(57)【要約】【課題】熱電モジュールの低温側基板の冷却効率を向上することによって発電効率を高めた熱電ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、伝熱部材と、前記伝熱部材と対向配設される放熱部材と、前記伝熱部材及び前記放熱部材間に配設される熱電モジュールとを備え、前記伝熱部材が熱源振動体の表面側に配設される熱電ユニットであって、板状体を有し、前記熱源振動体の振動によりこの板状体から前記放熱部材に風を送るよう構成される送風モジュールを備えることを特徴とする。前記送風モジュールが、前記板状体をその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体をさらに有するとよい。前記送風モジュールが、前記板状体又は支持体の振動伝達経路上に取付けられる弾性体をさらに有するとよい。前記送風モジュールの板状体を含む振動部分の固有振動数が、前記伝熱部材の振動数よりも小さいとよい。【選択図】図１
2015012238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱部材と、
前記伝熱部材と対向配設される放熱部材と、
前記伝熱部材及び前記放熱部材間に配設される熱電モジュールと
を備え、前記伝熱部材が熱源振動体の表面側に配設される熱電ユニットであって、
板状体を有し、前記熱源振動体の振動によりこの板状体から前記放熱部材に風を送るよう構成される送風モジュール
を備えることを特徴とする熱電ユニット。
【請求項２】
前記送風モジュールが、前記板状体をその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体をさらに有する請求項１に記載の熱電ユニット。
【請求項３】
前記送風モジュールが、前記板状体又は支持体の振動伝達経路上に取付けられる弾性体をさらに有する請求項２に記載の熱電ユニット。
【請求項４】
前記送風モジュールの板状体を含む振動部分の固有振動数が、前記伝熱部材の振動数よりも小さい請求項１、請求項２又は請求項３に記載の熱電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱を電力に変換する熱電ユニットでは、対向する２枚の基板の対向面に電極を形成し、この電極にＰ型半導体及びＮ型半導体を交互かつ電気的に接続して得られる熱電モジュールが用いられる。この熱電モジュールは、２枚の基板間に温度差を与えることでゼーベック効果を発現し、起電力を発生させることができる。
【０００３】
熱電モジュールの発電効率は、一方の基板と他方の基板との温度差が大きいほど向上する。そこで、発電効率を向上すべく他方の基板をファン等により強制的に冷却する熱電ユニットが開発されている（特開昭６３−１６２８４号公報参照）。
【０００４】
前記従来の熱電ユニットは、熱電ユニットを装着した人間の運動によってファンを可動させるものであるため、定常的にファンを回転させることは困難である。これに対し、ファンをモーター等で強制回転することも可能であるが、モーターの電力消費量が発電量を相殺してしまい、系全体としての発電量が増加されないという不都合が生じる。
【０００５】
従って、従来の熱電ユニットでは外部エネルギーの供給無しで安定して熱電モジュールの低温側の基板を冷却することが困難であり、発電効率の向上に限度があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１６２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような事情に基づいてなされたものであり、熱電モジュールの低温側基板の冷却効率を向上することによって発電効率を高めた熱電ユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた発明は、
伝熱部材と、
前記伝熱部材と対向配設される放熱部材と、
前記伝熱部材及び前記放熱部材間に配設される熱電モジュールと
を備え、前記伝熱部材が熱源振動体の表面側に配設される熱電ユニットであって、
板状体を有し、前記熱源振動体の振動によりこの板状体から前記放熱部材に風を送るよう構成される送風モジュール
を備えることを特徴とする。
【０００９】
