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特開2023-81758熱電変換ユニット、熱電発電システム及びそれらに用いられる放熱器
(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】P2023081758
(43)【公開日】2023-06-13
(54)【発明の名称】熱電変換ユニット、熱電発電システム及びそれらに用いられる放熱器
(51)【国際特許分類】
H10N 10/13 20230101AFI20230606BHJP
H02N 11/00 20060101ALI20230606BHJP
H02K 9/02 20060101ALI20230606BHJP
H02K 5/18 20060101ALI20230606BHJP
【ＦＩ】
H01L35/30
H02N11/00 A
H02K9/02 Z
H02K5/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021195731
(22)【出願日】2021-12-01
(71)【出願人】
【識別番号】391039601
【氏名又は名称】中村製作所株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127661
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 一彦
(72)【発明者】
【氏名】高橋 敬一
(72)【発明者】
【氏名】荒井 和人
【テーマコード（参考）】
5H605
5H609
【Ｆターム（参考）】
5H605AA01
5H605DD12
5H609QQ02
5H609RR63
5H609RR65
5H609RR67
(57)【要約】
【課題】移動体に適した熱電変換ユニットを提供すること。
【解決手段】
移動体１００の発熱体１１０の曲面１１２に装着される熱電変換ユニットであって、熱電変換素子１１が実装され、第１主面１５及び第２主面１６が湾曲可能となっている熱電回路モジュール１０と、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有し、基部２１が湾曲可能となっており、裏面２５が熱電回路モジュール１０の第２主面に密着するようにして熱電回路モジュール１０に積層された放熱器２０と、を備える。複数の放熱フィン２２は、基端２１におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】
移動体１００の発熱体１１０の曲面１１２に装着される熱電変換ユニットであって、熱電変換素子１１が実装され、第１主面１５及び第２主面１６が湾曲可能となっている熱電回路モジュール１０と、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有し、基部２１が湾曲可能となっており、裏面２５が熱電回路モジュール１０の第２主面に密着するようにして熱電回路モジュール１０に積層された放熱器２０と、を備える。複数の放熱フィン２２は、基端２１におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットであって、
熱電変換素子が実装され、第１主面及び該第１主面の反対側の面である第２主面が湾曲可能となっている熱電回路モジュールと、
金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、前記基部が湾曲可能となっており、裏面が前記熱電回路モジュールの前記第２主面に密着するようにして前記熱電回路モジュールに積層された放熱器と、を備え、
当該熱電変換ユニットは、移動体に付随した前記発熱体に装着されるものであり、
前記複数の放熱フィンは、基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている、
ことを特徴とする熱電変換ユニット。
熱電変換素子が実装され、第１主面及び該第１主面の反対側の面である第２主面が湾曲可能となっている熱電回路モジュールと、
金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、前記基部が湾曲可能となっており、裏面が前記熱電回路モジュールの前記第２主面に密着するようにして前記熱電回路モジュールに積層された放熱器と、を備え、
当該熱電変換ユニットは、移動体に付随した前記発熱体に装着されるものであり、
前記複数の放熱フィンは、基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている、
ことを特徴とする熱電変換ユニット。
【請求項2】
発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットであって、
熱電変換素子が実装され、第１主面及び該第１主面の反対側の面である第２主面が湾曲可能となっている熱電回路モジュールと、
金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、前記基部が湾曲可能となっており、裏面が前記熱電回路モジュールの前記第２主面に密着するようにして前記熱電回路モジュールに積層された放熱器と、を備え、
当該熱電変換ユニットは、移動体に付随した前記発熱体に装着されるものであり、
当該熱電変換ユニットは、所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う前記複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている、
ことを特徴とする熱電変換ユニット。
熱電変換素子が実装され、第１主面及び該第１主面の反対側の面である第２主面が湾曲可能となっている熱電回路モジュールと、
金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、前記基部が湾曲可能となっており、裏面が前記熱電回路モジュールの前記第２主面に密着するようにして前記熱電回路モジュールに積層された放熱器と、を備え、
当該熱電変換ユニットは、移動体に付随した前記発熱体に装着されるものであり、
当該熱電変換ユニットは、所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う前記複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている、
ことを特徴とする熱電変換ユニット。
【請求項3】
当該熱電変換ユニットは、前記放熱フィンの長手方向が当該移動体の進行方向と略一致するように配置されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電変換ユニット。
【請求項4】
請求項１～３のいずれかに記載の熱電変換ユニットにおいて、
前記放熱器は、金属板材の表面を切削工具の刃部により堀り起こすことにより、板状の複数の前記放熱フィンが前記基部と一体に起立形成されたものであることを特徴とする熱電変換ユニット。
前記放熱器は、金属板材の表面を切削工具の刃部により堀り起こすことにより、板状の複数の前記放熱フィンが前記基部と一体に起立形成されたものであることを特徴とする熱電変換ユニット。
【請求項5】
実施形態１～４のいずれかに記載の熱電変換ユニットにおいて、
前記放熱フィンは、該放熱フィンの長手方向において上流放熱フィンと下流放熱フィンとに分割されており、前記上流放熱フィン及び前記下流放熱フィンの間に隙間が設けられていることを特徴とする熱電変換ユニット。
