(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込まないようにした熱電変換装置を提供する。【解決手段】熱電変換装置１００は、フレキシブルな熱電変換モジュール１０と、熱電変換モジュール１０の一方の面と熱的に接続されているフレキシブルな防水シート２０と、防水シート２０から離れる方向に向かって延びる排水構造を有する複数の放熱フィン３０と、を備える。防水シート２０の外周面に達した水は、軸方向に沿って防水シート２０の外周面上を移動し、スリット３１、もしくは放熱フィン３０の軸方向におけるスリット３１とは反対側の端部に到達すると、スリット３１、もしくは他端部から下方に向かって流れ落ちる。【選択図】図５Ｂ
2020167800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな熱電変換モジュールと、
前記熱電変換モジュールの一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シートと、
前記防水シートから離れる方向に向かって延びており、排水構造を有する複数のフィンと、
を備える、熱電変換装置。
【請求項２】
前記複数のフィンの一部は、第１フィン群を構成し、
前記複数のフィンの他の一部は、第２フィン群を構成し、
前記排水構造は、前記第１フィン群、前記第２フィン群、および前記第１フィン群と前記第２フィン群との間に設けられた空間によって構成される排水路である、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記排水構造は、前記複数のフィンそれぞれに設けられた穴である、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記排水構造は、前記複数のフィンそれぞれの外面に設けられた溝である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記排水構造は、前記複数のフィンそれぞれの外面に設けられた溝、および、前記複数のフィンそれぞれに設けられ、かつ、前記溝が接続された貫通穴によって構成されている、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記排水構造は、前記複数のフィンそれぞれの内部に設けられた通水路と、前記複数のフィンそれぞれの表面と裏面とを接続するとともに、前記通水路に接続される排水孔と、を備える、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記複数のフィンは、それぞれ前記排水孔に近づくにつれて薄くなる部位を有する、
請求項６に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記複数のフィンの内互いに隣接する２枚のフィンの端部それぞれと、前記防水シートとの間に、隙間がないように設けられた止水部材をさらに備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記止水部材は、伸縮性を有する、
請求項８に記載の熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱により発電を行う熱電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を与えると起電力が生じるゼーベック効果を用いた熱電変換素子が知られている。このような熱電変換素子を用いて廃熱を利用した発電を行うことでエネルギー回収を行う熱電発電システムが、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、樹脂薄膜基板上の実装ランドに微小なバルク熱電素子チップが高密度実装され、実装ランド間で基板が少しずつ曲がることによってフレキシブル性を持たせた熱電変換モジュールが開示されている。特許文献１に開示された技術は、湾曲した配管等の熱源に熱電変換モジュールを沿わせて密着させる際に有用である。
【０００５】
ところで、熱電変換モジュールを取り付ける熱源は屋内に設置されるとは限らず、屋外に設置されることもある。屋外に設置された熱源に熱電変換モジュールを取り付ける場合、熱電変換モジュールは雨水等の水に曝される。熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込むと、熱電変換モジュールの発電効率が悪化したり、熱電変換素子や熱源の劣化の原因となったりするため、改善が要望されている。
【０００６】
本発明は、熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込まないようにした熱電変換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】
