特許 7133922 熱電発電装置

(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】

(24)【登録日】2022-09-01

(45)【発行日】2022-09-09

(54)【発明の名称】熱電発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 11/00 20060101AFI20220902BHJP

   H01L 35/30 20060101ALI20220902BHJP

   H01L 35/32 20060101ALN20220902BHJP

【ＦＩ】

H02N11/00 A

H01L35/30

H01L35/32 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2017252643

(22)【出願日】2017-12-27

(65)【公開番号】P2019118248

(43)【公開日】2019-07-18

【審査請求日】2020-11-02

(73)【特許権者】

【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】弁理士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】木津 喜嗣

(72)【発明者】

【氏名】藤本 慎一

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７１３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２９４５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ １１／００

Ｈ０１Ｌ ３５／３０

Ｈ０１Ｌ ３５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱電発電モジュールと、
回転軸を中心に回転可能であり、前記回転軸と平行な第１軸方向において前記熱電発電モジュールの一方側に配置されるファンと、
前記第１軸方向において前記ファンの一方側に配置され前記ファンと対向する対向板と、前記ファンの一方側より他方側へ向かって前記ファンの周囲に配置される側板とを有するカバー部材と、
前記対向板に設けられた第１吸気口と、
前記側板に設けられ、前記第１軸方向において少なくとも一部が前記ファンよりも一方側に配置される第２吸気口と、
前記側板に設けられ、前記第１軸方向において前記ファンよりも他方側に配置される排気口と、
を備える熱電発電装置。

【請求項2】

前記第２吸気口は、前記対向板の内面と前記ファンとの間の第１空間、及び前記側板の内面と前記ファンとの間の第２空間のそれぞれに面する、
請求項１に記載の熱電発電装置。

【請求項3】

前記第２吸気口は、前記第１軸方向において一方側の端部と他方側の端部とを有し、
前記ファンは、前記第１軸方向において一方側の端部と他方側の端部とを有し、
前記第１軸方向において、前記第２吸気口の他方側の端部は、前記ファンの一方側の端部と同一の位置又は前記ファンの一方側の端部よりも前記一方側に配置される、
請求項１又は請求項２に記載の熱電発電装置。

【請求項4】

前記第１軸方向において前記熱電発電モジュールと前記ファンとの間に配置され、前記熱電発電モジュールの一方側の端面に接続される放熱板を有するヒートシンクと、
前記第１軸方向において前記熱電発電モジュールの他方側の端面に接続される受熱板と、を備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱電発電装置。

【請求項5】

前記回転軸と直交する方向において、前記第２吸気口の寸法は、前記ヒートシンクの寸法以上である、
請求項４に記載の熱電発電装置。

【請求項6】

前記側板は、第１側板と、前記回転軸と直交する第２軸方向において前記第１側板と間隙を介して配置される第２側板と、前記第１側板と前記第２側板との間に配置され、前記第１側板及び前記第２側板に結ばれる第３側板と、前記第１軸方向及び前記第２軸方向と直交する第３軸方向において前記第３側板と間隙を介して配置され、前記第１側板及び前記第２側板に結ばれる第４側板とを含み、
前記第２吸気口は、前記第１側板、前記第２側板、前記第３側板、及び前記第４側板の少なくとも一つに設けられる、
請求項５に記載の熱電発電装置。

【請求項7】

前記排気口は、前記第１軸方向において一方側の端部と他方側の端部とを有し、
前記ヒートシンクは、前記第１軸方向において一方側の端部と他方側の端部とを有し、
前記第１軸方向において、前記排気口の一方側の端部は、前記ヒートシンクの一方側の端部から前記他方側に配置される、
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の熱電発電装置。

【請求項8】

前記ヒートシンクは、前記放熱板の支持面に接続されるフィンを有し、
前記ヒートシンクの一方側の端部は、前記フィンの先端部を含み、
前記第１軸方向において、前記排気口の他方側の端部は、前記放熱板の支持面から前記他方側に配置される、
請求項７に記載の熱電発電装置。

【請求項9】

前記排気口は、前記第１軸方向に長く、前記回転軸と直交する方向に複数設けられ、
前記フィンは、前記第１軸方向に長く、前記回転軸と直交する方向に複数設けられ、
前記回転軸と直交する方向において、隣り合う前記排気口の間の前記カバー部材の中心線と前記フィンの中心線とは一致し、
前記排気口の間隔は、前記フィンの間隔の整数倍である、
請求項８に記載の熱電発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱電発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ゼーベック効果を利用して電力を発生する熱電発電モジュールを備える熱電発電装置が知られている。熱電発電モジュールの一方の端面が加熱され、熱電発電モジュールの他方の端面が冷却されることによって、熱電発電モジュールは電力を発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１７１３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

熱電発電モジュールの冷却のためにファンが用いられる場合、ファンによる冷却効率が低下すると、熱電発電装置の発電効率が低下する。

【0005】

本発明の態様は、ファンによる冷却効率の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、熱電発電モジュールと、回転軸を中心に回転可能であり、前記回転軸と平行な第１軸方向において前記熱電発電モジュールの一方側に配置されるファンと、前記第１軸方向において前記ファンの一方側に配置され前記ファンと対向する対向板と、前記ファンの一方側より他方側へ向かって前記ファンの周囲に配置される側板とを有するカバー部材と、前記対向板に設けられた第１吸気口と、前記側板に設けられ、前記第１軸方向において少なくとも一部が前記ファンよりも一方側に配置される第２吸気口と、前記側板に設けられ、前記第１軸方向において前記ファンよりも他方側に配置される排気口と、を備える熱電発電装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、ファンによる冷却効率の低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る熱電発電装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、本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、本実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る熱電発電装置を模式的に示す図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る熱電発電装置の冷却効果についての実験結果を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る熱電発電装置の一部を拡大した図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る熱電発電装置の一部を拡大した図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る熱電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】

【0009】

以下、本発明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、本発明はこれに限定されない。以下で説明する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】

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向（第２軸方向）、所定面内においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向（第３軸方向）、所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向（第１軸方向）とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは直交する。Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は、所定面と平行である。Ｙ軸及びＺ軸を含むＹＺ平面は、ＸＹ平面と直交する。Ｘ軸及びＺ軸を含むＸＺ平面は、ＸＹ平面及びＹＺ平面のそれぞれと直交する。

【0011】

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向において一方側のことを適宜、＋Ｚ側、と称し、Ｚ軸方向において他方側のことを適宜、－Ｚ側、と称する。

【0012】

［構造］
図１は、本実施形態に係る熱電発電装置１００を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る熱電発電装置１００を示す断面図である。

【0013】

図１及び図２に示すように、熱電発電装置１００は、熱電発電モジュール１０と、熱電発電モジュール１０の－Ｚ側の端面１２に接続される受熱板２０と、熱電発電モジュール１０の＋Ｚ側の端面１１に接続される放熱板３１を有するヒートシンク３０と、回転軸ＡＸを中心に回転可能であり、熱電発電モジュール１０の＋Ｚ側に配置されるファン４１を有するファンユニット４０と、受熱板２０との間で内部空間ＩＳを形成するカバー部材５０とを備える。

【0014】

＜熱電発電モジュール＞
熱電発電モジュール１０は、ゼーベック効果を利用して電力を発生する。熱電発電モジュール１０の－Ｚ側の端面１２が加熱され、熱電発電モジュール１０の＋Ｚ側の端面１１が冷却されることによって、熱電発電モジュール１０は電力を発生する。

