特許 6039346 熱電変換式発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6039346

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】熱電変換式発電装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 35/30 20060101AFI20161128BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   H01L35/30

   H02N11/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-223442(P2012-223442)

(22)【出願日】2012年10月5日

(65)【公開番号】特開2014-75541(P2014-75541A)

(43)【公開日】2014年4月24日

【審査請求日】2015年8月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】地主 孝広

(72)【発明者】

【氏名】冨永 昌尚

(72)【発明者】

【氏名】石島 善三

(72)【発明者】

【氏名】森 正芳

(72)【発明者】

【氏名】山上 武

(72)【発明者】

【氏名】松田 洋

【審査官】 羽鳥 友哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３８６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４９８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５６２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０７５５７１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３５／３０

Ｈ０２Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱側の板部材と冷却側の板部材とを備えた密閉容器と、
前記加熱側の板部材と前記冷却側の板部材との間に配設した状態で、前記密閉容器内に配設される熱電変換モジュールとを備え、
前記加熱側の板部材が加熱されるとともに前記冷却側の板部材が冷却されて前記熱電変換モジュールに温度差が与えられることにより、該熱電変換モジュールが発電する熱電変換式発電装置であって、
前記加熱側の板部材および前記冷却側の板部材のうちの少なくとも一方の板部材が、前記密閉容器内が減圧状態とされて発生する該密閉容器の内外の圧力差によって前記熱電変換モジュールに加圧状態で当接される可動側の板部材とされ、
該可動側の板部材は、剛性を有し前記熱電変換モジュールに当接させられる剛性部と、この剛性部の周囲に該剛性部の面方向に延在する状態に連なって形成され、前記圧力差によって変形し、該変形により前記剛性部を前記熱電変換モジュールに当接させる変形部と、を有し、全体として略平板状に形成されていることを特徴とする熱電変換式発電装置。

【請求項2】

前記変形部は前記剛性部よりも板厚が小さいことにより前記圧力差によって変形可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換式発電装置。

【請求項3】

前記冷却側の板部材が前記可動側の板部材とされ、前記剛性部に、冷却促進用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換式発電装置。

【請求項4】

前記変形部が、前記剛性部の周縁面における前記熱電変換モジュール側とは反対側の外側から側方に延びる状態に設けられており、該剛性部の周縁面は、前記外側から前記熱電変換モジュール側である内側に向かうにしたがって、側方に突出する略テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。

【請求項5】

前記密閉容器は、前記加熱側の板部材で囲繞される中空部を有し、該中空部の周囲に前記熱電変換モジュールが配設され、該熱電変換モジュールの外側に前記冷却側の板部材が配設され、
前記中空部に加熱流体が流通されて前記加熱側の板部材が加熱されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。

【請求項6】

前記熱電変換モジュールは、前記剛性部と非接合状態であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密閉容器内に収納した熱電変換モジュールに温度差を与えて熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換式発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

熱電変換素子を用いて熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電技術が知られている。熱電変換素子は、離間した部位に温度差を与えることで高温部と低温部との間に電位差を生じさせるといったゼーベック効果を利用したもので、温度差が大きいほど発電量も大きくなる。このような熱電変換素子は、複数を接合した熱電変換素子モジュールという形態で用いられる。そして、熱電変換モジュールを加熱側の板部材と冷却側の板部材との間に挟み、加熱側の板部材を加熱するとともに冷却側の板部材を冷却することにより熱電変換モジュールに温度差を与えて、熱電変換モジュールから電気を得るといった熱電変換式発電装置が構成される（特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−０８８４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の発電装置においては、上記のように熱電変換モジュールに与えられる温度差が大きいほど発電量が大きくなり、発電性能が向上することが知られている。熱電変換モジュールの温度差を大きくとる方策の１つとして、熱電変換モジュールを挟んで配設された加熱側および冷却側の板部材を、熱電変換モジュールに対し均一な状態で密着させ、これら板部材を介しての熱伝導度を高めることは有効である。

