本发明涉及热电转换模块及其制造方法。
背景技术：
在全球变暖等地球环境的问题的呼声中，未利用热的利用越来越受到关注。作为能够从排热进行能量回收的一种技术，存在使用由热电元件形成的热电转换模块的热电发电。根据热电发电，能够将来自由涡轮发动机产生的排气的废热转换成有用的电力。在这种情况下，热电转换模块例如固定于供排气流动的排气管(壳体)的壁面。热电转换模块的热接点例如形成在从排气管的壁面离开与热电元件的尺寸相应的量的位置。
在日本特开2012-39858号公报中公开了一种为了产生排热的紊流而包括由固定于壳体的壁面的多个热电元件构成的紊流装置的系统。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-39858号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，排气管内的接近壁面的区域的流路阻力比中央部高。因此，在固定于排气管的壁面的以往的热电转换模块中，热电转换模块的周围的排气的流速及温度下降。其结果是，难以在热接点的周围形成排气管内的最高温度，存在无法充分地增大热接点与冷接点之间的温度差的问题。
另一方面，在日本特开2012-39858号公报记载的系统中，利用紊流装置在热接点及冷接点的周围形成紊流。因此，排气也会碰到各热电元件的热接点以外的部分(侧面等)。难以在热接点的周围形成排气管内的最高温度，存在无法充分地增大热接点与冷接点之间的温度差的问题。
本发明为了解决上述课题而作出。本发明的主要目的在于提供一种能够充分地增大热接点与冷接点之间的温度差的热电转换模块。
用于解决课题的方案
本发明的热电转换模块是将沿第一方向流通的流体的热转换成电能的热电转换模块。本发明的热电转换模块具备：第一框体，所述第一框体具有沿第一方向延伸的第一主面；第二框体，所述第二框体具有第二主面，所述第二主面在与第一方向交叉的第二方向上与第一主面面对并沿第一方向延伸；至少一个热电转换元件，所述至少一个热电转换元件形成在第一主面上；以及多个突起部，所述多个突起部形成在第二主面上。热电转换元件包括：冷接点，所述冷接点形成在第一主面上；热接点，所述热接点位于比冷接点靠第二主面侧的位置，且在第二方向上从第二主面隔开第一距离地形成；以及第一侧面及第二侧面，所述第一侧面及第二侧面位于热接点与冷接点之间。第一侧面和第二侧面在与第一方向及第二方向交叉的第三方向上相互隔开间隔地形成。多个突起部包括第一突起部和第二突起部，所述第一突起部和第二突起部在从第一方向观察时在第三方向上相互隔开间隔地形成。第一突起部在第二方向上与第一侧面隔开间隔地形成。第二突起部在第二方向上与第二侧面隔开间隔地形成。第一突起部及第二突起部分别具有与第二主面连接的底部和位于比底部靠第一主面侧的位置的顶部。在从第一方向观察时，热接点形成为位于第一线段与第二线段之间，所述第一线段通过第一突起部的底部和顶部并沿第二方向延伸，所述第二线段通过第二突起部的底部和顶部并沿第二方向延伸。第一侧面与第一突起部的顶部的最短距离和第二侧面与第二突起部的顶部的最短距离中的每一个比上述第一距离短。
本发明的热电转换模块的制造方法是将沿第一方向流通的流体的热转换为电能的热电转换模块的制造方法，具备：准备第一框体的工序，所述第一框体具有沿第一方向延伸的第一主面，并在第一主面上形成有至少一个热电转换元件；准备第二框体的工序，所述第二框体具有沿第一方向延伸的第二主面，并在第二主面上形成有多个突起部；以及以第一主面与第二主面在与第一方向交叉的第二方向上面对的方式将第一框体和第二框体固定的工序。在准备第一框体的工序中，形成热电转换元件，所述热电转换元件包括：冷接点，所述冷接点形成在第一主面上；热接点，所述热接点在第二方向上从冷接点隔开第二距离地形成；以及第一侧面及第二侧面，所述第一侧面及第二侧面位于热接点与冷接点之间，第一侧面和第二侧面在与第一方向及第二方向交叉的第三方向上相互隔开间隔地形成。在准备第二框体的工序中，形成多个突起部，所述多个突起部包括第一突起部和第二突起部，所述第一突起部和第二突起部在从第一方向观察时在第三方向上相互隔开间隔地形成，第一突起部及第二突起部分别具有与第二主面连接的底部和位于比底部靠第一主面侧的位置的顶部。在固定的工序中，第一突起部与第一侧面在第二方向上隔开间隔地配置，并且第二突起部与第二侧面在第二方向上隔开间隔地配置。而且，在固定的工序中，以热接点在从第一方向观察时位于第一线段与第二线段之间的方式将第一框体和第二框体定位，所述第一线段通过第一突起部的底部和顶部并沿第二方向延伸，所述第二线段通过第二突起部的底部和顶部并沿第二方向延伸。而且，在固定的工序中，以第一侧面与第一突起部的顶部的最短距离和第二侧面与第二突起部的顶部的最短距离中的每一个比热接点与第二主面的最短距离短的方式将第一框体和第二框体定位。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够充分地增大热接点与冷接点之间的温度差的热电转换模块。
附图说明
图1是示出实施方式1的热电转换模块的立体图。
图2是实施方式1的热电转换模块的与第一方向垂直的剖视图。
图3是图2所示的热电转换模块的局部放大图。
图4是实施方式1的热电转换模块的侧视图。
图5是实施方式1的热电转换模块的制造方法的流程图。
图6是示出实施方式1的热电转换模块的制造方法的图。
图7是示出实施方式1的热电转换模块的制造方法的图。
图8是示出实施方式1的热电转换模块的制造方法的图。
图9是示出实施方式1的热电转换模块的制造方法的图。
图10是示出实施方式1的热电转换模块的制造方法的图。
图11是示出实施方式2的热电转换模块的立体图。
图12是实施方式2的热电转换模块的与第一方向垂直的剖视图。
图13是图12所示的热电转换模块的局部放大图。
图14是实施方式2的热电转换模块的侧视图。
图15是从图14中的线段xv-xv观察得到的端面图。
图16是从图14中的线段xvi-xvi观察得到的端面图。
图17是实施方式3的热电转换模块的与第一方向a垂直的剖视图。
图18是示出实施方式3的热电转换模块的端面。
图19是示出实施方式3的热电转换模块的端面图。
图20是实施方式4的热电转换模块的剖视图。
图21是图20所示的热电转换模块的局部放大图。
图22是实施方式5的热电转换模块的剖视图。
图23是示出实施方式1～5的热电转换模块的变形例的侧视图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并不重复其说明。
(实施方式1)
<热电转换模块的结构>
参照图1～图3，说明实施方式1的热电转换模块100。热电转换模块100向热电元件施加在沿第一方向a流通的热介质与冷却介质之间形成的温度差，由此取出在热电元件产生的温差电动势。图2、图3是热电转换模块100的与第一方向a垂直的剖视图。
热电转换模块100主要具备作为第一框体的内管1、作为第二框体的外管2、多个热电转换元件3及多个突起部4。一个热电转换元件3是所谓的π型热电转换元件，包括p型热电元件5、n型热电元件6、电极7(热接点)及配线8(冷接点)。在实施方式1中，内管1及外管2的轴向为第一方向a。内管1及外管2的径向为第二方向b(参照图3)。内管1及外管2的周向为第三方向c。
内管1收容于外管2。内管1与外管2例如形成为中心轴o(参照图2)重叠。内管1的外周面与外管2的内周面在第二方向b上相向。热介质在形成于内管1的外周面与外管2的内周面之间的空间流通。冷却介质在内管1的内部空间流通。内管1及外管2的与第一方向a垂直的截面形状可以是任意的形状，例如内管1为六边形，外管2为圆形。内管1的外周面由绝缘膜9覆盖。在外管2的内周面固定有板部10。板部10的一部分比其余部分突起，该其余部分固定于外管2的内周面。即，板部10具有突起部4(上述一部分)和谷部11(上述其余部分)(详情后述)。在此，将覆盖内管1的外周面的绝缘膜9的表面称为第一主面。另外，将固定在外管2的内周面上的板部10的谷部11的内周面称为第二主面。在内管1的上述截面形状为六边形的情况下，第一主面具有六个平面。
如图1～图3所示，多个热电转换元件3各自形成在上述第一主面的各平面上。多个热电转换元件3例如在第一方向a上周期性地形成。多个热电转换元件3包括沿第三方向c相互隔开间隔地排列形成的多个热电转换元件3a。换言之，多个热电转换元件3包括由沿第三方向c相互隔开间隔地排列形成的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组。构成第一热转换元件组的热电转换元件3a的数量例如与内管1的与第一方向a垂直的截面形状的顶点的数量相等。
