(57)【要約】【課題】温度差に起因する熱発電モジュールに接する伝熱面の隙間の発生を抑制して、出力電圧の低下を防止する。【解決手段】炉側壁１２の表面に、ベース板１４と熱電変換モジュール１５と冷却ユニット１６とを順に面接触して配置し、ベース板１４、熱電変換モジュール１５および冷却ユニット１６を互いに積み重ねて保持する取付ボルト・ナット１７と、冷却ユニット１６の熱電変換モジュール１５に対応する部分を、炉側壁１２の表面に向かって加圧する加圧具１８を設けた。【選択図】図１
2019057607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の表面に、伝熱用のベース板と熱電変換モジュールと冷却ユニットとを順に面接触して配置した熱電発電装置の取付装置であって、
前記ベース板、前記熱電変換モジュールおよび前記冷却ユニットを積み重なった状態で保持する保持具と、
前記冷却ユニットの前記熱電変換モジュールに対応する部分を、前記発熱体の表面に向かって加圧する加圧具を設けた
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記加圧具は、前記発熱体の表面に立設された少なくとも２本の脚体、およびこれら脚体間で前記冷却ユニットの表面側に掛け渡された連結梁を有する門型フレームと、前記連結梁に前記発熱体の表面に向かって出退自在に支持された加圧ロッドと、を有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項３】
請求項２記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記加圧具は、前記連結梁を反力受けとして前記加圧ロッドを前記発熱体の表面に向かって付勢する付勢部材を有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項４】
請求項１記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記加圧具は、前記発熱体の表面に立設された少なくとも２本の脚柱と、これら脚柱間に掛け渡されて前記発熱体の表面に向かって付勢する板ばねと、を有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項５】
請求項１記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記加圧具は、加圧ロッドと、前記発熱体または前記熱電発電装置以外の固定部材に設けられた少なくとも２個の固定具と、これら固定具間に連結されて緊張され前記加圧ロッドを前記発熱体の表面に向かって押し付ける索体と、を有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項６】
請求項１記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記保持具は、前記ベース板および前記熱電変換モジュールならびに前記冷却ユニットを積み重ねた状態で前記発熱体の表面に取り付ける保持部材を備え、
前記加圧具は、
前記発熱体または前記熱電発電装置以外の固定部材に設けられた少なくとも２個の固定具、または前記保持部材または熱電発電装置の構成部材に取り付けられた少なくとも２個の連結具と、
前記固定具間または前記連結具間に連結されて緊張され加圧部材を前記発熱体の表面に向かって付勢する索体と、を有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱電発電装置の取付装置において、
前記加圧部材は、前記受圧部材側に出退自在な伸縮ロッドと、前記索体を反力受けとして前記伸縮ロッドを前記発熱体の表面に向かって進展する付勢部材とを有する
ことを特徴とする熱電発電装置の取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールを高温の発熱体に取り付ける熱電発電装置の取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゼーベック効果を利用して、金属内部に温度差があると起電力を生じる熱電変換モジュールには、Ｐ形半導体とＮ形半導体とを交互に連続的に接続したぺルチェ素子がある。このぺルチェ素子の発電効率を向上させるには、温度差を維持する（熱伝導による温度低下を防ぐ）こと、内部抵抗が低く電流が流れやすい（導電性がよい）ことが挙げられる。しかし、伝熱特性（熱流）は電子の振動に依存するため、伝熱係数が上がれば電気伝導率も上がり、温度差を維持しかつ内部抵抗を低くして発電性能を上げることは困難である。
【０００３】