【０００７】
本発明に係る熱電変換装置は、フレキシブルな熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シートと、前記防水シートから離れる方向に向かって延びており、排水構造を有する複数のフィンと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱電変換装置について例示した図
【図２】容易に湾曲できる熱電変換モジュールの一例を示す断面模式図
【図３】熱電変換装置が排熱パイプに取り付けられた状態での、排熱パイプの軸方向に垂直な面における断面模式図
【図４】直線状に延びる排熱パイプの一部に取り付けられた熱電変換装置を横から見た様子を示す模式図
【図５Ａ】スリットが設けられていない熱電変換装置に降り注ぐ水の流れを模式的に示した図
【図５Ｂ】スリットが設けられている場合の熱電変換装置に降り注ぐ水の流れを模式的に示した図
【図６Ａ】本発明の排水構造としての穴について例示した図
【図６Ｂ】本発明の排水構造としての穴について例示した図
【図７】本発明の排水構造としての縦孔および横孔について例示した図
【図８】本発明の排水構造としての溝について例示した図
【図９】止水部材の一例を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
＜熱電変換装置１００＞
図１は、本発明の実施形態に係る熱電変換装置１００について例示した図である。図１に示す例では、熱電変換装置１００は、熱電変換モジュール１０と、防水シート２０と、放熱フィン３０と、を有する。熱電変換モジュール１０および防水シート２０は、可撓性を有し、例えば円筒形状の配管等の外周面に沿って湾曲されて、排熱パイプ２００に取り付けられる。図１に示す例では、円筒形状を備えた排熱パイプ２００の外周面に熱電変換装置１００を取り付ける様子が示されている。排熱パイプ２００は、例えば工場やプラント等で用いられる装置等に接続されており、外気よりも高温の流体が流れる配管である。
【００１２】
図２は、フレキシブルな熱電変換モジュール１０の一例を示す断面模式図である。図２に示す例では、熱電変換モジュール１０は、第１フレキシブル基板１１と、第２フレキシブル基板１２と、熱電変換素子１３と、を有する。
【００１３】
熱電変換素子１３は、熱電変換素子１３を挟むように配置される第１フレキシブル基板１１および第２フレキシブル基板１２の実装ランド１５に、導電ペースト１６により接合されている。実装ランド１５は、第１フレキシブル基板１１および第２フレキシブル基板１２にソルダーレジスト１７に覆われた状態で設けられている。第１フレキシブル基板１１の外側には、第１熱伝導シート１８が設けられており、第２フレキシブル基板１２の外側には、第２熱伝導シート１９が設けられている。
【００１４】
熱電変換素子１３は、所定の距離をおいて複数実装されている。第１フレキシブル基板１１には、互いに隣接する２つの熱電素子の間でスリットＳが形成されている。一方、第２フレキシブル基板１２にはスリットは形成されていない。このスリットＳにより、熱電変換モジュール１０は、第１フレキシブル基板１１側を外側として容易に湾曲することができる。
【００１５】
図３は、熱電変換モジュール１０が排熱パイプ２００に取り付けられた状態での、排熱パイプ２００の軸方向（以下、単に軸方向と記載する）に垂直な面における断面の一部を示す模式図である。熱電変換モジュール１０の一方（高温側）の面、すなわち第２熱伝導シート１９側の面は、熱源である排熱パイプ２００と接続されている。このため、第２熱伝導シート１９の材料は、排熱パイプ２００の高温に耐え、高熱伝導性を有する材料が望ましい。また、排熱パイプ２００の外面粗さに応じて、所定のクッション性を有する第２熱伝導シート１９が用いられてもよい。
【００１６】
一方、熱電変換モジュール１０の他方（低温側）の面、すなわち第１熱伝導シート１８側の面は、防水シート２０の内面と密着している。防水シート２０は、伸縮性に富み、かつ水を通さない（防水性を備えた）材料で形成されている。防水シート２０は、熱電変換モジュール１０と同様に容易に湾曲することができる。そして、防水シート２０は、熱伝導率が高い材料で形成されている。
【００１７】
防水シート２０の外面（熱電変換モジュール１０とは反対側の面）には、放熱フィン３０が設けられている。放熱フィン３０は、熱電変換モジュール１０から離れる方向に向かって、防水シート２０の外面から延びるように設けられた板状の部材である。放熱フィン３０は、防水シート２０を介して熱電変換モジュール１０の低温側と熱的に接続されており、熱電変換モジュール１０の低温側から熱を放散させる役割を果たす。
【００１８】
