(57)【要約】【課題】複数の熱源から伝熱体を用いて蓄熱体に熱を集めて発電する熱電変換装置における発電効率を向上させる。【解決手段】複数の熱源Ｑ１，Ｑ２に一端がそれぞれ接続する複数の伝熱体Ｐ１，Ｐ２の他端を蓄熱体Ｇ２に接続して熱を集め、蓄熱体Ｇ２と放熱器Ｒ０との間に設置した熱電変換素子Ｈ０により、蓄熱体Ｇ２と放熱器Ｒ０との温度差によって発電を行う熱電変換装置３０において、蓄熱体Ｇ２の伝熱体取付部に穴Ａ１，Ａ２を設け、伝熱体Ｐ１，Ｐ２の他端には熱膨張部材Ｖ１，Ｖ２を取り付けてこれを空隙Ｋ１，Ｋ２を隔てて穴Ａ１，Ａ２に挿入した。熱源Ｑ１が高温時は熱膨張部材Ｖ１が膨張して伝熱体Ｐ１を蓄熱体Ｇ２に接続し、熱源Ｑ２が低温時は熱膨張部材Ｖ２は膨張せず蓄熱体Ｇ２の熱が伝熱体Ｐ１に逃げないので、熱変換装置３０の発電効率が向上する。【選択図】図５
2011254010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱源に一端がそれぞれ接続する複数の伝熱体と、
前記複数の伝熱体の他端が接続し、前記伝熱体からの熱を集める熱集合器と、
熱を放熱する放熱器と、
前記熱集合器と前記放熱器に挟まれて設置され、前記熱集合器と前記放熱器の温度差によって発電を行う熱電変換素子と、
前記伝熱体の他端の前記熱集合器への接続部に設けられ、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体の熱を前記熱集合器に流し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止する熱結合器と、を備えることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記熱結合器は、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体と前記熱集合器とを熱結合し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器と前記伝熱体との間に空隙部を設けることにより前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記熱結合器は、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体と前記熱集合器とを熱結合し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器と前記伝熱体との間に熱伝導率の低い流動体を挿入することにより前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記熱結合器は、前記伝熱体の他端に取り付けられた、前記熱伝導体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する体積可変結合器であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記熱結合器が、前記熱集合器の前記伝熱体との接続部に設けられた穴と、前記伝熱体の他端に取り付けられた、前記熱伝導体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する体積可変結合器とから構成され、
前記穴の断面形状と前記体積可変結合器の断面形状は相似形であり、前記伝熱体の他端に取り付けられた体積可変結合器は、前記穴に対して空隙を隔てて挿入されることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記熱結合器は更に、前記体積可変結合器が先端部に取り付けられた前記伝熱体の前記体積可変結合器に隣接する部分を保持する治具を備え、
前記治具は、前記穴の中心と前記体積可変結合器の中心とを一致させるように、前記穴の周囲に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は熱電変換装置に関し、複数の熱源から効率良く熱を回収して発電を行うことができる熱電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを搭載して走行する自動車やモータで走行する電車、或いは電子機器の回路基板等では、稼働時のエンジン、回転時のモータ、或いは動作時のトランジスタが熱源となり、不要な熱を発生させていた。そして、従来はこの不要な熱を放熱器（ラジエータ）を用いて放熱し、エンジン、モータ、或いはトランジスタが高温にならないように冷却していた。即ち、不要な熱は捨てていた。
