特開 2022-7086 熱発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022007086

(43)【公開日】2022-01-13

(54)【発明の名称】熱発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 11/00 20060101AFI20220105BHJP

   H01L 35/30 20060101ALI20220105BHJP

   H01L 35/32 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

H02N11/00 A

H01L35/30

H01L35/32 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020109806

(22)【出願日】2020-06-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉原 克道

(72)【発明者】

【氏名】中村 瞭平

(57)【要約】

【課題】熱発電装置の耐久性を向上させる。
【解決手段】熱発電装置１００は、互いに異なる金属からなるハウジング２０及び放熱部材３０と、ハウジング２０及び放熱部材３０のそれぞれに熱的に接続されハウジング２０と放熱部材３０との温度差に応じて起電力を生じる熱電素子１５と、ハウジング２０に設けられ熱電素子１５を支持する第１熱伝導部材５０と、放熱部材３０に設けられ第１熱伝導部材５０と共に熱電素子１５を支持する第２熱伝導部材５１と、を備え、第１熱伝導部材５１は、ハウジング２０と同じ金属からなり、第２熱伝導部材５０は、放熱部材３０と同じ金属からなる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる金属からなる第１部材及び第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれに熱的に接続され前記第１部材と前記第２部材との温度差を電力に変換する熱電変換素子と、
前記第１部材及び前記第２部材の一方に設けられ前記熱電変換素子を支持する熱伝導部材と、を備え、
前記熱伝導部材は、当該熱伝導部材が設けられる前記第１部材及び前記第２部材の一方と同じ金属からなることを特徴とする熱発電装置。

【請求項2】

互いに異なる金属からなる第１部材及び第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれに熱的に接続され前記第１部材と前記第２部材との温度差を電力に変換する熱電変換素子と、
前記第１部材に設けられ前記熱電変換素子を支持する第１熱伝導部材と、
前記第２部材に設けられ前記第１熱伝導部材と共に前記熱電変換素子を支持する第２熱伝導部材と、を備え、
前記第１熱伝導部材は、前記第１部材と同じ金属からなり、
前記第２熱伝導部材は、前記第２部材と同じ金属からなることを特徴とする熱発電装置。

【請求項3】

前記第１部材及び前記第１熱伝導部材は、鋼材によって形成され、
前記第２部材及び前記第２熱伝導部材は、アルミニウム系又は銅系材料によって形成され、
前記第１部材は、発熱源に取り付けられ、
前記第２部材は、前記第２部材の熱を大気に放熱するためのヒートシンクとして構成され、
前記第１熱伝導部材と前記第２熱伝導部材とは、棒状に形成され、
前記第２熱伝導部材の長さは、前記第１熱伝導部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項２に記載の熱発電装置。

【請求項4】

筒状に形成され、前記第１部材と前記第２部材とに挟まれて設けられる樹脂製の断熱部材を備え、
前記第１部材と前記第２部材とは、前記断熱部材を介して互いに連結されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の熱発電装置。

【請求項5】

前記第１部材及び前記第２部材の一方に設けられ雌ねじが形成される第１ねじ部材と、
前記第１ねじ部の前記雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、前記第１部材及び前記第２部材の他方を挿通して前記第１ねじ部材に螺合することで前記第１部材と前記第２部材とを連結する樹脂製の第２ねじ部材と、をさらに備え、
前記第１ねじ部材と前記第１部材及び前記第２部材の他方との間には隙間が形成され、互いに接触せずに離間していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の熱発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱発電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高温側と低温側との温度差によって起電力を発生させる熱発電装置が開示されている。特許文献１の熱発電装置は、高温側の一端と低温側の他端との温度差により起電力が生じる熱電変換素子と、熱電変換素子を封止する封止部材と、を備える。

【0003】

封止部材は、第１部材及び第２部材からなる。封止部材の第１部材は、熱電変換素子の一端に対向する当接部材を有する。熱電変換素子の他端と封止部材の第２部材との間には熱伝導部材が設けられており、熱伝導部材は第２部材を介して冷却手段により冷却される。封止部材の内部に熱伝導部材が備えられていることにより、封止部材の厚みをある程度確保することができ、封止部材の熱変形が各部材間の熱伝達に及ぼす影響を緩和することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１０９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示される第１部材、第２部材、及び熱伝導部材のように熱電変換素子との間で熱伝導が生じる構成部品は、一般に、重量やコストを考慮しつつ熱伝導率が優れた金属で構成される。

【0006】

熱発電装置において各構成部品に異なる金属材料が用いられる場合、材質が異なる部品同士が接触すると、両者の間で電蝕が生じるおそれがある。このような電蝕の発生により、熱発電装置の耐久性が低下するおそれがある。