当該熱電ユニットは、熱源振動体からの振動により放熱部材に送風する送風モジュールを備えるため、外部から運動エネルギーや電力等を供給することなく、放熱部材の冷却効率を改善することができる。そのため、当該熱電ユニットは、エネルギー消費することなく定常的な高効率発電をすることができ、発電効率に優れる。また、放熱部材に結露が発生することを防ぐことができるため、放熱部材の腐食等を防止して長寿命化や低メンテナンス化を図ることができる。
【００１０】
前記送風モジュールが、前記板状体をその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体をさらに有するとよい。このように振動によって支持部分を支点に板状体が表面と垂直方向に往復運動するように送風モジュールを構成することで、簡潔な構造を用いて容易かつ確実に熱源振動体の振動を利用して放熱部材に風を送ることができる。
【００１１】
前記送風モジュールが、前記板状体又は支持体の振動伝達経路上に取付けられる弾性体をさらに有するとよい。このように送風モジュールが振動伝達経路上に弾性体を有することで、送風モジュールの振動部分の振幅及びＱ値を適切な範囲に制限できるため、板状体等の破損等を招く過剰な振動を抑制することができ、当該熱電ユニットの安定性を向上させることができる。
【００１２】
前記送風モジュールの板状体を含む振動部分の固有振動数が、前記伝熱部材の振動数よりも小さいとよい。このように送風モジュールの振動部分の固有振動数を熱源振動体の振動数と略等しい伝熱部材の振動数よりも小さくすることで、熱源振動体からの振動によって送風モジュールの振動部分に共振が発生して送風モジュールが破損することを防止することができるため、当該熱電ユニットの安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の熱電ユニットは、熱電モジュールの低温側基板の冷却効率を向上することによって、優れた発電能力を発揮し、熱源振動体に取付けるセンサーノード等の電源として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱電ユニットの模式的側面図
【図２】図１の熱電ユニットが有する送風モジュールの部分的拡大図
【図３】図１の熱電ユニットとは異なる実施形態に係る熱電ユニットの模式的側面図
【図４】図１及び図３の熱電ユニットとは異なる実施形態に係る熱電ユニットの模式的側面図
【図５】図１、図３及び図４の熱電ユニットとは異なる実施形態に係る熱電ユニットの模式的側面図
【図６】本発明の一実施形態に係る熱電装置の模式的側面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［熱電ユニット］
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の熱電ユニットの実施の形態を詳説する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
図１の熱電ユニット１は、伝熱部材２と、放熱部材３と、この伝熱部材２と放熱部材３との間に配設される熱電モジュール４と、前記放熱部材３に接続される送風モジュール５とを備える。当該熱電ユニット１は、前記伝熱部材２が熱源振動体（振動しつつ発熱する物体）の表面側に配設されて使用される。以下、この熱電ユニット１の構造を具体的に説明する。
【００１７】
（伝熱部材）
伝熱部材２は、熱源振動体からの熱を伝達する部材であって、平面視で長方形の略平板状であり、放熱部材３と対向する放熱部材対向面を有する。伝熱部材２の放熱部材対向面と反対側の面は、熱及び振動を受け取るために熱源振動体に接触される。
【００１８】
伝熱部材２の厚さとしては、熱源振動体からの受熱及び伝熱が可能であれば特に限定されず、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。伝熱部材２の平面積（放熱部材対向面の面積）は、熱電モジュール４を配置できれば特に限定されず、伝達する熱量や当該熱電ユニット１の設置場所に合わせて適宜設計することができ、例えば長辺が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、短辺が１８ｍｍ以上９０ｍｍ以下とすることができる。
【００１９】
伝熱部材２の材質としては、熱伝導性の高い金属やセラミックス等を用いることができるが、これらの中でも軽量で加工性のよいアルミニウムが特に好ましい。
【００２０】
（放熱部材）
