(57)【要約】【課題】発電モジュールにおける高温側部から低温側部への熱リーク量を抑制可能な熱電発電装置を提供する。【解決手段】熱電発電装置１００は、第１通路形成部材と第２通路形成部材との間に設けられた発電モジュール１に含まれる複数の熱電変換素子２と、複数の熱電変換素子２を収容するモジュールケース１０と、を備える。モジュールケース１０は、熱電変換素子２における第１通路側部位２ａと第２通路側部位２ｂに対してそれぞれ熱移動可能に設けられた低温側壁部１０ａ、高温側壁部１０ｂを有する。最上流低温側壁部１０ａ１と最上流高温側壁部１０ｂ１とをつなぐ最上流ケース壁部１０１における熱抵抗は、最上流ケース壁部１０１よりも第２流体流れの下流に位置する部位のケース壁における熱抵抗よりも大きくなっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流れる第１通路（７ａ）を形成する第１通路形成部材（７）と、
前記第１流体よりも高温である第２流体が流れる第２通路（５ａ）を形成する第２通路形成部材（３，４）と、
前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材との間に設けられた発電モジュール（１）に含まれる複数の熱電変換素子（２）と、
複数の前記熱電変換素子を収容するモジュールケース（１０）と、
を備え、
前記モジュールケースは、前記熱電変換素子における第１通路側部位（２ａ）と第２通路側部（２ｂ）に対してそれぞれ熱移動可能に設けられた低温側壁部（１０ａ）、高温側壁部（１０ｂ）を有し、
前記モジュールケースは、前記低温側壁部と前記高温側壁部とをつないでいるケース壁のうち、複数の前記熱電変換素子のなかで第２流体流れの最上流に位置する最上流素子（２０）に対して熱移動可能に設けられる最上流低温側壁部（１０ａ１）と最上流高温側壁部（１０ｂ１）とをつないでいる最上流ケース壁部（１０１）における熱抵抗が前記最上流ケース壁部よりも前記第２流体流れの下流に位置する部位の前記ケース壁における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている熱電発電装置。
【請求項２】
前記最上流ケース壁部における熱抵抗は、複数の前記熱電変換素子のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子（２１）に対して熱移動可能に設けられる最下流低温側壁部（１０ａ２）と最下流高温側壁部（１０ｂ２）とをつないでいる最下流ケース壁部（１０２）における熱抵抗よりも大きい請求項１に記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記最上流ケース壁部における熱抵抗は、複数の前記熱電変換素子のなかで、第２流体流れ方向に交差する方向の端部において前記第２流体流れに沿うように並ぶ端部側素子群（２２）に対して熱移動可能に設けられる端部低温側壁部（１０ａ３）と端部高温側壁部（１０ｂ３）とをつないでいる端部ケース壁部（１０３）における熱抵抗よりも大きい請求項１または請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記端部ケース壁部における熱抵抗は、複数の前記熱電変換素子のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子（２１）に対して熱移動可能に設けられる最下流低温側壁部（１０ａ２）と最下流高温側壁部（１０ｂ２）とをつないでいる最下流ケース壁部（１０２）における熱抵抗よりも大きい請求項３に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記最上流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最下流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最上流高温側壁部から前記最上流低温側壁部に向かう前記最上流ケース壁部に沿う上流熱経路長さは、前記最下流高温側壁部から前記最下流低温側壁部に向かう前記最下流ケース壁部に沿う下流熱経路長さよりも長い請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記最上流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記端部ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最上流高温側壁部から前記最上流低温側壁部に向かう前記最上流ケース壁部に沿う上流熱経路長さは、前記端部高温側壁部から前記端部低温側壁部に向かう前記端部ケース壁部に沿う端部熱経路長さよりも長い請求項３に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記モジュールケースは、複数の前記熱電変換素子のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子（２１）に対して熱移動可能に設けられる最下流低温側壁部（１０ａ２）と最下流高温側壁部（１０ｂ２）とをつないでいる最下流ケース壁部（１０２）を備え、
前記最下流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記端部熱経路長さは、前記最下流高温側壁部から前記最下流低温側壁部に向かう前記最下流ケース壁部に沿う下流熱経路長さよりも長い請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項８】
前記最上流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最下流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最上流ケース壁部の厚さ寸法は、前記最下流ケース壁部の厚さ寸法よりも小さい請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項９】
前記最上流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記端部ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最上流ケース壁部の厚さ寸法は、前記端部ケース壁部の厚さ寸法よりも小さい請求項３に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記モジュールケースは、複数の前記熱電変換素子のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子（２１）に対して熱移動可能に設けられる最下流低温側壁部（１０ａ２）と最下流高温側壁部（１０ｂ２）とをつないでいる最下流ケース壁部（１０２）を備え、
前記最下流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記端部ケース壁部の厚さ寸法は、前記最下流ケース壁部の厚さ寸法よりも小さい請求項９に記載の熱電発電装置。
【請求項１１】
