JP7192509B2 - Thermoelectric conversion element - Google Patents

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この発明は、熱電変換素子に関する。 The present invention relates to thermoelectric conversion elements.

熱電変換素子は、熱エネルギーと電気エネルギーを相互に変換することができる素子である。熱電変換素子をその両端に温度差が生じる環境に設置することで、可動部を必要とせずに熱電変換素子から電力を取り出すことができる。例えば、排熱から電気エネルギーを生み出すことができる。そのため、熱電変換素子を用いた発電技術は、身の周りの未利用のエネルギーを回収して利用するエナジーハーベスティング技術として、大いに期待されている。 A thermoelectric conversion element is an element capable of mutually converting thermal energy and electrical energy. By installing the thermoelectric conversion element in an environment where a temperature difference occurs between both ends thereof, electric power can be extracted from the thermoelectric conversion element without requiring a movable part. For example, electrical energy can be produced from waste heat. Therefore, power generation technology using thermoelectric conversion elements is highly expected as an energy harvesting technology for recovering and utilizing unused energy around us.

熱電変換素子を、例えば、工業製品の生産設備に使用される電動機や排水管などの熱源に設置すれば、付帯する冷却ファンの電源として使用することができ、効率よくエネルギーを使用することが可能となる。また、分散型の自立電源として利用することができれば、大規模センサネットワーク、ウェアラブルエレクトロニクスなどの電源として用いることが可能となる。特に、有機物からなる熱電変換材料を用いた場合には、熱電変換層を印刷パターンで形成できるため、軽量化、低コスト化、大面積による高出力化が可能となる。この場合、熱電変換素子ユニットの平面性を保つため、温度差はユニットの基板に垂直な方向に与えるのが一般的である。 For example, if thermoelectric conversion elements are installed in heat sources such as electric motors and drain pipes used in production equipment for industrial products, they can be used as power sources for accompanying cooling fans, enabling efficient use of energy. becomes. Moreover, if it can be used as a distributed independent power source, it will be possible to use it as a power source for large-scale sensor networks, wearable electronics, and the like. In particular, when a thermoelectric conversion material made of an organic substance is used, the thermoelectric conversion layer can be formed in a printed pattern, which makes it possible to reduce the weight, reduce the cost, and increase the output due to the large area. In this case, in order to maintain the flatness of the thermoelectric conversion element unit, the temperature difference is generally applied in the direction perpendicular to the substrate of the unit.

特許文献１によると、電動機が高温になると、内部の永久磁石の温度が変化してしまい磁束が乱れ、電動機制御が不安定となる。その対策に、永久磁石の温度を推定して電動機を制御する構成が開示されている。
熱電変換層を印刷パターンとして有する熱電変換素子の一例として、特許文献２に開示された熱電発電素子が挙げられる。特許文献２の熱電変換素子（熱電発電素子）では、底部と頂部とが交互に繰り返された波形の基板（基材）に、印刷パターンからなる複数の熱電変換層（熱電変換単位）が形成され、複数の熱電変換層が直列接続されている。各熱電変換層は、基板の波形を構成する一つの凸部または凹部が有する一対の斜面の一方に形成され、他方には形成されていない。 According to Patent Document 1, when the temperature of the electric motor becomes high, the temperature of the internal permanent magnet changes, the magnetic flux is disturbed, and the electric motor control becomes unstable. As a countermeasure, a configuration is disclosed in which the temperature of the permanent magnet is estimated to control the electric motor.
As an example of a thermoelectric conversion element having a thermoelectric conversion layer as a printed pattern, there is a thermoelectric generation element disclosed in Patent Document 2. In the thermoelectric conversion element (thermoelectric power generation element) of Patent Document 2, a plurality of thermoelectric conversion layers (thermoelectric conversion units) made up of printed patterns are formed on a corrugated substrate (base material) in which bottom portions and top portions are alternately repeated. , a plurality of thermoelectric conversion layers are connected in series. Each thermoelectric conversion layer is formed on one of a pair of slopes of one projection or depression that constitutes the corrugation of the substrate, and is not formed on the other.

一方、エナジーハーベスティングの分野では電圧が重要であり、同じ発電量（電圧×電流）であっても、電圧が小さいと実用に耐えない。熱電変換モジュールの場合、２種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を生じさせ起電力を生じさせる（ゼーベック効果）。これは、ｐ型半導体とｎ型半導体を交互に組み合わせて使用することが一般的である。また、電圧はゼーベック係数×温度差×素子数で決まるが、ゼーベック係数は数１０～数１００μＶ／Ｋと小さい。よって、実用化のためには、モジュールの形状において、限られた高さで温度差を、限られた面積で素子数を、それぞれ増やす工夫が必要である。 On the other hand, voltage is important in the field of energy harvesting, and even if the amount of power generation is the same (voltage x current), if the voltage is too small, it will not be practical. In the case of a thermoelectric conversion module, two different kinds of metals or semiconductors are joined to generate a temperature difference between both ends to generate an electromotive force (Seebeck effect). It is common to alternately combine p-type semiconductors and n-type semiconductors. The voltage is determined by Seebeck coefficient x temperature difference x number of elements, but the Seebeck coefficient is as small as several tens to several hundred μV/K. Therefore, for practical use, it is necessary to devise ways to increase the temperature difference in a limited height and increase the number of elements in a limited area in the shape of the module.

特に、モジュールを構成する素子数（熱電変換単位の数）については、電子デバイスの形状として一般的な長方形のモジュールを考えると、熱電変換単位を列状に並べて、モジュールの端でジグザグに折り返すように直列接続させる構造が作りやすい。特許文献２の熱電変換素子は、この構造を有する。
特許文献２の熱電変換素子では、底部を吸熱側、頂部を放熱側とし、底部側と頂部側の温度差により発電が行われる。また、基板が波形に形成されていることで、吸熱側と放熱側との距離が大きくなる分、大きな温度差を得ることができる。これに対して、凹凸のない基板を有する熱電変換素子では、基板を水平に保持した状態では十分な温度差が得られない。 In particular, regarding the number of elements (the number of thermoelectric conversion units) that make up the module, considering that the module is generally rectangular in shape as an electronic device, the thermoelectric conversion units should be arranged in a row and folded back in a zigzag pattern at the edge of the module. It is easy to make a structure that connects in series to The thermoelectric conversion element of Patent Document 2 has this structure.
In the thermoelectric conversion element of Patent Document 2, the bottom is on the heat absorption side and the top is on the heat dissipation side, and electricity is generated by the temperature difference between the bottom side and the top side. Further, since the substrate is formed in a corrugated shape, the distance between the heat absorption side and the heat dissipation side is increased, so a large temperature difference can be obtained. On the other hand, in a thermoelectric conversion element having a substrate without unevenness, a sufficient temperature difference cannot be obtained when the substrate is held horizontally.

特許第６３２９８８７号公報Japanese Patent No. 6329887 国際公開２０１３／１１４８５４号パンフレットInternational publication 2013/114854 pamphlet

しかし、特許文献２の熱電素子では、熱電変換単位毎に、熱電変換単位の周囲に大気が触れる状態にすることができないため、放熱側である頂部を効果的に冷却するという点で改善の余地がある。
この発明の課題は、放熱側が効果的に冷却されて、高い発電性能が得られる熱電変換素子を提供することである。 However, in the thermoelectric element of Patent Document 2, since the surroundings of each thermoelectric conversion unit cannot be brought into contact with the atmosphere, there is room for improvement in terms of effectively cooling the top, which is the heat dissipation side. There is
An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion element in which the heat radiation side is effectively cooled and high power generation performance can be obtained.

上記課題を解決するために、この発明の第一態様は、下記の構成(1)～(3)を有する熱電変換素子を提供する。
(1)熱電変換単位が直列に複数形成されている基板を、隙間を介して並列に複数備えている。基板は、前記直列の方向に進む波形（凸凹の繰り返し）に形成されている。波形は一つの凸部または凹部が有する一対の斜面からなる。
(2)隣り合う基板において、波形を構成する凸部の頂点が前記直列の方向の異なる位置に存在する。
(3)熱電変換単位は、波形の一対の斜面に第一層および第二層を有し、これらの第一層および第二層は電気的に接続されている。前記第一層および前記第二層の少なくともいずれかは熱電変換材料からなる。隣り合う熱電変換単位の第一層と第二層とが電気的に接続されている。複数の基板は、それぞれ、前記直列の方向の両端に、第一層および第二層にそれぞれ電気的に接続された接続端子を有する。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a thermoelectric conversion element having the following configurations (1) to (3).
(1) A plurality of substrates on which a plurality of thermoelectric conversion units are formed in series are provided in parallel with a gap therebetween. The substrate is formed in a waveform (repetition of unevenness) that advances in the direction of the series. A corrugation consists of a pair of slanted surfaces of one convex or concave portion.
(2) In adjacent substrates, the apexes of the protrusions forming the waveform are present at different positions in the direction of the series.
(3) The thermoelectric conversion unit has a first layer and a second layer on a pair of wavy slopes, and these first and second layers are electrically connected. At least one of the first layer and the second layer is made of a thermoelectric conversion material. The first layer and the second layer of adjacent thermoelectric conversion units are electrically connected. Each of the substrates has connection terminals electrically connected to the first layer and the second layer at both ends in the series direction.

この発明の第二態様は、上記構成(1)(3)と下記の構成(4)を有する熱電変換素子を提供する。
(4)波形の一対の斜面の一方は他方よりも傾斜方向の寸法が大きい。
(5)隣り合う基板において、波形を構成する凸部の頂点が前記直列の方向の同じ位置に存在し、前記並列の方向で一方の斜面と他方の斜面が交互に存在する。 A second aspect of the present invention provides a thermoelectric conversion element having the above configurations (1) and (3) and the following configuration (4).
(4) One of the pair of wavy slopes is larger than the other in the slope direction.
(5) In adjacent substrates, the apexes of the convex portions forming the waveform are present at the same position in the series direction, and one slope and the other slope are alternately present in the parallel direction.

この発明の熱電変換素子によれば、放熱側が効果的に冷却されて、高い発電性能が得られることが期待できる。 According to the thermoelectric conversion element of the present invention, it can be expected that the heat radiation side is effectively cooled and high power generation performance is obtained.

