(57)【要約】【課題】  フィンの変形を効果的に抑制することが可能な構造を有する熱電素子を利用した熱電発電装置を提供する。【解決手段】  両面の温度差に応じて電力を発生する熱電モジュール３の高温側端面には熱媒体の熱を回収するための集熱フィン４が、低温側端面には、冷媒によって冷却される冷却ケース５が配置され、冷却ケース５内には、放熱フィン５０が設けられており、集熱フィン４の延在方向と放熱フィン５０の延在方向は、好ましくは略直交するように配置され、相互に梁として機能させている。【選択図】  図４
2006303037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、
前記熱電変換素子の前記冷媒側に配置される放熱フィンを備えており、
前記集熱フィンのフィン延在方向と、前記放熱フィンのフィン延在方向とが所定の角度をなすよう配置されていることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、
前記集熱フィンの延在方向に略直交する方向に延在して配置される梁部材を備えていることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項３】
熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、
前記集熱フィンと前記熱電変換素子の接触面の前記熱源の流れ方向に直交する方向の温度分布を略平均化するよう前記集熱フィンの各フィンの性状を調整していることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項４】
前記集熱フィンの各フィンは、熱源の流れの中心から遠い位置のフィン面積を、中心に近い位置のフィン面積より大きくしていることを特徴とする請求項３記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記集熱フィンの各フィンは、熱源の流れの中心から遠い位置のフィンの熱伝導率を、中心に近い位置のフィンの熱伝導率より高くしていることを特徴とする請求項３記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記集熱フィンの各フィンは、熱源の流れの中心から遠い位置のフィンの密集度を、中心に近い位置のフィンの密集度より高くしていることを特徴とする請求項３記載の熱電発電装置。
【請求項７】
熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される複数の熱電変換素子からなる熱電変換モジュールと、を備える熱電発電装置において、
前記熱電変換モジュールの略中央に貫通孔が設けられており、前記貫通孔を貫通して前記集熱フィンに接続される拘束部材により、前記集熱フィンが前記熱電変換モジュールに固定されていることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項８】
前記拘束部材はボルトであって、前記冷媒側から前記熱電変換モジュールに差し込まれて前記集熱フィンの対応する位置に設けられたねじ孔にねじ込まれていることを特徴とする請求項７記載の熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンやボイラー等の燃焼機器等の排ガス等から熱エネルギーを電力として回収する熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンや各種の燃焼機器等から排出される燃焼ガスが高温であると、燃焼エネルギーの多くが利用されずに排出されることになる。特に自動車のエンジンや小型燃焼機器の排熱回収装置として熱電素子を用いて排ガスの熱エネルギーを電力に変換して回収する排熱発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
こうした排熱発電装置においては、排気管内を流れる排気ガスの熱を熱電素子の高温端面へと効率よく導くため、排気管内に多数の良熱伝導性素材からなる集熱フィンを配置し、この集熱フィンから熱電素子の高温端面へ熱伝導により排ガスの熱を伝える手法が採られている。
