(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂供給口から投入された成形品の材料となる樹脂材料を加熱溶融する加熱筒を備えた射出成形機であって、
前記加熱筒と前記樹脂供給口の温度制御部との間に熱電変換装置を備え、該加熱筒と該温度制御部との間に生じる温度差を利用し該熱電変換装置によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有することを特徴とする発電装置を備えた射出成形機。
【請求項２】
前記熱電変換素子を複数配置して熱電変換素子群とし、該熱電変換素子群の断面を略三角形のくさび型に形成し、
加熱筒を固定する加熱筒フランジ側から該熱電変換素子群を押圧固定することで、該熱電変換素子群を加熱筒側と樹脂供給口の温度制御部側の両面に密着させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置を備えた射出成形機。
【請求項３】
前記熱電変換素子を複数配置して熱電変換素子群とし、熱電変換素子群と加熱筒との間、若しくは、該熱電変換素子群と樹脂供給口の温度制御部との間にくさびブロックを挿入して、該熱電変換素子群を加熱筒側と樹脂供給口の温度制御部側の両面に密着させたことを特徴とする請求項１に記載の発電装置を備えた射出成形機。
【請求項４】
前記熱電変換装置によって発電された電気エネルギーを、前記射出成形機の制御装置のメモリの電源切断時のバックアップ電源として用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電装置を備えた射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置を備えた射出成形機に関し、特に、射出成形機の加熱筒が高温に加熱された際、その熱によって生じる温度差を利用し電力を発生させる熱電変換素子を配置した発電装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられている射出成形機は、加熱筒内に原料であるペレット状の熱可塑性樹脂を送り、加熱筒内に設けられた進退可能なスクリュにより樹脂を溶融しながらスクリュ先端のノズル側に送り出し、スクリュの先端側に設けたノズルから金型のキャビティに溶融樹脂を射出させ、金型のキャビティ内で溶融樹脂を冷却することで固化させた後、金型を開き、突き出しピンなどにより金型に張り付いている成形体を金型から外すことによって成形体の製造が行われている。
【０００３】
射出成形機の加熱筒には電熱ヒータが取り付けられており、この電熱ヒータは、ペレット状の樹脂を溶融するために加熱筒を加熱している。そして、射出成形機の加熱筒の樹脂供給口を介して成形材料である樹脂ペレットを供給するホッパへの加熱筒からの伝熱を防止するための断熱構造や冷却構造が、加熱筒と樹脂供給口との間に設けられている。  
特許文献１には、フロントプレートにおいてホッパおよび加熱筒を取り付けるノーズ部分とプレート本体が別体に構成され、加熱筒、ノーズ部分およびプレート本体がエアギャップを介して一体に組み付けられた射出ユニットの技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、射出成形機あるいは押出成形機の加熱筒において、加熱筒と成形機本体が断熱材あるいは断熱層を介して接触する構造をなした加熱筒の技術が開示されている。  
しかし、この電熱ヒータが発生する熱エネルギーの一部は、電熱ヒータ表面から空気中への放熱や加熱筒から機械本体側への伝熱などで無駄に消費されている。
この無駄に消費される熱エネルギーを減らすため、加熱筒を保温カバーによって空気中への放熱を抑えたり、ヒータと樹脂供給口との間に断熱層を設けたりするなどの対策が施されている。また、無駄に消費される熱エネルギーを電気エネルギーに変換し利用する試みもなされている。
【０００５】
特許文献３〜６には、装置の温度差が生じる箇所に熱電変換素子を取り付け、熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する技術が開示されている。また、特許文献７には、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、押出成形機や射出成形機において、加熱筒を覆うヒータカバーの外側表面部に熱発電素子を設け、加熱筒が高温に加熱された際、熱発電素子に伝達される熱と外気との温度差によって熱発電素子が電力を発生し、この電力を成形機等に備えた送風ファンなどの駆動力としたり、バッテリに蓄電して熱エネルギーを電気エネルギーとして再利用する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、車両のエンジンの排気部に装備され、エンジンから排出される高熱排気ガスの熱を受けて起電力を発生させる熱発電素子と、キースイッチの操作により開閉するスイッチ手段と、前記熱発電素子の起電力を受けて点灯するルームランプと、ドアの開閉により切り換え作動するドアスイッチとを直列接続した車両用室内照明装置の技術が開示されている。  
