(57)【要約】【課題】熱源の周囲に熱電変換モジュールをしっかりと固定することができる熱電変換装置および熱電変換モジュールの固定方法を提供する。【解決手段】本発明の熱電変換装置１００は、筒状の排熱パイプ２００（熱源）を囲むように配置され、一方の面が排熱パイプ２００の外面と熱的に接続される、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の他方の面側に配置される複数の放熱フィン３０と、を備え、複数の放熱フィン３０は、熱電変換モジュール１０および複数の放熱フィン３０を締め付けて固定する固定部材４０が通される開口部３１をそれぞれ有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の熱源を囲むように配置され、一方の面が前記熱源の外面と熱的に接続される、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他方の面側に配置される複数の放熱フィンと、
を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記熱電変換モジュールおよび前記複数の放熱フィンを締め付けて固定する固定部材が通される開口部をそれぞれ有する、
熱電変換装置。
【請求項２】
前記開口部は、前記複数の放熱フィンのうちの一の放熱フィンにおいて、前記熱源の軸方向における異なる位置に複数設けられており、複数の前記固定部材のそれぞれは、前記複数の放熱フィンの、前記軸方向における同じ位置に設けられた開口部同士を結ぶように前記開口部に通される、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記一の放熱フィンに設けられた複数の前記開口部は、所定の間隔を空けて設けられている、
請求項２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記一の放熱フィンに設けられた複数の前記開口部は、前記放熱フィンの配置面からの距離がそれぞれ異なる、
請求項２または３に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記開口部は、その長手方向が前記熱源の軸方向と一致するように設けられている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記開口部は、その長手方向が前記熱源の軸方向に対して斜めになるように設けられている、
請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項７】
前記開口部は、前記複数の放熱フィンのうちの一の放熱フィンにおいて、前記熱源の軸方向における異なる位置に複数設けられており、前記異なる位置に設けられた複数の前記開口部は、その長手方向がそれぞれ異なる方向となるように設けられている、
請求項６に記載の熱電変換装置。
【請求項８】
前記開口部は、前記複数の放熱フィンのうちの一の放熱フィンにおいて、前記熱源の軸方向における異なる位置に複数設けられており、前記複数のフィンの前記軸方向における同じ位置に設けられた複数の前記開口部は、その長手方向がそれぞれ異なる方向となるように設けられている、
請求項６に記載の熱電変換装置。
【請求項９】
前記固定部材は、前記複数の放熱フィンの前記開口部同士を結ぶように前記開口部に通され、所定の張力が与えられた状態で両端部が互いに接続される、
請求項１から８のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１０】
前記固定部材の熱伝導率は、前記放熱フィンの熱伝導率と同等以上である、
請求項１から９のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１１】
前記固定部材には穴またはスリットが設けられている、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１２】
前記熱電変換モジュールの前記一方の面には粘着剤が設けられている、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１３】
前記熱源が強磁性体で形成されており、
前記熱電変換モジュールの前記一方の面には磁石が設けられている、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の熱電変換装置。
【請求項１４】
前記熱源が強磁性体で形成されており、
前記熱電変換モジュールの前記一方の面には粘着剤と磁石とが互いに重ならないように設けられている、
請求項１２に記載の熱電変換装置。
【請求項１５】
前記熱源が強磁性体で形成されており、
前記熱電変換モジュールの前記一方の面には、全面に粘着剤が設けられるとともに、磁石が海島構造で設けられている、
請求項１２に記載の熱電変換装置。
【請求項１６】
筒状の熱源に対する熱電変換モジュールの固定方法であって、
フレキシブルな前記熱電変換モジュールを、前記熱源を囲むように、かつ一方の面が前記熱源の外周面と熱的に接続されるように配置し、