特許文献１では、熱電変換モジュールの周囲に配置された複数のボルト・ナットを使用して、高温側に取り付けられたベース板と冷却ユニットとで、熱電変換モジュールを高圧力で挟持することにより、高温側と低温側の伝熱性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５２５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１９に示す熱電変換モジュールは、熱電変換モジュール９０の周囲で加熱面９２に植設した４本の締結用ボルト・ナット９１により、発熱体の加熱面９２に（伝熱グリースなどを介して）面接触されたベース板９３と、冷却ユニット９４との間に熱電変換モジュール９０を大きい加圧力で挟み込んで組み立てる。この熱電発電装置で出力試験をすると、図２０に示すように、一点鎖線で示す熱電変換モジュール９０の予測出力に比較して、加熱面が約２００℃前後から熱電変換モジュール９０の出力電圧の伸びが鈍化する傾向にあることがわかった。
【０００６】
これは、熱電変換モジュール９０の周辺部が締結ボルト・ナット９１により大きい加圧力で拘束されていたとしても、ベース板９３は、表面が熱電変換モジュール９０に接触して低温で収縮され、裏面が加熱面９２に接触して高温で外周部外方に伸びるため、中央が下方に膨らむ凸状に変形しようとする。また熱電変換モジュール９０も、裏面がベース板９３に接触して高温で、表面が冷却ユニット９４に接触して低温であるため、中央が下方に膨らむ凸状に変形しやすい。さらに冷却ユニット９４も、表面に比較して、熱電変換モジュール９０に接触する裏面が高温で外周部が外方に伸びる傾向にあり、中央が下方に膨らむ凸状に変形しやすい。そして、ベース板９３および熱電変換モジュール９０ならびに冷却ユニット９４はそれぞれ材質も温度差も異なるため、変形量も異なってくる。このため、出力電圧の伸びが鈍化する原因は、加熱面９２とベース板９３の伝熱面、ベース板９３と熱電変換モジュール９０の伝熱面、熱電変換モジュール９０と冷却ユニット９４の伝熱面に生じるわずかな凹凸の隙間に存在する空気が伝熱抵抗となり、熱伝達を妨げていると考えられる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決して、温度差に起因する熱電変換モジュールに接する伝熱面に生じる隙間の発生を抑制して、温度差の増大による出力電圧の伸びの鈍化を防止することができる熱電発電装置の取付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、発熱体の表面に、伝熱用のベース板と熱電変換モジュールと冷却ユニットとを順に面接触して配置した熱電発電装置の取付装置であって、前記ベース板、前記熱電変換モジュールおよび前記冷却ユニットを積み重なった状態で保持する保持具と、前記冷却ユニットの前記熱電変換モジュールに対応する部分を、前記発熱体の表面に向かって加圧する加圧具を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また上記構成において、前記加圧具は、前記発熱体の表面に立設された少なくとも２本の脚体、およびこれら脚体間で前記冷却ユニットの表面側に掛け渡された連結梁を有する門型フレームと、前記連結梁に前記発熱体の表面に向かって出退自在に支持された加圧ロッドと、を有することが好ましい。
【００１０】
さらに上記構成において、前記加圧具は、前記連結梁を反力受けとして前記加圧ロッドを前記発熱体の表面に向かって付勢する付勢部材を有することが好ましい。上記構成によれば、付勢部材により、発熱体に振動が生じる場合であっても、安定した加圧力を付与することができる。
【００１１】
さらにまた上記構成において、前記加圧具は、前記発熱体の表面に立設された少なくとも２本の脚柱と、これら脚体間に掛け渡されて前記発熱体の表面に向かって付勢する板ばねと、を有することが好ましい。上記構成によれば、板ばねにより加圧ロッドを付勢するので、発熱体に振動が生じる場合であっても、安定した加圧力を付与することができる。
【００１２】
また上記構成において、前記加圧具は、加圧ロッドと、前記発熱体または前記熱電発電装置以外の固定部材に設けられた少なくとも２個の固定具と、これら固定具間に緊張されて前記加圧ロッドを前記発熱体の表面に向かって押し付ける索体と、を有することが好ましい。
【００１３】
さらに上記構成において、前記保持具は、前記ベース板および前記熱電変換モジュールならびに前記冷却ユニットを積み重ねた状態で前記発熱体の表面に取り付ける保持部材を備え、前記加圧具は、前記保持部材または熱電発電装置に取り付けられた少なくとも２個の固定具と、前記固定具に連結されて緊張され加圧部材を前記受圧部材側に付勢する索体であることが好ましい。上記構成によれば、索体により加圧部材を付勢するので、発熱体に振動が生じる場合であっても、安定した加圧力を付与することができる。
