(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスの立設部位及び底辺部位に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスのＵ字状部の内側に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
細径トンネルヒートパイプを内蔵した一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスと、該一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置。
【請求項４】
細径トンネルヒートパイプを内蔵した一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス及び該一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスに直交させてなる他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスと、一つの及び他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスの上辺、下辺及び中間辺の間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は本装置の熱源と冷却機構の間に於いて、熱電変換素子及び薄型プレートヒートデバイスを用いて発電量を増やすことを可能にする発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発電装置に用いる熱電変換素子の技術の一例としては図９に示す特開２００３−２８２９７２号公開特許公報に開示されたものがある。これについて説明すれば、熱電素子は大きく分類して熱電変換素子とペルチェ素子に分けられる。熱電変換素子は、熱電変換素子の両端に温度差を与えることで両端間に熱起電力を発生するゼーベック効果を利用して熱エネルギーを直接電力に変換する素子である。熱電変換素子によれば、Ｐ型半導体とＮ型半導体の相異なる熱電変換材料を熱的に並列に置き、素子を電気的に直列に接続して外部に負荷を接続して閉回路を構成することで回路に電流が流れ、電力として取り出すことができる。
また、ペルチェ素子は、Ｐ型半導体とＮ型半導体の相異なる熱電変換材料を熱的に並列に置き、素子を電気的に直列に接続して外部に負荷を接続して閉回路を構成し、回路に一方向に電流を流したときにＰ型半導体とＮ型半導体の接合部においては電流方向に依存して熱が放出、あるいは吸収される。この現象はペルチェ効果と呼ばれ、電流方向を変えると放熱と吸熱が逆転する。ペルチェ素子においてはこの接合部の方向をそろえて形成してあり、直流電流を流すとペルチェ素子の一方側が吸熱側すなわち低温側となり、他方側が放熱側すなわち高温側となる。多くはこの吸熱側を用いて冷却、あるいは温度制御に利用されている。上記熱電変換素子とペルチェ素子は上記ゼーベック効果を用いて発電するか、あるいは素子に給電してペルチェ効果により冷却させるかの違いで、基本的な構成はほぼ同一である。
熱電変換素子ＡはＰ型半導体からなる柱１とＮ型半導体からなる柱２の両端に接合用の半田層３を形成し、前記柱を交互に配列する。一方、絶縁基板４の所望の位置に電極層５をメタライズ形成した後、上記整列させた柱に上下電極層５を形成した絶縁基板４で挟み込んだ状態でリフローさせ半田層３を溶解して接合させる。その後、ペルチェ素子Ａの端部の引き出し電極部６に電力導線７を接続して熱電変換素子Ａが完成する。そして、該熱電変換素子Ａの吸熱側Ａ１を図１０に示すように熱源８に例えば熱伝導グリス等の熱伝導度の高い物質（図示せず）を介して貼着して、熱源８からの熱を熱電変換素子Ａの吸熱側が吸熱し、熱電変換素子Ａの冷却側Ａ２を冷却する。
熱電変換素子とヒートパイプを組み合わせた発電装置は特開２００１−２８２３９６号公開特許公報に開示されたものがある。ヒートパイプの一端側を熱源と接触させ、該ヒートパイプの他端に熱電変換素子の一面側を接触させ、且つ、熱電変換素子の他面側を冷却機構に接触させる方法が明記されている。しかし、この方法では、熱電変換素子を配置するための表面積が確保できず、且つ、ヒートパイプの断面形状を四角にすることで熱を輸送する部分の熱抵抗が増すため、熱電変換素子との接触面の温度が上がらず、十分な発電量が得られない。
特開２００８−１４３４３２公開特許公報に開示されたものがある。通常のヒートパイプの断面は円形であり、また、熱電変換素子の接触面は平面であるため、ヒートパイプをつぶし、平面に成形するか、もしくはヒートパイプと熱電変換素子との間に受熱板を設けることが一般的である。しかし、この方法では、上記と同様に熱電変換素子との接触面の温度が上がらず、十分な発電量が得られない。また、ヒートパイプは曲げるために、直径が少なくとも約３倍の曲げＲが必要で、スペースが狭い場合はパイプの径を小さくする必要がある。そのため、熱の輸送量も小さく、且つ、熱電変換素子との接触面が小さくなり、十分な発電量が得られない。さらに熱電変換素子との接触面積を大きくするために、複数のヒートパイプを並列に配置する必要があるが、同じ形状で平面度を出すことが困難であり、接触面積を増やすことが難しい。
