特許ウォッチ

公開番号2025142578
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042024
出願日2024-03-18
発明の名称熱電変換装置
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 10/17 20230101AFI20250924BHJP()
要約【課題】高効率な熱電変換装置を提供する。
【解決手段】熱電変換装置100は、基板1と、基板上にユニレグ型の第1熱電変換素子10Aと、基板上にユニレグ型の第2熱電変換素子10Bと、第1熱電変換素子と第2熱電変換素子を接続する第1接続部5Aと、第1接続部を被覆する被覆部6と、を有する。第1接続部は、熱電変換材料を含む。被覆部の熱伝導率は、第1接続部の熱伝導率よりも低い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板上にユニレグ型の第１熱電変換素子と、
前記基板上にユニレグ型の第２熱電変換素子と、
前記第１熱電変換素子と前記第２熱電変換素子を接続する第１接続部と、
前記第１接続部を被覆する被覆部と、を有し、
前記第１接続部は、熱電変換材料を含み、
前記被覆部の熱伝導率は、前記第１接続部の熱伝導率よりも低い熱電変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１接続部の熱伝導率は、前記被覆部の熱伝導率の１倍より高く２００倍以下である請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記第１熱電変換素子は、前記基板上に設けられた第１電極及び前記第１電極上に設けられた第１熱電変換層を有し、
前記第２熱電変換素子は、第２熱電変換層を有し、
前記第１接続部は、前記第１電極と前記第２熱電変換層を電気的に接続する請求項１又は２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記第２熱電変換素子は、前記第２熱電変換層の前記基板側とは反対側の面に第２電極を有し、
前記第１接続部は、前記第２熱電変換層及び／又は前記第２電極と直接的に接する請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記第１接続部の体積は、前記第１熱電変換層の体積の０．０１倍以上２５倍以下であり、
前記第１接続部の体積は、前記第２熱電変換層の体積の０．０１倍以上２５倍以下である請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記第１接続部は、前記第１電極と直接的に接し、
前記第１電極と前記第１熱電変換層が直接的に接する面積は、前記第１電極と前記第１接続部が直接的に接する面積の１０００倍以上５００００倍以下である請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記基板から前記第１熱電変換層の前記基板側とは反対側に向かう方向を第１方向とし、
前記第１接続部の前記第１方向の長さは、前記第１方向における前記第１熱電変換層の前記基板側の面から前記第２熱電変換層の前記基板側とは反対側の面までの距離以上である請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記第１電極の熱伝導率は、前記第１接続部の熱伝導率の５０倍以上４５００以下であり、
前記第１電極の熱伝導率は、前記第１熱電変換層の熱伝導率の５０倍以上４５００倍以下であり、
前記第１接続部の熱伝導率は、前記被覆部の熱伝導率の１倍より高く２００倍以下であり、
前記第１電極の熱伝導率は、前記被覆部の熱伝導率の６６倍以上４５０００以下である請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記第１接続部は、前記熱電変換材料からなる請求項１又は２に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記第１熱電変換層及び前記第２熱電変換層は、前記熱電変換材料を含む請求項３に記載の熱電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱電変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
環境中に存在する大量の未利用熱エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する熱電変換素子は、互いに温度の異なる２つの熱源の温度差を利用して起電力を生じさせる熱電変換層を備える。両端に温度差を与えることで熱電変換層は、起電力を生じさせる。熱電変換層のこのような作用効果は、ゼーベック効果と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－２７０６１号公報
特開２０１７－１５２６９１号公報
特開２０１７－１３５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高効率な熱電変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の熱電変換装置は、基板と、基板上にユニレグ型の第１熱電変換素子と、基板上にユニレグ型の第２熱電変換素子と、第１熱電変換素子と第２熱電変換素子を接続する第１接続部と、第１接続部を被覆する被覆部と、を有する。第１接続部は、熱電変換材料を含む。被覆部の熱伝導率は、第１接続部の熱伝導率よりも低い。
を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の斜視模式図。
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の模式断面図。
実施形態の熱電変換装置の製造方法のフローチャート。
実施形態の熱電変換装置の工程模式図。
実施形態の熱電変換装置の工程模式図。
実施形態の熱電変換装置の工程模式図。
実施形態の熱電変換装置の工程模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明では、同一部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
【０００８】
明細書中の物性値は、温度が２５［℃］で、圧力が１［ａｔｏｍ］における値である。各部材の厚さ及び組成比は、積層方向の距離の平均値である。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態は、熱電変換装置に関する。第１実施形態の熱電変換装置１００の模式断面図を図１に示す。図１に示した熱電変換装置１００は、基板１と、基板１上にユニレグ型の第１熱電変換素子１０Ａと、基板１上にユニレグ型の第２熱電変換素子１０Ｂと、第１熱電変換素子１０Ａと第２熱電変換素子１０Ｂを接続する第１接続部５Ａと、第１接続部５Ａを被覆する被覆部６と、を有する。熱電変換装置１００は、さらに、電極（第５電極２Ｃ）と第２接続部５Ｂを有する。第１実施形態の熱電変換装置１００の斜視模式図を図２に示す。斜視模式図を図２において、内部の第１接続部５Ａ及び第２接続部５Ｂを破線で囲み、さらに薄いグレーのハッチングを施して示している。
【００１０】
第１実施形態において、熱電変換装置１００に含まれる熱電変換素子の数は、説明を簡略化するために２つを例示している。第１実施形態の変形例として、３つ以上の熱電変換素子を含む熱電変換装置も含まれる。３つ以上の熱電変換素子を含む熱電変換装置の場合、第１熱電変換素子１０Ａと第２熱電変換素子１０Ｂ間の接続形態を複数繰り返すことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許