【特許文献１】特開平１１−１２２９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この集熱フィンは高温の排ガスにさらされるため、フィン自体も高温になり、熱膨張を起こす。排ガスから熱電素子へと熱を効率よく導くためには、フィンの集熱面積を拡大することが必要であり、その結果、フィン形状が複雑化する。このように複雑化した形状を有するフィンが熱膨張を起こすと、フィン自体が変形し、フィン相互の位置関係が変化して、集熱効率が低下したり、フィンと熱電素子との間に隙間が生じて熱電素子への伝熱効率が低下してしまい、発電効率の低下を招くおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、フィンの変形を効果的に抑制することが可能な構造を有する熱電素子を利用した熱電発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかる熱電発電装置は、熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、熱電変換素子の冷媒側に配置される放熱フィンを備えており、集熱フィンのフィン延在方向と、放熱フィンのフィン延在方向とが所定の角度をなすよう配置されていることを特徴とする。
【０００７】
集熱フィン、放熱フィンのそれぞれは、熱膨張によってフィン延在方向に直交する方向への曲げ変形応力が働くが、このように集熱フィンと放熱フィンを配置すると、集熱フィンの曲げ変形方向は、放熱フィンの延在方向と角度を持っているため、放熱フィンによって曲げ変形が抑制される。一方、放熱フィンについてもその曲げ変形方向は、集熱フィンの延在方向と角度を持っているため、集熱フィンによって曲げ変形が抑制される。つまり、個々のフィンが他方のフィン群に対する梁として機能する。両フィンの延在方向を直交させて配置すると、より好ましい。
【０００８】
あるいは、本発明にかかる熱電発電装置は、熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、集熱フィンの延在方向に略直交する方向に延在して配置される梁部材を備えていることを特徴とするものでもよい。
【０００９】
集熱フィンの延在方向に略直交する方向に梁部材を配置することで、梁部材によって集熱フィンの延在方向に直交する方向に働く曲げ変形応力に対抗し、その曲げ変形を抑制する。
【００１０】
本発明にかかる熱電発電装置の別の形態は、熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子とを備える熱電発電装置において、集熱フィンと熱電変換素子との接触面の熱源の流れ方向に直交する方向の温度分布を略平均化するよう集熱フィンの各フィンの性状を調整しているものである。
【００１１】
上述したように、熱膨張による集熱フィンの曲げ変形は、集熱フィンのフィン延在方向に直交する方向に作用する。この曲げ変形は、集熱フィンの基部の温度が同方向で差を有し、基部の同方向への膨張量に上下平面で差が生ずることによる。基部（熱電変換素子）の同方向への温度分布が略平均化されると、上下平面における同方向の膨張量に差が生ずるのを防止できる。
【００１２】
性状の調整方法としては、（１）熱源の流れの中心から遠い位置のフィン面積を、中心に近い位置のフィン面積より大きくする、（２）熱源の流れの中心から遠い位置のフィンの熱伝導率を、中心に近い位置のフィンの熱伝導率より高くする、（３）熱源の流れの中心から遠い位置のフィンの密集度を、中心に近い位置のフィンの密集度より高くする、等の手法を用いればよい。
【００１３】
熱源の流れの中心から遠い位置に位置する基部に、近い位置に位置する基部への熱量の伝達量を増やして平均化することにより、温度分布が平均化される。
【００１４】
本発明にかかる熱電発電装置のさらに別の形態では、熱源から放出される熱媒体の熱を回収する複数の集熱フィンと、集熱フィンの外側に配置されて反対面を冷媒により冷却される熱電変換素子からなる熱電変換モジュールと、を備える熱電発電装置において、
前記熱電変換モジュールの略中央に貫通孔が設けられており、前記貫通孔を貫通して前記集熱フィンに接続される拘束部材により、前記集熱フィンが前記熱電変換モジュールに固定されていることを特徴とする熱電発電装置。例えば、この拘束部材はボルトであって、冷媒側から熱電変換モジュールに差し込まれて集熱フィンの対応する位置に設けられたねじ孔にねじ込まれているとよい。
【００１５】
集熱フィンの基部に加わる曲げ応力は、熱電変換モジュールの略中央部分において集熱フィンを熱電変換モジュールから離隔させる方向へと作用する。この略中央部分で集熱フィンを熱電変換モジュールへと拘束することで、離隔を抑制する。ボルトとねじ孔を利用することで、集熱フィンと熱電変換モジュールとの固定が容易かつ確実に行える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、抑制手段によって集熱フィンの変形を効果的に抑制できるため、集熱効率を維持して効率よく排ガスの熱を熱電素子に伝えることができる。このため、発電効率を維持することができ、熱回収効率も維持できる。また、集熱フィンの変形による破損も抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明に係る熱電発電装置の第１の実施形態を搭載した車両の排気系を示す概略構成図であり、図２は、その熱電発電装置１部分の断面図（図１のII−II線断面図）であり、図３は、その熱電ユニット２部分の拡大断面図であり、図４はその側面図である。
