(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを良好に電気エネルギーに変換できる熱電変換システムを提供する。【解決手段】外表面に絶縁部１２を有する排気通路１０と、樹脂部３１を貫通する一対以上のｎ型熱電素子３２ｎ及びｐ型熱電素子３２ｐとを含み、各熱電素子３２間が、樹脂部３１の一方の主面側に設けられた１つ以上の冷却側電極３３ｃと他方の主面側から突出した１つ以上の熱源側電極３３ｈとにより直列接続され、各熱源側電極３３ｈが排気通路１０の絶縁部１２に当接した熱電変換モジュール３０と、開口部２１が熱電変換モジュール３０により封止された冷媒通路２０とを含む。熱電変換モジュール３０の各熱源側電極３３ｈが排気通路１０の絶縁部１２に対して押圧されるように、冷媒通路２０と排気通路１０との間が固定された構成を有する。【選択図】図１
2015233063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換システムにおいて、
前記排気ガスが流れる、その外表面に絶縁性領域を有する排気通路と、
絶縁性樹脂材料からなる平板状の樹脂部と、前記樹脂部を貫通する少なくとも一対のｎ型熱電素子及びｐ型熱電素子とを含み、各熱電素子間が、前記樹脂部の一方の主面側に設けられた１つ以上の冷却側電極と前記樹脂部の他方の主面側から突出した１つ以上の熱源側電極とにより直列接続され、各熱源側電極が前記排気通路の前記絶縁性領域に当接した熱電変換モジュールと、
絶縁性の冷媒が流れる冷媒通路であって、その通路壁に設けられている開口部に前記熱電変換モジュールの各冷却側電極が挿入された状態で当該開口部が前記熱電変換モジュールにより封止された冷媒通路と、
を含み、
前記熱電変換モジュールの各熱源側電極が前記排気通路の前記絶縁性領域に対して押圧されるように、前記冷媒通路と前記排気通路との間が固定されている
ことを特徴とする熱電変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスに含まれる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、化石燃料の利用効率を上昇させるために、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを熱電変換モジュールにて電気エネルギーに変換することが試みられている。排気ガスに含まれる熱エネルギーの電気エネルギーへの変換効率を上昇させるためには、熱電変換モジュールの冷却側電極と低温部との間の熱的接触状態、及び／又は、熱電変換モジュールの熱源側電極と高温部（排気通路）との間の熱的接触状態を向上させることが有効である。
【０００３】
そのため、ペルチェモジュールに関して提案されている（例えば、特許文献１参照）ように、熱電変換モジュールの熱源側電極、冷却側電極を、それぞれ、排気通路内、冷媒通路内に挿入してしまうことが考えられる。
【０００４】
ただし、内燃機関の排気通路は、振動するものである。また、熱電変換モジュールの熱源側電極、冷却側電極を、それぞれ、排気通路内、冷媒通路内に挿入する場合、隔壁として機能する部分を樹脂で形成することになるが、排気ガス中に、樹脂や熱電素子を劣化させてしまうガスが含まれることもある。従って、熱電変換モジュールの熱源側電極、冷却側電極を、それぞれ、排気通路内、冷媒通路内に挿入することは、極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０３５３０５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３２３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを良好に電気エネルギーに変換できる熱電変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換システムは、
前記排気ガスが流れる、その外表面に絶縁性領域を有する排気通路と、