放熱部材３は、熱を放出する部材であって、略平板状の基材部３ａと、この基材部３ａの一方の面に形成された放熱手段である複数の放熱フィン３ｂとを有する。基材部３ａは、平面視で長方形状であり、基材部３ａの放熱フィン３ｂと反対側の面は、前記伝熱部材２と対向する伝熱部材対向面である。複数の放熱フィン３ｂは、基材部３ａと略垂直に接続された複数の柱状体又は板状体からなり、熱電モジュール４を介して放熱部材３に伝わってくる熱を表面から空気中へ放熱するヒートシンクの機能を奏する。
【００２１】
放熱部材３の基材部３ａの厚さとしては特に限定されず、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。また、基材部３ａの平面積（伝熱部材対向面の面積）は、熱電モジュール４や電気回路等を付設可能であれば特に限定されず、放熱量に合わせて適宜設計することができるが、当該熱電ユニット１の取扱い性の観点からは伝熱部材２の平面積と略等しくすることが好ましい。
【００２２】
放熱フィン３ｂを柱状体で構成する場合、柱状体の形状は特に限定されず、円柱状でも角柱状でもよい。柱状体の直径（最大幅）、高さ、本数等は放熱量に合わせて適宜設計することができ、例えば柱状体の直径（最大幅）を５ｍｍ、高さを２０ｍｍ、本数を７２本とすることができる。また、板状体又は柱状体の放熱フィン３ｂからさらに小型のフィンを突出させてもよい。
【００２３】
放熱部材３の材質としては、伝熱部材２と同様に熱伝導性の高い金属やセラミックス等を用いることができ、これらの中でもアルミニウムを用いることが好ましい。また、放熱フィン３ｂは基材部３ａと一体形成してもよく、基材部３ａと別体で形成したものを接合してもよい。
【００２４】
（熱電モジュール）
熱電モジュール４は、第一基板４ａ、第二基板４ｂ、複数の配線電極４ｃ、複数のＰ型半導体４ｄ、複数のＮ型半導体４ｅ及び２つの出力用電極４ｆを有する。第一基板４ａ及び第二基板４ｂは板状体であり、互いに対向して略平行に配設されている。第一基板４ａ及び第二基板４ｂの対向する面にはそれぞれ複数の配線電極４ｃがパターン形成されている。第一基板４ａに形成される配線電極４ｃと第二基板４ｂに形成される配線電極４ｃとは、直方体状に形成され、第一基板４ａ及び第二基板４ｂ間に架設されるＰ型半導体４ｄ及びＮ型半導体４ｅを交互に直列接続する。１つの配線電極４ｃには、Ｐ型半導体４ｄとＮ型半導体４ｅとが１つずつ接続される。また、端部に形成される電気出力用の２つの出力用電極４ｆは、Ｐ型半導体４ｄ又はＮ型半導体４ｅのどちらか一方のみが接続され、熱電モジュール４の出力端子（プラス極及びマイナス極）を形成している。熱電モジュール４は、第一基板４ａと第二基板４ｂとの間に温度差が生じると熱の移動による発電を行い、この発電される電力を出力用電極４ｆから取り出すことができる。なお、電極と半導体とは、例えば半田によって電気的に接続することができる。
【００２５】
前記出力用電極４ｆにはリード線（図示せず）が接続され、リード線を電気回路（図示せず）に接続することで、熱電モジュール４で発電した電力を電気回路に送ることができる。なお、出力用電極４ｆ及び電気回路は、第一基板４ａ及び第二基板４ｂのどちら側に設けてもよい。
【００２６】
第一基板４ａ及び第二基板４ｂの材質としては、電気的絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、熱伝導性の高いセラミックを用いることが好ましい。このようなセラミックとしては、例えばアルミナ、窒化アルミナ、炭化珪素等を挙げることができる。
【００２７】
配線電極４ｃ及び出力用電極４ｆの材質としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されず、例えばアルミニウム、ニッケル、銅、あるいはこれらの合金等を挙げることができる。これらの中でも加工性が高く電気伝導性に優れる銅が好ましい。また、銅にはニッケルや金がメッキされることが望ましい。
【００２８】
Ｐ型半導体４ｄ及びＮ型半導体４ｅは、公知の半導体素子を用いることができ、例えば、Ｂｉ２Ｔｅ３系の半導体素子を用いることができる。また、熱電モジュール４が有する熱電素子の個数は、得られる温度差や所望する電力等にあわせて適宜設計することができる。
【００２９】
熱電モジュール４のサイズとしては特に限定されず、例えば厚みを１ｍｍ以上５ｍｍ以下、長辺を１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、短辺を８ｍｍ以上７０ｍｍ以下とすることができる。
