(57)【要約】  制動時に生じる熱を効率的に回収し、あるいは熱源と熱電変換素子との間の温度差を大きくすることにより、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる制動装置を提供する。  ブレーキパッド３におけるブレーキパッド本体１１に熱電変換素子１３が設けられている。熱電変換素子１３は、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを備えている。これらのｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐがいずれもブレーキパッド本体１１の裏面に形成された凹部２１に設けられている。
2010109592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に取り付けられたロータ部材と、前記ロータ部材に摺接されることにより、前記ロータ部材を介して前記回転体の回転を制動する摺動部材と、前記摺動部材を前記ロータ部材の方向に移動させる移動部材とを備え、
前記ロータ部材および前記摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられていることを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記摺動部材は、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記摺動部材本体における前記介在部材側に前記熱電変換素子が配置されており、
前記摺動部材本体における前記ロータ部材側の面と前記熱電変換素子との間に伝熱部材が設けられている請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記伝熱部材がカーボンナノチューブである請求項２に記載の制動装置。
【請求項４】
前記摺動部材本体に前記伝熱部材を配設するための空間が形成され、
前記伝熱部材の外周部に高μ材料層が形成されており、
前記高μ材料層が形成された前記伝熱部材が前記空間に配設されている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項５】
前記摺動部材本体に前記伝熱部材を配設するための空間が形成され、
前記伝熱部材の外周部に断熱材層が形成されており、
前記前記断熱材層が形成された前記伝熱部材が前記空間に配設されている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項６】
前記摺動部材が、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記介在部材における前記断熱部材本体側の面に凹部が形成され、
前記熱電変換素子が前記凹部に配設されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項７】
前記摺動部材が、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記摺動部材本体が前記熱電変換素子である請求項１に記載の制動装置。
【請求項８】
前記摺動部材本体は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層と高温側層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層と高温側電極層とがこの順で積層された第２層とを備えており、
前記高温側電極層が前記ロータ部材と接触する摩擦材を構成しており、
前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が形成されている請求項７に記載の制動装置。
【請求項９】
前記摺動部材は、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記摺動部材本体は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層とがこの順で積層された第２層とを備え、前記第１層と前記第２層との間に電極層が設けられ、
前記電極層は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて延在する上下方向延在部と、前記上下方向延在部における前記ロータ部材側端部に設けられ、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層とを電気的に接続する上端片部と、を備え、前記上端片部は、前記ロータ部材側に露出しており、
前記電極層における上端片部における前記介在部材側で、前記ｎ型半導体層と前記上下方向延在部との間、および前記ｐ型半導体層と前記上下方向延在部との間に、絶縁層が形成されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項１０】
前記絶縁層が補強材配合絶縁体によって形成されている請求項８または請求項９に記載の制動装置。
【請求項１１】
前記摺動部材本体は、前記第１層と前記第２層と前記絶縁層とを含む熱電変換部を複数備えており、
前記複数の熱電変換部が並設されて前記熱電変換素子が形成されている請求項７〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項１２】
前記摺動部材における前記ロータ部材との接触面に、前記熱電変換素子におけるｎ型半導体層とｐ型半導体層とが絶縁層を介して形成されており、
前記ロータ部材における前記摺動部材との接触面に、前記熱電変換素子における高温側電極が設けられている請求項１に記載の制動装置。
【請求項１３】
前記摺動部材は、第１摺動部材および第２摺動部材を備え、前記第１摺動部材および前記第２摺動部材は、それぞれ前記ロータ部材を挟んで互いに向かい合わせとなる位置に配設されており、
前記第１摺動部材におけるｎ型半導体層は、前記第２摺動部材におけるｐ型半導体層に対して前記ロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置され、前記第１摺動部材におけるｐ型半導体層は、前記第２摺動部材におけるｎ型半導体層に対して前記ロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置されている請求項１２に記載の制動装置。
【請求項１４】
前記凹部に複数の前記熱電変換素子が配設されており、
前記複数の熱電変換素子同士の間に冷媒流路が形成されている請求項６に記載の制動装置。
【請求項１５】
前記熱電変換素子は、前記摺動部材本体側から前記介在部材側に向けて縮径するテーパ状をなしている請求項１４に記載の制動装置。
【請求項１６】
前記凹部に複数の前記熱電変換素子が配設されており、
前記複数の熱電変換素子同士の間に断熱層が形成されている請求項６に記載の制動装置。
【請求項１７】
前記介在部材に冷却部材が設けられている請求項１４〜請求項１６のうちのいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項１８】
前記ロータ部材に前記熱電変換素子におけるｎ型半導体層およびｐ型半導体層が形成されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項１９】
前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層は、前記ロータ部材の周方向に沿って交互に配設され、
前記ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に絶縁層が形成されている請求項１８に記載の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動装置に係り、特に、制動装置から得られる熱を好適に電気に変換することができる制動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のブレーキで発生した熱を回収し、電気エネルギーに変換して利用する制動装置が知られている。このような制動装置として、ブレーキ装置で発生した熱を回収して熱電変換素子を用いて電気に変換する回生ブレーキ装置がある（たとえば、特許文献１参照）。この回生ブレーキ装置は、ブレーキキャリパと熱電変換素子とをヒートパイプで接続し、ヒートパイプを通じてブレーキキャリパにおける熱を熱電変換素子に伝達するというものである。