【特許文献１】特開２００３−２８２９７２号公開特許公報
【特許文献２】特開２００１−２８２３９６号公開特許公報
【特許文献３】特開２００８−１４３４３２号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術に於ける前述した発電装置は上述した構成、作用であるので次の問題点が存在した。すなわち、熱電変換素子を熱源と冷却機構の間に挟みこもうとしたとき、十分な発電量を得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る発電装置は叙上の問題点を解決すべく発明したものであり、発電装置を狭隘な取付け場所や種々の発熱部材に取付けた場合に於いて、当該発電装置に於ける高温側の熱を効率的に電力に変換することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、複数の細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスの立設部位及び底辺部位に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスのＵ字状部の内側に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置。
請求項３記載の発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスと、該一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス及び該一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスに直交させてなる他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスと、一つの及び他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスの上辺、下辺及び中間辺の間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る発電装置は上述した構成を有するので次の効果がある。
すなわち、請求項１に記載した本発明によれば、複数の細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスの立設部位及び底辺部位に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置を提供する。
このような構成としたので、熱源の熱を薄型プレートヒートデバイスにより拡散し、拡散された該薄型プレートヒートデバイス上に複数の熱電変換素子を配設して、発電量を増加させると共に、狭隘な場所に設置可能であり、その利用範囲は極めて広いという効果がある。
請求項２に記載した本発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスと、該薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスのＵ字状部の内側に熱伝導グリスで貼着されかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置を提供する。
このような構成としたので、熱源の熱を薄型プレートヒートデバイスにより拡散し、拡散された該薄型プレートヒートデバイス上に複数の熱電変換素子を配設して、発電量を増加させると共に、薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスを備えたので、
さらに多くの熱電変換素子を配設することが可能となり、発電量を増すという効果がある。
請求項３に記載した本発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスと、該一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置を提供する。
このような構成としたので、熱源の熱を薄型プレートヒートデバイスにより拡散し、拡散された該薄型プレートヒートデバイス上に複数の熱電変換素子を配設して、発電量を増加させると共に、一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスを備えたので、熱源の熱を薄型プレートヒートデバイスにより拡散し、拡散された該薄型プレートヒートデバイス上に複数の熱電変換素子を配設し、さらに、該熱電変換素子の該薄型プレートヒートデバイスと接触した一面とは反対の面にさらに冷却機構と熱的に接続された薄型プレートヒートデバイスと接触させることにより、熱源を効率よく冷却するとともに、発電量を増加させるという効果がある。