【0015】

端面１１は、＋Ｚ方向を向く。端面１２は、－Ｚ方向を向く。端面１１及び端面１２のそれぞれは、平坦である。端面１１及び端面１２のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。ＸＹ平面内において、熱電発電モジュール１０の外形は、実質的に四角形である。

【0016】

図３は、本実施形態に係る熱電発電モジュール１０を模式的に示す斜視図である。なお、図３においては、端面１２が上方を向き、端面１１が下方を向くように図示してある。熱電発電モジュール１０は、Ｐ型熱電半導体素子１３と、Ｎ型熱電半導体素子１４と、電極１５と、第１基板１６と、第２基板１７とを有する。電極１５は、Ｐ型熱電半導体素子１３及びＮ型熱電半導体素子１４のそれぞれに接続される。第１基板１６は、Ｐ型熱電半導体素子１３、Ｎ型熱電半導体素子１４、及び電極１５の＋Ｚ側に配置される。第２基板１７は、Ｐ型熱電半導体素子１３、Ｎ型熱電半導体素子１４、及び電極１５の－Ｚ側に配置される。

【0017】

Ｐ型熱電半導体素子１３及びＮ型熱電半導体素子１４のそれぞれは、例えばＢｉＴｅ系熱電材料を含む。第１基板１６及び第２基板１７のそれぞれは、セラミックス又はポリイミドのような電気絶縁材料によって形成される。

【0018】

第１基板１６は、端面１１を有する。第２基板１７は、端面１２を有する。第２基板１７が加熱され、第１基板１６が冷却されることによって、Ｐ型熱電半導体素子１３及びＮ型熱電半導体素子１４のそれぞれの＋Ｚ側の端部と－Ｚ側の端部との間に温度差が与えられる。Ｐ型熱電半導体素子１３の＋Ｚ側の端部と－Ｚ側の端部との間に温度差が与えられると、Ｐ型熱電半導体素子１３において、－Ｚ側の端部から＋Ｚ側の端部に向かって正孔が移動する。Ｎ型熱電半導体素子１４の＋Ｚ側の端部と－Ｚ側の端部との間に温度差が与えられると、Ｎ型熱電半導体素子１４において、－Ｚ側の端部から＋Ｚ側の端部に向かって電子が移動する。Ｐ型熱電半導体素子１３とＮ型熱電半導体素子１４とは電極１５を介して接続される。正孔と電子とによって電極１５に電位差が発生する。電極１５に電位差が発生することにより、熱電発電モジュール１０は電力を発生する。電極１５にリード線１８が接続される。熱電発電モジュール１０は、リード線１８を介して電力を出力する。

【0019】

＜受熱板＞
受熱板２０は、熱源からの熱を受けて、熱電発電モジュール１０に伝達する。受熱板２０は、アルミニウム又は銅のような金属材料によって形成される。受熱板２０は、熱電発電モジュール１０の端面１２に接続される。

【0020】

受熱板２０は、熱電発電モジュール１０の端面１２に接続される接続面２１と、熱源と対向する受熱面２２とを有する。熱源からの熱は、受熱板２０を介して熱電発電モジュール１０の端面１２に伝達される。

【0021】

接続面２１は、＋Ｚ方向を向く。受熱面２２は、－Ｚ方向を向く。接続面２１及び受熱面２２のそれぞれは、平坦である。接続面２１及び受熱面２２のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。ＸＹ平面内において、受熱板２０の外形は、実質的に四角形である。ＸＹ平面内において、受熱板２０の外形は、熱電発電モジュール１０の外形よりも大きい。熱電発電モジュール１０の端面１２は、接続面２１の中央領域に接続される。

【0022】

＜ヒートシンク＞
ヒートシンク３０は、熱電発電モジュール１０から熱を奪う。ヒートシンク３０は、アルミニウムのような金属材料によって形成される。ヒートシンク３０は、Ｚ軸方向において熱電発電モジュール１０とファン４１との間に配置される。

【0023】

ヒートシンク３０は、熱電発電モジュール１０の端面１１に接続される放熱板３１と、放熱板３１に支持されるフィン３２とを有する。フィン３２は、ピンフィンである。なお、フィン３２は、プレートフィンでもよい。

【0024】

放熱板３１は、熱電発電モジュール１０の端面１１に接続される接続面３４と、フィン３２を支持する支持面３３とを有する。フィン３２は、放熱板３１の支持面３３に接続される。ヒートシンク３０は、熱電発電モジュール１０の端面１１から熱を奪う。

【0025】

支持面３３は、＋Ｚ方向を向く。接続面３４は、－Ｚ方向を向く。接続面３４は、平坦である。支持面３３及び接続面３４のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。ＸＹ平面内において、放熱板３１の外形は、実質的に四角形である。ＸＹ平面内において、放熱板３１の外形は、熱電発電モジュール１０の外形よりも大きい。熱電発電モジュール１０の端面１１は、接続面３４の中央領域に接続される。

【0026】

フィン３２は、Ｚ軸方向に長い。フィン３２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに複数設けられる。フィン３２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに一定の間隔で配置される。Ｚ軸方向において、複数のフィン３２の＋Ｚ側の先端部のそれぞれは、同一の位置に配置される。

【0027】

＜ファンユニット＞
ファンユニット４０は、回転軸ＡＸを中心に回転可能なファン４１と、ファン４１の周囲に配置されるファンケース４２と、ファンを回転させる動力を発生する電気モータ（不図示）とを有する。ファン４１は、空気を流通させるために作動する。ファン４１の回転軸ＡＸは、Ｚ軸方向と平行である。ファン４１は、熱電発電モジュール１０及びヒートシンク３０の＋Ｚ側に配置される。

【0028】

ファン４１は、ファンケース４２に回転可能に支持される。ファンケース４２は、支持部材４３を介して受熱板２０に支持される。支持部材４３は、Ｚ軸方向に長い棒状の部材である。

【0029】

ファン４１を回転させる電気モータは、熱電発電モジュール１０が発生した電力により作動する。電気モータが作動することにより、ファン４１が回転する。すなわち、熱電発電装置１００は、熱電発電モジュール１０が発生した電力で熱電発電装置１００に設けられている電気モータ（電子機器）を作動させる自立型熱電発電装置である。

【0030】

＜カバー部材＞
カバー部材５０は、熱電発電モジュール１０、ヒートシンク３０、及びファン４１を保護する。また、カバー部材５０は、熱電発電装置１００の利用者（利用者の指）とファン４１及び熱電発電モジュール１０の少なくとも一方との接触を抑制する。カバー部材５０の－Ｚ側の端部は、受熱板２０の接続面２１と対向する。カバー部材５０は、受熱板２０との間で内部空間ＩＳを形成する。熱電発電モジュール１０、ヒートシンク３０、及びファンユニット４０は、内部空間ＩＳに配置される。

【0031】

カバー部材５０は、ファン４１の＋Ｚ側に配置され、ファン４１と対向する対向板５１と、熱電発電モジュール１０、ヒートシンク３０、及びファンユニット４０の周囲に配置される側板５２とを含む。側板５２は、対向板５１より接続面２１に向かってファン４１の回転軸ＡＸを囲むように、ファン４１の周囲に配置される。側板５２の－Ｚ側の端部は、接続面２１の周縁領域と対向する。対向板５１は、側板５２の＋Ｚ側の端部と結ばれる。