【０００３】
一方、地球温暖化防止のため、二酸化炭素の排出量削減が喫緊の課題となっており、これまで捨てていた熱も新たな熱源として使用してエネルギーとして再利用する試みが世界各国の様々な企業、研究機関で鋭意検討されている。ゼーべック効果を利用した熱発電は１９７０年代に実用化されてはいたが、熱発電効率の低さからこれまで広く普及はしていなかった。
【０００４】
しかし、１９９０年代から材料設計手法の進展とナノテクノロジーの結合により、熱発電材料の高性能化が進み、熱発電効率の高い熱電変換モジュール（熱電変換素子）の開発が盛んに行われるようになってきている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
そこで、複数の熱源から熱電変換素子を用いて発電を行う場合、図１に示すような構成の熱電変換装置１が考えられる。即ち、複数の熱源Ｑ１〜Ｑｎにそれぞれ熱電変換素子Ｈ１〜ＨｎとラジエータＲ１〜Ｒｎを取り付け、各熱電変換素子Ｈ１〜Ｈｎの出力をＤＣ−ＤＣコンバータＤ１〜Ｄｎで所望の直流電圧に変換して充電回路２に充電する熱電変換装置１が考えられる。しかし、この熱電変換装置１の構成では、熱電変換素子Ｈ１〜Ｈｎのコストが高い場合に、熱電変換装置１全体のコストが高くなってしまう。
【０００６】
そこで、熱電変換装置１のコストを減らすために、熱電変換素子の個数を減らした図２のような熱電変換装置３の構成が考えられる。この熱電変換装置３では、複数の熱源Ｑ１〜Ｑｎからまずヒートパイプ等の伝熱体Ｐ１〜Ｐｎを用いて熱集合器（蓄熱体であり、本明細書ではこれを熱集合器と言う）Ｇ１に熱を集めて蓄熱し、この熱集合器Ｇ１に熱電変換素子Ｈ０とラジエータＲ０を取り付けている。熱電変換素子Ｈ０の出力はＤＣ−ＤＣコンバータＤ０で所望の直流電圧に変換して充電回路２に充電する点は同じである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】２００６熱発電フォーラムテキスト（２００６年１０月３１日開催、主催：財団法人エンジニアリング振興協会、共催：独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）（特に第７頁から第９頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、複数の熱源からヒートパイプ等の伝熱体を用いて熱集合器に熱を集める構成では、全ての熱源が同等に高温の場合は効率良く熱が熱集合器に集まるが、複数の熱源の中に熱の温度が低いものがあると熱集合器に集めた熱の温度が下がるという課題がある。即ち、熱源の中に熱の温度が低いものがあると、高温の熱源から伝熱体を通じて熱集合器に伝達された熱は、別の伝熱体を通じて低温の熱源に流出するために、熱集合器の温度が上がらないのである。
【０００９】
そこで、この出願は、複数の熱源からヒートパイプ等の伝熱体を用いて熱集合器に熱を集める構成の熱電変換装置において、熱源の中に温度が低いものがあっても、熱集合器の温度が下がらない熱電変換装置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】
【００１０】
前記目的を達成するこの出願の熱電変換装置は、複数の熱源に一端がそれぞれ接続する複数の伝熱体と、複数の伝熱体の他端が接続し、伝熱体からの熱を集める熱集合器と、熱を放熱する放熱器と、熱集合器と放熱器に挟まれて設置され、熱集合器と放熱器の温度差によって発電を行う熱電変換素子と、伝熱体の他端の熱集合器への接続部に設けられ、伝熱体の温度が所定温度以上の時に伝熱体の熱を熱集合器に流し、伝熱体の温度が所定温度未満の時には熱集合器から伝熱体への熱の移動を防止する熱結合器とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本出願の熱電変換装置によれば、複数の熱源から伝熱体を用いて熱集合器に熱を集める構成の熱電変換装置において、伝熱体と熱集合器の接続部分に、熱によって体積が増大して伝熱体と熱集合器を伝熱可能に結合する部材を設けたことにより、熱集合器と温度の低い熱源に接続する伝熱体が接続されず、熱集合器からの熱の流失が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数の熱源とこれに対応する熱電変換素子とを用いて発電を行う場合に考えられる熱電変換装置の構成を示す構成図である。