【特許文献１】特開平１１−２２０８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に開示された回生ブレーキ装置では、ブレーキキャリパと熱電変換素子とを、ヒートパイプを通じて接続して熱回収を行っている。このため、熱伝達を行う過程において消失する熱量が多くなる。したがって、熱回収効率の向上を図ることによる熱電変換素子における発電効率の向上の余地があった。【０００４】
さらには、熱電変換素子では、熱源と熱電変換素子との温度差が大きいほど発電効率を向上させることができる。しかし、上記特許文献１に開示された回生ブレーキ装置では、熱源と発電変換素子との温度差は考慮されておらず、その観点からも熱電変換素子における発電効率の向上を図る余地があった。【０００５】
そこで、本発明の課題は、制動時に生じる熱を効率的に回収し、あるいは熱源と熱電変換素子との間の温度差を大きくすることにより、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる制動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る制動装置は、回転体に取り付けられたロータ部材と、ロータ部材に摺接されることにより、ロータ部材を介して回転体の回転を制動する摺動部材と、摺動部材をロータ部材の方向に移動させる移動部材とを備え、ロータ部材および摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられていることを特徴とする。【０００７】
本発明に係る制動装置においては、ロータ部材および摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられている。制動装置では、ロータ部材に対して摺動部材が相対的に摺動することによって熱が発生する。このため、ロータ部材および摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられていることにより、制動時に生じる熱を効率的に回収することができ、熱回収効率の向上を図ることにより、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる。【０００８】
ここで、摺動部材は、ロータ部材と接触する摺動部材本体と、摺動部材本体を移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、摺動部材本体における介在部材側に熱電変換素子が配置されており、摺動部材本体におけるロータ部材側の面と熱電変換素子との間に伝熱部材が設けられている態様とすることができる。【０００９】
このように、摺動部材本体におけるロータ部材側の面と熱電変換素子との間に伝熱部材が設けられていることにより、ロータ部材に対して摺動部材が摺動する際に発生する熱を熱電変換素子に効率よく伝達することができる。【００１０】
また、伝熱部材がカーボンナノチューブである態様とすることができる。【００１１】
カーボンナノチューブは高い伝熱性および耐久性を備えている。このため、伝熱部材としては、カーボンナノチューブを好適に用いることができる。【００１２】
さらに、摺動部材本体に伝熱部材を配設するための空間が形成され、伝熱部材の外周部に高μ材料層が形成されており、高μ材料層が形成された伝熱部材が空間に配設されている態様とすることができる。【００１３】
伝熱部材が設けられていることにより、熱電変換素子の熱吸回収率の向上を図ることができるが、ロータ部材と摺動部材との摩擦力の低下が懸念される。この点、伝熱部材の外周部に高μ材料層が形成されていることにより、ロータ部材と摺動部材との摩擦力の低下を抑制することができる。【００１４】
また、摺動部材本体に伝熱部材を配設するための空間が形成されており、伝熱部材の外周部に断熱材層が形成されており、断熱材層が形成された伝熱部材が空間に配設されている態様とすることができる。【００１５】
このように、伝熱部材の外周部に断熱材層が形成されていることにより、伝熱部材から外周に向けて熱が拡散することを防止することができる。その結果、さらなる熱回収効率の向上を図り、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる。【００１６】
さらに、摺動部材が、ロータ部材と接触する摺動部材本体と、摺動部材本体を移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、介在部材における断熱部材本体側の面に凹部が形成され、熱電変換素子が凹部に配設されている態様とすることができる。【００１７】
このように、熱電変換素子が、介在部材における断熱部材本体側の面に形成された凹部に配設されていることにより、制動力による熱電変換素子の破損や浸水が生じた場合における基盤のショート、あるいは錆の発生などを防止することができる。【００１８】
また、摺動部材が、ロータ部材と接触する摺動部材本体と、摺動部材本体を移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、摺動部材本体が熱電変換素子である態様とすることができる。【００１９】
このように、摺動部材本体が熱電変換素子であることにより、制動時における熱源により近い位置で熱の回収を行うことができる。そのため、熱回収効率をさらに高いものとすることができ、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる。【００２０】
このとき、摺動部材本体は、介在部材側からロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層と高温側層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層と高温側電極層とがこの順で積層された第２層とを備えており、高温側電極層がロータ部材と接触する摩擦材を構成しており、第１層と第２層との間に絶縁層が形成されている態様とすることができる。【００２１】
このように摺動部材本体が構成されていることにより、摺動部材本体を好適に熱電変換素子とすることができる。【００２２】
あるいは、摺動部材は、ロータ部材と接触する摺動部材本体と、摺動部材本体を移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、摺動部材本体は、介在部材側からロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層とがこの順で積層された第２層とを備え、第１層と第２層との間に電極層が設けられ、電極層は、介在部材側からロータ部材側に向けて延在する上下方向延在部と、上下方向延在部におけるロータ部材側端部に設けられ、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを電気的に接続する上端片部と、を備え、上端片部は、ロータ部材側に露出しており、電極層における上端片部における介在部材側で、ｎ型半導体層と上下方向延在部との間、およびｐ型半導体層と上下方向延在部との間に、絶縁層が形成されている態様とすることができる。【００２３】
このように、電極層における上端片部が、ロータ部材側に露出していることにより、ロータ部材と摺動部材とが摺動する際に摩擦力によって電極層の粉塵が絶縁層に被ることとなる。その結果、熱電変換素子の高温側電極として機能するので、電極層における上端片部を薄層とすることができる。こうして、電極層における上端片部を薄層とすることができることにより、ロータ部材に摺動部材が摺動して発熱が生じる熱源により近い位置に熱電変換素子を配置することができる。そのため、熱回収効率をさらに高いものとすることができ、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる。【００２４】
また、絶縁層が補強材配合絶縁体によって形成されている態様とすることができる。【００２５】
このように、絶縁層が補強材配合絶縁体によって形成されていることにより、制動時に発生する圧縮、せん断力等によって熱電変換素子が破壊されることを抑制することができる。【００２６】
さらに、摺動部材本体は、第１層と第２層と絶縁層とを含む熱電変換部を複数備えており、複数の熱電変換部が並設されて熱電変換素子が形成されている態様とすることができる。【００２７】
このように、複数の熱電変換素子が並設されていることにより、熱回収効率をさらに高いものとすることができる。【００２８】
また、摺動部材におけるロータ部材との接触面に、熱電変換素子におけるｎ型半導体層とｐ型半導体層とが絶縁層を介して形成されており、ロータ部材における摺動部材との接触面に、熱電変換素子における高温側電極が設けられている態様とすることができる。【００２９】
