(57)【要約】【課題】より低コストで漏電の発生をより抑制可能な熱電発電モジュールを備えた熱電発電装置及び熱電発電モジュールの防水方法を提供する。【解決手段】熱電発電装置は、一対の絶縁板（７１ａ、７１ｂ）の間に複数の熱電変換素子（７２Ｐ、７２Ｎ）を配置した熱電発電モジュール（４２）を１つ以上、備える。その熱電発電モジュール（４２）は、一対の絶縁板が対向する範囲内に設けられた電極（７３）と接続され、その範囲内から被覆された部分が延出している複数の電線（５１）と、複数の電線がそれぞれ対応する電極と接続された状態で、一対の絶縁板の間に充填された防水材と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の絶縁板の間に複数の熱電変換素子を配置した熱電発電モジュールを１つ以上、備えた熱電発電装置において、
前記熱電発電モジュールは、
前記一対の絶縁板が対向する範囲内に設けられた電極と接続され、該範囲内から被覆された部分が延出している複数の電線と、
前記複数の電線がそれぞれ対応する前記電極と接続された状態で、前記一対の絶縁板の間に充填された防水材と、
を有する熱電発電装置。
【請求項２】
前記複数の電線には、それぞれ被覆された部分の周囲を覆い、且つ該周囲に弾力性によって接触する部材が取り付けられ、
前記防水材は、前記部材が前記複数の電線にそれぞれ取り付けられた状態で充填されている
請求項１に記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記部材は、水の接触角を基に決定した素材を用いている部材である
請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記熱電発電モジュールを第１の熱伝達媒体、及び第２の熱伝達媒体で挟持する場合に、前記防水材は、前記第１の熱伝達媒体と前記第２の熱伝達媒体とで前記熱電発電モジュールを挟持する方向の直交方向上、前記第１の熱伝達媒体、及び前記第２の熱伝達媒体のなかで高温側となる熱伝達媒体と少なくとも重ならない位置に充填されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
一対の絶縁板の間に複数の熱電変換素子を配置した熱電発電モジュールの防水方法において、
電力を外部に供給するための複数の電線を、前記一対の絶縁板が対向する範囲内に設けられた電極と接続して、該範囲内から被覆された部分を延出させる第１工程と、
前記複数の電線をそれぞれ対応する前記電極と接続させた状態で、前記一対の絶縁板の間に防水材を充填する第２工程と、
を有する熱電発電モジュールの防水方法。
【請求項６】
前記熱電発電モジュールが第１の熱伝達媒体、及び第２の熱伝達媒体で挟持される場合に、前記第２工程では、前記防水材を、前記第１の熱伝達媒体と前記第２の熱伝達媒体とで前記熱電発電モジュールを挟持する方向の直交方向上、前記第１の熱伝達媒体、及び前記第２の熱伝達媒体のなかで高温側となる熱伝達媒体と少なくとも重ならない位置に充填する、
請求項５に記載の熱電発電モジュールの防水方法。
【請求項７】
複数の熱電変換素子を用いて発電を行う熱電発電装置において、
一対の絶縁板の間に前記複数の熱電変換素子を配置した１つ以上の熱電発電モジュールと、
前記熱電発電モジュールを挟持する第１の熱伝達媒体、及び第２の熱伝達媒体と、を備え、
前記熱電発電モジュールは、前記一対の絶縁板の間に充填される防水材が、前記第１の熱伝達媒体と前記第２の熱伝達媒体とで前記熱電発電モジュールを挟持する方向の直交方向上、前記第１の熱伝達媒体、及び前記第２の熱伝達媒体のなかで高温側となる熱伝達媒体と少なくとも重ならない位置にある
熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温側と低温側との温度差を利用して発電が可能な熱電発電装置、および熱電放電装置に用いられる熱電発電モジュールの防水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から熱電放電装置に用いられる熱電発電モジュールは、一対の絶縁基板間に熱電変換素子を複数、配置した構成となっている。その熱電発電モジュールでは、熱電変換素子の水、水蒸気等による劣化を抑制するために、防水処置が行われる場合がある。