複数の放熱フィン３０は、防水シート２０の外面に沿って所定の間隔で設けられている。放熱フィン３０の材料については本発明では特に限定しないが、熱伝導率が高い材料で形成されていることが望ましい。
【００１９】
このような構成において、熱電変換モジュール１０が円筒形状の排熱パイプ２００の外周面に沿って固定されると、図１および図３に示すように、複数の放熱フィン３０が排熱パイプ２００の周方向に沿って配置される。
【００２０】
熱電変換モジュール１０が排熱パイプ２００に固定された状態で、排熱パイプ２００の内部を高温の流体が流れると、排熱パイプ２００が熱源となって熱電変換モジュール１０の第２熱伝導シート１９側が高温となる。一方、第１熱伝導シート１８側は、防水シート２０に接続されている放熱フィン３０により放熱されるため、第２熱伝導シート１９側と比較して低温となる。これにより、第１熱伝導シート１８側と第２熱伝導シート１９側との間に温度差が生じ、この温度差によって熱電変換素子１３に起電力が生じる。熱電変換モジュール１０が生じさせた電力は、例えば排熱パイプ２００やその周囲に配置される機器類の温度や運転状態等を検知するセンサの動力源等として使用される。
【００２１】
図４は、直線状に延びる排熱パイプ２００の一部に取り付けられた熱電変換装置１００を横から見た様子を示す模式図である。図４において、放熱フィン３０および防水シート２０に隠れた熱電変換モジュール１０、並びに放熱フィン３０に隠れた防水シート２０の一部は、点線で示されている。なお、以下の説明における上下方向は、排熱パイプ２００から見た上下方向、すなわち図４における上下方向に対応する。また、図４に示す矢印Ｓ１は、後に説明する図９に関連する矢印である。
【００２２】
図１および図４に示すように、複数の放熱フィン３０は、スリット３１を有する。図４に示すように、スリット３１は、軸方向に並ぶ２枚の放熱フィン３０（第１放熱フィン３０Ａおよび第２放熱フィン３０Ｂ）との間に構成される隙間である。複数の第１放熱フィン３０Ａと複数の第２放熱フィン３０Ｂとの間に構成されるスリット３１群によって、本発明の排水構造が構成されている。複数の第１放熱フィン３０Ａは本発明の第１フィン群の一例であり、複数の第２放熱フィン３０Ｂは本発明の第２フィン群の一例である。また、スリット３１群は本発明の排水路の一例である。
【００２３】
図４において、熱電変換装置１００に上から水が降り注ぐ場合を考える。熱電変換装置１００に降り注いだ水は、まず放熱フィン３０に接触する。放熱フィン３０の内、防水シート２０から上方に向かって設けられている放熱フィン３０では、水は放熱フィン３０を伝って防水シート２０の外周面に達する。
【００２４】
上述したように防水シート２０は水を通さない材料で形成されているため、防水シート２０の外周面に達した水は防水シート２０の内部に浸入することはできず、軸方向（図４における左右方向に対応）に沿って防水シート２０の外周面上を移動する。防水シート２０の外周面上を軸方向に沿って移動する水は、スリット３１、もしくは放熱フィン３０の軸方向におけるスリット３１とは反対側の端部（以下、他端部と記載する）に到達すると、スリット３１、もしくは他端部から下方に向かって流れ落ちる。なお、放熱フィン３０の内、防水シート２０から下方に向かって設けられている放熱フィン３０では、水は放熱フィン３０を伝ってそのまま流れ落ちる。
【００２５】
このように、熱電変換装置１００に降り注いだ水の一部が、排水構造としてのスリット３１から下方に向かって流れ落ちる。これにより、防水シート２０の両端部２０Ｅに掛かる水の量は、スリット３１が設けられない場合と比較して少なくなる。
【００２６】
図５Ａおよび図５Ｂは、排水構造としてのスリット３１の効果について説明するための図である。図５Ａは、スリットが設けられていない熱電変換装置１００Ａに降り注ぐ水の流れを模式的に示した図である。図５Ａでは、上記説明した実施の形態と同様の構成については同じ符号を用いて図示している。一方、図５Ｂは、スリット３１が設けられている熱電変換装置１００に降り注ぐ水の流れを模式的に示した図である。図５Ａおよび図５Ｂは、熱電変換装置１００を横から見た様子を示す模式図であって、複数の放熱フィン３０の内、防水シート２０から上下方向に向かって延びるように設けられた２枚の放熱フィンのみが示されている。また、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、矢印は水の流れを例示している。
【００２７】
図５Ａに示す例では、熱電変換装置１００Ａの放熱フィン３０にはスリットが設けられていないため、熱電変換装置１００Ａに降り注いだ水の全てが放熱フィン３０の両端部３０Ｅから放出される。このような場合、比較的多くの水が放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出されるため、図５Ａの矢印に示すように、水の一部が防水シート２０の軸方向における両端部２０Ｅに掛かってしまうことがある。
