(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱され熱電子を放出するエミッタ電極と、該エミッタ電極に対向して配置されエミッタ電極により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極と、前記エミッタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたエミッタ側ヒートチョークと、前記コレクタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョークと、エミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとをそれらの他端側で真空機密接合し、かつ前記エミッタ電極とコレクタ電極とを電気的に絶縁するセラミックシールとを有する熱電子発電器において、
前記エミッタ側ヒートチョークの他端を内側に折り曲げフランジ部を形成し、該フランジ部とコレクタ側ヒートチョークの他端とを、コレクタ側ヒートチョークと接合される支持部材を介して前記セラミックシールを構成するセラミックス製シール部材により該セラミックス製シール部材がエミッタ側ヒートチョークの内側に位置するようにして接合したことを特徴とする熱電子発電器。
【請求項２】
熱源により加熱され熱電子を放出するエミッタ電極と、該エミッタ電極に対向して配置されエミッタ電極により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極と、前記エミッタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたエミッタ側ヒートチョークと、前記コレクタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョークと、エミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとをそれらの他端側で真空機密接合し、かつ前記エミッタ電極とコレクタ電極とを電気的に絶縁するセラミックシールとを有する熱電子発電器において、
前記エミッタ側ヒートチョーク及びコレクタ側ヒートチョークの外径の寸法がエミッタ電極側からコレクタ電極側に向かう方向に沿って漸次、増加するように形成され、かつ外径寸法の増加率がエミッタ側ヒートチョークの方がコレクタ側ヒートチョークより小さくなるように形成されると共に、
前記エミッタ側ヒートチョークの他端を外側に折り曲げフランジ部を形成し、該フランジ部とコレクタ側ヒートチョークの他端とを、コレクタ側ヒートチョークと接合される支持部材を介して前記セラミックシールを構成するセラミックス製シール部材により該セラミックス製シール部材の一端がエミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとを含んで形成される空間内に位置するようにして接合したことを特徴とする熱電子発電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電子放出を利用して発電する熱電子発電器に係り、特に熱電子発電器の内部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平行平板型の熱電子発電器の断面構造を図３に示す。同図において、平行平板型の熱電子発電器３０は、熱電子を放出するエミッタ電極３１と、このエミッタ電極３１に対向してスペーサ３３、３３を介して配置されエミッタ電極３１により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極３２と、エミッタ電極３１の端部に一端が固設され上記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたエミッタ側ヒートチョーク３４と、コレクタ電極３２の端部に一端が固設され上記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョーク３５と、セラミックシール３６とから構成されている。
【０００３】
発電作動温度としてエミッタ電極３１は、１２００〜１７００℃、コレクタ電極３２は、４００〜７００℃の高温に保持されるようになっている。そして高温のエミッタ電極３１からの熱伝導による熱損失を低減するためにヒートチョークと称する薄肉の筒体をエミッタ電極３１、コレクタ電極３２に設け、低温側で外側に張り出して配置されたセラミックシール３６によりエミッタ側ヒートチョーク３４とコレクタ側ヒートチョーク３５とを真空気密接合すると共に、両電極を電気的に絶縁している。
【０００４】
このように構成された熱電子発電器３０は、例えば図４に示すように、エミッタ電極を加熱する熱源４１の周囲に複数個、放射状に配置、固定することにより熱電子発電装置４０を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱電子発電器にあっては、特に小型化の要請がなく、製造の容易性からセラミックシールが外側に張り出した状態で配置されていた。
【０００６】
このため熱電子発電器自体が大型化し、ひいては複数の熱電子発電器を熱源の周囲に放射状に配置して構成する熱電子発電装置に適用する場合には熱電子発電装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
また従来の熱電子発電器ではセラミックシールが外側に張り出した状態で配置されていたため外部からの衝撃によりセラミックシールが破損し易いという問題もあった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外部からの衝撃が加わった場合にもセラミックシールが破損しにくく、かつ小型化を図った熱電子発電器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の熱電子発電器は、熱源により加熱され熱電子を放出するエミッタ電極と、該エミッタ電極に対向して配置されエミッタ電極により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極と、前記エミッタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたエミッタ側ヒートチョークと、前記コレクタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョークと、エミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとをそれらの他端側で真空機密接合し、かつ前記エミッタ電極とコレクタ電極とを電気的に絶縁するセラミックシールとを有する熱電子発電器において、前記エミッタ側ヒートチョークの他端を内側に折り曲げフランジ部を形成し、該フランジ部とコレクタ側ヒートチョークの他端とを、コレクタ側ヒートチョークと接合される支持部材を介して前記セラミックシールを構成するセラミックス製シール部材により該セラミックス製シール部材がエミッタ側ヒートチョークの内側に位置するようにして接合したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成することにより、セラミックシールをエミッタ側ヒートチョークの内側に配置できるので、熱電子発電器の外径寸法を従来に比して小さくでき、それ故熱電子発電器の小型化が図れると共に、外部からの衝撃によるセラミックシールの破損を防止できる。