【００１４】
さらにまた上記構成において、前記加圧部材は、前記受圧部材側に出退自在な伸縮ロッドと、前記索体を反力受けとして前記伸縮ロッドを前記発熱体の表面に向かって進展する付勢部材とを有することが好ましい。上記構成によれば、付勢部材により伸縮ロッドを付勢するので、発熱体に振動が生じる場合であっても、安定した加圧力を付与することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、温度差に起因する熱電変換モジュールに接する伝熱面に生じる隙間の発生を抑制して、温度差の増大による出力電圧の伸びの鈍化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例１を示す横断面図である。
【図２】実施例１の取付装置を示す縦断面図である。
【図３】実施例１の取付装置を示す平面図である。
【図４Ａ】発熱体とベース板の間に介在された伝熱材を示す分解斜視図である。
【図４Ｂ】伝熱材の圧縮を説明する模式図である。
【図５】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例２を示す横断面図である。
【図６】実施例２の取付装置を示す平面図である。
【図７】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例３を示す横断面図である。
【図８】実施例３の取付装置を示す平面図である。
【図９】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例４を示す縦断面図である。
【図１０】実施例４の取付装置を示す平面図である。
【図１１】実施例４の取付装置を示す横断面図である。
【図１２】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例５を示す横断面図である。
【図１３】実施例５の取付装置を示す平面図である。
【図１４】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例６を示す横断面図である。
【図１５】実施例６の取付装置を示す平面図である。
【図１６】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例７を示す横断面図である。
【図１７】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例８を示す横断面図である。
【図１８】本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例９を示す横断面図である。
【図１９】従来の熱電発電装置の取付装置を示す縦断面図である。
【図２０】従来の熱電発電装置の取付装置における実験例で、発熱体表面温度と出力電圧の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施例１］
本発明に係る熱電発電装置の取付装置の実施例１を、図１〜図４Ｂを参照して説明する。
【００１８】
この熱電発電装置１１は、たとえばストーカ式ごみ焼却炉の燃焼室の炉側壁（発熱体）１２の表面に設置されるものである。そして熱電発電装置の取付装置は、ベース板１４、熱電変換モジュール１５および冷却ユニット１６を積み重ねられた状態で互いに密着されて保持する保持具１０と、冷却ユニット１６の熱電変換モジュール１５に対応する部分を、炉側壁１２の表面に向かって加圧する加圧具１８とを具備している。なお、以下の実施例では、ベース板１４、熱電変換モジュール１５および冷却ユニット１６の順に上方向に積み重ねた状態で図示し説明しているが、左右（横）方向や斜め方向、下方向に積み重ねた状態であってもよい。
【００１９】
前記保持具１０は、たとえばベース板１４の四隅位置に設けられた４本の取付ボルト・ナット（保持部材）１７で、ベース板１４に植設されたボルト部１７ａと、ボルト部１７ａの上端部に嵌合されて締め付けられたナット１７ｂとを具備し、ボルト部１７ａが熱電変換モジュール１５、冷却ユニット１６の各貫通穴に挿通されている。そして加圧具１８により、熱電発電装置１１が、熱電発電モジュール１５に対応する部分を所定の加圧力により密着状態で加圧されるとともに、炉側壁１２にベース板１４との間に後述する伝熱材１３を介して位置決め固定される。
【００２０】
（伝熱材）
伝熱材１３は、たとえばアルミニウムなど延伸性および熱伝導性に優れた金属箔を使用し、不規則な凹凸が連なった状態に加工されて使用される。そして、伝熱材１３は、加圧具１８により所定以上の加圧力で炉側壁１２の表面とベース板１４の間で加圧圧縮されている。