そのような防水処置を行う方法としては、一対の絶縁基板の間に、シリコーンシーラ等のシール材を防水材として充填するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６２０３９号公報（段落０００４、図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の熱電発電モジュールでは、一対の絶縁基板の間に配置された熱電変換素子は、二つ以上の電極と接続されている。しかし、一対の絶縁基板の間には防水材が充填されている。この防水材により、一対の絶縁基板間の内部は、外部から閉ざされた空間となっている。そのため、従来の熱電発電モジュールでは、一対の絶縁基板間の内部からの漏電は、防止することができる。
【０００５】
熱電発電により発生した電力を外部へ供給するための電極である両端電極は、一対の絶縁基板が対向する領域から突出している。それにより、両端電極には、外部に露出した部分が存在する。外部に電力を供給するための電線は、その露出した部分に接続されている。従って、特許文献１は、両端電極の露出した部分、及びその露出した部分と電線とが接続される部分において、漏電が発生しやすいという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、その目的は、より低コストで漏電の発生をより抑制可能な熱電発電モジュールを備えた熱電発電装置及び熱電発電モジュールの防水方法を提供することに在る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱電発電装置は、一対の絶縁板の間に複数の熱電変換素子を配置した熱電発電モジュールを１つ以上、備えた熱電発電装置であることを前提とし、熱電発電モジュールは、一対の絶縁板が対向する範囲内に設けられた電極と接続され、該範囲内から被覆された部分が延出している複数の電線と、複数の電線がそれぞれ対応する電極と接続された状態で、一対の絶縁板の間に充填された防水材と、を有する。
【０００８】
また、本発明に係る熱電発電モジュールの防水方法は、一対の絶縁板の間に複数の熱電変換素子を配置した熱電発電モジュールに適用されることを前提とし、電力を外部に供給するための複数の電線を、一対の絶縁板が対向する範囲内に設けられた電極と接続して、該範囲内から被覆された部分を延出させる第１工程と、複数の電線をそれぞれ対応する電極と接続させた状態で、一対の絶縁板の間に防水材を充填する第２工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より低コストで熱電発電モジュールからの漏電の発生をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置の設置環境例を示す図である。
【図２】図１に示すＡ部の詳細を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置が備える熱電発電ユニットの配置を示す図である。
【図４】図３に示すＢ部の詳細を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置が備える熱電発電ユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置が備える熱電発電ユニットの分解図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールの部分拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールの防水処置を施す前の状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールの防水処置を施した後の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールに取り付けるブッシュを示す斜視図であり、（ａ）は電線に取り付けた場合に絶縁基板側となる視点からの斜視図、（ｂ）は電線に取り付けた場合に絶縁基板側を向く視点からの斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールに取り付けるブッシュの管形部の内部形状を示す図であり、（ａ）は上下方向の視点でのブッシュの