絶縁性樹脂材料からなる平板状の樹脂部と、前記樹脂部を貫通する少なくとも一対のｎ型熱電素子及びｐ型熱電素子とを含み、各熱電素子間が、前記樹脂部の一方の主面側に設けられた１つ以上の冷却側電極と前記樹脂部の他方の主面側から突出した１つ以上の熱源側電極とにより直列接続され、各熱源側電極が前記排気通路の前記絶縁性領域に当接した熱電変換モジュールと、
絶縁性の冷媒が流れる冷媒通路であって、その通路壁に設けられている開口部に前記熱電変換モジュールの各冷却側電極が挿入された状態で当該開口部が前記熱電変換モジュールにより封止された冷媒通路と、
を含み、
前記熱電変換モジュールの各熱源側電極が前記排気通路の前記絶縁性領域に対して押圧
されるように、前記冷媒通路と前記排気通路との間が固定されている
構成を有する。
【０００８】
すなわち、本発明に係る熱電変換システムは、熱電変換モジュールの各冷却側電極が冷媒と直接接触し、熱電変換モジュールの樹脂部が排気ガスと直接接触しない構成を有している。さらに、熱電変換モジュールは、熱電変換モジュールにかかる排気通路側への力がほぼ各熱源側電極のみに分散されて各熱源側電極が排気通路の絶縁性領域に対して押圧される構成を有している。従って、本発明の熱電変換システムによれば、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを、良好に（効率良く、樹脂部が排気ガスで劣化せず、排気通路の振動によるモジュールの破壊が生じない形で）、電気エネルギーに変換できることになる。
【０００９】
尚、本発明に係る熱電変換システムの“絶縁性領域”は、排気通路の表面に意図的に形成したものであっても、排気通路の表面に元々存在するものであっても良い。また、本発明に係る熱電変換システムの“冷媒通路”は、ポンプにより絶縁性の冷媒が循環されるものであっても、ヒートパイプ、ループヒートパイプ等の、冷媒を循環させるために電力を必要としないものであっても良い。
【００１０】
さらに、本発明に係る熱電変換システムの“熱電変換モジュール”は、各熱電素子が、樹脂部の冷却通路側の面（他方の主面）側から突出したモジュール（換言すれば、冷却側電極の下面中央部が、樹脂部３１にて覆われていないモジュール）であっても良い。尚、“熱電変換モジュール”をそのようなモジュールとしておけば、冷却側電極の下面中央部も冷媒と接触することになるため、冷却側電極の冷却性能がより高い熱電変換システム（発電量がより多い熱電変換システム）を実現することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを良好に電気エネルギーに変換できる熱電変換システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱電変換システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る熱電変換システムに用いられている熱電変換モジュールの説明図である。
【図３】第２実施形態に係る熱電変換モジュールの構成にて解決できる課題を説明するための図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る熱電変換システムに用いられている熱電変換モジュールの説明図である。
【図５】第１実施形態に係る熱電変換モジュールの変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係る熱電変換システムの概略構成を示す。尚、この図１は、本実施形態に係る熱電変換システムの構成を説明し易くするために、熱電変換システムの各部の縮尺、数、位置等を適宜変更したものとなっている。また、以下の説明において、上、下とは、図１における上、下のことである。
【００１５】
図１に示してあるように、本実施形態に係る熱電変換システムは、排気通路１０と絶縁部１２と冷媒通路２０と熱電変換モジュール３０とにより構成されたシステムである。
【００１６】
＜排気通路１０及び絶縁部１２＞
排気通路１０は、自動車や船舶に搭載された内燃機関（図示略）の排気ガスが通る通路である。
【００１７】