【0032】

対向板５１は、外部空間ＯＳに面する外面と、内部空間ＩＳに面する内面とを有する。対向板５１の外面は、＋Ｚ方向を向く。対向板５１の内面は、－Ｚ方向を向く。対向板５１の外面及び内面のそれぞれは、平坦である。対向板５１の外面及び内面のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。ＸＹ平面内において、対向板５１の外形は、実質的に四角形である。

【0033】

側板５２は、内部空間ＩＳの中心よりも＋Ｘ側に配置される第１側板５２１と、内部空間ＩＳの中心よりも－Ｘ側に配置される第２側板５２２と、内部空間ＩＳの中心よりも＋Ｙ側に配置される第３側板５２３と、内部空間ＩＳの中心よりも－Ｙ側に配置される第４側板５２４とを含む。

【0034】

第１側板５２１は、外部空間ＯＳに面する外面と、内部空間ＩＳに面する内面とを有する。第１側板５２１の外面は、＋Ｘ方向を向く。第１側板５２１の内面は、－Ｘ方向を向く。第１側板５２１の外面及び内面のそれぞれは、平坦である。第１側板５２１の外面及び内面のそれぞれは、ＹＺ平面と平行である。ＹＺ平面内において、第１側板５２１の外形は、実質的に四角形である。

【0035】

第２側板５２２は、Ｘ軸方向において第１側板５２１と間隙を介して配置される。第２側板５２２は、外部空間ＯＳに面する外面と、内部空間ＩＳに面する内面とを有する。第２側板５２２の外面は、－Ｘ方向を向く。第２側板５２２の内面は、＋Ｘ方向を向く。第２側板５２２の外面及び内面のそれぞれは、平坦である。第２側板５２２の外面及び内面のそれぞれは、ＹＺ平面と平行である。ＹＺ平面内において、第２側板５２２の外形は、実質的に四角形である。

【0036】

第３側板５２３は、第１側板５２１と第２側板５２２との間に配置される。第３側板５２３は、外部空間ＯＳに面する外面と、内部空間ＩＳに面する内面とを有する。第３側板５２３の外面は、＋Ｙ方向を向く。第３側板５２３の内面は、－Ｙ方向を向く。第３側板５２３の外面及び内面のそれぞれは、平坦である。第３側板５２３の外面及び内面のそれぞれは、ＸＺ平面と平行である。ＸＺ平面内において、第３側板５２３の外形は、実質的に四角形である。

【0037】

第４側板５２４は、第１側板５２１と第２側板５２２との間に配置される。第４側板５２４は、Ｙ軸方向において第３側板５２３と間隙を介して配置される。第４側板５２４は、外部空間ＯＳに面する外面と、内部空間ＩＳに面する内面とを有する。第４側板５２４の外面は、－Ｙ方向を向く。第４側板５２４の内面は、＋Ｙ方向を向く。第４側板５２４の外面及び内面のそれぞれは、平坦である。第４側板５２４の外面及び内面のそれぞれは、ＸＺ平面と平行である。ＸＺ平面内において、第４側板５２４の外形は、実質的に四角形である。

【0038】

対向板５１の周縁部と、第１側板５２１の＋Ｚ側の端部、第２側板５２２の＋Ｚ側の端部、第３側板５２３の＋Ｚ側の端部、及び第４側板５２４の＋Ｚ側の端部のそれぞれとが結ばれる。第１側板５２１の＋Ｙ側の端部と第３側板５２３の＋Ｘ側の端部とが結ばれる。第１側板５２１の－Ｙ側の端部と第４側板５２４の＋Ｘ側の端部とが結ばれる。第２側板５２２の＋Ｙ側の端部と第３側板５２３の－Ｘ側の端部とが結ばれる。第２側板５２２の－Ｙ側の端部と第４側板５２４の－Ｘ側の端部とが結ばれる。

【0039】

＜固定構造＞
受熱板２０とヒートシンク３０とは、ねじ６２によって固定される。受熱板２０とファンユニット４０とは、支持部材４３を介して固定される。ヒートシンク３０とカバー部材５０とは、ねじ６１によって固定される。

【0040】

側板５２は、ねじ６１によって放熱板３１に固定される。ねじ６１は、第３側板５２３と放熱板３１の＋Ｙ側の側面とを固定する。ねじ６１は、第４側板５２４と放熱板３１の－Ｙ側の側面とを固定する。

【0041】

放熱板３１は、ねじ６２によって受熱板２０に固定される。放熱板３１の＋Ｘ側の側面にフランジ３５が設けられる。放熱板３１の－Ｘ側の側面にフランジ３６が設けられる。フランジ３５及びフランジ３６のそれぞれは、放熱板３１の側面に固定されたアングル材の一部によって構成される。ＸＺ平面内において、アングル材は、Ｌ字状の部材である。アングル材の一部が、ねじ６４によって、放熱板３１の＋Ｘ側の側面及び－Ｘ側の側面のそれぞれに固定される。放熱板３１と接触していないアングル材の一部によって、フランジ３５及びフランジ３６が構成される。

【0042】

フランジ３５は、放熱板３１の＋Ｘ側の側面から＋Ｘ方向に突出する。フランジ３６は、放熱板３１の－Ｘ側の側面から－Ｘ方向に突出する。フランジ３５及びフランジ３６のそれぞれと受熱板２０の接続面２１とは対向する。

【0043】

フランジ３５は、ねじ６２によって受熱板２０に固定される。フランジ３６は、ねじ６２によって受熱板２０に固定される。フランジ３５及びフランジ３６と受熱板２０とがねじ６２によって固定されることにより、放熱板３１が受熱板２０に固定される。

【0044】

フランジ３５と受熱板２０とを固定するねじ６２は、Ｙ軸方向に２つ配置される。フランジ３６と受熱板２０とを固定するねじ６２は、Ｙ軸方向に２つ配置される。放熱板３１は、４つのねじ６２によって、受熱板２０に固定される。

【0045】

コイルばね６３が、ねじ６２の頭部とフランジ３５との間、及びねじ６２の頭部とフランジ３６との間のそれぞれに配置される。ねじ６２は、コイルばね６３が縮むように受熱板２０にねじ込められる。コイルばね６３の弾性力によって、放熱板３１は、受熱板２０との間で熱電発電モジュール１０を一定の力で挟むことができる。また、受熱板２０及び放熱板３１の少なくとも一方に発生した熱変形は、コイルばね６３の弾性変形で吸収される。これにより、熱電発電モジュール１０に過度な力が作用したり、熱電発電モジュール１０と受熱板２０及び放熱板３１の少なくとも一方との接触が不十分になったり、熱電発電モジュール１０に作用する力に偏りが発生したりすることが抑制される。

【0046】

ＸＹ平面内において、ねじ６２及びコイルばね６３は、第１側板５２１とヒートシンク３０との間、及び第２側板５２２とヒートシンク３０との間のそれぞれに配置される。第１側板５２１の内面とヒートシンク３０との距離Ｗ１と、第２側板５２２の内面とヒートシンク３０との距離Ｗ２とは、実質的に等しい。第３側板５２３の内面とヒートシンク３０との距離Ｗ３と、第４側板５２４の内面とヒートシンク３０との距離Ｗ４とは、実質的に等しい。距離Ｗ３及び距離Ｗ４は、距離Ｗ１及び距離Ｗ２よりも短い。すなわち、第３側板５２３及び第４側板５２４は、第１側板５２１及び第２側板５２２よりもヒートシンク３０に近い。