前記熱電変換モジュールの他方の面側に配置されている複数の放熱フィンのそれぞれに設けられた開口部同士を結ぶように、固定部材を前記開口部に通し、
前記固定部材に所定の張力を与えて、前記熱電変換モジュールおよび前記複数の放熱フィンを締め付けて固定する、
熱電変換モジュールの固定方法。
【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および熱電変換モジュールの固定方法に関する。
【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た熱電変換モジュールは、例えば円筒形状のパイプ等に取り付けられて使用される。特許文献１には熱源流体が流れる配管の周囲に、ヒンジ部材で互いに接続された複数の放熱フィン部材によって配管の外側から締め付けることで配管を囲むように熱電発電モジュールを取り付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２０１８−１８６６３５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に開示された技術では、複数のフィン部材同士をヒンジで接続する構成であるため、部品点数が多くなり、コストがかさんでしまう。
【０００５】
配管の周囲に熱電変換モジュールを取り付ける他の方法としては、放熱フィンの外側からバンド等で巻き付ける方法や、金属製の配管に磁石を用いて取り付ける方法、粘着シートや接着剤を用いて貼り付ける方法等がある。しかしながら、これらの方法では、熱電変換モジュールを配管の周囲にしっかり固定することが難しく、配管の振動等により位置がずれたり、脱落したりすることがある。
【０００６】
本発明は、熱源の周囲に熱電変換モジュールをしっかりと固定することができる熱電変換装置および熱電変換モジュールの固定方法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、筒状の熱源を囲むように配置され、一方の面が前記熱源の外面と熱的に接続される、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他方の面側に配置される複数の放熱フィンと、を備え、前記複数の放熱フィンは、前記熱電変換モジュールおよび前記複数の放熱フィンを締め付けて固定する固定部材が通される開口部をそれぞれ有する。
【０００８】
本発明に係る熱電変換モジュールの固定方法は、筒状の熱源に対する熱電変換モジュールの固定方法であって、フレキシブルな前記熱電変換モジュールを、前記熱源を囲むように、かつ一方の面が前記熱源の外周面と熱的に接続されるように配置し、前記熱電変換モジュールの他方の面側に配置されている複数の放熱フィンのそれぞれに設けられた開口部同士を結ぶように、固定部材を前記開口部に通し、前記固定部材に所定の張力を与えて、前記熱電変換モジュールおよび前記複数の放熱フィンを締め付けて固定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱源の周囲に熱電変換モジュールをしっかりと固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】フレキシブルな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】開口部について説明するための図
【図５】熱電変換モジュール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の全体を示す模式図
【図６】熱電変換モジュールが排熱パイプに取り付けられた状態での、ある１枚の放熱フィンの開口部に固定部材を通した様子を示す図
【図７Ａ】固定層における粘着剤と磁石の配置例を示す図
【図７Ｂ】固定層における粘着剤と磁石の配置例を示す図
【図７Ｃ】固定層における粘着剤と磁石の配置例を示す図
【図８】固定方法の変形例１について説明するための図
【図９】固定方法の変形例１について説明するための図
【図１０】固定方法の変形例２について説明するための図
【図１１】固定方法の変形例３について説明するための図
【図１２Ａ】隣接する３枚の放熱フィンの側面図を縦に３枚並べ、それぞれの放熱フィン３０に設けられた複数の開口部を例示した図
【図１２Ｂ】隣接する３枚の放熱フィンの側面図を縦に３枚並べ、それぞれの放熱フィン３０に設けられた複数の開口部を例示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
＜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、フレキシブルシート２０と、放熱フィン３０と、を有する。熱電変換モジュール１０およびフレキシブルシート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。本実施の形態では、排熱パイプ２００は、強磁性体であることが想定されている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、後述する固定層５０を介して、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。