【0007】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、熱発電装置の耐久性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、熱発電装置であって、互いに異なる金属からなる第１部材及び第２部材と、第１部材及び第２部材のそれぞれに熱的に接続され第１部材と第２部材との温度差を電力に変換する熱電変換素子と、第１部材及び第２部材の一方に設けられ熱電変換素子を支持する熱伝導部材と、を備え、熱伝導部材は、当該熱伝導部材が設けられる第１部材及び第２部材の一方と同じ金属からなることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、熱発電装置であって、互いに異なる金属からなる第１部材及び第２部材と、第１部材及び第２部材のそれぞれに熱的に接続され第１部材と第２部材との温度差を電力に変換する熱電変換素子と、第１部材に設けられ熱電変換素子を支持する第１熱伝導部材と、第２部材に設けられ第１熱伝導部材と共に熱電変換素子を支持する第２熱伝導部材と、を備え、第１熱伝導部材は、第１部材と同じ金属からなり、第２熱伝導部材は、第２部材と同じ金属からなることを特徴とする。

【0010】

これらの発明では、熱伝導部材は、第１部材に取り付けられる場合には第１部材と同じ材質とされ、第２部材に取り付けられる場合には第２部材と同じ材質とされる。このため、第１部材及び第２部材と熱伝導部材との間での電蝕の発生が抑制される。

【0011】

また、本発明は、第１部材及び第１熱伝導部材が、鋼材によって形成され、第２部材及び第２熱伝導部材が、アルミニウム系又は銅系材料によって形成され、第１部材が、発熱源に取り付けられ、第２部材が、第２部材の熱を大気に放熱するためのヒートシンクとして構成され、第１熱伝導部材と第２熱伝導部材とが、棒状に形成され、第２熱伝導部材の長さが、第１熱伝導部材の長さよりも長いことを特徴とする。

【0012】

この発明では、第１熱伝導部材よりも熱伝導率が高い第２熱伝導部材を長く構成することで、熱発電装置の発電効率を高めることができる。

【0013】

また、本発明は、筒状に形成され第１部材と第２部材とに挟まれて設けられる樹脂製の断熱部材を備え、第１部材と第２部材とは、断熱部材を介して互いに連結されることを特徴とする。

【0014】

この発明では、断熱部材によって第１部材と第２部材とが断熱される共に、両者の直接の接触が回避されて電蝕の発生が防止される。

【0015】

また、本発明は、第１部材及び第２部材の一方に設けられ雌ねじが形成される第１ねじ部材と、第１ねじ部の雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、第１部材及び第２部材の他方を挿通して第１ねじ部材に螺合することで第１部材と第２部材とを連結する樹脂製の第２ねじ部材と、をさらに備え、第１ねじ部材と第１部材及び第２部材の他方との間には隙間が形成され、互いに接触せずに離間していることを特徴とする。

【0016】

この発明では、樹脂製の樹脂ねじによって第１部材と第２部材とが連結されるため、金属製のねじ部材を利用することによる電蝕の発生が防止される。また、連結部材と第１部材及び第２部材の他方との接触による電蝕の発生が防止される。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、熱発電装置の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る熱発電装置が取り付けられる油圧シリンダの一部断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る熱発電装置が取り付けられる油圧シリンダの部分拡大断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る熱発電装置の放熱部材の平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る熱発電装置のスペーサの平面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る熱発電装置の製造方法を説明するための断面図であり、放熱部材とスペーサとがアセンブリ化された状態を示す図である。

【図6】本発明の実施形態の変形例に係る熱発電装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る熱発電装置１００について説明する。

【0020】

熱発電装置１００は、例えば、建設機械（油圧ショベルなど）の流体圧システムに設けられるセンサ装置１０１の電源として用いられる。

【0021】

まず、図１を参照して、熱発電装置１００が適用されるセンサ装置１０１について説明する。

【0022】

以下では、センサ装置１０１が、ブーム，アーム，及びバケットといった駆動対象（図示省略）を駆動する流体圧システムの油圧シリンダ１（流体圧シリンダ）で生じる作動油の漏れを検出する油漏れセンサである場合を説明する。

【0023】

図１に示すように、油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の基端に設けられるピストン４と、を備える。ピストン４は、シリンダチューブ２の内周面に沿って摺動自在に設けられる。シリンダチューブ２の内部は、ピストン４によってロッド側室２ａと反ロッド側室２ｂとに区画される。

【0024】

ピストンロッド３は、先端がシリンダチューブ２の開口端から延出している。図示しない油圧源からロッド側室２ａ又は反ロッド側室２ｂに選択的に作動油が導かれると、ピストンロッド３は、シリンダチューブ２に対して移動する。これにより、油圧シリンダ１は伸縮作動する。