【００１９】
この熱電発電装置１は、排気管９０上に配置されており、エンジン９２の下流側で、排気浄化触媒９４の上流側に配置されている。なお、排気浄化触媒９４の下流側に配置してもよい。熱電発電装置１は、電力変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ９６に接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ９６は、また、発電により得られた電力を貯蔵するバッテリ９８に接続されている。
【００２０】
この熱電発電装置１は、排気の流れ方向に直交する断面上にそれぞれ４個の熱電ユニット２を配置し（図２参照）、これを排気の流れ方向に４組配置して構成されている。
【００２１】
各熱電ユニット２は、図２〜図４に示されるように、熱電素子３０を有する熱電モジュール３と、排気管内に配置される熱回収フィン（集熱フィン）４と、内部に冷却水を循環させる通路を有する冷却ケース５を備えている。集熱フィン４は、基部４０と、基部４０の一方の面（以下、第１の表面と称する。）４０１から排気の流れ方向に所定の間隔で平行に延びる板状の多数のフィン４１とが一体的に成形されている。集熱フィン４は、アルミ、銅、ステンレス等の熱伝導性が良好な金属のほか、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の高熱伝導性のセラミックスで形成されている。
【００２２】
なお、このフィン形成部においては、フィン４１の根本部、つまり、各フィン４１の間で最も第２の表面（第１の表面の反対面）４０２側に近い線をつないだ曲面を第１の表面と定義する。ここで、基部４０は、略矩形板であって、その第１の表面４０１、第２の表面４０２は平行な平面となる。
【００２３】
各フィン４１は、第１、第２の表面４０１、４０２と垂直に形成されており、その高さ、つまり、先端部から根本までの距離は、中央に位置するフィン４１が最も高く、周縁部へ行くほど低くなる構成を採る。各フィンの先端部を結んだ線は垂直二等辺三角形の垂直角をはさむ２辺の形状に合致するいわゆる楔形の形状をなしている。
【００２４】
この集熱フィン４の第２の表面４０２側には、絶縁材６０をはさんで、熱電モジュール３の高温側端面が配置される。そして、熱電モジュール３の反対面の低温側端面には、絶縁材６２をはさんで、冷却ケース５が配置される。
【００２５】
冷却ケース５は、熱電モジュール３側に配置される放熱フィン５０と、これに組み合わされる平板５１とからなる。放熱フィン５０は、熱電モジュール３側の第１の表面５０ａは平面であり、第２の表面５０ｂから同一の高さのフィン５０ｃが垂直に延びている。フィン５０ｃの頂部に平板５１が接続されるため、組み合わされた冷却ケース５においては、フィン５０ｃ間のスリット５０ｄが分離される。このスリット５０ｄに冷媒を流すことで冷却を行う。この放熱フィン５０のフィン５０ｃの延在方向は、図２〜図４に示されるように、集熱フィン４のフィン４１の延在方向に略直交している。
【００２６】
図５は、熱電モジュール３の構成を示す図である。代表的な熱電モジュール３の構成としてはＢｉ2Ｔｅ3等からなるｐ型とｎ型の２種類の半導体３２、３３（１組で熱電素子３０を構成する。）を複数個用意し、これらを電極３４、３５によって電気的には交互に直列に、熱的には並列に配置することで、熱エネルギーと電気エネルギーの変換を行うものである。
【００２７】
集熱フィン４のフィン先端側を覆うように、断面が略Ｌ字形のガイド板６４が配置されている。４個の熱電ユニット２が排気管９０に固定部材６６によって固定された状態では、４個のガイド板６４の排気流れ方向に直交する断面形状は、図２に示されるようにＸ字状になる。
【００２８】
エンジン９２の動作時には、排気管９０を高温の排気ガスが流れる一方、図示していない冷却水ポンプによって冷却ケース５の各スリット５０ｄには、冷媒である冷却水が供給される。なお、冷却ケース５から排出された温水は、図示していないラジエーター等で冷却されて、循環される。
【００２９】