如图1所示，由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组在第一方向a上分别形成多个。上述第一热电转换元件组在第一方向a上相互隔开间隔地形成。
如图3、图4所示，构成第一热电热转换元件组的多个热电转换元件3a具备彼此相同的结构。换言之，多个热电转换元件3形成为绕中心轴o成为旋转对称。
如图3、图4所示，多个热电转换元件3a各自包括p型热电元件5a、n型热电元件6a、电极7a及配线8a。多个热电转换元件3a各自的p型热电元件5a及n型热电元件6a形成在上述第一主面的同一平面上。p型热电元件5a和n型热电元件6a在第三方向c上形成多个。多个p型热电元件5a和n型热电元件6a在第三方向c上交替配置。p型热电元件5a经由电极7a与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6a中的位于离p型热电元件5a更近的位置的一方的n型热电元件6a连接。p型热电元件5a经由配线8a与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6a中的未经由电极7a连接的另一方的n型热电元件6a连接。配线8a在绝缘膜9上沿第三方向c相互隔开间隔地形成多个。构成上述第一热电转换元件组的多个热电转换元件3a串联地电连接。p型热电元件5a及n型热电元件6a具有位于与电极7a连接的一端和与配线8a连接的另一端之间的第一侧面5e及第二侧面6e。第一侧面5e及第二侧面6e相对于上述第一主面倾斜。第一侧面5e及第二侧面6e形成为与上述一端成为钝角，并且与上述另一端成为锐角。
参照图4，由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组在第一方向a上经由配线8c连接。配线8c将在第一方向a上相邻的两个热电转换元件3a串联地电连接。具体而言，配线8c将在第一方向a上相邻的配线8a与配线8a连接。与配线8c连接的一方的配线8a仅与在第一方向a上相邻的两个热电转换元件3a中的一方的热电转换元件3a的p型热电元件5a连接。与配线8c连接的另一方的配线8a仅与在第一方向a上相邻的两个热电转换元件3a中的另一方的热电转换元件3a的n型热电元件6a连接。从不同的观点来说，与配线8c连接的配线8a在沿第三方向c排列配置且串联地电连接的多个热电转换元件3a中构成一端。
而且，上述第一热电转换元件组在第一方向a上形成多个。多个第一热电转换元件组在第一方向a上形成。多个第一热电转换元件组经由配线8c而相互串联地电连接。串联地电连接的多个热电转换元件3的两端与取出配线用电极13、14连接。与取出配线用电极13连接的配线8a在第三方向c上与连接于配线8c的配线8a相邻，且仅与n型热电元件6a连接。与取出配线用电极14连接的配线8a在第三方向c上与连接于配线8c的配线8a相邻，且仅与p型热电元件5a连接。配线8c、8d、取出配线用电极13、14均与配线8a同样地形成在绝缘膜9上。在取出配线用电极13、14接合有向热电转换模块100的外部布置的取出配线(未图示)。
如图3所示，电极7a的位于与p型热电元件5a及n型热电元件6a接合的面的相反侧的面7c(与后述的第一空间s1面对的面)在第二方向b上从上述第二主面隔开第一距离l1地形成。第一距离l1是作为热接点的电极7a与上述第二主面的最短距离。电极7a例如形成为面7c与第二方向b正交。电极7a例如形成为面7c的第三方向c上的端点g、l与中心轴o(参照图2)的距离相等。而且，多个电极7a例如形成为端点g、l与中心轴o(参照图2)的距离和其他电极7a的面7c的第三方向c上的端点t与中心轴o的距离相等。
如图1～图3所示，多个突起部4形成在上述第二主面上。多个突起部4形成为沿第一方向a延伸。多个突起部4的第一方向a上的一端例如在多个热电转换元件3中相对于与引出配线用电极13连接的热电转换元件3a而形成在与引出配线用电极14连接的热电转换元件3a的相反侧。多个突起部4的第一方向a上的另一端例如在多个热电转换元件3中相对于与引出配线用电极14连接的热电转换元件3a而形成在与引出配线用电极13连接的热电转换元件3a的相反侧。多个突起部4在第三方向c上相互隔开间隔地形成。多个突起部4分别具有与上述第二主面连接的底部和位于比底部靠上述第一主面侧的位置的顶部。多个突起部4例如设置成相对于将顶部与中心轴o连结的线段呈线对称。多个突起部4的例如与第一方向a垂直的截面形状为v字状。多个突起部4的第三方向c上的宽度在第二方向b上随着朝向内侧而逐渐变窄。多个突起部4形成为通过各突起部4的底部及顶部并延伸至内管1及外管2的中心轴o的各线段、即通过各突起部4的底部及顶部并沿第二方向b延伸的线段均不与电极7重叠。
如图2所示，多个突起部4中的在第三方向c上相邻的第一突起部41及第二突起部42形成为通过第一突起部41的底部及顶部并延伸至中心轴o的第一线段d与通过第二突起部42的底部及顶部并延伸至中心轴o的第二线段e在第三方向c上夹着一个电极7a。从不同的观点来说，各电极7形成为位于在第三方向c上相邻的两个突起部4的上述线段间。在从第一方向a观察热电转换模块100时，突起部4的上述各线段未形成为与热电转换元件3的p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e交叉。
多个突起部4例如分别具有相同的形状及尺寸。多个突起部4的第三方向c上的宽度比在第三方向c上相邻的突起部4的底部间的间隔(谷部11的第三方向c上的宽度)短。
如图3所示，第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的最短距离l2小于上述第一距离l1。第二突起部42的顶部与该热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的最短距离l4小于上述距离l1。从不同的观点来说，第二方向b上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离、即第一线段d上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离比上述距离l1短。另外，第二方向b上的第二突起部42的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的距离、即第二线段e上的第一突起部42的顶部与热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的距离比上述距离l1短。距离l2和距离l4例如小于上述距离l1。多个突起部4的第二方向b上的长度l10、即从谷部11至突起部4的顶部的距离l10例如比上述距离l1长。优选的是，上述距离l2与上述距离l4之和小于上述距离l1。
如图2及图3所示，在一个热电转换元件3a的周围，利用第一突起部41及第二突起部42主要形成第一空间～第三空间。第一空间s1、第二空间s2、第三空间s3均沿第一方向a延伸。
如图2及图3所示，在从第一方向a观察热电转换模块100时，第一空间s1位于上述第一突起部41的第一线段d与上述第二突起部42的第二线段e之间。同时，第一空间s1位于在第二方向b上与上述第二主面相距距离l1以内的位置。换言之，第一空间s1是位于在第二方向b上比电极7a靠外周侧的位置的空间及位于以中心轴o为中心并通过电极7a的面7c的端点g、l的圆的外侧的空间。该圆弧具有与第一突起部41的交点h及与第二突起部42的交点m。由此，第一空间s1在第三方向c上由第一突起部41与第二突起部42夹着。一个电极7a与一个第一空间s1面对。
如图2及图3所示，在从第一方向a观察热电转换模块100时，第二空间s2配置于如下区域：与以夹着第一线段d的方式在第三方向c上相邻的一方的热电转换元件3a的第一侧面及另一方的热电转换元件3a的第二侧面面对，且在第二方向b上从上述第二主面离开比第一距离l1远的距离。同时，第二空间s2与第一突起部41的顶部面对。第二空间s2包括：位于以中心轴o为中心并通过上述一方的热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第一侧面5e侧的端部g的圆的内部的空间；以及位于以中心轴o为中心并通过上述另一方的热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第二侧面6e侧的端部i的圆的内部的空间。