【0025】

シリンダチューブ２の開口端には、ピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５が設けられる。シリンダヘッド５は、複数のボルト６を用いてシリンダチューブ２の開口端に締結される。シリンダチューブ２及びシリンダヘッド５は、鉄系材料、具体的には、鋼材によって形成される。

【0026】

図２に示すように、シリンダヘッド５には、ピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間の環状の隙間（以下、「環状隙間８」と称する。）を封止するロッドシール７ａと、環状隙間８を封止し、ロッドシール７ａと共に検出空間９を区画する検出シール７ｂと、ピストンロッド３を摺動自在に支持するブッシュ７ｃと、ピストンロッド３の外周面に付着するダストをかき出して、外部からシリンダチューブ２内へのダストの侵入を防止するダストシール７ｄと、が設けられる。

【0027】

センサ装置１０１は、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５の外周部に取り付けられ、ピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間の環状隙間８から漏れ出す作動油の圧力を検出する。センサ装置１０１の検出結果は、コントローラ１０２に無線通信によって送信される。コントローラ１０２は、センサ装置１０１の検出結果に基づいて、油圧シリンダ１における油漏れの有無を判定する。

【0028】

センサ装置１０１は、第１部材としてのハウジング２０と第２部材としての放熱部材３０との温度差によって発電する熱発電装置１００と、油圧シリンダ１のロッド側室２ａから環状隙間８に漏れ出した作動油の圧力を検出するセンサ部としての圧力センサ８０と、それぞれ配線１６，８２を通じて熱発電装置１００及び圧力センサ８０が電気的に接続される回路基板８１と、を備える。回路基板８１には、熱発電装置１００が発電した電力を圧力センサ８０に供給する電源回路と、圧力センサ８０の検出結果をコントローラ１０２に無線送信する通信回路と、が実装される。

【0029】

熱発電装置１００は、ケース１０と、ケース１０に収容され吸熱面１５ａと放熱面１５ｂとの温度差に応じて起電力を生じる熱電変換素子（以下、単に「熱電素子１５」と称する。）と、を備える。

【0030】

ケース１０は、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５に取り付けられるハウジング２０と、外周に複数のフィン３１ａを備えるヒートシンクとして構成される放熱部材３０と、ハウジング２０と放熱部材３０とに挟まれて熱電素子１５を囲う樹脂製の断熱部材としてのスペーサ４０と、を有する。

【0031】

ハウジング２０は、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５と同様の鉄系材料（より具体的には鋼材）によって形成され、シリンダヘッド５に取り付けられる。ハウジング２０が鋼材によって形成されることで、ハウジング２０（ひいてはケース１０）の耐久性が確保されると共に、取付対象であるシリンダヘッド５との間での電蝕の発生を防止することができる。ハウジング２０には、発熱源である油圧シリンダ１で発生する熱がシリンダヘッド５を通じて伝達される。

【0032】

ハウジング２０には、端面に開口し熱電素子１５を収容する収容凹部２１と、収容凹部２１に開口し圧力センサ８０を収容するセンサ収容穴２２と、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５に当接するハウジング２０の当接面に開口すると共にセンサ収容穴２２に開口する連通路２３と、が形成される。連通路２３は、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５に形成されたヘッド側通路９ａを通じて検出空間９に連通する。これにより、環状隙間８を通じて検出空間９に漏れ出した作動油の圧力が、ヘッド側通路９ａ及び連通路２３を通じてセンサ収容穴２２に導かれて、当該圧力が圧力センサ８０によって検知される。

【0033】

ハウジング２０には、ハウジング２０の熱を熱電素子１５の吸熱面１５ａに伝達する熱伝導部材としての第１熱伝導部材５０が取り付けられる。第１熱伝導部材５０は、ハウジング２０と同様の材質（本実施形態では鋼材）で形成される円柱状の棒状部材であり、一端部が取付ボルト７０によってハウジング２０の収容凹部２１の底部に取り付けられる。取付ボルト７０は、両端部にねじ部が形成されるスタッドボルト（全ねじボルト）であり、両端部がそれぞれ収容凹部２１の底部及び第１熱伝導部材５０の一方の端面に形成される雌ねじに螺合する。第１熱伝導部材５０の他端部（先端部）には、接着剤５５によって熱電素子１５が取り付けられる。なお、接着剤５５は、熱伝導性に優れた液状の接着剤である。接着剤５５は、液状のものに限られず、固体状のものやシート状の接着テープのようなものでもよい。

【0034】

放熱部材３０は、熱伝導率に優れる材質、例えば、アルミニウム系又は銅系材料によって形成される。このように、放熱部材３０は、鋼材であるハウジング２０とは異なる金属で形成されており、ハウジング２０よりも熱伝導性に優れている。