絶縁部１２は、その上面（図１における上側の面）がほぼ平坦となるように、排気通路１０の表面に設けられた絶縁性を有する部材である。この絶縁部１２は、熱電変換モジュール３０の複数の熱源側電極３３ｈ（詳細は後述）間を短絡させることなく、各熱源側電極３３ｈに排気ガスの熱を伝達するために設けられているものである。従って、排気通路１０の表面が、元々、絶縁性を有している場合には、排気通路１０の表面に絶縁部１２を設けない形で、熱電変換システムを構築することが出来る。
【００１８】
絶縁部１２の構成材料は、通常、熱伝導性の良い絶縁性セラミック（チタン酸アルミニウム、アルミナ等の酸化物セラミックや、炭化珪素、窒化珪素等の非酸化物セラミック）である。ただし、絶縁部１２の表面温度を調整する（後述する樹脂部３１が劣化しない温度とする）ために、絶縁部１２を、熱伝導性の悪い材料製の部材としておいても良い。また、排気通路１０の、絶縁部１２を設ける部分の温度が比較的に低い場合には、絶縁部１２の構成材料を、樹脂（例えば、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性樹脂）としておいても良い。
【００１９】
絶縁部１２を排気通路１０表面に形成するための方法としては、様々なものを採用することが出来る。例えば、一般的な排気通路１０の長手方向（排気ガスの流れ方向）に垂直な断面形状は円状であるが、そのような断面形状を有する排気通路１０の表面上にも、幅（排気通路１０の円周方向の長さ）を狭くすれば、ほぼ平坦と見なせる領域（例えば、幅が１ｃｍ程度の領域）を確保することが出来る。従って、当該領域に、当該領域とほぼ同サイズの絶縁性材料製の板状部材を耐熱セラミック系接着剤等で固定することによって、その上面がほぼ平坦となった絶縁部１２（板状部材＋耐熱セラミック系接着剤等）を形成することが出来る。
【００２０】
上記領域に対するセラミック材料の溶射や、上記領域への樹脂材料の塗布及び硬化によっても、絶縁部１２を形成することが出来る。また、排気通路１０の、絶縁部１２を設ける部分を平坦状に加工し、平坦状に加工した当該部分に上記のような手順で絶縁部１２を形成することによって、その上面がほぼ平坦となった絶縁部１２を得ることも出来る。さらに、排気通路１０に固定する側の面を排気通路１０の表面形状に合わせた板状部材を用意し、当該板状部材を耐熱セラミック系接着剤等で非加工の排気通路１０に固定することによって、その上面がほぼ平坦となった絶縁部１２を形成することも出来る。
【００２１】
＜冷媒通路２０＞
冷媒通路２０は、熱電変換モジュール３０の冷却側電極３３ｃを冷却するための絶縁性の冷媒（オイル、純水等）が流れる通路である。この冷媒通路２０の通路壁の一部には、開口部２１が設けられており、本熱電変換システムは、冷媒通路２０の開口部２１が、排気通路１０上の絶縁部１２と冷媒通路２０との間に挟まれた熱電変換モジュール３０により封止された状態で機能するものとなっている。尚、開口部２１の熱電変換モジュール３０による封止は、熱電変換モジュール３０の全冷却側電極３３ｃを開口部２１内に挿入した形で行われる。従って、開口部２１のサイズは、熱電変換モジュール３０の樹脂部３１の、熱電素子３２の配置範囲よりも大きく、熱電変換モジュール３０の樹脂部３１よりも小さなサイズである。
【００２２】
熱電変換モジュール３０により開口部２１を良好に封止できるようにするために、冷媒通路２０としては、通常、開口部２１の周囲を囲む突出壁２２を備えたものが使用される
。また、冷媒通路２０は、ヒートパイプ、ループヒートパイプ等の、冷媒を循環させるために電力を必要としないものであることが好ましいが、冷媒通路２０として、熱電変換モジュール３０により得られる電力よりも低消費電力のポンプにより冷媒が循環されるものを採用しておいても良い。
【００２３】
＜熱電変換モジュール３０＞
図１に示してあるように、熱電変換モジュール３０は、平板状の樹脂部３１と、複数のｎ型熱電素子３２ｎ及びｐ型熱電素子３２ｐと、複数の熱源側電極３３ｈ及び冷却側電極３３ｃと、２つ（一対）の取出電極３３ｅとを備える。また、熱電変換モジュール３０は、各熱電素子３２（ｎ型熱電素子３２ｎ、ｐ型熱電素子３２ｐ）の下面と樹脂部３１の下面とがほぼ同一面上に位置し、各熱電素子３２の上面が樹脂部３１から突出した構成を有している。