如图2及图3所示，在从第一方向a观察热电转换模块100时，第三空间s3配置于如下区域：与以夹着上述第二线段e的方式在第三方向c上相邻的一方的热电转换元件3a的第一侧面及另一方的热电转换元件3a的第二侧面面对，且在第二方向b上从上述第二主面离开比第一距离l1远的距离。同时，第三空间s3与第二突起部42的顶部面对。第三空间s3包括：位于以中心轴o为中心并通过上述一方的热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第二侧面6e侧的端部l的圆的内部的空间；以及位于以中心轴o为中心并通过上述另一方的热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第一侧面5e侧的端部t的圆的内部的空间。
第一空间s1的与第一方向a垂直的截面的面积比第二空间s2及第三空间s3中的每一个大。各空间的与第一方向a垂直的截面的面积越大，沿第一方向a流通的流体在各空间流通时受到的阻力越小。因此，在热电转换模块100中，流体在第一空间s1流通时受到的阻力比在第二空间s2或第三空间s3流通时受到的阻力小。由此，在内管1与外管2之间流通的流体的主流在第一空间s1流通而非第二空间s2或第三空间s3。其结果是，在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差，因此，热电转换元件3具有高的热电效率。
多个突起部4只要具有上述结构即可，可以具有任意的结构。多个突起部4例如由通过将板部10折弯而形成的突起和将该突起的v字状的端面闭塞的扇状板材构成。在多个突起部4的内部形成有与形成在内管1和外管2之间的热介质的流路隔绝的空间。多个突起部4在板部10中的突起以外的部分与外管2的内周面连接并固定。
另外，构成内管1的材料可以是对冷却介质具有耐性的任意的材料，例如为铜、铝等金属。构成外管2的材料可以是对热介质具有耐性的任意的材料，例如为铜、铝等金属。构成突起部4的材料例如是弹簧钢或不锈钢等金属材料。构成p型热电元件5的材料可以是任意的p型半导体材料。构成n型热电元件6的材料可以是任意的n型半导体材料。构成p型热电元件5的材料及构成n型热电元件6的材料例如为bi-te、pb-te、mg2si、mnsi等热电半导体。构成电极7及配线8的材料可以是具有导电性的任意的材料，例如为cu、zn、au、ag、ni等金属。需要说明的是，在构成p型热电元件5、n型热电元件6、电极7及配线8的各材料对热介质不具有耐性的情况下，可以在它们的表面形成由对热介质具有耐性的材料构成的包覆膜。例如可以对该包覆膜实施玻璃涂敷。
<热电转换模块的作用效果>
根据实施方式1的热电转换模块100，具备内管1(第一框体)、外管2(第二框体)、形成在内管1的第一主面上的多个热电转换元件3以及形成在外管2的第二主面上的多个突起部4。热电转换元件3包括：配线8(冷接点)，所述配线8(冷接点)形成在第一主面上；电极7(热接点)，所述电极7(热接点)位于比配线8靠第二主面侧的位置且在第二方向b上从第二主面隔开距离l1地形成；以及第一侧面及第二侧面，所述第一侧面及第二侧面位于电极7与配线8之间。第一侧面在第三方向c上形成于第二侧面的相反侧。多个突起部4包括第一突起部41和第二突起部42，所述第一突起部41和第二突起部42在从第一方向a观察时在第三方向c上相互隔开间隔地形成。第一突起部41及第二突起部42分别具有与第二主面连接的底部和位于比底部靠第一主面侧的位置的顶部。在从第一方向a观察热电转换模块100时，电极7形成为位于第一线段d与第二线段e之间，所述第一线段d通过第一突起部41的底部和顶部并沿第二方向b延伸，所述第二线段e通过第二突起部42的底部和顶部并沿第二方向b延伸。第一侧面与第一突起部41的顶部的最短距离l2及第二侧面与第二突起部42的顶部的最短距离l4比电极7与第二主面的距离l1短。
上述距离l1及上述最短距离l2、l4可与上述第一空间s1、第二空间s2的与第一方向a垂直的截面的面积相关。因此，根据上述热电转换模块100，由于上述距离l1比上述最短距离l2、l4长，所以第一空间s1的与第一方向a垂直的截面积比第二空间s2及第三空间s3中的每一个大。
因此，流体在第一空间s1流通时受到的阻力被抑制得比在第二空间s2流通时受到的阻力小。由此，在内管1与外管2之间流通的流体的主流在第一空间s1流通而非第二空间s2。其结果是，在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差。因此，热电转换模块100的发电量比未形成上述突起部4的以往的热电转换模块多。
另外，在热电转换模块100中，多个热电转换元件3沿内管1及外管2的周向(第三方向c)排列配置。在该情况下，由于沿第一方向a流通的热介质在第三方向c上各向同性地分散，所以能够减小在各热电转换元件3形成的温度差的偏差。另外，根据热电转换模块100，由于该温度差相对小且难以形成发电量少的部分，所以即使在将各热电转换元件3串联地电连接的情况下，也能够高效地发电。
另外，多个突起部4的与第一方向a垂直的截面形状为v字形状。因此，多个突起部4例如能够通过对板部10的冲压成形而容易地形成。
另外，由于p型热电元件5a及n型热电元件6a的第一侧面及第二侧面以相对于内管1的上述第一主面成为锐角的方式倾斜，所以与p型热电元件5a及n型热电元件6a的第一侧面及第二侧面相对于该第一主面垂直地形成的情况(后述的实施方式3)相比，能够延长在第三方向c上相邻的电极7a、7a间的距离。因此，在这样的热电转换模块100的制造方法(详情后述)中，能够缓和在工序(s20)中要求的突起部4的加工精度及在工序(s30)中要求的内管1与外管2的对位精度。
另外，在p型热电元件5及n型热电元件6中与配线8连接的上述另一端被实施与配线8的形状相应的切削加工。因此，在热电转换模块100中，p型热电元件5及n型热电元件6与配线8的接合紧贴性高，可靠性高。
另外，形成在内管1的外周面上的热电转换元件3由包覆膜覆盖。因此，可抑制热电转换元件3的由热介质引起的劣化，热电转换模块100的耐久性高。
另外，热电转换元件3未与外管2连接。因此，与热电转换元件3与外管2连接的情况相比，能够容易地释放在热电转换元件3产生的应力。例如，在向热电转换元件3施加温度差时，由于构成热电转换元件3的各材料的线膨胀系数的不同而在热电转换元件3产生应力。特别地，由于热电转换模块100具备上述结构，从而热电转换元件3的电极7与配线8之间的温度差变大，所以可能会在热电转换元件3产生大的应力。相对于此，由于热电转换元件3未与外管2连接，所以能够释放该应力。其结果是，热电转换模块100的针对热应力的可靠性高。
需要说明的是，上述距离l10越长越优选。上述距离l10越长，越能够使上述第二空间狭小化。
优选的是，第一侧面5e与第一突起部41的顶部的最短距离l2及第二侧面6e与第二突起部42的顶部的最短距离l4之和比上述电极7(热接点)与第二主面的距离l1短。由此，与上述距离l2及上述距离l4各自比上述距离l1短而上述距离l2与上述距离l4之和比上述距离l1长的情况相比，第一空间s1的与第一方向a垂直的截面积比第二空间s2的与第一方向a垂直的截面积进一步增大。其结果是，能够在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差。
<热电转换模块的制造方法>
接着，参照图5～图10，说明实施方式1的热电转换模块的制造方法。实施方式1的热电转换模块的制造方法具备：准备形成有多个热电转换元件3的内管1(第一框体)的工序(s10)；准备形成有多个突起部4的外管2(第二框体)的工序(s20)；以及将内管1和外管2固定的工序(s30)。