【0035】

放熱部材３０は、一端が閉塞端として構成される有底円筒状に形成される。放熱部材３０の外周には、円環状に形成される複数のフィン３１ａが軸方向に並んで設けられる。放熱部材３０の底部には、放熱部材３０の外側へ向けて軸方向に突出するボス部３２が設けられる。

【0036】

図２及び図３に示すように、放熱部材３０の底部には、回路基板８１が挿通するスリット３２ｂが形成される。回路基板８１の一部は、後述するハウジング２０及びスペーサ４０の内側の収容空間Ｓ１からスリット３２ｂを通じて放熱部材３０の内側空間Ｓ２へと突出する。なお、図３は、図２中のＡ矢印方向からみた放熱部材３０の平面図である。

【0037】

放熱部材３０の内側空間Ｓ２は、回路基板８１の一部及び後述する樹脂ねじ７２のヘッドと共にモールド樹脂３５によってポッティングされて封止される。このように、回路基板８１は、金属製のハウジング２０や放熱部材３０の内側にすべてが収容されるのではなく、その一部がハウジング２０の内側の収容空間Ｓ１の外部、具体的には熱発電装置１００の外部に臨む（露出する）放熱部材３０の内側空間Ｓ２に突出する。これにより、回路基板８１に設けられる通信手段による無線通信を安定して行うことができる。なお、放熱部材３０の内側空間Ｓ２は、モールド樹脂３５によって封止されているが、樹脂は金属と比較して通信電波を妨害しにくいため、モールド樹脂３５によって封止してもの充分に無線通信の安定化を行うことができる。なお、モールド樹脂３５は必須の構成ではなく、内側空間Ｓ２はポッティングされていなくてもよい。

【0038】

放熱部材３０には、熱電素子１５の放熱面１５ｂの熱を放熱部材３０に伝達する熱伝導部材としての第２熱伝導部材５１が取り付けられる。第２熱伝導部材５１は、放熱部材３０と同様の材質であって第１熱伝導部材５０と略同径の円柱状の棒状部材である。第２熱伝導部材５１は、一端部に取付ボルト７１が挿入され取付ボルト７１によって放熱部材３０のボス部３２の先端面３２ａに取り付けられる。取付ボルト７１は、放熱部材３０の底部の挿通穴３０ａを挿通して、第２熱伝導部材５１の一端部に設けられた雌ねじに螺合する。第２熱伝導部材５１の他端部（先端部）には、接着剤５５によって熱電素子１５が取り付けられる。

【0039】

このように、熱電素子１５は、ハウジング２０に取り付けられる第１熱伝導部材５０と放熱部材３０に取り付けられる第２熱伝導部材５１とによって挟持（支持）される。

【0040】

スペーサ４０は、断熱性が高い樹脂材料によって形成される。スペーサ４０は、その径方向の中央に中心軸に沿った貫通孔４０ａを有しており、熱電素子１５を囲うように円筒状に形成される。スペーサ４０は、ハウジング２０と放熱部材３０とによって挟持され、図示しない接着剤によりハウジング２０と放熱部材３０とに連結される。スペーサ４０は、外周面がテーパ状に形成される本体部４１と、ハウジング２０の収容凹部２１に挿入される挿入部４２と、を有する。

【0041】

本体部４１の外周は、スペーサ４０の軸方向に沿ってハウジング２０から離れるにつれて、言い換えれば、ハウジング２０から放熱部材３０に向かうにつれて外径が大きくなるテーパ状に形成される。挿入部４２は、本体部４１の端部からハウジング２０に向けて軸方向に突出するように形成される。挿入部４２の外径は、本体部４１の端部の外径（本体部４１の最小外径）よりも小さく形成され、挿入部４２と本体部４１との外径差により形成される段差面が、ハウジング２０の端面に当接する。

【0042】

ハウジング２０の収容凹部２１とスペーサ４０の貫通孔４０ａによって、熱電素子１５を収容する収容空間Ｓ１が形成される。スペーサ４０の内周面には、図４に示すように、回路基板８１の両縁が挿入され回路基板８１を支持するスリット４０ｂが軸方向に延びて形成される。なお、図４は、図２中のＡ矢印方向からみたスペーサ４０の平面図である。また、図４では、回路基板８１を二点鎖線で模式的に示している。

【0043】

また、スペーサ４０の貫通孔４０ａの内周面には、第１熱伝導部材５０及び第２熱伝導部材５１が挿入される溝部としての収容溝４０ｃが軸方向に延びて形成される。収容溝４０ｃは、第１熱伝導部材５０及び第２熱伝導部材５１の外形に合わせた略半円形断面を有する溝である。また、収容溝４０ｃ、第１熱伝導部材５０、及び第２熱伝導部材５１は、ハウジング２０の収容凹部２１の中心からずれた位置に設けられている（図２及び図４参照）。収容溝４０ｃは、熱発電装置１００及びセンサ装置１０１の組み立ての際に、第１熱伝導部材５０と第２熱伝導部材５１との周方向の位置合わせの機能を発揮する。