【００１７】
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、フレキシブルシート２０の内面と密着している。フレキシブルシート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。フレキシブルシート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、フレキシブルシート２０は、熱伝導率が高い材料で形成されている。
【００１８】
フレキシブルシート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。すなわち、フレキシブルシート２０の外面は、放熱フィン３０の設置面である。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、フレキシブルシート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、フレキシブルシート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。
【００１９】
複数の放熱フィン３０は、フレキシブルシート２０の外面、すなわち熱電変換モジュール１０の第１熱伝導シート１８側の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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、フレキシブルシート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。
【００２２】
＜熱電変換モジュール１０の固定方法＞
上述したように、熱電変換装置１００は、熱電変換モジュール１０が熱源である排熱パイプ２００に固定された状態で使用される。以下では、熱電変換モジュール１０を排熱パイプ２００に固定する固定方法について詳細に説明する。
【００２３】
［固定部材４０による固定］
図３に示すように、複数の放熱フィン３０のそれぞれには、固定部材４０を通すための開口部３１が設けられている。固定部材４０は、例えば可撓性を有する帯状の金属または樹脂等の部材である。もしくは、固定部材４０は、複数の板状の部材がヒンジ等によって折り曲げ可能に接続されたものであってもよい。この場合、板状の部材は可撓性を有しなくてもよい。詳しくは後述するが、固定部材４０は、複数の放熱フィン３０に設けられた開口部３１同士を結ぶように開口部３１に通されており、所定の張力が与えられた状態で両端部同士が接続されることで、熱電変換モジュール１０を熱源である排熱パイプ２００に固定する役割を果たす。
【００２４】
帯状の固定部材４０の幅、および厚さについては本発明では特に限定しない。固定部材４０の材料についても特に限定しないが、引張強度が大きく、かつ熱伝導率が高い材料であることが望ましい。固定部材４０の熱伝導率については、放熱フィン３０と同等以上であることが望ましい。
【００２５】
図４は、開口部３１について例示した図である。図４は、複数の放熱フィン３０のうち、１枚の放熱フィン３０を側面から見た様子を示している。なお、放熱フィン３０の側面とは、隣接する放熱フィン３０同士で対向する面である。また、図４では、固定部材４０が通されていない状態の開口部３１が示されている。
【００２６】
図３に示す例では、開口部３１は、ほぼ長方形に形成されており、その長軸方向が排熱パイプ２００の軸方向に対してほぼ平行になるように設けられている。開口部３１の長辺の長さは、放熱フィン３０の軸方向の長さより小さく、固定部材４０より大きい長さに設定される。また、開口部３１の短辺の長さは、固定部材４０の厚みより大きい長さに設定される。開口部３１が大きくなるほど放熱フィン３０の強度や放熱効率が低下するため、開口部３１の大きさは、固定部材４０に合わせて適宜設定されることが望ましい。
【００２７】
図５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の軸方向に垂直な面における断面の全体を示す模式図である。図５に示すように、固定部材４０は、隣接する放熱フィン３０の開口部３１同士を結ぶように、開口部３１に通されている。そして、固定部材４０は、所定の張力が与えられた状態で、その両端部４０Ｅが互いに接続されることにより、放熱フィン３０およびフレキシブルシート２０に対して排熱パイプ２００の径方向（以下、単に径方向と記載する）内側へ締め付ける力を与える。これにより、熱電変換モジュール１０がフレキシブルシート２０によって排熱パイプ２００に押さえ付けられるため、熱電変換モジュール１０が排熱パイプ２００に対して固定される。なお、固定部材４０に与えられる所定の張力は、例えば排熱パイプ２００の振動や、風雨等によって放熱フィン３０にある程度の力が掛かっても、熱電変換モジュール１０が排熱パイプ２００に対してずれたり外れたりしない程度の力である。