前記最上流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最下流ケース壁部は、前記第１通路形成部材と前記第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、
前記最上流ケース壁部は、前記最下流ケース壁部よりも熱伝導率が小さい材質によって形成されている熱抵抗部（１０１ａ）を有する請求項２に記載の熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、ゼーベック効果により熱エネルギを電力エネルギに変換する熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の熱電発電装置は、放熱面と吸熱面との温度差に応じて熱電発電を行う熱電変換素子を備えている。熱電変換素子は、放熱面を一部とする放熱側筐体と吸熱面を一部とする吸熱側筐体とが形成する箱体の内部に設置されている。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０４４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の装置について、熱電変換素子をケースに対して熱移動可能なようにケース内に設置した発電モジュールという構成に置き換えた場合、熱電変換素子の高温側部（吸熱側部）から低温側部（放熱側部）へケースを通じて熱が移動するという問題がある。このような熱リークの発生によって熱電変換素子を通過する熱量が減少するため、発電性能が低下してしまう。したがって、熱電発電装置には、発電性能の観点でさらなる改良が求められている。
【０００５】
この明細書における開示の目的は、発電モジュールにおける高温側部から低温側部への熱リーク量を抑制可能な熱電発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された熱電発電装置のひとつは、第１流体が流れる第１通路（７ａ）を形成する第１通路形成部材（７）と、第１流体よりも高温である第２流体が流れる第２通路（５ａ）を形成する第２通路形成部材（３，４）と、第１通路形成部材と第２通路形成部材との間に設けられた発電モジュール（１）に含まれる複数の熱電変換素子（２）と、複数の熱電変換素子を収容するモジュールケース（１０）と、を備え、
モジュールケースは、熱電変換素子における第１通路側部位（２ａ）と第２通路側部（２ｂ）に対してそれぞれ熱移動可能に設けられた低温側壁部（１０ａ）、高温側壁部（１０ｂ）を有し、
モジュールケースは、低温側壁部と高温側壁部とをつないでいるケース壁のうち、複数の熱電変換素子のなかで第２流体流れの最上流に位置する最上流素子（２０）に対して熱移動可能に設けられる最上流低温側壁部（１０ａ１）と最上流高温側壁部（１０ｂ１）とをつないでいる最上流ケース壁部（１０１）における熱抵抗が最上流ケース壁部よりも第２流体流れの下流に位置する部位のケース壁における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている。
【０００８】
この熱電発電装置のモジュールケースは、最上流ケース壁部の熱抵抗が最上流ケース壁部よりも第２流体流れの下流に位置する部位のケース壁の熱抵抗よりも大きくなるように構成されている。この構成によれば、第２流体から発電モジュールへの熱移動の開始部において、最上流高温側壁部から熱電変換素子を通過しないで最上流ケース壁を通じて最上流低温側壁部へ移動する熱リークを抑えることができる。これにより、熱電変換素子の高温側部（吸熱側部）から低温側部（放熱側部）へモジュールケースを通じて熱が移動する熱リーク量を抑えることができる。したがって、発電モジュールにおける高温側部から低温側部への熱リーク量を抑制可能な熱電発電装置を提供できる。この熱電発電装置は、最上流ケース壁部に通じた熱リークの抑制によって素子通過熱量の減少が抑えられるため、発電性能の確保を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の熱電発電装置の一部を示す斜視図である。
【図２】熱電発電装置を示す斜視図である。
【図３】図２の矢印III方向にみた熱電発電装置を示す平面図である。
【図４】発電モジュールにおけるケースと熱電変換素子との位置関係を示した図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面を矢印方向にみた図である。
【図６】第２実施形態の発電モジュールについてケースの構成を示した部分断面図である。
【図７】第３実施形態の発電モジュールについてケースと熱電変換素子の構成を示した断面図である。
【図８】第４実施形態の発電モジュールについてケースと熱電変換素子の構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態に一形態としての熱電発電装置１００を開示する。第１実施形態について図１〜図５を参照して説明する。熱電発電装置１００は、ゼーベック効果により熱エネルギを電力エネルギに変換して発電することができる装置である。熱電発電装置１００は、熱電変換素子２を有する発電モジュール１において一方側と他方側とに温度差が与えられると、電位差が生じて電子が流れる現象を利用して発電する。熱電発電装置１００では、低温の第１流体と第１流体よりも高温である第２流体とを用いて発電モジュールの両側に温度差を与える。第１流体、第２流体には、温度差を与えることが可能な任意の流体を採用することができる。この実施形態では、任意に選択可能な第１流体および第２流体の一例として、第１流体として自動車エンジンの冷却水を用い、第２流体として自動車エンジンから排出される排気ガスを用いる場合について説明する。以下、第１流体を低温流体と称し、第２流体を低温流体よりも高温である高温流体と称することがある。
【００１２】
熱電発電装置１００は、高温流体が流れる第２通路５ａと、低温流体が流れる第１通路７ａと、一方側で高温流体と他方側で低温流体とそれぞれ熱移動可能に設けられる発電モジュール１と、各流体と発電モジュール１との熱交換を促進する熱伝導部材６と、を備える。発電モジュール１は複数の熱電変換素子２を有している。複数の熱電変換素子２は、扁平状の箱体であるモジュールケース１０の内部に収納されている。モジュールケース１０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属、グラファイト、熱伝導性を有する材料を含む樹脂等によって構成されている。熱電発電装置１００は、さらに低温流体および高温流体と発電モジュール１との熱移動を確保するように各部材同士の密着性を高める第１保持部材３および第２保持部材４を備える。第１保持部材３および第２保持部材４は、以下に保持部材３，４とも称する。
【００１３】
熱伝導部材６は、それ自身が熱伝導可能な材質で構成されている。熱伝導部材６は、熱伝導性を有する任意の材質で形成されている部材である。任意の材質には、例えば、アルミニウム、銅等の金属、グラファイト、熱伝導性を有する材料を含む樹脂等を用いることができる。この構成によれば、熱伝導部材６によって部材間における熱抵抗の低減が図れ、高温流体と低温流体との間の効率的な熱移動を実現できる。グラファイトは、非常に高い熱伝導率を有する。例えば、グラファイトは銅やアルミニウムの２倍以上の熱伝導率を有するもの採用することが好ましい。グラファイトは薄く、柔軟なシート状に形成することが可能であり、変形や加工が容易である。グラファイトシートは高分子フィルムを熱分解してグラファイト化することにより、製造することができる。また、グラファイトシートは、単結晶に近い構造を持つ高配向性を有するものであることが好ましい。