【0044】

図２に示すように、放熱部材３０のボス部３２は、ハウジング２０とは反対側からスペーサ４０の貫通孔４０ａに挿入される。これにより、スペーサ４０の貫通孔４０ａの一方の開口が、放熱部材３０によって閉塞される。言い換えれば、ハウジング２０の収容凹部２１とスペーサ４０の貫通孔４０ａによって形成される収容空間Ｓ１が、放熱部材３０によって閉塞される。

【0045】

ハウジング２０と放熱部材３０とは、スペーサ４０を介して互いに連結されるものであり、両者は直接接触しない。よって、ハウジング２０と放熱部材３０との間の熱伝導がスペーサ４０によって抑制される。さらに、互いに材質が異なるハウジング２０と放熱部材３０との直接の接触が樹脂製のスペーサ４０によって回避されるため、ハウジング２０と放熱部材３０との接触による電蝕の発生を防止することができる。

【0046】

このように、スペーサ４０は、ハウジング２０と放熱部材３０とを直接接触させないスペーサとしての機能に加えて、ハウジング２０と放熱部材３０との間の熱伝導を抑制する断熱部材としても機能する。さらに、スペーサ４０は、熱電素子１５を囲うように設けられ、熱電素子１５を収容する収容空間Ｓ１をハウジング２０と共に形成する。これにより、外気の影響による収容空間Ｓ１内の温度変化、具体的には、第１熱伝導部材５０及び第２熱伝導部材５１の温度変化がスペーサ４０によって抑制される。

【0047】

また、ハウジング２０と放熱部材３０は、ハウジング２０に設けられ先端に雌ねじが形成される第１ねじ部材としての連結部材５２と、放熱部材３０を挿通し連結部材５２の雌ねじに螺合する雄ねじが形成される樹脂製の第２ねじ部材としての樹脂ねじ７２と、によって互いに連結される。つまり、ハウジング２０と連結部材５２とは、スペーサ４０を介して連結されると共に、連結部材５２と樹脂ねじ７２とによって連結されている。

【0048】

連結部材５２は、ハウジング２０と同様の材質（鋼材）によって形成される円柱状の部材であり、一端がハウジング２０の収容凹部２１の底部に取り付けられる。ハウジング２０に取り付けられる連結部材５２がハウジング２０と同様の材質で形成されることで、ハウジング２０と連結部材５２との間の電蝕の発生が防止される。

【0049】

連結部材５２は、第１熱伝導部材５０と同様に、収容凹部２１の底部と連結部材５２との両方に螺合するスタッドボルトなどの取付ボルト７３によってハウジング２０に取り付けられる。連結部材５２の他端は、放熱部材３０のボス部３２の先端面３２ａには接触せずに離間している。つまり、連結部材５２の軸方向において、連結部材５２の先端と放熱部材３０との間には隙間が形成されており、連結部材５２と放熱部材３０とは接触しないように構成されている。詳細な図示は省略するが、本実施形態では、３つの連結部材５２がハウジング２０に取り付けられる。

【0050】

樹脂ねじ７２は、断熱性に優れた樹脂材料によって形成される。樹脂ねじ７２は、放熱部材３０の底部（ボス部３２）に形成される挿通孔３２ｃを挿通して連結部材５２に螺合する。挿通孔３２ｃは、連結部材５２に対応して放熱部材３０の底部に３つ形成される（図３参照）樹脂ねじ７２を所定の締め付け力によって締め付けることで、ハウジング２０と放熱部材３０とがねじ締結される。なお、樹脂ねじ７２を所定の締め付け力で締め付けた状態であっても、連結部材５２と放熱部材３０の底部との間には隙間が存在する。

【0051】

熱電素子１５は、互いに平行な一対の平面である吸熱面１５ａ及び放熱面１５ｂを有し、吸熱面１５ａと放熱面１５ｂとの温度差によって起電力を生じるゼーベック素子である。熱電素子１５は、接着剤５５によって吸熱面１５ａが第１熱伝導部材５０の先端面に接着され、放熱面１５ｂが第２熱伝導部材５１の先端面に接着される。このように、吸熱面１５ａは、第１熱伝導部材５０を通じてハウジング２０に熱的に接続されている。また、放熱面１５ｂは、第２熱伝導部材５１を通じて放熱部材３０に熱的に接続されている。接着剤５５は、熱伝導率に優れたものを使用することが望ましい。