在工序(s10)中，首先准备内管1。内管1的轴向沿第一方向a，周向沿第三方向c。接着，以覆盖内管1的外周面的方式形成绝缘膜9。接着，在绝缘膜9上形成配线8(配线8a、8c)及取出配线用电极13、14。具体而言，例如通过在以覆盖绝缘膜9的方式形成导电膜后，利用任意的方法对该导电膜进行图案加工，从而形成配线8及取出配线用电极13、14。多个配线8a沿第三方向c相互隔开间隔地形成。多个配线8c沿第三方向c相互隔开间隔地形成。多个配线8a与多个配线8c在第一方向a上交替形成。
接着，在上述内管1上形成多个热电转换元件3。具体而言，如图6所示，利用刀片20将板状的p型热电半导体材料及n型热电半导体材料切断。刀片20例如具有v字状的刃面。由此，形成截面形状为梯形形状的多个p型热电半导体材料片及多个n型热电半导体材料片。多个p型热电半导体材料片及n型热电半导体材料片的切断面相对于未被切断的面倾斜。接着，如图7所示，例如对多个p型热电半导体材料片及n型热电半导体材料片的端面进行切削加工。通过该切削加工，形成在p型热电元件5a及n型热电元件6a中与电极7连接的上述一端及与配线8连接的上述另一端。由此，形成多个p型热电元件5a及多个n型热电元件6a。接着，通过电极7a将p型热电元件5a及n型热电元件6a的各一端连接。
接着，经由电极7a连接的p型热电元件5a及n型热电元件6a的各另一端与形成在内管1的绝缘膜9上的配线8a连接。该连接方法例如为钎焊。由此，准备在绝缘膜9的外周面(第一主面)上形成有由p型热电元件5、n型热电元件6、电极7及配线8构成的多个热电转换元件3的内管1。
此时，电极7在第二方向b上从配线8隔开距离地形成。例如，电极7a在第二方向b上从配线8隔开间隔(第二距离)地形成。另外，在电极7与配线8之间形成第一侧面和第二侧面。
接着，在取出配线用电极13、14接合取出配线(未图示)。而且，在本工序(s10)中，在接合取出配线之后，在形成在内管1的外周面上的各构件上形成包覆膜(未图示)。包覆膜由对在形成于内管1的外周面与外管2的内周面之间的上述第一空间s1等中流通的热介质具有耐性的任意材料构成。包覆膜例如通过在保护内管1的内周面侧的状态下使内管1的外周面侧浸渍于玻璃涂敷剂的液槽并使其干燥而形成。
在工序(s20)中，首先准备外管2及板部10。板部10形成为平板状。接着，如图8所示，对板部10进行折弯加工。此时，沿着多条山折线及多条谷折线对板部10进行折弯加工。多条山折线及多条谷折线分别形成为沿着一个方向延伸。山折线由两条谷折线夹着。由此，形成以该山折线为棱线的多个突起部4和由在与该一个方向垂直的方向上相邻的谷折线夹着的多个谷部11。突起部4与谷部11在与该一个方向垂直的方向上交替形成。接着，如图9所示，将板部10弯曲加工成环状。此时，板部10以多个突起部4的顶点(棱线)朝向内侧且该棱线沿轴向的方式，换言之以多个突起沿周向排列的方式弯曲。接着，利用扇状板材将多个突起部4的v字状的端面闭塞。接着，如图10所示，将板部10的谷部11与外管2的内周面连接并固定。由此，准备在谷部11的内周面(第二主面)上形成有多个突起部4的外管2。
在工序(s30)中，在从第一方向a观察热电转换模块100时，以电极7a位于上述第一线段d与上述第二线段e之间的方式将内管1和外管2定位。换言之，以电极7b位于上述第二线段e与上述第三线段f之间的方式将内管1和外管2定位。此外，以上述距离l2、l4比上述距离l1短的方式将内管1和外管2定位。由此，制造实施方式1的热电转换模块100。
此外，也可以是，在多个热电转换元件3a中的每一个，在第三方向c上相邻的上述第一主面的两个平面中的一方的平面上形成p型热电元件5a，在另一方的平面上形成n型热电元件6a。
(实施方式2)
<热电转换模块的结构>
参照图11～图16，说明实施方式2的热电转换模块101。热电转换模块101向热电元件施加在沿第一方向a流通的热介质与冷却介质之间形成的温度差，由此取出在热电元件产生的温差电动势。图12、图13、图15及图16是热电转换模块101的与第一方向a垂直的剖视图。图14是热电转换模块101的侧视图。
热电转换模块101主要具备作为第一框体的内管1、作为第二框体的外管2、多个热电转换元件3及多个突起部4。一个热电转换元件3是所谓的π型热电转换元件，包括p型热电元件5、n型热电元件6、电极7及配线8。在实施方式1中，内管1及外管2的轴向是第一方向a。内管1及外管2的径向是第二方向b(参照图13)。内管1及外管2的周向是第三方向c。
内管1收容于外管2。内管1与外管2例如形成为中心轴o(参照图12)重叠。内管1的外周面与外管2的内周面在第二方向b上相向。热介质在形成于内管1的外周面与外管2的内周面之间的空间流通。冷却介质在内管1的内部空间流通。内管1及外管2的与第一方向a垂直的截面形状可以为任意的形状，例如内管1为六边形，外管2为圆形。内管1的外周面由绝缘膜9覆盖。在外管2的内周面固定有板部10。板部10的一部分比其余部分突起，该其余部分固定于外管2的内周面。即，板部10具有突起部4(上述一部分)和谷部11(上述其余部分)(详情后述)。在此，将覆盖内管1的外周面的绝缘膜9的表面称为第一主面。另外，将固定在外管2的内周面的板部10的谷部11的内周面称为第二主面。在内管1的上述截面形状为六边形的情况下，第一主面具有六个平面。
如图11～图16所示，多个热电转换元件3形成在上述第一主面上。多个热电转换元件3例如在第一方向a及第三方向c上周期性地形成。多个热电转换元件3包括沿第三方向c相互隔开间隔地排列形成的多个热电转换元件3a、3b。换言之，多个热电转换元件3包括：由沿第三方向c相互隔开间隔地排列形成的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组；以及由沿第三方向c相互隔开间隔地排列形成的多个热电转换元件3b构成的第二热电转换元件组。构成第一热转换元件组的热电转换元件3a及构成第二热转换元件组的热电转换元件3b的数量例如与内管1的与第一方向a垂直的截面形状的顶点的数量相等。
如图11及图14所示，由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组与由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3b构成的第二热电转换元件组在第一方向a上分别形成多个。上述第一热电转换元件组与上述第二热电转换元件组在第一方向a上相互隔开间隔地交替形成。需要说明的是，在图14中，为了便于说明，对p型热电元件5及n型热电元件6分别描绘不同的点状阴影，对配线8描绘线状阴影。
如图13～图16所示，构成第一热电热转换元件组的多个热电转换元件3a具备彼此相同的结构。构成第二热电热转换元件组的多个热电转换元件3b具备彼此相同的结构。换言之，多个热电转换元件3形成为绕中心轴o成为旋转对称。热电转换元件3a与热电转换元件3b具备基本上相同的结构。
如图13～图16所示，热电转换元件3a包括p型热电元件5a、n型热电元件6a、电极7a及配线8a。p型热电元件5a与n型热电元件6a在第三方向c上形成多个。多个p型热电元件5a与n型热电元件6a在第三方向c上交替配置。p型热电元件5a经由电极7a与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6a中的位于离p型热电元件5a更近的位置的一方的n型热电元件6a连接。p型热电元件5a经由配线8a与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6a中的未经由电极7a连接的另一方的n型热电元件6a连接。配线8a在绝缘膜9上沿第三方向c相互隔开间隔地形成多个。构成上述第一热电转换元件组的多个热电转换元件3a串联地电连接。p型热电元件5a及n型热电元件6a具有位于与电极7a连接的一端和与配线8a连接的另一端之间的第一侧面5e及第二侧面6e。第一侧面5e及第二侧面6e相对于上述第一主面倾斜。第一侧面5e及第二侧面6e形成为与上述一端成为钝角，并且与上述另一端成为锐角。
如图13～图16所示，热电转换元件3b包括p型热电元件5b、n型热电元件6b、电极7b及配线8b。p型热电元件5b和n型热电元件6b在第三方向c上形成多个。多个p型热电元件5b与n型热电元件6b在第三方向c上交替配置。p型热电元件5b经由电极7b与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6b中的位于离p型热电元件5b更近的位置的一方的n型热电元件6b连接。p型热电元件5b经由配线8b与在第三方向c上相邻的两个n型热电元件6b中的未经由电极7b连接的另一方的n型热电元件6b连接。配线8b在绝缘膜9上沿第三方向c相互隔开间隔地形成多个。构成上述第二热电转换元件组的多个热电转换元件3b串联地电连接。p型热电元件5b及n型热电元件6b具有位于与电极7b连接的一端和与配线8b连接的另一端之间的第一侧面5e及第二侧面6e。第一侧面5e及第二侧面6e相对于上述第一主面倾斜。第一侧面5e及第二侧面6e形成为与上述一端成为钝角，并且与上述另一端成为锐角。