【0005】

例えば上記特許文献１のようにタイロッドやナットといった締結用の部材を用いて各板部材を熱電変換モジュールに加圧状態で密着させることは可能である。しかしながらこのような部材を用いると、均一な圧力で板部材を熱電変換モジュールに加圧することが難しく、また、装置の構成が複雑になったりコストが上がったりする。また、設計やデザインの自由度に制限が生じる場合があり、さらには、できるだけ軽量化を図りたい装置に装備させる場合には不利になるといった問題もある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、熱電変換モジュールに温度差を与えるために熱電変換モジュールを挟んで配設される密閉容器の加熱側および冷却側の各板部材を、装置が複雑かつ高コストになることなく熱電変換モジュールに対し均一な加圧状態で密着させることができるとともに、設計やデザインの自由度の向上や軽量化に寄与することができる熱電変換式発電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の熱電変換式発電装置は、加熱側の板部材と冷却側の板部材とを備えた密閉容器と、前記加熱側の板部材と前記冷却側の板部材との間に配設した状態で、前記密閉容器内に配設される熱電変換モジュールとを備え、前記加熱側の板部材が加熱されるとともに前記冷却側の板部材が冷却されて前記熱電変換モジュールに温度差が与えられることにより、該熱電変換モジュールが発電する熱電変換式発電装置であって、前記加熱側の板部材および前記冷却側の板部材のうちの少なくとも一方の板部材が、前記密閉容器内が減圧状態とされて発生する該密閉容器の内外の圧力差によって前記熱電変換モジュールに加圧状態で当接される可動側の板部材とされ、該可動側の板部材は、剛性を有し前記熱電変換モジュールに当接させられる剛性部と、この剛性部の周囲に該剛性部の面方向に延在する状態に連なって形成され、前記圧力差によって変形し、該変形により前記剛性部を前記熱電変換モジュールに当接させる変形部と、を有し、全体として略平板状に形成されていることを特徴とする熱電変換式発電装置。

【0008】

本発明によれば、密閉容器内を所定の圧力に減圧して組立状態が完成される。内部の減圧により密閉容器の内外に圧力差が生じ、剛性部と変形部を有する可動側の板部材においては減圧作用で変形部が変形し、剛性部が熱電変換モジュールに外圧で加圧されて当接し、密着する。タイロッドやナットといった締結用の部材を用いず、密閉容器内を減圧することで可動側の板部材を熱電変換モジュールに対し密着させるため、可動側の板部材を、装置が複雑かつ高コストになることなく熱電変換モジュールに対し均一な加圧状態で密着させることができる。そして、ボルト・ナットといった締結用の部材を用いないため、設計やデザインの自由度の向上や軽量化に寄与することができる。

【0009】

また、本発明の可動側の板部材によれば、熱電変換モジュールに密着する部分を剛性部とすることにより、変形が生じることなく、かつ、確実に面で熱電変換モジュールに当接し、熱電変換モジュールに対する均一な加圧状態を得やすい。また、密閉容器内が減圧されるため、内部に空気等のガスが常圧で存在する場合に比べて密閉容器内が加熱されにくく、内部ガスが膨張して密閉容器に影響を与えたり、熱電変換モジュールが加熱されて劣化したりするといった不具合の発生を抑えることができる。

【0010】

本発明は、前記変形部は前記剛性部よりも板厚が小さいことにより前記圧力差によって変形可能となっている形態を含む。この形態によれば、変形部を容易に構成することができる。

【0011】

また、本発明は、前記冷却側の板部材が前記可動側の板部材とされ、前記剛性部に、冷却促進用のフィンが設けられている形態を含む。この形態によれば、冷却側の板部材の冷却効果が向上して熱電変換モジュールに生じる温度差がより大きくなり、発電性能のさらなる向上が図られる。また、フィンにより剛性部の剛性が高まり、剛性部の変形防止の作用をさらに高めることができる。さらに、剛性部であるためフィンを固定しやすい。