【００２８】
図５に示すように、固定部材４０の両端部４０Ｅは、接続部材４１によって互いに接続されている。図５に示す例では、両端部４０Ｅ同士を重ねた状態として環状の接続部材４１の内部に両端部４０Ｅを通し、接続部材４１を例えばネジ（図示せず）等によって締め付けることで、両端部４０Ｅ同士が接続されている。これにより、固定部材４０は所定の張力が与えられた状態でループをなす。なお、両端部４０Ｅ同士の接続方法については本発明では特に限定されず、上述した以外の方法を用いてもよい。
【００２９】
図６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、ある１枚の放熱フィン３０の開口部３１に固定部材４０を通した様子を示す図である。
【００３０】
図６に示すように、放熱フィン３０と固定部材４０とは、径方向における固定部材４０の内側の面と開口部３１の下側の面とで接触している。すなわち、上述したように固定部材４０を熱伝導率が高い材料で形成すれば、放熱フィン３０と固定部材４０とが熱的に接続され、放熱フィン３０の放熱性能を向上させることができる。これにより、熱電変換モジュール１０の発電効率を向上させることができる。
【００３１】
なお、図５に示すように排熱パイプ２００の全周を固定部材４０で覆った場合、固定部材４０の内側には空気が通りにくくなり、放熱フィン３０の放熱性能が悪化してしまうことがある。このような場合、固定部材４０に通気用の穴（図示省略）を設けることで、固定部材４０の径方向内側への空気の流れが改善され、放熱フィン３０の放熱性能を担保することができる。
【００３２】
［固定層５０による固定］
次に、熱電変換モジュール１０と熱源である排熱パイプ２００との間に設けられている固定層５０について説明する。
【００３３】
固定層５０は、粘着剤５１および／または磁石５２で構成されている（後述の図７Ａ〜図７Ｃを参照）。粘着剤５１は、粘着性を有する材料であって、熱電変換モジュール１０および／または排熱パイプ２００への複数回の着脱を行っても粘着力が保たれるものであることが望ましい。また、磁石５２はマグネットシート等の永久磁石であって、強磁性体である排熱パイプ２００の表面に吸着される。磁石５２は粘着剤５１、または図示しない接着剤等によって熱電変換モジュール１０の第２熱伝導シート１９に貼り付けられる。
【００３４】
固定層５０は、上述したように粘着剤５１および／または磁石５２によって、熱電変換モジュール１０を排熱パイプ２００の外周面に固定する（貼り付ける）。なお、固定層５０は、熱電変換モジュール１０が上述した固定部材４０によって排熱パイプ２００に固定される際に、排熱パイプ２００に対する熱電変換モジュール１０の位置決めを行うために用いられる。また、固定層５０は、熱電変換モジュール１０が上述した固定部材４０によって排熱パイプ２００に固定された後には、固定部材４０による、熱電変換モジュール１０を排熱パイプ２００に固定する力（以下、固定力と記載する）を増強させるために用いられる。このため、固定層５０の固定力は、固定部材４０の固定力と比較して大きくなくてよい。むしろ、熱電変換モジュール１０の位置決めを複数回やり直す場合があることから、固定層５０の固定力は熱電変換モジュール１０の大きすぎない方が望ましい。
【００３５】
固定層５０を構成する粘着剤５１と磁石５２との比率については特に限定せず、例えば固定層５０が全て粘着剤５１で構成されていたり、全て磁石５２で構成されていたりしてもよい。しかしながら、例えば固定層５０が全て粘着剤５１で構成されている場合、熱電変換モジュール１０を排熱パイプ２００に取り付けた状態から剥がすのが困難となるため、望ましくない。すなわち、固定層５０を構成する粘着剤５１と磁石５２との比率は、熱電変換モジュール１０の位置決めの容易さと固定力とを両立できる適宜の比率であることが望ましい。
【００３６】
図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃは、固定層５０における粘着剤５１と磁石５２の配置例を示す図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいて、横方向が排熱パイプ２００の軸方向、縦方向が排熱パイプ２００の周方向に、それぞれ対応している。図７Ａでは、粘着剤５１と磁石５２とが交互にストライプ状に配置された例が示されている。なお、ストライプの向きについては図７Ａに示す例に限定されず、ストライプが排熱パイプ２００の周方向を向くように粘着剤５１および磁石５２が配置されてもよい。また、図７Ｂでは、粘着剤５１と磁石５２とが格子状に配置された例が示されている。図７Ａおよび図７Ｂでは、粘着剤５１と磁石５２との厚さが同程度であることが想定されている。
【００３７】