このように、ロータ部材における摺動部材との接触面に、熱電変換素子における高温側電極が設けられていることにより、摺動部材に高温側電極を設ける必要がなくなる。したがって、その分摺動部材の構成を簡素なものとすることができる。【００３０】
さらに、摺動部材は、第１摺動部材および第２摺動部材を備え、第１摺動部材および第２摺動部材は、それぞれロータ部材を挟んで互いに向かい合わせとなる位置に配設されており、第１摺動部材におけるｎ型半導体層は、第２摺動部材におけるｐ型半導体層に対してロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置され、第１摺動部材におけるｐ型半導体層は、第２摺動部材におけるｎ型半導体層に対してロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置されている態様とすることができる。【００３１】
このように、第１摺動部材におけるｐ型半導体層は、第２摺動部材におけるｎ型半導体層に対してロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置され、第１摺動部材におけるｎ型半導体層は、第２摺動部材におけるｐ型半導体層に対してロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置されていることにより、ロータを介して向かい合わせとなる摺動部材同士の間で、摩擦抵抗が均等となる。したがって、摺動部材の偏磨耗やブレーキバランスの悪化などの問題を生じないようにすることができる。【００３２】
また、凹部に複数の熱電変換素子が配設されており、複数の熱電変換素子同士の間に冷媒流路が形成されている態様とすることができる。【００３３】
このように、複数の熱電変換素子同士の間に冷媒流路が形成されていることにより、熱電変換素子を冷却することができる。熱電変換素子を冷却することにより、ロータ部材に摺動部材が摺動して発熱が生じる熱源と熱電変換素子との温度差を大きくすることができる。その結果、熱電変換素子における発電効率をより高くすることができる。【００３４】
さらに、熱電変換素子は、摺動部材本体側から介在部材側に向けて縮径するテーパ状をなしている態様とすることができる。【００３５】
このように、熱電変換素子は、摺動部材本体側から介在部材側に向けて縮径するテーパ状をなしていることにより、熱電変換素子における摺動部材がロータ部材に摺動して生じる発熱を受熱する部分の面積を大きくすることができる。このため、熱回収効率をさらに高いものとすることができる。【００３６】
あるいは、凹部に複数の熱電変換素子が配設されており、複数の熱電変換素子同士の間に断熱層が形成されている態様とすることができる。【００３７】
このように、複数の熱電変換素子同士の間に断熱層が形成されていることにより、熱電変換素子からの熱の拡散や放熱を抑制することができる。したがって、熱電変換素子における発電効率をより高いものとすることができる。【００３８】
また、介在部材に冷却部材が設けられている態様とすることができる。【００３９】
このように、介在部材に冷却部材が設けられていることにより、熱電変換素子を好適に冷却することができる。このため、ロータ部材に摺動部材が摺動して発熱が生じる熱源と熱電変換素子との温度差を大きくすることができる。その結果、熱電変換素子における発電効率をより高いものとすることができる。【００４０】
さらに、ロータ部材に熱電変換素子におけるｎ型半導体層およびｐ型半導体層が形成されている態様とすることができる。【００４１】
このように、ロータ部材に熱電変換素子におけるｎ型半導体層およびｐ型半導体層が形成されていることにより、ロータ部材に摺動部材が摺動して発熱が生じる熱源に近い位置に熱電変換素子を配置することができる。そのため、熱回収効率をさらに高いものとすることができる。【００４２】
そして、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層は、ロータ部材の周方向に沿って交互に配設され、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に絶縁層が形成されている態様とすることができる。【００４３】
このように、ロータ部材の周方向に沿って交互に配設され、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に絶縁層が形成されていることにより、摺動部材における摩擦抵抗がロータ部材の周方向に均等になる。したがって、摺動部材の偏磨耗やブレーキバランスの悪化などの問題を生じないようにすることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る制動装置によれば、制動時に生じる熱を効率的に回収し、あるいは熱源と熱電変換素子との間の温度差を大きくすることにより、熱電変換素子における発電効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る制動装置の概要を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図２は、ブレーキパッドの概要を示す図であり（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図３（ａ）は、第１の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの正断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】図４（ａ）は、第２の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。
【図５】図５（ａ）は、第３の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図、（ｃ）は、熱伝導管の斜視図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係る制動装置に用いられる熱伝導管の斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、第５の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。
【図８】図８（ａ）は、第６の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。
【図９】図９（ａ）は、第７の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第８の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。
【図１１】図１１は、第９の実施形態に係る制動装置の要部側断面図である。
【図１２】図１２は、第１０の実施形態に係る制動装置の要部断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第１１の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、第１２の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第１３の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は、第１４の実施形態に係る制動装置の要部正断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、本発明の第１５の実施形態に係る制動装置におけるロータの正断面図、（ｂ）は、その平断面図である。
【図１８】（ａ）は、本発明の第１５の実施形態に係る制動装置における電気回路を模式的に示す正断面図、（ｂ）は、その平断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ロータ、２…ブレーキキャリパ、３…ブレーキパッド、４…ハブベアリング、５…車軸、１１…ブレーキパッド本体、１２…裏金、１３…熱電変換素子、１３Ｎ…ｎ型半導体層、１３Ｐ…ｐ型半導体層、１３Ｈ…高温側電極層、１３Ｉ…絶縁層、１３Ｌ…低温側電極層、２１…凹部、２２…空隙、２３…貫通孔、２４…熱伝導管、２４Ａ…伝導管本体、２４Ｂ…高μ層、５…熱伝導管、２５Ａ…伝導管本体、２５Ｂ…高μ層、２５Ｃ…断熱層、２６…裏金凹部、２７…空隙、２８…空冷溝、２９…断熱層、３１…ピストン部材、３２…裏板、３３…水、３４…シール部材、４１…熱電変換素子、４１Ａ…第１熱電変換素子、４１Ｂ…第２熱電変換素子、４１Ｎ…ｎ型半導体素子、４１Ｐ…ｐ型半導体素子、４１Ｉ…絶縁層、４２…絶縁部材、４３…摩擦板、４４…締結部材、Ｗ…車輪。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。【００４８】