【００２８】
防水シート２０は水を通さない材料で形成されているが、その両端部２０Ｅに掛かった水は、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に入り込むことがある。このように防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に入り込んだ水は、毛細管現象により軸方向における防水シート２０の中央部付近にまで到達しうる。上述したように、防水シート２０と排熱パイプ２００との間には熱電変換モジュール１０が配置されているため、熱電変換モジュール１０と排熱パイプ２００との間に水が入り込むと、熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等が生じうる。
【００２９】
一方、図５Ｂに示すように、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置１００では、熱電変換装置１００Ａに降り注いだ水の一部がスリット３１から下方に流れ落ちる。これにより、同一平面内に設けられた２枚の放熱フィン３０の軸方向における他端部３０Ｅから放出される水の量は、スリット３１が設けられない場合（図５Ａ参照）と比較して少なくなる。このため、防水シート２０の両端部２０Ｅに掛かる水の量も比較的少なくなり、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込む事態が防止される。これにより、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等が防止される。
【００３０】
なお、図４や図５Ｂに例示したスリット３１は、同一平面内に設けられた２枚の放熱フィン３０（第１放熱フィン３０Ａ、第２放熱フィン３０Ｂ）の軸方向の長さはほぼ同じに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。同一平面内に設けられた２枚の放熱フィン３０は、軸方向の長さが異なるように形成されてもよい。換言すれば、スリット３１は、同一平面内に設けられた２枚の放熱フィン３０の軸方向の長さの中央部付近に設けられていなくてもよく、軸方向におけるいずれかにずれた位置に設けられていてもよい。
【００３１】
また、図４や図５Ｂでは同一平面内に２枚の放熱フィン３０が設けられており、スリット３１が１本のみ構成されている例を示したが、同一平面内により多くの放熱フィン３０が配置され、複数のスリットが構成されてもよい。同一平面内の２枚の放熱フィン３０同士の隙間の幅、換言すればスリット３１の幅についても、適宜の幅とすればよい。スリット３１の幅は均一でなくてもよく、例えば防水シート２０に近づくにつれてスリット３１の幅が広くなるようにしてもよい。さらに、スリット３１は、図４や図５Ｂでは直線状、かつ防水シート２０に対してほぼ垂直に設けられていたが、曲線状、および／または防水シート２０に対して斜めに設けられていてもよい。
【００３２】
また、図４では第１放熱フィン３０Ａと第２放熱フィン３０Ｂとが軸方向に平行な同一平面内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、第１放熱フィン３０Ａと第２放熱フィン３０Ｂとは軸方向に平行な同一平面に配置されていなくてもよい。
【００３３】
＜排水構造の他の具体例＞
上述したように、図１、図４、および図５Ｂに例示したスリット３１は、本発明の排水構造の一例である。以下では、本発明の排水構造の他の例について具体的に説明する。
【００３４】
（穴３２）
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の排水構造としての穴３２および穴３２Ｂについて例示した図である。図６Ａおよび図６Ｂには、図５Ａおよび図５Ｂと同様、熱電変換装置１００および排熱パイプ２００を側面から見た様子であって、複数の放熱フィン３０の内、防水シート２０から上下方向に向かって延びるように設けられた２枚の放熱フィンのみが示されている。
【００３５】
図６Ａには、放熱フィン３０の全面に円形状の穴３２Ａが設けられている例が示されている。このように放熱フィン３０に穴３２Ａが設けられている場合、熱電変換装置１００の上から降り注いだ水は、より上側に位置する放熱フィン３０の穴３２Ａを通過して、より下方へと流れ落ちることになる。このような穴３２Ａによって、上述したスリット３１と同様に、放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出される水の量は、穴３２Ａが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込む事態が防止され、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等が防止される。また、放熱フィン３０の外面を水が伝うことにより、放熱フィン３０の冷却効率が向上する。