【0047】

＜第１吸気口＞
対向板５１は、第１吸気口７１を有する。第１吸気口７１は、対向板５１に複数設けられる。第１吸気口７１は、対向板５１の内面と外面とを貫く貫通孔を含む。

【0048】

第１吸気口７１は、ファン４１よりも＋Ｚ側に配置される。第１吸気口７１は、ファン４１と対向する位置に設けられる。第１吸気口７１は、外部空間ＯＳの空気を吸引する。ファン４１が回転することにより、外部空間ＯＳの空気は、第１吸気口７１を介して内部空間ＩＳに流入する。

【0049】

第１吸気口７１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに複数設けられる。複数の第１吸気口７１のそれぞれは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に長い長孔である。第１吸気口７１は、一対の直線状エッジと、一対の直線状エッジの一端部を結ぶ円弧状エッジと、一対の直線状エッジの他端部を結ぶ円弧状エッジとによって規定される。一対の直線状エッジは、平行である。複数の第１吸気口７１の長さ及び向きは、同一でもよいし異なってもよい。

【0050】

なお、複数の第１吸気口７１のうち少なくとも一部の第１吸気口７１は、円形状でもよい。

【0051】

＜第２吸気口＞
側板５２は、第２吸気口７２を有する。第２吸気口７２は、側板５２に複数設けられる。第２吸気口７２は、側板５２の内面と外面とを貫く貫通孔を含む。

【0052】

Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の少なくとも一部は、ファン４１よりも＋Ｚ側に配置される。第２吸気口７２は、外部空間ＯＳの空気を吸引する。ファン４１が回転することにより、外部空間ＯＳの空気は、第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入する。

【0053】

第２吸気口７２は、第１側板５２１、第２側板５２２、第３側板５２３、及び第４側板５２４の少なくとも一つに設けられる。本実施形態において、第２吸気口７２は、第２側板５２２、第３側板５２３、及び第４側板５２４のそれぞれに設けられる。なお、第２吸気口７２は、第１側板５２１にも設けられてもよい。

【0054】

第２吸気口７２は、＋Ｚ側の端部７２Ａと、－Ｚ側の端部７２Ｂとを有する。

【0055】

Ｚ軸方向において、第２吸気口７２が１つだけ設けられている場合、第２吸気口７２の＋Ｚ側の端部７２Ａとは、１つの第２吸気口７２のうち最も＋Ｚ側の部位をいう。Ｚ軸方向において、第２吸気口７２が１つだけ設けられている場合、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂとは、１つの第２吸気口７２のうち最も－Ｚ側の部位をいう。

【0056】

Ｚ軸方向において、第２吸気口７２が複数設けられている場合、第２吸気口７２の＋Ｚ側の端部７２Ａとは、複数の第２吸気口７２のうち最も＋Ｚ側に配置されている第２吸気口７２の最も＋Ｚ側の部位をいう。Ｚ軸方向において、第２吸気口７２が複数設けられている場合、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂとは、複数の第２吸気口７２のうち最も－Ｚ側に配置されている第２吸気口７２の最も－Ｚ側の部位をいう。

【0057】

ファン４１は、＋Ｚ側の端部４１Ａと、－Ｚ側の端部４１Ｂとを有する。

【0058】

ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａとは、ファン４１のうち最も＋Ｚ側の部位をいう。ファン４１の－Ｚ側の端部４１Ｂとは、ファン４１のうち最も－Ｚ側の部位をいう。

【0059】

Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の＋Ｚ側の端部７２Ａは、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａよりも＋Ｚ側に配置される。Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂは、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａと同一の位置に配置される。

【0060】

Ｚ軸方向において、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａは、ファンケース４２の＋Ｚ側の端部４２Ａと同一の位置に配置される。Ｚ軸方向において、ファン４１の－Ｚ側の端部４１Ｂは、ファンケース４２の－Ｚ側の端部４２Ｂと同一の位置に配置される。なお、Ｚ軸方向において、端部４１Ａの位置と端部４２Ａの位置とが異なってもよいし、端部４１Ｂの位置と端部４２Ｂの位置とが異なってもよい。

【0061】

ＸＹ平面と平行な方向において、第２吸気口７２の寸法は、ファン４１の寸法（直径）よりも大きい。ＸＹ平面と平行な方向において、第２吸気口７２の寸法は、ヒートシンク３０の寸法以上である。本実施形態において、第２吸気口７２の寸法は、ヒートシンク３０の寸法とほぼ同じである。

【0062】

第２側板５２２に設けられている第２吸気口７２は、Ｙ軸方向に長い長孔である。Ｙ軸方向において、第２側板５２２に設けられている第２吸気口７２の寸法は、ファン４１の寸法よりも大きく、ヒートシンク３０の寸法以上である。本実施形態において、第２吸気口７２の寸法は、ヒートシンク３０の寸法とほぼ同じである。

【0063】

第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれに設けられている第２吸気口７２は、Ｘ軸方向に長い長孔である。Ｘ軸方向において、第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれに設けられている第２吸気口７２の寸法は、ファン４１の寸法よりも大きく、ヒートシンク３０の寸法以上である。本実施形態において、第２吸気口７２の寸法は、ヒートシンク３０の寸法とほぼ同じである。

【0064】

本実施形態において、第２吸気口７２は、第２側板５２２、第３側板５２３、及び第４側板５２４のそれぞれにおいて、Ｚ軸方向に１つだけ設けられる。

【0065】

第２吸気口７２は、直線状エッジ７２１と、直線状エッジ７２１よりも－Ｚ側に位置する直線状エッジ７２２と、直線状エッジ７２１の一端部と直線状エッジ７２２の一端部とを結ぶ円弧状エッジ７２３と、直線状エッジ７２１の他端部と直線状エッジ７２２の他端部とを結ぶ円弧状エッジ７２４とによって規定される。直線状エッジ７２１と直線状エッジ７２２とは、平行である。直線状エッジ７２１及び直線状エッジ７２２のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。

【0066】

本実施形態において、端部７２Ａは、直線状エッジ７２１を含む。端部７２Ｂは、直線状エッジ７２２を含む。

【0067】

なお、第２吸気口７２は、Ｚ軸方向に複数設けられてもよい。また、第２吸気口７２は、第２側板５２２において、Ｙ軸方向に複数設けられてもよい。第２吸気口７２は、第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれにおいて、Ｘ軸方向に複数設けられてもよい。

【0068】

＜排気口＞
側板５２は、排気口７３を有する。排気口７３は、側板５２に複数設けられる。排気口７３は、側板５２の内面と外面とを貫く貫通孔を含む。

【0069】

Ｚ軸方向において、排気口７３は、第１吸気口７１及び第２吸気口７２よりも－Ｚ側に配置される。Ｚ軸方向において、排気口７３は、ファン４１よりも－Ｚ側に配置される。ファン４１が回転することにより、内部空間ＩＳの空気の少なくとも一部は、排気口７３を介して外部空間ＯＳに流出する。

【0070】

排気口７３は、第１側板５２１、第２側板５２２、第３側板５２３、及び第４側板５２４の少なくとも一つに設けられる。本実施形態において、排気口７３は、第１側板５２１、第２側板５２２、第３側板５２３、及び第４側板５２４のそれぞれに設けられる。