前記放熱フィンは、該放熱フィンの長手方向において上流放熱フィンと下流放熱フィンとに分割されており、前記上流放熱フィン及び前記下流放熱フィンの間に隙間が設けられていることを特徴とする熱電変換ユニット。
【請求項6】
請求項１～５のいずれかに記載の熱電変換ユニットにおいて、
前記放熱フィンは、隣り合う前記放熱フィンの間を通過する空気の摩擦抵抗が上流よりも下流において大きくなるように形成されていることを特徴とする熱電変換ユニット。
前記放熱フィンは、隣り合う前記放熱フィンの間を通過する空気の摩擦抵抗が上流よりも下流において大きくなるように形成されていることを特徴とする熱電変換ユニット。
【請求項7】
移動体に付随する発熱体から放出される熱を電気エネルギーに変換する熱電発電システムであって、
請求項１～６のいずれかに記載の熱電変換ユニットと、
前記熱電変換ユニットの前記熱電回路モジュールから出力された電力を蓄電する蓄電部と、を少なくとも含む熱電発電システム。
請求項１～６のいずれかに記載の熱電変換ユニットと、
前記熱電変換ユニットの前記熱電回路モジュールから出力された電力を蓄電する蓄電部と、を少なくとも含む熱電発電システム。
【請求項8】
移動体に付随した発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットに用いられる放熱器であって、
前記放熱器は、熱電変換素子が実装された熱電回路モジュールに密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュールと共に熱電変換ユニットを構成するものであり、
前記放熱器は、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、
前記放熱器の前記基部は湾曲可能となっており、
前記複数の放熱フィンは、基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている、
ことを特徴とする放熱器。
前記放熱器は、熱電変換素子が実装された熱電回路モジュールに密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュールと共に熱電変換ユニットを構成するものであり、
前記放熱器は、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、
前記放熱器の前記基部は湾曲可能となっており、
前記複数の放熱フィンは、基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている、
ことを特徴とする放熱器。
【請求項9】
移動体に付随した発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットに用いられる放熱器であって、
前記放熱器は、熱電変換素子が実装された熱電回路モジュールに密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュールと共に熱電変換ユニットを構成するものであり、
前記放熱器は、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、
前記放熱器の前記基部は湾曲可能となっており、
前記放熱器は、当該熱電変換ユニットが所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う前記複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている、
ことを特徴とする放熱器。
前記放熱器は、熱電変換素子が実装された熱電回路モジュールに密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュールと共に熱電変換ユニットを構成するものであり、
前記放熱器は、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、
前記放熱器の前記基部は湾曲可能となっており、
前記放熱器は、当該熱電変換ユニットが所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う前記複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている、
ことを特徴とする放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱電変換ユニット、熱電発電システム及びそれらに用いられる放熱器に関する。
【背景技術】
【0002】
発熱体から廃棄される熱を回収し電気エネルギーとして再利用する取り組みがされている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
特許文献１及び２には、ゼーベック素子（熱電変換素子）が実装された熱電回路モジュールの上方にベースプレート又はフレキシブル熱伝導基板を積層させ、その上に放熱フィン列を接合した熱電変換ユニットを準備し、かかる熱電変換ユニットをプラント工場などの排熱パイプ等（発熱体）に装着して熱電発電を行わせることが記載されている。
特許文献１及び２には、ゼーベック素子（熱電変換素子）が実装された熱電回路モジュールの上方にベースプレート又はフレキシブル熱伝導基板を積層させ、その上に放熱フィン列を接合した熱電変換ユニットを準備し、かかる熱電変換ユニットをプラント工場などの排熱パイプ等（発熱体）に装着して熱電発電を行わせることが記載されている。
【0003】
特許文献１及び２に記載された熱電変換ユニットはフレキシブルなものとなっており、排熱パイプ等に装着した際には排熱パイプ等の外表面に密着させることができるため、フレキシブルでない熱電変換ユニット（例えば特許文献３の熱電ユニット１，１１，２１）を用いる場合に比べて接触面積が増し、排熱パイプ等からの廃熱を効率よく利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１０５５９号公報
【特許文献2】特開２０１９－１９８１６５号公報
【特許文献3】特開２０１４―４９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、移動体の一種である４輪車・２輪車等の車両においては、エンジンから排出されたガスの排気系統では高温になると数百度に達する場合もあることから、排気管など排気系統の強制的な冷却システムを配置していることも増えてきている。持続可能な社会づくりに向けた昨今の気運の中では、移動体における熱エネルギーの回収・有効利用についても重要なテーマであると言える。
但し、移動体については、移動に伴うエネルギー効率の向上（例えば、空気抵抗・圧力損失等の低減）や熱電変換ユニットの軽量化なども求められており、熱エネルギーの回収・有効利用と共にこれらを両立した取り組みが今後重要になってくる。
但し、移動体については、移動に伴うエネルギー効率の向上（例えば、空気抵抗・圧力損失等の低減）や熱電変換ユニットの軽量化なども求められており、熱エネルギーの回収・有効利用と共にこれらを両立した取り組みが今後重要になってくる。
【0006】
特許文献１及び２に記載された熱電変換ユニットにおいては、熱電回路モジュールにベースプレートを介して放熱フィン列（放熱器）を取り付けることは触れられているものの、移動体に適した熱電変換ユニットや放熱器についての考察はない。
【0007】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、移動体に適した熱電変換ユニットを提供することを目的とする。また、そのような熱電変換ユニットに好適な放熱器及び熱電発電システム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】