【００２１】
ところで、面と面とが接する伝熱面（以下、伝熱面という）が、完全な平坦面や平滑面でない場合、熱伝導性能が低い。この対策として、たとえば特開２００３−１７９２７３号公報には、モジュール本体と熱伝導体との伝熱面に熱伝導グリースを塗布するものが提案されている。また特開２０１２−１９５４４１号公報には、モジュール本体と熱伝導体との間に多孔質金属部材を挟み込むものが提案されている。
【００２２】
しかしながら、本発明者は下記の点を見出した。すなわち、１．熱伝導グリースは、シリコン樹脂を含有するものも見られ、熱伝導性能があまり良好でなく、また耐熱性が低く、高温の発熱体には適さないこと。２．多孔質金属部材を挟み込む場合、加圧圧縮されても微細な凹凸の隙間や変化の激しい凹凸に密着して追従することができず、空孔部分が生じて伝熱経路を遮断するおそれがあり、良好な熱伝導が期待できないこと。
【００２３】
このため、熱伝導グリースや多孔質金属部材に替えて、より高熱伝導の伝熱材として、高熱伝導性の箔状金属を用い、箔状金属に不規則な多数の皺を人為的に形成した皺状金属箔を、単数または複数枚重ねて、熱電変換モジュールに取り付けられたベース板１４と炉側壁１２との間に挟み込み、加圧して圧縮した皺状金属箔を伝熱材１３として使用した。この伝熱材１３は、皺状金属箔がベース板１４や炉側壁１２の伝熱面の微細な凹凸や面の変化に追従して密着し、かつ多数の皺間にできる空隙を無くして多数の伝熱経路が形成される。これにより、皺状金属箔がきわめて良好な伝熱材料となることがわかった。
【００２４】
伝熱材１３は、たとえばアルミニウム箔を手で皺くちゃに圧縮した後、再度引き延ばして、ほぼ均一な厚みを有する伸縮性板状に形成することで高伝熱性の伝熱材１３を得ることができる。ここで金属箔は、たとえば０．００６ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みで、展伸性の高く柔軟性、可撓性を有して塑性変形するものが好適である。また図４Ｂに示すように、厚み：０．０５ｍｍのアルミニウム箔の場合、平面視でたとえば一辺：５００ｍｍの正方形のものを、手で圧縮して多数の凹凸状の襞や皺を形成した後に再度延ばし、一辺が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度で厚み（山谷の高さ）が５ｍｍ〜１５ｍｍの矩形板状に成形し、これを加圧圧縮して伝熱材１３として使用する。ここで成形される皺は、均等に並ぶものより、縦横に交差して不均一に形成されるものが好ましい。また発熱体である炉側壁１２の表面性状により、皺状金属箔の厚みや重ね枚数が選択される。たとえばほぼ平坦な表面で微細の加工痕程度の炉側壁１２であれば、単数の皺状金属箔でもよいが、平坦な表面に傷跡や溶接線、小さい段部があるような場合には皺状金属箔を複数枚、２〜４枚程度を重ねればよい。また平坦な表面でなく、凹凸部や段差が大きかったり、湾曲面や波状面などの場合には、皺状金属箔を５枚以上重ねることにより、十分な伝熱性能を確保することができる。
【００２５】
さらに皺状金属箔の材質として、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のたとえば銀やアルミニウム、銅、その合金などの金属箔が最適であるが、熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のジュラルミン、銅合金（黄銅など）、亜鉛、タングステン、モリブデン、マグネシウムやその合金などの金属箔も好適である。また、熱伝導グリースが最大３００℃の耐熱温度であるのに対して、これら皺状金属箔、たとえばアルミニウムでは６００℃の耐熱温度で十分な耐熱性が得られるため、焼却炉の炉側壁１２や排ガスダクトなど、高温の発熱体にも適している。
【００２６】
（熱電変換モジュール）
熱電変換モジュール１５は所定の厚みを有する略正方形に形成される。また図示しないが、交互に配置されたＰ型半導体素子とＮ型半導体素子の厚み方向の裏面が高温の炉側壁１２側に配置され、厚み方向の表面が低温の冷却ユニット１６側に配置される。そして、温度差を利用したゼーベック効果により、熱エネルギを電気エネルギに変換して取り出し、排熱エネルギの有効利用を図ることができる。
【００２７】
（冷却ユニット）