図１は、本発明の実施形態に係る制動装置の概要を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図２はブレーキパッドの概要を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る制動装置は、車輪Ｗに設けられており、ロータ１を備えている。車輪Ｗの値側であって、ロータ１における上方には、ブレーキキャリパ２が設けられている。【００４９】
ブレーキキャリパ２は、下方が開口し、ロータ１の回転軸に沿った方向に移動する板状をなす２枚の移動部を備えている。これらの把持部の内側面には、それぞれ摺動部材であるブレーキパッド３が取り付けられている。また、ロータ１は、ハブベアリング４を介して車軸５に接続されている。こうして、車軸５の回転力が車輪Ｗに伝達されることにより、車輪Ｗが回転し、車輪Ｗの回転とともにロータ１も回転する。【００５０】
ブレーキキャリパ２における移動部は、互いの中心面を軸として対称的に移動し、移動部が内側に移動するとブレーキパッド３がロータ１に接触し、ロータ１に対してブレーキパッド３が相対的に摺動する。このときのブレーキパッド３のロータに対する相対的な摺動によって、ブレーキパッド３とロータ１との間に摩擦力が生じ、この摩擦力が制動力となり、ロータ１および車輪Ｗに対して制動力を付与する。また、ブレーキキャリパ２における移動部が外側に移動すると、ブレーキパッド３がロータ１から離反する。ブレーキパッド３がロータ１から離反することにより、摩擦力が消滅し、制動力も消滅する。【００５１】
ブレーキパッド３は、図２にも示すように、ブレーキパッド本体１１と、裏金１２とを備えている。ブレーキパッド本体１１は、たとえば硬質の材料からなり、ロータ側１に設けられている。【００５２】
また、ブレーキパッド本体１１とブレーキキャリパ２との間に裏金１２が配設されている。ブレーキパッド本体１１は、裏金１２を介してブレーキキャリパ２に取り付けられている。以下、ブレーキパッド本体１１における裏金１２が設けられた面を裏面といい、この裏面に対向する面であり、ロータ１に対して摺動する面を摺動面という。【００５３】
また、ブレーキパッド３には、ロータ１にブレーキパッド３が摺動して生じる熱を電気に変換する熱電変換素子１３が設けられている。制動装置では、ブレーキが作動してロータ１に対してブレーキパッド３が摺動すると、ロータ１とブレーキパッド３との摺動位置が熱源となり、ロータ１とブレーキパッド３との摩擦力によって発熱する。ここで発生した熱を熱電変換素子１３によって回収し、電気に変換することによって発電する。【００５４】
熱電変換素子１３は、種々の態様でブレーキパッド３に取り付けられる。図１および図２では、便宜上、熱電変換素子１３をブレーキパッド本体１１と裏金１２との間に介在させている。以下、熱電変換素子１３の取付態様の具体例について、各実施形態として説明する。【００５５】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図３（ａ）は、第１の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの正断面図、（ｂ）はその平面図である。【００５６】
図３に示すように、本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド３におけるブレーキパッド本体１１の裏面に凹部２１が形成されている。この凹部２１に複数の熱電変換素子１３が設けられ、熱電変換素子１３は、ブレーキパッド本体１１の内部に設けられている。複数の熱電変換素子１３は、図３（ｂ）に示すように、平面視してマトリックス状に配設されており、互いの熱電変換素子１３同士の間には、空隙２２が形成されている。【００５７】
各熱電変換素子１３は、図３（ｂ）に示すように、複数のｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとをそれぞれ備えている。これらの複数のｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐ同士は、互いに導電線によってそれぞれ並列に接続され、図示しない蓄電池に接続されている。【００５８】
本実施形態に係る制動装置においては、熱電変換素子１３は、ブレーキパッド本体１１の内部に設けられている。このため、熱電変換素子１３を熱源に近い位置に配置することができる。その結果、ブレーキが作動された際における熱電変換素子による熱回収効率を高めることができ、もって発電効率の向上を図ることができる。【００５９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図４（ａ）は、第２の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。【００６０】
図４に示すように、本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド本体１１に多数の貫通孔２３が形成されている。貫通孔２３は、ブレーキパッド本体１１における裏面と摺動面との間で貫通している。また、複数の貫通孔２３は、ブレーキパッド本体１１において、平面視してマトリックス状に配置されている。【００６１】
貫通孔２３における裏面側の端部には、熱電変換素子１３が配設されており、貫通孔２３における熱電変換素子１３よりも反裏金１２側には、伝熱部材である熱伝導管２４が配設されている。熱伝導管２４は、多数のカーボンナノチューブを束ねて形成したカーボンナノチューブ束によって構成されている。これらの熱電変換素子１３および熱伝導管２４によって、貫通孔２３が充填されている。【００６２】
本実施形態に係る制動装置では、熱電変換素子１３は、ブレーキパッド本体１１の内側に設けられており、ブレーキパッド本体１１における摺動面と熱電変換素子１３との間にカーボンナノチューブ束によって構成された熱伝導管２４が配設されている。カーボンナノチューブは、熱抵抗が小さく、熱伝導性が高い部材である。【００６３】
このため、ロータ１にブレーキパッド３が摺動する位置である制動時における熱源で発した熱を高い効率で熱電変換素子１３に伝導することができる。この結果、ロータ１に対してブレーキパッド３が摺動する際に発生する熱を熱電変換素子に効率よく伝達することができる。その結果、ブレーキが作動された際における熱電変換素子による熱回収効率をさらに高めることができ、もって発電効率の向上を図ることができる。【００６４】
さらに、カーボンナノチューブは高い耐久性を備えている。このため、ブレーキパッド３を長期間使用する場合でも、その機能の劣化を大きくすることなく、熱伝導管として継続して使用することができる。【００６５】
〔第３の実施形態〕
続いて、本発明の第３の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図５（ａ）は、第３の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図、（ｃ）は、熱伝導管の斜視図である。【００６６】
図５に示すように、本実施形態に係る制動装置では、上記第２の実施形態と同様、ブレーキパッド本体１１には、裏面と摺動面との間を貫通する多数の貫通孔２３が形成され、マトリックス状に配置されている。貫通孔２３の裏面側端部には、熱電変換素子１３が配設されており、貫通孔２３における熱電変換素子１３よりも反裏金１２側には、伝熱部材である熱伝導管２４が配設されている。【００６７】
熱伝導管２４は、図５（ｃ）に示すように、カーボンナノチューブ束からなる伝導管本体２４Ａを備えている。伝導管本体２４Ａの外周部には、高μ層２４Ｂが形成されている高μ層２４Ｂは、高μ性材料によって構成されている。高μ性材料としては、たとえば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等に代表される金属酸化物を例示することができる。【００６８】
本実施形態に係る制動装置では、上記第２の実施形態と同様、ブレーキパッド本体１１における摺動面と熱電変換素子１３との間に熱伝導管２４が配設されているため、熱源で発した熱を高い効率で熱電変換素子１３に伝導することができる。【００６９】