請求項４に記載した本発明によれば、細径トンネルヒートパイプを内蔵した一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス及び該一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスに直交させてなる他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスと、一つの及び他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスの上辺、下辺及び中間辺の間に介装すると共に熱伝導グリスで貼着しかつ直流電流を取り出す各リード線を備えた複数の熱電変換素子とで構成したことを特徴とする発電装置を提供する。
このような構成としたので、熱源の熱を薄型プレートヒートデバイスにより拡散し、拡散された該薄型プレートヒートデバイス上に複数の熱電変換素子を配設して、発電量を増加させると共に、一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス及び該一つの薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスに直交させてなる他の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイスを備えたので、本装置のコンパクト化を実現し、狭隘な場所であっても更に多くの熱電変換素子を配設することが可能となり、発電量を増加させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は本発明に係る発電装置の実施の形態としての発電装置を示す斜視図である。
図２は本発明に係る発電装置に適用する熱電変換素子の絶縁伝熱板の一部を破断した熱電変換素子の斜視図である。
図３は本発明に係る発電装置に適用する薄型プレートヒートデバイスの平面図である。
図４は図３の薄型プレートヒートデバイスの一つの例の内部構造を示す部分拡大水平断面図である。
図５は本発明に係る発電装置に適用する薄型プレートヒートデバイスの他の例を示す垂直断面図である。
図６は本発明に係る発電装置の実施例１としての発電装置を示す斜視図である。
図７は本発明に係る発電装置の実施例２としての発電装置を示す正面図である。
図８は本発明に係る発電装置の実施例３としての発電装置を示す斜視図である。
図９は従来の技術に於ける熱伝導装置に用いる熱電変換素子の構成を示す図である。
図１０は従来の技術に於ける熱伝導装置の一例を示す斜視図である。
図１１は実施例４を示す図である。
図１２は実施態様１を示す図である。
図１３は実施態様２を示す図である。
図１４は実施態様３を示す図である。
図１５は実施態様４を示す図である。
【符号の説明】
【０００７】
Ｂ 熱電変換素子
Ｂ１〜Ｂ５ 熱電変換素子
ｃ 直流電流方向
Ｅ 発電装置
Ｆ 発電装置
Ｇ 発電装置
Ｈ 発電装置
９ 負荷
１０ａ 絶縁伝熱板
１０ｂ 絶縁伝熱板
１１ 電極層
１１ａ 下部電極
１１ｂ 上部電極
１２ Ｐ型半導体素子
１３ Ｎ型半導体素子
１４ リード線
１５ 薄型プレートヒートデバイス
１５Ａ 薄型プレート
１５Ｂ 受熱部
１５Ｃ 放熱部
１６ ループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ
１６ａ 作動液
１６ｂ 還流管路
１７ 薄型プレートヒートデバイス
１８ 単位薄板
１８ａ 長尺蛇行細溝
１９ 平薄板
２０ 薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス
２１ 熱伝導グリス
２２ 熱源
２３ 冷却機構
２４ 薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス
２５ 熱源
２６ 冷却機構
２７ 薄型プレートヒートデバイス
２７Ａ 一方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス
２７Ａ１ 一方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスの底面部
２７Ｂ 他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス
２７Ｂ１ 他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイスの上面部
２８ 熱源
２９ 冷却機構
３０ 薄型プレートヒートデバイス
３０Ａ 一方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイス
３０Ｂ 他方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイス
３０ａ 一方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの下辺
３０ｂ 一方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの中間辺
３０ｃ 一方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの上辺