この冷却ユニット１６は、ブロック本体２１の一側部に冷却水導入管２４ｉが接続され、ブロック本体２１の他側部に冷却水排出管２４ｏが接続される。またブロック本体２１の一側部に冷却水導入管２４ｉが連通される入口マニホールド２２ｉが形成され、他側部に冷却水排出管２４ｏが連通される出口マニホールド２２ｏが形成されている。さらに、入口マニホールド２２ｉと出口マニホールド２２ｏとが互いに平行な複数の冷却通路２３により接続され、複数の冷却通路２３によりブロック本体２１が均一に冷却される。またこの冷却ユニット１６において、所定の表面部分を加圧した加圧力は、この表面部分に対向する裏面部分に良好に伝達される。
【００２８】
（加圧具）
加圧具１８は、冷却ユニット１６の熱電変換モジュール１５に対応する部分を、炉側壁１２の表面に向かって加圧する。すなわち、炉側壁１２の表面で熱電発電装置１１の両側に固定手段３０（ボルト・ナットや溶接など）により立設固定された一対の脚体３１ａと、これら脚体３１ａの上端部間に炉側壁１２の表面に平行に掛け渡された連結梁３１ｂと、からなる門型フレーム３１が熱電変換モジュール１５の上方を横断するように設置されている。そして連結梁３１ｂに、熱電変換モジュール１５の中央部に対応して雌ねじ穴３２が形成され、この雌ねじ穴３２に加圧ボルト（加圧ロッド）３３が螺合されている。また冷却ユニット１６の表面（図では上面）の熱電変換モジュール１５の上方にあたる部分に、円形の受圧部材３４が配置されている。そして、受圧部材３４に形成された有底の受圧穴３４ａに加圧ボルト３３の先端部が嵌合されている。この受圧部材３４は、略正方形の熱電変換モジュール１５の外形に略内接する円形で、図では外周部の厚みが薄いお椀形に形成されている。そして加圧ボルト３３の頭部に、回転駆動用の六角穴３３ａが形成されている（頭部付きボルトでもよい）。また加圧ボルト３３には、雌ねじ穴３２との間で緩み止めする緩み止め用ばね３６またはばね座金を介して固定ナット３５が装着されている。
【００２９】
なお、上記実施例において、この熱電発電装置１１は炉側壁（発熱体）１２の温度が常温の状態で設置される。そして炉での焼却が開始され、炉側壁（発熱体）１２の温度が熱電発電装置１１の運用温度に達した後、加圧具１８を用いて加圧される。このような加圧は１回で行ってもよいが、炉側壁（発熱体）１２の温度上昇に伴うように複数回に分けて行ってもよい。
【００３０】
（実施例１の効果）
上記実施例１において、加圧ボルト３３を回転させて受圧部材３４側に突出させる。そして門型フレーム３１の連結梁３１ｂを反力受けとして、加圧ボルト３３を締め付けて受圧部材３４を所定の加圧力で加圧する。そして、互いに面接触された、冷却ユニット１６と熱電変換モジュール１５の伝熱面、熱電変換モジュール１５とベース板１４との伝熱面、およびベース板１４、伝熱材１３、炉側壁１２の伝熱面を、十分な加圧力で加圧して互いに密着させる。これにより、冷却ユニット１６、熱電変換モジュール１５、ベース板１４の熱変形により生じる隙間を効果的に抑制することができる。したがって、熱電変換モジュールと高温側および低温側に設けられた部材との密着性が高まり、従来よりも熱出力電圧を予測電圧に沿って上昇させることができる。
【００３１】
［実施例２］
図５および図６を参照して、熱電発電装置の取付装置の実施例２を説明する。なお、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
実施例２は、実施例１における加圧具１８の門型フレーム３１に替えて、鋼製の加圧用ワイヤ（索体）４１を使用したものである
保持具１０は、４本の取付ボルト・ナット（保持部材）４７により構成されている。これら取付ボルト・ナット４７の基端部は、炉側壁１２に植設されており、これら取付ボルト・ナット４７によりそれぞれ貫通穴を介して伝熱材１３、ベース板１４、熱電変換モジュール１５および冷却ユニット１６が互いに密着されて積み重なった状態で保持されるとともに、炉側壁１２の表面に位置決め固定されている。
【００３３】
加圧具４０は、対角位置の取付ボルト・ナット４７のボルト頂部にそれぞれ取り付けられた連結環（連結具）４２と、受圧部材３４と、受圧部材３４の受圧穴３４ａに先端部が嵌合されて立設された加圧ロッド４３と、加圧ロッド４３の基端部に取り付けられたワイヤ受部材である受圧ローラ４４と、両端部が取付環４２にそれぞれ連結されて受圧ローラ４４に係合された加圧用ワイヤ４１と、加圧用ワイヤ４１に介在されて加圧用ワイヤ４１を伸縮可能な緊張具（ターンバックル）４５と、を具備している。
【００３４】
なお、加圧用ワイヤ４１を連結する連結環４２を取付ボルト・ナット４７の頂部に取り付けたが、図５に仮想線で示すように、複数の連結具４８を冷却ユニット１６やベース板１４などの熱電発電装置１１の構成部材に設置してもよい。
【００３５】
