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1. WO2020110833 - 熱電発電装置

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明 細 書

発明の名称 熱電発電装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090  

符号の説明

0091  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 熱電発電装置

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と他方の端面との間に温度差が与えられることによって、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]
特許文献1 : 特開2016-157356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との伝熱のために熱電発電モジュールに伝熱部材が接続される場合がある。伝熱部材が熱変形すると、熱電発電モジュールに過度な外力が作用したり、熱電発電モジュールと伝熱部材とが離れたりする可能性がある。その結果、熱電発電装置の性能が低下する可能性がある。
[0005]
 本発明の態様は、熱電発電装置の性能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、受熱部と、放熱部と、前記受熱部と前記放熱部との間に配置される熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールに接続される第1接続部と前記受熱部及び前記放熱部の少なくとも一方に接続される第2接続部とを有し、少なくとも一部が弾性変形する伝熱機構と、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、熱電発電装置の性能の低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 図1は、第1実施形態に係る熱電発電装置を示す断面図である。
[図2] 図2は、第1実施形態に係る熱電発電装置の一部を拡大した断面図である。
[図3] 図3は、第1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、第1実施形態に係る伝熱機構の一例を示す模式図である。
[図5] 図5は、第2実施形態に係る伝熱機構の一例を示す模式図である。
[図6] 図6は、第3実施形態に係る伝熱機構の一例を示す模式図である。
[図7] 図7は、第4実施形態に係る伝熱機構の一例を示す模式図である。
[図8] 図8は、第5実施形態に係る伝熱機構の一例を示す模式図である。
[図9] 図9は、第6実施形態に係る伝熱機構の一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、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、所定面と直交するZ軸と平行な方向をZ軸方向とする。X軸及びY軸を含むXY平面は、所定面と平行である。
[0011]
[第1実施形態]
<熱電発電装置>
 第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る熱電発電装置1の一例を示す断面図である。図2は、本実施形態に係る熱電発電装置1の一部を拡大した断面図である。図1及び図2に示すように、熱電発電装置1は、受熱部2と、放熱部3と、受熱部2の周縁部と放熱部3の周縁部との間に配置される周壁部材4と、受熱部2と放熱部3との間に配置される熱電発電モジュール5と、熱電発電モジュール5が発生する電力により駆動する複数の電子部品6と、電子部品の少なくとも一部を支持する基板7とを備える。
[0012]
 また、熱電発電装置1は、少なくとも一部が熱電発電モジュール5に接続される伝熱機構10を備える。
[0013]
 受熱部2は、物体Bに設置される。受熱部2は、プレート状の部材である。受熱部2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。物体Bは、熱源として機能する。受熱部2は、物体Bからの熱を受ける。受熱部2の熱は、伝熱機構10を介して、熱電発電モジュール5に伝達される。
[0014]
 放熱部3は、間隙を介して受熱部2に対向する。放熱部3は、プレート状の部材である。放熱部3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。放熱部3は、熱電発電モジュール5からの熱を受ける。放熱部3の熱は、熱電発電装置1の周囲の大気空間に放出される。