第一実施形態の熱電変換素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a thermoelectric conversion element of a first embodiment; FIG. 第一実施形態の熱電変換素子を示す平面図である。It is a top view which shows the thermoelectric conversion element of 1st embodiment. 第一実施形態の熱電変換素子を示す側面図である。It is a side view which shows the thermoelectric conversion element of 1st embodiment. 第一実施形態の熱電変換素子を製造する際に使用する帯状体を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a belt-shaped body used when manufacturing the thermoelectric conversion element of the first embodiment; 第一実施形態の熱電変換素子を製造する際に使用する板状体を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a plate-like body used when manufacturing the thermoelectric conversion element of the first embodiment; 図５のＡ－Ａ断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5; 第二実施形態の熱電変換素子を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a thermoelectric conversion element of a second embodiment; 第二実施形態の熱電変換素子を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a thermoelectric conversion element of a second embodiment; 第二実施形態の熱電変換素子を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the thermoelectric conversion element of the second embodiment; 第二および第三実施形態の熱電変換素子を製造する際に使用する帯状体を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a belt-shaped body used when manufacturing the thermoelectric conversion elements of the second and third embodiments; 第二および第三実施形態の熱電変換素子を製造する際に使用する板状体を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a plate-like body used when manufacturing the thermoelectric conversion elements of the second and third embodiments; 図１１のＡ－Ａ断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11; 第三実施形態の熱電変換素子を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a thermoelectric conversion element of a third embodiment; 第三実施形態の熱電変換素子を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a thermoelectric conversion element of a third embodiment; 第三実施形態の熱電変換素子を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing the thermoelectric conversion element of the third embodiment;

以下、この発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。
［第一実施形態］
＜構成＞
図１～図３に示すように、この実施形態の熱電変換素子１は、五個の帯状の波形体１０１～１０５を有する。
波形体１０１～１０５は、それぞれ、帯状の波形基板２の上面に、五個の熱電変換単位１０が形成されたものである。五個の波形体１０１～１０５は同じものである。波形基板２の波形は、帯状の長手方向に進む波形（凸凹凸の繰り返し）であり、五個の熱電変換単位１０は、この長手方向に沿って直列に形成されている。
波形基板２は、長手方向両端に形成された平坦部２１と、両平坦部の間に形成された連続する五個の凸部２２を有する。五個の凸部２２は形状および寸法が同じである。一つの凸部２２は一対の斜面２２１，２２２からなり、隣り合う凸部２２の第一の斜面２２１および第二の斜面２２２が凹部２３を形成する。 Embodiments of the present invention will be described below. In the embodiments shown below, technically preferable limitations are made for carrying out the present invention, but the present invention is not limited to the embodiments shown below.
[First embodiment]
<Configuration>
As shown in FIGS. 1 to 3, the thermoelectric conversion element 1 of this embodiment has five strip-shaped corrugated bodies 101 to 105. FIG.
Each of the corrugated bodies 101 to 105 is formed by forming five thermoelectric conversion units 10 on the upper surface of the strip-shaped corrugated substrate 2 . The five corrugated bodies 101-105 are identical. The waveform of the corrugated substrate 2 is a belt-like longitudinal waveform (repetition of protrusions and depressions), and five thermoelectric conversion units 10 are formed in series along the longitudinal direction.
The corrugated substrate 2 has flat portions 21 formed at both ends in the longitudinal direction, and five continuous convex portions 22 formed between the flat portions. The five projections 22 have the same shape and size. One convex portion 22 is composed of a pair of slopes 221 and 222 , and the first slope 221 and the second slope 222 of the adjacent protrusions 22 form the recess 23 .

凸部２２を構成する第一の斜面２２１と第二の斜面２２２は、支持板５に垂直な基準線に対して線対称の形状を有する。つまり、図３に示すように、第一の斜面２２１の基準線に対する角度θ１と第二の斜面２２２の基準線に対する角度θ２は同じである。
また、凹部２３を構成する第一の斜面２２１と第二の斜面２２２についても、支持板５に垂直な基準線に対する第一の斜面２２１の角度θ３と、第二の斜面２２２の角度θ４とが同じである。また、θ１＝θ２＝θ３＝θ４である。よって、第一の斜面２２１と第二の斜面２２２とで傾斜方向の寸法は同じである。 The first slope 221 and the second slope 222 that constitute the convex portion 22 have a line-symmetrical shape with respect to a reference line perpendicular to the support plate 5 . That is, as shown in FIG. 3, the angle θ1 of the first slope 221 with respect to the reference line and the angle θ2 of the second slope 222 with respect to the reference line are the same.
Further, regarding the first slope 221 and the second slope 222 that constitute the recess 23, the angle θ3 of the first slope 221 and the angle θ4 of the second slope 222 with respect to the reference line perpendicular to the support plate 5 are are the same. Also, θ1=θ2=θ3=θ4. Therefore, the first slope 221 and the second slope 222 have the same dimension in the direction of inclination.

図１および図２に示すように、熱電変換単位１０は、導電率が異なる第一層３１および第二層３２と、第一層３１および第二層３２を接続する第一配線層４１を有する。第一層３１および第二層３２は、波形基板２の一つの凸部２２を構成する一対の斜面２２１，２２２の上面に、それぞれ形成されている。波形基板２の凸部２２の最頂部には第一層３１および第二層３２が存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１および第二層３２の端部の上面に第一配線層４１が存在する。
第一層３１は、ｐ型導電性高分子（熱電変換材料）からなり、第二層３２は銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。第二層３２としてｎ型導電性高分子（熱電変換材料）からなる層を設けてもよい。この実施形態では、ｎ型導電性高分子の代替として銀ペーストの硬化物からなる第二層３２を設けている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the thermoelectric conversion unit 10 has a first layer 31 and a second layer 32 having different conductivities, and a first wiring layer 41 connecting the first layer 31 and the second layer 32. . The first layer 31 and the second layer 32 are respectively formed on the upper surfaces of a pair of slopes 221 and 222 forming one convex portion 22 of the corrugated substrate 2 . There is a portion where the first layer 31 and the second layer 32 do not exist in the topmost portion of the convex portion 22 of the corrugated substrate 2, and on the upper surface of the portion and the end portions of the first layer 31 and the second layer 32 continuing to this portion, A first wiring layer 41 is present.
The first layer 31 is made of a p-type conductive polymer (thermoelectric conversion material), and the second layer 32 is made of a cured silver paste (conductive material). A layer made of an n-type conductive polymer (thermoelectric conversion material) may be provided as the second layer 32 . In this embodiment, a second layer 32 made of a cured silver paste is provided as an alternative to the n-type conductive polymer.

五個の熱電変換単位１０は、隣り合う熱電変換単位１０の第一層３１と第二層３２の両方に渡って形成された第二配線層４２により、直列に接続されている。第二配線層４２も第一配線層４１と同様に、基板２の凹部２３の最底部には第一層３１および第二層３２が存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１および第二層３２の端部の上面に第二配線層４２が存在する。
波形体１０１～１０５の長手方向（直列の方向）の両端に、接続端子層４３が形成されている。接続端子層４３は波形基板２の平坦部２１に直接形成され、接続端子層４３に連続する第三配線層４４が、第一層３１および第二層３２の上にそれぞれ形成されている。
第一配線層４１、第二配線層４２、接続端子層４３、および第三配線層４４は、銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。 The five thermoelectric conversion units 10 are connected in series by the second wiring layer 42 formed over both the first layer 31 and the second layer 32 of the adjacent thermoelectric conversion units 10 . As with the first wiring layer 41, the second wiring layer 42 also has a portion where the first layer 31 and the second layer 32 do not exist at the bottommost portion of the concave portion 23 of the substrate 2, and the portion and the first wiring layer continuous therewith are formed. A second wiring layer 42 is present on the upper surface of the end portions of the layer 31 and the second layer 32 .
Connection terminal layers 43 are formed at both ends of the corrugated bodies 101 to 105 in the longitudinal direction (the direction of series). The connection terminal layer 43 is formed directly on the flat portion 21 of the corrugated substrate 2, and a third wiring layer 44 continuous with the connection terminal layer 43 is formed on the first layer 31 and the second layer 32, respectively.
The first wiring layer 41, the second wiring layer 42, the connection terminal layer 43, and the third wiring layer 44 are made of cured silver paste (conductive material).

図２は図１を上から見た図であり、図２に示すように、五個の波形体１０１～１０５は、長方形の支持板５の上面に、隙間６を介して並列に配置されている。そのため、支持板５を成す長方形の短辺は、波形体１０１～１０５の幅（並列の方向Ｐの寸法）の合計値よりも大きい。そして、隙間６の寸法ｔは波形体１０１～１０５の一つの幅Ｗ１よりも小さい。また、支持板５を成す長方形の長辺は、波形体１０１～１０５の長手方向寸法よりも大きい。以下においては、支持板５を成す長方形の短辺の寸法を支持板５の幅、長辺の寸法を支持板５の長さと称する。
なお、隙間６の存在により、隣り合う波形体１０１～１０５同士が接触して短絡することが防止できるとともに、隣り合う波形体１０１～１０５が隙間６を挟んで対向する面の冷却効果が得られる。 2 is a top view of FIG. 1. As shown in FIG. 2, five corrugated bodies 101 to 105 are arranged in parallel on the upper surface of a rectangular support plate 5 with gaps 6 interposed therebetween. there is Therefore, the short side of the rectangle forming the support plate 5 is larger than the total width of the corrugated bodies 101 to 105 (dimension in the parallel direction P). The dimension t of the gap 6 is smaller than the width W1 of one of the corrugated bodies 101-105. Further, the long sides of the rectangle forming the support plate 5 are larger than the longitudinal dimension of the corrugated bodies 101-105. Hereinafter, the dimension of the short side of the rectangle forming the support plate 5 is called the width of the support plate 5, and the dimension of the long side is called the length of the support plate 5. As shown in FIG.
Due to the presence of the gap 6, it is possible to prevent the adjacent corrugated bodies 101 to 105 from coming into contact with each other and to short-circuit each other. .

五個の波形体１０１～１０５のうち、支持板５の幅方向両端の波形体１０１，１０５と、幅方向中央部の波形体１０３は、各長手方向一端を支持板５の長さ方向一端に合わせて配置されている。波形体１０１と波形体１０３との間の波形体１０２、および波形体１０３と波形体１０５との間の波形体１０４は、各長手方向他端を支持板５の長さ方向他端に合わせて配置されている。また、波形体１０１，１０５，１０３は、第二層３２が形成された端部を支持板５の長さ方向一端に向けて配置され、波形体１０２，１０４は、第二層３２が形成された端部を支持板５の長さ方向他端に向けて配置されている。そして、波形体１０１～１０５の凹部２３および平坦部２１の下面が、支持板５の上面に固定されている（図１および図３参照）。 Of the five corrugated bodies 101 to 105, the corrugated bodies 101 and 105 at both ends in the width direction of the support plate 5 and the corrugated body 103 at the center in the width direction have one longitudinal end at one end in the length direction of the support plate 5. placed together. The corrugated body 102 between the corrugated body 101 and the corrugated body 103 and the corrugated body 104 between the corrugated body 103 and the corrugated body 105 are aligned with the other longitudinal end of the support plate 5 . are placed. The corrugated bodies 101, 105, and 103 are arranged with the end portion where the second layer 32 is formed facing one end in the length direction of the support plate 5, and the corrugated bodies 102 and 104 where the second layer 32 is formed. The end portion of the support plate 5 is directed toward the other lengthwise end of the support plate 5 . The bottom surfaces of the concave portions 23 and the flat portions 21 of the corrugated bodies 101 to 105 are fixed to the top surface of the support plate 5 (see FIGS. 1 and 3).

その結果、図１および図３に示すように、五個の波形体１０１～１０５において、隣り合う波形体１０１～１０５の波形は、位相がずれて逆になっている。つまり、隣り合う波形基板２において、波形を構成する凸部２２の頂点が長手方向（直列の方向Ｓ）の異なる位置に存在している。
また、波形体１０１と波形体１０３と波形体１０５は波形の位相が同じであるが、波形体１０１と波形体１０３の間には波形体１０２がずれた位相で存在するため、両波形体１０１，１０３の間には、側面視で波形体１０２と斜面同士が重なる部分を除いて、波形体１０２の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。波形体１０３と波形体１０５についても同様に、両波形体１０３，１０５の間には、側面視で波形体１０４と斜面同士が重なる部分を除いて、波形体１０４の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。 As a result, as shown in FIGS. 1 and 3, in the five corrugated bodies 101-105, the corrugations of adjacent corrugated bodies 101-105 are out of phase and opposite to each other. That is, in adjacent corrugated substrates 2, the apexes of the convex portions 22 forming the corrugation are present at different positions in the longitudinal direction (the direction S of series).
In addition, although the corrugated body 101, the corrugated body 103, and the corrugated body 105 have the same waveform phase, the corrugated body 102 exists between the corrugated body 101 and the corrugated body 103 with a shifted phase. , 103, there is a gap whose dimension is the widthwise dimension of the corrugated body 102 plus twice the dimension t of the gap 6, except for the portion where the corrugated body 102 and the slopes overlap each other in a side view. Similarly, for the corrugated body 103 and the corrugated body 105, there is a gap 6 between the corrugated bodies 103 and 105 in the width direction of the corrugated body 104 except for the portion where the corrugated body 104 and the slopes overlap each other when viewed from the side. There is a gap whose size is two times the dimension t.

