特開 2022-99385 熱電発電装置

(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】P2022099385

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】熱電発電装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 35/32 20060101AFI20220628BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

H01L35/32 Z

H02N11/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020213112

(22)【出願日】2020-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】590000835

【氏名又は名称】株式会社ＫＥＬＫ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岸澤 利彦

(72)【発明者】

【氏名】大場 正和

(57)【要約】

【課題】長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用に耐えうる封止性を保つこと。
【解決手段】熱電発電装置１は、上面１１ａを有する高温板１１と、下面１２ｂを有する低温板１２と、上面１１ａと下面１２ｂの間に配置される熱電モジュール１３と、上面１１ａと下面１２ｂとの間に配置され、上面１１ａの周縁部と下面１２ｂの周縁部とにおいて熱電モジュール１３を封止する封止部２１と、上面１１ａの周縁部に配置された第１位置決め部３１と、下面１２ｂの周縁部に配置された第２位置決め部３２と、を備える。第１位置決め部３１は、封止部２１を上面１１ａの周縁部において位置決めし、第２位置決め部２２は、封止部２１を下面１２ｂの周縁部において位置決めする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面を有する高温板と、
前記第１面に向かい合う第２面を有する低温板と、
前記第１面と前記第２面との間に配置される熱電モジュールと、
前記第１面と前記第２面との間に配置され、前記第１面の周縁部と前記第２面の周縁部とにおいて前記熱電モジュールを封止する封止部と、
前記第１面の周縁部に配置された第１位置決め部と、
前記第２面の周縁部に配置された第２位置決め部と、
を備え、
前記第１位置決め部は、前記封止部を前記第１面の周縁部において位置決めし、
前記第２位置決め部は、前記封止部を前記第２面の周縁部において位置決めする、
熱電発電装置。

【請求項2】

前記第１位置決め部は、前記第１面に対して凹状及び凸状の少なくともどちらかの形状に形成され、
前記第２位置決め部は、前記第２面に対して凹状及び凸状の少なくともどちらかの形状に形成されている、
請求項１に記載の熱電発電装置。

【請求項3】

前記封止部は、前記高温板及び前記低温板よりも熱伝導性が低い材料で形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の熱電発電装置。

【請求項4】

前記封止部は、前記高温板及び前記低温板より熱膨張係数が大きい材料で形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の熱電発電装置。

【請求項5】

前記封止部は、前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。

【請求項6】

前記封止部と前記第１位置決め部との間に介在する第１接合材と、
前記封止部と前記第２位置決め部との間に介在する第２接合材と、
を備え、
前記第１接合材及び前記第２接合材は、弾性を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の熱電発電装置。

【請求項7】

前記第１接合材及び前記第２接合材は、液状ガスケットで形成されている、
請求項６に記載の熱電発電装置。

【請求項8】

前記高温板と前記低温板との間隔を狭くする方向に付勢する付勢部材、
を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱電発電装置。

【請求項9】

前記付勢部材は、前記高温板における前記第１位置決め部より外側で、前記低温板における前記第２位置決め部より外側に複数配置されている、
請求項８に記載の熱電発電装置。

【請求項10】

複数の前記付勢部材は、前記高温板の周縁部からの距離及び前記低温板の周縁部からの距離が均等にならないように配置されている、
請求項９に記載の熱電発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱電発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高温板および低温板の間に、熱電モジュールの外側を囲む第１のＯリングが設けられ、高温板および低温板は、第１のＯリングの外側の位置で互いに第１のボルトにより連結され、第１のボルトに、高温板および低温板を互いに近づける方向に付勢する弾性を有した第１の付勢部材を設ける熱電発電装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０８０８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば工場又は製鉄所などにおいては、熱電発電装置が、長期間に亘って高温かつ結露する環境下で使用される。そこで、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用に耐えうる封止性を有することが望まれる。