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すｄ部の拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールに取り付けるブッシュの変形例を示す図であり、（ａ）は裏側の視点からの斜視図、（ｂ）は表側の視点からの斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールへのブッシュの取り付け方法を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールへのブッシュの取り付け状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る熱電発電装置に用いられる熱電発電モジュールの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る熱電発電装置の各実施の形態を、図を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置の設置環境例を示す図である。本実施の形態１に係る熱電発電装置は、廃熱利用のために、工場に設置されている。
【００１３】
工場設備１は、例えば燃料、ゴミ等の燃焼により、高温ガス、つまり熱電発電を可能にさせる熱源流体を発生させる。この高温ガスは、配管２、及び煙突３を介して大気に排出される。本実施の形態１に係る熱電発電装置は、配管２の図１に示すＡ部に取り付けられ、大気に排出される高温ガスから発電を行うようになっている。
【００１４】
なお、本実施の形態１に係る熱電発電装置は、工場での利用に限定されない。本実施の形態１に係る熱電発電装置は、熱電発電を行ううえでの熱源が存在する場所であれば、幅広く利用することができる。
【００１５】
図２は、図１に示すＡ部の詳細を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置が備える熱電発電ユニットの配置を示す図である。図３に示す配置は、配管２の軸方向上の視点での配置である。
【００１６】
本実施の形態１に係る熱電発電装置２０は、図２及び図３に示すように、複数の熱電発電ユニット２１を備えている。複数の熱電発電ユニット２１は、配管２の外側において、周方向上に並べる形で取り付けられている。各熱電発電ユニット２１は、それぞれ１つの熱電発電モジュールを備えている。各熱電発電ユニット２１が備える熱電発電モジュールによって発電された電力、或いはそれら熱電発電モジュールを直列に接続して得られる電力は、本実施の形態１に係る熱電発電装置２０が発電した電力として外部に供給される。
【００１７】
図４は、図３に示すＢ部の詳細を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置２０が備える熱電発電ユニット２１を示す斜視図である。図６は、その熱電発電ユニット２１の分解図である。
【００１８】
本実施の形態１に係る熱電発電装置２０が備える各熱電発電ユニット２１は、高温ガスである熱電流体が内部に流れる配管２に取り付けられることを想定した１つの発電装置である。各熱電発電ユニット２１は、図４に示すように、配管２の径方向上、内側から外側に向けて、熱伝達媒体４１、熱電発電モジュール４２、熱伝達媒体４３、及びヒートシンク４４が並ぶ形の構造となっている。ヒートシンク４４は、多数のフィン４４ａを備えている。
【００１９】
図４に示すトーションバー４６は、配管２の周囲に配置された各熱電発電ユニット２１を、その配管２の径方向上、内側に向けて弾性力を作用させる。各熱電発電ユニット２１は、そのトーションバー４６を用いて配管２に取り付けられる。
【００２０】
ヒートシンク４４は、図５に示すように、板状となっている部分の長手方向上の中央付近に、フィン４４ａが設けられた形状となっている。板状の部分の長手方向上においてフィン４４ａが設けられていない部分には、熱電発電ユニット２１をトーションバー４６により配管２に取り付けるための取付部材５２が設けられている。本実施の形態１では、この取付部材５２を２つ、ヒートシンク４４に設けている。それにより、各熱電発電ユニット２１は、２つのトーションバー４６を用いて配管２に取り付けられる。
【００２１】