さらに、図１および図２に示すように、隣り合う基板の接続端子層４３が配線４５で接続されて、全ての熱電変換単位１０が全体で直列接続されている。直列接続の両端に存在する接続端子層４３が外部端子４３１として機能し、外部配線４６の一端が外部端子４３１に接続されて、他端が熱電変換素子１の外部に出ている。図３では配線４５および外部配線４６が省略されている。 Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, connection terminal layers 43 of adjacent substrates are connected by wiring 45, and all thermoelectric conversion units 10 are connected in series as a whole. The connection terminal layers 43 present at both ends of the series connection function as external terminals 431 , one end of the external wiring 46 is connected to the external terminal 431 , and the other end is outside the thermoelectric conversion element 1 . In FIG. 3, wiring 45 and external wiring 46 are omitted.

＜使用方法と作用効果＞
この実施形態の熱電変換素子１を使用する際には、支持板５を例えば、電動機などの熱源（例えば、特許文献１の図３の電動機のハウジングの一部の平面部）の上に設置することにより、第一層３１および第二層３２の底部（凹部２３側の部分）を高温にするとともに、第一層３１および第二層３２の頂部を冷却して低温にする。この冷却は、例えば、図３に示す熱電変換素子１の側面から、波形体１０１～１０５と支持板５との間に大気を流通させることにより行う。 <Method of use and effect>
When using the thermoelectric conversion element 1 of this embodiment, the support plate 5 is installed on a heat source such as an electric motor (for example, a flat portion of the housing of the electric motor in FIG. 3 of Patent Document 1). As a result, the bottom portions of the first layer 31 and the second layer 32 (portions on the concave portion 23 side) are raised to a high temperature, and the top portions of the first layer 31 and the second layer 32 are cooled to a low temperature. This cooling is performed, for example, by circulating air between the corrugated bodies 101 to 105 and the support plate 5 from the side surface of the thermoelectric conversion element 1 shown in FIG.

ここで、全ての波形体１０１～１０５の波形の位相が同じ（凸部２２の頂点が直列の方向Ｓで一致している）場合には、隙間６が狭いと、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０２～１０４の幅方向両端面、支持板５の幅方向一端部に配置された波形体１０１の内側（波形体１０２側）の端面、および他端部に配置された波形体１０５の内側（波形体１０４側）の端面には、ほとんど当たらない。つまり、通気による冷却効果が発揮されない。よって、全ての波形体１０１～１０５の冷却が不十分になって、各熱電変換単位１０に生じる温度差が小さくなる。 Here, when the phases of the waveforms of all the corrugated bodies 101 to 105 are the same (the apexes of the convex portions 22 are aligned in the serial direction S), if the gap 6 is narrow, the atmosphere during cooling will Width direction end faces of the corrugated bodies 102 to 104 arranged at the width direction central part of the support plate 5, inner (corrugated body 102 side) end faces of the corrugated body 101 arranged at one width direction end part of the support plate 5, and It hardly hits the end face inside (on the side of the corrugated body 104) of the corrugated body 105 arranged at the other end. In other words, the cooling effect due to ventilation is not exhibited. Therefore, the cooling of all the corrugated bodies 101 to 105 becomes insufficient, and the temperature difference occurring in each thermoelectric conversion unit 10 becomes small.

これに対して、この実施形態の熱電変換素子１では、五個の波形体１０１～１０５の波形の位相が、隣同士で逆になっている（凸部２２の頂点が直列の方向Ｓで異なる）ため、隙間６が狭くても、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０２～１０４の幅方向両端面と、支持板５の幅方向両端部に配置された波形体１０１，１０５の内側の端面にも十分に当たる。よって、全ての波形体１０１～１０５が効率的に冷却されて、各熱電変換単位１０に生じる温度差が大きくなる。
その結果、この実施形態の熱電変換素子１によれば、各熱電変換単位１０に大きな温度差を生じさせて、高い発電性能を得ることができる。 On the other hand, in the thermoelectric conversion element 1 of this embodiment, the phases of the waveforms of the five corrugated bodies 101 to 105 are opposite to each other (the apexes of the convex parts 22 are different in the series direction S). ), even if the gap 6 is narrow, the air during cooling can flow through both widthwise end faces of the corrugated bodies 102 to 104 arranged in the widthwise central portion of the support plate 5 and both widthwise end portions of the support plate 5. The inner end faces of the arranged corrugated bodies 101, 105 are also sufficiently hit. Therefore, all the corrugated bodies 101 to 105 are efficiently cooled, and the temperature difference occurring in each thermoelectric conversion unit 10 increases.
As a result, according to the thermoelectric conversion element 1 of this embodiment, it is possible to generate a large temperature difference in each thermoelectric conversion unit 10 and obtain high power generation performance.

＜製造方法＞
この実施形態の熱電変換素子１は、以下に示す方法で製造することができる。
この方法では、図４に示す平板状の帯状体７を、波形に成形することで波形体１０１～１０５を作製している。そのために、先ず、図５に示す板状体７０を作製する。
図５に示すように、板状体７０の平面形状は長方形であって、この長方形の短辺の寸法（幅）Ｗ２が、五枚の波形体１０１～１０５の幅Ｗ１の合計値に相当する。図６に示すように、板状体７０は、基板２００、第一層３１０、第二層３２０、第一配線層４１０、第二配線層４２０、接続端子層４３０、および第三配線層４４０を有する。つまり、これらの基板２００および各層は、波形体１０１～１０５の波形基板２および対応する各層（第一層３１、第二層３２、第一配線層４１、第二配線層４２、接続端子層４３、第三配線層４４）の幅Ｗ１の五倍で形成されている。 <Manufacturing method>
The thermoelectric conversion element 1 of this embodiment can be manufactured by the method shown below.
In this method, the wavy bodies 101 to 105 are produced by forming the flat strip 7 shown in FIG. 4 into a wavy shape. For this purpose, first, a plate-like body 70 shown in FIG. 5 is produced.
As shown in FIG. 5, the planar shape of the plate-like body 70 is a rectangle, and the dimension (width) W2 of the short side of this rectangle corresponds to the total value of the widths W1 of the five corrugated bodies 101-105. . As shown in FIG. 6, the plate-like body 70 includes a substrate 200, a first layer 310, a second layer 320, a first wiring layer 410, a second wiring layer 420, a connection terminal layer 430, and a third wiring layer 440. have. In other words, these substrates 200 and layers are the corrugated substrates 2 of the corrugated bodies 101 to 105 and the corresponding layers (first layer 31, second layer 32, first wiring layer 41, second wiring layer 42, connection terminal layer 43). , and the width W1 of the third wiring layer 44).

また、板状体７０は、第一層３１０、第二層３２０、第一配線層４１０、および第二配線層４２０で構成された熱電変換単位１００を、直列に五個有する。
板状体７０を作製する際には、先ず、合成樹脂製の基板２００の上面の五箇所に、ｐ型導電性高分子を含むペーストを用いた印刷工程により、第一層３１０を長方形の平面形状で形成する。つまり、一つの熱電変換単位１００に一つの第一層３１０を形成する。次に、一つの熱電変換単位１００に一つの第二層３２０を、銀ペーストを用いた印刷工程により、第一層３１０の隣に、所定の隙間を開けて、第一層３１０と同じ平面形状および厚さで形成する。このようにして、基板２００の上面に、五個の熱電変換単位１００を構成する全ての第一層３１０および第二層３２０からなる熱電変換パターンが形成される。 Also, the plate-like body 70 has five thermoelectric conversion units 100 in series, each of which is composed of a first layer 310 , a second layer 320 , a first wiring layer 410 and a second wiring layer 420 .
When the plate-like body 70 is produced, first, the first layer 310 is formed into a rectangular plane by a printing process using a paste containing a p-type conductive polymer on five locations on the upper surface of the synthetic resin substrate 200. Form in shape. That is, one first layer 310 is formed in one thermoelectric conversion unit 100 . Next, one second layer 320 is formed on one thermoelectric conversion unit 100 by a printing process using silver paste, next to the first layer 310 with a predetermined gap, and the same planar shape as the first layer 310 and form in thickness. In this way, a thermoelectric conversion pattern consisting of all the first layers 310 and second layers 320 constituting the five thermoelectric conversion units 100 is formed on the upper surface of the substrate 200 .

次に、この熱電変換パターン上に、第一配線層４１０、第二配線層４２０、接続端子層４３０、および第三配線層４４０からなる導電層パターンを、銀ペーストを用いた印刷工程により形成する。図５および図６に示すように、第一配線層４１０および第二配線層４２０は、基板２００上の第一層３１０と第二層３２０との隙間内と、この隙間に近い第一層３１０および第二層３２０の上の端部に連続して形成する。また、接続端子層４３０および第三配線層４４０は連続したパターンであって、接続端子層４３０は基板２００の上に直接、第三配線層４４０は、図５の左端では第一層３１０の上に、右端では第二層３２０の上に形成する。 Next, a conductive layer pattern composed of the first wiring layer 410, the second wiring layer 420, the connection terminal layer 430, and the third wiring layer 440 is formed on the thermoelectric conversion pattern by a printing process using silver paste. . As shown in FIGS. 5 and 6, the first wiring layer 410 and the second wiring layer 420 are arranged in the gap between the first layer 310 and the second layer 320 on the substrate 200 and the first layer 310 near this gap. and the upper end of the second layer 320 are continuously formed. The connection terminal layer 430 and the third wiring layer 440 are continuous patterns. The connection terminal layer 430 is directly on the substrate 200, and the third wiring layer 440 is on the first layer 310 at the left end of FIG. 2, and is formed on the second layer 320 at the right end.

次に、板状体７０を幅方向で五等分に切断して、五枚の帯状体７を得る。
次に、平板状の帯状体７を波形に成形することで波形体１０１～１０５を作製する。波形の成形は、波形に対応する雄部および雌部を有する金型を用意し、五分割された基板２００の裏面側に雄部を表面側に雌部を押し当てて加熱しながら加圧する（加熱加圧成形を行う）。これにより、第一層３１および第二層３２と、五分割された基板２００の第一層３１および第二層３２が形成されている部分を延伸変形させて、凸部２２と凹部２３を形成する。
次に、図１および図２に示す配置で、各波形体１０１～１０５の凹部２３の下面および平坦部２１の下面を、支持板５の上面に接着剤で固定する。 Next, the plate-shaped body 70 is cut into five equal parts in the width direction to obtain five belt-shaped bodies 7 .
Next, the wavy bodies 101 to 105 are produced by forming the flat belt-shaped body 7 into a wavy shape. To form the corrugation, a mold having male and female parts corresponding to the corrugation is prepared, and the male part is pressed against the back side of the substrate 200 divided into five parts, and the female part is pressed against the front side to heat and pressurize ( heat and pressure molding). As a result, the first layer 31 and the second layer 32, and the portion of the substrate 200 divided into five parts where the first layer 31 and the second layer 32 are formed are stretched and deformed to form the convex portion 22 and the concave portion 23. do.
Next, in the arrangement shown in FIGS. 1 and 2, the bottom surfaces of the recesses 23 and the bottom surfaces of the flat portions 21 of each corrugated body 101-105 are fixed to the top surface of the support plate 5 with an adhesive.

［第二実施形態］
＜構成＞
図７～図９に示すように、この実施形態の熱電変換素子１Ａは、五個の帯状の波形体１０６～１１０を有する。
波形体１０６～１１０は、それぞれ、帯状の波形基板２Ａの上面に、五個の熱電変換単位１０Ａが形成されたものである。五個の波形体１０６～１１０は同じものである。波形基板２Ａの波形は、帯状の長手方向に進む波形（凸凹凸の繰り返し）であり、五個の熱電変換単位１０Ａは、この長手方向に沿って直列に形成されている。 [Second embodiment]
<Configuration>
As shown in FIGS. 7 to 9, the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment has five strip-shaped corrugated bodies 106 to 110. FIG.
Each of the corrugated bodies 106 to 110 is formed by forming five thermoelectric conversion units 10A on the top surface of a strip-shaped corrugated substrate 2A. The five corrugations 106-110 are identical. The waveform of the corrugated substrate 2A is a belt-like longitudinal waveform (repetition of convex and concave portions), and the five thermoelectric conversion units 10A are formed in series along the longitudinal direction.