排気ガスは、ガイド板６４によって、集熱フィン４のフィン４１の間へと導かれ、フィン４１に熱を伝える。この熱は、各フィン４１から基部４０、絶縁材６０を通じて熱電モジュール３の高温側端面へと伝えられる。このため、高温側端面の温度は高くなる。一方、熱電モジュール３の低温側端面からは、絶縁材６２、冷却ケース５を通じてスリット５０ｄ内を流れる冷却水へと熱が奪われている。このため、低温側端面の温度は低くなる。こうして、高温側端面と低温側端面との間に温度差が発生し、この温度差に応じてゼーベック効果により熱電モジュール内の熱電素子に電力が発生し、これをＤＣ−ＤＣコンバータ９６により所定の電圧へ変換してバッテリ９８へと蓄える。これにより、排気ガスの有する熱を電力として回収することができる。
【００３０】
本実施形態においては、集熱フィン４のフィン４１の変形を抑制する効果を有している。この点について、従来の集熱フィン構造と比較しながら具体的に説明する。図６は、従来の熱電ユニットにおける集熱フィン４ｘの構成を示す断面図である。集熱フィン４ｘの構成自体は、本実施形態の集熱フィン４と基本的な違いはない。
【００３１】
集熱フィン４ｘは、集熱フィン４と同様に、固定部材６６によって固定されるが、このとき、略中央部分に約２００ｋｇｆ（約２ｋＮ）程度の荷重を付加した状態で固定されている。つまり、全体に集熱フィン４、４ｘの突出方向への曲げ応力が付与されている状態にある。この状態でエンジン９２を動作させると、従来の場合、集熱フィン４ｘ側から高温の排気ガスにより加熱されるため、集熱フィン４ｘのみならず、フィン４１ｘからの熱伝導によって構成部品全体が加熱され、熱膨張する。この結果、図７（ａ）に示されるように変形してしまう。
【００３２】
この状態から、集熱フィン４ｘ側からの熱負荷の軽減や冷却ケース５側からの冷却の進行等によって装置全体の温度が低下した場合、図７（ｂ）に示されるように、冷却ケース５、熱電モジュール３は、膨張量の低下により、その変形は元に戻るが、集熱フィン４ｘの変形は残り、集熱フィン４ｘの第１の表面４０αと熱電モジュール３の表面との間に隙間Ｓを生じ、熱電モジュール３への熱伝導量が低下し、発電性能の低下をもたらす。また、集熱フィン４ｘから熱電モジュール３に付与される応力が熱電モジュール３の端部に集中するため、熱電モジュール３の破損を招きやすい。
【００３３】
これに対して、本実施形態においては、集熱フィン４と放熱フィン５０とでフィンの延在方向を直交させているため、集熱フィン４と放熱フィン５０とで発生しやすい曲げ方向も直交する。そして、一方の曲げ方向に対して他方のフィンの延在方向が略合致するため、一方のフィンが他方の曲げ変形を抑制する梁として機能し、剛性が付与される。これにより、両者の変形が抑制されるため、変形によって生ずる集熱フィン４と熱電モジュール３での熱伝達面の乖離による熱伝達率の低下や、応力集中による破損といった現象を効果的に防止することができる。
【００３４】
本発明にかかる熱電発電装置は、上記形態に限られるものではない。例えば、集熱フィン４と放熱フィン５０との延在方向は略直交することが好ましいが、所定の角度で交差するように配置しても相互に梁として機能させることができる。以下、そのほかの好適な別の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図８〜図１０は、第２の実施形態の熱電発電装置の集熱フィン部分を示す説明図であり、図８がその断面図、図９は、そのフィン機能部材の斜視図、図１０が梁部材の斜視図である。
【００３６】
図８に示されるように、この実施形態の集熱フィン４ａは、フィン機能部材４３と梁部材４４とを組み合わせて構成されている。フィン機能部材４３は、アルミ等の熱伝導性が良好な材料で形成されており、薄い矩形版４３０上から所定の間隔をおいて垂直に突出する多数のフィン４３１が形成されている。各フィン４３１は長手方向において中央部で２つに分割されており、長手方向に直交する断面（図８の断面）でみると、端部から中央部にいくにつれて高さが高くなる第１の実施形態の集熱フィン４と同種の形状となっている。
【００３７】
一方、梁部材４４は、３本の梁部４４０を有し、その間に多数のスリット４４１が設けられており、このスリット４４１内にフィン機能部材４３の各フィン４３１が差し込まれて固定される。梁部材４４は例えば、ＳＵＳ等の耐熱強度の高い部材で形成されている。梁部４４０は、図８の断面方向からみて中央部の厚さ（図８、図１０における上下方向の厚さを指す。）が端部より薄く形成されている。
【００３８】
本実施形態では、耐熱性、剛性を有する梁部材４４によりフィン機能部材４３を拘束することで、その変形を抑制している。特に、熱膨張によってフィン４３１の先端同士が離隔する方向（図中の矢印Ａ方向）へ変形しようとする力を梁部材４４の梁４４０が吸収することで、その変形を抑制する。この結果、矩形版４３０の反り変形を抑制することができ、熱電モジュール３との間に隙間が発生するのを抑制し、熱伝達効率の低下を抑制する。