【0071】

排気口７３は、＋Ｚ側の端部７３Ａと、－Ｚ側の端部７３Ｂとを有する。

【0072】

Ｚ軸方向において、排気口７３が１つだけ設けられている場合、排気口７３の＋Ｚ側の端部７３Ａとは、１つの排気口７３のうち最も＋Ｚ側の部位をいう。Ｚ軸方向において、排気口７３が１つだけ設けられている場合、排気口７３の－Ｚ側の端部７３Ｂとは、１つの排気口７３のうち最も－Ｚ側の部位をいう。

【0073】

Ｚ軸方向において、排気口７３が複数設けられている場合、排気口７３の＋Ｚ側の端部７３Ａとは、複数の排気口７３のうち最も＋Ｚ側に配置されている排気口７３の最も＋Ｚ側の部位をいう。Ｚ軸方向において、排気口７３が複数設けられている場合、排気口７３の－Ｚ側の端部７３Ｂとは、複数の排気口７３のうち最も－Ｚ側に配置されている排気口７３の最も－Ｚ側の部位をいう。

【0074】

ヒートシンク３０は、＋Ｚ側の端部３０Ａと－Ｚ側の端部３０Ｂとを有する。

【0075】

ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａとは、ヒートシンク３０のうち最も＋Ｚ側の部位をいう。ヒートシンク３０の－Ｚ側の端部３０Ｂとは、ヒートシンク３０のうち最も－Ｚ側の部位をいう。

【0076】

本実施形態において、ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａは、フィン３２の＋Ｚ側の先端部を含む。ヒートシンク３０の－Ｚ側の端部３０Ｂは、放熱板３１の接続面３４を含む。

【0077】

図２に示すように、Ｚ軸方向において、排気口７３の＋Ｚ側の端部７３Ａは、ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａから－Ｚ側に配置される。

【0078】

また、Ｚ軸方向において、排気口７３の－Ｚ側の端部７３Ｂは、放熱板３１の支持面３３から－Ｚ側に配置される。

【0079】

本実施形態において、排気口７３は、第１側板５２１及び第２側板５２２のそれぞれに設けられ、Ｙ軸方向に長い第１排気口７３１と、第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれに設けられ、Ｚ軸方向に長い第２排気口７３２とを含む。

【0080】

第１側板５２１及び第２側板５２２のそれぞれに設けられる第１排気口７３１は、Ｙ軸方向に長い長孔である。Ｙ軸方向において、第１排気口７３１の寸法は、ファン４１の寸法よりも大きく、ヒートシンク３０の寸法とほぼ同じである。

【0081】

第１排気口７３１は、第１側板５２１及び第２側板５２２のそれぞれにおいて、Ｚ軸方向に複数設けられる。

【0082】

第１排気口７３１は、直線状エッジ７３１１と、直線状エッジ７３１１よりも－Ｚ側に位置する直線状エッジ７３１２と、直線状エッジ７３１１の一端部と直線状エッジ７３１２の一端部とを結ぶ円弧状エッジ７３１３と、直線状エッジ７３１１の他端部と直線状エッジ７３１２の他端部とを結ぶ円弧状エッジ７３１４とによって規定される。直線状エッジ７３１１と直線状エッジ７３１２とは、平行である。直線状エッジ７３１１及び直線状エッジ７３１２のそれぞれは、ＸＹ平面と平行である。

【0083】

本実施形態において、端部７３Ａは、Ｚ軸方向に配置されている複数の第１排気口７３１のうち最も＋Ｚ側に配置されている第１排気口７３１の直線状エッジ７３１１を含む。端部７３Ｂは、Ｚ軸方向に配置されている複数の第１排気口７３１のうち最も－Ｚ側に配置されている第１排気口７３１の直線状エッジ７３１２を含む。

【0084】

なお、第１排気口７３１は、Ｚ軸方向に一つだけ設けられてもよい。第１排気口７３１は、Ｙ軸方向に複数設けられてもよい。

【0085】

第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれに設けられる第２排気口７３２は、Ｚ軸方向に長い長孔である。Ｚ軸方向において、第２排気口７３２の寸法は、ヒートシンク３０の寸法よりも小さい。

【0086】

第２排気口７３２は、第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれにおいて、Ｘ軸方向に複数設けられる。

【0087】

第２排気口７３２は、直線状エッジ７３２１と、直線状エッジ７３２１よりも－Ｘ側に位置する直線状エッジ７３２２と、直線状エッジ７３２１の＋Ｚ側の端部と直線状エッジ７３２２の＋Ｚ側の端部とを結ぶ円弧状エッジ７３２３と、直線状エッジ７３２１の－Ｚ側の端部と直線状エッジ７３２２の－Ｚ側の端部とを結ぶ円弧状エッジ７３２４とによって規定される。直線状エッジ７３２１と直線状エッジ７３２２とは、平行である。直線状エッジ７３２１及び直線状エッジ７３２２のそれぞれは、Ｚ軸と平行である。

【0088】

本実施形態において、端部７３Ａは、円弧状エッジ７３２３を含む。端部７３Ｂは、円弧状エッジ７３２４を含む。

【0089】

なお、第１排気口７３１は、Ｚ軸方向に複数設けられてもよい。

【0090】

図２に示すように、フィン３２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに一定の間隔Ｇ２で配置される。第３側板５２３及び第４側板５２４のそれぞれに設けられている第２排気口７３２は、Ｘ軸方向に一定の間隔Ｇ１で配置される。Ｘ軸方向において、第２排気口７３２の寸法は、フィン３２の寸法以下である。Ｘ軸方向において、第２排気口７３２の位置と、隣り合うフィン３２の間の空間の位置とは、一致する。すなわち、Ｘ軸方向において、隣り合う第２排気口７３２の間の側板５２の中心線と、フィン３２の中心線とは、一致する。Ｘ軸方向に隣り合う第２排気口７３２の間隔Ｇ１は、Ｘ軸方向に隣り合うフィン３２の間隔Ｇ２の整数倍である。本実施形態において、Ｘ軸方向に隣り合う第２排気口７３２の間隔Ｇ１は、Ｘ軸方向に隣り合うフィン３２の間隔Ｇ２の２倍である。Ｘ軸方向において、第２排気口７３２の中心の位置とフィン３２の中心の位置とは一致する。

【0091】

なお、第２排気口７３２の間隔Ｇ１は、フィン３２の間隔Ｇ２の３倍以上の任意の整数倍でもよい。第２排気口７３２の間隔Ｇ１は、フィン３２の間隔Ｇ２と同一でもよい。

【0092】

＜長孔の幅＞
上述のように、第１吸気口７１、第２吸気口７２、及び排気口７３のそれぞれは、長孔である。長孔の幅は、例えば１０［ｍｍ］以下である。これにより、例えば利用者の指が長孔を通過することが抑制され、利用者の指とファン４１及び熱電発電モジュール１０の少なくとも一方との接触が抑制される。カバー部材５０は、所謂、フィンガーガードとして機能する。

【0093】

＜空間＞
対向板５１の内面とファンユニット４０の＋Ｚ側の端面とは、間隙を介して対向する。対向板５１の内面とファン４１との間に第１空間ＳＰが形成される。第１吸気口７１及び第２吸気口７２のそれぞれは、第１空間ＳＰに面する。第１吸気口７１及び第２吸気口７２から吸引された空気の少なくとも一部は、第１空間ＳＰに流入する。