【００３０】
熱電モジュール４の伝熱部材２及び放熱部材３への配設方法は特に限定されず、例えば半田や接着剤等を用いて接合することができる。接着剤を用いて接合する場合は、熱伝導性の高いフィラー配合接着剤を用いることが好ましい。
【００３１】
熱電モジュール４の伝熱部材２及び放熱部材３間における配設個所は特に限定されないが、伝熱効率の観点から、平面視でこれらの放熱部材対向面及び伝熱部材対向面の中央部に配設することが好ましい。
【００３２】
（送風モジュール）
送風モジュール５は、板状体５ａ及びこの板状体５ａをその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体５ｂを有し、前記熱源振動体の振動により前記板状体５ａから前記放熱部材３に風を送るよう構成されている。具体的に説明すると、送風モジュール５は、前記板状体５ａ及び支持体５ｂに加えて、図２に示すように前記支持体５ｂと板状体５ａとの間に取付けられる弾性体５ｃと、板状体５ａ、支持体５ｂ及び弾性体５ｃを固定する固定部材５ｄとをさらに有する。
【００３３】
板状体５ａは、静止状態でその表面が放熱部材３の放熱フィン３ｂの延伸方向と略垂直となるよう放熱フィン３ｂの側面側に配設されている。板状体５ａは、支持体５ｂとの連結点を除いた部分が振動し、板状体５ａの表面と垂直方向（放熱フィン３ｂの延伸方向）に連結点と反対側の端部が連結点を中心とする弧を描く往復運動（略首振り運動）をすることで、うちわのように機能して放熱部材３に側方から送風する。つまり、板状体５ａは一の端部が支持体５ｂに固定され、残りの端部は固定されず自由端とされている。この板状体５ａの運動は、当該熱電ユニット１が配設される熱源振動体の振動が、伝熱部材２、支持体５ｂ及び弾性体５ｃを介して板状体５ａに伝わることによって発生する。
【００３４】
板状体５ａの材質としては特に限定されず、例えば金属や合成樹脂等を用いることができる。板状体５ａの厚さとしては特に限定されず、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。また、板状体５ａの支持体５ｂからの水平方向の突出長さ（振動部分の長さ）としては特に限定されず、例えば５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。
【００３５】
支持体５ｂは、前記板状体５ａを振動可能なように端部で支持すると共に、前記放熱部材３に接続され、放熱部材３から伝わる熱源振動体の振動を板状体５ａに伝達する。具体的に説明すると、支持体５ｂは、放熱部材３の基材部３ａの側面に一端が接続され水平方向に延伸する水平部と、この水平部の他端に接続され上方に延伸する垂直部とを有する。この垂直部の上端部は平面となっており、この平面に板状体５ａが固定されている。前記水平部は、例えば半田、接着剤、ネジ等を用いて放熱部材３に接合することができる。
【００３６】
支持体５ｂの材質は、板状体５ａと同様のものが使用できる。また、支持体５ｂの前記水平部及び垂直部の形状としては、板状体５ａを支持できれば特に限定されず、板状体、柱状体とすることができる。また、支持体５ｂの形状は、後述する送風モジュール５の振動部分の固有振動数の調整を目的として適宜設計することが可能である。また、複数の支持体５ｂで板状体５ａを支持してもよい。
【００３７】
支持体５ｂと板状体５ａとの接続位置、つまり板状体５ａの振動支点の高さは、放熱部材３の放熱フィン３ｂの下端と放熱フィン３ｂの上端との間であればよい。このように板状体５ａの振動支点を放熱フィン３ｂの下端と放熱フィン３ｂの上端との間に位置することで、放熱フィン３ｂの側方から風を送ることができる。放熱フィン３ｂにおけるどの高さを狙って風を送るかは使用者が適宜設計することができる。また、送風モジュール５は、板状体５ａの振動支点の高さを調整できる手段を備えることが好ましい。熱い空気は下から上へと上昇するため、例えば放熱フィン３ｂの下端付近へ風をあてれば、放熱フィン３ｂの下端付近に溜まっている熱い空気を放熱フィン３ｂの上方へ放出する効果を増すことができる。また、板状体５ａは静止状態において傾斜した状態となるよう支持体５ｂに固定してもよいし、傾斜角度を調整できるようにしてもよい。傾斜をつけた際も、板状体５ａはその表面の垂直方向に振動していると捉えることができる。
【００３８】