[0015]
 受熱部2は、物体Bの表面に対向する受熱面2Aと、受熱面2Aの反対方向を向く内面2Bとを有する。受熱面2Aは、-Z方向を向く。内面2Bは、+Z方向を向く。受熱面2A及び内面2Bのそれぞれは、平坦である。受熱面2A及び内面2Bのそれぞれは、XY平面と平行である。XY平面内において、受熱部2の外形は、実質的に四角形である。
[0016]
 放熱部3は、大気空間に面する放熱面3Aと、放熱面3Aの反対方向を向く内面3Bとを有する。放熱面3Aは、+Z方向を向く。内面3Bは、-Z方向を向く。放熱面3A及び内面3Bのそれぞれは、平坦である。放熱面3A及び内面3Bのそれぞれは、XY平面と平行である。XY平面内において、放熱部3の外形は、実質的に四角形である。
[0017]
 XY平面内において、受熱部2の外形及び寸法と、放熱部3の外形及び寸法とは、実質的に等しい。
[0018]
 周壁部材4は、受熱部2の内面2Bの周縁部と、放熱部3の内面3Bの周縁部との間に配置される。周壁部材4は、受熱部2と放熱部3とを連結する。周壁部材4は、合成樹脂製である。
[0019]
 XY平面内において、周壁部材4は、環状である。XY平面内において、周壁部材4の外形は、実質的に四角形である。受熱部2と放熱部3と周壁部材4とによって、熱電発電装置1の内部空間8が規定される。周壁部材4は、内部空間8に面する内面4Bを有する。受熱部2の内面2Bは、内部空間8に面する。放熱部3の内面3Bは、内部空間8に面する。熱電発電装置1の周囲の大気空間は、熱電発電装置1の外部空間である。
[0020]
 受熱部2の内面2Bの周縁部と周壁部材4の-Z側の端面との間にシール部材9Aが配置される。放熱部3の内面3Bの周縁部と周壁部材4の+Z側の端面との間にシール部材9Bが配置される。シール部材9A及びシール部材9Bのそれぞれは、例えばOリングを含む。シール部材9Aは、内面2Bの周縁部に設けられた凹部2BTに配置される。シール部材9Bは、内面3Bの周縁部に設けられた凹部3BTに配置される。シール部材9A及びシール部材9Bにより、熱電発電装置1の外部空間の異物が内部空間8に侵入することが抑制される。
[0021]
 熱電発電モジュール5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5の-Z側の端面51が加熱され、熱電発電モジュール5の-Z側の端面51と+Z側の端面52との間に温度差が与えられることによって、熱電発電モジュール5は電力を発生する。
[0022]
 端面51は、-Z方向を向く。端面52は、+Z方向を向く。端面51及び端面52のそれぞれは、平坦である。端面51及び端面52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5の外形は、実質的に四角形である。
[0023]
 端面52は、放熱部3の内面3Bに対向する。放熱部3の内面3Bに凹部3BUが形成される。熱電発電モジュール5の少なくとも一部は、凹部3BUに配置される。熱電発電モジュール5は、放熱部3に固定される。放熱部3と熱電発電モジュール5とは、例えば接着剤により接着される。
[0024]
 図3は、本実施形態に係る熱電発電モジュール5を模式的に示す斜視図である。熱電発電モジュール5は、p型熱電半導体素子5Pと、n型熱電半導体素子5Nと、第1電極53と、第2電極54と、第1基板51Sと、第2基板52Sとを有する。XY平面内において、p型熱電半導体素子5Pとn型熱電半導体素子5Nとは、交互に配置される。第1電極53は、p型熱電半導体素子5P及びn型熱電半導体素子5Nのそれぞれに接続される。第2電極54は、p型熱電半導体素子5P及びn型熱電半導体素子5Nのそれぞれに接続される。p型熱電半導体素子5Pの下面及びn型熱電半導体素子5Nの下面は、第1電極53に接続される。p型熱電半導体素子5Pの上面及びn型熱電半導体素子5Nの上面は、第2電極54に接続される。第1電極53は、第1基板51Sに接続される。第2電極54は、第2基板52Sに接続される。
[0025]
 p型熱電半導体素子5P及びn型熱電半導体素子5Nのそれぞれは、例えばBiTe系熱電材料を含む。第1基板51S及び第2基板52S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。
[0026]