波形基板２Ａは、長手方向両端に形成された平坦部２１と、両平坦部の間に形成された連続する五個の凸部２２Ａを有する。五個の凸部２２Ａは形状および寸法が同じである。一つの凸部２２Ａは一対の斜面２２１Ａ，２２２Ａからなり、隣り合う凸部２２Ａの斜面２２１Ａおよび斜面２２２Ａが凹部２３Ａを形成する。
凸部２２Ａを構成する第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａは、支持板５に垂直な基準線に対して非対称の形状を有する。つまり、図９に示すように、第一の斜面２２１Ａの基準線に対する角度θ１と第二の斜面２２２Ａの基準線に対する角度θ２は異なり、θ１はθ２より小さい。この例では、θ１は約１４．５°であり、θ２は約５５°である。 The corrugated substrate 2A has flat portions 21 formed at both ends in the longitudinal direction, and five continuous convex portions 22A formed between the flat portions. The five projections 22A have the same shape and size. One convex portion 22A is composed of a pair of slopes 221A and 222A, and the slopes 221A and 222A of the adjacent protrusions 22A form the recess 23A.
The first slope 221A and the second slope 222A that constitute the convex portion 22A have an asymmetrical shape with respect to the reference line perpendicular to the support plate 5 . That is, as shown in FIG. 9, the angle θ1 of the first slope 221A with respect to the reference line and the angle θ2 of the second slope 222A with respect to the reference line are different, and θ1 is smaller than θ2. In this example, θ1 is about 14.5° and θ2 is about 55°.

また、凹部２３Ａを構成する第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａについても、支持板５に垂直な基準線に対する第一の斜面２２１Ａの角度θ３と、第二の斜面２２２Ａの角度θ４とが異なり、θ３はθ４より小さい。この例では、θ３は約１４．５°であり、θ４は約５５°である。つまり、θ１＝θ３＜θ２＝θ４である。よって、第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａとで傾斜方向の寸法が異なり、第一の斜面２２１Ａよりも第二の斜面２２２Ａの方が傾斜方向の寸法が大きい。
なお、θ１～θ４の別の例として、θ１＝θ３＝５°とθ２＝θ４＝２５°の組合せが挙げられる。凸部２２Ａの頂部は、製造工程で平板状の帯状体７Ａを曲げる際に破損しないための丸みを有する。 Further, regarding the first slope 221A and the second slope 222A that constitute the recess 23A, the angle θ3 of the first slope 221A and the angle θ4 of the second slope 222A with respect to the reference line perpendicular to the support plate 5 are Unlike, θ3 is less than θ4. In this example, θ3 is about 14.5° and θ4 is about 55°. That is, θ1=θ3<θ2=θ4. Therefore, the first slope 221A and the second slope 222A have different dimensions in the inclination direction, and the second slope 222A has a larger dimension in the inclination direction than the first slope 221A.
Another example of θ1 to θ4 is a combination of θ1=θ3=5° and θ2=θ4=25°. The tops of the projections 22A are rounded so as not to be damaged when the flat strip 7A is bent in the manufacturing process.

図７および図８に示すように、熱電変換単位１０Ａは、導電率が異なる第一層３１Ａおよび第二層３２Ａと、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａを接続する第一配線層４１Ａを有する。第一層３１Ａおよび第二層３２Ａは、波形基板２Ａの一つの凸部２２Ａを構成する一対の斜面２２１Ａ，２２２Ａの上面に、それぞれ形成されている。波形基板２Ａの凸部２２Ａの最頂部には第一層３１Ａおよび第二層３２Ａが存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの端部の上面に第一配線層４１Ａが存在する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the thermoelectric conversion unit 10A has a first layer 31A and a second layer 32A having different conductivities, and a first wiring layer 41A connecting the first layer 31A and the second layer 32A. . The first layer 31A and the second layer 32A are respectively formed on the upper surfaces of a pair of slopes 221A and 222A forming one convex portion 22A of the corrugated substrate 2A. There is a portion where the first layer 31A and the second layer 32A do not exist at the highest portion of the convex portion 22A of the corrugated substrate 2A, and on the upper surface of the portion and the end portions of the first layer 31A and the second layer 32A connected to this portion A first wiring layer 41A is present.

第一層３１Ａは、ｐ型導電性高分子（熱電変換材料）からなり、第二層３２Ａは銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。第二層３２Ａとしてｎ型導電性高分子（熱電変換材料）からなる層を設けてもよい。この実施形態では、ｎ型導電性高分子の代替として銀ペーストの硬化物からなる第二層３２Ａを設けている。つまり、傾斜方向の寸法が大きい第二の斜面２２２Ａ上の第二層３２Ａは、傾斜方向の寸法が小さい第一の斜面２２１Ａ上の第一層３１Ａよりも、導電率の高い材料で形成されている。 The first layer 31A is made of a p-type conductive polymer (thermoelectric conversion material), and the second layer 32A is made of a cured silver paste (conductive material). A layer made of an n-type conductive polymer (thermoelectric conversion material) may be provided as the second layer 32A. In this embodiment, a second layer 32A made of a cured silver paste is provided as an alternative to the n-type conductive polymer. In other words, the second layer 32A on the second slope 222A with a larger dimension in the direction of inclination is made of a material with higher conductivity than the first layer 31A on the first slope 221A with a smaller dimension in the direction of inclination. there is

五個の熱電変換単位１０Ａは、隣り合う熱電変換単位１０Ａの第一層３１Ａと第二層３２Ａの両方に渡って形成された第二配線層４２Ａにより、直列に接続されている。第二配線層４２Ａも第一配線層４１Ａと同様に、波形基板２Ａの凹部２３Ａの最底部には第一層３１Ａおよび第二層３２Ａが存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの端部の上面に第二配線層４２Ａが存在する。
波形体１０６～１１０の長手方向（直列接続の方向）の両端に、接続端子層４３が形成されている。接続端子層４３は波形基板２Ａの平坦部２１に直接形成され、接続端子層４３に連続する第三配線層４４Ａが、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの上にそれぞれ形成されている。
第一配線層４１Ａ、第二配線層４２Ａ、接続端子層４３、および第三配線層４４Ａは、銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。 The five thermoelectric conversion units 10A are connected in series by a second wiring layer 42A formed over both the first layer 31A and the second layer 32A of the adjacent thermoelectric conversion units 10A. Similarly to the first wiring layer 41A, the second wiring layer 42A also has a portion where the first layer 31A and the second layer 32A do not exist at the bottommost portion of the concave portion 23A of the corrugated substrate 2A. A second wiring layer 42A exists on the upper surface of the end of the first layer 31A and the second layer 32A.
Connection terminal layers 43 are formed at both ends of the corrugated bodies 106 to 110 in the longitudinal direction (direction of series connection). The connection terminal layer 43 is formed directly on the flat portion 21 of the corrugated substrate 2A, and a third wiring layer 44A continuous with the connection terminal layer 43 is formed on the first layer 31A and the second layer 32A, respectively.
The first wiring layer 41A, the second wiring layer 42A, the connection terminal layer 43, and the third wiring layer 44A are made of cured silver paste (conductive material).

図８は図７を上から見た図であり、図８に示すように、五個の波形体１０６～１１０は、長方形の支持板５の上面に、隙間６を介して並列に配置されている。そのため、支持板５を成す長方形の短辺は、波形体１０６～１１０の幅（並列の方向の寸法）の合計値よりも大きい。そして、隙間６の寸法ｔは波形体１０６～１１０の一つの幅よりも小さい。また、支持板５を成す長方形の長辺は、波形体１０６～１１０の長手方向寸法と同じである。以下においては、支持板５を成す長方形の短辺の寸法を支持板５の幅、長辺の寸法を支持板５の長さと称する。
なお、隙間６の存在により、隣り合う波形体１０６～１１０同士が接触して短絡することが防止できるとともに、隣り合う波形体１０６～１１０が隙間６を挟んで対向する面の冷却効果が得られる。 FIG. 8 is a top view of FIG. 7. As shown in FIG. 8, five corrugated bodies 106 to 110 are arranged in parallel on the upper surface of the rectangular support plate 5 with gaps 6 interposed therebetween. there is Therefore, the short side of the rectangle forming the support plate 5 is larger than the total width (dimension in the parallel direction) of the corrugated bodies 106-110. The dimension t of the gap 6 is smaller than the width of one of the corrugated bodies 106-110. The long sides of the rectangle forming the support plate 5 are the same as the longitudinal dimension of the corrugated bodies 106-110. Hereinafter, the dimension of the short side of the rectangle forming the support plate 5 is called the width of the support plate 5, and the dimension of the long side is called the length of the support plate 5. As shown in FIG.
Due to the presence of the gap 6, it is possible to prevent the adjacent corrugated bodies 106 to 110 from coming into contact with each other and to short-circuit each other. .

五個の波形体１０６～１１０のうち、支持板５の幅方向両端の波形体１０６，１１０と、幅方向中央部の波形体１０８は、各長手方向一端を支持板５の長さ方向一端に合わせて配置されている。波形体１０６と波形体１０８との間の波形体１０７、および波形体１０８と波形体１１０との間の波形体１０９は、各長手方向他端を支持板５の長さ方向他端に合わせて配置されている。また、波形体１０６，１１０，１０８は、第二層３２Ａが形成された端部を支持板５の長さ方向一端に向けて配置され、波形体１０７，１０９は、第二層３２Ａが形成された端部を支持板５の長さ方向他端に向けて配置されている。そして、波形体１０６～１１０の凹部２３Ａおよび平坦部２１の下面が、支持板５の上面に固定されている（図７および図９参照）。 Of the five corrugated bodies 106 to 110, the corrugated bodies 106 and 110 at both ends in the width direction of the support plate 5 and the corrugated body 108 at the center in the width direction have one longitudinal end at one end in the length direction of the support plate 5. placed together. The corrugated body 107 between the corrugated body 106 and the corrugated body 108 and the corrugated body 109 between the corrugated body 108 and the corrugated body 110 are aligned with the other longitudinal end of the support plate 5 in the longitudinal direction. are placed. The corrugated bodies 106, 110, and 108 are arranged with the end portion where the second layer 32A is formed facing one end in the length direction of the support plate 5, and the corrugated bodies 107 and 109 are arranged where the second layer 32A is formed. The end portion of the support plate 5 is directed toward the other lengthwise end of the support plate 5 . The bottom surfaces of the concave portions 23A and the flat portions 21 of the corrugated bodies 106 to 110 are fixed to the top surface of the support plate 5 (see FIGS. 7 and 9).

その結果、図７および図９に示すように、隣り合う波形基板２Ａにおいて、波形を構成する凸部２２Ａの頂点は長手方向（直列の方向Ｓ）の同じ位置に存在し、幅方向（並列の方向Ｐ）で第一の斜面（一方の斜面）２２１Ａと第二の斜面（他方の斜面）２２２Ａが交互に存在している。
また、波形体１０６と波形体１０８との間には、側面視で波形体１０７と斜面同士および凸部２２Ａの頂部同士が重なる部分を除いて、波形体１０７の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。波形体１０８と波形体１１０についても同様に、両波形体１０８，１１０の間には、側面視で波形体１０９と斜面同士および凸部２２Ａの頂部が重なる部分を除いて、波形体１０９の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。 As a result, as shown in FIGS. 7 and 9, in the adjacent corrugated substrates 2A, the apexes of the convex portions 22A forming the corrugations are present at the same position in the longitudinal direction (serial direction S) and in the width direction (parallel direction S). A first slope (one slope) 221A and a second slope (the other slope) 222A alternate in the direction P).
Between the corrugated body 106 and the corrugated body 108, except for the portions where the corrugated body 107 and the slopes overlap with each other and the tops of the convex portions 22A overlap each other in a side view, the dimension of the gap 6 is equal to the width dimension of the corrugated body 107. There is a gap whose size is two times t. Likewise for the corrugated body 108 and the corrugated body 110, there is a width of the corrugated body 109 between the corrugated bodies 108 and 110 except for the portions where the corrugated body 109 and the slopes and the tops of the convex portions 22A overlap when viewed from the side. There is a gap whose dimension is the directional dimension plus twice the dimension t of the gap 6 .