【0052】

熱電素子１５は、吸熱面１５ａで熱を吸熱して放熱面１５ｂから熱を放熱することによって、内部に温度差が発生して起電力を生じる。つまり、熱電素子１５は、第１熱伝導部材５０を通じて吸熱面１５ａに伝達されるハウジング２０の温度と、第２熱伝導部材５１を通じて放熱面１５ｂに伝達される放熱部材３０の温度と、の差に応じた起電力を発生させる。熱電素子１５の起電力は、配線１６を通じて接続される回路基板８１に供給される。

【0053】

以上のように、熱発電装置１００では、油圧シリンダ１で発生する熱がハウジング２０から第１熱伝導部材５０を通じて熱電素子１５の吸熱面１５ａに吸熱される。熱電素子１５の吸熱面１５ａに吸熱された熱が放熱面１５ｂから第２熱伝導部材５１及び放熱部材３０を通じて大気中に放熱されることで熱電素子１５によって発電される。熱発電装置１００の熱電素子１５が発電した電力は、回路基板８１に供給され、圧力センサ８０や通信回路が駆動される。このように、センサ装置１０１は、センシング対象である油圧シリンダ１で発生する熱を利用して発電する熱発電装置１００を備えることで、外部からの電力供給を受けずに独立して駆動することができる。よって、センサ装置１０１へ給電するための配線をセンサ装置１０１や油圧シリンダ１の周囲に取り回す必要がなく、センサ装置１０１の取り付けが容易となる。

【0054】

また、ハウジング２０に取り付けられる第１熱伝導部材５０の軸方向の長さＬ１は、放熱部材３０に取り付けられる第２熱伝導部材５１の軸方向の長さＬ２よりも短く形成される。また、上述のように、第１熱伝導部材５０と第２熱伝導部材５１とは、略同径の円柱状に形成される。相対的に熱伝導率に優れる第２熱伝導部材５１を第１熱伝導部材５０よりも長く構成することで、熱発電装置１００の発電効率を高めることができる。

【0055】

次に、センサ装置１０１の製造方法について説明する。

【0056】

本実施形態では、放熱部材３０、スペーサ４０、熱電素子１５、回路基板８１、及び圧力センサ８０をアセンブリ化し、このアセンブリをハウジング２０に取り付けることでセンサ装置１０１が製造される。以下、具体的に説明する。

【0057】

まず、取付ボルト７１によって第２熱伝導部材５１を放熱部材３０に取り付ける。

【0058】

次に、放熱部材３０とスペーサ４０とを組み立てる。具体的には、第２熱伝導部材５１をスペーサ４０の内周の収容溝４０ｃに挿入しつつ放熱部材３０のボス部３２をスペーサ４０の貫通孔４０ａに挿入し、放熱部材３０とスペーサ４０とを接着剤によって接着する。

【0059】

次に、配線１６，８２によって回路基板８１に圧力センサ８０と熱電素子１５とを接続する。さらに、回路基板８１をスペーサ４０の開口から内周面のスリット４０ｂ（図４参照）に挿入し、放熱部材３０のボス部３２に形成されたスリット３２ｂ（図３参照）を通過させて一部を放熱部材３０の内側空間Ｓ２に突出させる。このようにして、放熱部材３０を含むアセンブリが構成される。

【0060】

次に、第２熱伝導部材５１の先端に接着剤５５を塗布する。この際、例えば図５に示すように、放熱部材３０の中心軸が略水平に延び、放熱部材３０に取り付けられた第２熱伝導部材５１が放熱部材３０の中心軸よりも鉛直方向の下方に位置するような姿勢で、第２熱伝導部材５１の先端に接着剤５５が塗布される。図５は、図中下側が鉛直方向の下方を示すものであり、左右方向が水平方向を示すものである。このようにすることで、第２熱伝導部材５１の先端とスペーサ４０の内周の収容溝４０ｃとで形成される空間Ｃが接着剤５５を貯留するポケットとして機能するため、第２熱伝導部材５１の先端から接着剤５５が液だれすることを抑制できる。そして、このようにして第２熱伝導部材５１の先端に付着された接着剤５５に熱電素子１５を押し付けて、所定時間経過させて接着剤５５を硬化させる。これにより、熱電素子１５は、第２熱伝導部材５１の先端に取り付けられる。