図５及び図６に示すように、熱伝達媒体４３は、ヒートシンク４４のフィン４４ａが設けられた側の反対側に、そのフィン４４ａの位置に合わせて取り付けられる。熱電発電モジュール４２、及び熱伝達媒体４１は、それぞれ熱伝達媒体４３と重なるように取り付けられる。そのような配置により、熱伝達媒体４１に伝達された熱量が、熱電発電モジュール４２、熱伝達媒体４３、及びヒートシンク４４を介して効率的に伝導するようになる。この結果、熱電発電モジュール４２の高温側と低温側の温度差を、より大きくさせることができることから、より大きい発電量が得られることとなる。本実施の形態１に係る熱電発電モジュールの防水方法は、この熱電発電モジュール４２に適用されている。
【００２２】
熱電発電モジュール４２には、２本の電線５１が接続されている。これらの電線５１は、接続された熱電発電モジュール４２が発電した電力を外部に供給するためのものである。熱電発電モジュール４２は、電線５１が図５における下側となるように取り付けられる。電線５１は、熱電発電モジュール４２の接続箇所から下側に延びる形で接続されている。これは、ヒートシンク４４、及び隣接する他の熱電発電ユニット２１との干渉を防止するためである。図５における下側は、熱電発電ユニット２１が配管２に取り付けられた場合に、鉛直方向上、低い側と想定される側である。
【００２３】
図７は、本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置２０に用いられる熱電発電モジュール４２の部分断面図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る熱電発電装置２０に用いられる熱電発電モジュール４２の防水処置を施す前の状態を示す図である。図９は、その熱電発電モジュール４２の防水処置を施した後の状態を示す図である。
【００２４】
図７に示すように、熱電発電モジュール４２は、一対の絶縁基板（絶縁板）７１の間に、熱電変換素子として、Ｐ型及びＮ型の半導体素子７２を配置した構造である。各半導体素子７２は、電極７３によって直列に接続されている。以降、Ｐ型半導体素子７２を指す場合は、符号として「７２Ｐ」を用い、Ｎ型半導体素子７２を指す場合は、符号として「７２Ｎ」を用いる。同様に、図７において上側に位置する絶縁基板７１を指す場合は、符号として「７１ａ」を用い、下側に位置する絶縁基板７１を指す場合は、符号として「７１ｂ」を用いる。絶縁基板７１ａは、熱電発電モジュール４２の低温側となる面であり、絶縁基板７１ｂは、熱電発電モジュール４２の高温側となる面である。
【００２５】
以降、位置関係は、特に断らない限り、図７の視点で表現する。具体的には、熱電発電モジュール４２の厚さ方向（図７で「Ｔ１」「Ｔ２」を付した両矢印方向）は、「上下方向」、それと直交する方向は、「横方向」とそれぞれ表記する。「Ｔ１」「Ｔ２」を付した両矢印方向は、熱伝達媒体４１及び４３によって熱電発電モジュール４２を挟持する方向である。それにより、ここでの横方向は、熱電発電モジュール４２を挟持する方向の直交方向に相当する。
【００２６】
防水材７４として用いられるシリコーンシーラ等は、一般的に、製造元から、絶縁用途での使用はできないとされている。このこともあり、防水材７４は、図７に示すように、何れの半導体素子７２とも接触しないように充填される。
【００２７】
各電線５１は、絶縁基板７１の端部側に位置し、１つの半導体素子７２と接続された接続用の電極７３と接続されている。この電極７３は、他と区別するために、以降「端子電極」と表記する。図７に示す電線５１は、Ｐ型半導体素子７２Ｐとのみ接続された端子電極７３と接続されている。一方、図７に示していないもう１本の電線５１は、Ｎ型半導体素子７２Ｎとのみ接続された端子電極７３と接続されている。
【００２８】
図７に示すように、防水処置により、言い換えれば本実施の形態１に係る熱電発電モジュールの防水方法により、一対の絶縁基板７１間には防水材７４が充填される。その充填により、一対の絶縁基板７１が対向する空間は、外部から閉ざされる。各端子電極７３は、防水材７４の充填時、外部に露出しない位置に配置されている。それにより、防水材７４の充填時、電線５１と端子電極７３との接続箇所も外部に露出しないようにしている。この結果、その空間からは、電線５１の被覆されている部分が延出することとなる。
【００２９】