 第1基板51Sは、端面51を有する。第2基板52Sは、端面52を有する。第1基板51Sが加熱されることによって、p型熱電半導体素子5P及びn型熱電半導体素子5N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5P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5Pにおいて正孔が移動する。n型熱電半導体素子5N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5Nにおいて電子が移動する。p型熱電半導体素子5Pとn型熱電半導体素子5Nとは第1電極53及び第2電極54を介して接続される。正孔と電子とによって第1電極53と第2電極54との間に電位差が発生する。第1電極53と第2電極54との間に電位差が発生することにより、熱電発電モジュール5は電力を発生する。第1電極53にリード線55が接続される。熱電発電モジュール5は、リード線55を介して電力を出力する。
[0027]
 電子部品6は、熱電発電モジュール5が発生する電力により駆動する。熱電発電装置1は、複数の電子部品6を有する。電子部品6の少なくとも一部は、内部空間8に配置される。
[0028]
 本実施形態において、電子部品6は、センサ6Aと、センサ6Aの検出データを送信する送信機6Bとを含む。また、電子部品6は、センサ6Aの検出データを増幅するアンプ6Cと、センサ6A、送信機6B、及びアンプ6Cのそれぞれを制御するマイクロコンピュータ6Dとを含む。
[0029]
 基板7は、電子部品6の少なくとも一部を支持する制御基板を含む。基板7は、内部空間8に配置される。基板7は、支持部材7Aを介して受熱部2に接続される。基板7は、支持部材7Bを介して放熱部3に接続される。基板7は、受熱部2及び放熱部3のそれぞれから離れるように、支持部材7A及び支持部材7Bに支持される。
[0030]
 センサ6Aは、例えば温度センサを含む。本実施形態において、センサ6Aは、3つ配置される。センサ6Aは、受熱部2、放熱部3、及び基板7のそれぞれに配置される。センサ6Aの検出データは、アンプ6Cにより増幅された後、送信機6Bにより、熱電発電装置1の外部に存在する管理装置に送信される。
[0031]
<伝熱機構>
 図4は、本実施形態に係る伝熱機構10の一例を示す模式図である。伝熱機構10は、受熱部2からの熱を受けて、熱電発電モジュール5に伝達する。
[0032]
 図1、図2、及び図4に示すように、伝熱機構10は、熱電発電モジュール5に接続される第1接続部11と、受熱部2に接続される第2接続部12とを有する。伝熱機構10の少なくとも一部は、弾性変形する。伝熱機構10の少なくとも一部は、内部空間8に配置される。
[0033]
 本実施形態において、伝熱機構10は、第1接続部11を有する第1伝熱部材13と、第1伝熱部材13と受熱部2との間に配置される弾性部15と、第2接続部12を有し、第1伝熱部材13をガイドする第2伝熱部材14と、を含む。
[0034]
 第1伝熱部材13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。第1伝熱部材13は、Z軸方向に長い棒状部材である。本実施形態において、第1伝熱部材13は、円柱状部材である。
[0035]
 第1接続部11は、第1伝熱部材13の+Z側の端部を含む。第1伝熱部材13は、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。本実施形態において、第1接続部11は、伝熱シート16を介して、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。伝熱シート16は、可撓性である。伝熱シート16は、例えばカーボン製である。なお、図4において、伝熱シート16の図示は省略されている。
[0036]
 第2伝熱部材14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。第2伝熱部材14は、第1伝熱部材13の周囲に配置される筒状部材である。本実施形態において、第2伝熱部材14は、円筒状部材である。
[0037]
 第2接続部12は、第2伝熱部材14の-Z側の端部を含む。第2伝熱部材14は、受熱部2に固定される。第1伝熱部材13は、Z軸方向に移動可能である。第2伝熱部材14は、第1伝熱部材13をZ軸方向にガイドする。
[0038]
 弾性部15は、Z軸方向に弾性変形する。本実施形態において、弾性部15は、コイルばねのような弾性部材を含む。弾性部15は、第1伝熱部材13の-Z側の端部と受熱部2の内面2Bとの間に配置される。弾性部15の+Z側の端部は、第1伝熱部材13の-Z側の端部に接続される。図1及び図2に示すように、受熱部2の内面2Bに凹部2BUが形成される。弾性部15の少なくとも一部は、凹部2BUに配置される。弾性部15の-Z側の端部は、凹部2BUの底面に接続される。
[0039]
 弾性部15は、圧縮された状態で、第1伝熱部材13と受熱部2との間に配置される。弾性部15は、第1伝熱部材13と受熱部2との間に配置されている状態で、第1伝熱部材13を+Z方向に移動させる弾性力を発生する。