【００２４】
さらに、熱電変換モジュール３０の各一対の熱電素子３２（１組のｎ型熱電素子３２ｎとｐ型熱電素子３２ｐ）の上面間には、それらの間を電気的に接続する冷却側電極３３ｃが設けられており、熱電変換モジュール３０の各一対の熱電素子３２の下面間には、それらの間を電気的に接続する熱源側電極３３ｈが設けられている。各電極３３（冷却側電極３３ｃ、熱源側電極３３ｈ）を設ける熱電素子３２の組み合わせは、ｎ型熱電素子３２ｎ及びｐ型熱電素子３２ｐを交互に接続した直列回路が形成されるように選択されている。そして、当該直列回路の末端に位置する各熱電素子３２の下面には、出力（冷却側電極３３ｃと熱源側電極３３ｈとの間の温度差に応じた電圧）を取り出すための取出電極３３ｅが設けられている。
【００２５】
以下、熱電変換モジュール３０の各構成要素についてさらに具体的に説明する。
【００２６】
熱電変換モジュール３０の樹脂部３１は、熱電変換モジュール３０を、冷媒通路２０の開口部２１の封止部材として使用できるようにするために、熱電変換モジュール３０に組み込まれている部材である。従って、樹脂部３１のサイズは、冷媒通路２０の開口部２１を封止できるサイズ（例えば、開口部２１よりも各方向の長さが１ｃｍ程度大きなサイズ）とされる。
【００２７】
樹脂部３１の構成材料としては、常用耐熱温度が、絶縁部１２の上面（正確には、樹脂部３１と接している電極３３ｈ、３３ｅの上面）の最高温度以上である絶縁性樹脂（熱可塑性樹脂（エンジニアリング・プラスチック、汎用プラステック）、熱硬化性樹脂）が使用される。ただし、常用耐熱温度が高い樹脂は一般に高価であるため、過度に常用耐熱温度が高い樹脂を用いると、システムの製造コストが上昇してしまう。従って、樹脂部３１の構成材料は、絶縁部１２の上面の最高温度よりも常用耐熱温度が若干高い樹脂であれば良い。
【００２８】
また、樹脂部３１を介して排気通路１０側から冷媒通路２０側に伝わる熱量が多いと、絶縁部１２の上面の温度と冷媒通路２０内の冷媒の温度との間の温度差が減少し、その結果として、熱電変換モジュール３０による発電量が減少してしまう。そして、樹脂部３１の熱伝導率を小さくしておけば、上記温度差の減少量を低減することが出来るので、常用耐熱温度が上記条件を満たす樹脂の中から熱伝導率が小さなものを選択して樹脂部３１の構成材料として使用しておいても良い。具体的には、一般に、エポキシ系樹脂の熱伝導率よりも、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂の熱伝導率の方が小さい。従って、絶縁部１２上面の最高温度が、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂を使用可能な温度である場合には、ウレタン系樹脂又はスチレン系樹脂を樹脂部３１の構成材料として使用しておいても良い。
【００２９】
尚、樹脂部３１は、絶縁性樹脂からなる緻密な部材であっても良いし、微小な気泡やシリカエアロゲルを含ませることによって全体的な熱伝導率を下げた樹脂製部材であっても良い。
【００３０】
熱電変換モジュール３０の各熱電素子３２（３２ｎ、３２ｐ）は、角柱状や円柱状の素子（部材）である。各熱電素子３２としては、通常、内燃機関運転中の絶縁部１２上面の通常の温度域における性能指数が大きな材料が使用される。例えば、絶縁部１２上面の通常の温度が比較的に低い場合（１００℃〜２００℃程度である場合）には、熱電素子３２として、ビスマス・テルル系の熱電素子等を使用することが出来る。
【００３１】
図１には、一列に並んだ三対の熱電素子３２しか示していないが、熱電変換モジュール３０は、通常、樹脂部３１の中央部分に、ｐ型熱電素子３２ｐとｎ型熱電素子３２ｎとがマトリクス状に並んでいるものとして製造される。ここで、樹脂部３１の中央部分とは、その上面が冷媒通路２０の開口部２１と対向し、その下面が絶縁部１２の中央領域と対向する、樹脂部３１の部分のことである。ただし、絶縁部１２の幅が狭い場合等には、熱電変換モジュール３０を、樹脂部３１の中央部分に、ｐ型熱電素子３２ｐとｎ型熱電素子３２ｎとが交互に並んだ列が一列だけ設けられているものとして製造しておいても良い。