【００１４】
また、熱伝導部材６は、モジュールケース１０のケース壁、管７、第１保持部材３、第２保持部材４よりも、外力によって変形しやすく硬度が低い部材であることが好ましい。この構成によれば、熱伝導部材６は、各部材の膨張や収縮に応じて変形可能であるため、モジュールケース１０のケース壁、管７、第１保持部材３、第２保持部材４に対して熱伝導部材６を変位させやすくできる。したがって、高温流体および低温流体によりもたらされる温度差によって各部材が膨張や収縮したとしても、各部材は変位しやすいので、各部材の歪みによる応力を軽減したり、部材間の熱膨張差を吸収したりする効果を高めることができる。
【００１５】
熱伝導部材６は、シート状、膜状、扁平な直方体状等の任意の形状とすることができる。熱伝導部材６は、発電モジュール１と第１保持部材３とに挟まれ、さらに発電モジュール１と管７とに挟まれており、これらの両者に密着可能な形状とすることが好ましい。熱伝導部材６は、発電モジュール１と同様の体積、外形形状であることが好ましい。熱伝導部材６は、発電モジュール１において複数の熱電変換素子２が設けられている範囲の表面積と同程度の表面積を有することが好ましい。
【００１６】
図４および図５に示すように、発電モジュール１の外装を形成するモジュールケース１０の内部には、所定個数の熱電変換素子２が高温流体の流れ方向Ｆ２に並んで設置され、所定個数の熱電変換素子２が低温流体の流れ方向Ｆ１に並んで設置されている。発電モジュール１の内部には、複数の熱電変換素子２が格子状に整列している。熱電変換素子２の酸化防止のため、モジュールケース１０の内部は、例えば、真空状態であったり、不活性ガスが充填されたりする。モジュールケース１０は内部の空間を封止する気密ケースでもある。モジュールケース１０は、例えばステンレス材により形成されている。
【００１７】
熱電変換素子２は、交互に配列されるＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが網状に連結されて構成されている。発電モジュール１は、一方の面に高温流体や高温流体と熱伝達可能な高温部が接触し、他方の面に低温流体や低温流体と熱伝達可能な低温部が接触することで、熱電変換素子２の一方側と他方側とに温度差が生じ電位差に起因する電子の移動によって発電する。
【００１８】
熱電発電装置１００において一方側に位置する発電モジュール１の一方の面は、高温部を構成する第１保持部材３に熱的に接触し、他方の面は、低温部を構成する管７に熱的に接触する。管７は、内部に第１流体が流れる第１通路７ａを形成する第１通路形成部材を構成する。熱電発電装置１００において他方側に位置する発電モジュール１の一方の面は、低温部を構成する管７に熱的に接触し、他方の面は、高温部を構成する第２保持部材４に熱的に接触する。管７は、熱伝導部材６を介して発電モジュール１と熱的に接触する。
【００１９】
モジュールケース１０は、内部空間が密閉された箱体状である。モジュールケース１０は、例えば外形が扁平状である直方体である。モジュールケース１０は、互いに向かい合う低温側壁部１０ａと高温側壁部１０ｂとをつないでいるケース壁として、最上流ケース壁部１０１、最下流ケース壁部１０２、二つの端部ケース壁部１０３を備えている。最上流ケース壁部１０１は、モジュールケース１０に収容される複数の熱電変換素子２のなかで第２流体流れの最上流に位置する最上流素子２０に対して熱移動可能に設けられる最上流低温側壁部１０ａ１と最上流高温側壁部１０ｂ１とをつないでいる壁である。最上流低温側壁部１０ａ１は、低温側壁部１０ａのうち最上流に位置する部分に相当する。最上流高温側壁部１０ｂ１は、高温側壁部１０ｂのうち最上流に位置する部分に相当する。
【００２０】
最上流ケース壁部１０１と最下流ケース壁部１０２は、それぞれ、対向関係にある低温側壁部１０ａと高温側壁部１０ｂとを第２流体流れの上流側端部、下流側端部で連結する部分であり、互いに対向するように設けられている。二つの端部ケース壁部１０３は、それぞれ、低温側壁部１０ａと高温側壁部１０ｂとを第１流体流れの上流側端部、下流側端部で連結する部分であり、互いに対向するように設けられている。端部ケース壁部１０３は、管７、第１保持部材３、第２保持部材４のそれぞれから離間した状態で設置されている。
【００２１】
低温側壁部１０ａは、熱電変換素子２における第１通路側部位２ａに対してそれぞれ熱移動可能に設けられている。高温側壁部１０ｂは、熱電変換素子２における第２通路側部位２ｂに対してそれぞれ熱移動可能に設けられている。第１通路側部位２ａは、複数の熱電変換素子２からなる素子集合体において、第１通路７ａ側に位置して対向する部位であって、熱伝導部材６を介して管７に対して熱移動可能に設置されている部位である。第１通路側部位２ａは、モジュールケース１０を形成するケース壁のうち、低温側壁部１０ａに対向して熱伝導部材６を介して熱移動可能に設置されている部位である。第２通路側部位２ｂは、前述の素子集合体において、第２通路５ａ側に位置して対向する部位であって、熱伝導部材６を介して第１保持部材３や第２保持部材４に対して熱移動可能に設置されている部位である。第２通路側部位２ｂは、モジュールケース１０を形成するケース壁のうち、高温側壁部１０ｂに対向し熱伝導部材６を介して熱移動可能に設置されている部位である。
【００２２】
図４に示すように、複数の熱電変換素子２は、モジュールケース１０の内部において、第２流体の流れ方向について素子集合体を間において上流側空間と下流側空間とを形成するように設置されている。モジュールケース１０における第２流体流れの上流端壁部と複数の熱電変換素子２との間には、上流側空間が形成されており、モジュールケース１０における第２流体流れの下流端壁部と複数の熱電変換素子２との間には、下流側空間が形成されている。上流側空間は、複数の熱電変換素子２のなかで第２流体流れの最上流に位置する最上流素子２０と最上流ケース壁部１０１とで形成された空間である。下流側空間は、複数の熱電変換素子２のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子２１と最下流ケース壁部１０２とで形成された空間である。
【００２３】
モジュールケース１０は、低温側壁部１０ａにおいて熱伝導部材６を介して管７に熱的に接触し、高温側壁部１０ｂにおいて熱伝導部材６を介して第１保持部材３や第２保持部材４に熱的に接触している。最上流ケース壁部１０１は、管７、第１保持部材３、第２保持部材４のそれぞれから離間した状態で設置されている。したがって、最上流ケース壁部１０１と管７との間、最上流ケース壁部１０１と第１保持部材３との間、最上流ケース壁部１０１と第２保持部材４との間には、空気層が形成されている。最下流ケース壁部１０２は、管７、第１保持部材３、第２保持部材４のそれぞれから離間した状態で設置されている。したがって、最下流ケース壁部１０２と管７との間、最下流ケース壁部１０２と第１保持部材３との間、最下流ケース壁部１０２と第２保持部材４との間には、空気層が形成されている。