[0040]
 第1伝熱部材13がZ軸方向に熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に伸縮する。例えば、第1伝熱部材13がZ軸方向に伸びるように熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に縮む。第1伝熱部材13がZ軸方向に縮むように熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に伸びる。第2伝熱部材14は、Z軸方向に熱変形する第1伝熱部材13をガイドする。
[0041]
 第1伝熱部材13と第2伝熱部材14の少なくとも一部とは接触する。本実施形態において、第1伝熱部材13の外周面と14の内周面の少なくとも一部とが接触する。第1伝熱部材13は、第2伝熱部材14の内周面に接触しながら、Z軸方向に移動する。第1伝熱部材13の外周面と第2伝熱部材14の内周面とが接触するので、第1伝熱部材13と第2伝熱部材14とは、十分に熱伝達することができる。なお、第1伝熱部材13の外周面と第2伝熱部材14の内周面との間に、熱伝導グリスのような、伝熱性を有する潤滑剤が設けられてもよい。
[0042]
<動作>
 次に、本実施形態に係る熱電発電装置1の動作の一例について説明する。熱電発電装置1は、例えば工場のような産業施設に設けられている物体Bに設置される。物体Bは、産業施設に設けられている機器又は機械を含む。熱電発電装置1のセンサ6Aが温度センサである場合、熱電発電装置1は、センサ6Aを用いて、物体Bの温度を検出する。
[0043]
 物体Bは発熱する。物体Bの熱は、受熱部2及び伝熱機構10を介して熱電発電モジュール5に伝達される。第2伝熱部材14の第2接続部12は、受熱部2に接触する。第2伝熱部材14と第1伝熱部材13とは接触する。第1伝熱部材13の第1接続部11は、熱電発電モジュール5に接触する。したがって、物体Bの熱は、受熱部2、第1伝熱部材13、及び第2伝熱部材14を介して、熱電発電モジュール5に十分に伝達される。
[0044]
 熱を受けた熱電発電モジュール5は、発電する。電子部品6は、熱電発電モジュール5が発生する電力により駆動する。上述のように、本実施形態において、電子部品6は、センサ6A、送信機6B、アンプ6C、及びマイクロコンピュータ6Dを含む。センサ6Aは、物体Bの温度を検出する。マイクロコンピュータ6Dは、センサ6Aの検出データをアンプ6Cで増幅した後、送信機6Bを介して、熱電発電装置1の外部に存在する産業施設の管理装置に送信する。熱電発電装置1は、産業施設の複数の物体Bのそれぞれに設置される。管理装置は、複数の熱電発電装置1のそれぞれから送信された検出データに基づいて、複数のBの状態を監視及び管理することができる。
[0045]
 物体Bからの熱により、伝熱機構10の少なくとも一部がZ軸方向に熱変形する可能性がある。例えば第1伝熱部材13がZ軸方向に熱変形すると、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13とが離れたりする可能性がある。第1伝熱部材13がZ軸方向に伸びるように熱変形すると、熱電発電モジュール5は、第1伝熱部材13と放熱部3との間において押し潰され、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用する可能性がある。第1伝熱部材13がZ軸方向に縮むように熱変形すると、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13とが離れ、熱電発電モジュール5と受熱部2との間の熱伝達が不十分になる可能性がある。
[0046]
 本実施形態においては、伝熱機構10の少なくとも一部は、第1接続部11と放熱部3の内面3BとのZ軸方向の距離が維持されるように弾性変形する。したがって、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と伝熱機構10とが離れたりすることが抑制される。
[0047]
 第1伝熱部材13がZ軸方向に伸びるように熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に縮むように弾性変形する。第2伝熱部材14は、Z軸方向に伸びるように熱変形する第1伝熱部材13をガイドする。弾性部15がZ軸方向に縮むように弾性変形することにより、第1伝熱部材13の-Z側の端部のZ軸方向の位置は変化するものの、放熱部3の内面3Bと第1伝熱部材13の+Z側の端部である第1接続部11とのZ軸方向の距離の変化は抑制される。
[0048]