さらに、図７および図８に示すように、隣り合う基板の接続端子層４３が配線４５で接続されて、全ての熱電変換単位１０Ａが全体で直列接続されている。直列接続の両端となる接続端子層４３が外部端子４３１として機能し、外部配線４６の一端が外部端子４３１に接続されて、他端が熱電変換素子１Ａの外部に出ている。図９では配線４５および外部配線４６が省略されている。 Furthermore, as shown in FIGS. 7 and 8, connection terminal layers 43 of adjacent substrates are connected by wiring 45, and all thermoelectric conversion units 10A are connected in series as a whole. The connection terminal layers 43, which are both ends of the series connection, function as external terminals 431, one end of the external wiring 46 is connected to the external terminal 431, and the other end is outside the thermoelectric conversion element 1A. In FIG. 9, wiring 45 and external wiring 46 are omitted.

＜使用方法と作用効果＞
この実施形態の熱電変換素子１Ａを使用する際には、支持板５を例えば、電動機などの熱源（例えば、特許文献１の図３の電動機のハウジングの一部の平面部）の上に設置することにより、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの底部（凹部２３Ａ側の部分）を高温にするとともに、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの頂部を冷却して低温にする。この冷却は、例えば、図９に示す熱電変換素子１の側面から、波形体１０６～１１０と支持板５との間に大気を流通させることにより行う。 <Method of use and effect>
When using the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment, the support plate 5 is installed on a heat source such as an electric motor (for example, a flat portion of a part of the housing of the electric motor in FIG. 3 of Patent Document 1). As a result, the bottom portions of the first layer 31A and the second layer 32A (the portion on the side of the concave portion 23A) are raised to a high temperature, and the top portions of the first layer 31A and the second layer 32A are cooled to a low temperature. This cooling is performed, for example, by circulating air between the corrugated bodies 106 to 110 and the support plate 5 from the side surface of the thermoelectric conversion element 1 shown in FIG.

ここで、全ての波形体１０６～１１０がそれぞれ有する非対称の凸部２２Ａが、隣り合う波形体１０６～１１０で同じ向きに揃えられている（凸部の頂点が直列の方向Ｓで一致しているだけでなく、並列の方向Ｐで第一の斜面２２１Ａおよび第二の斜面２２２Ａが全て同じ位置に存在する）場合には、隙間６が狭いと、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０６～１１０の幅方向両端面、支持板５の幅方向一端部に配置された波形体１０６の内側（波形体１０７側）の端面、および他端部に配置された波形体１１０の内側（波形体１０９側）の端面には、ほとんど当たらない。つまり、通気による冷却効果が発揮されない。よって、全ての波形体１０６～１１０の冷却が不十分になって、各熱電変換単位１０Ａに生じる温度差が小さくなる。 Here, the asymmetric convex portions 22A of all the corrugated bodies 106 to 110, respectively, are aligned in the same direction in the adjacent corrugated bodies 106 to 110 (the apexes of the convex portions are aligned in the serial direction S). In addition, when the first slope 221A and the second slope 222A are all present at the same position in the parallel direction P), if the gap 6 is narrow, the atmosphere during cooling will not reach the width of the support plate 5. Arranged on both width direction end faces of the corrugated bodies 106 to 110 arranged in the direction central part, the inner end face (corrugated body 107 side) of the corrugated body 106 arranged at one width direction end part of the support plate 5, and the other end part The inner end face (on the side of the corrugated body 109) of the corrugated body 110 that has been formed is hardly hit. In other words, the cooling effect due to ventilation is not exhibited. Therefore, cooling of all corrugated bodies 106 to 110 becomes insufficient, and the temperature difference occurring in each thermoelectric conversion unit 10A becomes small.

これに対して、この実施形態の熱電変換素子１Ａでは、全ての波形体１０６～１１０がそれぞれ有する非対称の凸部２２Ａの頂点は、直列の方向Ｓで同じではあるが、第一の斜面２２１Ａおよび第二の斜面２２２Ａが並列の方向Ｐで交互に存在するため、隙間６が狭くても、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０７～１０９の幅方向両端面と、支持板５の幅方向両端部に配置された波形体１０６，１１０の内側の端面にも十分に当たる。よって、全ての波形体１０６～１１０が効率的に冷却されて、各熱電変換単位１０Ａに生じる温度差が大きくなる。
その結果、この実施形態の熱電変換素子１Ａによれば、各熱電変換単位１０Ａに大きな温度差を生じさせて、高い発電性能を得ることができる。 On the other hand, in the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment, the apexes of the asymmetric convex portions 22A of all the corrugated bodies 106 to 110 are the same in the serial direction S, but the first slopes 221A and Since the second inclined planes 222A are alternately arranged in the parallel direction P, even if the gap 6 is narrow, the air during cooling can penetrate the width of the corrugated bodies 107 to 109 arranged in the widthwise central portion of the support plate 5. Both end faces in the direction and inner end faces of the corrugated bodies 106 and 110 arranged at both end portions in the width direction of the support plate 5 are sufficiently hit. Therefore, all the corrugated bodies 106 to 110 are efficiently cooled, and the temperature difference generated in each thermoelectric conversion unit 10A is increased.
As a result, according to the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment, it is possible to generate a large temperature difference in each thermoelectric conversion unit 10A and obtain high power generation performance.

さらに、第二実施形態の熱電変換素子１Ａでは、導電率の低い材料で形成された第一層３１Ａの第一の斜面２２１Ａに沿った長さが、導電率の高い材料で形成された第二層３２Ａの第二の斜面２２２Ａに沿った長さより短いため、第一層３１と第二層３２が同じ長さの斜面に形成されている第一実施形態の熱電変換素子１よりも、発熱量を多くすることができる。これは、凸部２２，２２Ａの直列の方向Ｓの寸法が同じ場合、第二実施形態の熱電変換素子１Ａの方が第一実施形態の熱電変換素子１よりも第一層３１，３１Ａの第一の斜面２２１，２２１Ａに沿った長さが短くなることで、抵抗が小さくなり、第二実施形態の熱電変換素子１Ａの方が第一実施形態の熱電変換素子１よりも第二層３２，３２Ａの第二の斜面２２２，２２２Ａに沿った長さは長くなるが、これに伴う抵抗の上昇量は僅かなためである。 Furthermore, in the thermoelectric conversion element 1A of the second embodiment, the length along the first slope 221A of the first layer 31A formed of a material with low conductivity is the second layer formed of a material with high conductivity. Since the length along the second slope 222A of the layer 32A is shorter than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment in which the first layer 31 and the second layer 32 are formed on slopes of the same length, the amount of heat generated is can be increased. This is because the thermoelectric conversion element 1A of the second embodiment has a higher number of the first layers 31 and 31A than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment when the dimensions in the series direction S of the convex portions 22 and 22A are the same. As the length along one slope 221, 221A becomes shorter, the resistance becomes smaller, and the thermoelectric conversion element 1A of the second embodiment has the second layer 32, This is because although the length of 32A along the second slopes 222 and 222A is longer, the amount of increase in resistance associated with this is slight.

なお、この実施形態の熱電変換素子１Ａでは、波形基板２Ａの幅方向（図８のＰ方向）に形成されている熱電変換単位１０Ａの数は一つであるが、波形基板２Ａの幅方向に隙間を開けて複数の熱電変換単位１０Ａが形成されていてもよい。
また、この実施形態の熱電変換素子１Ａは、五個の熱電変換単位１０Ａが直列に接続された五個の波状体１０６～１１０を有するため、２５個の熱電変換単位が直列に接続された状態になっている。これに対して、例えば、一つの波状体の直列の数を１４個、並列に配置する波状体の数を１０個とすることで、１４０個の熱電変換単位が直列に接続された熱電変換素子を得ることができる。 In addition, in the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment, the number of thermoelectric conversion units 10A formed in the width direction of the corrugated substrate 2A (the P direction in FIG. 8) is one, but in the width direction of the corrugated substrate 2A A plurality of thermoelectric conversion units 10A may be formed with gaps between them.
In addition, since the thermoelectric conversion element 1A of this embodiment has five corrugated bodies 106 to 110 in which five thermoelectric conversion units 10A are connected in series, a state in which 25 thermoelectric conversion units are connected in series It has become. On the other hand, for example, by setting the number of one corrugated body in series to 14 and the number of corrugated bodies to be arranged in parallel to 10, a thermoelectric conversion element in which 140 thermoelectric conversion units are connected in series. can be obtained.

一方、非対称の凸部２２Ａが、隣り合う波形体１０６～１１０で同じ向きに揃えられている点のみが熱電変換素子１Ａとは異なる熱電変換素子は、上述のような効率的な冷却効果は得られないが、第一層３１Ａの斜面に沿った長さが第二層３２Ａの斜面に沿った長さより短いことで発熱量を多くできる効果は得られる。 On the other hand, the thermoelectric conversion element, which differs from the thermoelectric conversion element 1A only in that the asymmetric convex portions 22A are aligned in the same direction on the adjacent corrugated bodies 106 to 110, can obtain the efficient cooling effect as described above. However, since the length along the slope of the first layer 31A is shorter than the length along the slope of the second layer 32A, the effect of increasing the amount of heat generated can be obtained.

＜製造方法＞
この実施形態の熱電変換素子１Ａは、以下に示す方法で製造することができる。
この方法では、図１０に示す平板状の帯状体７Ａを、波形に成形することで波形体１０６～１１０を作製している。そのために、先ず、図１１に示す板状体７０Ａを作製する。
図１１に示すように、板状体７０Ａの平面形状は長方形であって、この長方形の短辺の寸法（幅）Ｗ２が、五枚の波形体１０６～１１０の幅Ｗ１の合計値に相当する。図１２に示すように、板状体７０Ａは、基板２００、第一層３１０Ａ、第二層３２０Ａ、第一配線層４１０Ａ、第二配線層４２０Ａ、接続端子層４３０、および第三配線層４４０を有する。つまり、これらの基板２００および各層は、波形体１０６～１１０の波形基板２Ａおよび対応する各層（第一層３１Ａ、第二層３２Ａ、第一配線層４１Ａ、第二配線層４２Ａ、接続端子層４３、第三配線層４４Ａ）の幅Ｗ１の五倍で形成されている。 <Manufacturing method>
The thermoelectric conversion element 1A of this embodiment can be manufactured by the method shown below.
In this method, the wavy bodies 106 to 110 are produced by forming the flat strip 7A shown in FIG. 10 into a wavy shape. For this purpose, first, a plate-like body 70A shown in FIG. 11 is produced.
As shown in FIG. 11, the planar shape of the plate-like body 70A is a rectangle, and the dimension (width) W2 of the short sides of this rectangle corresponds to the total value of the widths W1 of the five corrugated bodies 106-110. . As shown in FIG. 12, the plate-like body 70A includes a substrate 200, a first layer 310A, a second layer 320A, a first wiring layer 410A, a second wiring layer 420A, a connection terminal layer 430, and a third wiring layer 440. have. In other words, these substrates 200 and layers are the corrugated substrate 2A of corrugated bodies 106 to 110 and corresponding layers (first layer 31A, second layer 32A, first wiring layer 41A, second wiring layer 42A, connection terminal layer 43 , and the width W1 of the third wiring layer 44A).