【図２】複数の熱源から伝熱体を用いて１つの熱集合器に熱を集め、これに対応する熱電変換素子を用いて発電を行う場合に考えられる熱電変換装置の構成を示す構成図である。
【図３】（ａ）は２つの熱源が共に高温である場合の熱の流れを示す説明図、（ｂ）は２つの熱源の一方が高温で、他方が低温である場合の熱の流れを示す説明図である。
【図４】本願に係る複数の熱源から伝熱体を用いて１つの熱集合器に熱を集め、これに対応する熱電変換素子を用いて発電を行う熱電変換装置の構成を示す構成図である。
【図５】（ａ）は図４に示した複数の熱源が２個の場合の本願の熱電変換装置における伝熱体と熱集合器との接合部の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した熱電変換装置において、一方の熱源が高温になった場合の熱電変換装置の動作を示す図、（ｃ）は（ｂ）の状態から所定時間経過後の熱電変換装置の状態を示す図である。
【図６】（ａ）は図５（ａ）に示した熱集合器に、体積可変結合器が先端部に設けられた伝熱体を取り付ける手順を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す熱集合器に体積可変結合器が先端部に設けられた伝熱体が挿入された状態を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）の状態において伝熱体から熱が熱集合器に向かって流れて所定時間が経過した状態を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は図６（ａ）に示すように体積可変結合器が先端部に設けられた伝熱体を、熱集合器に設けられた穴に中心を合わせて挿入する場合に治具を使用する例を説明する図、（ｂ）は（ａ）に示す治具のみの平面図、（ｃ）は（ｂ）に示す治具の側面図である。
【図８】（ａ）はこの出願の熱集合器と体積可変結合器との間の空隙にシリコングリースを充填した実施例の熱源が低温時の状態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）に示した実施例の熱源が高温時の状態を示す部分断面図、（ｃ）は（ａ）に示した実施例の熱集合器に設けられた穴の開口縁部と体積可変結合器の熱源側の外周端部に、熱源が高温時にシリコングリースを逃がす溝を設けた実施例の、熱源が低温時の状態を示す部分断面図、（ｄ）は（ｃ）に示した実施例の熱源が高温時の状態を示す部分断面図、（ｅ）は（ａ）に示した実施例の熱集合器に設けられた穴の開口縁部のみに、熱源が高温時にシリコングリースを逃がす溝を設けた実施例の、熱源が低温時の状態を示す部分断面図である。
【図９】本出願に係る熱電変換装置をハイブリッドエンジンを搭載する自動車に載せた場合の、熱源と熱集合器の位置を示す自動車の透視平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、その前に図３を用いて複数の熱源（ここでは説明を簡単にするために熱源の数は２つとする）Ｑ１，Ｑ２からヒートパイプ等の伝熱体Ｐ１，Ｐ２を用いて熱集合器Ｇ１に熱を集める構成の課題を説明する。なお、以後の説明では伝熱体はヒートパイプとして説明する。
【００１４】
図３（ａ）は図２で説明した熱電変換装置３の構成において、熱源が２つである場合の構成を示すものである。２つの熱源Ｑ１と熱源Ｑ２は、ヒートパイプＰ１，Ｐ２を用いて熱集合器Ｇ１に接続されている。熱集合器Ｇ１には熱電変換素子Ｈ０とラジエータＲ０が取り付けられている。熱源Ｑ１と熱源Ｑ２が共に高温になると、熱源Ｑ１と熱源Ｑ２で発生した熱は共に熱流Ｆ０となってヒートパイプＰ１．Ｐ２を通じて熱集合器Ｇ１に流れて蓄熱される。この結果、熱電変換素子Ｈ０は熱集合器Ｇ１側が高温部となり、ラジエータＲ０側が低温部になって、この温度差によって熱電変換素子Ｈ０が発電する、即ち、熱が電気に変換される。
【００１５】
ところが、図３（ｂ）に示すように、熱源Ｑ１は高温Ｔ１になったが、熱源Ｑ２が低温Ｔ３である場合がある。この場合は、熱源Ｑ１で発生した熱は熱流Ｆ１となってヒートパイプＰ１を流れて熱集合器Ｇ１に蓄熱される。しかし、熱集合器Ｇ１に蓄熱された熱は熱流Ｆ２となってヒートパイプＰ２側に流れ、更にヒートパイプＰ２を通じて熱流Ｆ３となって熱源Ｑ２に逃げてしまう。この結果、熱集合器Ｇ２の温度Ｔ２が下がり、熱電変換素子Ｈ０によって熱が電気に変換される変換効率が低下して発電量が低下するという問題点があった。これは、熱電変換素子Ｈ０の発電量Ｗは、熱電変換素子Ｈ０の高温部の温度をＴ４，低温部の温度をＴ５とした時に、Ｗ∝Ｔ４−Ｔ５で表されるからである。
