多孔質体とし、他方の斜壁部７２０Ｂをｐ型熱電材料含有多孔質体としてもよい。あるいは、一方の斜壁部７２０Ａを熱電材料含有多孔質体（ｐ型熱電材料含有多孔質体またはｐ型熱電材料含有多孔質体）とし、他方の斜壁部７２０Ｂを、導電体を含有する導電体含有多孔質体としてもよい。
【0063】
さらに、第二の実施形態においては、第１連結部１１５、第３連結部１１７を用いて、熱電材料含有多孔質体１２０同士を連結する構造として説明したが、これに限定されることはなく、熱電材料含有多孔質体１２０同士を、導電性接合材（例えば、カーボンテープ等）を用いて接合してもよい。
【0064】
さらに、本実施形態では、多孔質体を紙とした熱電材料含有多孔質体（熱電材料含有紙）を用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、多孔質体を糸とした熱電材料含有多孔質体（熱電材料含有糸）であってもよいし、多孔質体を布とした熱電材料含有多孔質体（熱電材料含有布）であってもよいし、多孔質体をリードスティックとした熱電材料含有多孔質体（熱電材料含有リードスティック）であってもよい。
なお、熱電材料としてカーボンナノチューブを含侵させた熱電材料含有糸（ＣＮＴ含有糸）は、以下に示す手法によって製造することができる。
なお、熱電材料としてカーボンナノチューブを含侵させた熱電材料含有糸（ＣＮＴ含有糸）は、以下に示す手法によって製造することができる。
【0065】
カーボンナノチューブの糸への含有方法については、基本的には手工染色等の手法と同様である。ベースとなる糸をカーボンナノチューブ分散液に浸し、この状態で分散液を沸騰しない程度に加熱（６０℃前後）し、水分を飛ばすことで濃縮されたカーボンナノチューブが糸をコーティングするような手法を取ることもできる。このような含浸法によれば、より多くのカーボンナノチューブが糸に含浸される。
【0066】
なお、ＣＮＴ含有糸を作製するのに必要なベースとなる糸（基材）には、一般的に使用されている綿糸，麻糸，羊毛，絹等の自然由来の糸もしくは化学合成由来のポリエステル，ナイロン等の合成繊維糸が用いられるが、これらの混合糸が用いられてもよい。
ここで、合成繊維のように染料が染みこまないタイプの糸については、その表面にカーボンナノチューブ分散液を塗布して、乾燥させることにより、ＣＮＴ含有糸を作製してもよい。
ここで、合成繊維のように染料が染みこまないタイプの糸については、その表面にカーボンナノチューブ分散液を塗布して、乾燥させることにより、ＣＮＴ含有糸を作製してもよい。
【実施例0067】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
【0068】
第一の実施形態に示す熱電発電モジュールの浸漬部を水に浸漬し、第１電極部と第２電極部との間の開放電圧を測定した。ここで、貯留した水の温度および室内温度を表１に示すように調整した。なお、表１における温度差は、水温から室温を引いたものである。
【0069】
【表1】
【0070】
表１の本発明例１－４に示すように、水の気化熱による温度差によって、第１電極部と第２電極部との間で電位差が生じており、発電していることが確認された。
そして、水温を室温よりも高くすることにより、第１電極部と第２電極部との間の電位差がさらに大きくなり、効率的に発電することが確認された。
そして、水温を室温よりも高くすることにより、第１電極部と第２電極部との間の電位差がさらに大きくなり、効率的に発電することが確認された。
【0071】
以上のことから、本発明によれば、構造が簡単で取り扱いが容易であって、簡易にかつ効率的に発電可能な熱電発電モジュールを提供可能である。
【符号の説明】
【0072】
３ 液体
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 熱電発電モジュール
１１，１１１，２１１ 第１電極部
１２，１１２，２１２ 第２電極部
２０，１２０，２２０ 熱電材料含有多孔質体
２１，１２１，２２１ 浸漬部
２２，１２２，２２２ 非浸漬部
３０ 液体保持部
３５０ 浮具
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 熱電発電モジュール
１１，１１１，２１１ 第１電極部
１２，１１２，２１２ 第２電極部
２０，１２０，２２０ 熱電材料含有多孔質体
２１，１２１，２２１ 浸漬部
２２，１２２，２２２ 非浸漬部
３０ 液体保持部
３５０ 浮具
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】