【0061】

次に、取付ボルト７０によってハウジング２０の底部に第１熱伝導部材５０を取り付けると共に、取付ボルト７３によってハウジング２０の底部に連結部材５２を取り付ける。

【0062】

次に、放熱部材３０を含むアセンブリとハウジング２０とを組み立てる。具体的には、まず、第１熱伝導部材５０の先端に接着剤５５を付着させる。そして、第１熱伝導部材５０とスペーサ４０の内周の収容溝４０ｃ（図４及び図５参照）との位置を合わせるようにしてスペーサ４０をハウジング２０の収容凹部２１に挿入する。さらに、第１熱伝導部材５０の先端に付着された接着剤５５に第２熱伝導部材５１の先端に取り付けられた熱電素子１５を押し付けて、第１熱伝導部材５０の先端に熱電素子１５を接着する。また、スペーサ４０をハウジング２０の収容凹部２１に挿入するのに伴い、圧力センサ８０をハウジング２０の底部のセンサ収容穴２２に収容してハウジング２０に取り付ける。さらに、スペーサ４０とハウジング２０との間にも接着剤を塗布して、両者を接着剤によって固定する。

【0063】

次に、放熱部材３０の内側から樹脂ねじ７２をボス部３２の挿通孔３２ｃに挿入し、連結部材５２と螺合させ所定の締め付け力で締結する。そして、放熱部材３０の内側空間Ｓ２をモールド樹脂３５によって充填する。

【0064】

以上の工程により、図２に示すセンサ装置１０１の組み立てが完了する。

【0065】

センサ装置１０１の組み立ては、上記で説明した順序に限られず、可能な限りその順序は入れ換えてよい。また、各工程は、可能な限り同時に行ってもよい。なお、例えば、熱電素子１５をハウジング２０の第１熱伝導部材５０に接着し、圧力センサ８０をハウジング２０に取り付けた状態で熱電素子１５及び圧力センサ８０を回路基板８１に接続するのは、配線作業が煩雑となる。このため、センサ装置１０１の組み立てを効率よく行うには、上述のように予め熱電素子１５、圧力センサ８０、及び回路基板８１を接続してアセンブリ化しておき、当該アセンブリを放熱部材３０（及びスペーサ４０）に取り付けるようにすることが望ましい。

【0066】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0067】

熱発電装置１００では、ハウジング２０に取り付けられる第１熱伝導部材５０はハウジング２０と同様の材質である鋼材によって形成され、放熱部材３０に取り付けられる第２熱伝導部材５１は放熱部材３０と同様の材質であるアルミニウム系又は銅系材料によって形成される。このため、ハウジング２０と第１熱伝導部材５０との間、及び、放熱部材３０と第２熱伝導部材５１との間における電蝕の発生を防止できる。これにより、熱発電装置１００の耐久性を向上させることができる。

【0068】

また、ハウジング２０と放熱部材３０とは、スペーサ４０を介して互いに連結され、互いに直接接触しない。これにより、ハウジング２０と放熱部材３０との接触による電蝕を防止することができる。

【0069】

また、ハウジング２０と放熱部材３０とは、ハウジング２０に設けられる連結部材５２と放熱部材３０を挿通する樹脂ねじ７２とによってねじ締結される。金属製ではなく樹脂製の樹脂ねじ７２が利用されるため、連結部材５２と樹脂ねじ７２との電蝕の発生を防止できる。

【0070】

また、連結部材５２と放熱部材３０とは接触せず、両者の間には隙間が形成される。これにより、連結部材５２を通じたハウジング２０と放熱部材３０との熱伝導を抑制すると共に、連結部材５２と放熱部材３０との間での電蝕の発生を防止できる。

【0071】

また、油圧シリンダ１のシリンダヘッド５に取り付けられるハウジング２０及びハウジング２０に取り付けられる第１熱伝導部材５０は、シリンダヘッド５と同様の材質である鋼材によって形成される。また、放熱部材３０及び第２熱伝導部材５１は、熱伝導性に優れるアルミニウム系又は銅系材料で形成される。そして、第２熱伝導部材５１は、第１熱伝導部材５０よりも長い。このように、相対的に熱伝導率に優れた第２熱伝導部材５１を第１熱伝導部材５０よりも長く構成することで、熱発電装置１００の発電効率を高めることができる。

【0072】

次に、本実施形態の変形例について説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

【0073】

熱伝導部材（第１熱伝導部材５０，第２熱伝導部材５１）は、ハウジング２０又は放熱部材３０とは別体に形成され、ハウジング２０又は放熱部材３０に取り付けられる部材を指すものであり、ハウジング２０又は放熱部材３０と一体に形成される（言い換えれば、熱伝導部材がハウジング２０又は放熱部材３０の一部である）形態を含むものではない。

【0074】

また、第１熱伝導部材５０及び第２熱伝導部材５１は、両方設けられることが必須の構成ではなく、少なくとも一方が設けられていればよい。例えば、図６に示す変形例では、熱発電装置１００は、第２熱伝導部材５１を備える一方で、上記実施形態のような第１熱伝導部材５０を備えておらず、熱電素子１５は、接着剤５５によってハウジング２０に直接取り付けられる。また、図示は省略するが、熱発電装置１００は、第１熱伝導部材５０を備える一方で、第２熱伝導部材５１を備えていないものでもよい。