また、熱伝導管を設けると、ブレーキパッド本体１１における摩擦力の低下が懸念されるところ、本実施形態に係る制動装置では、熱伝導管２４における伝導管本体２４Ａの外周部には、高μ層２４Ｂが形成されている。このため、ブレーキパッド本体１１における摩擦力の低下を抑制することができる。【００７０】
〔第４の実施形態〕
さらに、本発明の第４の実施形態における熱電変換素子の取付態様ついて説明する。本実施形態に係る制動装置は、上記第３の実施形態と比較して、熱伝導管の構成が主に異なっている。そこで、本実施形態としては、熱伝導管の構成を中心に説明する。図６は、本実施形態に係る制動装置に用いられる熱伝導管の斜視図である。【００７１】
図６に示すように、本実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドに設けられる熱伝導管２５は、伝導管本体２５Ａを備えている。伝導管本体２５Ａの外周部には、高μ層２５Ｂが形成されており、高μ層２５Ｂの外周部には断熱層２５Ｃが形成されている。上記第３の実施形態と同様、伝導管本体２５Ａはカーボンナノチューブ束によって構成されており、高μ層２５Ｂは高μ性の材料によって構成されている。さらに、断熱層２５Ｃは、断熱材料によって構成されている。断熱材料としては、たとえば、セラミック系樹脂、アラミド系樹脂、高温で吸熱する水化物、高温で結晶水を出す水和物を例示することができる。【００７２】
本実施形態に係る制動装置では、上記第２の実施形態と同様、ブレーキパッド本体１１における摺動面と熱電変換素子１３との間に熱伝導管２５が配設されているため、熱源で発した熱を高い効率で熱電変換素子１３に伝導することができる。また、熱伝導管２５における伝導管本体２５Ａの外周部には、高μ層２５Ｂが形成されているため、ブレーキパッド本体１１における摩擦力の低下を抑制することができる。【００７３】
さらに、本実施形態に係る制動装置では、高μ層２５Ｂの外周部に断熱層２５Ｃが形成されている。このため、伝導管本体２５Ａから外周に向けて熱が放出または拡散することを防止することができる。その結果、熱回収率をさらに高くすることができ、さらなる発電効率の向上を図ることができる。【００７４】
〔第５の実施形態〕
続いて、本発明の第５の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図７（ａ）は、第５の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。【００７５】
図７に示すように、本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド３における裏金１２のブレーキパッド本体１１側の面に裏金凹部２６が形成されている。この裏金凹部２６に複数の熱電変換素子１３が設けられている。こうして、熱電変換素子１３は、裏金１２の内部に設けられている。複数の熱電変換素子１３は、図７（ａ）に示すように、平面視してマトリックス状に配設されている。これらの複数の熱電変換素子１３では、互いの熱電変換素子１３同士の間に空隙２７が形成されている。【００７６】
本実施形態に係る制動装置においては、熱電変換素子１３は、裏金１２の内部に設けられている。このため、熱電変換素子１３を熱源に近い位置に配置することができる。その結果、ブレーキが作動された際における熱電変換素子による熱回収効率を高めることができ、もって発電効率の向上を図ることができる。【００７７】
さらに、本実施形態に係る制動装置においては、熱電変換素子１３が裏金１２の内部に設けられており、さらに熱電変換素子１３同士の間に空隙２７が形成されている。このため、制動時における制動力による熱電変換素子１３の破損や浸水が生じた場合における基盤のショート、あるいは錆の発生などを防止することができる。【００７８】
〔第６の実施形態〕
さらに、本発明の第６の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図８（ａ）は、第６の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。【００７９】
図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッド３のブレーキパッド本体１１は、複数の熱電変換素子１３によって構成されている。熱電変換素子１３は、図８（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを備えている。また、熱電変換素子１３は、絶縁層１３Ｉを備えている。さらに、熱電変換素子１３は、高温側電極層１３Ｈおよび低温側電極層１３Ｌを備えている。【００８０】
ブレーキパッド本体１１における裏面には低温側電極層１３Ｌが形成されており、摺動面には高温側電極層１３Ｈが形成されている。これらの低温側電極層１３Ｌと高温側電極層１３Ｈとの間に、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとが形成されている。こうして、低温側電極層１３Ｌ、ｎ型半導体層１３Ｎ、および高温側電極層１３Ｈが積層された本発明の第１層が形成され、低温側電極層１３Ｌ、ｐ型半導体層１３Ｐ、および高温側電極層１３Ｈが積層された本発明の第２層が形成されている。さらには、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとの間には、絶縁層１３Ｉが形成されている。この絶縁層１３Ｉは、空洞とされている。【００８１】
このような構成の熱電変換素子１３が、絶縁層１３Ｉを隔てて複数配設されている。これらの複数の熱電変換素子１３は、ブレーキパッド３を平面視した状態でマトリックス状に配置されている。また、裏金１２におけるブレーキパッド本体１１の接合面には、絶縁性材料、たとえばＳｉＣが溶射されて形成されている。裏金１２におけるブレーキパッド本体１１の接合面には、絶縁性材料が形成されていることにより、裏金１２を基板として熱電変換素子１３が定着されている。【００８２】
本実施形態に係る制動装置においては、熱電変換素子１３は、ブレーキパッド本体１１の内部に設けられている。このため、熱電変換素子１３を熱源により近い位置に配置することができる。その結果、ブレーキが作動された際における熱電変換素子による熱回収効率を高めることができ、もって発電効率の向上を図ることができる。【００８３】
〔第７の実施形態〕
続いて、本発明の第７の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図９（ａ）は、第７の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。【００８４】
図９に示すように、本実施形態に係る制動装置は、上記第６の実施形態と比較して、絶縁層１３Ｉの態様が異なる。その他の構成は、上記第６の実施形態と同様であり、熱電変換素子１３は、図９（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを備えている。また、熱電変換素子１３は、高温側電極層１３Ｈおよび低温側電極層１３Ｌを備えている。【００８５】
さらには、複数の熱電変換素子１３は、ブレーキパッド３を平面視した状態でマトリックス状に配置されている。また、裏金１２におけるブレーキパッド本体１１の接合面には、絶縁性材料が溶射されて形成されており、裏金１２を基板として熱電変換素子１３が定着されている。【００８６】
他方、本実施形態では、絶縁層１３Ｉには、補強材が配合された補強材配合材料が充填されて形成されている。さらに、この補強材としては、熱伝導性の低い材料が用いられている。ここで、補強材としては、たとえば絶縁作用を持つ金属酸化（セラミック）やポリエチレン・エポキシ等の高分子絶縁体等を好適に用いることができる。【００８７】
本実施形態に係る制動装置においては、絶縁層１３Ｉに補強材配合材料が充填されていることにより、制動時に発生する圧縮、せん断力等によって熱電変換素子が破壊されることを抑制することができる。さらに、補強材として熱伝導性が低い材料を用いることにより、さらに熱回収率を高いものとすることができる。【００８８】
〔第８の実施形態〕
さらに、本発明の第８の実施形態における熱電変換素子の取付態様について説明する。図１０（ａ）は、第８の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの側断面図、（ｂ）は、その拡大側断面図である。【００８９】