【0008】
本発明の発明者は鋭意研究を重ね、移動体の発熱体に装着させるのに最適な熱電変換ユニットの構成を見出した。本発明の一態様によれば、発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットが提供される。熱電変換ユニットは、熱電変換素子が実装され、第１主面及び該第１主面の反対側の面である第２主面が湾曲可能となっている熱電回路モジュールと、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、基部が湾曲可能となっており、裏面が熱電回路モジュールの第２主面に密着するようにして熱電回路モジュールに積層された放熱器と、を備える。そして、当該熱電変換ユニットは、移動体に付随した発熱体に装着されるものであり、複数の放熱フィンは基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。
【0009】
別の一態様によれば、当該熱電変換ユニットは、所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている。
【0010】
また、本発明の熱電発電システムは、移動体に付随する発熱体から放出される熱を電気エネルギーに変換する熱電発電システムであって、上記した熱電変換ユニットと、熱電変換ユニットの熱電回路モジュールから出力された電力を蓄電する蓄電部と、を少なくとも含む。
【0011】
さらに、本発明の放熱器は、移動体に付随した発熱体の曲面に装着される熱電変換ユニットに用いられる放熱器であって、当該放熱器は、熱電変換素子が実装された熱電回路モジュールに密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュールと共に熱電変換ユニットを構成するものであり、当該放熱器は、金属板材からなり、表側に基部と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィンを有し、放熱器の前記基部は湾曲可能となっている。そして、複数の放熱フィンは、基端におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。
【0012】
別の一態様によれば、放熱器は、当該熱電変換ユニットが所与の発熱体の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィンの先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、移動体に適した熱電変換ユニットを提供することができる。また、そのような熱電変換ユニットに好適な放熱器及び熱電発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態１に係る熱電変換ユニット１の製作例及び発熱体１１０への装着例を示す斜視図である。
【図2】実施形態１に係る熱電変換ユニット１の側面図である。
【図4】シミュレーション例における熱解析の結果を示す表及びグラフである。
【図5】実施形態２に係る熱電変換ユニット２の一部を示す要部斜視図である。
【図6】実施形態３に係る熱電変換ユニット３，３’の一部を示す要部斜視図である。
【図7】実施形態４に係る熱電発電システム５０を説明するために示す模式図である。
【図8】実施形態５に係る放熱器２０の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る熱電変換ユニット、熱電発電システム及びそれらに用いられる放熱器について図を参照しながら説明する。なお、各図に共通する符号については当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。各図面は一例を示した模式図であり必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。本明細書における「上」「下」というのは、所定の平面の一方側を上とし他方側を下と仮に定義するものであり、実際に熱電変換ユニットが配置された天地とは直接関係がないものとする。
【0016】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る熱電変換ユニット１の構成
（１）熱電変換ユニット１の概要
まず始めに、熱電変換ユニット１の概要について製作例及び発熱体１１０への装着例を交えて説明する。
図１は、実施形態１に係る熱電変換ユニット１の製作例及び発熱体１１０への装着例を示す斜視図である。図１（ａ）は放熱器２０を熱電回路モジュール１０に積層する前の状態を示し、図１（ｂ）は放熱器２０が熱電回路モジュール１０に積層されて熱電変換ユニット１が完成した状態を示し、図１（ｃ）は熱電変換ユニット１が排気管２１０（発熱体１１０）に装着される場合を想定した状態を示している。
１．実施形態１に係る熱電変換ユニット１の構成
（１）熱電変換ユニット１の概要
まず始めに、熱電変換ユニット１の概要について製作例及び発熱体１１０への装着例を交えて説明する。
図１は、実施形態１に係る熱電変換ユニット１の製作例及び発熱体１１０への装着例を示す斜視図である。図１（ａ）は放熱器２０を熱電回路モジュール１０に積層する前の状態を示し、図１（ｂ）は放熱器２０が熱電回路モジュール１０に積層されて熱電変換ユニット１が完成した状態を示し、図１（ｃ）は熱電変換ユニット１が排気管２１０（発熱体１１０）に装着される場合を想定した状態を示している。
【0017】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、熱電変換ユニット１は、大きく分けて熱電回路モジュール１０と放熱器２０とからなり、放熱器２０の裏面２５が熱電回路モジュール１０の第２主面１６に密着するようにして積層してなっている（図２も併せて参照）。
熱電回路モジュール１０の第１主面１５及び該第１主面１５の反対側の面である第２主面１６は湾曲可能となっている。放熱器２０についても、基部２１（後述）が湾曲可能となっている。したがって、熱電変換ユニット１全体としても、放熱器２０の放熱フィン２２（後述）の長手方向ＬＤと略平行な仮想的な軸を中心に湾曲可能となっている。
熱電回路モジュール１０の第１主面１５及び該第１主面１５の反対側の面である第２主面１６は湾曲可能となっている。放熱器２０についても、基部２１（後述）が湾曲可能となっている。したがって、熱電変換ユニット１全体としても、放熱器２０の放熱フィン２２（後述）の長手方向ＬＤと略平行な仮想的な軸を中心に湾曲可能となっている。
【0018】
しかるに、例えば図１（ｃ）に示す通り、熱電変換ユニット１は、発熱体１１０の曲面１１２に装着されるユニットとなっている。特に実施形態１に係る熱電変換ユニット１は、移動体１００（図７参照）に付随した発熱体１１０に装着されるものとして構成されている。例えば、エンジンで駆動する四輪車の排気管２１０の曲面（管の外周面）に装着されるものとして構成されている。
【0019】
ここでいう「移動体１００」とは、四輪車・二輪車・鉄道車両などの陸上移動体、ドローンなど空中移動体、船舶などの水上移動体がこれに含まれる。これら移動体１００の駆動源の種類（エンジン、モータ等）は特に限定されずに、実施形態１の適用が可能である。移動体１００の標準的な移動速度は概ね３０ｋｍ／ｈ～６０ｋｍ／ｈであるものと想定して、実施形態１の熱電変換ユニット１は構成されている。
移動体１００に付随した発熱体１１０としては、例えば、エンジン２０５から排出されたガスを内部に流通させる排気管２１０などが挙げられる（図７参照）。他にもバッテリー（円筒形など曲線を有するもの）、モータ等の発熱体１１０も挙げることができる。