【００３２】
熱電変換モジュール３０の各電極３３（冷却側電極３３ｃ、熱源側電極３３ｈ、取出電極３３ｅ）は、通常、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属板である。各電極３３の各熱電素子３３に対する固定には、通常、はんだペーストが用いられる。
【００３３】
ここで、熱電変換モジュール３０の製造手順例を説明しておくことにする。
【００３４】
上記したように、熱電変換モジュール３０は、樹脂部３１の下面とほぼ同一面上に位置している、各一対の熱電素子３２の下面間に熱源側電極３３ｈが設けられているものである。また、熱電変換モジュール３０は、樹脂部３１の上面から突出している、冷却側電極３３ｃが設けられているものである。すなわち、熱電変換モジュール３０は、各熱源側電極３３ｈが樹脂部３１の下面から突出した構成であると共に、各冷却側電極３３ｃの上面及び中央部分（熱電素子３２と接触していない部分）の下面が他部材により覆われていない構成を有している。
【００３５】
そのような構成を有する熱電変換モジュール３０は、例えば、以下の手順により製造することが出来る。
【００３６】
（１）複数の熱源側電極３３ｈ及び２つの取出電極３３ｅを填め込むことにより、それらの電極の位置関係を熱電変換モジュール３０の製造完了時の位置関係とすることが出来る複数の凹部が設けられている組立支援用部材であって、樹脂部３１の形成型として機能する構成（形状）を有する組立支援用部材に、複数の熱源側電極３３ｈ及び２つの取出電極３３ｅを填め込む。尚、組立支援用部材の各凹部の深さは、通常、各電極３３ｈ、３３ｅの厚さと同程度のものとされる。ただし、組立支援用部材の各凹部の深さを、各電極３３ｈ、３３ｅの厚さよりも深くしておいても良い。
【００３７】
（２）組立支援用部材の各凹部に填め込んだ各電極３３（３３ｈ、３３ｅ）の、熱電素子３２を固定する領域に、はんだペースト（Ｓｎ−Ｓｂはんだハンダペースト等）を塗布する。
（３）各電極３３の、はんだペーストを塗布した領域上に、熱電素子３２（３２ｎ又は３２ｐ）を載置する。尚、熱電素子３２が、はんだが載りにくいものである場合には、熱電素子３２の上下面に、Ｎｉ等の金属層をメッキ等により予め形成しておいても良い。
【００３８】
（４）各電極３３上に載置した熱電素子３２の上面にはんだペーストを塗布する。
（５）はんだペーストを塗布した各一対の熱電素子３２の上面間に冷却側電極３３ｃを載置する。
（６）上記手順により用意した構造体を、はんだペーストの融点以上の温度に加熱する。この工程は、通常、当該構造に上下方向（熱電素子３３の長さ方向）の圧力をかけながら行われる。
【００３９】
（７）所望の厚さ（樹脂部３１の厚さ）となるように、組立支援用部材内に樹脂（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂）を充填して固化させる。
（８）組立支援用部材内に形成された構造体（つまり、熱電変換モジュール３０）を組立支援用部材から取り外して、熱電変換モジュール３０を得る。
【００４０】
尚、熱電変換モジュール３０は、上記手順以外の手順でも製造することが出来る。例えば、熱電素子３１の挿入するための孔を設けた樹脂部３１を用意し、当該樹脂部３１の各孔に熱電素子３１を挿入した後、電極３３を設けることによって、熱電変換モジュール３０を製造することが出来る。
【００４１】
次に、本実施形態に係る熱電変換システムの全体構成（各要素間の結合法）について説明する。
【００４２】
本実施形態に係る熱電変換システム（図１）は、上記した各構成要素を以下のように組み合わせることにより構築されるシステムとなっている。
（ｉ）  熱電変換モジュール３０と冷却通路２０とを、絶縁部１２を設けた排気通路１０に対して、各冷却側電極３３ｃが挿入された状態で冷却通路２０の開口部２１が熱電変換モジュール３０により封止され、熱電変換モジュール３０の各熱源側電極３３ｈが絶縁部１２と当接するように、配置する。
【００４３】