上記実施例２において、緊張具４５により加圧用ワイヤ４１を緊張させ、受圧ローラ４４を介して加圧ロッド４３を下方に押し込み受圧部材３４を押圧する。そして、冷却ユニット１６と熱電変換モジュール１５の伝熱面、熱電変換モジュール１５とベース板１４との伝熱面、およびベース板１４と伝熱材１３と炉側壁１２の伝熱面をそれぞれ所定の加圧力で加圧して互いに密着させる。これにより冷却ユニット１６、熱電変換モジュール１５、ベース板１４および炉側壁１２で生じる隙間を効果的に抑制して、熱電変換モジュール１５における温度差の増大による出力電圧の伸びの鈍化を抑制することができる。また、加圧用ワイヤ４１を、熱電発電装置１１に設けた連結環４２や連結具４８に連結したので、熱電発電装置の取付装置をコンパクトに構成することができる。したがって、周辺部が他の部材に囲まれた狭い炉側壁１２であっても熱電発電装置１１を取り付けることができる。
【００３６】
なお、鋼製の加圧用ワイヤ４１は、一例として記載したものであり、一般に用いられているワイヤであればよい。実施する環境下で使用できる材質であれば材質は問わないし、鋼線でもあっても撚り線構造であってもよい。
【００３７】
また、加圧ロッド４３のワイヤ受部材として受圧ローラ４４を設けたが、これは緊張時に滑りを良くして加圧用ワイヤ４１をスムーズに締め付け、加圧ロッド４３を安定して押し下げるものである。この受圧ローラ４４に替えて、加圧ロッド４３の基端部に加圧用ワイヤ４１がスライド可能に係合する受圧用の溝部や、加圧用ワイヤ４１が挿通可能なリング状の受圧環（実施例８、図１７に示す）を設けて、緊張時に加圧用ワイヤ４１の滑りを良くしてもよい。
【００３８】
さらに加圧用ワイヤ４１を対角方向に張設したが、図６に仮想線で示すように、横断位置（または縦断位置）に取付環４２を有する取付ボルト・ナット４７を設けたり、固定具４８を横断位置や縦断位置に配置し、加圧用ワイヤ４１を横断方向（または縦断方向）に張設することもできる。
【００３９】
［実施例３］
図７および図８を参照して熱電発電装置の取付装置の実施例３を説明する。なお、実施例１，２と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
実施例３は、実施例２における加圧具４０′は、加圧用ワイヤ４１の両端部を、炉側壁１２に直接固定した固定具４６に連結したものである。ここで熱電発電装置１１を保持する４本の取付ボルト・ナット１７は、ベース板１４に植設されている。
【００４１】
固定具４６は、炉側壁１２の表面に形成されたねじ穴に装着される雄ねじ軸４６ａと、雄ねじ軸４６ａの基端部に設けられて加圧用ワイヤ４１を連結する環状部４６ｂと、を具備している。そして一対の固定具４６の環状部４６ｂに連結された加圧用ワイヤ４１が加圧ロッド４３の受圧ローラ４４に係合される。
【００４２】
なお、図７に仮想線で示すように、熱電発電装置１１および炉側壁１２以外で、その周辺部に設置された周辺固定部材１９に固定具４６を取り付け、加圧用ワイヤ４１の両端部を連結してもよい。
【００４３】
実施例３によれば、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。
【００４４】
［実施例４］
発熱体が燃焼室の炉側壁１２の場合、燃焼状態の変動やガス流などにより炉側壁１２に振動が生じて加圧具１８，４０，４０′に緩みが生じ、加圧力が変動、減少するおそれがある。このため、以下の実施例４〜９は、炉側壁１２の振動に対処可能な加圧具５０，６０，６０′，７０，７０′，７０″を具備したものである。
【００４５】
図９〜図１１を参照して、熱電発電装置の取付装置の実施例４を説明する。実施例４は、たとえば４個の熱電変換モジュール１５を並設した熱電発電装置１１で、各熱電変換モジュール１５に対応して加圧具５０が設けられている。なお、実施例１〜３と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
４個の熱電変換モジュール１５は、隣接する辺が一定の間隔を開けて、表面視で正方形を成す位置に配置されている。
【００４７】
加圧具５０は、反力受けとなる門型フレーム３１と、この門型フレーム３１の連結梁３１ｂ、各熱電変換モジュール１５の中央部にそれぞれ対応して形成された貫通穴５１と、これら貫通穴５１に出退自在に嵌合された加圧ボルト（加圧ロッド）３３と、加圧ボルト３３の各貫通穴５１より先端側に嵌合された受ナット（受部材）５２と、連結梁３１ｂと受ナット５２の間で加圧ボルト３３に外嵌された加圧用コイルばね（付勢部材）５３と、加圧ボルト３３の各貫通穴５１より基端側に嵌合された固定ナット３５および緩み止め用ばね（又はばね座金）３６と、を具備している。加圧ボルト３３の先端部は、受圧部材３４の受圧穴３４ａに嵌合されている。また加圧ボルト３３は、加圧用コイルばね５３により受圧部材３４側に所定の加圧力で付勢されている。したがって、炉側壁１２が振動しても、加圧用コイルばね５３により各部材の伝熱面を均等な加圧力で安定して加圧することができる。