【0094】

本実施形態においては、複数の第１吸気口７１のうち少なくとも一つの第１吸気口７１Ｓが、ＸＹ平面内において回転軸ＡＸと一致する位置に設けられる。対向板５１とファンユニット４０との間に第１空間ＳＰが形成されているため、ファン４１が回転したとき、ＸＹ平面内において回転軸ＡＸと異なる位置に設けられている第１吸気口７１からのみならず、矢印Ｆａで示すように、ＸＹ平面内において回転軸ＡＸと一致する位置に設けられている第１吸気口７１Ｓからも、十分な量の空気が第１空間ＳＰに流入する。

【0095】

また、側板５２の内面とファン４１（ファンユニット４０）及びヒートシンク３０とは、間隙を介して対向する。側板５２の内面とファン４１との間及び側板５２の内面とヒートシンク３０との間に第２空間ＴＰが形成される。第２吸気口７２は、第２空間ＴＰに面する。第２吸気口７２は、第１吸気口７１よりも第２空間ＴＰに近い。第２吸気口７２から給気された空気の少なくとも一部は、第２空間ＴＰに流入する。

【0096】

＜コネクタ＞
熱電発電装置１００は、外部の電気機器と接続可能なコネクタ８０を備える。コネクタ８０は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタを含む。熱電発電モジュール１０が発生した電力の一部は、ファン４１を回転させる電気モータに供給される。熱電発電モジュール１０が発生した電力の一部は、コネクタ８０に接続された電気機器に供給される。

【0097】

［動作］
次に、本実施形態に係る熱電発電装置１００の動作の一例について説明する。熱電発電装置１００の受熱板２０が熱源により加熱されると、受熱板２０に接触している熱電発電モジュール１０の端面１２が加熱され、熱電発電モジュール１０は電力を発生する。熱電発電モジュール１０で発生した電力の少なくとも一部は、ファン４１を回転させるための電気モータに供給される。電気モータは、熱電発電モジュール１０から供給された電力により作動する。電気モータの作動により、ファン４１が回転する。

【0098】

ファン４１が回転することにより、外部空間ＯＳの空気が第１吸気口７１及び第２吸気口７２のそれぞれに吸引される。外部空間ＯＳの空気は、第１吸気口７１及び第２吸気口７２のそれぞれを介して内部空間ＩＳに流入する。

【0099】

内部空間ＩＳに流入し、ファン４１を通過した空気の少なくとも一部は、ヒートシンク３０に供給される。ファン４１からヒートシンク３０に供給された空気は、フィン３２の表面及び放熱板３１の支持面３３を含むヒートシンク３０の表面に接触する。ヒートシンク３０の表面と接触した空気は、ヒートシンク３０から熱を奪う。ヒートシンク３０から熱が奪われることにより、ヒートシンク３０に接触している熱電発電モジュール１０の端面１１が冷却される。これにより、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられる。端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられることにより、熱電発電モジュール１０は効率良く電力を発生することができる。

【0100】

ヒートシンク３０から熱を奪って温度上昇した空気は、排気口７３から外部空間ＯＳに流出する。排気口７３から外部空間ＯＳに流出した空気は、ＸＹ平面と平行な方向に流れる。すなわち、排気口７３から流出した空気は、カバー部材５０から離れるように流れる。そのため、排気口７３から流出した高温度の空気が、第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに再び流入してしまうことが抑制される。

【0101】

本実施形態において、第１吸気口７１及び第２吸気口７２は、受熱板２０（熱源）から遠い位置に存在する。そのため、第１吸気口７１及び第２吸気口７２の近傍の外部空間ＯＳの空気の温度は、受熱板２０の近傍の外部空間ＯＳの空気の温度よりも低い。ファン４１が回転することにより、低温度の空気が第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入する。内部空間ＩＳに流入した空気は、ヒートシンク３０の表面と接触してヒートシンク３０から熱を奪う。ヒートシンク３０から熱を奪って温度上昇した空気は、第１吸気口７１及び第２吸気口７２よりも受熱板２０（熱源）に近い位置に存在する排気口７３から外部空間ＯＳに流出する。

【0102】

本実施形態において、第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した空気の少なくとも一部は、対向板５１とファンユニット４０との間の第１空間ＳＰに流入する。空気が第１空間ＳＰに流入することにより、第１空間ＳＰの圧力が高められる。また、第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した空気の少なくとも一部は、側板５２の内面とファンユニット４０及びヒートシンク３０との間の第２空間ＴＰに流入する。第２空間ＴＰに流入した空気は、第２空間ＴＰにおいて－Ｚ方向に流れる。第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した低温度の空気の少なくとも一部が第２空間ＴＰにおいて－Ｚ方向に流れるので、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気が第２空間ＴＰにおいて＋Ｚ方向に流れることが抑制される。

【0103】

すなわち、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気は、図２の矢印Ｆｂで示すように、第２空間ＴＰにおいて＋Ｚ方向に流れようとする。本実施形態においては、第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した低温度の空気の少なくとも一部は、第２空間ＴＰにおいて－Ｚ方向に流れる。そのため、ヒートシンク３０の表面と接触した高温度の空気が第２空間ＴＰにおいて＋Ｚ方向に流れることが抑制される。これにより、ヒートシンク３０の表面と接触した高温度の空気がファン４１に再び吸い込まれることが抑制される。ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気は、排気口７３を介して外部空間ＯＳに円滑に排出される。外部空間ＯＳから第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した低温度の空気がファン４１に吸い込まれ、ヒートシンク３０の表面と接触した高温度の空気がファン４１に吸い込まれることが抑制されるので、ファン４１からヒートシンク３０に低温度の空気が供給される。したがって、ヒートシンク３０は十分に冷却され、ファン４１による冷却効率の低下が抑制される。ヒートシンク３０が十分に冷却されるため、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられる。端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられることにより、熱電発電モジュール１０は効率良く電力を発生することができる。

【0104】

本実施形態においては、排気口７３の＋Ｚ側の端部７３Ａが、ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａ（フィン３２の先端部）よりも－Ｚ側に配置される。これにより、ファン４１からフィン３２に供給された空気は、フィン３２の表面に十分に接触した後、排気口７３を介して外部空間ＯＳに流出することができる。

【0105】

また、本実施形態においては、排気口７３の－Ｚ側の端部７３Ｂが、放熱板３１の支持面３３よりも－Ｚ側に配置される。これにより、ファン４１からフィン３２に供給された空気は、フィン３２の－Ｚ側の端部まで流れ、フィン３２の表面に十分に接触して、更に放熱板３１の支持面３３に十分に接触した後、排気口７３を介して外部空間ＯＳに流出することができる。

【0106】

また、本実施形態においては、Ｘ軸方向に隣り合う第２排気口７３２の間隔Ｇ１は、Ｘ軸方向に隣り合うフィン３２の間隔Ｇ２の整数倍である。これにより、ファン４１の回転により第１吸気口７１及び第２吸気口７２から内部空間ＩＳに流入し、ヒートシンク３０に供給された空気は、隣り合うフィン３２の間を流れた後、第２排気口７３２から円滑に流出する。

【0107】

第１排気口７３１は、Ｙ軸方向に長い。これにより、第１排気口７３１の面積の総和を大きくすることができる。そのため、内部空間ＩＳの空気は、第１排気口７３１を介して円滑に排出される。