特許文献５には、熱電変換素子を車両用温冷蔵庫本体とエンジンの排気管とにそれぞれ取り付け、該排気管の該熱電変換素子によって発電された電気を該車両用温冷蔵庫本体の該熱電変換素子に給電するように接続し車両用温冷蔵庫の冷却用電力とする技術が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、冷却を必要とする部分にエンジンオイルを圧送して該冷却部を冷却するための油路として主循環油路と補助循環油路とを設け、主循環油路にはエンジンの運転により作動する主オイルポンプを備え、補助循環油路には補助オイルポンプを備え、該補助オイルポンプには、エンジンの停止後において冷却部が所定以上の温度の場合に該補助オイルポンプが駆動電流を供給する電源回路を設けており、該電源回路が、冷却部や排気管部に熱電変換素子を備え、該熱発電素子の熱起電力によって補助オイルポンプを駆動するように形成されているエンジンオイルにおけるエンジンオイルの循環装置の技術が開示されている。
【０００９】
特許文献７には、複数の熱電変換素子が可撓性のある素材を介して前記可撓性のある素材の両側に配置され、前記複数の熱電変換素子のうち前記可撓性のある素材が配置されている面の反対側の面に電極が配置されている熱電変換モジュールの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−２６９８１１号公報
【特許文献２】実開昭５８−１１７９１６号公報
【特許文献３】特開２００９−１４８９００号公報
【特許文献４】実開昭５９−１１４３４３号公報
【特許文献５】実開昭６１−３３７０８号公報
【特許文献６】実開昭６１−１０１６２７号公報
【特許文献７】特開２００９−４３７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
背景技術で説明した特許文献３に開示される技術では、加熱筒からの放熱により時間経過と共に加熱筒に取り付けられているヒータカバーと外気との温度差は小さくなるか、無くなり、その結果、加熱筒の胴部に装着されている熱発電素子の発電効率は悪化する。
【００１２】
一方、加熱筒の根元の樹脂供給口の温度が高くなり過ぎると、溶融前の樹脂ペレットが溶けて、加熱筒への樹脂ペレットの供給に支障をきたすため、加熱筒と樹脂供給口との間では冷却構造や断熱構造が配置されているように、加熱筒の根元付近（ホッパ取り付け箇所）では加熱筒の軸線方向で大きな温度勾配が生じている。  
そこで本発明の目的は、加熱筒と樹脂供給口の温度制御部との間に生じる温度勾配を利用し、熱電変換装置を用いてより効率的に熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機能を備えた射出成形機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願の請求項１に係る発明は、樹脂供給口から投入された成形品の材料となる樹脂材料を加熱溶融する加熱筒を備えた射出成形機であって、前記加熱筒と前記樹脂供給口の温度制御部との間に熱電変換装置を備え、該加熱筒と該温度制御部との間に生じる温度差を利用し該熱電変換装置によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有することを特徴とする発電装置を備えた射出成形機である。  
請求項２に係る発明は、前記熱電変換素子を複数配置して熱電変換素子群とし、該熱電変換素子群の断面を略三角形のくさび型に形成し、加熱筒を固定する加熱筒フランジ側から該熱電変換素子群を押圧固定することで、該熱電変換素子群を加熱筒側と樹脂供給口の温度制御部側の両面に密着させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置を備えた射出成形機である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記熱電変換素子を複数配置して熱電変換素子群とし、熱電変換素子群と加熱筒との間、若しくは、該熱電変換素子群と樹脂供給口の温度制御部との間にくさびブロックを挿入して、該熱電変換素子群を加熱筒側と樹脂供給口の温度制御部側の両面に密着させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置を備えた射出成形機である。  