【００４８】
実施例４によれば、加圧具５０において加圧用コイルばね５３により加圧ボルト３３を炉側壁１２に向かって加圧するようにしたので、炉側壁１２に振動が発生しても、冷却ユニット１６、熱電変換モジュール１５、ベース板１４、伝熱材１３および炉側壁１２の各伝熱面をそれぞれ均等な加圧力で密着させることができる。これにより冷却ユニット１６、熱電変換モジュール１５およびベース板１４の部分的な温度差による熱変形で各伝熱面に生じる隙間を効果的に抑制することができ、熱電変換モジュール１５における温度差の増大による出力電圧の伸びの鈍化を防止することができる。また炉側壁１２が振動することがあっても、加圧用コイルばね５３のばね力により振動に追従して十分な加圧力を安定して付与することができる。
【００４９】
［実施例５］
図１２および図１３を参照して実施例５を説明する。実施例５は、加圧具の付勢部材として板ばねを使用したものである。なお、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
加圧具６０は、熱電発電装置１１の両側の炉側壁１２に、左右一対で２組の脚柱６２が立設固定されている。この板ばね６１は、正面視で中央部が下方に突出する凸状部６１ｃが形成されている。また板ばね６１の長さ方向の両側に貫通穴６１ａがそれぞれ形成されており、板ばね６１は貫通穴６１ａを介して脚柱６２の雄ねじ部６２ａに昇降可能に嵌合されている。雄ねじ部６２ａには、板ばね６１の上面を押圧するダブルナット式の押さえナット６３が嵌合されており、これら押さえナット６３により板ばね６１が下方の炉側壁１２に向かって押圧された状態で支持されている。また熱電変換モジュール１５に対応して、板ばね６１の凸状部６１ｃの裏面に、板ばね６１の長さ方向に直交する幅方向に沿って加圧突起６１ｂが突出されている。一方、冷却ユニット１６の表面に配置された円板状の受圧部材６４に、加圧突起６１ｂが係合可能な受圧溝６４ａが形成されている。
【００５１】
上記構成において、押さえナット６３により板ばね６１を下方に押し込み、加圧突起６１ｂから受圧部材６４に付与される加圧力を調整することができる。また加圧力の調整による加圧突起６１ｂの変位は、受圧溝６４ａの幅および長さにより許容される。
【００５２】
上記構成によれば、押さえナット６３を締め付けて板ばね６１の両端側を下方に押し込むことで、加圧突起６１ｂにより受圧部材６４を押圧し、熱電変換モジュール１５に対応する冷却ユニット１６、熱電変換モジュール１５、ベース板１４および炉側壁１２を十分な加圧力で加圧することができる。
【００５３】
これにより、ベース板１４、熱電変換モジュール１５および冷却ユニット１６の部分的な温度差による熱変形で、各部材の伝熱面を効果的に加圧して隙間を効果的に抑制することができ、熱電変換モジュール１５における温度差の増大による出力電圧の伸びの鈍化を防止することができる。また炉側壁１２が振動することがあっても、板ばね６１のばね力により振動に追従して十分な加圧力を安定して付与することができる。
【００５４】
［実施例６］
図１４および図１５を参照して実施例６を説明する。この実施例６は、実施例５において、一定の間隔を開けて表面視で正方形を成す位置に配置された４個の熱電変換モジュール１５を具備したものである。なお、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
加圧具６０′は、４個の熱電変換モジュール１５に対応して一対の板ばね６５が配置されている。各板ばね６５は、隣接する熱電変換モジュール１５の間隔に対応して下方に突出する２つの凸状部６５ｃが形成され、１枚の板ばね６５により２個の熱電変換モジュール１５に対応してそれぞれ加圧する。各凸状部６５ｃの裏面に加圧突起６５ｂがそれぞれ突設されている。そして板ばね６５は、長さ方向の両側に形成された貫通穴６５ａを介して脚柱６２に嵌合され、押さえナット６３により炉側壁１２に向かって押圧されて加圧力を調整自在に保持されている。
【００５６】
この実施例６によれば、実施例５と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
［実施例７］
図１６を参照して実施例７を説明する。なお、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。この実施例７の加圧具７０は、加圧ロッド７１を伸縮自在に構成するとともに、進展方向に付勢する加圧用コイルばね７６を設けたものである。
【００５８】