参照图14，由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3a构成的第一热电转换元件组与由沿第三方向c排列配置的多个热电转换元件3b构成的第二热电转换元件组在第一方向a上经由配线8c连接。配线8c将在第一方向a上相邻的热电转换元件3a与热电转换元件3b串联地电连接。具体而言，配线8c将在第一方向a上相邻的配线8a与配线8b连接。与配线8c连接的配线8a仅与p型热电元件5a连接。与配线8c连接的配线8b仅与n型热电元件6b连接。从不同的观点来说，与配线8c连接的配线8a在沿第三方向c排列配置且串联地电连接的多个热电转换元件3a中构成一端。与配线8c连接的配线8b在沿第三方向c排列配置且串联地电连接的多个热电转换元件3b中构成一端。
而且，上述第一热电转换元件组及上述第二热电转换元件组在第一方向a上形成多个。多个第一热电转换元件组及多个第二热电转换元件组在第一方向a上交替形成。多个第一热电转换元件组及多个第二热电转换元件组经由配线8c相互串联地电连接。串联地电连接的多个热电转换元件3的两端与取出配线用电极13、14连接。与取出配线用电极13连接的配线8a在第三方向c上与连接于配线8c的配线8a相邻，并仅与n型热电元件6a连接。与取出配线用电极14连接的配线8b在第三方向c上与连接于配线8c的配线8b相邻，并仅与p型热电元件5b连接。配线8c、8d、取出配线用电极13、14均与配线8a、8b同样地形成在绝缘膜9上。在取出配线用电极13、14接合有向热电转换模块101的外部布置的取出配线(未图示)。
如图11～图16所示，在从第一方向a观察时，多个电极7a与多个电极7b形成为不重叠。电极7a例如与在上述第一主面中形成在同一平面上的p型热电元件5a及n型热电元件6a的各一端接合。另一方面，电极7b例如与在上述第一主面中分别形成在相邻的两个平面上的p型热电元件5b及n型热电元件6b的各一端接合。
如图13所示，电极7a的位于与p型热电元件5a及n型热电元件6a接合的面的相反侧的面7c(与后述的第一空间s1面对的面)形成于在第二方向b上从上述第二主面离开距离l1的位置。电极7a例如形成为面7c与第二方向b正交。电极7a例如形成为面7c的第三方向c上的端点g、l与中心轴o(参照图12)的距离相等。而且，多个电极7a例如形成为端点g、l与中心轴o(参照图12)的距离和其他电极7a的面7c的第三方向c上的端点t与中心轴o的距离相等。
如图13所示，电极7b的位于与p型热电元件5b及n型热电元件6b接合的面的相反侧的面7d(与后述的第一空间s1面对的面)形成于在第二方向b上从上述第二主面离开距离l7的位置。电极7b例如形成为面7d与第二方向b正交。电极7b例如形成为面7d的第三方向c上的端点n、q与中心轴o(参照图12)的距离相等。而且，多个电极7b例如形成为端点n、q与中心轴o(参照图12)的距离和其他电极7b的面7d的第三方向c上的端点i与中心轴o的距离相等。距离l1(第一距离)与距离l7可以形成为相同，也可以一方形成为比另一方长。
如图11～图13、图15及图16所示，多个突起部4形成在上述第二主面上。多个突起部4形成为沿第一方向a延伸。多个突起部4的第一方向a上的一端例如在多个热电转换元件3中相对于与引出配线用电极13连接的热电转换元件3a而形成在与引出配线用电极14连接的热电转换元件3b的相反侧。多个突起部4的第一方向a上的另一端例如在多个热电转换元件3中相对于与引出配线用电极14连接的热电转换元件3b而形成在与引出配线用电极13连接的热电转换元件3a的相反侧。多个突起部4在第三方向c上相互隔开间隔地形成。多个突起部4分别具有与上述第二主面连接的底部和位于比底部靠上述第一主面侧的位置的顶部。多个突起部4例如设置成相对于将顶部与中心轴o连结的线段呈线对称。多个突起部4的例如与第一方向a垂直的截面形状为v字状。多个突起部4的第三方向c上的宽度在第二方向b上随着朝向内侧而逐渐变窄。多个突起部4形成为通过各突起部4的底部及顶部并延伸至内管1及外管2的中心轴o的各线段、即通过各突起部4的底部及顶部并沿第二方向b延伸的线段均不与电极7重叠。
如图12所示，多个突起部4中的在第三方向c上相邻的第一突起部41及第二突起部42形成为通过第一突起部41的底部及顶部并延伸至中心轴o的第一线段d和通过第二突起部42的底部及顶部并延伸至中心轴o的第二线段e在第三方向c上夹着一个电极7a。同样地，在第三方向c上相邻的第二突起部42及第三突起部43形成为通过第二突起部42的底部及顶部并延伸至中心轴o的第二线段e和通过第三突起部43的底部及顶部并延伸至中心轴o的第三线段f在第三方向c上夹着一个电极7b。从不同的观点来说，各电极7形成为位于在第三方向c上相邻的两个突起部4的上述线段间。在从第一方向a观察热电转换模块101时，突起部4的各线段形成为与热电转换元件3的p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e交叉。换言之，多个突起部4的顶部在第二方向b上与热电转换元件3(具体而言，p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e)隔开间隔地形成。该间隔在多个突起部4中既可以相等，也可以不同。例如，第一突起部41的顶部与热电转换元件3隔开间隔l11(参照图12)，第二突起部42的顶部与热电转换元件3隔开间隔l12(参照图12)。
多个突起部4例如分别具有相同的形状及尺寸。多个突起部4的第三方向c上的宽度比在第三方向c上相邻的突起部4的底部间的间隔(谷部11的第三方向c上的宽度)短。
第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的最短距离l2小于上述距离l1及上述距离l7。该第一突起部41的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的最短距离l3小于上述距离l1及上述距离l7。从不同的观点来说，第二方向b上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离、即第一线段d上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离比上述距离l1短。另外，第二方向b上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的距离、即第一线段d上的第一突起部41的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的距离比上述距离l1短。优选的是，上述距离l2与距离l4之和小于上述距离l1及上述距离l7。
第二突起部42的顶部与热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的最短距离l4小于上述距离l1及上述距离l7。该第二突起部42的顶部与热电转换元件3b的p型热电元件5b的第一侧面5e的最短距离l5小于上述距离l1及上述距离l7。从不同的观点来说，第二方向b上的第二突起部42的顶部与热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的距离、即第二线段e上的第二突起部42的顶部与热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的距离比上述距离l1短。另外，第二方向b上的第二突起部42的顶部与热电转换元件3b的p型热电元件5b的第一侧面5e的距离、即第二线段e上的第二突起部42的顶部与热电转换元件3b的p型热电元件5b的第一侧面5e的距离比上述距离l1短。优选的是，距离l4与距离l5之和小于上述距离l1及上述距离l7。