【0012】

また、本発明は、前記変形部が、前記剛性部の周縁面における前記熱電変換モジュール側とは反対側の外側から側方に延びる状態に設けられており、該剛性部の周縁面は、前記外側から前記熱電変換モジュール側である内側に向かうにしたがって、側方に突出する略テーパ状に形成されている形態を含む。この形態によれば、減圧作用で変形する変形部が剛性部の周縁面に干渉しにくくなり、変形部に折れや亀裂といった損傷が生じにくくなる。

【0013】

また、本発明は、前記密閉容器は、前記加熱側の板部材で囲繞される中空部を有し、該中空部の周囲に前記熱電変換モジュールが配設され、該熱電変換モジュールの外側に前記冷却側の板部材が配設され、前記中空部に加熱流体が流通されて前記加熱側の板部材が加熱される形態を含む。この形態では、加熱流体を中空部に流通させることで、加熱流体を拡散させることなく加熱側の板部材を効率よく加熱することができる。

【0014】

また、本発明は、前記熱電変換モジュールは、前記剛性部と非接合状態である形態を含む。この形態によれば、加熱・冷却によって熱電変換モジュールや剛性部が膨張・収縮した場合、剛性部と熱電変換モジュールとの間は非接合状態であるため両者は当接した状態で相対的に移動することが可能であり、このため熱影響による応力が生じて変形するといった不具合が起こらない。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、熱電変換モジュールに温度差を与えるために熱電変換モジュールを挟んで配設される密閉容器の加熱側および冷却側の各板部材を、装置が複雑かつ高コストになることなく熱電変換モジュールに対し均一な加圧状態で密着させることができるとともに、設計やデザインの自由度の向上や軽量化に寄与することができる熱電変換式発電装置が提供されるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る熱電変換式発電装置の全体斜視図である。

【図2】一実施形態の熱電変換式発電装置において外側カバーおよび封止カバーを外した状態を示す斜視図である。

【図3】一実施形態の熱電変換式発電装置の側面図である。

【図4】図３のIV−IV断面図である。

【図5】一実施形態の熱電変換式発電装置の正面図である。

【図6】図５のVI−VI断面図である。

【図7】（ａ）一実施形態の熱電変換式発電装置を構成する発電ユニットの正面図、（ｂ）側面図である。

【図8】同発電ユニットにおける密閉容器の主部構造を模式的に示す断面図であって、（ａ）密閉容器内を減圧する前、（ｂ）密閉容器内を減圧した状態を示している。

【図9】一実施形態の変形例を示す断面図であって、内側剛性部の周縁面をテーパ状とした変形例である。

【図10】一実施形態の変形例を示す断面図であって、可動板部の変形部を環状とした変形例である（（ａ）は密閉容器を減圧する前、（ｂ）は密閉容器を減圧した状態）。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］熱電変換式発電装置の全体構成
図１〜図６は、一実施形態の熱電変換式発電装置（以下、発電装置）１を示している。この発電装置１は、密閉容器３を有する複数の発電ユニット２が図中Ｙ方向に冷却部５Ａを挟んで並列状態で積層され、装置１全体の両側面、すなわちＹ方向両端部にも冷却部５Ｂが配設された構成となっている。発電ユニット２の数は任意であり、この場合は４つの発電ユニット２を積層して発電装置１を構成している。

【0018】

密閉容器３は、縦断面（Ｙ−Ｚ断面）がＺ方向に長い略直方体の箱状の筐体３０と、筐体３０内の中央部に配設された縦断面がＺ方向に長い扁平管状の流通管３５と、Ｘ方向両端の開口を塞ぐ封止カバー３８（図６参照）とから構成されている。筐体３０および流通管３５はいずれもＸ方向の両端が開口しており、流通管３５の内部が、後述する加熱流体がＸ方向に流される中空部３５１となっている。