加圧ロッド７１は、受圧部材３４の受圧穴３４ａに嵌合されて立設された遊底の受圧筒７２と、受圧筒７２の穴部にスライド自在に嵌合されて伸縮自在な可動ロッド７３と、受圧筒７２の外周部に取り付けられた受圧鍔部７４と、可動ロッド７３の上端部外周に取り付けられた加圧鍔部７５と、を具備している。そして、受圧鍔部７４と加圧鍔部７５の間に加圧用コイルばね７６が介在され、加圧用コイルばね７６は加圧ロッド７１に外嵌されている。そして、加圧ロッド７１の上端部に取り付けられた受圧環７７と、一対の取付ボルト・ナット４７の上端の取付環４２との間に、緊張具４５が介在された加圧用ワイヤ４１が緊張されて構成されている。ここで熱電発電装置１１の保持具１０である取付ボルト・ナット４７は、炉側壁１２に植設されている。
【００５９】
したがって、緊張具４５により加圧用ワイヤ４１を引っ張って緊張させ、可動ロッド７３を下方に押し込んで加圧ロッド７１を収縮させ、加圧鍔部７５により加圧用コイルばね７６を圧縮し、受圧鍔部７４、受圧筒７２を介して受圧部材３４を炉側壁１２に向かって押圧することができる。
【００６０】
なお、加圧用ワイヤ４１を連結する連結環４２を取付ボルト・ナット４７の頂部に取り付けたが、図５に仮想線で示すように、複数の連結具４８を冷却ユニット１６やベース板１４などの熱電発電装置１１の構成部材に設置してもよい。
【００６１】
実施例７によれば、実施例２の作用効果に加えて、炉側壁１２を介して熱電発電装置１１が振動することがあっても、加圧用コイルばね７６のばね力により振動に追従して十分な加圧力を安定して付与することができる。
また、加圧用ワイヤ４１を、熱電発電装置１１に設けた連結環４２や連結具４８に連結したので、熱電発電装置の取付装置をコンパクトに構成することができる。したがって、周辺部が他の部材に囲まれた狭い炉側壁１２であっても熱電発電装置１１を取り付けることができる。
【００６２】
［実施例８］
図１７を参照して実施例８を説明する。実施例８は、実施例７において、熱電変換モジュール１５を４個配置した固定具７０′を具備したものである。なお、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
４個の熱電変換モジュール１５は、一定の間隔をあけて表面視で正方形を成す位置に配置される。加圧具７０′は、加圧用ワイヤ４１が、加圧ロッド７１の受圧環７７と連結環４２との間、および隣接する受圧環７７の間にそれぞれ連結され、緊張具４５によりそれぞれ緊張される。もちろん、連結環４２に替えて連結具４８であってもよい。
【００６４】
実施例８によれば、実施例７と同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
［実施例９］
図１８を参照して実施例９を説明する。実施例９は、実施例７において、加圧用ワイヤ４１の両端部が連結される取付ボルト・ナット４７に替えて、炉側壁１２に直接固定した固定具４６を有するものである。なお、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
固定具７０″は、加圧ロッド７２の受圧環７７と固定具４６との間に、緊張具４５が介在された加圧用ワイヤ４１が連結されている。ここで保持具１０である取付ボルト・ナット１７は、ベース板１４に植設されている。
【００６７】
なお、図１８に仮想線で示すように、熱電発電装置１１および炉側壁１２以外で、その周辺部に設置された周辺固定部材１９に固定具４６を取り付け、加圧用ワイヤ４１の両端部を連結してもよい。
【００６８】
実施例９によれば、実施例７と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０    保持具
１１    熱電発電装置
１２    炉側壁（発熱体）
１３    伝熱材
１４    ベース板（熱伝導体）
１５    熱電変換モジュール
１６    冷却ユニット
１７    取付ボルト・ナット（保持部材）
１８    加圧具
３０    固定手段
３１    門型フレーム
３３    加圧ボルト（加圧ロッド）
３４    受圧部材
３５    固定ナット
４０，４０′  加圧具
４１    加圧用ワイヤ
４５    緊張具
４７    取付ボルト・ナット（保持部材）
５０    加圧具
５３    加圧用コイルばね
６０，６０′  加圧具
６１    板ばね
６２    脚柱（脚体）
６４    受圧部材
６５    板ばね
６６    加圧具
７０，７０′，７０″  加圧具
７１    加圧ロッド
７６    加圧用コイルばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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