第三突起部43的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的最短距离l8小于上述距离l1及上述距离l7。该第三突起部43的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的最短距离l9小于上述距离l1及上述距离l7。从不同的观点来说，第二方向b上的第三突起部43的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离、即第三线段f上的第三突起部43的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的距离比上述距离l7短。另外，第二方向b上的第三突起部43的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的距离、即第三线段f上的第三突起部43的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的距离比上述距离l7短。优选的是，距离l8与距离l9之和小于上述距离l1及上述距离l7。
上述距离l11及距离l12比上述距离l1及距离l7短。
多个突起部4的第二方向b上的长度l10、即从谷部11至突起部4的顶部的距离l10例如比上述距离l1及距离l7长。
如图12及图13所示，在一个热电转换元件3a的周围，利用第一突起部41及第二突起部42主要形成第一空间～第三空间。第一空间s1、第二空间s2及第三空间s3均沿第一方向a延伸。
如图12及图13所示，在从第一方向a观察热电转换模块101时，第一空间s1位于上述第一突起部41的第一线段d与上述第二突起部42的第二线段e之间。同时，第一空间s1位于在第二方向b上与上述第二主面相距距离l1以内的位置。换言之，第一空间s1是位于在第二方向b上比电极7a靠外周侧的位置的空间及位于以中心轴o为中心并通过电极7a的面7c的端点g、l的圆的外侧的空间。该圆弧具有与第一突起部41的交点h及与第二突起部42的交点m。由此，第一空间s1在第三方向c上由第一突起部41与第二突起部42夹着。一个电极7a与一个第一空间s1面对。
如图12及图13所示，在从第一方向a观察热电转换模块101时，第二空间s2与以夹着上述第一线段d的方式在第三方向c上相邻的一方的热电转换元件3a的第一侧面5e及另一方的热电转换元件3b的第二侧面6e面对。同时，第二空间s2与第一突起部41的顶部面对。第二空间s2包括：位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第一侧面5e侧的端部g的圆的内部的空间；以及位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3b的电极7b的面7d的位于第二侧面6e侧的端部i的圆的内部的空间。
如图12及图13所示，在从第一方向a观察热电转换模块101时，第三空间s3与以夹着上述第二线段e的方式在第三方向c上相邻的一方的热电转换元件3a的第二侧面6e及另一方的热电转换元件3b的第一侧面5e面对。同时，第三空间s3与第二突起部42的顶部面对。第三空间s3包括：位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第二侧面6e侧的端部l的圆的内侧的空间；以及位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3b的电极7b的面7d的位于第一侧面5e侧的端部n的圆的内部的空间。第一空间s1与第二空间s2及第三空间s3连接。
而且，在一个热电转换元件3b的周围，除了上述第一空间s1～第三空间s3之外，还形成有第四空间s4及第五空间s5。
如图12及图13所示，在从第一方向a观察热电转换模块101时，第四空间s4位于上述第二突起部42的第二线段e与上述第三突起部43的第三线段f之间。同时，第四空间s4位于在第二方向b上与上述第二主面相距距离l7以内的位置。换言之，第四空间s4是位于在第二方向b上比电极7b靠外周侧的位置的空间及位于以中心轴o为中心并通过电极7b的面7d的端点n、q的圆的外侧的空间。该圆弧具有与第二突起部42的交点p及与第三突起部43的交点r。由此，第四空间s4在第三方向c上由第三突起部43与第二突起部42夹着。一个电极7b与一个第四空间s4面对。
如图12及图13所示，在从第一方向a观察热电转换模块101时，第五空间s5与以夹着上述第三线段f的方式在第三方向c上相邻的一方的热电转换元件3a的第一侧面5e及另一方的热电转换元件3b的第二侧面6e面对。同时，第五空间s5与第三突起部43的顶部面对。第五空间s5包括：位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3b的电极7b的面7d的位于第二侧面6e侧的端部q的圆的内侧的空间；以及位于以中心轴o为中心并通过该热电转换元件3a的电极7a的面7c的位于第一侧面5e侧的端部t的圆的内部的空间。第一空间s1与第二空间s2及第三空间s3连接。
第一空间s1的与第一方向a垂直的截面的面积比第二空间s2及第三空间s3中的任一个都大。此外，第一空间s1的与第一方向a垂直的截面的面积比第五空间s5大。同样，第四空间s4的与第一方向a垂直的截面的面积比第二空间s2、第三空间s3及第五空间s5中的任一个都大。各空间的与第一方向a垂直的截面的面积越大，则沿着第一方向a流通的流体在各空间流通时受到的阻力越小。因此，在热电转换模块101中，流体在第一空间s1流通时受到的阻力比在第二空间s2及第三空间s3流通时受到的阻力小。由此，在内管1与外管2之间流通的流体的主流在第一空间s1流通而非第二空间s2及第三空间s3。其结果是，在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差，因此，热电转换元件3具有高的热电效率。
多个突起部4只要具有上述结构即可，可以具有任意的结构。多个突起部4例如包括通过将板部10折弯而形成的突起和将该突起的v字状的端面闭塞的扇状板材。在多个突起部4的内部形成有与形成在内管1和外管2之间的热介质的流路隔绝的空间。多个突起部4在板部10中的突起以外的部分与外管2的内周面连接并固定。
另外，构成内管1的材料可以是对冷却介质具有耐性的任意的材料，例如为铜或铝等金属。构成外管2的材料可以是对热介质具有耐性的任意的材料，例如为铜或铝等金属。构成突起部4的材料例如为弹簧钢或不锈钢等金属材料。构成p型热电元件5的材料可以为任意的p型半导体材料。构成n型热电元件6的材料可以为任意的n型半导体材料。构成p型热电元件5的材料及构成n型热电元件6的材料例如为bi-te、pb-te、mg2si、mnsi等热电半导体。构成电极7及配线8的材料可以是具有导电性的任意的材料，例如为cu、zn、au、ag、ni等金属。需要说明的是，在构成p型热电元件5、n型热电元件6、电极7及配线8的各材料对热介质不具有耐性的情况下，可以在它们的表面形成由对热介质具有耐性的材料构成的包覆膜。例如可以对该包覆膜实施玻璃涂敷。
<热电转换模块的制造方法>
接着，说明实施方式2的热电转换模块的制造方法。实施方式2的热电转换模块的制造方法具备基本上与实施方式1的热电转换模块的制造方法相同的结构。实施方式2的热电转换模块的制造方法具备：准备形成有多个热电转换元件3的内管1(第一框体)的工序(s10)；准备形成有多个突起部4的外管2(第二框体)的工序(s20)；以及将内管1和外管2固定的工序(s30)。
在工序(s10)中，首先准备内管1。内管1的轴向沿第一方向a，周向沿第三方向c。接着，以覆盖内管1的外周面的方式形成绝缘膜9。接着，在绝缘膜9上形成配线8(配线8a、8b、8c、8d)及取出配线用电极13、14。具体而言，例如通过在以覆盖绝缘膜9的方式形成导电膜后，利用任意的方法对该导电膜进行图案加工，从而形成配线8及取出配线用电极13、14。多个配线8a沿第三方向c相互隔开间隔地形成。多个配线8b沿第三方向c相互隔开间隔地形成。多个配线8a与多个配线8b在第一方向a上交替形成。