また、板状体７０Ａは、第一層３１０Ａ、第二層３２０Ａ、第一配線層４１０Ａ、および第二配線層４２０Ａで構成された熱電変換単位１００Ａを、直列に五個有する。
板状体７０Ａを作製する際には、先ず、合成樹脂製の基板２００の上面の五箇所に、ｐ型導電性高分子を含むペーストを用いた印刷工程により第一層３１０Ａを長方形の平面形状で形成する。つまり、一つの熱電変換単位１００Ａに一つの第一層３１０Ａを形成する。次に、一つの熱電変換単位１００Ａに一つの第二層３２０Ａを、銀ペーストを用いた印刷工程により、第一層３１０Ａの隣に、所定の隙間を開けて、第一層３１０Ａと同じ平面形状および厚さで形成する。このようにして、基板２００の上面に、五個の熱電変換単位１００Ａを構成する全ての第一層３１０Ａおよび第二層３２０Ａからなる熱電変換パターンが形成される。 Moreover, the plate-like body 70A has five thermoelectric conversion units 100A in series, which are composed of a first layer 310A, a second layer 320A, a first wiring layer 410A, and a second wiring layer 420A.
When manufacturing the plate-like body 70A, first, the first layer 310A is formed into a rectangular planar shape by a printing process using a paste containing a p-type conductive polymer at five locations on the upper surface of the synthetic resin substrate 200. form with That is, one first layer 310A is formed in one thermoelectric conversion unit 100A. Next, one second layer 320A is applied to one thermoelectric conversion unit 100A by a printing process using silver paste, next to the first layer 310A with a predetermined gap, and the same planar shape as the first layer 310A and form in thickness. In this way, a thermoelectric conversion pattern consisting of all the first layers 310A and the second layers 320A constituting the five thermoelectric conversion units 100A is formed on the upper surface of the substrate 200. FIG.

次に、この熱電変換パターン上に、第一配線層４１０Ａ、第二配線層４２０Ａ、接続端子層４３０、および第三配線層４４０からなる導電層パターンを、銀ペーストを用いた印刷工程により形成する。図１１および図１２に示すように、第一配線層４１０Ａおよび第二配線層４２０Ａは、基板２００上の第一層３１０Ａと第二層３２０Ａとの隙間内と、この隙間に近い第一層３１０Ａおよび第二層３２０Ａの上の端部に連続して形成する。また、接続端子層４３０および第三配線層４４０は連続したパターンであって、接続端子層４３０は基板２００の上に直接、第三配線層４４０は、図１１の左端では第一層３１０Ａの上に、右端では第二層３２０Ａの上に形成する。 Next, a conductive layer pattern composed of the first wiring layer 410A, the second wiring layer 420A, the connection terminal layer 430, and the third wiring layer 440 is formed on the thermoelectric conversion pattern by a printing process using silver paste. . As shown in FIGS. 11 and 12, the first wiring layer 410A and the second wiring layer 420A are arranged in the gap between the first layer 310A and the second layer 320A on the substrate 200 and the first layer 310A near the gap. and the upper end of the second layer 320A. The connection terminal layer 430 and the third wiring layer 440 are continuous patterns. Second, the right end is formed on the second layer 320A.

次に、板状体７０Ａを幅方向で五等分に切断して、五枚の帯状体７を得る。
次に、平板状の帯状体７Ａを波形に成形することで波形体１０６～１１０を作製する。波形の成形は、波形に対応する雄部および雌部を有する金型を用意し、五分割された基板２００の裏面側に雄部を表面側に雌部を押し当てて加熱しながら加圧する（加熱加圧成形を行う）。これにより、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａと、五分割された基板２００の第一層３１Ａおよび第二層３２Ａが形成されている部分を延伸変形させて、凸部２２Ａと凹部２３Ａを形成する。
次に、図７および図８に示す配置で、各波形体１０６～１１０の凹部２３Ａの下面および平坦部２１の下面を、支持板５の上面に接着剤で固定する。 Next, the plate-shaped body 70A is cut into five equal parts in the width direction to obtain five belt-shaped bodies 7. As shown in FIG.
Next, corrugated bodies 106 to 110 are produced by corrugating the plate-like belt-shaped body 7A. To form the corrugation, a mold having male and female parts corresponding to the corrugation is prepared, and the male part is pressed against the back side of the substrate 200 divided into five parts, and the female part is pressed against the front side to heat and pressurize ( heat and pressure molding). As a result, the first layer 31A and the second layer 32A, and the portion of the substrate 200 divided into five parts where the first layer 31A and the second layer 32A are formed are stretched and deformed to form the convex portion 22A and the concave portion 23A. do.
Next, in the arrangement shown in FIGS. 7 and 8, the bottom surfaces of the concave portions 23A and the bottom surfaces of the flat portions 21 of each corrugated body 106-110 are fixed to the top surface of the support plate 5 with an adhesive.

［第三実施形態］
＜構成＞
図１３～図１５に示すように、この実施形態の熱電変換素子１Ｂは、五個の帯状の波形体１０６～１１０を有する。
波形体１０６～１１０は、それぞれ、帯状の波形基板２Ａの上面に、五個の熱電変換単位１０Ａが形成されたものである。五個の波形体１０６～１１０は同じものである。波形基板２Ａの波形は、帯状の長手方向に進む波形（凸凹凸の繰り返し）であり、五個の熱電変換単位１０Ａは、この長手方向に沿って直列に形成されている。 [Third embodiment]
<Configuration>
As shown in FIGS. 13 to 15, the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment has five strip-shaped corrugated bodies 106 to 110. FIG.
Each of the corrugated bodies 106 to 110 is formed by forming five thermoelectric conversion units 10A on the top surface of a strip-shaped corrugated substrate 2A. The five corrugations 106-110 are identical. The waveform of the corrugated substrate 2A is a belt-like longitudinal waveform (repetition of convex and concave portions), and the five thermoelectric conversion units 10A are formed in series along the longitudinal direction.

波形基板２Ａは、長手方向両端に形成された平坦部２１と、両平坦部の間に形成された連続する五個の凸部２２Ａを有する。五個の凸部２２Ａは形状および寸法が同じである。一つの凸部２２Ａは一対の斜面２２１Ａ，２２２Ａからなり、隣り合う凸部２２Ａの第一の斜面２２１Ａおよび第二の斜面２２２Ａが凹部２３Ａを形成する。
凸部２２Ａを構成する第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａは、支持板５に垂直な基準線に対して非対称の形状を有する。つまり、図１５に示すように、第一の斜面２２１Ａの基準線に対する角度θ１と第二の斜面２２２Ａの基準線に対する角度θ２は異なり、θ１はθ２より小さい。この例では、θ１は約１４．５°であり、θ２は約５５°である。 The corrugated substrate 2A has flat portions 21 formed at both ends in the longitudinal direction, and five continuous convex portions 22A formed between the flat portions. The five projections 22A have the same shape and size. One convex portion 22A consists of a pair of slopes 221A and 222A, and the first slope 221A and the second slope 222A of the adjacent protrusions 22A form the recess 23A.
The first slope 221A and the second slope 222A that constitute the convex portion 22A have an asymmetrical shape with respect to the reference line perpendicular to the support plate 5 . That is, as shown in FIG. 15, the angle .theta.1 of the first slope 221A with respect to the reference line and the angle .theta.2 of the second slope 222A with respect to the reference line are different, and .theta.1 is smaller than .theta.2. In this example, θ1 is about 14.5° and θ2 is about 55°.

また、凹部２３Ａを構成する第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａについても、支持板５に垂直な基準線に対する第一の斜面２２１Ａの角度θ３と、第二の斜面２２２Ａの角度θ４とが異なり、θ３はθ４より小さい。この例では、θ３は約１４．５°であり、θ４は約５５°である。つまり、θ１＝θ３＜θ２＝θ４である。よって、第一の斜面２２１Ａと第二の斜面２２２Ａとで傾斜方向の寸法が異なり、第一の斜面２２１Ａよりも第二の斜面２２２Ａの方が傾斜方向の寸法が大きい。
なお、θ１～θ４の別の例として、θ１＝θ３＝５°とθ２＝θ４＝２５°の組合せが挙げられる。凸部２２Ａの頂部は、製造工程で平板状の帯状体７Ａを曲げる際に破損しないための丸みを有する。 Further, regarding the first slope 221A and the second slope 222A that constitute the recess 23A, the angle θ3 of the first slope 221A and the angle θ4 of the second slope 222A with respect to the reference line perpendicular to the support plate 5 are Unlike, θ3 is less than θ4. In this example, θ3 is about 14.5° and θ4 is about 55°. That is, θ1=θ3<θ2=θ4. Therefore, the first slope 221A and the second slope 222A have different dimensions in the inclination direction, and the second slope 222A has a larger dimension in the inclination direction than the first slope 221A.
Another example of θ1 to θ4 is a combination of θ1=θ3=5° and θ2=θ4=25°. The tops of the projections 22A are rounded so as not to be damaged when the flat strip 7A is bent in the manufacturing process.

図１３および図１４に示すように、熱電変換単位１０Ａは、導電率が異なる第一層３１Ａおよび第二層３２Ａと、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａを接続する第一配線層４１を有する。第一層３１Ａおよび第二層３２Ａは、波形基板２Ａの一つの凸部２２Ａを構成する一対の斜面２２１Ａ，２２２Ａの上面に、それぞれ形成されている。波形基板２Ａの凸部２２Ａの最頂部には第一層３１Ａおよび第二層３２Ａが存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの端部の上面に第一配線層４１が存在する。 As shown in FIGS. 13 and 14, the thermoelectric conversion unit 10A has a first layer 31A and a second layer 32A having different conductivities, and a first wiring layer 41 connecting the first layer 31A and the second layer 32A. . The first layer 31A and the second layer 32A are respectively formed on the upper surfaces of a pair of slopes 221A and 222A forming one convex portion 22A of the corrugated substrate 2A. There is a portion where the first layer 31A and the second layer 32A do not exist at the highest portion of the convex portion 22A of the corrugated substrate 2A, and on the upper surface of the portion and the end portions of the first layer 31A and the second layer 32A connected to this portion A first wiring layer 41 is present.