【００２４】
上流側空間、下流側空間のそれぞれは、真空層または空気、不活性ガス等が満たされた気体層である。真空層または空気層は、固体であるケース壁よりも熱伝導率が低い。したがって、第２流体から最上流高温側壁部１０ｂ１や最下流高温側壁部１０ｂ２に伝達した熱の一部は、最上流ケース壁部１０１や最下流ケース壁部１０２を経由して、熱電変換素子２を通過しないリーク熱として最上流低温側壁部１０ａ１や最下流低温側壁部１０ａ２に移動する。
【００２５】
最上流高温側壁部１０ｂ１から最上流素子２０を通過しないで最上流低温側壁部１０ａ１に向かう熱は、最上流ケース壁部１０１の表面に沿うように移動する。このため、上流側空間を区画する最上流ケース壁部１０１は、最上流高温側壁部１０ｂ１から最上流低温側壁部１０ａ１に向かうリーク熱移動長さに相当する上流熱経路長さを有する。この上流熱経路長さは、最上流低温側壁部１０ａ１の上流端から最上流ケース壁部１０１の上流端までの距離Ｌｈと、最上流高温側壁部１０ｂ１の上流端から最上流ケース壁部１０１の上流端までの距離Ｌｈと、最上流ケース壁部１０１の高さＬｔとの合計値に等しい。
【００２６】
最下流高温側壁部１０ｂ２から最下流素子２１を通過しないで最下流低温側壁部１０ａ２に向かう熱は、最下流ケース壁部１０２の表面に沿うように移動する。最下流素子２１は、複数の熱電変換素子２のうち第２流体流れの最下流に位置する素子である。このため、下流側空間を区画する最下流ケース壁部１０２は、最下流高温側壁部１０ｂ２から最下流低温側壁部１０ａ２に向かう熱移動長さに相当する下流熱経路長さを有する。この下流熱経路長さは、最下流低温側壁部１０ａ２の下流端から最下流ケース壁部１０２の下流端までの距離Ｌｃと、最下流高温側壁部１０ｂ２の下流端から最下流ケース壁部１０２の下流端までの距離Ｌｃと、最下流ケース壁部１０２の高さＬｔとの合計値に等しい。距離Ｌｈは距離Ｌｃよりも大きい値に設定されている。
【００２７】
図４および図５に示すように、上流側空間は、下流側空間よりも第２流体流れ方向の長さが大きくなるように設定されている。この構成により、モジュールケース１０は、上流熱経路長さが下流熱経路長さよりも長くなるように形成されている。
【００２８】
図５に示すように、複数の熱電変換素子２は、モジュールケース１０の内部において、第１流体の流れ方向について素子集合体を間において上流側空間と下流側空間とを形成するように設置されている。複数の熱電変換素子２は、モジュールケース１０の内部において、第１流体の流れ方向について素子集合体を間において上流側空間と下流側空間とを形成するように設置されている。モジュールケース１０における第１流体流れの上流端壁部と複数の熱電変換素子２との間には上流側空間が形成されており、モジュールケース１０における第１流体流れの下流端壁部と複数の熱電変換素子２との間には下流側空間が形成されている。上流側空間は、複数の熱電変換素子２のなかで第１流体流れの最上流に位置して第２流体流れに沿うように並ぶ端部側素子群２２と、端部高温側壁部１０ｂ３と端部低温側壁部１０ａ３をつないでいる端部ケース壁部１０３とで形成された空間である。下流側空間は、複数の熱電変換素子２のなかで第１流体流れの最下流に位置して第２流体流れに沿うように並ぶ端部側素子群２２と端部ケース壁部１０３とで形成された空間である。
【００２９】
図１、図５に示すように、端部高温側壁部１０ｂ３は、モジュールケース１０を形成するケース壁のうち、第２通路５ａ側で端部側素子群２２に対して熱移動可能に設けられている壁部分である。端部低温側壁部１０ａ３は、モジュールケース１０を形成するケース壁のうち、第１通路７ａ側で端部側素子群２２に対して熱移動可能に設けられている壁部分である。二つの端部ケース壁部１０３は、対向関係にある端部低温側壁部１０ａ３と端部高温側壁部１０ｂ３とを第１流体流れの上流側端部、下流側端部のそれぞれで連結する部分であり、互いに対向するように設けられている。
【００３０】
第１流体の流れ方向における上流側空間と下流側空間は、第２流体の流れ方向に対して交差または直交する方向について、モジュールケース１０内の両端部に形成された端部側空間であり、両空間は同程度の、容積または第１流体の流れ方向長さである。各端部側空間は、真空層または空気、不活性ガス等が満たされた気体層であり、ケース壁よりも熱伝導率が低い。したがって、第２流体から端部高温側壁部１０ｂ３に伝達した熱の一部は、端部ケース壁部１０３を経由して、熱電変換素子２を通過しないリーク熱として端部低温側壁部１０ａ３に移動する。端部高温側壁部１０ｂ３から端部側素子群２２を通過しないで端部低温側壁部１０ａ３に向かう熱は、端部ケース壁部１０３の表面に沿うように移動する。このように、端部側空間を区画する端部ケース壁部１０３は、端部高温側壁部１０ｂ３から端部低温側壁部１０ａ３に向かうリーク熱移動長さに相当する端部熱経路長さを有する。この端部熱経路長さは、端部低温側壁部１０ａ３の端から端部ケース壁部１０３の端までの距離Ｌｍと、端部高温側壁部１０ｂ３の端から端部ケース壁部１０３の端までの距離Ｌｍと、端部ケース壁部１０３の高さＬｔとの合計値に等しい。距離Ｌｍは距離Ｌｃ以上の値に設定されている。
【００３１】
モジュールケース１０は、前述の最上流ケース壁部１０１に沿う上流熱経路長さが、端部高温側壁部１０ｂ３から端部低温側壁部１０ａ３に向かう端部ケース壁部１０３に沿う端部熱経路長さよりも長くなるように形成されている。端部熱経路長さは、前述の下流熱経路長さよりも長い、または下流熱経路長さと同等の長さに設定されている。
【００３２】
以上の構成により、モジュールケース１０は以下のような熱抵抗に係る構成を有している。モジュールケース１０は、最上流ケース壁部１０１における熱抵抗が端部ケース壁部１０３における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている。モジュールケース１０は、端部ケース壁部１０３における熱抵抗が最下流ケース壁部１０２における熱抵抗よりも大きくなるように、または同等になるように構成されている。モジュールケース１０は、最上流ケース壁部１０１における熱抵抗が最下流ケース壁部１０２における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている。モジュールケース１０は、最上流ケース壁部１０１における熱抵抗が最上流ケース壁部１０１よりも第２流体流れの下流に位置する部位のケース壁における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている。
【００３３】
第１保持部材３、第２保持部材４は、それぞれ板状の部材によって構成することができる。第１保持部材３は、第２流体が流れる第２通路５ａを形成する第２通路形成部材を構成する。第２保持部材４は、第２流体が流れる第２通路５ａを形成する第２通路形成部材を構成する。第１保持部材３は、発電モジュール１の一方の面に、熱伝導部材６を介して熱的に接触している。第１保持部材３は、発電モジュール１の一方の面に、別部材を介さないで熱的に接触する構成でもよい。第２保持部材４は、発電モジュール１の他方の面に、熱伝導部材６を介して熱的に接触している。第２保持部材４は、発電モジュール１の他方の面に、別部材を介さないで熱的に接触する構成でもよい。