接着，在上述内管1上形成多个热电转换元件3。具体而言，如图6所示，利用刀片20将板状的p型热电半导体材料及n型热电半导体材料切断。刀片20例如具有v字状的刃面。由此，形成截面形状为梯形形状的多个p型热电半导体材料片及多个n型热电半导体材料片。多个p型热电半导体材料片及n型热电半导体材料片的切断面相对于未被切断的面倾斜。接着，如图7所示，例如对多个p型热电半导体材料片及n型热电半导体材料片的端面进行切削加工。通过该切削加工，形成在p型热电元件5a及n型热电元件6a中与电极7连接的上述一端及与配线8连接的上述另一端。由此，形成多个p型热电元件5a、5b及多个n型热电元件6a、6b。接着，通过电极7a将p型热电元件5a及n型热电元件6a的各一端连接。而且，通过电极7b将p型热电元件5b及n型热电元件6b的各一端连接。
接着，经由电极7a连接的p型热电元件5a及n型热电元件6a的各另一端与形成在内管1的绝缘膜9上的配线8a连接。经由电极7b连接的p型热电元件5b及n型热电元件6b的各另一端与形成在内管1的绝缘膜9上的配线8b连接。该连接方法例如为钎焊。由此，准备在绝缘膜9的外周面(第一主面)上形成有由p型热电元件5、n型热电元件6、电极7及配线8构成的多个热电转换元件3的内管1。
此时，电极7在第二方向b上从配线8隔开距离地形成。例如，电极7a在第二方向b上从配线8隔开间隔(第二距离)地形成。另外，在电极7与配线8之间形成有第一侧面5e和第二侧面6e。
接着，在取出配线用电极13、14接合取出配线(未图示)。而且，在本工序(s10)中，在接合取出配线后，在形成在内管1的外周面上的各构件上形成包覆膜(未图示)。包覆膜由对在形成于内管1的外周面与外管2的内周面之间的上述第一空间s1等中流通的热介质具有耐性的任意材料构成。包覆膜例如通过在保护内管1的内周面侧的状态下使内管1的外周面侧浸渍于玻璃涂敷剂的液槽并使其干燥而形成。
在工序(s20)中，首先准备外管2及板部10。板部10形成为平板状。接着，如图8所示，对板部10进行折弯加工。此时，沿着多条山折线及多条谷折线对板部10进行折弯加工。多条山折线及多条谷折线分别形成为沿着一个方向延伸。山折线由两条谷折线夹着。由此，形成以该山折线为棱线的多个突起部4和由在与该一个方向垂直的方向上相邻的谷折线夹着的多个谷部11。突起部4与谷部11在与该一个方向垂直的方向上交替形成。接着，将板部10弯曲加工成环状。此时，板部10以多个突起部4的顶点(棱线)朝向内侧且该棱线沿轴向的方式，换言之以多个突起沿周向排列的方式弯曲。接着，利用扇状板材将多个突起部4的v字状的端面闭塞。接着，将板部10的谷部11与外管2的内周面连接并固定。由此，准备在谷部11的内周面(第二主面)上形成有多个突起部4的外管2。
在工序(s30)中，在从第一方向a观察热电转换模块101时，以电极7a位于上述第一线段d与上述第二线段e之间的方式将内管1和外管2定位。换言之，以电极7b位于上述第二线段e与上述第三线段f之间的方式将内管1和外管2定位。而且，以上述距离l2～l5比上述距离l1短的方式将内管1和外管2定位。由此，制造实施方式2的热电转换模块101。
<热电转换模块的作用效果>
根据实施方式2的热电转换模块101，具备内管1(第一框体)、外管2(第二框体)、形成在内管1的第一主面上的多个热电转换元件3以及形成在外管2的第二主面上的多个突起部4。热电转换元件3包括：配线8(冷接点)，所述配线8(冷接点)形成在第一主面上；电极7(热接点)，所述电极7(热接点)位于比配线8靠第二主面侧的位置且在第二方向b上从第二主面隔开距离l1地形成；以及第一侧面5e及第二侧面6e，所述第一侧面5e及第二侧面6e位于电极7与配线8之间。第一侧面5e在第三方向c上形成于第二侧面6e的相反侧。多个突起部4包括第一突起部41和第二突起部42，所述第一突起部41和第二突起部42在从第一方向a观察时在第三方向c上相互隔开间隔地形成。第一突起部41及第二突起部42分别具有与第二主面连接的底部和位于比底部靠第一主面侧的位置的顶部。在从第一方向a观察热电转换模块101时，电极7形成为位于第一线段d与第二线段e之间，所述第一线段d通过第一突起部41的底部和顶部并沿第二方向b延伸，所述第二线段e通过第二突起部42的底部和顶部并沿第二方向b延伸。第一侧面5e与第一突起部41的顶部的最短距离l2及第二侧面6e与第二突起部42的顶部的最短距离l3中的每一个比电极7与第二主面的上述距离l1短。
上述距离l1及上述最短距离l2～l5可与上述第一空间s1、第二空间s2及第三空间s3的与第一方向a垂直的截面的面积相关。因此，根据上述热电转换模块101，第一空间s1的与第一方向a垂直的截面积比第二空间s2及第三空间s3各自的与第一方向a垂直的截面积大。
因此，流体在第一空间s1流通时受到的阻力被抑制得比在第二空间s2流通时受到的阻力小。由此，在内管1与外管2之间流通的流体的主流在第一空间s1流通而非第二空间s2。其结果是，在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差。因此，热电转换模块101的发电量比未形成上述突起部4的以往的热电转换模块多。
另外，在热电转换模块101中，将多个热电转换元件3沿着内管1及外管2的周向(第三方向c)排列配置。在该情况下，由于沿第一方向a流通的热介质在第三方向c上各向同性地分散，所以能够减小在各热电转换元件3形成的温度差的偏差。另外，根据热电转换模块101，由于该温度差相对小且难以形成发电量少的部分，所以即使在将各热电转换元件3串联地电连接的情况下，也能够高效地发电。
另外，多个突起部4的与第一方向a垂直的截面形状为v字形状。因此，多个突起部4例如能够通过对板部10的冲压成形而容易地形成。
另外，由于p型热电元件5a及n型热电元件6a的第一侧面及第二侧面以相对于内管1的上述第一主面成为锐角的方式倾斜，所以与p型热电元件5a及n型热电元件6a的第一侧面及第二侧面相对于该第一主面垂直地形成的情况(后述的实施方式3)相比，能够延长在第三方向c上相邻的电极7a、7a间的距离。因此，在这样的热电转换模块101的制造方法中，能够缓和在工序(s20)中要求的突起部4的加工精度及在工序(s30)中要求的内管1与外管2的对位精度。
另外，在p型热电元件5及n型热电元件6中与配线8连接的上述另一端被实施与配线8的形状相应的切削加工。因此，在热电转换模块101中，p型热电元件5及n型热电元件6与配线8的接合紧贴性高，可靠性高。
另外，形成在内管1的外周面上的热电转换元件3由包覆膜覆盖。因此，可抑制热电转换元件3的由热介质引起的劣化，热电转换模块101的耐久性高。
另外，热电转换元件3未与外管2连接。因此，与热电转换元件3与外管2连接的情况相比，能够容易地释放在热电转换元件3产生的应力。例如，在向热电转换元件3施加温度差时，由于构成热电转换元件3的各材料的线膨胀系数的不同而在热电转换元件3产生应力。特别地，由于热电转换模块101具备上述结构，从而热电转换元件3的电极7与配线8之间的温度差变大，所以可能会在热电转换元件3产生大的应力。相对于此，由于热电转换元件3未与外管2连接，所以能够释放该应力。其结果是，热电转换模块101的针对热应力的可靠性高。
需要说明的是，上述距离l10越长越优选。上述距离l10越长，越能够使上述第二空间狭小化。
优选的是，第一侧面5e与第一突起部41的顶部的最短距离l2及第二侧面6e与第二突起部42的顶部的最短距离l4之和比上述电极7(热接点)与第二主面的距离l1短。由此，与上述距离l2及上述距离l4各自比上述距离l1短而上述距离l2与上述距离l4之和比上述距离l1长的情况相比，第一空间s1的与第一方向a垂直的截面积相比第二空间s2及第三空间s3各自的与第一方向a垂直的截面积进一步增大。其结果是，能够在面对第一空间s1的电极7与未面对第一空间s1的配线8之间形成足够大的温度差。
(实施方式3)
接着，参照图17～图19，说明实施方式3的热电转换模块102。实施方式3的热电转换模块102具备基本上与实施方式1或实施方式2的热电转换模块101相同的结构，但是不同点在于：多个突起部4的与第一方向a垂直的截面形状不是v字形状而是u字形状。需要说明的是，图18及图19是与热电转换模块101的图15及图16对应的端面图。
例如除了顶部之外，多个突起部4的第三方向c上的宽度在第二方向b上恒定。在该情况下，相邻的突起部4间的距离随着接近外管2的上述第二主面而变长。这样的突起部4能够通过适当设定对板部10的折弯加工的条件而形成。