 第1伝熱部材13がZ軸方向に縮むように熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に伸びるように弾性変形する。弾性部15は、圧縮された状態で、第1伝熱部材13と受熱部2との間に配置される。そのため、第1伝熱部材13がZ軸方向に縮むように熱変形すると、弾性部15はZ軸方向に伸びるように弾性変形することができる。第2伝熱部材14は、Z軸方向に縮むように熱変形する第1伝熱部材13をガイドする。弾性部15がZ軸方向に伸びるように弾性変形することにより、第1伝熱部材13の-Z側の端部のZ軸方向の位置は変化するものの、放熱部3の内面3Bと第1伝熱部材13の+Z側の端部である第1接続部11とのZ軸方向の距離の変化は抑制される。
[0049]
 このように、Z軸方向に弾性変形可能な弾性部15が設けられているので、第1伝熱部材13がZ軸方向に熱変形しても、放熱部3の内面3Bと第1伝熱部材13の第1接続部11とのZ軸方向の距離の変化が抑制される。これにより、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5の端面51と第1伝熱部材13の第1接続部11とが離れたりすることが抑制される。
[0050]
<効果>
 以上説明したように、本実施形態によれば、熱電発電モジュール5に接続される第1接続部11と受熱部2に接続される第2接続部12とを有する伝熱機構10が設けられる。これにより、受熱部2の熱は、伝熱機構10を介して、熱電発電モジュール5に十分に伝達される。そのため、熱電発電モジュール5の端面51と端面52との間に十分な温度差が与えられる。したがって、熱電発電装置1は、電力を十分に発生することができる。
[0051]
 熱電発電モジュール5との伝熱のために熱電発電モジュール5に第1伝熱部材13が接続される場合において、第1伝熱部材13が熱変形する可能性がある。本実施形態において、伝熱機構10は、弾性変形可能な弾性部15を有する。したがって、第1伝熱部材13が熱変形しても、弾性部15が弾性変形することにより、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13とが離れたりすることが抑制される。そのため、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0052]
 周壁部材4は、合成樹脂製である。周壁部材4は、断熱性である。したがって、受熱部2の熱が周壁部材4を介して放熱部3に伝達されることが抑制される。受熱部2の熱は、専ら内部空間8に設けられている伝熱機構10を介して熱電発電モジュール5に伝達される。これにより、受熱部2から熱電発電モジュール5に伝達される熱の損失が抑制される。
[0053]
 第1伝熱部材13は、アルミニウム又は銅のような金属製であり、周壁部材4は、合成樹脂製である。周壁部材4の熱膨張係数は、第1伝熱部材13の熱膨張係数よりも大きい。そのため、周壁部材4がZ軸方向に熱変形すると、受熱部2と放熱部3とのZ軸方向の距離が変化する可能性がある。本実施形態においては、第1伝熱部材13が弾性部15に支持されているので、受熱部2と放熱部3とのZ軸方向の距離が変化しても、放熱部3の内面3Bと第1伝熱部材13の第1接続部11とのZ軸方向の距離の変化は抑制される。したがって、放熱部3と第1伝熱部材13との間に配置されている熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13とが離れたりすることが抑制される。
[0054]
 第1伝熱部材13は、第2伝熱部材14にガイドされる。第2伝熱部材14は、第1伝熱部材13が専ら熱変形する方向に第1伝熱部材13をガイドする。本実施形態において、第1伝熱部材13が熱変形する方向は、Z軸方向である。第2伝熱部材14のガイド方向は、Z軸方向である。これにより、第1伝熱部材13は、Z軸方向に円滑に移動することができる。
[0055]
 第1伝熱部材13と第2伝熱部材14の少なくとも一部とは接触する。したがって、物体Bの熱は、受熱部2、第1伝熱部材13、及び第2伝熱部材14を介して、熱電発電モジュール5に十分に伝達される。
[0056]
 第1接続部11は、可撓性の伝熱シート16を介して、熱電発電モジュール5に接続される。これにより、例えば第1伝熱部材13がZ軸に対して傾斜する方向に熱変形した場合でも、伝熱シート16によって、熱電発電モジュール5に局所的な外力が作用することが抑制される。
[0057]
 伝熱機構10の少なくとも一部は、受熱部2と放熱部3と周壁部材4とによって規定される内部空間8に配置される。これにより、伝熱機構10は、受熱部2、放熱部3、及び周壁部材4によって保護される。伝熱機構10が内部空間8に配置されることにより、伝熱機構10に異物が付着することが抑制される。したがって、第1伝熱部材13と第2伝熱部材14とは円滑に相対移動することができる。