弾性体５ｃは、前記支持体５ｂに取付けられ、この支持体５ｂと前記板状体５ａとの間に積層されている。つまり、弾性体５ｃは熱源振動体からの振動が板状体５ａにかけて伝達する振動伝達経路に取付けられている。具体的には、基材部３ａに固定される支持体５ｂの固定部分から板状体５ａまでが振動伝達経路となる。弾性体５ｃはダンパとして機能し、弾性体５ｃによって板状体５ａと支持体５ｂとを含む振動部分の振動振幅及びＱ値が低減される。これにより、板状体５ａが過度の振幅によって破損したり、変形したりすることを防止することができる。支持体５ｂ及び板状体５ａは片持ち梁構造となるように固定されているので共振しやすいため、振動伝達経路上に弾性体を備えることが望ましい。また、基材部３ａに固定される支持体５ｂの固定部分に弾性体を備えても同様の効果が得られる。すなわち、支持体５ｂの固定部分から板状体５ａまで振動が伝達する経路において弾性体を備えていることで、板状体５ａ及び支持体５ｂの過剰な振動を抑えることができる。弾性体はそれぞれの部材同士が固定される部分に限らず、例えば支持体５ｂを複数の部位に分割し、この分割された支持体５ｂの間に配設されてもよい。どの位置に弾性体を配設するかは、使用者が適宜設計することができる。
【００３９】
弾性体５ｃとしては、合成樹脂製シート、バネ等の弾性エネルギーを蓄積可能な部材を用いることができる。前記合成樹脂製シートの形成材料としては、弾性の高いゴムが好ましい。
【００４０】
弾性体５ｃとして合成樹脂製シートを用いる場合、合成樹脂製シートの平均厚さとしては特に限定されず、例えば０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。
【００４１】
固定部材５ｄは、支持体５ｂ（前記垂直部の上端）に板状体５ａと弾性体５ｃとを固定する部材であり、例えばネジやクランプ等を用いることができる。なお、後述する板状体５ａの突出長さの変更による送風モジュール５の振動部分（板状体５ａ及び支持体５ｂ）の固有振動数調整を容易に行えるようにするため、固定部材５ｄとしては着脱が容易なものを用いることが好ましい。また、この固定部材５ｄの押圧力を調整することによって、弾性体５ｃの厚さを調整し、後述する送風モジュール５の振動部分の固有振動数を調整することも可能である。
【００４２】
送風モジュール５の板状体５ａ、支持体５ｂ、弾性体５ｃ及び固定部材５ｄからなる振動部分の固有振動数は、伝熱部材の振動数よりも小さくすることが好ましい。前記振動部分の固有振動数が伝熱部材の振動数と等しい場合、共振によって送風モジュール５が破損するおそれがある。また、前記振動部分の固有振動数が伝熱部材の振動数よりも大きい場合、共振は防止できるが、振動数の増加により送風モジュール５の疲労破壊等が生じるおそれがある。従って、前記振動部分の固有振動数を伝熱部材の振動数よりも小さくすることで、送風モジュール５の耐久性ひいては当該熱電ユニット１の耐久性を延ばすことができる。伝熱部材の振動数は徐々に変化する可能性があり、経時的に振幅が変化することになるので、伝熱部材の振動数が変化してもなるべく振幅が変化しないようにすることが望まれる。その為には上述のように、伝熱部材の振動数で共振しないようにすべきであるし、弾性体５ｃを用いて伝熱部材の振動数が変化しても振幅が大きく変化しない周波数帯になるように振動部分の固有振動数を調整すればよい。
【００４３】
送風モジュール５の振動部分の固有振動数を調整する方法としては、例えば板状体５ａ又は支持体５ｂにおもりを装着して重心位置をずらす方法、板状体５ａの突出長さ又は厚さ、あるいは支持体５ｂの寸法を調整する方法、板状体５ａ又は支持体５ｂの材質を変えて弾性率を変更する方法等を挙げることができる。
【００４４】
前記おもりとしては、例えば磁石、ネジ、クリップ等を挙げることができる。このようなおもりは、板状体５ａ又は支持体５ｂに容易に装着でき、また位置調整ができる可動式のおもりであるため、固有振動数を容易に調整することができる。また、このような可動式のおもりを装着しておくことで、熱源振動体の振動数が変化した場合に固有振動数の調整による共振防止対応が容易となる。
【００４５】
また、前記板状体５ａの突出長さの変更としては、板状体５ａに別途板状部材を継ぎ足す方法、板状体５ａを切断する方法、支持体５ｂへの固定位置を変更する方法などが挙げられる。
【００４６】