【００３６】
一方、図６Ｂには、放熱フィン３０の防水シート２０に近接した部位、換言すれば放熱フィン３０の根元部分に、軸方向に沿った長方形状の穴３２Ｂが設けられている例が示されている。このような穴３２Ｂによれば、放熱フィン３０を伝って、放熱フィン３０と防水シート２０との接続部付近まで流れてきた水は、軸方向に沿って移動せずにそのまま下方に向かって流れ落ちる。このような穴３２Ｂによって、上述した他の例と同様に、放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出される水の量は、穴３２Ｂが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込む事態が防止され、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等が防止される。また、放熱フィン３０の外面を水が伝うことにより、放熱フィン３０の冷却効率が向上する。
【００３７】
図６Ａでは、６個の穴３２Ａを設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。穴の数は適宜の数とすればよい。また、図６Ａでは穴３２Ａの形状を円形状としたが、それ以外の形状、例えば楕円、三角形、四角形、不定形等の形状を有する穴としてもよい。放熱フィンにおける穴の位置についても図６Ａに示す例には限定されず、適宜の位置とすればよい。
【００３８】
図６Ｂに例示した穴３２Ｂの大きさや数についても、本発明はこれに限定されず、適宜の大きさ、または数としてもよい。また、図６Ｂに示した穴３２Ｂは長方形状の穴であったが、防水シート２０と接する辺を有していれば、例えば長方形以外の四辺形や、四辺形以外の多角形、不定形等であってもよい。
【００３９】
（排水孔３３Ａおよび通水路３３Ｂ）
図７は、本発明の排水構造としての排水孔３３Ａおよび通水路３３Ｂについて例示した図である。図７には、軸方向に垂直な平面における放熱フィン３０の断面模式図が示されている。図７には、排熱パイプ２００を軸方向の一方から見て右側に位置する、２枚の隣接する放熱フィン３０が示されている。なお、図７において、各部の縮尺は強調して図示されており、実際の縮尺とは異なっている。
【００４０】
図７に示す例では、放熱フィン３０は、厚さ方向に沿って表面と裏面とを接続するように設けられた排水孔３３Ａと、幅方向に沿って設けられた通水路３３Ｂと、を有する。そして、放熱フィン３０は、軸方向に垂直な平面において、放熱フィン３０の中央部に設けられた排水孔３３Ａの１つに近づくにつれて厚さが薄くなる部位を有する。
【００４１】
図７に示す例では、排水孔３３Ａは、放熱フィン３０の幅方向において、両端部付近にそれぞれ１つずつ、および幅方向における中央部付近に１つ、合計３つ設けられている。なお、放熱フィン３０の厚さ方向とは、軸方向に垂直な平面において、防水シート２０から離れる方向に対して垂直な方向である。また、放熱フィン３０の幅方向とは、軸方向に垂直な平面において、防水シート２０から離れる方向または防水シート２０に近づく方向と同じ方向である。
【００４２】
図７において、水の流れが点線矢印で示されている。図７に示す例では、放熱フィン３０の上側の面に降り注ぐ水は、放熱フィン３０の傾斜した上面に沿って下方へと流れる。そして、水の一部はそれぞれの排水孔３３Ａから放熱フィン３０の内部に入り込む。放熱フィン３０の内部に入り込んだ水の一部は、通水路３３Ｂを通って流れ、最終的にいずれかの排水孔３３Ａから、放熱フィン３０の下方へと排出される。
【００４３】
図７に例示した排水孔３３Ａおよび通水路３３Ｂによれば、上述した他の例と同様に、放熱フィン３０に降り注いだ水が、放熱フィン３０の長さ方向における放熱フィン３０より外側へ拡がりにくくなる。なお、放熱フィン３０の長さ方向とは、放熱フィン３０の軸方向と同じ方向である。これにより、放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出される水の量は、排水孔３３Ａおよび通水路３３Ｂが設けられない場合（図５Ａ参照）と比較して少なくなる。このため、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込みにくくなり、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等を低減できる。
【００４４】