半導体素子７２の配置、半導体素子７２間の接続、端子電極７３と電線５１の接続等には、周知の技術を採用することができる。このことから、それらの配置、接続についての説明は、省略する。
【００３０】
各電線５１は、それぞれ対応する端子電極７３と接続させることから、被覆された部分が一対の絶縁基板７１間に挟まれた形となる。そのため、一対の絶縁基板７１の間隔、つまり絶縁基板７１ａの下側の面と絶縁基板７１ｂの上側の面との間の厚さ寸法Ｔ２は、電線５１の径方向上の長さ以上となっている。一対の絶縁基板７１の外面間、つまり絶縁基板７１ａの上側の面と絶縁基板７１ｂの下側の面の間の厚さ寸法Ｔ１は、厚さ寸法Ｔ２に、各絶縁基板７１の厚さを加えたものとなる。
【００３１】
このような厚さ寸法Ｔ２とすることにより、熱電発電モジュール４２の組み立ては、従来と同様に行うことができる。つまり、熱電発電モジュール４２は、例えば各半導体素子７２を電極７３に接続すると共に、各電線５１を対応する端子電極７３に接続した後、各半導体素子７２、各電極７３、及び各電線５１らを一対の絶縁基板７１で挟持することにより、組み立てることができる。
【００３２】
図８は、そのようにして組み立てた後の熱電発電モジュール４２の状態を示している。その状態で一対の絶縁基板７１間の横方向上の端の全体、つまり熱伝達媒体４１及び４３の何れにも接しない部分の端の全体に防水材７４を充填することにより、電線５１の端子電極７３と接続させていない端部を除き、外部に露出する部分がなくなる。このため、半導体素子７２の酸素、水、水蒸気等による劣化、及び電線５１の端子電極７３と接続させていない端部を除く箇所からの漏電を防止することができる。
【００３３】
上記のように、熱電発電モジュール４２の組み立ては、従来と同様に行うことができる。防水材７４の充填により、端子電極７３、及びその端子電極７３と電線５１の接続部分は、外部から閉ざされた空間内の配置となる。それにより、端子電極７３、及びその端子電極７３と電線５１の接続部分の絶縁を、防水材７４の充填とは別に行わなくとも済む。このことから、従来と比較して、適切な漏電対策を施した熱電発電モジュール４２を、より少ない製造工程で、より短時間に製造することができる。製造工程数の低減等により、その製造コストもより低く抑えることができる。
【００３４】
電線５１には、耐熱性等への要求から、フッ素樹脂電線が採用される場合が多い。フッ素樹脂電線の被覆に用いられるフッ素樹脂とは、具体的には、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等である。
【００３５】
フッ素樹脂には、特異な非粘着性があり、特別な処理を行わない限り、粘着性の物質と接着させても、その物質が容易に離れる。このことから、特に電線５１としてフッ素樹脂電線が採用された場合、防水材７４を充填しても、その防水材７４と電線５１との間に隙間が生じるおそれが高い。
【００３６】
一般的に、熱電発電装置には、可動部が存在しないことから、長寿命、高信頼性が要求される。防水材７４と電線５１間に発生する剥離は、信頼性、及び絶縁性を低下させる。絶縁性の低下は、短寿命化、信頼性の更なる低下の原因となる。それにより、絶縁性の低下は、熱電発電装置の利点を大きく阻害する原因となりうる。このことから、本実施の形態１では、絶縁性の低下の発生をより抑制するために、電線５１にブッシュ９１を取り付けた後、防水材７４を充填するようにしている。図９は、電線５１にブッシュ９１を取り付けた後に防水材７４防水材７４を充填した熱電発電モジュール４２を示している。
【００３７】
図１０は、そのブッシュ９１を示す斜視図であり、（ａ）は、電線５１に取り付けた場合に絶縁基板７１側となる視点からの斜視図、（ｂ）は、電線５１に取り付けた場合に絶縁基板７１側を向く視点からの斜視図である。絶縁基板７１側は、外部から閉ざす空間側であることから、以降「裏側」と表記する。その反対側は「表側」と表記する。
【００３８】
ブッシュ９１は、シリコーン樹脂などの弾力性を有する素材で製造されたものである。そのブッシュ９１は、図１０に示すように、上下方向からの視点でＬ字状となっている平板部１０１と、平板部１０１から表側に突出した管形部１０２と、に分けられる形状となっている。平板部１０１がＬ字状となっているのは、図９及び図１４に示すように、組み立てた後の熱電発電モジュール４２の横方向上の角に取り付けるのを想定しているためである。上記のように、ここでは図７の視点で位置関係を表現している。