【００３９】
フィン機能部材４３と梁部材４４とを別体として構成することで、それぞれに適切な部材を用いることができ、また、個々の部材については形状を単純化することができるため、加工が簡単になり、精度も確保することができる。
【００４０】
図１１は、第３の実施形態の熱電発電装置の集熱フィン部分を示す断面図である。この集熱フィン４ｂは、第１の実施形態における集熱フィン４とは逆に、フィン４１ｂの突出高さが両端部にいくほど高く、中央部で低くなるよう形成されている。図１２は、従来の集熱フィン４ｘ（図６参照。）と本実施形態の集熱フィン４ｂにおける熱電モジュール３と集熱フィン４ｘ、４ｂの接触面の図６、図１１の左右方向位置に対する温度分布を比較して示している。
【００４１】
従来の集熱フィン４ｘにおいては、フィン４１ｘは中央部ほどその面積が広く、端部にいくほど面積が狭くなっている。このため、フィン４１ｘから熱電モジュール３へ流入する熱量自体が端部では中心部に比べて小さくなる。このため、接触面の温度は図１２（ａ）に示されるように、中心部が高く、端部へいくほど低下する。このように温度分布が偏ると、最高温度の中心部付近で熱電モジュール３内の熱電素子３０の許容温度Ｔｃを超え、モジュールが破損してしまう可能性がある。
【００４２】
一方、本実施形態の集熱フィン４ｂでは、フィン４１ｂの面積を、端部側で広く、中心部に向かうに連れて狭くなるよう形成しているので、端部へ行くほど大きな熱量を熱電モジュール３へと伝達することができる。一方で、熱電モジュール３は、両端等からの放熱により、中心部に比べて端部の温度が低下しやすい。集熱フィン４ｂから端部へ流入する熱量を多くすることで、この放熱による温度低下を抑制し、接触面の温度分布を図１２（ｂ）に示されるように均一化させることができる。この結果、熱電モジュール３の温度も均一化されるため、その過熱が抑制される。また、基部４０ｂの面方向の温度分布も均一化されるため、不均一な温度分布によって基部４０ｂの熱膨張が不均一になるのを抑制し、それによって発生する基部４０ｂの反りの発生やフィン４１ｂの変形を抑制することができる。
【００４３】
図１３〜図１５は、接触面の温度分布を均一化させるための集熱フィン構造の変形例を示している断面構成図である。図１３に示される集熱フィン４ｃでは、フィン４１ｃは基部４０ｃから垂直方向のみに突出するのではなく、各フィン４１ｃの先端が中心に向かって斜めに伸びている。これは、図１２に示される集熱フィン４ｂの各フィン４１ｂの先端を中心に向かって折り曲げた形状に相当する。したがって、図１２に示される集熱フィン４ｂと同様の効果が得られる。また、この集熱フィン４ｃは、その外側輪郭形状が従来の集熱フィン４ｘとほぼ同じであるため、従来の集熱フィン４ｘに代えて設置しやすい。
【００４４】
図１４に示される集熱フィン４ｄは、フィン４１ｄの間隔を一様ではなく、端部（外側）を中心（内側）に比べて密にしている。このようにフィン４１ｄを内側より外側で密にすることで、基部４０ｄの単位面積あたりに流入する熱量を内側より外側で大きくし、図１２、図１３に示される集熱フィン４ｂ、４ｃと同様の効果を得ている。
【００４５】
図１５に示される集熱フィン４ｅは、外側のフィン４１ｅ２を内側のフィン４１ｅ１より熱伝導率の高い部材で構成している。例えば、外側のフィン４１ｅ２には、アルミニウムやその合金を使用し、内側のフィン４１ｅ１には、ステンレス等が用いられる。外側のフィン４１ｅ２の熱伝導率を内側のフィン４１ｅ１の熱伝導率より大きくすることで、基部４０ｅの単位面積あたりに流入する熱量を内側より外側で大きくし、図１２〜図１４に示される集熱フィン４ｂ〜４ｄと同様の効果を得ている。
【００４６】
図１６は、第４の実施形態の熱電発電装置の熱電ユニット部分を示す断面図である。この実施形態においては、熱電モジュール３ｆ、冷却ケース５ｆはともに、その中央を貫通する貫通孔３７、５７を有しており、集熱フィン４ｆの基部４０ｆには、この貫通孔３７、５７に対応する部位にねじ孔４７を有している。そして、冷却ケース５ｆ側から、貫通孔５７、３７に挿入されたボルト７がねじ孔４７に締結され、集熱フィン４ｆを熱電モジュール３ｆに固定している。
【００４７】