３０ｄ 他方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの下辺
３０ｅ 他方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの中間辺
３０ｆ 他方の薄型Ｓ字状プレートヒートデバイスの上辺
１３１ 燃焼室
１３２ 排気ガスを送り出す配管
１３３ 水を送り込む配管
１３４ 温水を送り出す配管
１３５ 薄型プレートヒートデバイス
１３６ 薄型プレートヒートデバイス
１３７ 熱電変換素子
１４１ 焼却炉
１４２ 排気ガスを送り出す配管
１４３ 焼却炉壁面
１４４ 薄型プレートヒートデバイス
１４５ ヒートシンク
１４６ 薄型プレートヒートデバイス
１４７ 熱電変換素子
１５１ 焼成炉
１５２ 排気ガスを送り出す配管
１５３ 薄型プレートヒートデバイス
１５４ ヒートシンク
１５５ 薄型プレートヒートデバイス
１５６ 熱電変換素子
１６１ モーター
１６２ 冷却液を供給する配管
１６３ 冷却液を送り出す配管
１６４ 薄型プレートヒートデバイス
１６５ 薄型プレートヒートデバイス
１６６ 熱電変換素子
１７１ 薄型プレートヒートデバイス
１７２ 薄型プレートヒートデバイス
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る発電装置に於ける実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る発電装置の実施の形態としての発電装置Ｅを示す斜視図である。
本発明に係る発電装置Ｅに於ける実施の形態の説明に先立ち、先ず本発明に係る発電装置Ｅに適用する熱電変換素子の動作原理について図２に基づいて詳細に説明する。
熱電変換素子Ｂは、異なる材料でつくられた２つの導体からなり、熱電変換素子間に温度差が生じた際にゼーベック効果により２つの導体に電流が流れ発電装置として動作する。熱電変換素子Ｂの基本的構成は、図２に示すように、２枚のセラミックス等の絶縁伝熱板１０ａ、１０ｂの間に、電極層１１を介してＰ型半導体素子１２及びＮ型半導体素子１３が交互に接続・配置されており、電気的には直列に、熱的には並列に接続される。絶縁伝熱板１０ｂが吸熱面になり、絶縁伝熱板１０ａが冷却面になり、リード線１４の矢印方向に電流が流れる。
熱電変換素子Ｂは、絶縁伝熱板１０ａと１０ｂに温度差が加わると、該絶縁伝熱板１０ａと１０ｂと接触している電極１１ａと１１ｂを介して、フェルミ準位の異なる金属Ｎ型半導体１３とＰ型半導体１２との間に、正孔の移動による電界が発生し、Ｎ型半導体１３の下側に接続した下部電極１１ａからＮ型半導体１３を通過して上部電極１１ｂを通ってＰ型半導体１２の下部電極１１ａへの起電力が起こる。
次に、本発明に係る発電装置Ｅに適用する薄型プレートヒートデバイスの一つの例について、図３及び図４に基づき詳細に説明する。
図３は薄型プレートヒートデバイス１５であってその一部を切欠した平面図、図４は薄型プレートヒートデバイス１５の内部構造を示す図であって、図３に於いてその部分拡大水平断面図である。
薄型プレートヒートデバイス１５は大きな熱量を円滑に輸送するように設計されている。また薄型プレートヒートデバイス１５の内部はループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６を内蔵しておりこのループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６の内部に封入した図４に示すように作動液１６ａが還流管路１６ｂにＤ方向に流送する。そしてこの作動液１６ａの内圧に対して該プレートヒートデバイス１５のループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６が十分な強度を有する必要がある。このような各種の条件を満足する薄型プレートヒートデバイス１５は薄型プレート１５Ａ内に前述したループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６を備えてある。
そして、こような単位対のループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６の群は相互に連結連通されて、平面状に構成されて一体化されてある。このように一体化されたループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６の群は、一括して密閉封止され且つ真空脱気された上で所定の二相凝縮性作動液の所定量が封入されてヒートパイプ化されて、構成されている。図４において１５Ｂは受熱部の位置を示し、１５Ｃは放熱部の位置を示す。
次に、本発明に係る発電装置Ｅに適用する薄型プレートヒートデバイスの他の例について図５に基づき詳細に説明する。１７は薄型プレートヒートデバイスであって、熱伝導性の良好な金属からなる単位薄板１８及び平薄板１９の溶接積層体でなる。単位薄板１８の溶接面には積層に先立って予め一連の長尺蛇行細溝１８ａが形成されてある。該長尺蛇行細溝１８ａの形成は切削、放電加工、プレス成形等何れの手段によってなされたものであっても良い。長尺蛇行細溝１８ａは積層により密閉蛇行細径として構成され、この密閉蛇行細径に所定の作動液１６ａの所定量が封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ１６として構成されてある。