【００１６】
本願出願はこの問題点を解消するためになされたものであり、その一実施例の熱電変換装置３０の構成が図４に示される。この実施例の熱電変換装置３０では、複数の熱源Ｑ１〜ＱｎにヒートパイプＰ１〜Ｐｎの一端が接続され、ヒートパイプＰ１〜Ｐｎの他端が接続部Ｓ１〜Ｓｎを介して１つの熱集合器Ｇ２に接続される。この熱集合器Ｇ２には熱電変換素子Ｈ０とラジエータＲ０が取り付けられている。熱電変換素子Ｈ０の出力はＤＣ−ＤＣコンバータＤ０で所望の直流電圧に変換され充電回路２に充電される。
【００１７】
図５（ａ）は、図４に示した熱電変換装置３０において、複数の熱源Ｑ１〜Ｑｎが２個の熱源Ｑ１、Ｑ２である場合の実施例を示すものであり、円柱状のヒートパイプＰ１，Ｐ２と熱集合器Ｇ２との接合部Ｓ１，Ｓ２の構成を示している。この実施例では、熱集合器Ｇ２のヒートパイプＰ１，Ｐ２の接続部Ｓ１，Ｓ２に、図６（ａ）に示すように、ヒートパイプＰ１，Ｐ２の直径よりも大きい円形の取付穴Ａ１，Ａ２を設けている。一方、ヒートパイプＰ１，Ｐ２の先端部には、温度によって体積が変化する熱膨張部材で作られた体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２を取り付けている。
【００１８】
体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２は、底面を有する円筒状の部材であり、肉厚はどの部位も同じに形成されたものである。従って、ヒートパイプＰ１，Ｐ２の先端部に取り付けられた体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の外周面（円周面）の中心は、ヒートパイプＰ１，Ｐ２の中心と同じである。また、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の直径は、熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１，Ａ２の内径よりも小さい。体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の長さは熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１，Ａ２の深さと同程度か、深さよりも長くても良い。
【００１９】
体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２が先端部に取り付けられたヒートパイプＰ１，Ｐ２は、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の外周面が熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１，Ａ２の内周面と均等な空隙Ｋ１，Ｋ２を保つように取付穴Ａ１，Ａ２内に挿入される。また、このとき、可変結合器Ｖ１，Ｖ２の頂面と取付穴Ａ１，Ａ２の底面との間にも、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の外周面と取付穴Ａ１，Ａ２の内周面との間の空隙部Ｋ１，Ｋ２と同等の空隙があるようにする。
【００２０】
図５（ａ）に示す実施例では、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の長さが熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１，Ａ２の深さよりも長く、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の端部が取付穴Ａ１，Ａ２から突出している。また、図６（ｂ）に示す実施例では、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の長さが熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１，Ａ２の深さよりも短く、体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の端部と取付穴Ａ１，Ａ２の開口部が同じ面上にある。
【００２１】
ヒートパイプＰ１，Ｐ２の先端部に取り付けられる体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２には、以下のような材質を使用することができる。