【００３９】
その想定から、平板部１０１の裏側には、裏側に突出する凸部１０１ａ、１０１ｂが形成されている。組み立てた後の熱電発電モジュール４２は、上下方向からの視点で矩形状である。それにより、組み立てた後の熱電発電モジュール４２を矩形と想定した場合、凸部１０１ａ、及び１０１ｂは、それぞれ異なる辺で熱電発電モジュール４２内に突出するようになっている。
【００４０】
凸部１０１ａの高さ寸法Ｔ６は、熱電発電モジュール４２の間隔Ｔ２以下の長さ（Ｔ６≦Ｔ２）としている。平板部１０１の高さ寸法Ｔ５は、間隔Ｔ２より長く、且つ厚さ寸法Ｔ１以下の長さ（Ｔ２＜Ｔ６≦Ｔ１）としている。それにより、ブッシュ９１は、平板部１０１のＬ字状の形状、及びその凸部１０１ａ、１０１ｂにより、熱電発電モジュール４２の横方向上の角に上下方向を含めて位置決めできるようになっている。このため、ブッシュ９１の位置決めは、極めて迅速に行うことができる。これは、熱電発電モジュール４２の製造コストの抑制に有効である。
【００４１】
管形部１０２は、平板部１０１の熱電発電モジュール４２の１辺に対応する部分から表側に突出するように形成されている。その管形部１０２、及びその管形部１０２が突出する部分の平板部１０１には、それらを貫く穴１０３が形成されている。この穴１０３は、図９、及び後述する図１１、図１３、図１４に示すように、その内部に電線５１を通すことを想定したものである。
【００４２】
図１１は、ブッシュ９１の管形部１０２の内部形状を示す図であり、（ａ）は、上下方向の視点でのブッシュ９１の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）は、（ｂ）に示すｄ部の拡大図である。
【００４３】
図１１（ｂ）に示すように、管形部１０２と平板部１０１を貫く穴１０３の径方向上の間隔は、平板部１０１側から表側に向かって徐々に小さくなっている。これは、図１３に示すように、電線５１は、平板部１０１側から管形部１０２に挿入するからである。そのような内部形状とすることにより、電線５１の管形部１０２への挿入は、より迅速に行えるようになる。
【００４４】
平板部１０１側から穴１０３に電線５１を挿入させたブッシュ９１は、その電線５１にガイドされる形で熱電発電モジュール４２に向けて移動されることができる。ブッシュ９１は、電線５１に沿って移動することから、端子電極７３の位置、つまり電線５１の接続箇所は、そのブッシュ９１の形状を考慮して決定されている。
【００４５】
管形部１０２の表側の先端部分は、図１１（ｃ）に示すように、内側に向けて、言い換えれば電線５１の挿入時にその電線５１に向けて、突出する突起１０２ａが形成されている。それにより、電線５１を管形部１０２内に挿入した場合、少なくとも突起１０２ａは、弾性力によりその電線５１と密着するようになっている。弾性力を有する素材で形成されたブッシュ９１を採用しているのは、その密着を確実に実現させるためである。
【００４６】
水の接触角の大きい素材では、微少な隙間からの毛細管現象による水の浸入を防止することができる。電線５１の被覆に用いられるフッ素樹脂は、水の接触角が極めて大きく、シリコーン樹脂も水の接触角が大きい。このことから、フッ素樹脂電線を電線５１として採用した場合、弾力性を有すると共に、水の接触角の大きい素材で形成されたブッシュ９１を採用することにより、ブッシュ９１と電線５１間からの水の浸入を防止できるか、或いはその浸入の可能性を大幅に低減できる。このことも、シリコーン樹脂のブッシュ９１を採用した理由である。
【００４７】
シリコーン樹脂は、フッ素樹脂と同じく、耐候性に優れた素材である。耐候性の優れた素材で形成したブッシュ９１を採用した場合、そのブッシュ９１と電線５１との間の防水性は、長期間にわたって維持されることが期待できる。このことから、電線５１にブッシュ９１を取り付けた後、防水材７４を充填した場合、ブッシュ９１を用いない場合と比較し、熱電発電モジュール４２に絶縁性の低下が発生するおそれを長期間に渡って大幅に低減させることができる。従い、熱電発電モジュール４２（熱電発電装置２０）の短寿命化、及び信頼性の低下も回避できるか、或いは大幅に抑制できる。
【００４８】