【００１１】
また本発明の熱電子発電器は、熱源により加熱され熱電子を放出するエミッタ電極と、該エミッタ電極に対向して配置されエミッタ電極により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極と、前記エミッタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたエミッタ側ヒートチョークと、前記コレクタ電極の端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョークと、エミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとをそれらの他端側で真空機密接合し、かつ前記エミッタ電極とコレクタ電極とを電気的に絶縁するセラミックシールとを有する熱電子発電器において、前記エミッタ側ヒートチョーク及びコレクタ側ヒートチョークの外径の寸法がエミッタ電極側からコレクタ電極側に向かう方向に沿って漸次、増加するように形成され、かつ外径寸法の増加率がエミッタ側ヒートチョークの方がコレクタ側ヒートチョークより小さくなるように形成されると共に、前記エミッタ側ヒートチョークの他端を外側に折り曲げフランジ部を形成し、該フランジ部とコレクタ側ヒートチョークの他端とを、コレクタ側ヒートチョークと接合される支持部材を介して前記セラミックシールを構成するセラミックス製シール部材により該セラミックス製シール部材の一端がエミッタ側ヒートチョークとコレクタ側ヒートチョークとを含んで形成される空間内に位置するようにして接合したことを特徴とする。
【００１２】
このように構成することにより熱電子発電器の小型化が図れると共に、外部からの衝撃によるセラミックシールの破損を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１には本発明に係る熱電子発電器の実施の形態の一例の要部の構造が示されている。同図において熱電子発電器１は、図示してない熱源により加熱され熱電子を放出するエミッタ電極２と、エミッタ電極２に対向してスペーサ４を介して配置されエミッタ電極２により放出された熱電子を捕集するコレクタ電極３とを有している。
【００１４】
エミッタ電極２にはその端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成され他端が内側に折れ曲げられフランジ部５ａが形成されたエミッタ側ヒートチョーク５が設けられている。エミッタ側ヒートチョーク５は例えば、Ｔａで形成される。
【００１５】
またコレクタ電極３にはその端部に一端が固設され前記両電極の中心軸方向に筒状に形成されたコレクタ側ヒートチョーク６が設けられている。コレクタ側ヒートチョーク６の他端はセシウム導入口８ａを有するセシウム導入部８の上端部に接合されている。コレクタ側ヒートチョーク６は、例えばＴａ，Ｎｉ，コバール等の金属材料で形成される。
【００１６】
エミッタ側ヒートチョーク５とコレクタ側ヒートチョーク６とはセシウム導入部８の外周面に接合された支持部材７及びセラミックシール９を介してセラミックシール９がエミッタ側ヒートチョーク５の内側に位置するようにして真空気密接合され、セラミックシール９によりコレクタ電極とエミッタ電極とが電気的に絶縁されている。支持部材７は、例えばＴａ，Ｎｉ、コバール等の金属材料で形成される。
【００１７】
セラミックシール９はセラミックス製のシール部材で構成され、セラミックスとしてはＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３等を使用することができる。
【００１８】
この発明の実施の形態によれば、セラミックシールをエミッタ側ヒートチョークの内側に配置できるので、熱電子発電器の外径寸法を従来に比して小さくでき、それ故熱電子発電器の小型化が図れ、したがってこれを熱電子発電装置に使用することにより、熱電子発電装置の小型化が図れ、その設置スペースが従来に比して小さくて済む。
【００１９】
またセラミックシールを構成する脆いセラミックス製のシール部材を熱電子発電器内部に配置することで外部からの衝撃によるセラミックシールの破損を防止できる。
【００２０】
次に本発明に係る熱電子発電器の他の実施の形態の要部の構造を図２に示す。この実施の形態が図１に示した実施の形態と構成上、異なる点は、エミッタ側ヒートチョーク１５及びコレクタ側ヒートチョーク６の外径の寸法がエミッタ電極２側からコレクタ電極３側に向かう方向に沿って漸次、増加するように形成され、かつ外径寸法の増加率がエミッタ側ヒートチョーク１５の方がコレクタ側ヒートチョーク６より小さくなるように形成されると共に、エミッタ側ヒートチョーク１５の他端を外側に折り曲げフランジ部１５ａを形成し、このフランジ部１５ａとコレクタ側ヒートチョーク６の他端とを、コレクタ側ヒートチョーク６と接合される支持部材７を介してセラミックシール９を構成するセラミックス製シール部材により該セラミックス製シール部材の一端がエミッタ側ヒートチョーク１５とコレクタ側ヒートチョーク６とを含んで形成される空間１１内に位置するようにして接合されたことである。図１の実施の形態と同一の要素には同一の記号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
この実施の形態においても図１の実施の形態と同様の効果が得られるが、これに加えて図１の場合に比して構造が簡単であり、製造が容易であるという効果もある。
【００２２】
図１または図２の実施の形態に係る熱電子発電器を従来型の熱電子発電器として製作した場合にセラミックシールの外径が６０  ｍｍ以上になるが、本発明の適用によりセラミックシールの外径を５０  ｍｍ以下にすることができた。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、セラミックシールをエミッタ側ヒートチョークの内側に配置できるので、熱電子発電器の外径寸法を従来に比して小さくでき、それ故熱電子発電器の小型化が図れると共に、外部からの衝撃によるセラミックシールの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱電子発電器の実施の形態の一例の要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る熱電子発電器の他の実施の形態の要部の構造を示す断面図である。
【図３】従来の平行平板型の熱電子発電器の構造を示す断面図である。
【図４】図３に示す従来の平行平板型の熱電子発電器が複数、装着されて構成される熱電子発電装置の外観構成を示す図である。
【符号の説明】
１  熱電子発電器
２  エミッタ電極
３  コレクタ電極
４  スペーサ
５  エミッタ側ヒートチョーク
５ａ  フランジ部
６  コレクタ側ヒートチョーク
７  支持部材
８  セシウム導入部
８ａ  セシウム導入口
９  セラミックシール
１０  空間
１１  空間
１５  エミッタ側ヒートチョーク
１５ａ  フランジ部
【図１】
0003597270.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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