【0005】

本開示は、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用に耐えうる封止性を有する熱電発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、第１面を有する高温板と、前記第１面に向かい合う第２面を有する低温板と、前記第１面と前記第２面との間に配置される熱電モジュールと、前記第１面と前記第２面との間に配置され、前記第１面の周縁部と前記第２面の周縁部とにおいて前記熱電モジュールを封止する封止部と、前記第１面の周縁部に配置された第１位置決め部と、前記第２面の周縁部に配置された第２位置決め部と、を備え、前記第１位置決め部は、前記封止部を前記第１面の周縁部において位置決めし、前記第２位置決め部は、前記封止部を前記第２面の周縁部において位置決めする、熱電発電装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用に耐えうる封止性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る熱電発電装置を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る熱電発電装置を示す断面図である。

【図3】図３は、封止部と位置決め部との一例を示す断面図である。

【図4】図４は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。

【図5】図５は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。

【図6】図６は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。

【図7】図７は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。

【図8】図８は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。

【図9】図９は、付勢部材が挿通される孔部の配置の一例を示す模式図である。

【図10】図１０は、付勢部材による熱電発電装置の厚さ方向の変形の一例を説明する模式図である。

【図11】図１１は、付勢部材による熱電発電装置の厚さ方向の変形の他の例を説明する模式図である。

【図12】図１２は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。

【図13】図１３は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。

【図14】図１４は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。

【図15】図１５は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する複数の実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、熱電発電装置１の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。左右方向と前後方向と上下方向とは直交する。

【0011】

（実施形態）
［熱電発電装置］
図１は、実施形態に係る熱電発電装置を示す分解斜視図である。図２は、実施形態に係る熱電発電装置を示す断面図である。熱電発電装置１は、例えば、焼却炉、加熱炉等の設備で熱源になる炉や排気筒等に設置される。熱電発電装置１は、例えば、温度差で発電した電力は系統連係させる。

【0012】

図１及び図２に示すように、熱電発電装置１は、高温板１１と、低温板１２と、熱電モジュール１３と、封止部２１と、第１位置決め部３１と、第２位置決め部４１とを備える。熱電発電装置１は、さらに第１接合部５１と、第２接合部５２とを有してもよい。熱電発電装置１は、さらに付勢部材６１を有してもよい。

【0013】

高温板１１は、設備に設置される。高温板１１は、矩形の板状の部材である。高温板１１は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。高温板１１は、例えば鋼材またはアルミニウム合金等の金属によって形成されている。高温板１１は、設備からの熱を受けとる。高温板１１の熱は、図示しない伝熱部材を介して、熱電モジュール１３に伝導される。高温板１１は、上方を向いた上面（第１面）１１ａを有する。

【0014】

低温板１２は、上下方向において、高温板１１と向かい合い、離間して設置される。低温板１２は、矩形の板状の部材である。低温板１２は、熱伝導性が高い材料によって形成されている。低温板１２は、例えば鋼材またはアルミニウム合金等の金属によって形成されている。低温板１２は、熱電モジュール１３からの熱を受けとる。低温板１２の熱は、熱電発電装置１の周囲に放熱されるか水冷される。低温板１２は、下方を向いた、高温板１１の上面１１ａと向かい合う下面（第２面）１２ｂを有する。

【0015】

熱電モジュール１３は、高温板１１と低温板１２との間に設置される。より詳しくは、熱電モジュール１３は、高温板１１の上面１１ａと低温板１２の下面１２ｂとの間に設置される。実施形態では、４つの熱電モジュール１３が配置されている。熱電モジュール１３は、高温板１１と低温板１２とによって両側（図中の上下）に温度差を与えることによって、ゼーベック効果により発電する。熱電モジュール１３は、第１基板１３１と、第２基板１３２と、第１基板１３１と第２基板１３２との間に配置される熱電変換素子１３３とを備える。

【0016】

第１基板１３１及び第２基板１３２のそれぞれは、電気絶縁材料で形成される。実施形態において、第１基板１３１及び第２基板１３２のそれぞれは、セラミックス又はポリイミドなどで形成される。実施形態において、第１基板１３１と第２基板１３２とは、矩形状に形成されている。

【0017】

第１基板１３１と第２基板１３２とは、上下方向において、間隔を空けて向かい合う。実施形態において、第２基板１３２は、第１基板１３１よりも上方に配置される。第１基板１３１は、上面１３１ａと下面１３１ｂとを有する。第２基板１３２は、第１基板１３１の上面１３１ａと向かい合う下面１３２ｂと上面１３２ａとを有する。