図５は長尺蛇行細溝１８ａが形成されてある単位薄板１８と細溝が形成されていない単なる平薄板１９とが積層されてある例である。
単位薄板１８に内蔵したループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６はターン部の曲率半径を極限に至るまで小さくできる。そして細溝幅に溝山の幅１ｍｍ程度を加算しただけのピッチで高密度に配接することが可能となり、多数ターンの細管ヒートパイプを内蔵することが出来る。従って高性能で且つ厚さの薄いプレート形ヒートパイプを構成することが可能になる。一例としては外径３ｍｍ内径２ｍｍの蛇行細管ヒートパイプに替えて細管ヒートパイプを内蔵する場合は径２ｍｍの細管をピッチ３ｍｍで内蔵することが可能であり、１００ｍｍ幅の中に３３本を配設した厚さ５ｍｍのプレート形ヒートパイプを構成することが可能となる。そして作動液１６ａの循環及び振動に際して無駄な抵抗の発生が少ないことが利点である。
薄型プレートヒートデバイス１５、１７に内蔵しているループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６や長尺蛇行細溝１８ａは何れもどのような設置条件や配置形態又は保持姿勢でも作動液１６ａの流送が活発に作動する特性があることを共通の利点としている。従って本発明ではこれらのループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６等を内蔵する薄型プレートヒートデバイス１５、１７は、従来の熱電変換素子Ａのみでなる熱電素子が具有する問題点をすべて解決するものである。加えてＩＴ業界等に於ける機器の小型化、軽量化及び高密度集積化により、薄型プレートヒートデバイス１５、１７に内蔵されるループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６や長尺蛇行細溝１８ａはその重量と雖も無視出来なくなりつつあり、一層の小型軽量化が要求され、本発明はこれに対処できる。
次に本発明に係る発電装置Ｅに於ける構成について、図１に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る発電装置Ｅの一例を示す斜視図であって、理解のために後述する熱源及び冷却機構を配備した構成について図示している。Ｂは各前記熱電変換素子であり、２０は薄型Ｌ字状プレートヒートデバイスである。薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０は金属平板をＬ字状に曲げ加工してあり、図１に示すように薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の一方側に複数の熱電変換素子Ｂを貼着する。ここでは４個の熱電変換素子Ｂを貼着しており、その立設部位に３個の、底辺部位に１個又は複数個の熱電変換素子Ｂを貼着する。全ての熱電変換素子Ｂを前記薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０に貼着するとき複数の熱電変換素子Ｂに於ける４個の全ての貼着面つまり図２に示す絶縁伝熱版１０ｂの側が例えば吸熱面側になるように配設する。
尚、本発明に係る発電装置Ｅの取り付け位置や設計条件、配置形態又は保持姿勢等はその使用目的により複数の熱電変換素子Ｂの貼着面を吸熱面側に限定せず冷却面側にしてもよい。この例では各熱電変換素子Ｂの吸熱面側を貼着面とする。具体的には各熱電変換素子Ｂの一方の絶縁伝熱板（図２に示す絶縁伝熱板１０ａに相当）を前記薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の金属平板（図３、図５に示す薄型プレート１５Ａ、平薄板１９に相当）に貼着する。各熱電変換素子Ｂと薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の貼着面は微小な隙間（図示せず）が存在するが、その隙間に熱伝導率の良好な粘着物例えば熱伝導グリス２１や接着剤を塗布・充填する。このとき、該隙間に充填した熱伝導グリス２１に気泡を封止しないように、また熱伝導グリス２１の厚さが厚くならないように熱電変換素子Ｂと薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０を互いに摺り合わせて圧接する。尚、熱伝導グリス２１は酸化亜鉛等の金属微粉末を混練したシリコーングリス等や銀ペイントのような熱伝導率が大きく良好な熱伝導を得る上で塗布剤として有効なものを採用する。
尚、本発明は上記薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０をこの形状に限定せず、本発明に係る発電装置Ｅの設置場所や設計条件等により平板状でなる矩形や正方形等各種の形状であっても差支えない。