【0108】

［使用例］
図４は、本実施形態に係る熱電発電装置１００の使用例を示す図である。カセットコンロ２００に熱電発電装置１００が設置される。カセットコンロ２００は、熱電発電装置１００の熱源である。熱電発電装置１００の受熱板２０がカセットコンロ２００で加熱されると、熱電発電装置１００は発電する。図４に示す例では、熱電発電装置１００のコネクタ８０と電気機器３００とがケーブル９０で接続される。ケーブル９０は、例えばＵＳＢケーブルである。図４に示す例において、電気機器３００は、スマートフォン又はタブレット型コンピュータのようなモバイル機器である。熱電発電装置１００は、電気機器３００の充電器として機能することができる。例えば非常時又はアウトドア活動時において、熱電発電装置１００及びカセットコンロ２００を用いて、電気機器３００を充電することができる。

【0109】

なお、熱源は、カセットコンロ２００に限定されない。熱源として、暖炉用ストーブ、焚火、炭火、及び工業用機器からの排熱などが例示される。また、熱電発電装置１００からの電力を利用する電気機器３００は、モバイル機器に限定されない。熱電発電装置１００からの電力を利用する電気機器として、扇風機、ラジオ、加湿器、及び温湿度計などが例示される。扇風機、ラジオ、加湿器、及び温湿度計のような電気機器は、熱電発電装置１００から供給された電力により作動する。このように、配線や給電が困難な状況においても、熱電発電装置１００と熱源とが確保されることにより、電力を得ることができる。

【0110】

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、対向板５１に第１吸気口７１が設けられ、側板５２に第２吸気口７２が設けられる。これにより、吸気口の面積の総和が大きくなる。したがって、外部空間ＯＳの低温度の空気が、内部空間ＩＳに十分に流入する。低温度の空気が外部空間ＯＳから内部空間ＩＳに十分に流入することにより、ファン４１による冷却効率の低下が抑制され、熱電発電モジュール１０の端面１１は十分に冷却される。これにより、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられる。端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられることにより、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。

【0111】

上述のように、カバー部材５０は、熱電発電装置１００の利用者の指とファン４１又は熱電発電モジュール１０との接触を抑制するフィンガーガードとして機能する。そのため、第１吸気口７１の幅の寸法は制限される。すなわち、利用者の指が第１吸気口７１を通過しないように、第１吸気口７１の幅を小さくする必要がある。第１吸気口７１の幅が小さいと、第１吸気口７１を通過する空気の流路抵抗が大きくなる。また、対向板５１に第１吸気口７１を複数設けたとしても、第１吸気口７１の面積の総和を十分に大きくすることが困難となる。そのため、対向板５１に第１吸気口７１を設けただけでは、低温度の空気を内部空間ＩＳに十分に流入させることが困難となる可能性がある。

【0112】

また、対向板５１とファン４１とは対向するため、ファン４１は、第１吸気口７１を介して内部空間ＩＳに流入する空気にとって障害物となる。そのため、第１吸気口７１を介して内部空間ＩＳに流入した空気の圧力損失が大きくなり、ファン４１の－Ｚ側に存在するヒートシンク３０に空気が十分に供給されない可能性がある。その結果、ヒートシンク３０の冷却効率が低下する可能性がある。

【0113】

本実施形態においては、側板５２に第２吸気口７２が設けられる。そのため、外部空間ＯＳの低温度の空気が第１吸気口７１及び第２吸気口７２の両方を介して内部空間ＩＳに十分に流入する。したがって、ファン４１による冷却効率の低下が抑制される。

【0114】

また、本実施形態においては、対向板５１とファン４１との間に第１空間ＳＰが形成される。これにより、第１吸気口７１及び第２吸気口７２から内部空間ＩＳに流入した空気により、第１空間ＳＰの圧力が高められる。そのため、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気が第２空間ＴＰにおいて＋Ｚ方向に流れることが抑制される。したがって、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気がファン４１に再び吸い込まれてしまうことが抑制される。外部空間ＯＳから第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した低温度の空気がファン４１に吸い込まれ、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気がファン４１に吸い込まれることが抑制されるので、ファン４１からヒートシンク３０に低温度の空気が供給される。したがって、ヒートシンク３０は十分に冷却され、ファン４１による冷却効率の低下が抑制される。

【0115】

図５は、本実施形態に係る熱電発電装置１００の冷却効果についての実験結果を示す図である。実験では、カバー部材を有しない熱電発電装置（基準例）と、カバー部材を有する熱電発電装置（比較例１、比較例２、実施例）とを準備し、同一条件で受熱板を加熱したときのそれぞれの熱電発電装置から出力される発電量を計測した。カバー部材を有しない基準例に係る熱電発電装置においては、ファン４１の回転により低温度の空気がヒートシンク３０に十分に供給される。低温度の空気がヒートシンク３０に十分に供給され、熱電発電モジュール１０の端面１１が十分に冷却されることにより、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間に十分な温度差が与えられる。そのため、熱電発電モジュール１０から出力される発電量は大きい。

【0116】

比較例１に係る熱電発電装置のカバー部材は、第１吸気口７１を有し、第２吸気口７２を有しない。また、比較例１に係る熱電発電装置においては、対向板５１とファン４１との間の第１空間ＳＰは小さい。対向板５１とファン４１とが近接しているため、複数の第１吸気口７１のうちＸＹ平面内において回転軸ＡＸと一致する位置に設けられている第１吸気口７１Ｓから内部空間ＩＳへの空気の流入が大きく制限されている。

【0117】

比較例２に係る熱電発電装置のカバー部材は、第１吸気口７１を有し、第２吸気口７２を有しない。比較例２に係る熱電発電装置においては、対向板５１とファン４１との間の第１空間ＳＰは大きい。第１空間ＳＰが大きいため、複数の第１吸気口７１のうちＸＹ平面内において回転軸ＡＸと一致する位置に設けられている第１吸気口７１Ｓから内部空間ＩＳへの空気の流入の制限は小さいが、開口面積の合計は十分とは言えない。

【0118】

実施例に係る熱電発電装置１００のカバー部材は、上述の実施形態で説明したような第１吸気口７１及び第２吸気口７２を有する。また、実施例に係る熱電発電装置１００においては、対向板５１とファン４１との間の第１空間ＳＰは大きい。低温度の空気が第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに十分に供給される。また、第２吸気口７２から内部空間ＩＳに流入した空気がＸＹ平面と平行な方向に流れるため、ヒートシンク３０に接触して温度上昇した空気がファン４１に流入してしまうことを抑制するエアカーテン効果が得られる。

【0119】

図５において、縦軸は、基準例に係る熱電発電装置から出力された発電量を１００％としたときの、比較例１、比較例２、及び実施例のそれぞれに係る熱電発電装置から出力された発電量の割合を示す。

【0120】

図５に示すように、比較例１に係る熱電発電装置から出力される発電量は、基準例に係る熱電発電装置から出力される発電量の４３［％］である。比較例１に係る熱電発電装置においては、第２吸気口７２が存在せず、第１吸気口７１のみから内部空間ＩＳに空気が流入する。そのため、ファン４１が回転しても、十分な空気が外部空間ＯＳから内部空間ＩＳに流入することが困難である。また、第１空間ＳＰが小さく、第１吸気口７１を介して内部空間ＩＳに流入した空気が第２空間ＴＰを－Ｚ方向に流れることが困難である。これにより、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気が第２空間ＴＰを＋Ｚ方向に流れてファン４１に再び吸い込まれる可能性が高い。そのため、熱電発電モジュール１０の端面１１は十分に冷却されない。その結果、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間の温度差は小さく、熱電発電モジュール１０から出力される発電量は小さい。