【0018】

熱電変換素子１３３は、第１基板１３１の上面１３１ａと第２基板１３２の下面１３２ｂとの間に１つ以上配置される。複数の熱電変換素子１３３は、第１電極１３４及び第２電極１３５によって接続される。

【0019】

熱電変換素子１３３は、熱電材料によって形成される。熱電変換素子１３３を形成する熱電材料として、マンガンケイ化物系化合物（Ｍｎ－Ｓｉ）、マグネシウムケイ化物系化合物（Ｍｇ－Ｓｉ－Ｓｎ）、スクッテルダイト系化合物（Ｃｏ－Ｓｂ）、ハーフホイスラ系化合物（Ｚｒ－Ｎｉ－Ｓｎ）、及びビスマステルル系化合物（Ｂｉ－Ｔｅ）が例示される。熱電変換素子１３３は、マンガンケイ化物系化合物、マグネシウムケイ化物系化合物、スクッテルダイト系化合物、ハーフホイスラ系化合物、又はビスマステルル系化合物から選択される１つの化合物により構成されてもよいし、少なくとも２つの化合物の組み合わせにより構成されてもよい。

【0020】

熱電変換素子１３３は、ｐ型素子と、ｎ型素子とを含む。ｐ型素子及びｎ型素子のそれぞれは、所定面内に複数配置される。前後方向において、ｐ型素子とｎ型素子とは交互に配置される。左右方向において、ｐ型素子とｎ型素子とは交互に配置される。

【0021】

第１電極１３４及び第２電極１３５は、金属により形成される。第１電極１３４及び第２電極１３５を形成する金属として、銅（Ｃｕ）、銅を含む合金、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルを含む合金、アルミニウム（Ａｌ）、及びアルミニウムを含む合金が例示される。また、第１電極１３４及び第２電極１３５の構造は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉのうち２つ又は３つを組み合わせた２層又は３層構造でもよい。これらの第１電極１３４及び第２電極１３５の表面がニッケル膜で覆われてもよい。

【0022】

第１電極１３４は、第１基板１３１の上面１３１ａに設けられる。第１電極１３４は、第１基板１３１の上面１３１ａと平行な所定面内において複数設けられる。第２電極１３５は、第２基板１３２の下面１３２ｂに設けられる。第２電極１３５は、第２基板１３２の下面１３２ｂと平行な所定面内において複数設けられる。第１電極１３４及び第２電極１３５は、隣接する一対のｐ型素子及びｎ型素子のそれぞれに接続される。

【0023】

第１電極１３４及び第２電極１３５は、複数の熱電変換素子１３３を直列に接続する。第１電極１３４及び第２電極１３５により複数の熱電変換素子１３３が直列に接続された直列回路が形成される。ｐ型素子及びｎ型素子が第１電極１３４及び第２電極１３５を介して電気的に接続されることにより、ｐｎ素子対が構成される。複数のｐｎ素子対が第１電極１３４及び第２電極１３５を介して直列に接続されることにより、複数の熱電変換素子１３３を含む直列回路が構成される。

【0024】

熱電変換素子１３３に電流が供給されることにより、熱電モジュール１３がペルチェ効果により吸熱又は発熱する。第１基板１３１と第２基板１３２との間に温度差が与えられることにより、熱電モジュール１３は、ゼーベック効果により発電する。

【0025】

第１電極１３４が配置された第１基板１３１の下面１３１ｂは、熱電モジュール１３の冷却面である。第２電極１３５が配置される第２基板１３２の上面１３２ａは、熱電モジュール１３の加熱面である。

【0026】

カーボンシート１４は、熱伝導性を有する材料である。カーボンシート１４は、高温板１１の上面１１ａと熱電モジュール１３の下面１３ｂとの間に介在している。実施形態では、カーボンシート１４は、高温板１１の上面１１ａの一部と接触している。カーボンシート１４は、高温板１１の熱を熱電モジュール１３の下面１３ｂに伝達する。実施形態において、カーボンシート１４は、矩形状に形成されている。