高い防水性能が実現されることから、熱電発電装置２０全体を覆うような防水用の外郭を設ける必要性は無いか、或いは非常に低くなる。そのため、熱電発電装置２０を設置するうえでのコストも最小限に抑えることが可能となる。
【００４９】
図１２は、ブッシュの変形例を示す斜視図であり、（ａ）は、裏側の視点からの斜視図、（ｂ）は、表側の視点からの斜視図である。この図１２では、ブッシュ９１と同じもの、及び対応する部分には同一の符号を付している。それにより、変形例のブッシュ９１については、図１０、及び図１１に示すブッシュ９１から異なる部分にのみ着目する形で説明を行う。
【００５０】
変形例のブッシュ９１は、図１２に示すように、上下方向の視点で平板部１０１が矩形状となっている。そのため、組み立てた熱電発電モジュール４２の横方向上の角付近以外の位置でも任意に配置することができる。それにより、設計上の自由度は、より高くすることができる。このことからも、電線５１の接続箇所、接続させる電線５１の数等は、特に限定されない。
【００５１】
なお、本実施の形態１では、採用された電線５１を被覆する素材に係わらず、熱電発電モジュール４２からの漏電を長期間に渡ってより確実に防止するために、ブッシュ９１を用いている。しかし、熱電発電装置２０は、常に過酷な環境で使用されるとは限らない。漏電防止への要求基準が比較的に低い環境で熱電発電装置２０が使用される可能性も考えられる。そのような環境での使用を想定した場合、ブッシュ９１を用いることなく、防水材７４を充填するようにしても良い。このこともあり、図７ではブッシュ９１を省いて熱電発電モジュール４２の部分断面図を示している。防水材７４は、ブッシュ９１の裏側全体と接触するように充填される。
【００５２】
ブッシュ９１の素材としては、弾力性、耐熱性、耐候性、及び粘着性を備えていることが望まれる。それらの特性を備えた素材であれば、ブッシュ９１の素材として採用することができる。このことから、ブッシュ９１の素材は、シリコーン樹脂に限定されない。また、そのような素材を採用し、電線５１の被覆された部分と密着させることができる部材であれば、ブッシュ９１の代わりとして広く用いることができる。
【００５３】
本実施の形態１では、図７に示すように、２つの端子電極９３は高温側である絶縁基板７１ｂ側に配置している。しかし、その端子電極９３を配置する絶縁基板７１は絶縁基板７１ｂに限定されない。つまり２つの端子電極９３を共に絶縁基板７１ａ側に配置しても良く、そのうちの一方のみを絶縁基板７１ａ側に配置しても良い。
【００５４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、上記のように、熱電発電モジュール４２からの漏電の防止をより低コストで確実に実現できるようにしている。これに対し、本実施の形態２は、更に発電効率、つまり発電量をより高く維持することを可能にしたものである。以降、上記実施の形態１と同じ、或いは基本的に同じものには、実施の形態１と同一の符号を用いて、その実施の形態１から異なる部分に着目する形で説明を行う。
【００５５】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る熱電発電モジュールを示す部分断面図である。図１５において、熱伝達媒体４１と熱伝達媒体４３は、横方向上の幅、及びその位置が同じとなっている。ブッシュ９１としては、図１２に示す変形例が採用されている。端子電極７３以外の電極７３は、省略している。
【００５６】
熱電発電モジュール４２への熱量は、主に熱伝達媒体４１を介して伝達される。同様に、熱電発電モジュール４２からの熱量は、主に熱伝達媒体４３を介して伝達される。熱電発電は、半導体素子７２の端部間、つまり高温側の端部と低温側の端部の間の温度差に応じて行われる。その温度差により、半導体素子７２にも熱量が流れる。
【００５７】
一対の絶縁基板７１間に充填する防水材７４の熱伝導率は、半導体素子７２よりも小さい。しかし、その熱伝導率は、比較的に優れているのが普通である。また、防水材７４は、一対の絶縁基板７１の横方向上の端部全体に渡って充電されることから、熱量が流れる面積は、非常に広くなり易い。
【００５８】
防水材７４を介して流れる熱量の割合が大きいほど、熱電発電モジュール４２の発電効率、言い換えれば発電量は、低くなる。これは、半導体素子７２による発電に利用可能な熱量が小さくなるためである。このようなことから、本実施の形態２では、防水材７４を流れる熱量を抑制することにより、熱電発電モジュール４２全体の発電効率をより向上させ、全体の発電量をより高く維持できるようにしている。