また、図７に示す例では、通水路３３Ｂを設けたことにより、放熱フィン３０の内部を水が通ることができる。従って、水が放熱フィン３０の内部を通ることで、放熱フィン３０が好適に冷却される。これにより、熱電変換装置１００の高温側と低温側との温度差を大きくすることができるため、熱電変換素子１３の発電効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、図７に示す例では、排水孔３３Ａへ効率よく水を入り込ませるために、放熱フィン３０を幅方向の中央部に設けられた１つの排水孔３３Ａに近づくほど厚さを薄くしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、放熱フィンの幅方向ではなく長さ方向において厚さが変化する形状としてもよい。また、幅方向と長さ方向の両方で中央部に設けられた１つの排水孔３３Ａに近づくほど厚さが薄くなる形状、換言すればすり鉢形状としてもよい。厚さの変化率は均一ではなくてもよく、例えば放熱フィンの端部付近では厚さの変化率が大きく、中央部に近づくほど変化率が小さくなるようにしてもよい。近づくほど厚さが薄くなる排水孔３３Ａの位置は、幅方向または長さ方向の中央部付近には限定されず、適宜の位置であってもよい。また、厚さが薄くなる排水孔３３Ａは１つだけではなく、複数であってもよい。さらに、放熱フィン３０の厚さを均一としてもよく、この場合でも、排水孔および通水路を設けることで、図７に示す例とほぼ同様の効果が得られる。
【００４６】
また、図７に示す例では、排水孔３３Ａは、放熱フィン３０の幅方向において、両端部付近にそれぞれ１つずつ、および中央部付近に１つ、合計３つ設けられている。このような排水孔３３Ａは、放熱フィン３０の長さ方向に沿って、複数組設けられていてもよい。また、放熱フィンの幅方向における排水孔の数は３個に限定されず、適宜の数としてもよい。さらに、図７に示す例では、通水路３３Ｂは放熱フィン３０の幅方向に沿って設けられていたが、例えば長さ方向に沿って設けられていてもよい。
【００４７】
（溝３４）
図８は、本発明の排水構造としての溝３４について例示した図である。図８には、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂと同様、熱電変換装置１００および排熱パイプ２００を側面から見た様子であって、複数の放熱フィン３０の内、防水シート２０から上下方向に向かって延びるように設けられた２枚の放熱フィンのみが示されている。
【００４８】
図８に示す例では、放熱フィン３０の外面に溝３４が設けられている。これにより、熱電変換装置１００の上から降り注いだ水は、溝３４に沿って放熱フィン３０の外面を流れる。この際、溝３４が設けられていることにより、水が放熱フィン３０の外面に沿って、下方に向かってまっすぐ流れ落ちる場合と比較して、水の移動距離を長くすることができる。このため、放熱フィン３０の放熱効率を向上させることができ、ひいては熱電変換装置１００の発電効率を向上させることができる。
【００４９】
溝３４の終端部は、放熱フィン３０の根本付近に設けられた穴３２Ｃに接続されている。穴３２Ｃは、本発明の貫通穴の一例である。溝３４に沿って放熱フィン３０の外面を流れた水は、穴３２Ｃを通過して、より下方へ向かって流れ落ちる。従って、溝３４および穴３２Ｃによって、上述した他の例と同様に、放熱フィン３０に降り注いだ水が、放熱フィン３０の長さ方向における放熱フィン３０より外側へ拡がりにくくなる。これにより、放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出される水の量は、穴３２Ｃが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込みにくくなり、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等を低減できる。
【００５０】
なお、図８に示す例では、溝３４は単に格子状の溝として例示されているが、本発明はこれに限定されず、例えばあみだくじのように均一の格子ではなく、平行な縦方向の溝の間に無作為に横方向の溝を設けたような溝であってもよい。また、溝は互いに交わっていなくともよく、一本道、かつ水を長い距離引き回せるように形成された溝であってもよい。このような一本道の溝が複数設けられていてもよい。
【００５１】
以上、本発明の熱電変換装置１００の放熱フィン３０に設けられる排水構造について具体例を挙げて説明した。なお、上述した排水構造の具体例は、互いに組み合わされて用いられてもよい。例えば、図７に例示した断面形状の放熱フィンの外面に、例えば渦巻き状の溝を形成することで、より水の流れによる冷却効果を高めることができ、かつ放熱フィン３０の両端部３０Ｅから放出される水の量を少なくすることができる。
【００５２】
なお、本発明の排水構造は、上述した各具体例には限定されない。本発明の排水構造は、放熱フィン３０に降り注いだ水が、放熱フィン３０の長さ方向における放熱フィン３０より外側へ拡がらないような排水構造であれば、どのような構造が採用されてもよい。