【0019】

図７に示すように、筐体３０は、Ｘ−Ｚ面と平行な互いに対向する一対の可動板部（本発明の冷却側の板部材であり、可動側の板部材）３１と、可動板部３１の上下の端縁を連結する平板状の一対の端板部３２とにより、略直方形の箱状に形成されている。また、流通管３５は、Ｘ−Ｚ面と平行な互いに対向する一対の内板部（本発明の加熱側の板部材）３６と、内板部３６の上下の端縁を連結する断面半円弧状の一対の湾曲部３７とにより、扁平管状に形成されている。

【0020】

流通管３５の内部、すなわち密閉容器３の中空部３５１には、フィン３５２が配設されている。フィン３５２は、例えば板材を折り曲げ加工して波板状に形成したもので、屈曲部の外側が内板部３６の内面に当接した状態でろう付け等の接合手段で接合されている。

【0021】

密閉容器３内、すなわち筐体３０の内面と流通管３５の外面との間には、縦断面がＺ方向に長い略環状の内部空間３ａが形成されている。そして、この内部空間３ａにおけるＹ方向両側には、筐体３０の可動板部３１と流通管３５の内板部３６との間に挟まれた状態で、熱電変換モジュール４がそれぞれ配設されている。

【0022】

内部空間３ａのＹ方向両側の領域に熱電変換モジュール４が一対の状態で配設された複数の密閉容器３は、図４および図６に示すように、可動板部３１間に冷却部５Ａを挟んでＹ方向に並列して積層される。また、Ｙ方向両端の可動板部３１の外面にも、それぞれ冷却部５Ｂが配設される。以下、密閉容器３間の冷却部５Ａを中間冷却部５Ａ、Ｙ方向両端部の冷却部５Ｂを端部冷却部５Ｂと称する。

【0023】

熱電変換モジュール４は、図８に示すように、平面状に並べられた複数の熱電変換素子４１の、一方側の面および他方側の面を、銅等からなる電極４２によりジグザグ状に連結して構成されたもので、一方の面側の電極４２が流通管３５の内板部３６の内面にろう付け等の接合手段で接合されている。また、熱電変換モジュール４の他方の面側の電極４２は、筐体３０の可動板部３１の、後述する内側剛性部３１２の内面に当接している。すなわち、熱電変換モジュール４は内側剛性部３１２と非接合状態であり、双方は互いの当接面に沿って相対移動可能となっている。

【0024】

熱電変換モジュール４を構成する熱電変換素子４１は、耐熱温度が高い種類が用いられ、例えば、シリコン−ゲルマニウム系、マグネシウム−シリコン系、マンガン−シリコン系、珪化鉄系等が好適に用いられる。熱電変換モジュール４には、電気を取り出すための一対の端子４３が接続されている。この場合、端子４３は図７（ａ）に示すように内部空間３ａの上部において上方に延出され、密閉容器３の上側の端板部３２を貫通して外部に突出している。端板部３２の端子４３の貫通孔は、気密的に塞ぐ処理がなされている。

【0025】

図６に示すように、密閉容器３の内部空間３ａのＸ側の開口は、断面が内側にへこんだ断面Ｕ字状で全体としては長円状の封止カバー３８で塞がれている。封止カバー３８は、可動板部３１の後述する外側剛性部３１１の内面と、流通管３５のＸ方向端部の外面に気密的に接合されている。密閉容器３の内部空間３ａは、筐体３０、流通管３５および封止カバー３８によって気密的に封止されている。各密閉容器３の筐体３０のＸ方向両端面には外側カバー３３が接合され、本装置１のＸ方向両側が、この外側カバー３３で覆われている。各流通管３５のＸ方向両端部は各筐体３０から突出しており、この突出端部は、外側カバー３３に形成された流通管挿入孔３３１を貫通して外部に突出している。

【0026】

［２］密閉容器の構成
上記密閉容器３の筐体３０を構成する可動板部３１は、図７に示すように、外形が長方形の枠状に形成された外側剛性部３１１と、外側剛性部３１１の内側に配設された外側剛性部３１１と同じ厚さの内側剛性部３１２と、外側剛性部３１１と内側剛性部３１２との間に形成される一定幅の隙間３１４を塞ぐ状態に配設された各剛性部３１１，３１２の厚さよりも薄い変形部３１３とを有している。