第一層３１Ａは、ｐ型導電性高分子（熱電変換材料）からなり、第二層３２Ａは銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。第二層３２Ａとしてｎ型導電性高分子（熱電変換材料）からなる層を設けてもよい。この実施形態では、ｎ型導電性高分子の代替として銀ペーストの硬化物からなる第二層３２Ａを設けている。つまり、傾斜方向の寸法が大きい第二の斜面２２２Ａ上の第二層３２Ａは、傾斜方向の寸法が小さい第一の斜面２２１Ａ上の第一層３１Ａよりも、導電率の高い材料で形成されている。 The first layer 31A is made of a p-type conductive polymer (thermoelectric conversion material), and the second layer 32A is made of a cured silver paste (conductive material). A layer made of an n-type conductive polymer (thermoelectric conversion material) may be provided as the second layer 32A. In this embodiment, a second layer 32A made of a cured silver paste is provided as an alternative to the n-type conductive polymer. In other words, the second layer 32A on the second slope 222A with a larger dimension in the direction of inclination is made of a material with higher conductivity than the first layer 31A on the first slope 221A with a smaller dimension in the direction of inclination. there is

五個の熱電変換単位１０Ａは、隣り合う熱電変換単位１０Ａの第一層３１Ａと第二層３２Ａの両方に渡って形成された第二配線層４２により、直列に接続されている。第二配線層４２も第一配線層４１と同様に、波形基板２Ａの凹部２３Ａの最底部には第一層３１Ａおよび第二層３２Ａが存在しない部分があり、その部分とこれに連続する第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの端部の上面に第二配線層４２が存在する。
波形体１０６～１１０の長手方向（直列接続の方向）の両端に、接続端子層４３が形成されている。接続端子層４３は波形基板２Ａの平坦部２１に直接形成され、接続端子層４３に連続する第三配線層４４Ａが、第一層３１おＡよび第二層３２Ａの上にそれぞれ形成されている。
第一配線層４１Ａ、第二配線層４２Ａ、接続端子層４３、および第三配線層４４Ａは、銀ペーストの硬化物（導電性材料）からなる。 The five thermoelectric conversion units 10A are connected in series by a second wiring layer 42 formed over both the first layer 31A and the second layer 32A of the adjacent thermoelectric conversion units 10A. Similarly to the first wiring layer 41, the second wiring layer 42 also has a portion where the first layer 31A and the second layer 32A do not exist at the bottommost portion of the concave portion 23A of the corrugated substrate 2A. A second wiring layer 42 exists on the upper surface of the end of the first layer 31A and the second layer 32A.
Connection terminal layers 43 are formed at both ends of the corrugated bodies 106 to 110 in the longitudinal direction (direction of series connection). The connection terminal layer 43 is formed directly on the flat portion 21 of the corrugated substrate 2A, and a third wiring layer 44A continuous with the connection terminal layer 43 is formed on the first layer 31A and the second layer 32A, respectively. .
The first wiring layer 41A, the second wiring layer 42A, the connection terminal layer 43, and the third wiring layer 44A are made of cured silver paste (conductive material).

図１４は図１３を上から見た図であり、図１４に示すように、五個の波形体１０６～１１０は、長方形の支持板５の上面に、隙間６を介して並列に配置されている。そのため、支持板５を成す長方形の短辺は、波形体１０６～１１０の幅（並列の方向の寸法）の合計値よりも大きい。そして、隙間６の寸法ｔは波形体１０６～１１０の一つの幅よりも小さい。また、支持板５を成す長方形の長辺は、波形体１０６～１１０の長手方向寸法と同じである。以下においては、支持板５を成す長方形の短辺の寸法を支持板５の幅、長辺の寸法を支持板５の長さと称する。 14 is a top view of FIG. 13. As shown in FIG. 14, five corrugated bodies 106 to 110 are arranged in parallel on the upper surface of a rectangular support plate 5 with gaps 6 between them. there is Therefore, the short side of the rectangle forming the support plate 5 is larger than the total width (dimension in the parallel direction) of the corrugated bodies 106-110. The dimension t of the gap 6 is smaller than the width of one of the corrugated bodies 106-110. The long sides of the rectangle forming the support plate 5 are the same as the longitudinal dimension of the corrugated bodies 106-110. Hereinafter, the dimension of the short side of the rectangle forming the support plate 5 is called the width of the support plate 5, and the dimension of the long side is called the length of the support plate 5. As shown in FIG.

なお、隙間６の存在により、隣り合う波形体１０６～１１０同士が接触して短絡することが防止できるとともに、隣り合う波形体１０６～１１０が隙間６を挟んで対向する面の冷却効果が得られる。
五個の波形体１０６～１１０は、各長手方向両端を支持板５の長さ方向両端に合わせて配置されている。また、波形体１０６，１０８，１１０は、第二層３２Ａが形成された端部を支持板５の長さ方向一端に向けて配置され、波形体１０７，１０９は、第二層３２Ａが形成された端部を支持板５の長さ方向他端に向けて配置されている。そして、波形体１０６～１１０の凹部２３Ａおよび平坦部２１の下面が、支持板５の上面に固定されている（図１３および図１５参照）。 Due to the presence of the gap 6, it is possible to prevent the adjacent corrugated bodies 106 to 110 from coming into contact with each other and to short-circuit each other. .
The five corrugated bodies 106 to 110 are arranged with their longitudinal ends aligned with the longitudinal ends of the support plate 5 . The corrugated bodies 106, 108, and 110 are arranged with the end portion where the second layer 32A is formed facing one end in the length direction of the support plate 5, and the corrugated bodies 107 and 109 are arranged where the second layer 32A is formed. The end portion of the support plate 5 is directed toward the other lengthwise end of the support plate 5 . The bottom surfaces of the concave portions 23A and the flat portions 21 of the corrugated bodies 106 to 110 are fixed to the top surface of the support plate 5 (see FIGS. 13 and 15).

その結果、図１３および図１５に示すように、波形体１０６～１１０がそれぞれ有する非対称の凸部２２Ａが、隣り合う波形体１０６～１１０で逆向きになっている。つまり、隣り合う波形基板２Ａにおいて、波形を構成する凸部２２Ａの頂点が長手方向（直列の方向Ｓ）の異なる位置に存在している。
また、波形体１０６と波形体１０８との間には、側面視で波形体１０７と斜面同士および凹部２３Ａの底部同士が重なる部分を除いて、波形体１０７の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。波形体１０８と波形体１１０についても同様に、両波形体１０８，１１０の間には、側面視で波形体１０９と斜面同士および凹部２３Ａの底部が重なる部分を除いて、波形体１０９の幅方向寸法に隙間６の寸法ｔの二倍を足した寸法の隙間が存在する。 As a result, as shown in FIGS. 13 and 15, the asymmetric protrusions 22A of corrugations 106-110 are opposite in adjacent corrugations 106-110. That is, in adjacent corrugated substrates 2A, the apexes of the convex portions 22A forming the corrugations are present at different positions in the longitudinal direction (serial direction S).
Between the corrugated body 106 and the corrugated body 108, except for the portions where the corrugated body 107 and the slopes and the bottoms of the recesses 23A overlap in side view, the width dimension of the corrugated body 107 is equal to the dimension t of the gap 6. There is a gap with a dimension that is twice as large as Similarly, with regard to the corrugated body 108 and the corrugated body 110, there is a widthwise direction of the corrugated body 109 between the corrugated bodies 108 and 110 except for the portion where the corrugated body 109 overlaps with the slope and the bottom of the recess 23A overlaps when viewed from the side. There is a gap whose size is equal to twice the dimension t of gap 6 .

さらに、図１３および図１４に示すように、隣り合う基板の接続端子層４３が配線４５で接続されて、全ての熱電変換単位１０Ａが全体で直列接続されている。直列接続の両端となる接続端子層４３が外部端子４３１として機能し、外部配線４６の一端が外部端子４３１に接続されて、他端が熱電変換素子１Ｂの外部に出ている。図９では配線４５および外部配線４６が省略されている。 Furthermore, as shown in FIGS. 13 and 14, connection terminal layers 43 of adjacent substrates are connected by wiring 45, and all thermoelectric conversion units 10A are connected in series as a whole. The connection terminal layers 43 at both ends of the series connection function as external terminals 431, one end of the external wiring 46 is connected to the external terminal 431, and the other end is outside the thermoelectric conversion element 1B. In FIG. 9, wiring 45 and external wiring 46 are omitted.

＜使用方法と作用効果＞
この実施形態の熱電変換素子１Ｂを使用する際には、支持板５を例えば、電動機などの熱源（例えば、特許文献１の図３の電動機のハウジングの一部の平面部）の上に設置することにより、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの底部（凹部２３Ａ側の部分）を高温にするとともに、第一層３１Ａおよび第二層３２Ａの頂部を冷却して低温にする。この冷却は、例えば、図９に示す熱電変換素子１の側面から、波形体１０６～１１０と支持板５との間に大気を流通させることにより行う。 <Method of use and effect>
When using the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment, the support plate 5 is installed on a heat source such as an electric motor (for example, a flat portion of the housing of the electric motor in FIG. 3 of Patent Document 1). As a result, the bottom portions of the first layer 31A and the second layer 32A (the portion on the side of the concave portion 23A) are raised to a high temperature, and the top portions of the first layer 31A and the second layer 32A are cooled to a low temperature. This cooling is performed, for example, by circulating air between the corrugated bodies 106 to 110 and the support plate 5 from the side surface of the thermoelectric conversion element 1 shown in FIG.

ここで、全ての波形体１０６～１１０がそれぞれ有する非対称の凸部２２Ａが、隣り合う波形体１０６～１１０で同じ向きに揃えられている（凸部２２Ａの頂点が直列の方向Ｓで一致しているとともに、並列の方向Ｐで第一の斜面２２１Ａおよび第二の斜面２２２Ａが全て同じ位置に存在する）場合には、隙間６が狭いと、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０６～１１０の幅方向両端面、支持板５の幅方向一端部に配置された波形体１０６の内側（波形体１０７側）の端面、および他端部に配置された波形体１１０の内側（波形体１０９側）の端面には、ほとんど当たらない。つまり、通気による冷却効果が発揮されない。よって、全ての波形体１０６～１１０の冷却が不十分になって、各熱電変換単位１０Ａに生じる温度差が小さくなる。 Here, the asymmetric convex portions 22A of all the corrugated bodies 106 to 110, respectively, are aligned in the same direction in the adjacent corrugated bodies 106 to 110 (the apexes of the convex portions 22A are aligned in the serial direction S). and the first slope 221A and the second slope 222A are all located at the same position in the parallel direction P), if the gap 6 is narrow, the atmosphere during cooling will flow in the width direction of the support plate 5. Width direction end faces of the corrugated bodies 106 to 110 arranged in the central part, inner (corrugated body 107 side) end faces of the corrugated bodies 106 arranged at one width direction end part of the support plate 5, and arranged at the other end part The end surface of the corrugated body 110 on the inner side (on the corrugated body 109 side) hardly hits. In other words, the cooling effect due to ventilation is not exhibited. Therefore, cooling of all corrugated bodies 106 to 110 becomes insufficient, and the temperature difference occurring in each thermoelectric conversion unit 10A becomes small.

これに対して、この実施形態の熱電変換素子１Ｂでは、全ての波形体１０６～１１０がそれぞれ有する非対称の凸部２２Ａが、隣同士で逆になっている（凸部２２Ａの頂点が直列の方向Ｓで異なる）ため、隙間６が狭くても、冷却の際の大気は、支持板５の幅方向中央部に配置された波形体１０７～１０９の幅方向両端面と、支持板５の幅方向両端部に配置された波形体１０６，１１０の内側の端面にも十分に当たる。よって、全ての波形体１０６～１１０が効率的に冷却されて、各熱電変換単位１０Ｂに生じる温度差が大きくなる。 On the other hand, in the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment, the asymmetric convex portions 22A of all the corrugated bodies 106 to 110 are opposite to each other (the apexes of the convex portions 22A are arranged in series). S), even if the gap 6 is narrow, the atmosphere at the time of cooling is exposed to both widthwise end surfaces of the corrugated bodies 107 to 109 arranged in the widthwise central portion of the support plate 5 and the widthwise direction of the support plate 5. The inner end faces of the corrugated bodies 106, 110 arranged at both ends are also sufficiently hit. Therefore, all the corrugated bodies 106 to 110 are efficiently cooled, and the temperature difference generated in each thermoelectric conversion unit 10B is increased.

その結果、この実施形態の熱電変換素子１Ｂによれば、各熱電変換単位１０Ａに大きな温度差を生じさせて、高い発電性能を得ることができる。
また、第三実施形態の熱電変換素子１Ｂは、支持板５の上面の長さ方向全体に波形体１０６～１１０が存在しているのに対して、第一実施形態の熱電変換素子１では、支持板５の上面の長さ方向の一部に波形体１０１～１０５が存在していない部分がある。つまり、第三実施形態の熱電変換素子１Ｂは第一実施形態の熱電変換素子１よりも、支持板５の上面の利用効率が高いため、小型化の点で有利である。 As a result, according to the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment, it is possible to generate a large temperature difference in each thermoelectric conversion unit 10A and obtain high power generation performance.
Further, in the thermoelectric conversion element 1B of the third embodiment, the corrugated bodies 106 to 110 are present over the entire upper surface of the support plate 5 in the length direction, whereas in the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment, A part of the upper surface of the support plate 5 in the longitudinal direction has a portion where the corrugated bodies 101 to 105 do not exist. That is, the thermoelectric conversion element 1B of the third embodiment has a higher utilization efficiency of the upper surface of the support plate 5 than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment, and is therefore advantageous in miniaturization.