【００３４】
第１保持部材３と第２保持部材４とは両端同士が互いに溶接可能な形状に形成されている。この形状は、鋳造または折り曲げ加工によって形成することができる。この形状として、第１保持部材３はほぼ直角をなす湾曲部よりも先端側に位置する接合部３ａを両端側に有し、第２保持部材４はほぼ直角をなす湾曲部よりも先端側に位置する接合部４ａを両端側に有する。接合部３ａと接合部４ａは、重ね合わされて、管７の中を流れる低温流体の流れ方向Ｆ１に平行な方向に延びる重ね合わせ部を形成する。この重ね合わせ部は、例えば、シーム溶接、レーザー溶接によって互いに溶接されている。このようにして管７は、第１保持部材３および第２保持部材４から与えられる圧縮力によって、２つの発電モジュール１と２つの熱伝導部材６とで挟まれて保持されている。圧縮力は、図１において白抜き矢印で示される方向に作用する力である。
【００３５】
熱伝導部材６は、前述の圧縮力によって保持されており、モジュールケース１０、管７、第１保持部材３、第２保持部材４に対して個別に固定される構造を有していない。つまり、熱伝導部材６は、各部材の膨張や収縮に応じて、モジュールケース１０、管７、第１保持部材３、第２保持部材４に対して高温流体の流れ方向Ｆ２や低温流体の流れ方向Ｆ１に変位可能である。したがって、高温流体および低温流体によりもたらされる温度差によって各部材が膨張や収縮したとしても、各部材は変位可能であるので各部材の歪みによる応力を軽減したり、部材間の熱膨張差を吸収したりすることができる。
【００３６】
この溶接に伴う第１保持部材３と第２保持部材４との接合により、第１保持部材３と第２保持部材４とによって囲まれる空間である内部空間３０が形成される。この内部空間３０には、２つの発電モジュール１と管７とが収納されている。
【００３７】
管７は、例えばステンレス製、アルミニウム製であり、内部に低温流体が流れる複数の内部通路に区切られる第２通路を有する。第１保持部材３には、発電モジュール１とは反対側の面に外側フィン５が設けられている。第２保持部材４には、発電モジュール１とは反対側の面に外側フィン５が設けられている。外側フィン５は、外側フィン５に接触する高温流体（第２流体）が流れる第２通路５ａに設けられている。
【００３８】
熱電発電装置１００は、内部に低温流体が流れる扁平な表裏の外表面を持つ管７と、管７を挟むように管７の外表面に接触する２個の発電モジュール１と、を備える。鉄板またはステンレス板で形成される第１保持部材３は、一方の発電モジュール１において管７とは反対側に位置する表面に接触している。鉄板またはステンレス板で形成される第２保持部材４は、他方の発電モジュール１において管７とは反対側に位置する表面に接触している。第１保持部材３において発電モジュール１とは反対側に位置する表面には、ステンレスまたはアルミニウム製の外側フィン５がろう付け等により接合されている。第２保持部材４において発電モジュール１とは反対側に位置する表面には、ステンレスまたはアルミニウム製の外側フィン５がろう付け等により接合されている。
【００３９】
外側フィン５は板材を波型に折り曲げて形成される。外側フィン５は波の進行方向に剛性が弱く、波の重なり方向に剛性が強くなる剛性上の特性をもつ。このような外側フィン５が第１保持部材３にろう付けされることにより、第１保持部材３の剛性を強化することができる。この結果、第１保持部材３と発電モジュール１との間や第２保持部材４と発電モジュール１との間に熱伝達を阻害する隙間が生じにくくなる。さらに第１保持部材３と熱伝導部材６との間や第２保持部材４と熱伝導部材６との間に熱伝達を阻害する隙間が生じにくくなる。
【００４０】
外側フィン５には、方向Ｆ２に隣り合うフィン同士の位置が方向Ｆ２に対して直交する方向に所定距離オフセットするように設けられるオフセットフィンが採用されている。外側フィン５は、複数の波部を有して構成される。この複数の波部は、波の進行方向が低温流体の流れ方向Ｆ１であり、波の重なり方向が高温流体の流れ方向Ｆ２である。
【００４１】
これによれば、波と波の間を高温流体が流れやすく、さらに外側フィン５は、高温流体の流れ方向Ｆ２の剛性を強くすることができる。この結果、外側フィン５が接合された第１保持部材３と第２保持部材４も流れ方向Ｆ２の剛性を強くすることができる。一方、第１保持部材３および第２保持部材４は、流れ方向Ｆ２の両端に互いに接近して溶接される接合部３ａと接合部４ａを有している。この接合部３ａと接合部４ａの溶接により発電モジュール１や熱伝導部材６を管７に押し付ける応力を発生している。したがって、この応力に対する剛性を外側フィン５によって強くすることができるので、各部材同士の密着性を確保することができる。
【００４２】
第１保持部材３と第２保持部材４とは、組み付け時において、接合部３ａと接合部４ａとが互いに重なる部分を増加させるように、図１の白抜き矢印で示す方向に加圧されている。この加圧された状態で接合部３ａと接合部４ａは、互いにシーム溶接またはレーザー溶接よって溶接されている。
【００４３】
これにより、第１保持部材３と第２保持部材４は、発電モジュール１を挟みこむ応力を作用させた製品を提供する。さらに発電モジュール１および熱伝導部材６は、第１保持部材３と第２保持部材４と管７のそれぞれに密接している。この加圧力は、管７と発電モジュール１との間、発電モジュール１と第１保持部材３や第２保持部材４との間に作用し、これらの部材間に接触部を形成する。また加圧力は、管７と熱伝導部材６との間、熱伝導部材６と第１保持部材３や第２保持部材４との間に作用し、これらの部材間に接触部を形成する。
【００４４】
接合部３ａと接合部４ａの溶接は、低温流体が流れる方向に沿って延伸する溶接部を形成するシーム溶接またはレーザー溶接で提供される。これによれば、接合部３ａと接合部４ａを強固に溶接することができる。さらに接合部３ａの先端面３ｂに溶接部を形成してもよい。
【００４５】
熱電発電装置１００は、図１の上方から下方に向けて外側フィン５、第１保持部材３、発電モジュール１、管７、発電モジュール１、第２保持部材４、外側フィン５が並ぶ積層体を構成する。例えば低温流体は、図示するように高温流体と直交する方向に流れる。外側フィン５は波状に延伸する方向に伸び縮みしやすく剛性が弱く、この方向に対して直交する方向には伸び縮みしにくく剛性が高い。
【００４６】
第１保持部材３と第２保持部材４には、図１の白抜き矢印で示す方向の加圧力が作用するため、曲げ応力が加わる。このため、この曲げ応力に耐える剛性を有することが好ましい。したがって、外側フィン５は高温流体の流れ方向Ｆ２の剛性を強くし、方向Ｆ２に対して直交する方向の剛性を弱くなるように設定されている。
【００４７】
第１保持部材３および第２保持部材４は、発電モジュール１の端部よりも外側で曲げられて弾性変形している。このため、発電モジュール１の端部では接触部を維持しながら、弾性変形した第１保持部材３と第２保持部材４とが元に戻ろうとする反力によって発電モジュール１、熱伝導部材６、第１保持部材３、第２保持部材４および管７の密着性を確保することができる。
【００４８】