移動体１００に付随した発熱体１１０としては、例えば、エンジン２０５から排出されたガスを内部に流通させる排気管２１０などが挙げられる（図７参照）。他にもバッテリー（円筒形など曲線を有するもの）、モータ等の発熱体１１０も挙げることができる。
【0020】
（２）熱電回路モジュール１０
熱電回路モジュール１０は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気的な回路が構成されたモジュールである。熱電回路モジュール１０には熱電変換素子１１が実装されている。熱電変換素子１１は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であればいなかるものであってもよく、例えば、ゼーベック効果を生じるゼーベック素子などを採用することができる。
熱電回路モジュール１０は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気的な回路が構成されたモジュールである。熱電回路モジュール１０には熱電変換素子１１が実装されている。熱電変換素子１１は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であればいなかるものであってもよく、例えば、ゼーベック効果を生じるゼーベック素子などを採用することができる。
【0021】
熱電回路モジュール１０は、例えば、複数の熱電変換素子１１が実装されたフレキシブルなプリント基板（図示を省略）、フレキシブルなプリント基板を上下から挟み込むフレキシブルな保護基板等から構成することができる。
熱電回路モジュール１０は、平面に正置したとき２つの主面を有する平板状となっている。第１主面１５は、発熱体１１０に密着する吸熱面として用いられ、第２主面１６は後述する放熱器２０に密着する放熱面として用いられる。熱電回路モジュール１０は、第１主面１５及び第２主面１６が所定の曲率半径を有するように（屈曲もこれに含まれる）弾性変形が可能となっている。なお、熱電回路モジュール１０は、放熱器２０と合体した後にも、少なくとも、放熱器２０の放熱フィン２２の長手方向ＬＤと略平行な仮想的な軸を中心に何かしらの弾性変形が可能となっている。
熱電回路モジュール１０は、平面に正置したとき２つの主面を有する平板状となっている。第１主面１５は、発熱体１１０に密着する吸熱面として用いられ、第２主面１６は後述する放熱器２０に密着する放熱面として用いられる。熱電回路モジュール１０は、第１主面１５及び第２主面１６が所定の曲率半径を有するように（屈曲もこれに含まれる）弾性変形が可能となっている。なお、熱電回路モジュール１０は、放熱器２０と合体した後にも、少なくとも、放熱器２０の放熱フィン２２の長手方向ＬＤと略平行な仮想的な軸を中心に何かしらの弾性変形が可能となっている。
【0022】
（３）放熱器２０
次に、放熱器２０の説明を行う。
図２は実施形態１に係る熱電変換ユニット１の側面図である。図２（ａ）は熱電変換ユニット１を図１（ｂ）の矢印Ａに沿って視たときの側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線Ｃで囲まれた領域を拡大した要部側面図である。
次に、放熱器２０の説明を行う。
図２は実施形態１に係る熱電変換ユニット１の側面図である。図２（ａ）は熱電変換ユニット１を図１（ｂ）の矢印Ａに沿って視たときの側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線Ｃで囲まれた領域を拡大した要部側面図である。
【0023】
図２（ａ）に示すように、放熱器２０は、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有している。放熱フィン２２が基部２１と「一体に・・形成され」ているというのは、基部２１と放熱フィン２２とが一体的に連続的に形成されているという意味である。
基部２１は裏面（熱電回路モジュール１０が配置された面）からの熱を伝導させて放熱フィン２２に伝える。基部２１は複数の放熱フィン２２を放熱フィン２２の基端２３付近で支持する《図２（ｂ）参照》。放熱フィン２２は基部２１から伝導してきた熱を、隣り合う放熱フィン２２との間の隙間を通過する冷媒《具体的には移動体１００の移動に伴う風Ｗなど（図７参照）》に放熱する。
基部２１は裏面（熱電回路モジュール１０が配置された面）からの熱を伝導させて放熱フィン２２に伝える。基部２１は複数の放熱フィン２２を放熱フィン２２の基端２３付近で支持する《図２（ｂ）参照》。放熱フィン２２は基部２１から伝導してきた熱を、隣り合う放熱フィン２２との間の隙間を通過する冷媒《具体的には移動体１００の移動に伴う風Ｗなど（図７参照）》に放熱する。
【0024】
単一の放熱フィン２２に着目すると、実施形態１の放熱フィン２２は平板状をなしている。放熱フィン２２は、その基端２３が基部２１に接続されたうえで、その先端２４が上方に突出し、放熱フィンの長手方向ＬＤ（図１参照）に沿って長尺状に延びた突条をなしている。
複数の放熱フィン２２は、放熱フィンの長手方向ＬＤに沿って互いに平行になるようにしてそれぞれ配列されている。実施形態１の熱電変換ユニット１は、移動体１００に付随した発熱体１１０に装着され、特に、放熱フィンの長手方向ＬＤが当該移動体１００の進行方向ＭＶと略一致するように配置されるものとして構成されている（図７参照）。
したがって、例えば熱電変換ユニット１が排気管２１０の曲面１１２に装着されたときには、放熱フィン２２は、排気管２１０の管軸ＡＸに平行な方向に沿って所定の間隔をおいて配置される。
複数の放熱フィン２２は、放熱フィンの長手方向ＬＤに沿って互いに平行になるようにしてそれぞれ配列されている。実施形態１の熱電変換ユニット１は、移動体１００に付随した発熱体１１０に装着され、特に、放熱フィンの長手方向ＬＤが当該移動体１００の進行方向ＭＶと略一致するように配置されるものとして構成されている（図７参照）。
したがって、例えば熱電変換ユニット１が排気管２１０の曲面１１２に装着されたときには、放熱フィン２２は、排気管２１０の管軸ＡＸに平行な方向に沿って所定の間隔をおいて配置される。
【0025】
図２（ｂ）に示すように、複数の放熱フィン２２は、その基端２３におけるピッチが所定の値ｐをもって配置されている。熱電変換ユニット１が平面に正置されたときには、放熱フィン２２の先端２４におけるピッチもこの値ｐとほぼ同じ値となる。基部２１は厚みＴ１を有している。実施形態１の放熱フィン２２は概略一様な厚みｔを有している。放熱フィン２２の基端２３付近における隣り合う放熱フィン２２同士の間には、値ｇをもって隙間が形成されている。
【0026】
放熱器２０は、金属板材からなっている。金属板材の素材としては、例えば、純アルミニウム（Ａ１０５０）などのアルミニウム材、銅材などを採用することができる。
【0027】
放熱器２０の基部２１の厚みＴ１は、実施形態１の作用・効果を奏する程度に弾性変形が可能であり、かつ、強度的にも十分に放熱器２０の形状・機能を保つことができる値に設定されている。
【0028】
図３は、実施形態１に係る熱電変換ユニット１を発熱体１１０に装着したときの様子を図１（ｃ）の矢印Ｂに沿って視たときの側面図である。図３（ａ）は熱電変換ユニット１及び発熱体１１０を図１（ｃ）の矢印Ｂに沿って視たときの側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の破線Ｄで囲まれた領域を拡大した要部側面図である。
【0029】
図３に示すように、熱電変換ユニット１の全体が湾曲して発熱体１１０の曲面１１２に装着されたとき、放熱フィン２２は径方向に向かって放射状に拡がり、放熱フィン２２の先端２４付近における隙間は基端２３付近における隙間ｇよりも大きくなる。