【0121】

比較例２に係る熱電発電装置から出力される発電量は、基準例に係る熱電発電装置から出力される発電量の７８［％］である。比較例２に係る熱電発電装置においては、第２吸気口７２が存在しないものの、十分な第１空間ＳＰが存在するため、第１吸気口７１を介して内部空間ＩＳに流入した空気が第２空間ＴＰを－Ｚ方向に流れることができる。これにより、ヒートシンク３０の表面との接触により温度上昇した空気が第２空間ＴＰを＋Ｚ方向に流れてファン４１に再び吸い込まれることが抑制される。そのため、比較例２に係る熱電発電装置においては、比較例１に係る熱電発電装置に比べて、熱電発電モジュール１０の端面１１が冷却され、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間の温度差は比較例１に係る温度差よりも大きくなる。その結果、熱電発電モジュール１０から出力される発電量は大きい。

【0122】

実施例に係る熱電発電装置１００から出力される発電量は、基準例に係る熱電発電装置１００から出力される発電量の９４［％］である。実施例に係る熱電発電装置１００においては、低温度の空気が、第１吸気口７１及び第２吸気口７２の両方を介して内部空間ＩＳに十分に供給される。また、十分な第１空間ＳＰが存在するため、第１吸気口７１及び第２吸気口７２を介して内部空間ＩＳに流入した空気は、第２空間ＴＰを－Ｚ方向に流れることができる。これにより、ヒートシンク３０の表面との接触により温度上昇した空気が第２空間ＴＰを＋Ｚ方向に流れてファン４１に再び吸い込まれることが抑制される。そのため、実施例に係る熱電発電装置１００においては、比較例１及び比較例２に係る熱電発電装置に比べて、熱電発電モジュール１０の端面１１が十分に冷却され、熱電発電モジュール１０の端面１１と端面１２との間の温度差は比較例１及び比較例２に係る温度差よりも大きくなる。その結果、熱電発電モジュール１０から出力される発電量は大きい。

【0123】

実施例に係る第１空間ＳＰの圧力をＰ、上述の比較例１に係る第１空間ＳＰの圧力をＰ１、比較例２に係る第１空間ＳＰの圧力をＰ２、排気口７３と側板５２との間の圧力をＰｓとしたとき、「Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ＜Ｐｓ」の関係が成立するため、本実施形態においては、ヒートシンク３０の表面と接触して温度上昇した空気がファン４１に吸い込まれることが抑制される。また、本実施形態においては、第１空間ＳＰ及び第２空間ＴＰにおける空気の流れがエアカーテンとして機能するため、温度上昇した空気がファン４１に吸い込まれることがより効果的に抑制される。

【0124】

［他の実施形態］
図６及び図７のそれぞれは、本実施形態に係る熱電発電装置１００の一部を拡大した図である。上述の実施形態においては、Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂは、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａと同一の位置であることとした。図６に示すように、Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂは、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａよりも＋Ｚ側に配置されてもよい。また、図７に示すように、Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の－Ｚ側の端部７２Ｂは、ファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａよりも－Ｚ側に配置されてもよい。

【0125】

すなわち、Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の＋Ｚ側の端部７２Ａがファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａよりも＋Ｚ側に配置されていればよい。Ｚ軸方向において、第２吸気口７２の＋Ｚ側の端部７２Ａがファン４１の＋Ｚ側の端部４１Ａよりも＋Ｚ側に配置されることにより、上述の実施形態で説明したように、ファン４１による冷却効率の低下を抑制することができる。

【0126】

なお、Ｚ軸方向において、排気口７３の＋Ｚ側の端部７３Ａは、ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａ（フィン３２の＋Ｚ側の先端部）と同一の位置に配置されてもよいし、ヒートシンク３０の＋Ｚ側の端部３０Ａよりも＋Ｚ側に配置されてもよい。

【0127】

なお、Ｚ軸方向において、排気口７３の－Ｚ側の端部７３Ｂは、放熱板３１の支持面３３と同一の位置に配置されてもよいし、放熱板３１の支持面３３よりも＋Ｚ側に配置されてもよい。

【0128】

なお、上述の実施形態においては、第１側板５２１及び第２側板５２２に設けられている第１排気口７３１は、Ｙ軸方向に長いこととしたが、第２排気口７３２と同様に、Ｚ軸方向に長くてもよい。また、第１排気口７３１がＺ軸方向に長い場合において、Ｙ軸方向に隣り合う第１排気口７３１の間隔は、Ｙ軸方向に隣り合うフィン３２の間隔の整数倍でもよい。

【0129】

図８は、本実施形態に係る熱電発電装置１００を示す断面図である。図８に示すように、側板５２の内面とファンユニット４０及びヒートシンク３０との間の第２空間ＴＰの少なくとも一部にバッフル４００が配置されてもよい。バッフル４００は、環状の部材であり、第２空間ＴＰをバッフル４００よりも＋Ｚ側の空間と－Ｚ側の空間とに区画する。図８に示す例では、バッフル４００は、ファンユニット４０のファンケース４２の端部４２Ｂと側板５２の内面とを接続するように配置される。バッフル４００が配置されることにより、矢印Ｆｂで示したような、ヒートシンク３０（フィン３２の間）から流出した暖められた空気が第２空間ＴＰを上方に向かって流れることを十分に抑制することができる。

【符号の説明】

【0130】

１０…熱電発電モジュール、１１…端面、１２…端面、１３…Ｐ型熱電半導体素子、１４…Ｎ型熱電半導体素子、１５…電極、１６…第１基板、１７…第２基板、１８…リード線、２０…受熱板、２１…接続面、２２…受熱面、３０…ヒートシンク、３０Ａ…端部、３０Ｂ…端部、３１…放熱板、３２…フィン、３３…支持面、３４…接続面、３５…フランジ、３６…フランジ、４０…ファンユニット、４１…ファン、４１Ａ…端部、４１Ｂ…端部、４２…ファンケース、４２Ａ…端部、４２Ｂ…端部、４３…支持部材、５０…カバー部材、５１…対向板、５２…側板、６１…ねじ、６２…ねじ、６３…コイルばね、６４…ねじ、７１…第１吸気口、７２…第２吸気口、７２Ａ…端部、７２Ｂ…端部、７３…排気口、７３Ａ…端部、７３Ｂ…端部、８０…コネクタ、９０…ケーブル、１００…熱電発電装置、２００…カセットコンロ、３００…電気機器、４００…バッフル、５２１…第１側板、５２２…第２側板、５２３…第３側板、５２４…第４側板、７２１…直線状エッジ、７２２…直線状エッジ、７２３…円弧状エッジ、７２４…円弧状エッジ、７３１…第１排気口、７３２…第２排気口、７３１１…直線状エッジ、７３１２…直線状エッジ、７３１３…円弧状エッジ、７３１４…円弧状エッジ、７３２１…直線状エッジ、７３２２…直線状エッジ、７３２３…円弧状エッジ、７３２４…円弧状エッジ、ＡＸ…回転軸、ＩＳ…内部空間、ＯＳ…外部空間、ＳＰ…第１空間、ＴＰ…第２空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】