【0027】

カーボンシート１５は、熱伝導性を有する材料である。カーボンシート１５は、低温板１２の下面１２ｂと熱電モジュール１３の上面１３ａとの間に介在している。実施形態では、カーボンシート１５は、低温板１２の下面１２ｂの全面と接触している。カーボンシート１５は、熱電モジュール１３の熱を低温板１２に伝達する。実施形態において、カーボンシート１５は、矩形状に形成されている。

【0028】

封止部２１は、矩形の枠形状に形成されている。封止部２１は、上下方向視において、高温板１１と低温板１２との間の周縁部に配置される。封止部２１は、高温板１１の上面１１ａと低温板１２の下面１２ｂとの間に配置され、高温板１１の上面１１ａの周縁部と、低温板１２の下面１２ｂの周縁部とにおいて熱電モジュール１３を封止する。

【0029】

封止部２１は、第１位置決め部３１によって、高温板１１に対して固定される。封止部２１は、第２位置決め部４１によって、低温板１２に対して固定される。

【0030】

封止部２１は、高温板１１及び低温板１２よりも熱伝導性が低い材料で形成されている。さらに封止部２１は、熱電モジュール１３よりも熱伝導性が低い材料で形成されている。これにより、封止部２１を介した熱のリークが抑制される。

【0031】

封止部２１は、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている。封止部２１は、高温板１１及び低温板１２より熱膨張係数が大きい材料で形成されている。封止部２１は、温度変化に応じて、変形する。封止部２１は、温度変化によって、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２との間に生じる隙間に追従して変形する。

【0032】

封止部２１は、耐熱性を有する材料で形成されている。より詳しくは、封止部２１は、長期間にわたって、２５０℃程度の温度と、結露する環境下における使用に耐えうる材料で形成されている。封止部２１は、例えば、エンジニアリングプラスチック、炭素繊維強化炭素複合材、セラミック、石英ガラス、又は、金属などの材料で形成されている。エンジニアリングプラスチックは、例えば、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）、ＰＩ（ＰｏｌｙＩｍｉｄｅ）及びＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）が挙げられる。セラミックは、例えばジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素及び炭化ケイ素が挙げられる。金属は、例えばチタン、チタン合金、インコネル、ハステロイ、二モック、ジルコニウムが挙げられる。

【0033】

図３は、封止部と位置決め部との一例を示す断面図である。第１位置決め部３１は、高温板１１の上面１１ａの周縁部に配置されている。第１位置決め部３１は、封止部２１を上面１１ａの周縁部において位置決めする。第１位置決め部３１は、上面１１ａの周縁部を囲んで配置されている。第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凹状及びは凸状の少なくともどちらの形状に形成されている。実施形態では、図３に示すように、第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凹状、言い換えると、溝状に形成されている。第１位置決め部３１には、封止部２１の下部が係合する。実施形態では、第１位置決め部３１には、上下方向視において、矩形の枠形状に形成されている。

【0034】

第２位置決め部３２は、低温板１２の下面１２ｂの周縁部に配置されている。第２位置決め部３２は、封止部２１を下面１２ｂの周縁部において位置決めする。第２位置決め部３２は、上面１１ａの周縁部を囲んで配置されている。第２位置決め部３２は、第１位置決め部３１と向かい合って配置されている。第２位置決め部３２は、下面１２ｂに対して凹状及び凸状の少なくともどちらの形状に形成されている。実施形態では、図３に示すように、第２位置決め部３２は、下面１２ｂに対して凹状、言い換えると、溝状に形成されている。第２位置決め部３２には、封止部２１の上部が係合する。実施形態では、第２位置決め部３２には、上下方向視において、矩形の枠形状に形成されている。

【0035】

図４ないし図８を用いて、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２の他の例を説明する。

【0036】

図４は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。図４に示す第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凸状、言い換えると、突起状に形成されている。第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凸状に形成された凸部３１１と、凸部３１２とを有する。凸部３１１と凸部３１２とは離間して配置されている。凸部３１１と凸部３１２との間に形成された凹部３１３に、封止部２１の下部が係合する。第２位置決め部３２は、第１位置決め部３１と同様に形成されている。凸部３１１と凸部３２１、凸部３１２と凸部３２２と、凹部３１３と凹部３２３は向かい合って配置されている。凸部３２１と凸部３２２との間に形成された凹部３２３に、封止部２１の上部が係合する。