図１０に示すように、本実施形態に係る制動装置は、上記第６の実施形態と同様、ブレーキパッド本体１１は、複数の熱電変換素子１３によって構成されている。熱電変換素子１３は、図１０（ｂ）に示すように、上記第６の実施形態と同様、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを備えている。また、熱電変換素子１３は、絶縁層１３Ｉを備えている。さらに、熱電変換素子１３は、高温側電極層１３Ｈおよび低温側電極層１３Ｌを備えている。【００９０】
ブレーキパッド本体１１における裏面には低温側電極層１３Ｌが形成されており、低温側電極層１３Ｌにおける摺動面側には、ｎ型半導体層１３Ｎまたはｐ型半導体層１３Ｐが形成されている。こうして、低温側電極層１３Ｌおよびｎ型半導体層１３Ｎが積層された本発明の第１層が形成され、低温側電極層１３Ｌおよびｐ型半導体層１３Ｐが積層された本発明の第２層が形成されている。【００９１】
また、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐは、いずれもブレーキパッド本体１１における摺動面側に露出している。さらには、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとの間には、絶縁層１３Ｉが形成されており、絶縁層１３Ｉの内側に高温側電極層１３Ｈが形成されている。絶縁層１３Ｉおよび高温側電極層１３Ｈは、いずれもブレーキパッド本体１１における裏面から摺動面に亘って形成されている。また、高温側電極層１３Ｈは、ブレーキパッド本体１１の摺動面において、隣接するｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを電気的に接続している。【００９２】
このような構成の熱電変換素子１３が、ブレーキパッド本体１１において複数配設されている。これらの複数の熱電変換素子１３は、ブレーキパッド３を平面視した状態でマトリックス状に配置されている。また、裏金１２におけるブレーキパッド本体１１の接合面には、絶縁性材料、たとえばＳｉＣが溶射されて形成されている。裏金１２におけるブレーキパッド本体１１の接合面には、絶縁性材料が形成されていることにより、裏金１２を基板として熱電変換素子１３が定着されている。【００９３】
さらに、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐの硬度は、電極層１３Ｌ，１３Ｈの硬度以上とされており、絶縁層１３Ｉの硬度は、電極層１３Ｌ，１３Ｈの硬度より小さくされ、下記の関係とされている。【００９４】
（半導体層１３Ｎ，１３Ｐの硬度）≧（電極層１３Ｌ，１３Ｈの硬度）＞絶縁層１３Ｉの硬度【００９５】
本実施形態に係る制動装置においては、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとがブレーキパッド本体１１における摺動面において高温側電極層１３Ｈで電気的に接続されている。このため、熱回収効率を高くすることができる。また、高温側電極層１３Ｈが摺動面側に露出していることにより、ロータ１とブレーキパッド３との摩擦によって高温側電極層１３Ｈが削り取られ、高温側電極層１３Ｈの粉塵がブレーキパッド本体１１の摺動面に付着する。ここで、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとは、いずれもブレーキパッド本体１１における摺動面側に露出している。このため、削り取られた高温側電極層１３Ｈの粉塵によってｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとを電気的に接続することとなる。このため、高温側電極層１３Ｈにブレーキパッド本体１１の摺動面側の露出部分の面積を小さくすることができる。【００９６】
〔第９の実施形態〕
続いて、本発明の第９の実施形態について説明する。図１１は、第９の実施形態に係る制動装置の要部側断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る制動装置においては、ロータ１として通電性を有する金属製の部材が用いられている。また、ブレーキパッド３におけるブレーキパッド本体１１として、図９に示す第７の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッド本体から高温側電極を外したものと同様のものが用いられている。【００９７】
本実施形態に係るブレーキパッド本体１１は、複数の熱電変換素子１３によって構成されており、熱電変換素子１３は、ｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐを備えている。また、熱電変換素子１３は、絶縁層１３Ｉおよび低温側電極層１３Ｌを備えている。ブレーキパッド本体１１における裏面には低温側電極層１３Ｌが形成されており、低温側電極層１３Ｌとロータ１との間に、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとが形成されている。さらには、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとの間には、絶縁層１３Ｉが形成されている。また、絶縁層１３Ｉには、上記第８の実施形態と同様、補強材配合材料が充填されている。【００９８】
このような構成を有する本実施形態に係る制動装置では、ロータ１が高温側電極として機能することから、上記第８の実施形態と比較して、パッド部に高温側電極を設ける必要がなくなる。このため、上記第８の実施形態に係る制動装置と比較してブレーキパッド３の構造を簡素なものとすることができる。なお、本実施形態に係る制動装置では、絶縁層１３Ｉに補強材配合材料を充填しているが、絶縁層１３Ｉを空洞とする態様とすることもできる。【００９９】
〔第１０の実施形態〕
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。図１２は、第１０の実施形態に係る制動装置の要部断面図である。図１２に示すように、本実施形態に係る制動装置では、ロータ１を挟んで向かい合う状態で一対の第１ブレーキパッド３Ａおよび第２ブレーキパッド３Ｂが配設されている。第１ブレーキパッド３Ａおよび第２ブレーキパッド３Ｂには、いずれもｎ型半導体層１３Ｎおよびｐ型半導体層１３Ｐが設けられている。また、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとの間には絶縁層１３Ｉが形成され、ブレーキパッド本体１１における裏面には低温側電極層１３Ｌが形成されている。さらには、絶縁層１３Ｉにおけるロータ１側の面には、高温側電極層１３Ｈが設けられている。高温側電極層１３Ｈは、ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとを電気的に接続している。【０１００】
さらに、第１ブレーキパッド３Ａにおけるｎ型半導体層１３Ｎと第２ブレーキパッド３Ｂにおけるｐ型半導体層１３Ｐ、および第１ブレーキパッド３Ａにおけるｐ型半導体層１３Ｐと第２ブレーキパッド３Ｂにおけるｎ型半導体層１３Ｎとは、いずれもロータ１を挟んで向かい合う位置に配置されている。【０１０１】
ｎ型半導体層１３Ｎとｐ型半導体層１３Ｐとでは、その材質の相違から、ロータ１に対して摺動した摩擦抵抗が異なることがある。このため、第１ブレーキパッド３Ａと第２ブレーキパッド３Ｂとの間において、ｎ型半導体層１３Ｎ同士およびｐ型半導体層１３Ｐ同士が向かい合わせてとなっていると、ｎ型半導体層１３Ｎ同士間および間での摩擦抵抗が異なることとなる。この摩擦抵抗の相違から、ブレーキパッド３Ａ，３Ｂの偏磨耗が生じたり、ブレーキバランスの悪化を招いたりする問題が生じうる。【０１０２】
この点、本実施形態に係る制動装置では、第１ブレーキパッド３Ａにおけるｎ型半導体層１３Ｎと第２ブレーキパッド３Ｂにおけるｐ型半導体層１３Ｐ、および第１ブレーキパッド３Ａにおけるｐ型半導体層１３Ｐと第２ブレーキパッド３Ｂにおけるｎ型半導体層１３Ｎとは、いずれもロータ１を挟んで向かい合う位置に配置されている。このため、第１ブレーキパッド３Ａと第２ブレーキパッド３Ｂとの間では、摩擦抵抗が均等になるので、ブレーキパッド３Ａ，３Ｂの偏磨耗やブレーキバランスの悪化などの問題を生じないようにすることができる。【０１０３】
なお、本実施形態に係る制動装置では、第１ブレーキパッド３Ａにおける絶縁層１３Ｉにおけるロータ１側の面に高温側電極層１３Ｈを設けているが、この高温側電極層１３Ｈを設けることなく、ロータ１を高温側電極として用いる態様とすることもできる。この場合、ロータ１としては、通電性を有するたとえば金属材料のものを用いることとなる。【０１０４】
〔第１１の実施形態〕