熱電発電装置１００における高温流体からの熱移動経路について説明する。第１通路７ａを流通する高温流体の熱は、外側フィン５および第１保持部材３を通じて熱伝導部材６に伝達する。熱伝導部材６に伝達した熱の一部は、高温側壁部１０ｂを介して第２通路側部位２ｂに伝達する。各熱電変換素子２は、このように第２通路側部位２ｂに伝達した熱が熱電変換素子２を通過して第１通路側部位２ａに伝わることで、素子通過熱量に応じた発電量を発揮できる。
【００４９】
このとき熱伝導部材６に伝達した熱の一部は、高温側壁部１０ｂから第２通路側部位２ｂに移動しないでモジュールケース１０のケース壁を伝わって低温側壁部１０ａに至ることで、熱電変換素子２を通過しない熱リークが発生することがある。発電モジュール１において、熱電変換素子２を通過しないで高温側部から低温側部へ洩れる熱リーク量は、高温流体流れの下流側よりも上流側が大きくなる。これは、上流ほど高温流体の温度が高いため、モジュールケース１０の高温側壁部１０ｂへの移動熱量が大きいことが起因している。第１実施形態の熱電発電装置１００においては、熱伝導部材６に伝達した熱が最上流高温側壁部１０ｂ１から最上流ケース壁部１０１に伝わる。最上流ケース壁部１０１に移動した熱は、前述の上流熱経路を伝わって最上流低温側壁部１０ａ１に至ることで最上流素子２０を通過しない熱リークが発生することになる。
【００５０】
熱電発電装置１００は、上流側での熱リーク量を抑えるために、最上流ケース壁部１０１の熱抵抗をこれよりも下流に位置するケース壁、例えば、最下流ケース壁部１０２や端部ケース壁部１０３よりも大きく設定している。熱抵抗を大きくする構成とは、ケース壁部の高温側に同程度の熱量が伝達した場合やケース壁部の高温側が同程度の温度に加熱された場合に、ケース壁部の低温側に熱が伝わりにくい材質、壁の厚さ寸法、壁の体積に設定することである。固体物体は、厚さ寸法が小さいほど、壁の体積が小さいほど熱が伝わりにくく、熱抵抗を大きく設定することができる。
【００５１】
次に、第１実施形態の熱電発電装置１００がもたらす作用効果について説明する。熱電発電装置１００は、第１流体が流れる第１通路７ａを形成する第１通路形成部材と、第２流体が流れる第２通路５ａを形成する第２通路形成部材と、第１通路形成部材と第２通路形成部材との間に設けられた発電モジュール１と、を備える。発電モジュール１は、複数の熱電変換素子２を収容するモジュールケース１０を備える。モジュールケース１０は、熱電変換素子２の第１通路側部位２ａと第２通路側部位２ｂに対してそれぞれ熱移動可能に設けられた低温側壁部１０ａ、高温側壁部１０ｂを有する。モジュールケース１０は、第２流体流れの最上流に位置する最上流素子２０に対して熱移動可能に設けられる最上流低温側壁部１０ａ１と最上流高温側壁部１０ｂ１とをつないでいる最上流ケース壁部１０１における熱抵抗がこれよりも下流に位置する部位のケース壁における熱抵抗よりも大きくなるように、構成されている。
【００５２】
この熱電発電装置１００によれば、第２流体流れの上流において、下流側の部位よりも熱抵抗が大きい最上流低温側壁部１０ａ１から、素子を通過しないで最上流ケース壁部１０１を通じて低温側壁部１０ａへ移動する熱リークを抑えることができる。これにより、モジュールケース１０を経由した、熱電変換素子２の吸熱側部から放熱側部への熱リーク量を抑えることができる。この熱電発電装置１００は、最上流ケース壁部１０１を通じた熱リーク量を抑制する効果により、素子通過熱量の減少を抑えることができるため、発電性能を確保することができる。
【００５３】
最上流ケース壁部１０１における熱抵抗は、複数の熱電変換素子２のなかで第２流体流れの最下流に位置する最下流素子２１に対して熱移動可能に設けられる最下流低温側壁部１０ａ２と最下流高温側壁部１０ｂ２とをつないでいる最下流ケース壁部１０２における熱抵抗よりも大きい。この構成によれば、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、第２流体流れの下流側よりも上流側において抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、下流側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高めることにより、発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５４】
最上流ケース壁部１０１における熱抵抗は、第２流体流れ方向に交差する方向の端部に並ぶ端部側素子群２２に対して熱移動可能に設けられる端部低温側壁部１０ａ３と端部高温側壁部１０ｂ３とをつないでいる端部ケース壁部１０３における熱抵抗よりも大きい。この構成によれば、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、第２流体流れ方向に沿って並ぶ端部側の端部側素子群２２よりも上流側の熱電変換素子２について抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、第２流体流れ方向に交差する方向の端部側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高めることにより、発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５５】
端部ケース壁部１０３における熱抵抗は、最下流ケース壁部１０２における熱抵抗よりも大きい。この構成によれば、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、下流側の熱電変換素子２よりも第２流体流れ方向に沿って並ぶ端部側の端部側素子群２２について抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、下流側よりも第２流体流れ方向に交差する方向の端部側での熱リーク抑制効果を高めることにより、発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５６】
最上流ケース壁部１０１は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最下流ケース壁部１０２は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最上流高温側壁部１０ｂ１から最上流低温側壁部１０ａ１に向かう最上流ケース壁部１０１に沿う上流熱経路長さは、最下流高温側壁部１０ｂ２から最下流低温側壁部１０ａ２に向かう最下流ケース壁部１０２に沿う下流熱経路長さよりも長い。この構成によれば、下流側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高める熱経路長さを構成することができる。これにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、第２流体流れの下流側よりも上流側において抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、第２流体の上流側における熱リーク量を抑制して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５７】