熱電変換ユニット１が発熱体１１０の曲面１１２に装着されたときにおいて、互いに隣り合う放熱フィン２２の先端同士の間隔（開口幅）をＯＰとする《図３（ｂ）参照》。
熱電変換ユニット１が発熱体１１０の曲面１１２に装着されたときにおいて、互いに隣り合う放熱フィン２２の先端同士の間隔（開口幅）をＯＰとする《図３（ｂ）参照》。
【0030】
実施形態１の一実施例では、放熱器２０は、金属板材の表面を切削工具の刃部により堀り起こすことにより、板状の複数の放熱フィン２２が基部２１と一体に起立形成されたものである。このような放熱器２０の構成の仕方については、例えば、同一出願人による特開２０１４－２１２２９０号公報に記載された放熱フィンの製造技術に関する記載を本明細書の記載内容としてそのまま援用することができる。
【0031】
また、実施形態１の一実施例としては、ｐを２．０ｍｍ、ｔを１．０ｍｍ、ｇを１．０ｍｍ、Ｔ１を５．０ｍｍ、ＯＰを１．４７ｍｍに設定して構成することもできる。
【0032】
２．シミュレーション例
発明者は、シミュレーションによって熱解析を行い、移動体に装着される熱電変換ユニットとして最適な放熱器の在り方についての新たな知見を得たので、以下説明する。
図４は、シミュレーション例における熱解析の結果を示す表及びグラフである。
発明者は、シミュレーションによって熱解析を行い、移動体に装着される熱電変換ユニットとして最適な放熱器の在り方についての新たな知見を得たので、以下説明する。
図４は、シミュレーション例における熱解析の結果を示す表及びグラフである。
【0033】
（１）シミュレーション条件
（ａ）試料
試料としては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１を準備した。但し、熱電回路モジュール１０は固定のものとし、便宜的に、発熱体１１０からの熱がそのまま熱電回路モジュール１０を通過して放熱器２０に伝達されるものと仮定し、シミュレーターに対しては放熱器２０の裏面２５より直接的に所定の熱量が供給されるものとして設定を行った。
（ａ）試料
試料としては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１を準備した。但し、熱電回路モジュール１０は固定のものとし、便宜的に、発熱体１１０からの熱がそのまま熱電回路モジュール１０を通過して放熱器２０に伝達されるものと仮定し、シミュレーターに対しては放熱器２０の裏面２５より直接的に所定の熱量が供給されるものとして設定を行った。
【0034】
各試料（後述）に共通する仕様として、放熱器２０を平面に正置したときの幅を４００ｍｍ《図１（ｂ）では紙面幅方向》、奥行を２００ｍｍ（放熱フィン２２の長手方向ＬＤの長さもこれに等しい）とした。また、基部２１の厚みＴ１を５ｍｍ、放熱フィン２２の基端２３から先端２４までの高さを２５ｍｍと設定した。放熱器２０の材質は純アルミニウムとする（A1050）とした。
【0035】
（ｂ）発熱及び放熱の条件
シミュレーションに当たって放熱器２０は湾曲された状態を想定し、放熱器２０の幅４００ｍｍをもって管軸ＡＸを中心に３６０度一周するように円を描くものとした。具体的には、図１（ｃ）に示すような円筒形状を形成するものとした。参考までにこのときの放熱器２０の裏面２５による円の直径は約１２７．３ｍｍとなる。
熱量２０００Ｗの１つの熱源を、放熱器２０の裏面２５全体（４００ｍｍ×２００ｍｍ）に接触するようにして配置し、裏面２５底面に対し均一に熱を与えるものとした。なお、熱電変換ユニット１の実施場面では、発熱体１１０と放熱器２０との間には熱電回路モジュール１０が介在しているが、上述したように便宜上、熱電回路モジュール１０の第１主面１５及び第２主面１６は発熱体１１０の表面温度と同一の温度になっている仮定の下でシミュレーションを行った。
一方、放熱条件については、冷却媒体は６０℃の空気とし、かかる冷却媒体を、放熱フィン２２の側面から《図１（ｃ）の風Ｗの矢印の方向も参照》６０ｋｍ／ｈの速度で放熱器２０の全体に対し均一に送ったものとした。
シミュレーションに当たって放熱器２０は湾曲された状態を想定し、放熱器２０の幅４００ｍｍをもって管軸ＡＸを中心に３６０度一周するように円を描くものとした。具体的には、図１（ｃ）に示すような円筒形状を形成するものとした。参考までにこのときの放熱器２０の裏面２５による円の直径は約１２７．３ｍｍとなる。
熱量２０００Ｗの１つの熱源を、放熱器２０の裏面２５全体（４００ｍｍ×２００ｍｍ）に接触するようにして配置し、裏面２５底面に対し均一に熱を与えるものとした。なお、熱電変換ユニット１の実施場面では、発熱体１１０と放熱器２０との間には熱電回路モジュール１０が介在しているが、上述したように便宜上、熱電回路モジュール１０の第１主面１５及び第２主面１６は発熱体１１０の表面温度と同一の温度になっている仮定の下でシミュレーションを行った。
一方、放熱条件については、冷却媒体は６０℃の空気とし、かかる冷却媒体を、放熱フィン２２の側面から《図１（ｃ）の風Ｗの矢印の方向も参照》６０ｋｍ／ｈの速度で放熱器２０の全体に対し均一に送ったものとした。
【0036】
（ｃ）シミュレーション
上記（ａ），（ｂ）の共通仕様の下、放熱フィン２２の基端２３付近における配置ピッチｐを入力変数とし、ｐの値として６水準（ｐ＝０．５ｍｍ，１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍ，２．５ｍｍ，３．０ｍｍ）を振って熱解析を行った（図４の表の第２行を参照）。なお、放熱フィンの厚みｔは放熱フィン２２の配置ピッチｐの１／２とし、基部付近における隣り合う放熱フィン同士の隙間ｇも配置ピッチｐの１／２と設定した（図４の表の参考と示された行を参照）。
また、上記したように放熱器２０の全幅で３６０度一周するような円筒を形成する前提であるため、基端２３付近における放熱フィン２２の配置ピッチｐが決まると、放熱フィン２２の先端の間隔（開口）ＯＰも定まる（図４の表の第２行を参照）。
上記（ａ），（ｂ）の共通仕様の下、放熱フィン２２の基端２３付近における配置ピッチｐを入力変数とし、ｐの値として６水準（ｐ＝０．５ｍｍ，１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍ，２．５ｍｍ，３．０ｍｍ）を振って熱解析を行った（図４の表の第２行を参照）。なお、放熱フィンの厚みｔは放熱フィン２２の配置ピッチｐの１／２とし、基部付近における隣り合う放熱フィン同士の隙間ｇも配置ピッチｐの１／２と設定した（図４の表の参考と示された行を参照）。
また、上記したように放熱器２０の全幅で３６０度一周するような円筒を形成する前提であるため、基端２３付近における放熱フィン２２の配置ピッチｐが決まると、放熱フィン２２の先端の間隔（開口）ＯＰも定まる（図４の表の第２行を参照）。
【0037】
上記パラメーターを振りながら、出力変数として放熱器２０の裏面２５における最高温度Ｔｗ［℃］、放熱器２０の熱抵抗Ｒ［Ｋ／Ｗ］、放熱器２０付近を空気が通過する際の圧力損失ＰＬ［Ｐａ］の値を取得した。なお、熱抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｔｗ－Ｔ∞）／Ｑとして導いた（但し、Ｒ［℃／Ｗ］は熱抵抗、Ｑ［Ｗ］は熱量、Ｔｗ［℃］は放熱フィンの裏面２５の最高温度、Ｔ∞［℃］は冷却媒体の温度とする）。
シミュレーションに用いるソフトウェアは「Thermo-Calc（Ｒ）」とした。
シミュレーションに用いるソフトウェアは「Thermo-Calc（Ｒ）」とした。
【0038】
（２）シミュレーション結果