【0027】

外側剛性部３１１の内縁３１１ａは略長円形状に形成されており、内側剛性部３１２の外縁３１２ａは、外側剛性部３１１の内縁３１１ａから一定の隙間３１４を空けて略長円形状に形成されている。内側剛性部３１２の外面には、可撓性を有する薄板３１５がろう付け等の接合手段で接合されている。この薄板３１５は各剛性部３１１，３１２の間の隙間３１４を覆って外側剛性部３１１の外面に達する大きさを有しており、外縁部が外側剛性部３１１の外面にろう付け等の接合手段で接合されている。この薄板３１５により剛性部３１１，３１２どうしが同一平面内に存在するように連結された状態となっている。本実施形態では剛性部３１１，３１２どうしが同一平面内に存在しているが、各剛性部３１１，３１２の位置関係はこれに限定されず、いずれか一方が内側にずれた状態で薄板３１５により連結されている構成であってもよい。

【0028】

薄板３１５の隙間３１４を覆う部分が可撓性を有する略環状の変形部３１３を構成しており、図８に示すように変形部３１３の幅方向中央部には、内側に向けて突出する凸条部３１３ａが全周にわたって形成されている。変形部３１３は、内側剛性部３１２の周縁面３１２ｂの外側から外側剛性部３１１の内縁３１１ａの外側に延びる状態に設けられている。外側剛性部３１１のＺ方向の両側の端縁は端板部３２に一体化した状態に形成されている。すなわち上下一対の端板部３２に両側の外側剛性部３１１が一体成形されており、外側剛性部３１１に薄板３１５を介して内側剛性部３１２が接合されて、筐体３０が構成されている。内側剛性部３１２は、熱電変換モジュール４を覆う大きさを有し、熱電変換モジュール４の片面全面に当接した状態となっている。

【0029】

密閉容器３の上側の端板部３２には複数の減圧封止口３２１が設けられており、これら減圧封止口３２１を利用して密閉容器３内の内部空間３ａは減圧される。

【0030】

上記密閉容器３は、減圧封止口３２１から内部の空気を吸引して密閉容器３内の内部空間３ａを所定圧力（例えば１〜１００Ｐａ程度）に減圧し、減圧封止口３２１を溶接するなどして気密的に封止した状態とされる。これにより密閉容器３においては、内部が外部の大気よりも圧力が低いという圧力差が生じ、この圧力差によって、筐体３０の可動板部３１が内側に加圧される力を受ける。

【0031】

図８（ａ）は密閉容器３内を減圧する前の状態であり、減圧されて可動板部３１が内側に加圧されると、図８（ｂ）に示すように、可撓性を有する変形部３１３は凸条部３１３ａが内側にさらに突出するように変形し、これにより内側剛性部３１２は熱電変換モジュール４に強く当接し、熱電変換モジュール４に均一に密着した状態となる。換言すると、内側剛性部３１２の熱電変換モジュール４への当接面が熱電変換モジュール４に均一に強く密着するように動くことを、変形部３１３が変形することで実現される。

【0032】

［３］冷却部
中間冷却部５Ａおよび端部冷却部５Ｂは、それぞれ冷却ケース５３Ａ，５３Ｂを備えている。中間冷却部５Ａの冷却ケース５３Ａは、可動板部３１の外側剛性部３１１の周縁に沿った枠状に形成されており、隣接する外側剛性部３１１の間に挟まれ、これら外側剛性部３１１の外面周縁部に接合されている。すなわち本装置１においては、隣接する筐体３０は、隣接する外側剛性部３１１どうしが冷却ケース５３Ａを介して接合された状態となっている。冷却ケース５３Ａと、冷却ケース５３Ａを挟む両側の可動板部３１とで囲まれた中間冷却部５Ａの内部には、冷却水の流路となって可動板部３１を冷却する冷却ジャケット５３ａが形成されている。