さらに、第三実施形態の熱電変換素子１Ｂでは、導電率の低い材料で形成された第一層３１Ａの第一の斜面２２１Ａに沿った長さが、導電率の高い材料で形成された第二層３２Ａの第二の斜面２２２Ａに沿った長さより短いため、第一層３１と第二層３２が同じ長さの斜面に形成されている第一実施形態の熱電変換素子１よりも、発熱量を多くすることができる。これは、凸部２２，２２Ａの直列の方向Ｓの寸法が同じ場合、第三実施形態の熱電変換素子１Ｂの方が第一実施形態の熱電変換素子１よりも第一層３１，３１Ａの第一の斜面２２１，２２１Ａに沿った長さが短くなることで、抵抗が小さくなり、第三実施形態の熱電変換素子１Ｂの方が第一実施形態の熱電変換素子１よりも第二層３２，３２Ａの第二の斜面２２２，２２２Ａに沿った長さは長くなるが、これに伴う抵抗の上昇量は僅かなためである。 Furthermore, in the thermoelectric conversion element 1B of the third embodiment, the length along the first slope 221A of the first layer 31A formed of a material with low conductivity is the second Since the length along the second slope 222A of the layer 32A is shorter than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment in which the first layer 31 and the second layer 32 are formed on slopes of the same length, the amount of heat generated is can be increased. This is because the thermoelectric conversion element 1B of the third embodiment has a higher number of the first layers 31 and 31A than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment when the projections 22 and 22A have the same dimension in the series direction S. Since the length along one of the slopes 221 and 221A is shortened, the resistance is reduced, and the thermoelectric conversion element 1B of the third embodiment has the second layers 32, 32 and 32 more than the thermoelectric conversion element 1 of the first embodiment. This is because although the length of 32A along the second slopes 222 and 222A is longer, the amount of increase in resistance associated with this is slight.

なお、この実施形態の熱電変換素子１Ｂでは、波形基板２Ａの幅方向（図１４のＰ方向）に形成されている熱電変換単位１０Ａの数は一つであるが、波形基板２Ａの幅方向に隙間を開けて複数の熱電変換単位１０Ａが形成されていてもよい。
また、この実施形態の熱電変換素子１Ｂは、五個の熱電変換単位１０Ａが直列に接続された五個の波状体１０６～１１０を有するため、２５個の熱電変換単位が直列に接続された状態になっている。これに対して、例えば、一つの波状体の直列の数を１４個、並列に配置する波状体の数を１０個とすることで、１４０個の熱電変換単位が直列に接続された熱電変換素子を得ることができる。 In the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment, the number of thermoelectric conversion units 10A formed in the width direction of the corrugated substrate 2A (the P direction in FIG. 14) is one, but the number of thermoelectric conversion units 10A formed in the width direction of the corrugated substrate 2A A plurality of thermoelectric conversion units 10A may be formed with gaps between them.
In addition, since the thermoelectric conversion element 1B of this embodiment has five corrugated bodies 106 to 110 in which five thermoelectric conversion units 10A are connected in series, a state in which 25 thermoelectric conversion units are connected in series It has become. On the other hand, for example, by setting the number of one corrugated body in series to 14 and the number of corrugated bodies to be arranged in parallel to 10, a thermoelectric conversion element in which 140 thermoelectric conversion units are connected in series. can be obtained.

一方、非対称の凸部２２Ａが、隣り合う波形体１０６～１１０で同じ向きに揃えられている点のみが熱電変換素子１Ａとは異なる熱電変換素子は、上述のような効率的な冷却効果は得られないが、第一層３１Ａの第一の斜面２２１Ａに沿った長さが第二層３２Ａの第二の斜面２２２Ａに沿った長さより短いことで発熱量を多くできる効果は得られる。 On the other hand, the thermoelectric conversion element, which differs from the thermoelectric conversion element 1A only in that the asymmetric convex portions 22A are aligned in the same direction on the adjacent corrugated bodies 106 to 110, can obtain the efficient cooling effect as described above. However, since the length of the first layer 31A along the first slope 221A is shorter than the length of the second layer 32A along the second slope 222A, the effect of increasing the amount of heat generated can be obtained.

＜製造方法＞
この実施形態の熱電変換素子１Ｂは、以下に示す方法で製造することができる。
第二実施形態の熱電変換素子１Ａと同じ方法で波形体１０６～１１０を作製した後、図１３および図１４に示す配置で、各波形体１０６～１１０の凹部２３Ａの下面および平坦部２１の下面を、支持板５の上面に接着剤で固定する。 <Manufacturing method>
The thermoelectric conversion element 1B of this embodiment can be manufactured by the method shown below.
After producing the corrugated bodies 106 to 110 by the same method as the thermoelectric conversion element 1A of the second embodiment, the lower surfaces of the concave portions 23A and the lower surfaces of the flat portions 21 of the corrugated bodies 106 to 110 are arranged in the arrangement shown in FIGS. is fixed to the upper surface of the support plate 5 with an adhesive.

１ 熱電変換素子
１Ａ 熱電変換素子
１Ｂ 熱電変換素子
１０ 熱電変換単位
１０Ａ 熱電変換単位
１０１ 波形体
１０２ 波形体
１０３ 波形体
１０４ 波形体
１０５ 波形体
１０６ 波形体
１０７ 波形体
１０８ 波形体
１０９ 波形体
１１０ 波形体
２，２Ａ 波形基板
２１ 平坦部
２２，２２Ａ 凸部
２２１，２２１Ａ 第一の斜面（一方の斜面）
２２２，２２２Ａ 第二の斜面（他方の斜面）
２３，２３Ａ 凹部
３１，３１Ａ 第一層
３２，３１Ａ 第二層
４１，４１Ａ 第一配線層
４２，４２Ａ 第二配線層
４３ 接続端子層
４３１ 外部端子
４４，４４Ａ 第三配線層
４５ 配線
４６ 外部配線
５ 支持板
６ 隙間
Ｓ 直列の方向
Ｐ 並列の方向 1 thermoelectric conversion element 1A thermoelectric conversion element 1B thermoelectric conversion element 10 thermoelectric conversion unit 10A thermoelectric conversion unit 101 corrugated body 102 corrugated body 103 corrugated body 104 corrugated body 105 corrugated body 106 corrugated body 107 corrugated body 108 corrugated body 109 corrugated body 110 corrugated body 2, 2A corrugated substrate 21 flat portion 22, 22A convex portion 221, 221A first slope (one slope)
222, 222A second slope (other slope)
23,23A recess 31,31A first layer 32,31A second layer 41,41A first wiring layer 42,42A second wiring layer 43 connection terminal layer 431 external terminal 44,44A third wiring layer 45 wiring 46 external wiring 5 Support plate 6 Gap S Direction of series P Direction of parallel

Claims (6)

熱電変換単位が直列に複数形成されている基板を、隙間を介して並列に複数備え、
前記基板は、前記直列の方向に進む波形に形成され、前記波形は一つの凸部または凹部が有する一対の斜面からなり、
隣り合う前記基板において、前記波形を構成する凸部の頂点が前記直列の方向の異なる位置に存在し、
前記熱電変換単位は、前記一対の斜面に形成された第一層および第二層を有し、前記第一層および前記第二層の少なくともいずれかは熱電変換材料からなり、前記第一層および前記第二層は電気的に接続され、
隣り合う前記熱電変換単位の前記第一層と前記第二層とが電気的に接続され、
複数の前記基板は、それぞれ、前記直列の方向の両端に、前記第一層および前記第二層にそれぞれ電気的に接続された接続端子を有する熱電変換素子。 A plurality of substrates on which a plurality of thermoelectric conversion units are formed in series are provided in parallel with a gap therebetween,
the substrate is formed in a wave shape that advances in the series direction, and the wave shape consists of a pair of sloping surfaces of one convex or concave portion;
In the adjacent substrates, apexes of the convex portions forming the waveform are present at different positions in the direction of the series,
The thermoelectric conversion unit has a first layer and a second layer formed on the pair of slopes, at least one of the first layer and the second layer is made of a thermoelectric conversion material, and the first layer and the second layer is electrically connected;
the first layer and the second layer of the adjacent thermoelectric conversion units are electrically connected,
The plurality of substrates each have a connection terminal electrically connected to the first layer and the second layer at both ends in the series direction. 熱電変換単位が直列に複数形成されている基板を、隙間を介して並列に複数備え、
前記基板は、前記直列の方向に進む波形に形成され、前記波形は一つの凸部または凹部が有する一対の斜面からなり、前記一対の斜面の一方は他方よりも傾斜方向の寸法が大きく、
隣り合う前記基板において、前記波形を構成する凸部の頂点が前記直列の方向の同じ位置に存在し、前記並列の方向で前記一方の斜面と前記他方の斜面が交互に存在し、
前記熱電変換単位は、前記一対の斜面に形成された第一層および第二層を有し、前記第一層および前記第二層の少なくともいずれかは熱電変換材料からなり、前記第一層および前記第二層は電気的に接続され、
隣り合う前記熱電変換単位の前記第一層と前記第二層とが電気的に接続され、
複数の前記基板は、それぞれ、前記直列の方向の両端に、前記第一層および前記第二層にそれぞれ電気的に接続された接続端子を有する熱電変換素子。 A plurality of substrates on which a plurality of thermoelectric conversion units are formed in series are provided in parallel with a gap therebetween,
The substrate is formed in a wave shape that advances in the series direction, and the wave shape is composed of a pair of slopes of one convex or concave portion, one of the pair of slopes having a larger dimension in the direction of inclination than the other;
In the adjacent substrates, the apexes of the protrusions forming the waveform are present at the same position in the series direction, and the one slope and the other slope are alternately present in the parallel direction,
The thermoelectric conversion unit has a first layer and a second layer formed on the pair of slopes, at least one of the first layer and the second layer is made of a thermoelectric conversion material, and the first layer and the second layer is electrically connected;
the first layer and the second layer of the adjacent thermoelectric conversion units are electrically connected,
The plurality of substrates each have a connection terminal electrically connected to the first layer and the second layer at both ends in the series direction. 前記一対の斜面の一方は他方よりも傾斜方向の寸法が大きい請求項１記載の熱電変換素子。 2. The thermoelectric conversion element according to claim 1, wherein one of said pair of slopes has a larger dimension in the direction of slope than the other. 前記第一層および前記第二層のうち前記一方の斜面に形成されている層は、前記他方の斜面に形成されている層よりも導電率の高い材料で形成されている請求項２または３記載の熱電変換素子。 4. A layer formed on said one slope of said first layer and said second layer is formed of a material having a higher conductivity than a layer formed on said other slope. The thermoelectric conversion element described. 前記隙間は、前記基板の前記並列の方向の寸法以下である請求項１～４のいずれか一項に記載の熱電変換素子。 The thermoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the gap is equal to or smaller than the dimension of the substrates in the parallel direction. 複数の前記基板は、一面上に固定され、
隣り合う前記基板の前記接続端子同士の接続により、全ての前記熱電変換単位が全体で直列接続され、前記直列接続の両端に存在する前記接続端子が外部端子として機能する請求項１～５のいずれか一項に記載の熱電変換素子。 The plurality of substrates are fixed on one surface,
6. The connection terminals of the adjacent substrates are connected together so that all the thermoelectric conversion units are connected in series, and the connection terminals at both ends of the series connection function as external terminals. or the thermoelectric conversion element according to claim 1.
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