図４のグラフに示すように、放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなるにつれて、最高温度Ｔｗも高くなり、また熱抵抗Ｒも大きくなり、放熱特性が悪くなっていくことが確認された。逆に配置ピッチｐが小さい領域では放熱特性が比較的良好であった。
一方、流体力学的な特性については、放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなるにつれて圧力損失ＰＬが小さくなり良好であった。逆に放熱フィン２２の配置ピッチｐが小さい領域では、圧力損失ＰＬが悪化し、特に水準２（ｐ＝１．０ｍｍ）で悪化が始まり、さらに水準１（ｐ＝０．５）では急激に悪化していた。
図４のグラフに示すように、放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなるにつれて、最高温度Ｔｗも高くなり、また熱抵抗Ｒも大きくなり、放熱特性が悪くなっていくことが確認された。逆に配置ピッチｐが小さい領域では放熱特性が比較的良好であった。
一方、流体力学的な特性については、放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなるにつれて圧力損失ＰＬが小さくなり良好であった。逆に放熱フィン２２の配置ピッチｐが小さい領域では、圧力損失ＰＬが悪化し、特に水準２（ｐ＝１．０ｍｍ）で悪化が始まり、さらに水準１（ｐ＝０．５）では急激に悪化していた。
【0039】
（３）考察
放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなると、フィン数が少なくなり且つ先端２４の間隔ＯＰも大きくなるため、ある程度の粘性を持っている空気であっても、放熱フィン２２と隣の放熱フィン２２との間の隙間に入り込み易くなり（風通しが良くなる）、熱を帯びた空気を排出しやすくなる。その一方で、フィン数が少なくなることから空気との接触面積が減少し、かえって放熱が減退し放熱特性が悪化する傾向となる。また、放熱フィン２２の厚みｔが大きくなるように設定しているので、熱電変換ユニット１の軽量化のためには不利となる。
逆に、放熱フィン２２の配置ピッチｐが小さいと、放熱フィン２２と隣の放熱フィン２２との間の隙間が小さくなり、流れる空気と放熱フィン２２との間の空気抵抗も増し、またグラフのように圧力損失ＰＬについても悪化し、移動体１００にとって流体力学的に不利な傾向となる。また、放熱フィン２２の厚みｔが小さくなるように設定しているので、基部２１から伝導してきた熱のキャパシティが小さくなり放熱のためには不利な方向ともなる。
このように配置ピッチｐ（先端の間隔ＯＰ）を大小させるのに伴い、放熱特性と流体力学的な特性との間ではトレードオフの関係が生じている。
放熱フィン２２の配置ピッチｐが大きくなると、フィン数が少なくなり且つ先端２４の間隔ＯＰも大きくなるため、ある程度の粘性を持っている空気であっても、放熱フィン２２と隣の放熱フィン２２との間の隙間に入り込み易くなり（風通しが良くなる）、熱を帯びた空気を排出しやすくなる。その一方で、フィン数が少なくなることから空気との接触面積が減少し、かえって放熱が減退し放熱特性が悪化する傾向となる。また、放熱フィン２２の厚みｔが大きくなるように設定しているので、熱電変換ユニット１の軽量化のためには不利となる。
逆に、放熱フィン２２の配置ピッチｐが小さいと、放熱フィン２２と隣の放熱フィン２２との間の隙間が小さくなり、流れる空気と放熱フィン２２との間の空気抵抗も増し、またグラフのように圧力損失ＰＬについても悪化し、移動体１００にとって流体力学的に不利な傾向となる。また、放熱フィン２２の厚みｔが小さくなるように設定しているので、基部２１から伝導してきた熱のキャパシティが小さくなり放熱のためには不利な方向ともなる。
このように配置ピッチｐ（先端の間隔ＯＰ）を大小させるのに伴い、放熱特性と流体力学的な特性との間ではトレードオフの関係が生じている。
【0040】
以上のシミュレーション結果から、水準３，水準４，水準５においては放熱特性と流体力学的な特性とのバランスが良く、水準４については特にバランスが良いことが判った。
したがって、実施形態１の放熱器２０を構成するに当たっては、複数の放熱フィンは、基端における配置ピッチｐが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値（一定値として設定した所望の値。以下同様）をもって配置されているのが好ましいことが明らかになった（水準３～水準５）。また、発明者が更に実験を行ったところ、基端における配置ピッチｐが１．８ｍｍ～２．２ｍｍの範囲内の所定の値をもって放熱フィンが配置されているのがより好ましいことが判明した。さらには、基端における配置ピッチｐが２ｍｍで配置されているのがより一層好ましいことが判明した。
したがって、実施形態１の放熱器２０を構成するに当たっては、複数の放熱フィンは、基端における配置ピッチｐが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値（一定値として設定した所望の値。以下同様）をもって配置されているのが好ましいことが明らかになった（水準３～水準５）。また、発明者が更に実験を行ったところ、基端における配置ピッチｐが１．８ｍｍ～２．２ｍｍの範囲内の所定の値をもって放熱フィンが配置されているのがより好ましいことが判明した。さらには、基端における配置ピッチｐが２ｍｍで配置されているのがより一層好ましいことが判明した。
【0041】
使用時における放熱フィン２２の先端２４の間隔ＯＰについても、同様に、互いに隣り合う複数の放熱フィン２２の先端２４が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されているのが好ましいことが明らかになった。また、放熱フィン２２の先端２４が１．２ｍｍ～１．６ｍｍの範囲内の所定の値で間隔が保たれるよう構成されているのがより好ましく、更には１．４７ｍｍ前後であればより一層好ましいことが判明した。
【0042】
３．実施形態１に係る熱電変換ユニット１の効果
実施形態１に係る熱電変換ユニット１においては、放熱器２０は、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有し、基部２１が湾曲可能となっており、裏面２５が熱電回路モジュール１０の第２主面１６に密着するようにして熱電回路モジュール１０に積層されている。そして、複数の放熱フィン２２は、基端２３におけるピッチｐが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。あるいは、熱電変換ユニット１は、所与の発熱体１１０の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィン２２の先端２４が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値ＯＰをもって間隔が保たれるよう構成されている。
実施形態１に係る熱電変換ユニット１においては、放熱器２０は、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有し、基部２１が湾曲可能となっており、裏面２５が熱電回路モジュール１０の第２主面１６に密着するようにして熱電回路モジュール１０に積層されている。そして、複数の放熱フィン２２は、基端２３におけるピッチｐが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。あるいは、熱電変換ユニット１は、所与の発熱体１１０の曲面に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィン２２の先端２４が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値ＯＰをもって間隔が保たれるよう構成されている。