請求項４に係る発明は、前記熱電変換装置によって発電された電気エネルギーを、前記射出成形機の制御装置のメモリの電源切断時のバックアップ電源として用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電装置を備えた射出成形機である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、加熱筒と樹脂供給口の温度制御部との間に生じる温度勾配を利用し、熱電変換装置を用いてより効率的に熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置を備えた射出成形機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】断面くさび型リング状熱電変換素子群を用いる本発明の実施形態を説明する図である。
【図２】断面くさび型リング状熱電変換素子群の構造を説明する図である。
【図３】断面くさび型直線状熱電変換素子群を用いる本発明の実施形態を説明する図である。
【図４】断面くさび型直線状熱電変換素子群の構造を説明する図である。
【図５】くさびブロックを直線状熱電変換素子群と樹脂供給口部の間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。
【図６】くさびブロックを直線状熱電変換素子群と加熱筒のフランジの間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。
【図７】くさびブロックをアーチ状熱電変換素子群と樹脂供給口の間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。
【図８】くさびブロックを加熱筒のフランジとアーチ状熱電変換素子群の間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。
【図９】熱電変換素子が発電する電力を、射出成形機を制御する制御装置のメモリのバックアップ電源に用いることを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各実施形態で共通または類似する部材の符号は同じにしている。
＜第１の実施形態＞
図１は、断面くさび型リング状熱電変換素子群を用いる本発明の実施形態を説明する図である。本発明の第１の実施形態は、加熱筒１を固定する際に使用するフランジ１ａと樹脂供給口５の間に形成されたリング状の断面略Ｖ字形状の溝１５に断面くさび型リング状熱電変換素子群１０を設置する形態である。
【００１８】
通常、射出成形機の射出ユニットは、型締ユニットに対して前方からフロントプレート、ムービングプレート、リアプレートを備える。フロントプレートは前面に前方へ突出したノーズ部を備え、この部分にホッパと加熱筒が取り付けられる。そして、ノーズ部には、ホッパから加熱筒に嵌挿されたスクリュに至る樹脂供給口が形成されている。図１は、上述した射出ユニットにおいて加熱筒１が取り付けられたノーズ部６の一部を図示したものである。
【００１９】
加熱筒１は、可塑化・計量・射出を行うためのスクリュが挿入されるスクリュ挿通孔２と、加熱筒１をノーズ部６に固定するために用いられるフランジ１ａを備える。また、加熱筒１のフランジ１ａの端面とノーズ部６の冷却管４の近傍にある端面の間には、加熱筒１の周りにリング状の断面略Ｖ字形状の溝１５が形成されている。そして、断面くさび型リング状熱電変換素子群１０の断面は略三角型のくさび型形状を成しており、リング状の断面略Ｖ字形状の溝１５に断面くさび型リング状熱電変換素子群１０がくさびのように挿入される。
【００２０】
リング状の断面略Ｖ字形状の溝１５を形成する高温側熱源となる加熱筒１に設けられたフランジ１ａの端面と、リング状の断面略Ｖ字形状の溝１５を形成する低温側となるノーズ部６の冷却管４の近傍の端面とに断面くさび型リング状熱電変換素子群１０の各面を密着させるために、くさびの役割をする断面くさび型リング状熱電変換素子群１０を加熱筒押さえフランジ１３の上から数本のくさび押さえボルト１２で適度に締め付ける。
【００２１】
加熱筒押さえフランジ１３には、加熱筒１を固定する加熱筒押さえボルト１１のボルト締付け力が断面くさび型リング状熱電変換素子群１０に加わらないように、円形の溝が加工され、この円形の溝はエアギャップ１４として、断熱効果を高めるために設けられた隙間でもある。なお、エアギャップ１４に可撓性および弾性のある断熱材を配置してもよい。加熱筒押さえフランジ１３には、熱電変換素子電極ケーブル逃がし孔１６が少なくとも１つ設けられている。断面くさび型リング状熱電変換素子群１０で発電された電気エネルギーは、熱電変換素子電極ケーブル逃がし孔１６に通して配設された配線を介して制御装置などに伝えられる。