【００５３】
＜止水部材＞
次に、隣接する放熱フィン３０同士の間に設けられる止水部材３５について説明する。図９は、止水部材３５の一例を示した図である。図９は、複数の放熱フィン３０のうち、排熱パイプ２００の上側に設けられた放熱フィン３０を、図４に示す矢印Ｓ１の方から見た様子を示す図である。換言すれば、図９は、放熱フィン３０の長さ方向における一方の端部を、軸方向における放熱フィン３０の外側から見た様子を示している。
【００５４】
図９に示すように、互いに隣接する２枚の放熱フィン３０の端部同士と防水シート２０との間に隙間が生じないように、止水部材３５が設けられている。止水部材３５は、水を通さない材料で形成されている。これにより、熱電変換装置１００に降り注いだ水が、放熱フィン３０の軸方向における両端部３０Ｅから放出されることを完全に防止することができる（図５Ａ参照）。
【００５５】
このような止水部材３５を設けただけでは、放熱フィン３０同士の間に水が溜まる一方となり、溜まった水の量が増えると止水部材３５の上端部を越えてあふれ出してしまう。これを防止するため、上述したような各種排水構造を止水部材３５と併せて設ける必要がある。なお、上述した排水構造の具体例の内、いずれを止水部材３５と組み合わせてもよく、また具体例以外の排水構造と組み合わせてもよい。
【００５６】
また、止水部材３５は、伸縮性を有することが望ましい。これは、様々な太さ、もしくは形状を有する排熱パイプ２００に熱電変換装置１００を取り付ける際に、止水部材３５が取付けの妨げとならないようにするためである。止水部材３５に伸縮性を持たせる方法としては、例えば伸縮性を有するゴム等の材料を用いて止水部材３５を形成する方法や、例えば止水部材３５を蛇腹形状に形成する方法等が適宜採用されうる。
【００５７】
このような止水部材３５と、上述した排水構造とによって、放熱フィン３０の両端部３０Ｅ（図５Ａ参照）から放出される水の量をほぼゼロにすることができる。このため、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に入り込む水の量をさらに低減できる。これにより、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等をさらに低減できる。
【００５８】
＜作用・効果＞
以上説明したように、本発明に係る熱電変換装置１００は、フレキシブルな熱電変換モジュール１０と、熱電変換モジュール１０の一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シート２０と、防水シート２０から離れる方向に向かって延びており、排水構造を備える複数の放熱フィン３０と、を有する。
【００５９】
このような構成により、放熱フィン３０に降り注いだ水が、放熱フィン３０の長さ方向における放熱フィン３０より外側へ拡がりにくくなる。これにより、放熱フィン３０の両端部３０Ｅから放出される水の量が比較的少なくなり、防水シート２０と排熱パイプ２００との微少な隙間に水が入り込みにくくなる。従って、水の浸入による熱電変換モジュール１０の発電効率の低下や故障等を低減できる。
【００６０】
＜変形例＞
上述した実施の形態に係る熱電変換装置１００は、本発明の熱電変換装置の一例であって、本発明はこれに限定されない。熱電変換装置１００が取り付けられる熱源は、排熱パイプ２００等の配管以外にも、例えば炉、煙筒、タンク等であってもよい。また、上述した実施の形態では、熱源としての排熱パイプ２００には外気よりも高温の流体が流れるとしたが、例えば熱源は外気より低温となる冷熱源であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、排熱を利用して発電を行う熱電変換装置１００として好適である。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００Ａ  熱電変換装置
１０  熱電変換モジュール
１１  第１フレキシブル基板
１２  第２フレキシブル基板
１３  熱電変換素子
１５  実装ランド
１６  導電ペースト
１７  ソルダーレジスト
１８  第１熱伝導シート
１９  第２熱伝導シート
２０  防水シート
３０  放熱フィン
３０Ａ  第１放熱フィン
３０Ｂ  第２放熱フィン
３１  スリット
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ  穴
３３Ａ  排水孔
３３Ｂ  通水路
３４  溝
３５  止水部材
２００  排熱パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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