【0043】
このため、実施形態１に係る熱電変換ユニット１によれば、移動体に用いられる熱電変換ユニットとして求められる放熱特性と流体力学的な特性とを両立することができ、移動体（凡そ時速３０～６０ｋｍ／ｈで移動する）に適した熱電変換ユニットとなる。
そうすると、流体力学的に不利にならないようにしながらも、例えば車両のエンジン（内燃機関）の排気サイクルで廃棄している熱を効率的に再利用することができる。
そうすると、流体力学的に不利にならないようにしながらも、例えば車両のエンジン（内燃機関）の排気サイクルで廃棄している熱を効率的に再利用することができる。
【0044】
なお、上記した各パラメーターの数値については、設計上の微差・加工上の誤差など、実施形態１の作用・効果を阻害しない範囲内であれば、そのような差があったとしても実施形態１に係る熱電変換ユニット１に含まれるものとする。
【0045】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る熱電変換ユニット２の一部を示す要部斜視図である。
実施形態２に係る熱電変換ユニット２は、基本的には実施形態１に係る熱電変換ユニット１と同様の構成を有するが、放熱フィン２２ａの構成において実施形態１に係る熱電変換ユニット１と異なる。
図５は、実施形態２に係る熱電変換ユニット２の一部を示す要部斜視図である。
実施形態２に係る熱電変換ユニット２は、基本的には実施形態１に係る熱電変換ユニット１と同様の構成を有するが、放熱フィン２２ａの構成において実施形態１に係る熱電変換ユニット１と異なる。
【0046】
図５に示すように、熱電変換ユニット２において、放熱フィン２２ａは、放熱フィンの長手方向ＬＤにおいて上流放熱フィン２７と下流放熱フィン２８とに分割されており、上流放熱フィン２７及び下流放熱フィン２８の間に隙間２９が設けられている。
このような構成となっているため、空気の流れを隙間２９の位置で掻き混ぜるような形で一旦リセットすることができる。すると、下流で温度が上がった空気をより冷却しやすいものとなる。
このような構成となっているため、空気の流れを隙間２９の位置で掻き混ぜるような形で一旦リセットすることができる。すると、下流で温度が上がった空気をより冷却しやすいものとなる。
【0047】
なお、ここでは放熱フィン２２ａが２分割される場合を例示したが、これに限られず３分割以上してもよい。
実施形態２に係る熱電変換ユニット２は、放熱フィン２２ａの構成以外の点においては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係る熱電変換ユニット１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
実施形態２に係る熱電変換ユニット２は、放熱フィン２２ａの構成以外の点においては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係る熱電変換ユニット１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0048】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係る熱電変換ユニット３，３’の一部を示す要部斜視図である。図６（ａ）は実施形態３に係る熱電変換ユニット３の一部を示す要部斜視図である。図６（ｂ）は実施形態３に係る熱電変換ユニット３’の一部を示す要部斜視図である。
図６は、実施形態３に係る熱電変換ユニット３，３’の一部を示す要部斜視図である。図６（ａ）は実施形態３に係る熱電変換ユニット３の一部を示す要部斜視図である。図６（ｂ）は実施形態３に係る熱電変換ユニット３’の一部を示す要部斜視図である。
【0049】
実施形態２に係る熱電変換ユニット３，３’は、基本的には実施形態１に係る熱電変換ユニット１と同様の構成を有するが、放熱フィン２２ｂ，２２ｃの構成において実施形態１に係る熱電変換ユニット１と異なる。
【0050】
図５に示すように、放熱フィン２２ｂ，２２ｃは、隣り合う放熱フィン２２ｂ，２２ｃの間を通過する空気の摩擦抵抗が上流よりも下流において大きくなるように形成されている。具体的には、例えば図６（ａ）に示すように、放熱フィン２２ｂの下流に相当する部分の面粗さを上流に相当する部分のそれよりも大きくしてもよい。また、例えば図６（ｂ）に示すように、放熱フィンの上流に相当する部分は平板状としつつ、下流に相当する部分の外径を波打つように形成してもよい。
一般に、フィン表面の空気の温度は下流の方が上流よりも高温となるが、実施形態３の放熱フィンは上記した構成となっているため、下流に相当する部分の方が上流よりも冷却媒体と触れる機会が増え、比較的高温となっている下流で効率的に放熱を行うことができる。
一般に、フィン表面の空気の温度は下流の方が上流よりも高温となるが、実施形態３の放熱フィンは上記した構成となっているため、下流に相当する部分の方が上流よりも冷却媒体と触れる機会が増え、比較的高温となっている下流で効率的に放熱を行うことができる。
【0051】
なお、熱電変換ユニット３，３’は実施形態２に係る熱電変換ユニット２のように上流放熱フィンと下流放熱フィンとに分割して構成してもよい。
実施形態３に係る熱電変換ユニット３，３’は、放熱フィン２２ｂ，２２ｃの構成以外の点においては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係る熱電変換ユニット１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
実施形態３に係る熱電変換ユニット３，３’は、放熱フィン２２ｂ，２２ｃの構成以外の点においては、実施形態１に係る熱電変換ユニット１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係る熱電変換ユニット１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0052】
［実施形態４］
図７は、実施形態４に係る熱電発電システム５０を説明するために示す模式図である。
実施形態４は、移動体に付随する発熱体から放出される熱を電気エネルギーに変換する熱電発電システムを提供するものである。
図７は、実施形態４に係る熱電発電システム５０を説明するために示す模式図である。
実施形態４は、移動体に付随する発熱体から放出される熱を電気エネルギーに変換する熱電発電システムを提供するものである。
【0053】
図７に示すように、実施形態４に係る熱電発電システム５０は、実施形態１に係る熱電変換ユニット１と、熱電変換ユニット１の熱電回路モジュール（図示を省略）から出力された電力を蓄電する蓄電部３０とを少なくとも含むシステムである。蓄電部３０としては、キャパシタ、バッテリーなどを適用することができる。熱電回路モジュール（図示を省略）と蓄電部３０との間は、電気的接続線３２によって電気的に接続されている。なお、熱電回路モジュール（図示を省略）と蓄電部３０との間に昇圧回路・安定回路等を有していてもよい。
【0054】
図７における符号２００は車両、符号２０５はエンジン、符号２１０は排気管、符号２２０は小運気、符号２２５は排気口である。熱電変換ユニット１は、放熱フィンの長手方向ＬＤが移動体の進行方向ＭＶと略一致するように配置されている。これにより移動に伴い、熱電変換ユニット１には風Ｗが入り込んでくる。
熱電発電システム５０は、上記の通り移動体に適した熱電変換ユニット１を適用しているので、圧力損失等の流体力学的な特性を落とすことなく、効率的に熱電発電を行うことができる。