（１）ヒートパイプＰ１，Ｐ２や熱集合器Ｇ２よりも熱膨張係数の大きい物質である。
（２）剛性の高い材質ではなく、弾性体（ばねのような働きを持つ構造物）でもかまわない。
（３）温度によって形状が変化し、ヒートパイプＰ１，Ｐ２の先端部を取付穴Ａ１，Ａ２に接触させる形状記憶合金でもかまわない。
【００２２】
ここで、図５（ａ）に示した構成において、熱源Ｑ１のみが発熱した場合を考える。熱源Ｑ１が高温になると、図５（ｂ）に示すように熱源Ｑ１から熱流Ｆ４がヒートパイプＰ１に流れ、体積可変結合器Ｖ１を昇温する。すると、体積可変結合器Ｖ１は点線で示すように膨張を開始する。もう一方の熱源Ｑ２は発熱していないので、体積可変結合器Ｖ２は昇温せず、体積可変結合器Ｖ２は膨張しない。
【００２３】
熱源Ｑ１の発熱が継続すると体積可変結合器Ｖ１の膨張も大きくなり、空隙部Ｋ１が減少していく。そして、最終的には図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように体積可変結合器Ｖ１の外周面が取付穴Ａ１の内周面に密着するようになる。このとき、可変結合器Ｖ１の頂面と取付穴Ａ１の底面との間の空隙Ｋ１は、あってもなくても良い。すると、熱源Ｑ１からヒートパイプＰ１に伝わった熱流Ｆ４が熱集合器Ｇ２に流れ、取付穴Ａ１の周囲の熱集合器Ｇ２の温度が上昇する。取付穴Ａ１の周囲の熱集合器Ｇ２の温度が上昇すると熱流Ｆ５が発生し、熱源Ｑ１の熱は熱集合器Ｇ２の全体に伝熱していく。
【００２４】
前述のように、熱源Ｑ２が発熱していないと、体積可変結合器Ｖ２は膨張せず、取付穴Ａ２の空隙部Ｋ２はそのまま保存される。この結果、熱流Ｆ５が体積可変結合器Ｖ２を介してヒートパイプＰ２に伝わることがなく、熱集合器Ｇ２の熱が熱源Ｑ２に向かって逆流することがない。結果的に、熱集合器Ｇ２の熱が失われることがなく、熱集合器Ｇ２の温度も下がらないので、熱電変換素子の高温部の温度を高温に維持することができ、発電量の低下を回避することができる。
【００２５】
図７（ａ）は、図６（ａ）に示すように体積可変結合器Ｖ１が先端部に設けられたヒートパイプＰ１を、熱集合器Ｇ２に設けられた取付穴Ａ１に中心を合わせて挿入する場合に、芯出し固定治具４を使用する例を説明するものである。芯出し固定治具４は熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１の中心に、取付穴Ａ１内に挿入するヒートパイプＰ１の中心を合わせるためのものであり、熱集合器Ｇ２の底面に固定される。そして、芯出し固定治具４としては、熱伝導率の小さなものが良く、例えば、銅と比較すると熱伝導率の小さい真鍮等を使用することができる。
【００２６】
この実施例の芯出し治具４には、図７（ｂ）に示すように、リング状部６から中心に向かう４本のアーム状のパイプ固定部５が設けられており、中央部にヒートパイプＰ１が挿通される空隙Ｋ０がある。また、パイプ固定部５にはばね性を持たせておくと良い。ヒートパイプＰ１はパイプ固定部５に挿通され、先端部に体積可変結合器Ｖ１が取り付けられた状態で熱集合器Ｇ２に設けられた取付穴Ａ１に挿入される。熱集合器Ｇ２の底面には、芯出し固定治具４の位置決め用のマーク、溝、或いは突起を設けて、芯出し固定治具４の中心が正確に取付穴Ａ１の中心に一致するようにする。
【００２７】
なお、それぞれの中心が一致するとは、完全な一致である必要はない。パイプ固定部５にはばね性を持たせているため、体積可変結合器Ｖ１が熱膨張した際に、取付穴Ａ１の内面に押しつける過程で、自動的に芯出しされる。また、膨張前においても完全に芯出しされている必要はない。なぜなら、もし芯が完全に一致していない場合、体積可変結合器Ｖ１が膨張していくと、まずは熱集合器Ｇ２の内壁と部分的に接触する状態となるからである。換言すると、固体が接触している部分（真実接触点）の面積が少なく、ほぼ空気が体積可変結合器と熱集合器の間に介在しているのと同程度である。よって、接触熱抵抗が高く熱の伝達を無視できる。
【００２８】
以上説明した実施例では、熱集合器Ｇ２に設けられた取付穴Ａ１，Ａ２と体積可変結合器Ｖ１，Ｖ２の間の空隙部Ｋ１，Ｋ２は断熱性の高い空気で満たされていたが、空隙部Ｋ１，Ｋ２には流動体であるグリース状の熱伝導率の低い材料を充填することもできる。その実施例を図８を用いて説明する。なお、ここでは取付穴Ａ１を代表として説明する。
【００２９】