【００２２】
ここで、図２を用いて断面くさび型リング状熱電変換素子群１０について説明する。図２（ａ），（ｂ）に示されるように、断面くさび型リング状熱電変換素子群１０は、電子が高温側から低温側へ移動するｎ型半導体からなるｎ型素子１０２と、正孔が高温側から低温側に移動するｐ型半導体からなるｐ型素子１０４を、電極１００を介して直列接続した熱電変換素子１対として、これをリング状に可撓性のある素材の上に図示しない絶縁材料を介して複数並べたものである。この可撓性のリング状の素材は、低温側接触部１０６と高温側接触部１０８を構成する。出力電極端子１００ａ，１００ｂは、低温側接触部１０６との境界に絶縁材料を介して低温側接触部１０６に固定されている。断面くさび型リング状熱電変換素子群１０で発電された電気エネルギーは、出力電極端子１００ａ，１００ｂを介して外部に取り出すことができる。なお、出力電極端子１００ａ，１００ｂは一組だけ設けることに限定されるものではない。
【００２３】
なお、低温側接触部１０６および高温側接触部１０８を、例えば、陽極酸化することにより表面を絶縁処理を施したアルミ材料や素材自体が絶縁性を有するもので構成する場合には、電極１００や出力電極端子１００ａ，１００ｂは直接、絶縁性の低温側接触部１０６や高温側接触部１０８に固定してもよい。他の実施形態についても同様である。
【００２４】
図２（ｂ）に示されるように、各ｎ型素子１０２と各ｐ型素子１０４は、上面と下面とを有する柱状形状であり、上面と下面は柱状部材の中心軸に対して両平面を延長した場合交差するように傾斜した構造である。このように上面と下面とが柱状部材の中心軸に傾斜した形状とすることにより、断面くさび型リング状熱電変換素子群１０は、断面くさび形形状の熱電変換素子群として構成される。
【００２５】
低温側接触部１０６はノーズ部６の一端面に面接触し、高温側接触部１０８は加熱筒１のフランジ１ａの端面に面接触する。断面くさび型リング状熱電変換素子群１０の両端部である、電極１００および出力電極端子１００ａ，１００ｂと、低温側接触部１０６および高温側接触部１０８の両側部に、非導電性の断熱板１１０ａを挟むことにより、高温側と低温側との熱接触および導通を回避している。そして、断熱板１１０ｂは、断熱板１１０ａに対して電極１００および出力電極端子１００ａ，１００ｂと反対面側から、蓋１１２で覆われている。
【００２６】
断面くさび型リング状熱電変換素子群１０の内周面である高温側接触部１０８は加熱筒１のフランジ１ａの端面と密着しているため高温となる。また、断面くさび型リング状熱電変換素子１０の外周面である低温側接触部１０６は温度制御された冷却管４と近接しているため低温となる。この外周面と内周面の温度差によって断面くさび型リング状熱電変換素子群１０は発電することができる。断面くさび型直線状熱電変換素子群２０で発電された電気エネルギーは、熱電変換素子電極ケーブル逃がし孔１６に通して配設された配線を介して制御装置などに伝えられる。
【００２７】
冷却管４は、ノーズ部６に図１（ａ），（ｂ）に示される正面図では上下の２本、水平方向に設けられるのみであるが、熱電変換素子の外周面の冷却効率を高めるため、両側の２本、垂直方向にも冷却管４を設けてもよい。熱電変換素子を可能な限り効率良く機能させるため、温度差を感知しない面にはエアギャップ１４を設け、外周面と内周面以外からの熱的影響を最小原に抑えているが、エアギャップ１４の代わりに断熱材を挟んでもよい。  
また、断面くさび型リング状熱電変換素子群１０を複数に分割し、断面くさび型アーチ状熱電変換素子群としてもよい。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
次に、図３に示される断面くさび型直線状熱電変換素子群を用いる本発明の実施形態を説明する。第２の実施形態は、図３に示されるように、ノーズ部６の冷却管４に沿うように直線状に熱電変換素子を並べ、断面がくさび型になるように形成した断面くさび型直線状熱電変換素子群２０を用いる構成である。
【００２９】
加熱筒１は、可塑化・計量・射出を行うためのスクリュが挿入されるスクリュ挿通孔２と、加熱筒１をノーズ部６に固定するために用いられるフランジ１ａを備える。また、加熱筒１のフランジ１ａの端面とノーズ部６の冷却管４の近傍にある端面の間には、冷却管４に沿うように直線状の断面略Ｖ字形状の溝２５が形成されている。