（ii）  排気通路１０方向への力（図１における矢印５０参照）が、冷却通路２０に加わるように、排気通路１０・冷却通路２０間を固定する。
【００４４】
尚、排気通路１０方向への力が冷却通路２０に加わるように、排気通路１０・冷却通路２０間を固定するための構造としては、様々なものを採用することが出来る。例えば、排気通路１０方向への力が冷却通路２０に加わるように排気通路１０・冷却通路２０間を固定するために、冷却通路２０に排気通路１０方向への力を加える（又は、排気通路１０に冷却通路２０方向への力を加える）ための板バネ等を含む構造を車体／船体に設けておいても良い。また、熱電変換システムの各部（特に樹脂部３１）は或る程度の弾性を有しているので、冷却通路２０の上側に配置した部材と、排気通路１０の下側に配置した部材との間をボルトナットにより締め付けることにより、排気通路１０方向への力が冷却通路２０に加わるように排気通路１０・冷却通路２０間を固定しても良い。
【００４５】
以上、説明したように、本実施形態に係る熱電変換システムは、熱電変換モジュール３０の各冷却側電極３３ｃが冷媒通路２０を流れる冷媒と直接接触し、熱電変換モジュール３０の樹脂部３１が排気通路１０を流れる排気ガスと直接接触しない構成を有している。さらに、熱電変換システムは、熱電変換モジュール３０にかかる排気通路１０側への力がほぼ各熱源側電極３３ｈのみに分散されて各熱源側電極３３ｈが排気通路１０の絶縁部１２に対して押圧される構成を有している。従って、本実施形態に係る熱電変換システムによれば、内燃機関の排気ガスに含まれる熱エネルギーを、良好に（効率良く、樹脂部３１が排気ガスで劣化せず、排気通路１０の振動によるモジュール３０の破壊が生じない形で）、電気エネルギーに変換できることになる。
【００４６】
《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係る熱電変換システムの構成を、上記した第１実施形態に係る熱電変換システムと異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
本実施形態に係る熱電変換システムは、上記した熱電変換モジュール３０の代わりに、図２に示した構成を有する熱電変換モジュール３０′を使用したシステムである。
【００４８】
図２（Ａ）に示してあるように、熱電変換モジュール３０′も、熱電変換モジュール３０（図１）と同様に、平板状の樹脂部３１を備え、各熱電素子３２（３２ｐ、３２ｎ）の下面と樹脂部３１の下面とがほぼ同一面上に位置し、各熱電素子３２の上面が樹脂部３１から突出したモジュールである。
【００４９】
ただし、図２（Ｂ）（及び図２（Ａ））に示してあるように、熱電変換モジュール３０′の構成要素として使用されている各熱電素子３２の上面には、半球状の突起部３５が設けられている。また、熱電変換モジュール３０′の構成要素として使用されている各冷却側電極３３ｃの下面の、各熱電素子３２の形状が理想的なもの（設計通りのもの）である場合に各熱電素子３２の突起部３５が当接する箇所には、突起部３５と嵌合する形状の凹部３６が設けられている。
【００５０】
すなわち、熱電素子３２の製造時には、製造ばらつきに因り、電極３３を固定する面が傾いている熱電素子３２が製造されてしまうことがある。そして、そのような、熱電素子３２を用いて上記した熱電変換モジュール３０を製造した場合、図３に示したように、電極３３を固定する面が傾いている熱電素子３２と冷却側電極３３ｃとの間の電気的接触状態が悪い熱電変換モジュール３０が得られてしまう場合がある。
【００５１】
一方、熱電変換モジュール３０′には、各熱電素子３２として、その上面に突起部３５を有するものが採用され、各冷却側電極３３ｃとして、その下面に突起部３５と嵌合する凹部３６が設けられているものを採用されている。そのため、熱電変換モジュール３０′の製造のために用意した熱電素子３２中に、傾いてしまう熱電素子３２が含まれていても、熱電変換モジュール３０′の製造時に、当該熱電素子３２の突起部３５が冷却側電極３３ｃの凹部３６内に入り込む。
【００５２】