なお、送風モジュール５の振動部分の固有振動数は、送風モジュール５を放熱部材３へ図１のように固定した状態で、板状体５ａを手で弾き、レーザドップラ振動計等で計測することができる。また、板状体５ａに圧電素子を重ねて、板状体５ａの変形を電圧によって検出することもできる。例えば板状体５ａの振動によって発生した電圧をオシロスコープ等で測定することによって、固有振動数を計測することができる。なお、圧電素子から出力される電圧によって発電の補助としても使うことができる。
【００４７】
（利点）
当該熱電ユニット１は、熱源振動体からの振動により放熱部材３に送風する送風モジュール５を備えるため、外部から運動エネルギーや電力等を供給することなく、放熱部材３の冷却効率を改善することができる。そのため、当該熱電ユニット１は、エネルギー消費をすることなく定常的な高効率発電をすることができ、発電効率に優れる。また、放熱部材３に結露が発生することを防ぐことができるため、放熱部材の腐食等を防止して長寿命化や低メンテナンス化を図ることができる。
【００４８】
また、当該熱電ユニット１は、送風モジュール５が、板状体５ａをその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体５ｂを有するため、簡潔な構造を用いて容易かつ確実に熱源振動体の振動を用いて放熱部材に風を送ることができる。
【００４９】
特に当該熱電ユニット１は、熱源振動体が縦方向（放熱フィン３ｂの延伸方向）の振動を主として発する場合、板状体５ａが送風装置として効果的に機能するため、高い放熱部材３の冷却効果を得ることができる。なお、熱源振動体が横方向（放熱フィン３ｂの延伸方向と垂直方向）の振動を主として発する場合、板状体５ａの表面が振動方向を向くように配置することで、放熱部材３に対する冷却効果を高めることができる。熱源振動体が縦横の両方の振動を備える場合には、縦振動する板状体と横振動する板状体との両方を用意すればよい。
【００５０】
なお、当該熱電ユニット１は、熱源振動体の表面に積層することで、熱源振動体と、この熱源振動体の表面に積層される熱電ユニットとを備える熱電装置を形成することができる。
【００５１】
＜第二実施形態＞
図３に示す熱電ユニット１１は、伝熱部材２と、放熱部材３と、この伝熱部材２と放熱部材３との間に配設される熱電モジュール４と、前記放熱部材３に接続される送風モジュール１５とを備える。当該熱電ユニット１１は、前記伝熱部材２が熱源振動体の表面側に配設されて使用される。伝熱部材２、放熱部材３、及び熱電モジュール４は、前記図１の熱電ユニット１のものと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
送風モジュール１５は、板状体１５ａと、この板状体１５ａをその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体１５ｂとを有する。
【００５３】
板状体１５ａは、静止状態でその表面が放熱部材３の放熱フィン３ｂの延伸方向と略平行となるよう放熱フィン３ｂの表面側（図中上方）に配設されており、振動によって放熱部材３に送風する。当該熱電ユニット１１の板状体１５ａの材質や寸法等は、前記前記図１の熱電ユニット１のものと同様とすることができる。
【００５４】
支持体１５ｂは、前記板状体１５ａを振動可能なように端部で支持すると共に、前記放熱部材３に接続され、放熱部材３を介して熱源振動体の振動を板状体１５ａに伝達する。具体的に説明すると、支持体１５ｂは、放熱部材３の基材部３ａの側面に一端が接続され水平方向に延伸する第一水平部と、この第一水平部の他端に接続され上方に延伸する垂直部と、この垂直部の他端に接続され放熱部材３側に再度水平に延伸する第二水平部とを有する。この第二水平部の先端部は平面となっており、この平面に板状体１５ａが固定されている。前記第一水平部は、例えば半田、接着剤、ネジ等を用いて放熱部材３に接合することができる。また、支持体１５ｂの材質や板状体１５ａの支持体１５ｂへの固定方法は、前記前記図１の熱電ユニット１のものと同様とすることができる。
【００５５】
従って、送風モジュール１５において、当該熱電ユニット１１が配設される熱源振動体の振動が伝熱部材２及び支持体１５ｂを介して板状体１５ａに伝わり、これによって板状体１５ａの支持体１５ｂとの連結点を除いた部分が振動し、板状体１５ａの表面と垂直方向（放熱フィン３ｂの延伸方向と垂直方向）に連結点と反対側の端部が連結点を中心とする弧を描く往復運動（略首振り運動）をすることで、この板状体１５ａがうちわのように機能して上方から放熱部材３に送風する。
【００５６】