本実施形態では、ボルト７を集熱フィン４ｆのねじ孔４７に結合することで、集熱フィン４ｆの中央部を熱電モジュール３ｆの中央部を密着させて固定している。集熱フィン４ｆのフィン４１ｆが高温の排ガスにさらされ、加熱されて、熱が基部４０ｆに伝達されて膨張する場合にも、集熱フィン４ｆの中央部が熱電モジュール３ｆに固定されているので、基部４０ｆに反りを抑制し、集熱フィン４ｆと熱電モジュール３ｆの離隔を抑制するため、熱伝達率が低下することがなく、発電効率を維持できる。また、変形に伴う熱電モジュール３ｆの一部への応力集中も抑制することができ、その損傷を防止することができる。
【００４８】
ここで、ボルト７としてその熱膨張率が集熱フィン４ｆや熱電モジュール３ｆの熱膨張率と同等か、より小さい材質を用いると、熱膨張に伴う変形を効果的に抑制できる。また、集熱フィン４ｆからボルト７を通じて冷却ケース５ｆへ、熱電モジュール３ｆを迂回した熱伝達を抑制するため、ボルト７には、熱伝導率が比較的小さい材質を用いるとよい。
【００４９】
集熱フィンを熱電モジュールとの接触面側へ拘束する手法としては、このようにボルトとねじ孔とを用いる手法に限られるものではない。図１７は、変形形態を示したものである。この実施形態では、熱電モジュール３ｆと冷却ケース５ｆは、図１６に示される実施形態と同様の構成であり、略中央部に貫通孔３７、５７を有している。集熱フィン４ｇは、基部４０ｇのフィン４１ｇの形成面とは反対の面の略中央から垂直に伸びるシャフト４８を備えている。そして、このシャフト４８が貫通孔３７、５７を貫通しており、冷却ケース５から突出した部分に配置されたクリップ４９で、このクリップ４９と冷却ケース５間に配置されたスプリング４６を挟み込んでいる。このスプリング４６の弾性力で集熱フィン４ｇを熱電モジュール３ｆに密着させている。この実施形態においても、図１６に示される実施形態と同様の効果が得られる。
【００５０】
さらに、ボルトで締結する場合に比較して、集熱フィン４ｇと熱電モジュール３ｆとを密着させる際の応力荷重を調整するのが容易であり、また、ボルトの緩みのような応力荷重の低下可能性が小さいため、保守・点検が容易である。
【００５１】
また、図１７におけるシャフト４８を雄ねじとし、先端からナットで締めつけることで固定を行ってもよい。ここでは、冷却ケース５ｆもいっしょに熱電モジュール３ｆ、集熱フィン４ｆ、４ｇと固定を行ったが、熱電モジュール３ｆと集熱フィン４ｆ、４ｇとを固定し、そのアセンブリに冷却ケース５をとりつける構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】発明に係る熱電発電装置の第１の実施形態を搭載した車両の排気系を示す概略構成図である。
【図２】図１の熱電発電装置１部分のII−II線断面図である。
【図３】図２の熱電ユニット２部分の拡大断面図である。
【図４】図２の熱電ユニット２部分の側面図である。
【図５】図１〜図４の熱電モジュール３の構成を示す図である。
【図６】従来の熱電ユニットにおける集熱フィン４ｘの構成を示す断面図である。
【図７】熱膨張後の集熱フィンの様子を従来と第１の実施形態とで比較して示す説明図である。
【図８】第２の実施形態の熱電発電装置の集熱フィン部分の断面図である。
【図９】図８のフィン機能部材の斜視図である。
【図１０】図８の梁部材の斜視図である。
【図１１】第３の実施形態の熱電発電装置の集熱フィン部分を示す断面図である。
【図１２】従来と本実施形態で熱電モジュールと集熱フィンの接触面の左右方向位置に対する温度分布を比較して示すグラフである。
【図１３】接触面の温度分布を均一化させるための集熱フィン構造の変形例を示している断面構成図である。
【図１４】接触面の温度分布を均一化させるための集熱フィン構造の別の変形例を示している断面構成図である。
【図１５】接触面の温度分布を均一化させるための集熱フィン構造のさらに別の変形例を示している断面構成図である。
【図１６】第４の実施形態の熱電発電装置の熱電ユニット部分を示す断面図である。
【図１７】図１６の変形形態を示したものである。
【符号の説明】
【００５３】
１…熱電発電装置、２…熱電ユニット、３…熱電モジュール、４…集熱フィン、５…冷却ケース、７…ボルト、３０…熱電素子、３２…ｐ型半導体、３３…ｎ型半導体、３４…電極、３７、５７…貫通孔、４０…基部、４１…フィン、４０１、４０２…表面、４３…フィン機能部材、４４…梁部材、４６…スプリング、４７…孔、４８…シャフト、４９…クリップ、５０…放熱フィン、５１…平板、６０、６２…絶縁材、６４…ガイド板、６６…固定部材、９０…排気管、９２…エンジン、９４…排気浄化触媒、９６…コンバータ、９８…バッテリ、４３０…矩形版、４３１…フィン、４４０…梁、４４１…スリット。
【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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