一方、図７Ｃでは、固定層５０を、全面に粘着剤５１を配置した上で、排熱パイプ２００に接する側の面に、磁石５２を海島構造で配置した例が示されている。図７Ｃに示す例では、粘着剤５１に重ねて磁石５２を配置しているため、磁石５２が粘着剤５１から突出した構造となっている。このような固定層５０によれば、熱電変換モジュール１０の位置決めの際には、粘着剤５１が排熱パイプ２００の外周面とほとんど接触せず、磁石５２のみでの固定が行われるため、位置決めのやり直しが非常に容易である。そして、位置決め完了後は、上述した固定部材４０で締め付けられることで、磁石５２が粘着剤５１の中に埋没し、熱電変換モジュール１０と排熱パイプ２００とが粘着剤５１によって接着される。このような固定層５０により、位置決めの容易さと、固定力とを両立させることができる。
【００３８】
以上説明した固定方法により、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置１００では、円筒形状の排熱パイプ２００に対して、熱電変換モジュール１０が好適に位置決めされ、固定される。なお、上述した固定方法は一例であって、本発明はこれに限定されない。以下では、本発明における熱電変換モジュール１０の固定方法の他の例について説明する。
【００３９】
＜固定方法の変形例１＞
図８および図９は、固定方法の変形例１について説明するための図である。図８および図９には、１枚の放熱フィン３０に複数の開口部３１が設けられた様子が示されている。図８および図９には、複数の放熱フィン３０のうち、１枚の放熱フィン３０を側面から見た様子が示されている。図８および図９に示す例では、１枚の放熱フィン３０において、軸方向におけるそれぞれ異なる位置に、所定の間隔をおいて３つの開口部３１＿１〜３１＿３が設けられている。また、図８および図９に示す例では、それぞれの開口部３１＿１〜３１＿３の長軸方向は、排熱パイプ２００の軸方向に対してほぼ平行である。
【００４０】
このように１枚の放熱フィン３０に複数の開口部３１が設けられた場合、図示は省略するが、複数の固定部材４０が複数の開口部３１に通される。より具体的には、複数の開口部３１＿１〜３１＿３のそれぞれに、それぞれ異なる固定部材４０が通される。それぞれの固定部材４０において、上述した固定方法と同様に、所定の張力が与えられた状態で両端部同士が接続されることで、熱電変換モジュール１０が排熱パイプ２００に固定される。
【００４１】
このように複数の固定部材４０を用いて熱電変換モジュール１０の固定を行うことにより、１つの固定部材４０を用いる場合と比較して、熱電変換モジュール１０をより強固に排熱パイプ２００に固定することができる。
【００４２】
なお、１枚の放熱フィン３０における複数の開口部３１同士の所定の間隔（軸方向の間隔）については特に限定しないが、複数の固定部材４０の内側に空気が通ることができるだけの間隔であることが望ましい。
【００４３】
図８には、各開口部３１＿１〜３１＿３のフレキシブルシート２０外面からの距離（以下、高さと記載する）ｈ１〜ｈ３が等しい例が示されている。このような構成では、各開口部３１に通される固定部材４０に対して同じ張力を与えることで、熱電変換モジュール１０を軸方向におけるどの位置においても均等に固定することができる。この観点からすると、１枚の放熱フィン３０における複数の開口部３１同士の間隔は、均等であることが望ましい。
【００４４】
一方、図９には、各開口部３１＿１〜３１＿３のフレキシブルシート２０外面（放熱フィン３０の設置面）からの高さｈ１〜ｈ３が、それぞれ異なっている例が示されている。このような構成では、複数の開口部３１＿１〜３１＿３のそれぞれに通される複数の固定部材４０のフレキシブルシート２０外面からの高さがそれぞれ異なることになる。これにより、放熱フィン３０の周囲の軸方向に沿った空気の流れを、固定部材４０の内側の空間に効率よく取り込むことができるようになる。これにより、放熱フィン３０の放熱効率が向上するため、熱電変換モジュール１０の発電効率を向上させることができる。
【００４５】
＜固定方法の変形例２＞
図１０は、固定方法の変形例２について説明するための図である。図１０では、１つの放熱フィン３０に１つの開口部３１が設けられている場合において、長軸方向が軸方向に対して長軸方向が斜めになるように設けられた例について示されている。このような構成により、放熱フィン３０の周囲の軸方向に沿った空気の流れを、固定部材４０の内側の空間に効率よく取り込むことができるようになる。これにより、放熱フィン３０の放熱効率が向上するため、熱電変換モジュール１０の発電効率を向上させることができる。
【００４６】
＜固定方法の変形例３＞
図１１は、固定方法の変形例３について説明するための図である。図１１には、１枚の放熱フィン３０に、軸方向に対する長軸方向の角度がそれぞれ異なる複数の開口部３１が設けられている例が示されている。以下の説明において、軸方向に対する開口部３１の長軸方向の角度を、単に開口部３１の角度と記載する。
【００４７】
このような構成により、放熱フィン３０の周囲の軸方向に沿った空気の流れを、固定部材４０の内側の空間に効率よく取り込むことができるようになる。
【００４８】