支持体１５ｂと板状体１５ａとの接続位置、つまり板状体１５ａの振動支点の水平位置は、放熱部材３の複数の放熱フィン３ｂの中心位置に近いことが好ましい。このように板状体１５ａの振動支点を複数の放熱フィン３ｂの中心位置に近づけることで、放熱フィン３ｂ全体に風を送ることができる。
【００５７】
なお、送風モジュール１５は、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５で説明した弾性体５ｃを有してもよい。また、支持体１５ｂと板状体１５ａとの接続には、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５で説明した固定部材５ｄと同様のものを用いることができる。
【００５８】
（利点）
当該熱電ユニット１１は、前記図１の熱電ユニット１と同様、エネルギー消費をすることなく定常的な高効率発電をすることができ、発電効率に優れる。また、当該熱電ユニット１１は、放熱フィン３ｂの上方から風を送るため、この風が放熱部材３の基材部３ａの表面に衝突して拡がり、より効率的に放熱部材３を冷却することができる。
【００５９】
なお、送風モジュール１５の支持体１５ｂが放熱部材３へ固定された場合、支持体１５ｂ及び板状体１５ａも放熱に寄与することができる。そのため、送風モジュール１５において、熱伝導率の低い弾性部材を振動伝達経路に配設しないか、又は熱伝導率を損なわない薄い弾性体や熱伝導率の高い弾性体を用いることが好ましい。
【００６０】
また、当該熱電ユニット１１は、伝熱部材２が重力方向に対し上側となる向き（図面と上下が反転した向き）で熱源振動体の表面に装着することが好ましい。このように伝熱部材２が重力方向で上側になる向きに当該熱電ユニット１１を装着すると、送風モジュール１５が放熱部材３の下側から送風することができる。その結果、下側からの送風と熱の上昇気流との相乗効果で、放熱部材３の冷却効果をさらに高めることができる。
【００６１】
＜その他の実施形態＞
本発明の熱電ユニットは前記実施形態に限定されるものではない。前記各実施形態では、放熱部材に送風モジュールを接続したが、図４に示す熱電ユニット２１のように、伝熱部材２に送風モジュール２５を接続しても前記各実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、伝熱部材２から送風モジュール２５の支持体及び板状体へかけて熱振動体の熱が伝播することになり、熱電ユニットの熱交換効率が損なわれるため、送風モジュール２５の振動伝達経路に熱伝導率の低い弾性体を配設することが望ましい。
【００６２】
また、熱源振動体の表面が湾曲等しており、表面に平坦部を有さない形状の場合、図５に示す熱電ユニット３１のように、伝熱部材３２の裏面（熱源振動体との積層面）を熱源振動体の表面に沿った形状とすることで、熱電ユニット３１を熱源振動体に容易かつ確実に積層することができる。なお、この伝熱部材３２は、板状の伝熱部材の裏面に熱源振動体の表面に沿った裏面形状を有する別の伝熱部材を接合して形成してもよい。
【００６３】
さらに、送風モジュールの送風機構は前述したように板状体を表面と垂直方向に振動させる機構以外に、支軸を中心に板状体を表面と垂直な方向に回転運動させることで送風させる機構とすることもできる。このような機構は、振動を回転運動に変換する手段を用いて実現することができる。この振動を回転運動に変換する手段としては、例えば特開２０１２−２２８４９１に開示される手段を用いることができる。
【００６４】
また、当該熱電ユニットは複数の送風モジュールを備えてもよい。例えば、放熱部材の周囲を取り囲むように複数の送風モジュールを配置することで、これら複数の送風モジュールから送られる風が放熱部材の中心で衝突して上昇気流を生むため、より効果的に放熱部材を冷却することができる。
【００６５】
さらに、伝熱部材及び放熱部材の対向面（平面形状）は長方形状に限定されるものではなく、円形状や、他の多角形状とすることも可能である。
【００６６】
［熱電装置］
次に、適宜図面を参照しつつ本発明の熱電ユニットを用いた熱電装置の実施の形態を詳説する。
【００６７】
図６の熱電装置１００は、熱源振動体１０６と、この熱源振動体１０６の表面に積層される熱電ユニット１０１とを備える。この熱電ユニット１０１は、伝熱部材２と、放熱部材３と、この伝熱部材２と放熱部材３との間に配設される熱電モジュール４と、前記熱源振動体１０６に接続される送風モジュール１０５とを備える。伝熱部材２、放熱部材３、及び熱電モジュール４は、前記図１の熱電ユニット１のものと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