热电转换元件3a的第一侧面5e及第二侧面6e例如与上述一端及上述另一端正交。热电转换元件3b的第一侧面5e及第二侧面6e形成为与上述一端正交，并且与上述另一端成为锐角。这样的热电转换元件3能够通过适当设定由上述刀片20进行的切断加工或对切断后的端面的切削加工的条件而形成。
即便如此，上述第一空间s1及上述第四空间s4的与第一方向a垂直的截面积也都比上述第二空间s2、上述第三空间s3及上述第五空间s5大。因此，实施方式3的热电转换模块102能够发挥与实施方式1及实施方式2的热电转换模块100、101相同的效果。
另外，根据热电转换模块102，与实施方式1及实施方式2的热电转换模块100、101相比，能够延长电极7的第三方向c上的宽度，能够增大电极7的面7u的面积。因此，热电转换模块102与热电转换模块100、101相比能够增加发电量。
另外，由于多个突起部4的与第一方向a垂直的截面形状为u字形状，所以例如能够通过对板部10的冲压成形而容易地形成。
(实施方式4)
接着，参照图20及图21，说明实施方式4的热电转换模块103。实施方式4的热电转换模块103具备基本上与实施方式2的热电转换模块102相同的结构，但是不同点在于：多个突起部4的第二方向b上的长度l10、即从谷部11至突起部4的顶部的距离l10比上述距离l1短。
与热电转换模块100同样地，多个突起部4形成为上述距离l2～l5比上述距离l1、l7短。换言之，多个突起部4形成为上述距离l11、l12比上述距离l1、l7短。
第一突起部41的顶部与热电转换元件3a的p型热电元件5a的第一侧面5e的最短距离l2小于上述距离l1及上述距离l7。该第一突起部41的顶部与热电转换元件3b的n型热电元件6b的第二侧面6e的最短距离l3小于上述距离l1及上述距离l7。
第二突起部42的顶部与热电转换元件3a的n型热电元件6a的第二侧面6e的最短距离l4小于上述距离l1及上述距离l7。该第二突起部42的顶部与热电转换元件3b的p型热电元件5b的第一侧面5e的最短距离l5小于上述距离l1及上述距离l7。
多个突起部4的顶部与p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e的第二方向b上的距离l11、l12比上述距离l1及距离l7短。
即便如此，与p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e面对的空间也与突起部4面对。而且，利用多个突起部4使上述距离l2～l5形成为比上述l1、l7短。因此，面对电极7的空间的与第一方向a垂直的截面积比面对p型热电元件5的第一侧面5e及n型热电元件6的第二侧面6e的空间大。其结果是，根据热电转换模块103，与热电转换模块100同样地，由于热介质的主流在与电极7面对的空间流通而非与第一侧面5e及第二侧面6e面对的上述空间，所以在电极7与配线8之间形成足够大的温度差。因此，热电转换模块103的发电量比未形成上述突起部4的以往的热电转换模块多。
(实施方式5)
接着，参照图22，说明实施方式5的热电转换模块104。实施方式5的热电转换模块104具备基本上与实施方式2的热电转换模块101相同的结构，但是不同点在于：突起部4的第三方向c上的宽度在顶部比底部宽。
多个突起部4例如具有与板部10无间隙地接合的底部和通过以板部10在内部形成间隙的方式折弯而形成的顶部。具备内管1(第一框体)、外管2(第二框体)、形成在内管1的第一主面上的多个热电转换元件3以及形成在外管2的第二主面上的多个突起部4。热电转换元件3包括：配线8(冷接点)，所述配线8(冷接点)形成在第一主面上；电极7(热接点)，所述电极7(热接点)位于比配线8靠第二主面侧的位置且在第二方向b上从第二主面隔开距离l1地形成；以及第一侧面5e及第二侧面6e，所述第一侧面5e及第二侧面6e位于电极7与配线8之间。第一侧面5e在第三方向c上形成于第二侧面6e的相反侧。多个突起部4包括第一突起部41和第二突起部42，所述第一突起部41和第二突起部42在从第一方向a观察时在第三方向c上相互隔开间隔地形成。第一突起部41及第二突起部42分别具有与第二主面连接的底部和位于比底部靠第一主面侧的位置的顶部。在从第一方向a观察热电转换模块104时，电极7形成为位于第一线段d与第二线段e之间，所述第一线段d通过第一突起部41的底部和顶部并沿第二方向b延伸，所述第二线段e通过第二突起部42的底部和顶部并沿第二方向b延伸。第一侧面5e与第一突起部41的顶部的最短距离l2及第二侧面6e与第二突起部42的顶部的最短距离l3之和比电极7与第二主面的距离l1短。
即便如此，热电转换模块104由于具备与实施方式2的热电转换模块101相同的结构，所以也能够发挥与热电转换模块101相同的效果。
在实施方式1～5的热电转换模块100、101、102、103、104中，多个热电转换元件3并不局限于图4、图14所示的电路结构，可以形成任意的电路。例如参照图23，也可以将在第一方向a上相互隔开间隔地形成的多个热电转换元件3并联地电连接。需要说明的是，在图23中，为了便于说明，与图4、图14同样地，对p型热电元件5及n型热电元件6分别描绘不同的点状阴影，对配线8描绘线状阴影。
热电转换模块100还具有：取出配线用电极15、16，所述取出配线用电极15、16与取出配线用电极13、14电并联地形成；以及配线8e，所述配线8e与配线8c电并联地形成。
构成上述第一热电转换元件组的多个热电转换元件3a及构成上述第二热电转换元件组的多个热电转换元件3b分别利用电极7a、7b及配线8a、8b串联地电连接。另一方面，构成上述第一热电转换元件组的多个热电转换元件3a与构成上述第二热电转换元件组的多个热电转换元件3b利用配线8c、8e相互并联地电连接。
配线8c、8e将在第一方向a上相邻的配线8a与配线8b连接。具体而言，与配线8c连接的配线8a仅与p型热电元件5a连接。与配线8d连接的配线8a仅与n型热电元件6a连接。
引出配线用电极13、15与在第三方向c上相邻的配线8a分别连接。与引出配线用电极13连接的配线8a仅与p型热电元件5a连接。与引出配线用电极15连接的配线8a仅与n型热电元件6a连接。
引出配线用电极14、16与在第三方向c上相邻的配线8b分别连接。与引出配线用电极14连接的配线8b仅与n型热电元件6b连接。与引出配线用电极16连接的配线8b仅与p型热电元件5a连接。
第三方向c上的配线8c、8d间、引出配线用电极13、15间及引出配线用电极14、16间未电连接，绝缘膜9露出。
根据这样的热电转换模块100，在第一方向a上形成多个的第一热电转换元件组及第二热电元件组并联地电连接。因此，例如即使在由于产生缺陷而不再能够得到来自一部分的热电转换元件3的输出的情况下，也能够利用仅由未产生缺陷的热电转换元件3构成的其他第一热电转换元件组及第二热电转换元件组得到输出。
另外，在实施方式1～5的热电转换模块100～104中，多个突起部4形成为沿第一方向a延伸，但并不限于此。多个突起部4例如也可以在第一方向a上断续地形成。另外，多个突起部4也可以相对于中心轴o形成为螺旋状。即，多个突起部4也可以形成为沿与第一方向a交叉的方向延伸。
另外，在实施方式1～5的热电转换模块100～104中，也可以是，两个以上的电极7形成为位于将在第三方向c上相邻的两个突起部4的顶点与中心轴o连结的线段间。在这样的热电转换模块中，与未形成突起部4的以往的热电转换模块相比，也能够充分地增大电极7与配线8之间的温度差。
另外，实施方式1～5的热电转换模块100～104均具备具有双重配管构造的内管1和外管2，但并不限于此。热电转换模块100～104具备构成热介质的流通路的至少一部分的任意的第一框体及第二框体即可。第一框体和第二框体例如也可以构成为一体。在该情况下，第一框体及第二框体例如也可以构成为作为一体物而形成的框体的各一部分。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但也能够对上述的实施方式进行各种变形。另外，本发明的范围并不限定于上述实施方式。本发明的范围由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
附图标记的说明
1内管，2外管，3热电转换元件，4突起部，5p型热电元件，6n型热电元件，7电极，8、13、14配线，9绝缘膜，10板部，11谷部，20刀片，100、101热电转换模块。