そして、断面くさび型直線状熱電変換素子群２０の断面は略三角型のくさび型形状をなしており、直線状の断面略Ｖ字形状の溝２５に断面くさび型直線状熱電変換素子群２０がくさびのように挿入される。
【００３０】
直線状の断面略Ｖ字形状の溝２５を形成する高温側熱源となる加熱筒１に設けられたフランジ１ａの端面と、直線状の断面略Ｖ字形状の溝２５を形成する低温側となるノーズ部６の冷却管４の近傍の端面とに、断面くさび型直線状熱電変換素子群２０の各面を密着させるために、くさびの役割をする断面くさび型直線状熱電変換素子群２０を加熱筒押さえフランジ１３の上から数本のくさび押さえボルト１２で適度に締め付ける。加熱筒押さえフランジ１３には、加熱筒１を固定する加熱筒押さえボルト１１のボルト締付け力が断面くさび型リング状熱電変換素子群２０に加わらないように、直線状の溝が加工され、この直線状の溝はエアギャップ１４として、断熱効果を高めるために設けられた隙間でもある。なお、エアギャップ１４に可撓性および弾性のある断熱材を配置してもよい。
【００３１】
ここで、図４を用いて断面くさび型直線状熱電変換素子群２０について説明する。図４（ａ）に示されるように、断面くさび型直線状熱電変換素子群２０は、電子が高温側から低温側へ移動するｎ型半導体からなるｎ型素子２０２と、正孔が高温側から低温側に移動するｐ型半導体からなるｐ型素子２０４を、電極２００を介して直列接続し熱電変換素子１対として、これを直線状に可撓性のある素材の上に絶縁材料を介して複数並べたものである。この可撓性のある直線状の素材は、低温側接触部２０６と高温側接触部２０８を構成する。出力電極端子２００ａ，２００ｂは、低温側接触部２０６との境界に絶縁材料を介して高温側接触部２０８に固定されている。断面くさび型直線状熱電変換素子群２０で発電された電気エネルギーは、出力電極端子２００ａ，２００ｂを介して外部に取り出すことができる。なお、出力電極端子２００ａ，２００ｂは一組だけ設けることに限定されるものではない。
【００３２】
図４（ｂ）に示されるように、各ｎ型素子２０２と各ｐ型素子２０４は、上面と下面とを有する柱状形状であり、上面と下面は柱状部材の中心軸に対して両平面を延長した場合交差するように傾斜した構造である。このように上面と下面とが柱状部材の中心軸に傾斜した形状とすることにより、断面くさび型リング状熱電変換素子群２０は、断面くさび形形状の熱電変換素子群として構成される。
【００３３】
低温側接触部２０６はノーズ部６の一端面に面接触し、高温側接触部２０８は加熱筒１のフランジ１ａの端面に面接触する。
断面くさび型直線状熱電変換素子群２０の両端部である、電極２００および出力電極端子２００ａ，２００ｂと、低温側接触部２０６および高温側接触部２０８の両側部に、非導電性の断熱板２１０ａを挟むことにより、高温側と低温側との熱接触および導通を回避している。そして、断熱板２１０ｂは、断熱板２１０ａに対して電極１００および出力電極端子１００ａ，１００ｂと反対面側から、蓋２１２で覆われている。
【００３４】
断面くさび型直線状熱電変換素子群２０の一方の面である高温側接触部２０８は加熱筒１のフランジ１ａの端面と密着しているため高温となる。また、断面くさび型直線状熱電変換素子２０の他方の面である低温側接触部２０６は冷却管４により温度制御された樹脂供給口部５と近接しているため低温となる。低温側接触部２０６と高温側接触部２０８との温度差によって断面くさび型直線状熱電変換素子群２０は発電することができる。
【００３５】
冷却管４は、ノーズ部６に図３（ａ），（ｂ）に示される正面図では上下の２本、水平方向に設けられるのみであるが、熱電変換素子の外周面の冷却効率を高めるため、両側の２本、垂直方向にも冷却管４を設けてもよい。そして、断面くさび型直線状熱電変換素子群２０を上下方向に２本を追加して配置してもよい。あるは、上下方向に２本のみを断面くさび型直線状熱電変換素子群２０を上下方向に配置してもよい。
【００３６】
熱電変換素子を可能な限り効率良く機能させるため、温度差を感知しない面にはエアギャップ１４を設け、外周面と内周面以外からの熱的影響を最小原に抑えているが、エアギャップ１４の代わりに断熱材を挟んでもよい。また、断面くさび型直線状熱電変換素子群２０を複数に分割して配置してもよい。
【００３７】
上述した本発明の第１の実施形態と第２の実施形態は、熱電変換素子群の断面形状を略三角形状としたくさび型の熱電変換素子群を用いるものである。次に説明する本発明の第３の実施形態は、断面形状が扁平の熱電変換素子群と、該熱電変換素子群を所定の力で高温側と低温側とに押し当てるためのくさびブロックを用いるものである。
＜第３の実施形態＞