【0037】

図５は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。図５に示す第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凸状、言い換えると、突起状に形成されている。第１位置決め部３１より内側に封止部２１が配置されている。第１位置決め部３１の面３１ａと封止部２１の下部が接触することによって、封止部２１が位置決めされる。第２位置決め部３２は、第１位置決め部３１と同様に形成されている。第２位置決め部３２の面３２ａと封止部２１の上部が接触することによって、封止部２１が位置決めされる。

【0038】

図６は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。図６に示す第１位置決め部３１は、上面１１ａに対して凹状に形成された凹部３１１と、上面１１ａに対して凸状に形成された凸部３１２とを有する。凸部３１２は、凹部３１１より外周側に配置されている。凹部３１１に、封止部２１の下部が係合する。第２位置決め部３２は、第１位置決め部３１と同様に形成されている。凹部３１１と凹部３２１、凸部３１２と凸部３２２は向かい合って配置されている。凹部３２１に、封止部２１の上部が係合する。

【0039】

図７は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。図７に示す第１位置決め部３１は、図３に示す第１位置決め部３１と同様に構成されている。図７に示す第２位置決め部３２は、図４に示す第２位置決め部３２と同様に構成されている。

【0040】

図８は、封止部と位置決め部との他の例を示す断面図である。図８に示す第１位置決め部３１は、図４に示す第１位置決め部３１と同様に構成されている。図８に第２位置決め部３２は、図３に示す第２位置決め部３２と同様に構成されている。

【0041】

封止部２１は、第１接合部５１及び第２接合部５２を介して、高温板１１と低温板１２との間に固定されてもよい。

【0042】

第１接合部５１は、封止部２１の下部と高温板１１の上面１１ａの第１位置決め部３１との間に介在する。第１接合部５１は、温度変化に応じて、変形する。第１接合部５１は、温度変化によって、封止部２１の下部と高温板１１の上面１１ａの第１位置決め部３１との間に生じる隙間に追従して変形する。第１接合部５１は、封止部２１よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている。第１接合部５１は、例えば液状ガスケットなどの弾性を有する弾性材料で形成されている。第１接合部５１の上端部は、第１位置決め部３１の上端部よりも上方まで位置することが好ましい。

【0043】

第２接合部５２は、封止部２１の上部と低温板１２の下面１２ｂの第２位置決め部３２との間に介在する。第２接合部５２は、温度変化に応じて、変形する。第２接合部５２は、温度変化によって、封止部２１の上部と低温板１２の下面１２ｂの第２位置決め部３２との間に生じる隙間に追従して変形する。第２接合部５２は、封止部２１よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている。第２接合部５２は、例えば液状ガスケットなどの弾性を有する弾性材料で形成されている。第２接合部５２の下端部は、第２位置決め部３２の下端部よりも下方まで位置することが好ましい。

【0044】

付勢部材６１は、高温板１１と低温板１２とを付勢するように配置される。付勢部材６１は、高温板１１及び低温板１２において、熱電モジュール１３が配置されている領域を避けて形成される。付勢部材６１は、高温板１１における第１位置決め部３１より外側で、低温板１２における第２位置決め部３２より外側に複数配置されている。複数の付勢部材６１は、高温板１１の周縁部からの距離及び低温板１２の周縁部からの距離が均等にならないように配置されている。付勢部材６１は、軸部６１１と、頭部６１２と、コイルスプリング６１３とを含む。軸部６１１は、孔部１２１に挿通される。頭部６１２は、軸部６１１の軸方向の一方の端部に配置されている。頭部６１２の径は、軸部６１１の径より大きい。コイルスプリング６１３は、軸部６１１に挿通され、頭部６１２の下方かつ低温板１２の上方に配置されている。コイルスプリング６１３は、高温板１１と低温板１２との間隔を狭くする方向に付勢する。