２２は本発明に係る発電装置Ｅを設置することによって吸熱する熱源である。図１に於いて本発明に係る発電装置Ｅと熱源２２は離間して図示しているが、実施形態に於いては熱源２２を薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の他方側、つまり金属平板（図３、図５に示す薄型プレート１５Ａ、平薄板１９に相当）に密着させる。その際は前記熱伝導グリス２１等を介在させて密着させ、熱源２２と薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０を熱的に一体化する。
２３は本発明に係る発電装置Ｅによって熱源２２から吸収した熱を熱電変換素子の発電を促すための冷却機構である。図１に於いて本発明に係る発電装置Ｅと冷却機構２３は離間して図示しているが、実施形態に於いては立設・配設された３個の各熱電変換素子Ｂ及び底辺部位に配設された１個の熱電変換素子Ｂの他方の絶縁伝熱板（図２に示す絶縁伝熱板１０ｂに相当）に密着させる。その際は前記熱伝導グリス２１等を介在させて密着させ、冷却機構２３と前記熱電変換素子Ｂを熱的に一体化する。
次に本発明に係る発電装置Ｅの実施の形態に於ける動作等を説明する。図１に於いて
熱源２２から熱が薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の他方側、つまり薄型プレート１５Ａ、単位薄板１８（図３、図５に示す）に熱伝導する。そこで、薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０のループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６や長尺蛇行細溝１８ａに封入された作動液１６ａが潜熱を摂取して蒸発する。その蒸気は該薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０のループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６や長尺蛇行細溝１８ａを介して蒸発部（図示せず）から送出される。一方、液相の作動液１６ａは蒸発部（図示せず）の内周面に供給されると共に潜熱として熱を輸送することができる。この輸送速度が高速であって、効率よく輸送される。
前記ループ型蛇行細径トンネルヒートパイプ１６や長尺蛇行細溝１８ａは、蛇行パターン数が多い程輸送性能を向上させる。トップヒートモードに於ける性能がボトムヒートモードのときの性能と大差なく良好に作動させるためには１００（ｍｍ）幅の中に３０ターン以上が必要とされる。
而して前記薄型Ｌ字状プレートヒートデバイス２０の一方側、つまり金属平板（図３、図５に示す薄型プレート１５Ａ、平薄板１９に相当）に高速かつ効率的に輸送された熱は４個の熱電変換素子Ｂの絶縁伝熱板１０ａに熱的に接続され、一方、冷却機構２３は熱電変換素子Ｂの絶縁伝熱板１０ｂへと熱的に接続される。熱電変換素子Ｂの基本的構成は、２枚のセラミックス等の絶縁伝熱板１０ａ、１０ｂの間に、電極層１１を介してＰ型半導体素子１２及びＮ型半導体素子１３が交互に接続・配置されており、電気的には直列に、熱的には並列に接続される。熱電変換素子Ｂは、絶縁伝熱板１０ａと１０ｂに温度差が加わると、該絶縁伝熱板１０ａと１０ｂと接触している電極１１ａと１１ｂを介して、フェルミ準位の異なる金属Ｎ型半導体１３とＰ型半導体１２との間に、正孔の移動による電界が発生し、Ｎ型半導体１３の下側に接続した下部電極１１ａからＮ型半導体１３を通過して上部電極１１ｂを通ってＰ型半導体１２の下部電極１１ａへの起電力が起こる。
すなわち、本発明に係る発電装置Ｅは各種の自動車機器や建築設備機器に応用できる。
【実施例１】
【０００９】
次に本発明に係る発電装置の実施例１である発電装置Ｆを図６に基づいて詳細に説明する。
図６は本発明に係る発電装置Ｆを示す斜視図である。Ｂは前記熱電変換素子であり、２４は薄型Ｕ字状プレートヒートデバイスである。薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４は金属平板をＵ字状に曲げ加工してあり、図６に示すように薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４のＵ字状部の内側に複数の熱電変換素子Ｂを貼着する。ここでは薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４の左・右縦方向の内側にそれぞれ３個の熱電変換素子Ｂを貼着し、薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４の底面の内側に水平方向１個の熱電変換素子Ｂを貼着し、合計７個の熱電変換素子Ｂを配設している。熱電変換素子Ｂと薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４を貼着するときは前記熱伝導グリス２１を介して貼着し、上述の通り、良好な熱伝導を得るために熱電変換素子Ｂと薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４を互いに摺り合わせて圧接する。
