(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電素子と、
前記熱電素子を収容するケーシングと、
を備え、
前記ケーシングは、
第１のケーシング部材と、
前記第１のケーシング部材との間に前記熱電素子を挟み込む形で前記熱電素子を収容する第２のケーシング部材と、
を備え、
前記第１のケーシング部材及び前記第２のケーシング部材のそれぞれには、前記熱電素子を収容した状態で前記熱電素子を挟み込むための面である当接面の周囲にリブが形成され、
前記第１のケーシング部材及び前記第２のケーシング部材のそれぞれは、前記当接面の部分が前記ケーシングの内側へ突出した形状である
ことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電発電装置であって、
低温側及び高温側のそれぞれにおいて、前記熱電素子と前記ケーシングとを絶縁する絶縁部材を更に備え、
低温側に設けられる前記絶縁部材は樹脂製であり、
高温側に設けられる前記絶縁部材はセラミック製である
ことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱電発電装置であって、
低温側に設けられる前記絶縁部材は、高温側に設けられる前記絶縁部材と比較して、外力により変形しやすい性質を有する
ことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の熱電発電装置であって、
前記第１のケーシング部材には、水平方向に延びる第１の鍔部が形成され、
前記第２のケーシング部材には、水平方向に延びる第２の鍔部が形成され、
前記第１の鍔部と前記第２の鍔部とが溶接され、前記熱電素子が前記ケーシング内に密封されている
ことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の熱電発電装置であって、
前記ケーシングには、不活性ガスが封入されている
ことを特徴とする熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度差により発電する素子（熱電素子）を備えた熱電発電装置が知られている。例えば特許文献１には、自動車用の熱電発電装置であって、内燃機関の排気ガスから得られる熱エネルギーを電気エネルギーとして回収するための熱電発電装置（熱電素子ユニット）が示されている。この熱電発電装置は、ケーシングによって密封されているとともに、排気管及び冷却水配管が貫通しており、高温の排気ガス及び内燃機関から循環する冷却水が供給される。そして、排気管側に配設された高温側熱交換器により、排ガスが持つ熱エネルギーが熱電素子に伝達され、冷却水配管側に配設された低温側熱交換器により、熱電素子が持つ熱エネルギーが冷却水に伝達される。こうして熱電素子に温度差が生じることにより、熱電素子が発電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の熱電発電装置では、熱電素子の発電効率を向上させたいという要望があった。
本発明は、熱電素子の発電効率を向上させるための技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の構成例としての熱電発電装置は、熱電素子と、前記熱電素子を収容するケーシングと、を備え、前記ケーシングは、第１のケーシング部材と、前記第１のケーシング部材との間に前記熱電素子を挟み込む形で前記熱電素子を収容する第２のケーシング部材と、を備え、前記第１のケーシング部材及び前記第２のケーシング部材の少なくとも一方には、前記熱電素子を収容した状態で前記熱電素子を挟み込むための面の周囲に、リブが形成されている。
【０００６】
第２の構成例としての熱電発電装置は、熱電素子と、前記熱電素子を収容するケーシングと、低温側及び高温側のそれぞれにおいて、前記熱電素子と前記ケーシングとを絶縁する絶縁部材と、を備え、低温側に設けられる絶縁部材に樹脂が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（Ａ）は熱電発電装置の平面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその側面図である。
【図２】熱電発電装置の内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図１（Ａ）は実施形態の熱電発電装置１の平面図、図１（Ｂ）は熱電発電装置１の正面図、図１（Ｃ）は熱電発電装置１の側面図である。また、図２は、熱電発電装置１の内部構造を示す断面図である。
【０００９】
熱電発電装置１は、熱電素子１１と、下部ケース１２と、上部ケース１３と、高温側絶縁部材１４と、低温側絶縁部材１５と、を備える。
熱電素子１１は、温度差により発電する素子であり、平面視が正方形である直方体状の外形を有し、下面が高温側（高温部）に面し、上面が低温側（低温部）に面するように配置されている。なお、図１（Ａ）において、Ｈで示す領域は、熱電素子１１の平面視における位置を示す。