【0045】

図９は、付勢部材が挿通される孔部の配置の一例を示す模式図である。高温板１１及び低温板１２には、付勢部材が挿通される孔部が同様に配置されている。ここでは、高温板１１に形成された孔部１２１の配置を説明し、低温板１２に形成された孔部の説明を省略する。図９においては、説明の簡略化のため、高温板１１の１辺に配置された孔部１２１を図示し、他の辺に配置された孔部１２１の図示を省略している。以下の説明においても同様である。付勢部材６１が挿入される孔部は、高温板１１及び低温板１２において、熱電モジュール１３が配置されている領域を避けて形成される。付勢部材６１が挿入される孔部は、高温板１１における第１位置決め部３１より外側で、低温板１２における第２位置決め部３２より外側に配置されている。実施形態では、高温板１１の周縁部には、付勢部材６１が挿通される孔部１２１が配置されている。孔部１２１は、複数配置されている。実施形態では、例えば、高温板１１の各辺に３つの孔部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが配置されている。孔部１２１の数はこれに限定されない。孔部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの区別を特に要しない場合、孔部１２１として説明する。孔部１２１は、上下方向視において、高温板１１の上面１１ａに配置された第１位置決め部３１より外側に配置されている。孔部１２１は、高温板１１の周縁部からの距離及び低温板１２の周縁部からの距離が均等にならないように配置されている。孔部１２１は、周縁部からの距離が不均等であることが好ましい。各辺に配置された孔部１２１は、直線状に配置されていないことが好ましい。図９に示す例では、高温板１１の１辺の中心から端部までの長さをＬとすると、隣接する孔部１２１の間隔は、約２／３Ｌから３／４Ｌ程度である。

【0046】

高温板１１又は低温板１２が温度負荷により熱変形したり、クリープにより変形したりしても、付勢部材６１の付勢力により変形が抑制される。

【0047】

図１０、図１１は、熱電発電装置１の側面を模式的に示す図である。図１０は、付勢部材による熱電発電装置の厚さ方向の変形の一例を説明する模式図である。図１１は、付勢部材による熱電発電装置の厚さ方向の変形の他の例を説明する模式図である。図１０、図１１では、説明の簡略化のため、熱電発電装置１の構成を模式的に示している。図１０に示すように、高温板１１及び低温板１２の角部を付勢部材６１で固定した場合、高温板１１及び低温板１２の中央部が膨らむ。高温板１１及び低温板１２の中央部の厚さが、両端部の厚さよりも厚くなる。このように、熱電発電装置１の厚さが不均等になる。図１１に示すように、高温板１１及び低温板１２の角部に加えて、各辺の中間部を付勢部材６１で固定した場合、図１０に比べて、高温板１１及び低温板１２の各辺の中間部の膨らみが抑制される。このように、熱電発電装置１の厚さのばらつきが抑制される。これらにより、付勢部材６１が挿入される孔部は、高温板１１及び低温板１２の角部に加えて、各辺の中間部にも配置することが望ましい。

【0048】

図１２ないし図１５を用いて、孔部１２１の配置の他の例を説明する。図１２は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。図１２に示す孔部１２１ａ及び孔部１２１ｃは、図９に示す孔部１２１ａ及び孔部１２１ｃと同じ位置に配置されている。孔部１２１ｂが、孔部１２１ａ及び孔部１２１ｃよりも、高温板１１の周縁部から離間して、言い換えると、内側に配置されている。孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃは、直線状に配置されていない。

【0049】

図１３は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。図１３に示す孔部１２１ｂは、図９に示す孔部１２１ｂと同じ位置に配置されている。孔部１２１ａ及び孔部１２１ｃが、孔部１２１ｂよりも、高温板１１の周縁部から離間して、言い換えると、内側に配置されている。孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃは、直線状に配置されていない。

【0050】

図１４は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。図１４においては、説明の簡略化のため、高温板１１の２辺に配置された孔部１２１を図示し、他の２辺に配置された孔部１２１の図示を省略している。図１５においても同様である。図１４に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃは、図１２に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃと同じ位置に配置されている。図１４に示す孔部１２１ｄ、孔部１２１ｅ及び孔部１２１ｆは、図１３に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃを、高温板１１の中心点を中心にして反時計回りに９０°回転させた位置に配置されている。