[0058]
 電子部品6の少なくとも一部は、受熱部2と放熱部3と周壁部材4とによって規定される内部空間8に配置される。これにより、電子部品6は、受熱部2、放熱部3、及び周壁部材4によって保護される。電子部品6が内部空間8に配置されることにより、電子部品6に異物が付着することが抑制される。
[0059]
 電子部品6は、センサ6A及びセンサ6Aの検出データを送信する送信機6Bを含む。これにより、熱電発電装置1の外部に存在する管理装置は、センサ6Aの検出データを円滑に取得することができる。熱電発電装置1が産業施設の複数の物体Bのそれぞれに設置される場合、管理装置は、複数の熱電発電装置1のそれぞれから送信されたセンサ6Aの検出データに基づいて、複数のBの状態を監視及び管理することができる。
[0060]
[第2実施形態]
 第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
[0061]
 図5は、本実施形態に係る伝熱機構10Bの一例を示す模式図である。図5に示すように、伝熱機構10Bは、熱電発電モジュール5に接続される第1接続部11を有する第1伝熱部材13Bと、第1伝熱部材13Bと受熱部2との間に配置される弾性部15Bと、受熱部2に接続される第2接続部12を有し、第1伝熱部材13Bをガイドする第2伝熱部材14Bと、を含む。
[0062]
 第1伝熱部材13Bは、天板部を有する筒状部材である。第1接続部11は、第1伝熱部材13Bの+Z側の端部を含む。第1伝熱部材13Bは、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。
[0063]
 第2伝熱部材14Bは、第1伝熱部材13Bの内側に配置される棒状部材である。第2接続部12は、第2伝熱部材14Bの-Z側の端部を含む。第2伝熱部材14Bは、受熱部2に固定される。第1伝熱部材13Bと第2伝熱部材14Bとは、Z軸方向に相対移動可能である。第2伝熱部材14Bは、第1伝熱部材13BをZ軸方向にガイドする。
[0064]
 弾性部15Bは、Z軸方向に弾性変形する。弾性部15Bは、コイルばねのような弾性部材を含む。弾性部15Bは、第1伝熱部材13Bの-Z側の端部と受熱部2の内面2Bとの間に配置される。弾性部15Bの+Z側の端部は、第1伝熱部材13Bの-Z側の端部に接続される。
[0065]
 以上説明したように、本実施形態においても、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13Bとが離れたりすることが抑制される。したがって、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0066]
[第3実施形態]
 第3実施形態について説明する。図6は、本実施形態に係る伝熱機構10Cの一例を示す模式図である。図6に示すように、伝熱機構10Cは、第1接続部11を有する第1伝熱部材13Cと、第2接続部12を有し、第1伝熱部材13Cをガイドする第2伝熱部材14Cと、第1伝熱部材13Cと第2伝熱部材14Cとの間に配置される弾性部15Cと、を含む。
[0067]
 第1伝熱部材13Cは、棒状部材である。第1接続部11は、第1伝熱部材13Cの+Z側の端部を含む。第1伝熱部材13Cは、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。
[0068]
 第2伝熱部材14Cは、底板部を有する筒状部材である。第2接続部12は、第2伝熱部材14Cの-Z側の端部を含む。第2伝熱部材14Cは、受熱部2に固定される。第1伝熱部材13Cと第2伝熱部材14Cとは、Z軸方向に相対移動可能である。第2伝熱部材14Cは、第1伝熱部材13CをZ軸方向にガイドする。
[0069]
 弾性部15Cは、Z軸方向に弾性変形する。弾性部15Cは、コイルばねのような弾性部材を含む。弾性部15Cは、第1伝熱部材13Cの-Z側の端部と第2伝熱部材14Cの底板部との間に配置される。弾性部15Bの+Z側の端部は、第1伝熱部材13Cの-Z側の端部に接続される。
[0070]
 以上説明したように、本実施形態においても、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13Cとが離れたりすることが抑制される。したがって、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0071]
[第4実施形態]
 第4実施形態について説明する。図7は、本実施形態に係る伝熱機構10Dの一例を示す模式図である。図7に示すように、伝熱機構10Dは、第1接続部11を有する第1伝熱部材13Dと、第2接続部12を有し、第1伝熱部材13Dをガイドする第2伝熱部材14Dと、第1伝熱部材13Dと第2伝熱部材14Dとの間に配置される弾性部15Dと、を含む。