２５は本発明に係る発電装置Ｆによって吸熱するべき熱源である。図６に於いて本発明に係る発電装置Ｆと熱源２５は前記熱伝導グリス２１等を介在させて密着させ、熱源２５と薄型Ｕ字状プレートヒートデバイス２４を熱的に一体化する。
２６は本発明に係る発電装置Ｅによって熱源２５から吸収した熱を熱電変換素子の発電を促すべき冷却機構である。図６に於いて本発明に係る発電装置Ｆと冷却機構２６は、左・右縦位置に配設された各々３個の熱電変換素子Ｂの内側面と水平に配設した１個の熱電変換素子Ｂの上面に密着させる。その際は前記熱伝導グリス２１等を介在させて密着させ、冷却機構２６と前記熱電変換素子Ｂを熱的に一体化する。
尚、上述した構成や動作等の説明は本発明に係る発電装置の実施の形態の説明と略同一であり、同一番号、同一符号を付し、その説明を省略する。
【実施例２】
【００１０】
次に本発明に係る発電装置の実施例２である発電装置Ｇを図７に基づいて詳細に説明する。
２７は当該実施例２に適用した薄型プレートヒートデバイスであって、一方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ａと他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ｂとの組合せで構成される。この両者間に複数、例えば４個の熱電変換素子Ｂを介装してある。該一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ａ、２７Ｂはそれぞれ金属平板を略Ｚ字状に曲げ加工してあって図７に示すようにそれぞれの内側に複数の熱電変換素子Ｂを貼着する。
尚、図中２８は熱源、２９は冷却機構であって、一方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ａの底面部２７Ａ１を密着・接合させている。また、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ｂは上面部２７Ｂ１を密着・接合させている。そして、各熱電変換素子Ｂの表・裏面と一方、他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ａ、２７Ｂとの間には熱伝導グリス等を介在させて密着する。
尚、実施例２の構成は図１に示す実施の形態のものの構成に於いて、複数の熱電変換素子Ｂと低温側部材２３との間に他方の薄型略Ｚ字状プレートヒートデバイス２７Ｂを介在させた技術思想を付加したものである。
また、上述した構成や動作等の説明は本発明に係る発電装置の実施の形態の説明と略同一であり、同一番号、同一符号を付し、その説明を省略する。
【実施例３】
【００１１】
次に本発明に係る発電装置の実施例３である発電装置Ｈを図８に基づいて詳細に説明する。
３０は当該実施例３に適用した薄型プレートヒートデバイスであって、一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａと、それに直交して組み合わせた他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂとで構成される。この両者間に複数の、例えば５個の熱電変換素子Ｂ１ないしＢ５のそれぞれを一方、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａ、３０Ｂの各表・裏面間に介装した構成である。一方、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａ、３０Ｂは金属平板をそれぞれ略Ｓ字状に曲げ加工してあって、図８に示すように一方、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａ、３０Ｂが互いに交差するように配置する。そして一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの下辺３０ａの上面と他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの下辺３０ｄの下面との間に熱電変換素子Ｂ１を介装する。
また、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの下辺３０ｄの上面と一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの中間辺３０ｂの下面との間に熱電変換素子Ｂ２を介装する。
また、一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの中間辺３０ｂの上面と他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの中間辺３０ｅの下面との間に熱電変換素子Ｂ３を介装する。
また、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの中間辺３０ｅの上面と一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの上辺３０ｃの下面との間に熱電変換素子Ｂ４を介装する。