図５は、くさびブロックを断面矩形型直線状熱電変換素子群と樹脂供給口部の間に挿入した本発明の第３の実施形態を説明する図である。本実施形態は、加熱筒１を固定する際に使用するフランジ１ａとノーズ部６の端面に作られた溝に断面矩形型直線状熱電変換素子群３０を設置する。高温側熱源となる加熱筒１のフランジ１ａと、冷却管４により低温側となる樹脂供給口５の近傍であるノーズ部６の端面とに密着させるために、樹脂供給口部と断面矩形型直線状熱電変換素子群３０の間にくさびブロック３２を挿入する。
【００３８】
くさびブロック３２を加熱筒押さえフランジ１３の上から数本のくさび押さえボルト１２で適度に締め付ける。加熱筒押さえフランジ１３には、加熱筒１を固定する加熱筒押さえボルト１１のボルト締付け力がくさびブロック３２を介して断面矩形型直線状熱電変換素子群３０に加わらないように、直線状の溝が加工され、この直線状の溝はエアギャップ１４として、断熱効果を高めるために設けられた隙間でもある。なお、エアギャップ１４に可撓性および弾性のある断熱材を配置してもよい。断面矩形型直線状熱電変換素子群３０の高温側は加熱筒１のフランジ１ａの端面に密着して、断面矩形型直線状熱電変換素子群３０の低温側はくさびブロック３２を介してノーズ部６の端面と密着する。
【００３９】
断面矩形型直線状熱電変換素子群３０は、電子が高温側から低温側へ移動するｎ型素子と正孔が高温側から低温側に移動するｐ型素子を熱電変換素子１対として、熱電変換素子を直線状に可撓性のある素材の上に複数並べたものである。断面矩形型直線状熱電変換素子群３０の発電の原理は図２や図４に説明した断面くさび型の熱電変換素子群１０，２０と同じである。
【００４０】
第３の実施形態は、低温側であるノーズ部６の樹脂供給口５の冷却管４に沿うように、直線状の断面矩形型の熱電変換素子を複数対配置している。冷却管４は図５（ａ），（ｂ）に示されるように水平方向のみであるが、冷却効率を高めるためノーズ部６の垂直方向に冷却管４を通してもよい。熱電変換素子を可能な限り効率よく機能させるため、温度差を感知しない側面には断熱板３１を挟んで、側面からの熱的影響を最小限に抑えているが、断熱板の代わりに図１や図２に示されるようにエアギャップを設けてもよい。くさびブロック３２の材料は、銅、アルミニウム、銀などの熱伝導率の高い物質を選定するとよい。
【００４１】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態は、図６に示されるように、加熱筒１のフランジ１ａと断面矩形型直線状熱電変換素子群３０の間にくさびブロック３３を挿入する形態である。この実施形態では、断面矩形方直線状熱電変換素子群３０の低温側をより冷却管４に近接して配置することができる。
【００４２】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態は、図７に示されるように、断面矩形型アーチ状熱電変換素子群とアーチ状くさびブロックを用いる形態である。図７は、アーチ状くさびブロックを断面矩形型アーチ状熱電変換素子群と樹脂供給口の間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。加熱筒１を固定する際に使用するフランジ１ａとノーズ部６間に設けられた溝に断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０を設置したものである。断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０の断面は四角形である。
【００４３】
断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０を高温側熱源となる加熱筒１のフランジ１ａの端面と低温側となるノーズ部６の冷却管４の端面に密着させるために、ノーズ部６の端面と断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０の間にアーチ状くさびブロック４２を挿入する。アーチ状くさびブロック４２は、円を数分割した形状で断面は三角形である。アーチ状くさびブロック４２を加熱筒押さえフランジ１３の上から数本のくさび押さえボルト１２で適度に締め付ける。加熱筒１を固定するボルト締付け力が断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０に加わらないように、加熱筒押さえフランジ１３には円形の溝が加工されている。この直線状の溝はエアギャップ１４として、断熱効果を高めるために設けられた隙間でもある。なお、エアギャップ１４に可撓性および弾性のある断熱材を配置してもよい。
【００４４】