【0051】

図１５は、付勢部材が挿通される孔部の配置の他の例を示す模式図である。図１５に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃは、図１２に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃと同じ位置に配置されている。図１５に示す孔部１２１ｄ、孔部１２１ｅ及び孔部１２１ｆは、図１２に示す孔部１２１ａ、孔部１２１ｂ及び孔部１２１ｃを、高温板１１の中心点を中心にして反時計回りに９０°回転させた位置に配置されている。

【0052】

［作用］
このようにして、高温板１１と低温板１２との間に配置された熱電モジュール１３が、耐熱性を有する材料で形成された封止部２１によって封止される。

【0053】

［効果］
以上説明したように、実施形態では、高温板１１と低温板１２との間に配置された熱電モジュール１３を、耐熱性を有する封止部２１によって封止することができる。実施形態によれば、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用においても、封止性を保つことができる。実施形態によれば、水分の侵入による故障の発生を抑制して、安定して発電することができる。

【0054】

実施形態では、第１位置決め部３１は、高温板１１の上面１１ａに対して凹状及び凸状の少なくともどちらかの形状に形成されている。第２位置決め部３２は、低温板１２の下面１２ｂに対して凹状及び凸状の少なくともどちらかの形状に形成されている。実施形態では、封止部２１の下部と第１位置決め部３１、及び、封止部２１の上部と第２位置決め部３２との接続部が、１つの平面ではなく異なる方向を向いた複数の面で接触する。これにより、実施形態では、封止部２１と、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２とによって、外部からの水の侵入を抑制することができる。

【0055】

実施形態では、温度変化によって、封止部２１の下部と高温板１１の上面１１ａの第１位置決め部３１との間に生じた隙間が、第１接合部５１によって封止される。実施形態では、温度変化によって、封止部２１の上部と低温板１２の下面１２ｂの第２位置決め部３２との間に生じた隙間が、第２接合部５２によって封止される。実施形態によれば、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用においても、封止性を保つことができる。

【0056】

実施形態では、封止部２１は、高温板１１及び低温板１２よりも熱伝導性が低い材料で形成されている。実施形態によれば、封止部２１を介した熱のリークを抑制することができる。

【0057】

実施形態では、封止部２１は、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている。実施形態では、封止部２１は、高温板１１及び低温板１２より熱膨張係数が大きい材料で形成されている。実施形態によれば、封止部２１は、温度変化によって、第１位置決め部３１及び第２位置決め部３２との間に生じる隙間に追従して変形して封止性を保つことができる。実施形態によれば、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用においても、封止性を保つことができる。

【0058】

実施形態では、付勢部材６１によって、高温板１１と低温板１２とが、間隔を狭くする方向に付勢された状態で固定されている。実施形態によれば、温度変化によらず、高温板１１と低温板１２とを適切に固定することができる。実施形態によれば、高温板１１又は低温板１２が温度負荷により熱変形したり、クリープにより変形したりしても、付勢部材６１の付勢力により変形を抑制できる。実施形態によれば、長期間に亘る、高温かつ結露する環境下での使用においても、封止性を保つことができる。

【0059】

実施形態では、複数の付勢部材６１は、高温板１１及び低温板１２の周縁部からの距離が均等にならないように配置されている。実施形態によれば、熱電発電装置１の厚さのばらつきを抑制することができる。

【符号の説明】

【0060】

１…熱電発電装置、１１…高温板、１１ａ…上面（第１面）、１２…低温板、１２ｂ…下面（第２面）、１３…熱電モジュール、１３１…第１基板、１３１ａ…上面、１３１ｂ…下面、１３２…第２基板、１３２ａ…上面、１３２ｂ…下面、１３３…熱電変換素子、１３４…第１電極、１３５…第２電極、１４…カーボンシート、１５…カーボンシート、２１…封止部、３１…第１位置決め部、３２…第２位置決め部、５１…第１接合部、５２…第２接合部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】