図８（ａ）は、熱集合器Ｇ２に設けられた取付穴Ａ１と体積可変結合器Ｖ１の間の空隙部Ｋ１に、グリース状の熱伝導率の低い材料としてシリコングリースＬを充填した例が示されている。シリコングリース自体の熱伝導率は１６８（Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）であるが、熱伝導率が３９８（Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）の銅に対しては低い。従って、体積可変結合器Ｖ１が熱集合器Ｇ２に対して接触していない時はシリコングリースＬの熱抵抗が高い。一方、体積可変結合器Ｖ１が膨張して熱集合器Ｇ２に密着するようになると、シリコングリースＬは空隙Ｋ１の外に押し出されるので、体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の間の熱抵抗が下がり、熱流を通し易くなる。
【００３０】
なお、体積可変結合器Ｖ１が膨張して熱集合器Ｇ２に密着するようになると、空隙Ｋ１内に空気が充填されていた場合は、空気は圧縮されたり大気に逃げるので問題はない。一方、空隙Ｋ１内にシリコングリースＬが充填されている場合は、体積可変結合器Ｖ１が膨張して熱集合器Ｇ２に密着するようになると、空隙Ｋ１内に充填されていたシリコングリースリは外部に押し出される。しかし、熱集合器Ｇ２にある取付穴Ａ１と体積可変結合器Ｖ１の間の空隙部Ｋ１は、図にはかなり大きく描かれているが、空隙部Ｋ１の実際の厚さは極僅かである。
【００３１】
従って、体積可変結合器Ｖ１が膨張して熱集合器Ｇ２に密着するようになった場合は、図６（ｂ）に示すように、シリコングリースＬは熱集合器Ｇ２の表面にはみ出すだけである。はみ出したシリコングリースＬは粘性があるので熱集合器Ｇ２の底面から落下することはない。体積可変結合器Ｖ１の温度が下がって収縮した場合は、はみ出したシリコングリースＬは空隙部Ｋ１内に戻る。
【００３２】
なお、体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の密着時の、熱集合器Ｇ２の底面からのシリコングリースＬのはみ出し量を少なくするために、図８（ｃ）に示すように取付穴Ａ１の開口縁部と体積可変結合器Ｖ１の熱源側の外周端部に溝Ｍ１を設けても良い。この溝Ｍ１は、取付穴Ａ１の開口縁部と体積可変結合器Ｖ１の熱源側の外周端部をテーパ状にすることによって形成することができる。このように、体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の密着時に熱集合器Ｇ２の底面に溝Ｍ２ができるように構成すれば、図８（ｄ）に示すように体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の密着時に熱集合器Ｇ２の底面からのシリコングリースＬのはみ出し量を低減できる。
【００３３】
また、図８（ｅ）に示すように、体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の密着時に熱集合器Ｇ２の底面に設ける溝Ｍ２は、熱集合器Ｇ２に設けられた取付穴Ａ１の開口縁部のみに設けることもできる。溝Ｍ２は、この実施例では断面が矩形状の溝である。更に、空隙部Ｋ１に充填する熱伝導率の低い流動体の粘性が低い場合には、体積可変結合器Ｖ１と熱集合器Ｇ２の密着時にこの流動体を逃がす流動体溜りを設けるようにしても良い。
【００３４】
図９は本出願に係る熱電変換装置３０を、ハイブリッドエンジン１０を搭載する自動車２０に載せた場合の、熱源と熱集合器Ｇ２の位置を示す自動車２０を透視して示すものである。自動車２０における熱源としては、例えば、エンジン１１、モータ１２、インバータ１３、ＨＶバッテリ１４、及びヘッドランプ１５等がある。本出願の熱電変換装置３０は、これらの熱源１１〜１５からヒートパイプＰで熱を集めて発電を行うことができる。そして、高温の熱源から集めた熱は、夜間やトンネル内でしか点灯しないヘッドランプ１５が昼間時に冷えていても、熱集合器Ｇ２に集めた熱がヘッドランプ１５側に流れることがないので、本出願に係る熱電変換装置３０では効率良く発電を行うことができる。
【００３５】
また、本出願の熱電変換装置３０は、動作部分と非動作部分とで温度が異なる部分が存在する電子機器の回路基板に取り付けても有効に発電を行うことができる。更に、前述の実施例では、ヒートパイプの他端に取り付けられた体積可変結合器が、熱集合器に形成された穴に挿入された構成を説明したが、熱集合器に穴を形成せず、体積可変結合器を熱集合器に近接させて配置する構成も可能である。
【００３６】
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。