続いて、本発明の第１１の実施形態について説明する。図１３（ａ）は、第１１の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。図１３に示すように、本実施形態に係る制動装置は、上記第５の実施形態と同様、ブレーキパッド３における裏金１２のブレーキパッド本体１１側の面に裏金凹部２６が形成されており、裏金凹部２６に複数の熱電変換素子１３が設けられている。また、複数の熱電変換素子１３は、図１３（ａ）に示すように、平面視してマトリックス状に配設されている。これらの複数の熱電変換素子１３では、互いの熱電変換素子１３同士の間に空隙２７が形成されている。【０１０５】
さらに、空隙２７が形成されている部位には、熱電変換素子１３が取り付けられている面よりも一段階低くなるように空冷溝２８が形成されている。空冷溝２８は、冷媒流路となり、空隙２７が形成されている位置と重ね合わせで形成されている。この空冷溝２８では、冷媒となる空気が流通するようにされている。また、空隙２７にも空気が流通可能とされており、空隙２７も冷媒流路として機能している。【０１０６】
本実施形態に係る制動装置では、空隙２７と重ね合わせとなるように空冷溝２８が形成されているため、熱電変換素子１３を好適に冷却することができる。熱電変換素子１３を冷却することにより、ロータ１にブレーキパッド３が摺動して発熱が生じる熱源と熱電変換素子１３との温度差を大きくすることができる。その結果、熱電変換素子１３における発電効率をより高くすることができる。【０１０７】
〔第１２の実施形態〕
次に、本発明の第１２の実施形態について説明する。図１４（ａ）は、第１２の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係る制動装置は、上記第１１の実施形態と同様、ブレーキパッド３における裏金１２のブレーキパッド本体１１側の面に裏金凹部２６が形成されており、裏金凹部２６に複数の熱電変換素子１３が設けられている。また、複数の熱電変換素子１３は、図１４（ａ）に示すように、平面視してマトリックス状に配設されている。これらの複数の熱電変換素子１３では、互いの熱電変換素子１３同士の間に空隙２７が形成されている。【０１０８】
さらに、熱電変換素子１３は、ブレーキパッド本体１１を側面視した際の形状が、上辺が下辺よりも長い台形状をなしており、ブレーキパッド本体１１側から裏金１２側に向けて縮径するテーパ状をなしている。このため、空隙２７は、ブレーキパッド本体１１を側面視した際の形状が、上辺が下辺よりも短い台形状をなしており、ブレーキパッド本体１１側から裏金１２側に向けて拡径するテーパ状をなしている。このように、熱電変換素子１３が、ブレーキパッド本体１１側から裏金１２側に向けて縮径するテーパ状をなしていることにより、熱電変換素子１３におけるブレーキパッド３がロータ１に摺動して生じる発熱を受熱する部分の面積を大きくすることができる。このため、熱回収効率をさらに高いものとすることができる。【０１０９】
〔第１３の実施形態〕
続いて、本発明の第１３の実施形態について説明する。図１５（ａ）は、第１３の実施形態に係る制動装置におけるブレーキパッドの平面図、（ｂ）は、その側断面図である。図１５に示すように、本実施形態に係る制動装置では、上記第１１の実施形態と比較して、空隙２７および空冷溝２８が形成されていた部位に断熱層２９が形成されている点で異なっている。その他の点は、上記第１１の実施形態と同様とされている。断熱層２９は、絶縁性の断熱材で構成されており、断熱層２９が形成されることにより、熱電変換素子１３が絶縁性の断熱材で覆われた状態となっている。【０１１０】
本実施形態に係る制動装置においては、複数の熱電変換素子１３の間に断熱層２９が形成されており、熱電変換素子１３が絶縁性の断熱材で覆われている。このため、熱電変換素子１３からの熱の拡散や放熱を抑制することができる。したがって、熱回収効率をさらに高いものとすることができ、熱電変換素子１３における発電効率をより高いものとすることができる。【０１１１】
〔第１４の実施形態〕
さらに、本発明の第１４の実施形態について説明する。図１６（ａ）は、第１４の実施形態に係る制動装置の要部正断面図、（ｂ）はその平面図である。図１６に示すように、本実施形態に係る制動装置は、上記第１１の実施形態と比較して、ブレーキキャリパ２の構成が主に異なっており、その他の点については同様の構成を備えている。【０１１２】
図１６に示すように、本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド３の裏金１２におけるブレーキパッド本体１１が形成された側と反対側において、ブレーキキャリパ２に移動部材であるピストン部材３１が設けられている。ピストン部材３１における裏金１２に取り付けられた側と反対側には、裏板３２が取り付けられている。さらに、ピストン部材３１の内側と裏板３２との囲まれた領域には熱伝流体、たとえば水３３が充填されており、ピストン部材３１と裏板３２との間、およびピストン部材３１と裏金１２との間には、それぞれシール部材３４が設けられている。【０１１３】
本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド本体１１が形成された側と反対側において、ブレーキキャリパ２にピストン部材３１が設けられている。このため、ブレーキパッド本体１１に設けられた熱電変換素子１３を好適に冷却することができる。その結果、ロータ１にブレーキパッド３が摺動して発熱が生じる熱源と熱電変換素子１３との温度差を大きくすることができる。その結果、熱電変換素子１３における発電効率をより高いものとすることができる。【０１１４】
〔第１５の実施形態〕
続いて、本発明の第１５の実施形態について説明する。図１７（ａ）は、本発明の第１５の実施形態に係る制動装置におけるロータの正断面図、（ｂ）は、その平断面図である。本実施形態に係る制動装置では、ブレーキパッド３等に熱電変換素子が設けられておらず、ロータ１に熱電変換素子が設けられている。図１７に示すように、本実施形態に係る制動装置においては、ロータ１に第１熱電変換素子４１Ａおよび第２熱電変換素子４１Ｂが設けられている。第１熱電変換素子４１Ａおよび第２熱電変換素子４１Ｂは、いずれもｎ型半導体素子４１Ｎおよびｐ型半導体素子４１Ｐを有している。【０１１５】
ｎ型半導体素子４１Ｎおよびｐ型半導体素子４１Ｐは、いずれも正面視した形状が、大扇形状から一回り小さい小扇形状を切り取った形状（以下「扇切欠形状」という）をなしている。ここで、大扇形状の径は、ロータ１の径とほぼ同形とされている。また、大扇形状と小扇形状とは、いずれも中心角が略９０度とされている。【０１１６】
さらに、ロータ１では、ｎ型半導体素子４１Ｎとｐ型半導体素子４１Ｐとが２つずつロータ１の周方向に沿って配設されている。これらの複数のｎ型半導体素子４１Ｎとｐ型半導体素子４１Ｐとの間には、それぞれ絶縁層４１Ｉが形成されている。こうして、第１熱電変換素子４１Ａおよび第２熱電変換素子４１Ｂは、いずれも２つずつのｎ型半導体素子４１Ｎとｐ型半導体素子４１Ｐ、および４つの絶縁層４１Ｉによって形成されている。【０１１７】
また、２つの第１熱電変換素子４１Ａと第２熱電変換素子４１Ｂとの間には、円盤状の絶縁部材４２が配設されており、絶縁部材４２によって第１熱電変換素子４１Ａと第２熱電変換素子４１Ｂとが絶縁されている。ロータ１を正面視して第１熱電変換素子４１Ａにおけるｎ型半導体素子４１Ｎと、第２熱電変換素子４１Ｂにおけるｐ型半導体素子４１Ｐとが重なり合う位置に配置されている。こうして、ｎ型半導体素子４１Ｎおよびｐ型半導体素子４１Ｐは、ロータ１の周方向に沿って交互に配設され、ｐ型半導体素子４１Ｐとｎ型半導体層Ｎとの間に絶縁層４１Ｉが形成されている。【０１１８】
さらに、ロータ１における第１熱電変換素子４１Ａの外側および第２熱電変換素子４１Ｂの外側には、いずれも摩擦板４３が設けられている。これらの摩擦板４３、第１熱電変換素子４１Ａ、絶縁部材４２、および第２熱電変換素子４１Ｂは、ピン状の締結部材４４によって締結されている。こうして、摩擦板４３、第１熱電変換素子４１Ａ、絶縁部材４２、および第２熱電変換素子４１Ｂによって円盤状のロータ１が形成されている。【０１１９】
また、第１熱電変換素子４１Ａおよび第２熱電変換素子４１Ｂの外側には、それぞれ図示しないスリップリングが設けられており、第１熱電変換素子４１Ａにおけるｎ型半導体素子４１Ｎ同士、およびｎ型半導体素子４１Ｎ同士をそれぞれ電気的に接続している。同様に、スリップリングにより、第２熱電変換素子４１Ｂにおけるｎ型半導体素子４１Ｎ同士、およびｎ型半導体素子４１Ｎ同士をそれぞれ電気的に接続している。かかる態様により、ロータ１では、図１８に模式的に示すようにｎ型半導体素子４１Ｎおよびｐ型半導体素子４１Ｐがそれぞれ電気的に接続されている。【０１２０】