【００１０】
下部ケース１２及び上部ケース１３は、金属製の部材であり、熱電素子１１を収容するためのケーシングを形成する。熱電素子１１をケーシングに収容するのは、高温下における熱電素子１１の酸化を防止するためであり、ケーシングは不活性ガス（例えばアルゴンガス）が封入された状態で密封される。
【００１１】
下部ケース１２は、平面視が概略長方形であるトレイ状の外形を有し、その内面（底面）には、高温側絶縁部材１４を介して熱電素子１１に当接する当接面（熱交換部）１２１が形成されている。当接面１２１は、平ら（平面）に形成され、当接面１２１以外の部分と比較して、上方へ突出している。このため、下部ケース１２の外面（下面）は、当接面１２１の部分が凹んでおり、その周囲を囲むように突出するリブ１２２が形成されたリブ構造を有する。また、下部ケース１２の外縁部には、水平方向に延びる鍔部１２３が形成されている。
【００１２】
上部ケース１３は、平面視が下部ケース１２と同様の概略長方形であるトレイ状の外形を有し、下部ケース１２の上部開口部を覆うように配置される。上部ケース１３には、電極端子１６を収容するための収容空間が形成されている。なお、電極端子１６は、銅線１７を介して熱電素子１１と接続されている。
【００１３】
上部ケース１３の内面（天井面）には、低温側絶縁部材１５を介して熱電素子１１に当接する当接面（熱交換部）１３１が形成されている。当接面１３１は、平ら（平面）に形成され、当接面１２１以外の部分と比較して、下方へ突出している。このため、上部ケース１３の外面（上面）は、当接面１３１の部分が凹んでおり、その周囲を囲むように突出するリブ１３２が形成されたリブ構造を有する。また、上部ケース１３の外縁部には、水平方向に延びる鍔部１３３が形成されている。
【００１４】
下部ケース１２の鍔部１２３と上部ケース１３の鍔部１３３とは、溶接されており、熱電素子１１は、下部ケース１２及び上部ケース１３によって形成されるケーシング内に密封されている。ここで、ケーシング内に熱電素子１１を収容する製造工程について説明する。下部ケース１２及び上部ケース１３は、熱電素子１１を挟んだ状態で、それぞれの鍔部１２３及び鍔部１３３の間に隙間ができる寸法に設計されている。そして、その隙間が無くなるように下部ケース１２及び上部ケース１３が上下から加圧された状態で、鍔部１２３及び鍔部１３３が溶接される。このため、熱電素子１１が当接面１２１及び当接面１３１によって挟み込まれた状態で、下部ケース１２と上部ケース１３とが溶接される。その際、下部ケース１２及び上部ケース１３は、それぞれリブ１２２及びリブ１３２が形成されているリブ構造であるため、剛性が高く、加圧面（当接面１２１及び当接面１３１）の変形が抑制され、熱電素子１１の全面を均一に押し付ける面圧が確保される。
【００１５】
高温側絶縁部材１４は、セラミック製の板状の絶縁部材であり、熱電素子１１と当接面１２１との間に挟まれる形で配置され、熱電素子１１と下部ケース１２とを絶縁する。
低温側絶縁部材１５は、樹脂製の板状の絶縁部材であり、熱電素子１１と当接面１３１との間に挟まれる形で配置され、熱電素子１１と上部ケース１３とを絶縁する。低温側絶縁部材１５は、高温側絶縁部材１４と比較して、外力により変形しやすい（弾性力がある）性質を有し、熱電素子１１及び上部ケース１３との密着性を高めることができる。また、低温側であるため、耐熱温度の低い樹脂を用いることができる。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態の熱電発電装置１は、熱交換部（当接面１２１及び当接面１３１）の平面を確保することで、密着性を向上させることができる。また、熱電素子１１を均一な面圧で押し付ける構造のため、振動による熱電素子１１のずれや、熱変形による剥離や、電極板のはがれ等を抑制することができる。
【００１７】
しかも、本実施形態の熱電発電装置１は、高温側と低温側とで異なる絶縁材（高温側絶縁部材１４及び低温側絶縁部材１５）を用いるようにしているため、低温側における密着性を向上させることができる。
【００１８】
また、下部ケース１２及び上部ケース１３が、熱電素子１１を挟んだ状態で、それぞれの鍔部１２３及び鍔部１３３の間に隙間ができる寸法に設計されているため、熱電素子１１の固定を安価に実現することができる。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２０】
１…熱電発電装置、１１…熱電素子、１２…下部ケース、１３…上部ケース、１４…高温側絶縁部材、１５…低温側絶縁部材、１６…電極端子、１７…銅線、１２１…当接面、１２２…リブ、１２３…鍔部、１３１…当接面、１３２…リブ、１３３…鍔部
【図１】
0005956155.tif 000002
【図２】
0005956155.tif 000003