熱源振動体１０６は、振動を伴いながら発熱する構造体であり、例えば冷蔵庫やエアコン等に用いられる電子機器や配管等を挙げることができる。また、熱源振動体１０６は、自動車等の輸送機の熱源とすることができ、特にこの場合、エンジンやロードノイズによって振動を伴うため、送風モジュール１０５を備えることによって、発電効率を向上させることができる。
【００６９】
熱電ユニット１０１が備える送風モジュール１０５は、板状体１０５ａとこの板状体１０５ａをその表面と垂直方向に振動可能に支持する支持体１０５ｂとを有し、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５と同様の機能を奏する。つまり、当該熱電装置１００の送風モジュール１０５は、熱源振動体１０６の振動によって板状体１０５ａの支持体１０５ｂとの連結点を除いた部分が振動し、板状体１０５ａの表面と垂直方向に連結点と反対側の端部が連結点を中心に弧を描く往復運動（略首振り運動）をすることで、この板状体１０５ａがうちわのように機能して放熱部材３に側方から送風する。
【００７０】
板状体１０５ａは、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５の板状体５ａと同様とすることができる。
【００７１】
支持体１０５ｂは、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５の支持体５ｂの垂直部と同様とすることができる。ただし、当該熱電装置１００の支持体１０５ｂは熱源振動体１０６の表面に接続されており、振動が熱源振動体１０６から直接伝達される。また、支持体１０５ｂは、例えば半田、接着剤、ネジ等を用いて熱源振動体１０６に接合することができる。これらの接合手段は、熱源振動体１０６の材質や機構に合わせて適宜選択される。
【００７２】
なお、送風モジュール１０５は、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５で説明した弾性体５ｃを有してもよい。また、支持体１０５ｂと板状体１０５ａとの接続には、前記図１の熱電ユニット１の送風モジュール５で説明した固定部材５ｄと同様のものを用いることができる。
【００７３】
（利点）
当該熱電装置１００は、本発明の熱電ユニットを備えるため、外部から運動エネルギーや電力等を供給することなく、放熱部材３の冷却効率を改善することができる。そのため、当該熱電装置１００は、エネルギー消費をすることなく定常的な高効率発電をすることができ、発電効率に優れる。また、熱源振動体の温度が大気の温度よりも低い場合には、放熱部材３に結露が発生する可能性があるが、それを防ぐことができるため、放熱部材３の腐食等を防止して長寿命化や低メンテナンス化を図ることができる。さらに、当該熱電装置１００は、熱源振動体１０６に送風モジュール１０５が接続されているため、熱源振動体１０６の振動を直接送風モジュール１０５に伝達できるため、振動のロスを抑えて送風効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明の熱電ユニット及び熱電装置は、熱電モジュールの低温側基板の冷却効率を向上することによって発電効率を高めることが可能であり、自動車等に装備されるセンサーネットワークを形成するセンサーノードの電源等に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１、１１、２１、３１、１０１  熱電ユニット
２、３２  伝熱部材
３  放熱部材
３ａ  基材部
３ｂ  放熱フィン
４  熱電モジュール
４ａ  第一基板
４ｂ  第二基板
４ｃ  配線電極
４ｄ  Ｐ型半導体
４ｅ  Ｎ型半導体
４ｆ  出力用電極
５、１５、２５、１０５  送風モジュール
５ａ、１５ａ、１０５ａ  板状体
５ｂ、１５ｂ、１０５ｂ  支持体
５ｃ  弾性体
５ｄ  固定部材
１００  熱電装置
１０６  熱源振動体
【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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