最上流ケース壁部１０１は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。端部ケース壁部１０３は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最上流高温側壁部１０ｂ１から最上流低温側壁部１０ａ１に向かう最上流ケース壁部１０１に沿う上流熱経路長さは、端部高温側壁部１０ｂ３から端部低温側壁部１０ａ３に向かう端部ケース壁部１０３に沿う端部熱経路長さよりも長い。この構成によれば、第２流体流れ方向に交差する方向の端部側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高める熱経路長さを構成することができる。これにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、第２流体流れに沿う端部側よりも上流側において抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、第２流体の上流側における熱リーク量を改善して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５８】
最下流ケース壁部１０２は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。端部熱経路長さは、最下流高温側壁部１０ｂ２から最下流低温側壁部１０ａ２に向かう最下流ケース壁部１０２に沿う下流熱経路長さよりも長い。この構成によれば、上流側よりも第２流体流れ方向に交差する方向の端部側での熱リーク抑制効果を高める熱経路長さを構成することができる。これにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース１０を介した熱リークを、下流側よりも第２流体流れに沿う端部側において抑えることができる熱電発電装置１００が得られる。熱電発電装置１００は、第２流体の下流側よりも上流側において熱リーク量を抑制して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑えて、発電性能を確保することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
第２実施形態について図６を参照して説明する。図６で第１実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００６０】
図６に示すように、モジュールケース１１０は、最上流ケース壁部１０１において熱抵抗部１０１ａを有する。熱抵抗部１０１ａは、最上流ケース壁部１０１における、最上流に設けられた壁部である。熱抵抗部１０１ａを構成する壁部は、最上流ケース壁部１０１の他の壁部に対して接着または嵌めこみによって一体に設けられた壁部である。熱抵抗部１０１ａは、最下流ケース壁部１０２よりも熱伝導率が小さい材質によって形成されており、例えばガラスにより形成されている。熱抵抗部１０１ａは、最上流ケース壁部１０１を構成する壁部のなかで最も熱伝導率が小さい壁部として構成してもよい。
【００６１】
第２実施形態によれば、最上流ケース壁部１０１は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間し、最下流ケース壁部１０２は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最上流ケース壁部１０１は、最下流ケース壁部１０２よりも熱伝導率が小さい材質によって形成されている熱抵抗部１０１ａを有する。
【００６２】
この熱電発電装置１００によれば、第２流体流れの上流において下流側の部位よりも熱抵抗が大きい最上流ケース壁部１０１を構成できる。この構成により、最上流低温側壁部１０ａ１から、素子を通過しないで最上流ケース壁部１０１を通じて低温側壁部１０ａへ移動する熱リークを抑えることができる。熱電発電装置１００は、最上流ケース壁部１０１を通じた熱リーク量を抑制する効果により、素子通過熱量の減少を抑えることができ、発電性能を確保することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
第３実施形態について図７を参照して説明する。図７で第１実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、第１実施形態と同様である。第３実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下には第１実施形態との相違点のみについて説明する。
【００６４】
図７に示すように、第３実施形態のモジュールケース２１０は、第１実施形態のモジュールケース１０に対して、最上流ケース壁部１０１、最下流ケース壁部１０２および端部ケース壁部１０３の厚さ寸法の相関関係が相違している。最上流ケース壁部１０１、最下流ケース壁部１０２および端部ケース壁部１０３は、同じ材質で形成されている。最上流ケース壁部１０１は、最下流ケース壁部１０２に対して、厚さ寸法が小さく、熱抵抗が大きくなるように構成されている。最上流ケース壁部１０１は、端部ケース壁部１０３に対して、厚さ寸法が小さく、熱抵抗が大きくなるように構成されている。端部ケース壁部１０３は、最下流ケース壁部１０２に対して、厚さ寸法が小さく、熱抵抗が大きくなるように構成されている。
【００６５】
最上流ケース壁部１０１は、最下流ケース壁部１０２に対して、部分的に厚さ寸法が小さく、かつ全体として熱抵抗が大きくなる構成でもよい。最上流ケース壁部１０１は、端部ケース壁部１０３に対して、部分的に厚さ寸法が小さく、かつ全体として熱抵抗が大きくなる構成でもよい。端部ケース壁部１０３は、最下流ケース壁部１０２に対して、部分的に厚さ寸法が小さく、かつ熱抵抗が大きくなる構成でもよい。
【００６６】
第３実施形態によれば、最上流ケース壁部１０１は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間しており、最下流ケース壁部１０２は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最上流ケース壁部１０１の厚さ寸法は、最下流ケース壁部１０２の厚さ寸法よりも小さい。この構成によれば、下流側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高めるための熱抵抗に関する特有の構成を、最上流ケース壁部１０１と最下流ケース壁部１０２との厚さ寸法の相関関係によって実現することができる。モジュールケース２１０の各部の熱抵抗をこのように設定することにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース２１０を介した熱リークを、第２流体流れの下流側よりも上流側において抑える熱電発電装置１００を提供できる。この構成によれば、第２流体の上流側における熱リーク量を抑制して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑え、発電性能を確保することができる。
【００６７】