断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０は、電子が高温側から低温側へ移動するｎ型素子と正孔が高温側から低温側に移動するｐ型素子を熱電変換素子１対として、円を数分割したアーチ状に可撓性のある素材の上に複数対並べたものである。基本的な構造は図１や図３を用いて説明した熱電変換装置と同様であり、本実施形態では、高温側と低温側に接触する面が互いに平行になるようにｐ型素子とｎ型素子の形状が選択されていることである。断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０の内周面は、加熱筒１と密着しているため高温となり、断面矩形型アーチ状熱電変換素子４０の外周面はアーチ状くさびブロック４２を介して冷却管４により温度制御されたノーズ部６と接しているため低温となる。この外周面と内周面の温度差によって断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０は発電することができる。
【００４５】
第５の実施形態は、高温側の加熱筒１のフランジ１ａに沿うようにアーチ状に熱電変換素子を複数対配置している。冷却管４は図７（ａ）では水平方向のみに配置されているが、熱電変換素子の外周面の冷却効率を高めるため、垂直方向にも冷却管４を配置してもよい。熱電変換素子を可能なかぎり効率よく機能させるため、温度差を感知しない面には断熱板３１を挟んで、外周面と内周面以外からの熱的影響を最小限に抑えているが、断熱板３１の代わりに図１や図２に示されるようにエアギャップを設けてもよい。
【００４６】
＜第６の実施形態＞
図８に示されるように、加熱筒１のフランジ１ａと断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０の間にアーチ状くさびブロック４３を挿入してもよい。図８は、アーチ状くさびブロック４３を加熱筒１のフランジ１ａと断面矩形型アーチ状熱電変換素子群４０の間に挿入した本発明の実施形態を説明する図である。その他の構成は、図７を用いて説明した第５の実施形態であるので記載を省略する。
【００４７】
次に、上述した各実施形態により発電された電気エネルギーの１つの利用例を図９を用いて説明する。図９は、熱電変換素子が発電する電力を、射出成形機を制御する制御装置のメモリのバックアップ電源として用いることを説明する図である。
【００４８】
射出成形機に取り付けられた熱電変換素子５０は、射出成形機の電源を切断した後も加熱筒およびノーズ部樹脂供給口部の温度差から発電する。発電によって得られた電気エネルギーは、逆流防止用のダイオード５１を経由し定電圧レギュレータ５２を介して射出成形機の制御装置５５に供給される。加熱筒が冷却されて温度差が小さくなり、熱電変換素子５０からの電圧が一定電圧を下回ると、射出成形機の制御装置５５に装備されたバックアップ用電池５４からの電力供給に切り替わり、バックアップ電池５４から逆流防止用のダイオード５３を経由して射出成形機の制御装置５５この構成により、バックアップ電池５４の電力消費を低減することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  加熱筒
１ａ  フランジ
２  スクリュ挿通孔
３  ヒータ
４  冷却管
５  樹脂供給口
６  ノーズ部
１０  断面くさび型リング状熱電変換素子群
１００  電極
１００ａ，１００ｂ  出力電極端子
１０２  ｎ型素子
１０４  ｐ型素子
１０６  低温側接触部
１０８  高温側接触部
１１０ａ，１１０ｂ  断熱板
１１２  蓋
１１  加熱筒押さえボルト
１２  くさび押さえボルト
１３  加熱筒押さえフランジ
１４  エアギャップ
１５  リング状の断面略Ｖ字形状の溝
１６  熱電変換素子電極ケーブル逃がし孔
２０  断面くさび型直線状熱電変換素子群
２５  直線状の断面略Ｖ字形状の溝
２００  電極
２００ａ，２００ｂ  出力電極端子
２０２  ｎ型素子
２０４  ｐ型素子
２０６  低温側接触部
２０８  高温側接触部
２１０ａ，２１０ｂ  断熱板
２１２  蓋
３０  断面矩形型直線状熱電変換素子群
３１  断熱材
３２  くさびブロック
３３  くさびブロック
４０  断面矩形型アーチ状熱電変換素子群
４２  アーチ状くさびブロック
４３  アーチ状くさびブロック
５０  熱電変換素子
５１  ダイオード
５２  定電圧レギュレータ
５３  ダイオード
５４  バックアップ電池
５５  射出成形機の制御装置
【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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