[0072]
 第1伝熱部材13Dは、棒状部材である。第1接続部11は、第1伝熱部材13Dの+Z側の端部を含む。第1伝熱部材13Dは、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。
[0073]
 第2伝熱部材14Dは、底板部を有する筒状部材である。第2接続部12は、第2伝熱部材14Dの-Z側の端部を含む。第2伝熱部材14Dは、受熱部2に固定される。第1伝熱部材13Dと第2伝熱部材14Dとは、Z軸方向に相対移動可能である。第2伝熱部材14Dは、第1伝熱部材13DをZ軸方向にガイドする。
[0074]
 弾性部15Dは、Z軸方向に弾性変形する。弾性部15Dは、気体のような圧縮性流体を含む。弾性部15Dは、第1伝熱部材13Dの-Z側の端部と第2伝熱部材14Dの底板部との間に配置される。
[0075]
 以上説明したように、本実施形態においても、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13Dとが離れたりすることが抑制される。したがって、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0076]
[第5実施形態]
 第5実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係る伝熱機構10Eの一例を示す模式図である。図8に示すように、伝熱機構10Eは、第1接続部11を有する第1伝熱部材13Eと、第2接続部12を有し、第1伝熱部材13Eと受熱部2との間に配置される弾性部15Eと、を含む。
[0077]
 第1伝熱部材13Eは、棒状部材である。第1接続部11は、第1伝熱部材13Eの+Z側の端部を含む。第1伝熱部材13Eは、熱電発電モジュール5の端面51に接続される。
[0078]
 弾性部15Eは、Z軸方向に弾性変形する。第2接続部12は、弾性部15Eの-Z側の端部を含む。弾性部15Eの-Z側の端部は、受熱部2に固定される。弾性部15Eは、第1伝熱部材13Eの-Z側の端部と受熱部2との間に配置される。第1伝熱部材13Eは、弾性部15Eに支持される。
[0079]
 以上説明したように、本実施形態においても、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13Dとが離れたりすることが抑制される。したがって、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0080]
 なお、本実施形態において、弾性部15Eが第1伝熱部材13Eと放熱部3との間に配置され、熱電発電モジュール5が第1伝熱部材13Eと受熱部2との間に配置されてもよい。この場合、弾性部15Eが、放熱部3に接続される第1接続部11を有し、第1伝熱部材13Eが、受熱部2に接続される第2接続部12を有する。
[0081]
[第6実施形態]
 第6実施形態について説明する。図9は、本実施形態に係る伝熱機構10Fの一例を示す模式図である。図6に示すように、伝熱機構10Fは、熱電発電モジュール5に接続される第1接続部11を有する第1伝熱部材13Fと、第1伝熱部材13Fと放熱部3との間に配置される弾性部15Fと、放熱部3に接続される第2接続部12を有し、第1伝熱部材13Fをガイドする第2伝熱部材14Fと、を含む。
[0082]
 第1伝熱部材13Fは、棒状部材である。第1接続部11は、第1伝熱部材13Fの-Z側の端部を含む。熱電発電モジュール5は、第1伝熱部材13Fの第1接続部11と受熱部2との間に配置される。
[0083]
 第2伝熱部材14Fは、第1伝熱部材13Fの周囲に配置される筒状部材である。第2接続部12は、第2伝熱部材14Fの+Z側の端部を含む。第2伝熱部材14Fは、放熱部3に固定される。第1伝熱部材13Fと第2伝熱部材14Fとは、Z軸方向に相対移動可能である。第2伝熱部材14Fは、第1伝熱部材13FをZ軸方向にガイドする。
[0084]
 弾性部15Fは、Z軸方向に弾性変形する。弾性部15Fは、コイルばねのような弾性部材を含む。弾性部15Fは、第1伝熱部材13Fの+Z側の端部と放熱部3との間に配置される。弾性部15Fの+Z側の端部は、放熱部3に接続される。弾性部5Fの-Z側の端部は、第1伝熱部材13Fに固定される。
[0085]
 以上説明したように、本実施形態においても、熱電発電モジュール5に過度な外力が作用したり、熱電発電モジュール5と第1伝熱部材13Fとが離れたりすることが抑制される。したがって、熱電発電装置1の性能の低下が抑制される。
[0086]
[その他の実施形態]