【0075】

また、連結部材５２及び樹脂ねじ７２は、必須の構成ではなく、ハウジング２０と放熱部材３０との連結にその他の手段が用いられてもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、熱発電装置１００は、油圧シリンダ１で生じる油漏れを検知するセンサ装置１０１に利用される。これに対し、熱発電装置１００は、センサ装置１０１に限定されず、その他の装置に利用されるものでもよい。

【0077】

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

【0078】

熱発電装置１００は、互いに異なる金属からなるハウジング２０及び放熱部材３０と、ハウジング２０及び放熱部材３０のそれぞれに熱的に接続されハウジング２０と放熱部材３０との温度差に応じて起電力を生じる熱電素子１５と、ハウジング２０及び放熱部材３０の一方に設けられ熱電素子１５を支持する熱伝導部材（第１熱伝導部材５０，第２熱伝導部材５１）と、を備え、熱伝導部材は、当該熱伝導部材が設けられるハウジング２０及び放熱部材３０の一方と同じ金属からなる。

【0079】

また、熱発電装置１００は、互いに異なる金属からなるハウジング２０及び放熱部材３０と、ハウジング２０及び放熱部材３０のそれぞれに熱的に接続されハウジング２０と放熱部材３０との温度差に応じて起電力を生じる熱電素子１５と、ハウジング２０に取り付けられ熱電素子１５を支持する第１熱伝導部材５０と、放熱部材３０に取り付けられ第１熱伝導部材５０と共に熱電素子１５を支持する第２熱伝導部材５１と、を備え、第１熱伝導部材５０は、ハウジング２０と同じ金属からなり、第２熱伝導部材５１は、放熱部材３０と同じ金属からなる。

【0080】

これらの構成では、熱伝導部材は、ハウジング２０に取り付けられる場合にはハウジング２０と同じ材質とされ、放熱部材３０に取り付けられる場合には放熱部材３０と同じ材質とされる。このため、ハウジング２０又は放熱部材３０と熱伝導部材との間での電蝕の発生が抑制される。したがって、熱発電装置１００の耐久性が向上する。

【0081】

また、熱発電装置１００では、ハウジング２０及び第１熱伝導部材５０は、鋼材によって形成され、放熱部材３０及び第２熱伝導部材５１は、アルミニウム系又は銅系材料によって形成され、ハウジング２０は、発熱源（油圧シリンダ１）に取り付けられ、放熱部材３０は、放熱部材３０の熱を大気に放熱するためのヒートシンクとして構成され、第１熱伝導部材５０と第２熱伝導部材５１とは、棒状に形成され、第２熱伝導部材５１の長さＬ２は、第１熱伝導部材５０の長さＬ１よりも長い。

【0082】

この構成では、相対的に熱伝導率に優れる第２熱伝導部材５１を第１熱伝導部材５０よりも長くなるように構成することで、熱発電装置１００の発電効率を高めることができる。

【0083】

また、熱発電装置１００は、筒状に形成されハウジング２０と放熱部材３０とによって挟まれて設けられる樹脂製のスペーサ４０をさらに備え、ハウジング２０と放熱部材３０とは、ハウジング２０と放熱部材３０とを断熱する樹脂製のスペーサ４０を介して互いに連結される。

【0084】

この構成では、スペーサ４０によってハウジング２０と放熱部材３０とが断熱される共に、両者の直接の接触が回避されて電蝕の発生が防止される。

【0085】

また、熱発電装置１００は、ハウジング２０及び放熱部材３０の一方に設けられ雌ねじが形成される連結部材５２と、連結部材５２に螺合する雄ねじが形成され、ハウジング２０及び放熱部材３０の他方を挿通してハウジング２０と放熱部材３０とを連結する樹脂製の樹脂ねじ７２と、をさらに備え、連結部材５２と放熱部材３０との間には隙間が形成され、互いに接触せずに離間している。

【0086】

この構成では、樹脂製の樹脂ねじ７２によってハウジング２０と放熱部材３０とが連結されるため、金属製のねじ部材を利用することによる電蝕の発生が防止される。また、連結部材５２と放熱部材３０との接触による電蝕の発生が防止される。

【0087】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0088】

１…油圧シリンダ（発熱源）、１５…熱電変換素子、２０…ハウジング（第１部材）、３０…放熱部材（第２部材）、４０…スペーサ（断熱部材）、５０…第１熱伝導部材（熱伝導部材）、５１…第２熱伝導部材（熱伝導部材）、５２…連結部材（第１ねじ部材）、７２…樹脂ねじ（第２ねじ部材）、１００…熱発電装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】