なお、このように、貯軸方向を軸方向に対して斜めにした複数の開口部３１＿１〜３１＿３を設けた場合、固定部材４０により放熱フィン３０に掛かる力が軸方向における位置によって異なるため、固定力が分散されてしまう場合がある。このような場合、複数の開口部３１＿１〜３１＿３の角度を調節することにより、固定力の分散を抑えることができる。具体的には、図１２Ａに示すように、隣接する放熱フィン３０の軸方向における同じ位置の開口部３１（例えば３１＿１同士、もしくは３１＿２同士等）の角度を対称とする方法が挙げられる。もしくは、図１２Ｂに示すように、複数の放熱フィン３０において、軸方向における同じ位置の一群の開口部３１の角度を徐々に変化させる方法が挙げられる。
【００４９】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、隣接する３枚の放熱フィン３０＿１〜３０＿３の側面図を縦に３枚並べ、それぞれの放熱フィン３０に設けられた開口部３１＿１〜３１＿３を例示した図である。例えば図１２Ａにおいて、放熱フィン３０＿１における開口部３１＿１の角度は２０°、放熱フィン３０＿１における開口部３１＿１の角度は−２０°、放熱フィン３０＿３における開口部３１＿１の角度は２０°である。このように、図１２Ａでは、放熱フィン３０＿１における開口部３１＿１の角度と放熱フィン３０＿２における開口部３１＿１の角度とが対称となっている。他の開口部３１＿２，３１＿３についても同様である。なお、図１２Ａ、図１２Ｂおよびその説明では、軸方向のうち右方向から反時計回りの角度を正の角度、時計回りの角度を負の角度としている。
【００５０】
また、図１２Ｂにおいて、放熱フィン３０＿１における開口部３１＿１の角度は２０°、放熱フィン３０＿１における開口部３１＿１の角度は２５°、放熱フィン３０＿３における開口部３１＿１の角度は３０°である。このように、図１２Ｂでは、放熱フィン３０＿１〜３０＿３で、開口部３１＿１の角度が徐々に変化している。他の開口部３１＿２，３０＿３についても同様である。
【００５１】
＜作用・効果＞
本発明の熱電変換装置１００は、筒状の排熱パイプ２００（熱源）を囲むように配置され、一方の面が排熱パイプ２００の外面と熱的に接続される、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の他方の面側に配置される複数の放熱フィン３０と、を備え、複数の放熱フィン３０は、熱電変換モジュール１０および複数の放熱フィン３０を締め付けて固定する固定部材４０が通される開口部３１をそれぞれ有する。
【００５２】
このような構成により、熱電変換モジュール１０を熱源にしっかり固定することができる。
【００５３】
また、固定部材４０の熱伝導率を放熱フィン３０と同等以上とすることで、固定部材４０を設けたことによって放熱フィン３０の周囲へ流れ込む空気の流れが阻害されることによる、放熱フィン３０の放熱効率の悪化を補うことができる。これにより、熱電変換モジュール１０の発電効率を担保することができる。
【００５４】
＜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。
【００５５】
上述した例では、熱電変換モジュール１０は、排熱パイプ２００の全周を囲んでいる構成としたが、本発明はこれに限定されず、排熱パイプの一部のみを熱電変換モジュールで囲む構成としてもよい。また、放熱フィンが排熱パイプの一部のみを囲む構成としてもよい。
【００５６】
排熱パイプ２００は円筒形状でなくてもよく、例えば角柱状等としてもよい。
【００５７】
上述した例では、固定部材４０は帯状の部材であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定部材は、紐状でもよい。その場合、放熱フィンの開口部は、円形状、楕円形状等の穴であってもよい。
【００５８】
また、上述した例では、固定部材４０の両端部４０Ｅ同士を接続部材４１にて接続することで、固定部材４０が熱電変換モジュール１０を熱源である排熱パイプ２００に対して固定していたが、本発明はこれに限定されない。固定部材４０が所定の張力を与えた状態でループをなすようにするためには、例えば上述の方法の他に、例えばバックル等を用いてもよいし、固定部材の端部同士を重ねた状態でネジ止め等してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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】
【００６０】
１００  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  フレキシブルシート
３０，３０＿１，３０＿２，３０＿３  放熱フィン
３１，３１＿１，３１＿２，３１＿３  開口部
４０  固定部材
４０Ｅ  両端部
４１  接続部材
５０  固定層
５１  粘着剤
５２  磁石
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５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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