【００３７】
（付記１）  複数の熱源に一端がそれぞれ接続する複数の伝熱体と、
前記複数の伝熱体の他端が接続し、前記伝熱体からの熱を集める熱集合器と、
熱を放熱する放熱器と、
前記熱集合器と前記放熱器に挟まれて設置され、前記熱集合器と前記放熱器の温度差によって発電を行う熱電変換素子と、
前記伝熱体の他端の前記熱集合器への接続部に設けられ、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体の熱を前記熱集合器に流し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止する熱結合器と、を備えることを特徴とする熱電変換装置。
（付記２）  前記熱結合器は、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体と前記熱集合器とを熱結合し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器と前記伝熱体との間に空隙部を設けることにより前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止することを特徴とする付記１に記載の熱電変換装置。
（付記３）  前記熱結合器は、前記伝熱体の温度が所定温度以上の時に前記伝熱体と前記熱集合器とを熱結合し、前記伝熱体の温度が所定温度未満の時には前記熱集合器と前記伝熱体との間に熱伝導率の低い流動体を挿入することにより前記熱集合器から前記伝熱体への熱の移動を防止することを特徴とする付記１に記載の熱電変換装置。
（付記４）前記熱結合器は、前記伝熱体の他端に取り付けられた、前記熱伝導体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する体積可変結合器であることを特徴とする付記１から３の何れかに記載の熱電変換装置。
（付記５）  前記熱結合器が、前記熱集合器の前記伝熱体との接続部に設けられた穴と、前記伝熱体の他端に取り付けられた、前記熱伝導体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する体積可変結合器とから構成され、
前記穴の断面形状と前記体積可変結合器の断面形状は相似形であり、前記伝熱体の他端に取り付けられた体積可変結合器は、前記穴に対して空隙を隔てて挿入されることを特徴とする付記２又は３に記載の熱電変換装置。
（付記６）  前記熱結合器は更に、前記体積可変結合器が先端部に取り付けられた前記伝熱体の前記体積可変結合器に隣接する部分を保持する治具を備え、
前記治具は、前記穴の中心と前記体積可変結合器の中心とを一致させるように、前記穴の周囲に取り付けられることを特徴とする付記５に記載の熱電変換装置。
【００３８】
（付記７）  前記体積可変結合器の材質は、前記伝熱体の材質及び前記熱集合器の材質とは異ならせたことを特徴とする付記５又は６に記載の熱電変換装置。
（付記８）  前記体積可変結合器は、弾性部材であることを特徴とする付記７に記載の熱電変換装置。
（付記９）  前記体積可変結合器は、形状記憶合金であることを特徴とする付記７に記載の熱電変換装置。
（付記１０）  前記穴の断面形状及び前記体積可変結合器の断面形状は円形であることを特徴とする付記５から９の何れかに記載の熱電変換装置。
【００３９】
（付記１１）  前記治具は、熱伝導率の低い金属製であり、リング状の取付部と、前記取付部から中心に向かって斜め方向に延伸された複数の突片からなる伝熱体の固定部とを備えることを特徴とする付記６に記載の熱電変換装置。
（付記１２）  前記突片はばね性を備えることを特徴とする付記１１に記載の熱電変換装置。
【符号の説明】
【００４０】
１、３、３０    熱電変換装置
２    充電回路
４    治具
５    パイプ固定部
６    リング状部
Ａ１、Ａ２    取付穴
Ｆ０〜Ｆ５    熱流
Ｇ１、Ｇ２    熱集合器
Ｈ０〜Ｈｎ    熱発電素子
Ｋ０〜Ｋ２    空隙
Ｌ    シリコングリース
Ｍ１、Ｍ２    溝
Ｐ，Ｐ１〜Ｐｎ    ヒートパイプ（伝熱体）
Ｑ１〜Ｑｎ    熱源
Ｒ０〜Ｒｎ    ラジエータ
Ｓ１〜Ｓｎ    接続部
Ｖ１、Ｖ２    体積可変結合器
【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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