【0033】

一方、端部冷却部５Ｂの冷却ケース５３Ｂは、端部の可動板部３１を覆う蓋状に形成されており、片面側に形成された浅い凹所を可動板部３１側に向けて、端縁が外側剛性部３１１の外面周縁部に接合されている。冷却ケース５３Ｂの内面と可動板部３１とで囲まれた端部冷却部５Ｂの内部には、冷却水が供給されて可動板部３１を冷却する冷却ジャケット５３ｂが形成されている。

【0034】

中間冷却部５Ａおよび端部冷却部５Ｂの各冷却ケース５３Ａ，５３Ｂの、下端面には冷却水供給口５１が、また、上端面には冷却水排水口５２が、それぞれ形成されている。冷却水供給口５１および冷却水排水口５２はＸ方向の中央に形成されており、冷却水供給口５１および冷却水排水口５２には、それぞれ図示せぬ冷却水供給管および排水管が接続される。

【0035】

中間冷却部５Ａおよび端部冷却部５Ｂの冷却ジャケット５３ａ，５３ｂ内には、例えば波板状に形成されたフィン７が収容されている。このフィン７は内側剛性部３１２に一端部が接合され、他端部は冷却ケース５３Ｂの内面に接合されず当接した状態とされている。

【0036】

［４］発電装置の作用
上記構成からなる発電装置１では、各冷却ジャケット５３ａ，５３ｂ内に冷却水を供給して流通させ、密閉容器３の可動板部３１を冷却する。一方、各流通管３５に、一端側から他端側に向けて高温の加熱流体Ｈを流して流通管３５を加熱する。冷却された可動板部３１の温度は熱電変換モジュール４の外面側に伝わり、熱電変換モジュール４の外面側が冷却され、一方、加熱された流通管３５の内板部３６の温度は熱電変換モジュール４の内面側に伝わり、熱電変換モジュール４の内面側が加熱される。加熱流体Ｈは中空部３５１を流れることで拡散せず、流通管３５の内板部３６が効率よく加熱される。

【0037】

本実施形態では、筐体３０の可動板部３１が冷却側の板部材となり、流通管３５の内板部３６が加熱側の板部材を構成する。このようにして熱電変換モジュール４の外面側と内面側に温度差が与えられることで、熱電変換モジュール４は発電し、端子４３から電気が取り出される。

【0038】

本実施形態の発電装置１は、例えば工場やゴミ焼却炉で発生する排熱ガスや、自動車の排気ガスなどが、上記加熱流体Ｈとして利用される。

【0039】

［５］密閉容器の作用効果
本実施形態の発電装置１では、密閉容器３内を減圧して密閉容器３の内外に圧力差を生じさせることにより、減圧しない状態では単に熱電変換モジュール４に当接する状態である可動板部３１の内側剛性部３１２が、熱電変換モジュール４に対し加圧された状態で当接し、均一に密着した状態となる。可動板部３１を、熱電変換モジュール４に当接する内側剛性部３１２と、その周囲の可撓性を有する変形部３１３とを有する構成とすることにより、減圧状態において変形部３１３が変形し、内側剛性部３１２が熱電変換モジュール４に均一に当接しやすくなる。このため、可動板部３１の内側剛性部３１２を介しての冷却部５Ａ，５Ｂから熱電変換モジュール４への熱伝導度は向上し、熱電変換モジュール４に与えられる温度差が大きくなって発電性能が向上する。

【0040】

本実施形態では、従来のように、タイロッドやナットといった締結用の部材を用いず、密閉容器３内を減圧することで冷却側の板部材である可動板部３１の内側剛性部３１２を熱電変換モジュール４に密着させるため、複雑かつ高コストになることなく熱電変換モジュール４に対し均一な加圧状態で内側剛性部３１２を密着させることができる。そして、ボルト・ナットといった締結用の部材を用いないため、設計やデザインの自由度の向上や軽量化を図ることができる。