【００５９】
防水材７４を流れる熱量を抑制するために、本実施の形態２では、図１５に示すように、横方向において、熱伝達媒体４１、及び４３の何れも存在しない位置に防水材７４を充填している。そのような位置関係とすることにより、熱伝達媒体４１→絶縁基板７１ｂ→防水材７４→絶縁基板７１ａの順に熱量が流れる伝達経路の長さは、より長くなる。伝達経路が長くなるほど、熱抵抗も大きくなる。また、発電用の半導体素子７２は、有効な範囲内により多く設置できるようになる。言い換えれば、発電に適する領域をより有効利用できるようになる。このようなことから、熱電発電モジュール４２全体の発電効率は、より向上し、その発電量もより大きくなる。
【００６０】
横方向において、熱伝達媒体４１、及び４３の何れも存在しない位置に防水材７４を充填する場合、そうしない場合と比較して、絶縁基板７１の横方向上の長さは、より長くなる。絶縁基板７１の横方向上の長さが長くなるほど、配管２と半導体素子７２間の絶縁に対する沿面距離も長くなる。従って、横方向において、熱伝達媒体４１、及び４３の何れも存在しない位置に防水材７４を充填する場合、熱電発電モジュール４２の絶縁耐圧、つまり絶縁性能を向上できるという効果も得られる。
【００６１】
横方向において、熱伝達媒体４１、及び４３の何れも存在しない位置に防水材７４を充填する場合、電線５１は、絶縁基板７１の横方向において、上記実施の形態１（図８、図１４）よりも中央よりの位置に接続しなければならない。そのため、本実施の形態２では、図１２に示した変形例のブッシュ９１を採用している。
【００６２】
図１５に示すように、電線５１を接続する側での防水材７４と熱伝達媒体４１、４３間の距離Ｄ１は、他の側での防水材７４と熱伝達媒体４１、４３間の距離Ｄ２よりも長くなっている。これは、電線５１を接続する側では、端子電極７３が存在し、且つその端子電極７３と電線５１を接続するための領域を必要とするためである。
【００６３】
熱伝達媒体４１、及び４３を同じ形状、同じ大きさとする場合、図１５、及び図５に示すように、それらは横方向上、重なるように配置されるのが普通である。しかし、それらが同じ形状、同じ大きさであるとは限らない。そのような場合、防水材７４は、横方向上、熱伝達媒体４１、及び４３のうちの少なくとも一方、より具体的には熱伝達媒体４１とは重ならないように充填するのが望ましい。
【００６４】
熱伝達媒体４１及び４３は、大部分の熱量が流れる経路上の媒体である。そのような媒体との熱伝達が良好に行えない所では、高温側では温度が低くなり易く、逆に低温側では温度が高くなり易い。そのため、横方向において、少なくとも熱伝達媒体４１とは重ならないように防水材７４を充填した場合、防水材７４の高温側である絶縁基板７１ｂと接触する側と低温側の温度差は、その両方と重なるように充填した場合と比較して、小さくなる。温度差が小さくなることにより、防水材７４を流れる熱量も小さくなる。半導体素子７２を配置可能な面積はより大きくできる。これらの結果、熱電発電モジュール４２全体の発電効率、つまり発電量をより高く維持するうえでの高い効果が期待できる。
【００６５】
なお、本実施の形態２でも、図１５に示すように、２つの端子電極９３は高温側である絶縁基板７１ｂ側に配置している。しかし、その端子電極９３を配置する絶縁基板７１は絶縁基板７１ｂに限定されない。つまり２つの端子電極９３を共に絶縁基板７１ａ側に配置しても良く、そのうちの一方のみを絶縁基板７１ａ側に配置しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  工場設備、２  配管、２０  熱電発電装置、２１  熱電発電ユニット、４１  熱伝達媒体、４２  熱電発電モジュール、４３  熱伝達媒体、４４  ヒートシンク、５１  電線、７１、７１ａ、７１ｂ  絶縁基板、７２  半導体素子、７２Ｐ  Ｐ型半導体素子、７２Ｎ  Ｎ型半導体素子、７４  防水材、９１  ブッシュ
【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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