従って、熱電変換モジュール３０′の構成を採用しておけば、熱電素子３２の製造ばらつきに因り性能が低下することを抑止できることになる。そして、本実施形態に係る熱電変換システムは、熱電変換モジュール３０′を構成要素としたものである。従って、本実施形態に係る熱電変換システムは、熱電素子３２の製造ばらつきに因り性能が低下しない形で製造できるシステムとなっていると言うことが出来る。
【００５３】
《第３実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係る熱電変換システムの構成を、上記した第１実施形態に係る熱電変換システムと異なる部分を中心に説明する。
【００５４】
本実施形態に係る熱電変換システムは、熱電変換モジュール３０の代わりに、図４に示した構成を有する熱電変換モジュール３０″を使用したシステムである。
【００５５】
図示してあるように、熱電変換モジュール３０″も、平板状の樹脂部３１を備え、各熱電素子３２（３２ｐ、３２ｎ）の下面と樹脂部３１の下面とがほぼ同一面上に位置し、各熱電素子３２の上面が樹脂部３１から突出したモジュールである。
【００５６】
ただし、熱電変換モジュール３０″の各一対の熱電素子３２（１組のｎ型熱電素子３２
ｎとｐ型熱電素子３２ｐ）の上面間は、冷却側電極３３ｃ（金属板）ではなく、単線のフレキシブルプリント基板３７により接続されている。
【００５７】
この熱電変換モジュール３０″も、熱電変換モジュール３０′と同様に、熱電素子３２の製造ばらつきに因り性能が低下することを抑止するために開発したものである。
【００５８】
すなわち、熱電素子３２の製造時には、製造ばらつきに因り、長さが設計値とは異なる熱電素子３２が製造されてしまうこともある。熱電変換モジュール３０′に採用されている構成は、長さが設計値とは異なる熱電素子３２に対してはさほど効果のないものであるが、各一対の熱電素子３２の上面間をフレキシブルプリント基板３７により接続するようにしておけば、熱電変換モジュール３０の製造のために用意した熱電素子３２中に、長さが設計値とは異なる熱電素子３２が含まれていても、各熱電素子３２と各電極との間の電気的接触状態が良い熱電変換モジュール３０″を得ることが出来る。
【００５９】
従って、熱電変換モジュール３０″の構成は、熱電素子３２の製造ばらつきに因り性能が低下することを熱電変換モジュール３０′の構成よりも良好に抑止できることになる。また、熱電変換モジュール３０″を構成要素とした本実施形態に係る熱電変換システムは、熱電素子３２の製造ばらつきによる性能低下がない形で製造できるシステムとなっていると言うことが出来る。
【００６０】
《変形形態》
上記した各実施形態に係る熱電変換システムは、各種の変形を行うことが出来るものである。例えば、図５（Ａ）や、図５（Ｂ）に示したように、第１実施形態に係る熱電変換システムの熱電変換モジュール３０を、樹脂部３１の厚さがより厚いものに変形することが出来る。また、第２実施形態に係る熱電変換システムの熱電変換モジュール３０′も、同様のものに変形することが出来る。さらに、第３実施形態に係る熱電変換システムの熱電変換モジュール３０′を、熱電素子３２の側面のみを覆う厚さ（図５（Ａ）参照）の樹脂部３１を備えたものに変形することが出来る。ただし、冷却側電極３３ｃの、冷媒と接する面積が広い方が、冷却側電極３３ｃをより良好に冷却できる。熱電変換モジュール３０、熱電変換モジュール３０′には、図１、図２に示した構成を採用しておくことが好ましい。
【符号の説明】
【００６１】
１０    排気通路
１２    絶縁部
２０    冷媒通路
２１    開口部
２２    突出壁
３０、３０′、３０″    熱電変換モジュール
３１    樹脂部
３２ｐ    ｐ型熱電素子
３２ｎ    ｎ型熱電素子
３３ｈ    熱源側電極
３３ｃ    冷却側電極
３３ｅ    取出電極
３５    突起部
３６    凹部
３７    フレキシブルプリント基板
【図１】
2015233063.tif 000003
【図２】
2015233063.tif 000004
【図３】
2015233063.tif 000005
【図４】
2015233063.tif 000006
【図５】
2015233063.tif 000007