熱電発電システム５０は、上記の通り移動体に適した熱電変換ユニット１を適用しているので、圧力損失等の流体力学的な特性を落とすことなく、効率的に熱電発電を行うことができる。
【0055】
なお、ここでは熱電変換ユニットとして実施形態１に係る熱電変換ユニット１を適用した例で説明したが、実施形態２，３に係る熱電変換ユニット２，３，３’を適用してもよい。
【0056】
［実施形態５］
図８は、実施形態５に係る放熱器２０の応用例を示す図である。
図８は、実施形態５に係る放熱器２０の応用例を示す図である。
【0057】
実施形態５に係る放熱器２０は、移動体１００に付随した発熱体１１０の曲面１１２に装着される熱電変換ユニット１に好適に用いられる放熱器である。また、放熱器２０は、実施形態４に係る熱電発電システム５０にも好適に用いられる。
放熱器２０は、熱電変換素子１１が実装された熱電回路モジュール１０に密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュール１０と共に熱電変換ユニット１を構成するものである。放熱器２０は、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有している。放熱器２０の基部２１は湾曲可能となっている。ここで、複数の放熱フィン２２は、基端２３におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。あるいは、放熱器２０は、当該熱電変換ユニット１が所与の発熱体１１０の曲面１１２に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィン２２の先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている。
放熱器２０は、熱電変換素子１１が実装された熱電回路モジュール１０に密着するようにして積層されて、該熱電回路モジュール１０と共に熱電変換ユニット１を構成するものである。放熱器２０は、金属板材からなり、表側２６に基部２１と一体に起立形成された板状の複数の放熱フィン２２を有している。放熱器２０の基部２１は湾曲可能となっている。ここで、複数の放熱フィン２２は、基端２３におけるピッチが１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲内の所定の値をもって配置されている。あるいは、放熱器２０は、当該熱電変換ユニット１が所与の発熱体１１０の曲面１１２に装着されたときに、互いに隣り合う複数の放熱フィン２２の先端が１．１ｍｍ～１．８ｍｍの範囲内の所定の値をもって間隔が保たれるよう構成されている。
【0058】
放熱器２０は、図１を用いて説明したように、予め熱電回路モジュール１０と合体させて熱電変換ユニット１の組立を済ませたうえで、当該熱電変換ユニット１を発熱体１１０に装着するような工程で用いられるものであっても良い。
【0059】
その一方で、発熱体１１０に熱電回路モジュール１０が予め装着されており、後ほど、かかる熱電回路モジュール１０の外周面（第２主面１６）に放熱器２０を積層するような工程で用いられるものであっても良い。
例えば、先ず、図８（ａ）に示すように分割式の熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂを排気管２１０（発熱体１１０）に装着し、次に、図８（ｂ）示すように熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂの周囲に放熱器２０を取り付け、それによって、図８（ｃ）に示すような熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂの周囲に放熱器２０が取り付けられた熱電変換ユニットを得てもよい。このような後付けの使い方をする放熱器についても実施形態５に係る放熱器２０に含まれる。
例えば、先ず、図８（ａ）に示すように分割式の熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂを排気管２１０（発熱体１１０）に装着し、次に、図８（ｂ）示すように熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂの周囲に放熱器２０を取り付け、それによって、図８（ｃ）に示すような熱電回路モジュール１０ａ，１０ｂの周囲に放熱器２０が取り付けられた熱電変換ユニットを得てもよい。このような後付けの使い方をする放熱器についても実施形態５に係る放熱器２０に含まれる。
【0060】
なお、ここでは実施形態１に即して放熱器２０の説明を行ったが、実施形態２～３で示した態様の放熱器に対しても実施形態４の考え方を適用可能である。
【0061】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【0062】
（１）各実施形態においては、排気管２１０の外周を管軸ＡＸを中心に３６０度取り囲むように熱電変換ユニット１を巻き付けて装着した例で説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。排気管２１０（発熱体１１０）の外周面の一部に対して（例えば１８０度分など）に装着し、残余の部分については排気管２１０が露出するような装着の方法を採ってもよい。
【0063】
（２）実施形態１で説明した熱電変換ユニット１の製作例では、平面上で互いに平ら（湾曲していない状態）の熱電回路モジュール１０及び放熱器２０を互いに貼り付けるような形で合体させ、その上で、熱電変換ユニット１ごと発熱体１１０に装着した（図１参照）。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば、まず熱電回路モジュール１０を発熱体１１０に巻き付けて、その後、放熱器２０を熱電回路モジュール１０の外周（第２主面１６）に対し密着するようにして合体させるという製作方法をとることもできる。このような製作過程を経て結果的に熱電変換ユニット１を構成する場合についても、本発明の熱電変換ユニット１を構成することと等価である。
【0064】
（３）各実施形態において、放熱フィン２２は平板状のものを想定して説明した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。放熱フィン２２は厳密な平板状のものである必要はなく、本発明の作用・効果を奏する限りにおいて、わずかにカールしたカール状の放熱フィン、基端より先端の厚みがわずかに小さいテーパー状の放熱フィン、基端２３から先端２４に立ち上がる中途でわずかに段差を有する階段状の放熱フィンなども本発明の放熱フィン２２に含まれるものとする。
【符号の説明】
【0065】
１，２，３…熱電変換ユニット、１０，１０ａ，１０ｂ…熱電回路モジュール、１１…熱電変換素子、１５…（熱電回路モジュールの）第１主面、１６…（熱電回路モジュールの）第２主面、２０…放熱器、２１…基部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…放熱フィン、２３…（放熱フィンの）基端、２４…（放熱フィンの）先端、２５…（放熱器の）裏面、２６…（放熱器の）表側、２７…上流放熱フィン、２８…下流放熱フィン、２９…隙間、３０…蓄電部、３２…電気的接続線、５０…熱電発電システム、１００…移動体、１１０…発熱体、１１２…（発熱体の）曲面、２００…車両、２０５…エンジン、２１０…排気管、２２０…消音器、２２５…排気口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】