【0041】

減圧作用により熱電変換モジュール４に加圧状態で密着させられる内側剛性部３１２は、熱電変換モジュール４側に加圧されても変形をきたさない厚さに設定され、一方、変形部３１３は密閉容器３内を減圧した際に、内側剛性部３１２の内側への動きに追従して変形可能となっている。このため、内側剛性部３１２が変形することが抑えられ、かつ、内側剛性部３１２が熱電変換モジュール４に対し確実に面で当接し、均一に密着した状態を得ることができる。

【0042】

また、密閉容器３内が減圧されるため、内部空間３ａに空気等のガスが常圧で存在する場合に比べて密閉容器３内が加熱されにくく、内部ガスが膨張して密閉容器３に影響を与えたり、熱電変換モジュール４が加熱されて劣化したりするといった不具合の発生を抑えることができる。可動板部３１の変形部３１３は内側剛性部３１２よりも板厚が小さいことにより変形可能となっており、変形部３１３を容易に設けることができる。

【0043】

また、可動板部３１の内側剛性部３１２は、熱電変換モジュール４に対し密着はしているが非接合状態であり、内側剛性部３１２と熱電変換モジュール４は互いの当接面に沿って相対移動可能となっている。このため、加熱・冷却によって熱電変換モジュール４や内側剛性部３１２が膨張・収縮した場合、両者は当接した状態で互いの当接面に沿って相対移動し、その結果、熱影響による応力が生じて変形するといった不具合が起こらない。

【0044】

また、可動板部３１の内側剛性部３１２の外面にフィン７を取り付けているため、冷却効果が向上して熱電変換モジュール４に生じる温度差をより大きくすることができ、発電性能のさらなる向上が図られる。また、フィン７により内側剛性部３１２の剛性が高まり、内側剛性部３１２の変形防止の作用をより高めることができる。内側剛性部３１２は変形しにくいことから、フィン７を固定しやすいという利点もある。

【0045】

［６］実施形態の変形例
図９に示すように、可動板部３１の内側剛性部３１２の周縁面３１２ｂを、外側から内側（図９で、熱電変換モジュール４側とは反対側の上側から、熱電変換モジュール４側の下側）に向かうにしたがって、側方に傾斜して突出する略テーパ状に形成する。この形態によれば、減圧作用で内側に変形する変形部３１３が内側剛性部３１２の周縁面３１２ｂと外面との角部に干渉しにくくなり、変形部３１３に折れや亀裂といった損傷が生じにくくなる。なお、図示例ではテーパ状の周縁面３１２ｂは平坦面であるが、必要に応じて、外側から内側に向かうにしたがって凹状曲面もしくは凸状曲面等に形成される場合もある。

【0046】

図１０に示すように、変形部３１３を構成する薄板３１５は、内側剛性部３１２の外面全面を覆うものではなく、外側剛性部３１１と内側剛性部３１２との間の隙間３１４を覆う程度の幅を有する環状に形成したものとしてもよい。

【0047】

また、熱電変換モジュール４と、冷却側の板部材（この場合、密閉容器３における可動板部３１の内側剛性部３１２）および加熱側の板部材（この場合、密閉容器３における流通管３５の内板部３６）の少なくとも一方との間に、例えば柔軟性を有する材料からなる緩衝材を配設する構成としてもよい。このような構成の場合には、密閉容器３が該緩衝材を介して熱電変換モジュール４に加圧状態で当接し、熱電変換モジュール４が緩衝材で保護される。

【符号の説明】

【0048】

１…熱電変換式発電装置
４…熱電変換モジュール
３…密閉容器
３１…筐体の可動板部（冷却側の板部材、可動側の板部材）
３１２…内側剛性部
３１２ｂ…周縁面
３１３…変形部
３５１…中空部
３６…流通管の内板部（加熱側の板部材）
７…フィン
Ｈ…加熱流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】