本実施形態に係る制動装置では、ロータ１に熱電変換素子４１が設けられている。このため、ロータ１にブレーキパッド３が摺動して発熱が生じる熱源に近い位置に熱電変換素子４１を配置することができる。そのため、熱回収効率をさらに高いものとすることができる。【０１２１】
さらに、本実施形態に係る制動装置では、ｎ型半導体素子４１Ｎとｐ型半導体素子４１Ｐとがロータ１の周方向に沿って交互に配設されている。このため、ブレーキパッド３における摩擦抵抗がロータ１の周方向に均等になるので、ブレーキパッド３の偏磨耗やブレーキバランスの悪化などの問題を生じないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、制動装置に係り、特に、制動装置から得られる熱を好適に電気に変換することができる制動装置に利用することができる。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月28日(2011.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に取り付けられたロータ部材と、前記ロータ部材に摺接されることにより、前記ロータ部材を介して前記回転体の回転を制動する摺動部材と、前記摺動部材を前記ロータ部材の方向に移動させる移動部材とを備え、
前記ロータ部材および前記摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられており、
前記摺動部材は、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記摺動部材本体における前記介在部材側に前記熱電変換素子が配置されており、
前記摺動部材本体における前記ロータ部材側の面と前記熱電変換素子との間に伝熱部材が設けられており、
前記摺動部材本体に前記伝熱部材を配設するための空間が形成され、
前記伝熱部材の外周部に高μ材料層が形成されており、
前記高μ材料層が形成された前記伝熱部材が前記空間に配設されていることを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記伝熱部材がカーボンナノチューブである請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記伝熱部材の外周部に断熱材層が形成されており、
前記断熱材層が形成された前記伝熱部材が前記空間に配設されている請求項１または請求項２に記載の制動装置。
【請求項４】
前記介在部材における前記摺動部材本体側の面に凹部が形成され、
前記熱電変換素子が前記凹部に配設されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項５】
前記摺動部材本体が前記熱電変換素子である請求項１に記載の制動装置。
【請求項６】
前記摺動部材本体は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層と高温側層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層と高温側電極層とがこの順で積層された第２層とを備えており、
前記高温側電極層が前記ロータ部材と接触する摩擦材を構成しており、
前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が形成されている請求項５に記載の制動装置。
【請求項７】
前記絶縁層が補強材配合絶縁体によって形成されている請求項６に記載の制動装置。
【請求項８】
前記摺動部材本体は、前記第１層と前記第２層と前記絶縁層とを含む熱電変換部を複数備えており、
前記複数の熱電変換部が並設されて前記熱電変換素子が形成されている請求項６または請求項７に記載の制動装置。
【請求項９】
回転体に取り付けられたロータ部材と、前記ロータ部材に摺接されることにより、前記ロータ部材を介して前記回転体の回転を制動する摺動部材と、前記摺動部材を前記ロータ部材の方向に移動させる移動部材とを備え、
前記ロータ部材および前記摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられており、
前記摺動部材は、前記ロータ部材と接触する摺動部材本体と、前記摺動部材本体を前記移動部材に取り付ける介在部材とを備えており、
前記摺動部材本体は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて、低温側電極層とｎ型半導体層とがこの順で積層された第１層と、低温側電極層とｐ型半導体層とがこの順で積層された第２層とを備え、前記第１層と前記第２層との間に電極層が設けられ、
前記電極層は、前記介在部材側から前記ロータ部材側に向けて延在する上下方向延在部と、前記上下方向延在部における前記ロータ部材側端部に設けられ、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層とを電気的に接続する上端片部と、を備え、前記上端片部は、前記ロータ部材側に露出しており、
前記電極層における上端片部における前記介在部材側で、前記ｎ型半導体層と前記上下方向延在部との間、および前記ｐ型半導体層と前記上下方向延在部との間に、絶縁層が形成されている制動装置。
【請求項１０】
前記絶縁層が補強材配合絶縁体によって形成されている請求項９に記載の制動装置。
【請求項１１】
前記摺動部材本体は、前記第１層と前記第２層と前記絶縁層とを含む熱電変換部を複数備えており、
前記複数の熱電変換部が並設されて前記熱電変換素子が形成されている請求項９または請求項１０に記載の制動装置。
【請求項１２】
回転体に取り付けられたロータ部材と、前記ロータ部材に摺接されることにより、前記ロータ部材を介して前記回転体の回転を制動する摺動部材と、前記摺動部材を前記ロータ部材の方向に移動させる移動部材とを備え、
前記ロータ部材および前記摺動部材のうちの少なくとも一方に熱電変換素子が設けられており、
前記摺動部材における前記ロータ部材との接触面に、前記熱電変換素子におけるｎ型半導体層とｐ型半導体層とが絶縁層を介して形成されており、
前記ロータ部材における前記摺動部材との接触面に、前記熱電変換素子における高温側電極が設けられている制動装置。
【請求項１３】
前記摺動部材は、第１摺動部材および第２摺動部材を備え、前記第１摺動部材および前記第２摺動部材は、それぞれ前記ロータ部材を挟んで互いに向かい合わせとなる位置に配設されており、
前記第１摺動部材におけるｎ型半導体層は、前記第２摺動部材におけるｐ型半導体層に対して前記ロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置され、前記第１摺動部材におけるｐ型半導体層は、前記第２摺動部材におけるｎ型半導体層に対して前記ロータ部材を向かい合わせとなる位置に配置されている請求項１２に記載の制動装置。
【請求項１４】
前記凹部に複数の前記熱電変換素子が配設されており、
前記複数の熱電変換素子同士の間に冷媒流路が形成されている請求項４に記載の制動装置。
【請求項１５】
前記熱電変換素子は、前記摺動部材本体側から前記介在部材側に向けて縮径するテーパ状をなしている請求項１４に記載の制動装置。
【請求項１６】
前記凹部に複数の前記熱電変換素子が配設されており、
前記複数の熱電変換素子同士の間に断熱層が形成されている請求項４に記載の制動装置。
【請求項１７】
前記介在部材に冷却部材が設けられている請求項１４〜請求項１６のうちのいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項１８】
前記ロータ部材に前記熱電変換素子におけるｎ型半導体層およびｐ型半導体層が形成されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項１９】
前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層は、前記ロータ部材の周方向に沿って交互に配設され、
前記ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に絶縁層が形成されている請求項１８に記載の制動装置。
【国際調査報告】
2010109592.tif 000021
2010109592.tif 000022
2010109592.tif 000023
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