端部ケース壁部１０３は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。最上流ケース壁部１０１の厚さ寸法は、端部ケース壁部１０３の厚さ寸法よりも小さい。この構成によれば、端部側よりも上流側での熱リーク抑制効果を高めるための熱抵抗に関する特有の構成を、最上流ケース壁部１０１と端部ケース壁部１０３との厚さ寸法の相関関係によって実現することができる。モジュールケース２１０の各部の熱抵抗をこのように設定することにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース２１０を介した熱リークを、第２流体流れに沿って延びる端部ケース壁部１０３よりも上流側のケース壁において抑える熱電発電装置１００を提供できる。この構成によれば、第２流体の上流側における熱リーク量を抑制して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑え、発電性能を確保することができる。
【００６８】
モジュールケース２１０の最下流ケース壁部１０２は、第１通路形成部材と第２通路形成部材のそれぞれから離間している。端部ケース壁部１０３の厚さ寸法は、最下流ケース壁部１０２の厚さ寸法よりも小さい。この構成によれば、下流側よりも端部側での熱リーク抑制効果を高めるための熱抵抗に関する特有の構成を、最下流ケース壁部１０２と端部ケース壁部１０３との厚さ寸法の相関関係によって実現することができる。モジュールケース２１０の各部の熱抵抗をこのように設定することにより、熱電変換素子２を通過しないモジュールケース２１０を介した熱リークを、下流側のケース壁よりも第２流体流れに沿って延びる端部ケース壁部１０３において抑える熱電発電装置１００を提供できる。この構成によれば、第２流体流れに沿って延びる端部側における熱リーク量を抑制して発電モジュール全体における素子通過熱量の減少を抑え、発電性能を確保することができる。
【００６９】
（第４実施形態）
第４実施形態について図８を参照して説明する。図８で第１実施形態の図面と同じ符号を付した構成は、前述の実施形態と同様である。第４実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、前述の実施形態と同様である。
【００７０】
図８に示すように、第４実施形態の発電モジュール１は、第１実施形態に対して、モジュールケース１０に収容されている複数の熱電変換素子２の配置構成のみが相違する。この発電モジュール１は、モジュールケース１０内において、間隔をあけて設置された複数の素子集合体を備えている。この複数の素子集合体は、第１実施形態の複数の熱電変換素子２に相当する。
【００７１】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
【００７２】
前述する熱電発電装置１００は、自動車以外に搭載される機器にも幅広く適用することができる。例えば、熱電発電装置１００は、工業用や住宅用のボイラにおいて発生するガスを高温流体として用いる排熱回収装置と組み合わせたり、工場や焼却炉等の排熱を高温流体として利用する発電機、電気機器の電源装置、携帯型発電機等に適用したりすることができる。
【００７３】
熱電発電装置１００は、図１に記載した構成に限定されるものではない。例えば、熱電発電装置１００は、管７の一方側で第２流体の流れ方向Ｆ２に順に並ぶ熱伝導部材６と発電モジュール１と管７とを積層して形成される積層体を保持部材によって一体に保持する構成としてもよい。つまり、熱電発電装置１００は、管７の片方側でのみ、熱伝導部材６と発電モジュール１とを管７と一体に保持する構成である装置でもよい。
【００７４】
前述の実施形態では、１つの発電ユニットからなる熱電発電装置１００を開示しているが、熱電発電装置１００は発電ユニットを複数積層して構成してもよい。この場合においても高温流体が、積層された発電ユニット相互間に位置する外側フィン５に接して流れるように構成される。
【００７５】
第１実施形態の熱伝導部材６は、発電モジュール１、第１保持部材３、第２保持部材４に対して個別に固定される構成ではないが、これらの少なくとも一つに固定される構成でもよい。
【００７６】
前述の実施形態においては、第１保持部材３を第２保持部材４よりも小さくして、第１保持部材３を第２保持部材４に被せるようにして組み付けているが、第１保持部材３と第２保持部材４とを同じ大きさにして互い違いに組み合わせて組み付けるようにしてもよい。
【００７７】
前述の実施形態においては、第１保持部材３と第２保持部材４とを溶接して、第１保持部材３と第２保持部材４とで囲まれた内部空間３０を外部から密封している。しかしながら、第１保持部材３と第２保持部材４とを完全に密封せず、高温流体が内部空間３０の発電モジュール１に悪影響を及ぼさない程度に結合するようにしてもよい。例えば、第１保持部材３と第２保持部材４とを多数点のスポット溶接で結合してもよい。
【００７８】
前述の実施形態において、第１保持部材３の接合部３ａと第２保持部材４の接合部４ａとの接合面は平坦なものであるが、接合面に、互いに係合して後戻りしない鋸歯状の突起形状やラビリンス形状を構成する凹凸形状を形成する構成でもよい。
【００７９】
前述の実施形態において、第１保持部材３および第２保持部材４と発電モジュール１とが接する部分は平面としているが、湾曲形状としてもよい。第１保持部材３および第２保持部材４と発電モジュール１との間に熱伝導に優れたグラファイトシート、熱伝導性グリス等の介在物を設けてもよい。また、グラファイトシートの厚さは均一でなくてもよい。
【００８０】
前述の実施形態では、第１通路７ａを形成する扁平状の管７は、内部に複数の通路を有するものであるが、このような形態に限定されない。また管７は、扁平状でない外形形状でもよいし、内部にフィンを備える形態でもよい。
【００８１】
前述の実施形態において、第１保持部材３と外側フィン５、第２保持部材４と外側フィン５のそれぞれを、別部材同士を一体に接合する構成ではなく、一つの部材として形成してもよい。
【００８２】
前述の実施形態において、低温流体と高温流体は、互いに逆向きに流れる対向流を形成してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１…発電モジュール、  ２…熱電変換素子
２ａ…第１通路側部位、  ２ｂ…第２通路側部位
３…第１保持部材（第２通路形成部材）、  ４…第２保持部材（第２通路形成部材）
５ａ…第２通路、  ７…管（第１通路形成部材）、  ７ａ…第１通路
１０…モジュールケース、  １０ａ…低温側壁部、  １０ａ１…最上流低温側壁部
１０ａ２…最下流低温側壁部、  １０ａ３…端部低温側壁部
１０ｂ…高温側壁部、  １０ｂ１…最上流高温側壁部、  １０ｂ２…最下流高温側壁部
１０ｂ３…端部高温側壁部、  ２０…最上流素子、  ２１…最下流素子
２２…端部側素子群、  １０１…最上流ケース壁部、  １０１ａ…熱抵抗部
１０２…最下流ケース壁部、  １０３…端部ケース壁部
【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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