さらに、一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの上辺３０ｃの上面と他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの上辺３０ｆの下面との間に熱電変換素子Ｂ５を介装する。そして、前記一方、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａ、３０Ｂの各上、下面と各熱電変換素子Ｂ１ないしＢ５の表・裏面とは前述した各実施例の構成例と同様に熱伝導グリス２１等を介在させて貼着する。このように構成したことでコンパクト化される一方、他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａ、３０Ｂから各熱電変換素子Ｂ１ないしＢ５に熱伝導することができる。
尚、図中３１は熱源、３２は冷却機構であって、熱源３１は一方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ａの下辺３０ａの下面に前記熱伝導グリス２１等を介在させて貼着する。また、低温側部材３２は他方の薄型略Ｓ字状プレートヒートデバイス３０Ｂの上辺３０ｆの上面に前記熱伝導グリス２１等を介在させて貼着する。また、当実施例３に於いて熱電変換素子Ｂ１、Ｂ４及びＢ５に配設されたリード線１４は本発電装置Ｈの前方に引出され、また、熱電変換素子Ｂ２及びＢ３に配設されたリード線１４は本発電装置Ｈの後方に引出された構成となる。また、上述した構成や動作等の説明は本発明に係る発電装置の実施の形態の説明と略同一であり、同一番号、同一符号を付し、その説明を省略する。
以上、実施例では熱電変換素子として半導体を用いた場合を説明してきたが、異なる金属同士を接触させても同様に発電装置を構成することができる。
【実施例４】
【００１２】
次に本発明に係る発電装置の実施例４である発電装置Ｇを図１１に基づいて詳細に説明する。
当該発電装置Ｇは熱源に対して熱的、例えばグリス等で接続された一方の薄型プレートヒートデバイス１７１と冷却機構に対して熱的、例えばグリス等で接続された他方の薄型プレートヒートデバイス１７２との組合せを積層した構成される。この両者間にそれぞれ複数、例えば４個の熱電変換素子Ｂを介装してある。
尚、実施例４の構成は図７に示す実施の形態のものの構成に於いて、該構成を積層させた技術思想を付加したものである。
また、上述した構成や動作等の説明は本発明に係る発電装置の実施の形態の説明と略同一であり、同一番号、同一符号を付し、その説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以下に本発明の実施態様の例を示す。
実施態様１
図１２において、燃焼室１３１と該燃焼室からの排気ガスを送り出す配管１３２、及び該燃焼室の周りを取り囲む水を送り込む配管１３３と該燃焼室により温められた温水を送り出す配管１３４等により構成されるボイラーにおいて、排気ガスを送り出す配管に熱的に接続された一方の薄型プレートヒートデバイス１３５と、水を送り込む配管に熱的に接続された他方の薄型プレートヒートデバイス１３６との間に熱的に接続された少なくとも１つの熱電変換素子１３７を配置した発電装置を少なくとも１つ設置した設備である。
実施態様２
図１３において、焼却炉１４１と該焼却炉からの排気ガスを送り出す配管１４２等を有する設備において、該焼却炉壁面１４３、あるいは排気ガスを送り出す配管に熱的に接続された一方の薄型プレートヒートデバイス１４４と、ヒートシンク１４５に熱的に接続された他方の薄型プレートヒートデバイス１４６との間に熱的に接続された少なくとも１つの熱電変換素子１４７を配置した発電装置を少なくとも１つ設置した設備である。
実施態様３
図１４において、焼成炉１５１と該焼成炉からの排気ガスを送り出す配管１５２等を有する設備において、排気ガスを送り出す配管に熱的に接続された一方の薄型プレートヒートデバイス１５３と、ヒートシンク１５４に熱的に接続された他方の薄型プレートヒートデバイス１５５との間に熱的に接続された少なくとも１つの熱電変換素子１５６を配置した発電装置を少なくとも１つ設置した設備である。
実施態様４
図１５において、モーター１６１と該モーターに冷却液を供給する配管１６２と温められた冷却液を送り出す配管１６３等で構成された自動車用モーターにおいて、冷却液を送り出す配管に熱的に接続された一方の薄型プレートヒートデバイス１６４と、冷却液を供給する配管に熱的に接続された他方の薄型プレートヒートデバイス１６５との間に熱的に接続された少なくとも１つの熱電変換素子１６６を配置した発電装置を少なくとも１つ設置した製品である。
【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７】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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