 上述の実施形態において、弾性部15(15B,15C,15E,15F)は、コイルばねでなくてもよい。弾性部15は、板ばね、皿ばね、樹脂ばね、及びぜんまいばねの少なくとも一つでもよい。
[0087]
 上述の実施形態において、弾性部15(15D)は、圧縮性の気体でなくてもよく、液体でもよい。
[0088]
 上述の実施形態において、弾性部15(15B,15C,15D,15E,15F)は、ばねでなくてもよく、ゴムのような弾性部材でもよい。
[0089]
 上述の実施形態において、伝熱シート16は省略されてもよい。
[0090]
 上述の実施形態において、センサ6Aは、温度センサに限定されない。センサ6Aは、例えば振動センサでもよい。

符号の説明

[0091]
 1…熱電発電装置、2…受熱部、2A…受熱面、2B…内面、2BT…凹部、2BU…凹部、3…放熱部、3A…放熱面、3B…内面、3BT…凹部、3BU…凹部、4…周壁部材、4B…内面、5…熱電発電モジュール、5P…p型熱電半導体素子、5N…n型熱電半導体素子、6…電子部品、6A…センサ、6B…送信機、6C…アンプ、6D…マイクロコンピュータ、7…基板、7A…支持部材、7B…支持部材、8…内部空間、9A…シール部材、9B…シール部材、10…伝熱機構、10B…伝熱機構、10C…伝熱機構、10D…伝熱機構、10E…伝熱機構、10F…伝熱機構、11…第1接続部、12…第2接続部、13…第1伝熱部材、13B…第1伝熱部材、13C…第1伝熱部材、13D…第1伝熱部材、13E…第1伝熱部材、13F…第1伝熱部材、14…第2伝熱部材、14B…第2伝熱部材、14C…第2伝熱部材、14D…第2伝熱部材、14F…第2伝熱部材、15…弾性部、15B…弾性部、15C…弾性部、15D…弾性部、15E…弾性部、15F…弾性部、16…伝熱シート、51…端面、51S…第1基板、52…端面、52S…第2基板、53…第1電極、54…第2電極、55…リード線、B…物体。

請求の範囲

[請求項1]
 受熱部と、
 放熱部と、
 前記受熱部と前記放熱部との間に配置される熱電発電モジュールと、
 前記熱電発電モジュールに接続される第1接続部と前記受熱部及び前記放熱部の少なくとも一方に接続される第2接続部とを有し、少なくとも一部が弾性変形する伝熱機構と、
を備える熱電発電装置。
[請求項2]
 前記伝熱機構は、
 前記第1接続部を有する第1伝熱部材と、
 前記第2接続部を有し、前記第1伝熱部材と前記受熱部及び前記放熱部の少なくとも一方との間に配置される弾性部と、を含む、
請求項1に記載の熱電発電装置。
[請求項3]
 前記伝熱機構は、
 前記第1接続部を有する第1伝熱部材と、
 前記第1伝熱部材と前記受熱部及び前記放熱部の少なくとも一方との間に配置される弾性部と、
 前記第2接続部を有し、前記第1伝熱部材をガイドする第2伝熱部材と、を含む、
請求項1に記載の熱電発電装置。
[請求項4]
 前記第1伝熱部材は、棒状部材であり、
 前記第2伝熱部材は、前記第1伝熱部材の周囲に配置される筒状部材である、
請求項3に記載の熱電発電装置。
[請求項5]
 前記第1伝熱部材は、筒状部材であり、
 前記第2伝熱部材は、前記第1伝熱部材の内側に配置される棒状部材である、
請求項3に記載の熱電発電装置。
[請求項6]
 前記伝熱機構は、
 前記第1接続部を有する第1伝熱部材と、
 前記第2接続部を有し、前記第1伝熱部材をガイドする第2伝熱部材と、
 前記第1伝熱部材と前記第2伝熱部材との間に配置される弾性部と、を含む、
請求項1に記載の熱電発電装置。
[請求項7]
 前記第1伝熱部材と前記第2伝熱部材の少なくとも一部とは接触する、
請求項3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]
 前記第1接続部は、伝熱シートを介して、前記熱電発電モジュールに接続される、
請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
[請求項9]
 前記受熱部の周縁部と前記放熱部の周縁部との間に配置され、前記受熱部と前記放熱部とを連結する周壁部材を備え、
 前記伝熱機構の少なくとも一部は、前記受熱部と前記放熱部と前記周壁部材とによって規定される内部空間に配置される、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
[請求項10]
 前記熱電発電モジュールが発生する電力により駆動する電子部品を備え、
 前記電子部品の少なくとも一部は、前記内部空間に配置される、
請求項9に記載の熱電発電装置。
[請求項11]
 前記電子部品は、センサ及び前記センサの検出データを送信する送信機を含む、
請求項10に記載の熱電発電装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]