(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
前記外側フィンは、複数の波部を有して構成され、
複数の前記波部の重なり方向は、前記第１外板及び前記第２外板の両端に設けられた前記折曲部と前記折曲部とを結ぶ方向と平行であり、
前記折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生していることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記第１外板及び前記第２外板は、夫々の前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との端部（３ｔ）にて又は前記端部の外側にて曲げられて弾性変形していることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記折曲部の溶接は、前記低温流体が流れる方向に沿って溶接されたシーム溶接又はレーザー溶接であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記折曲部の溶接により前記第１外板と前記第２外板とによって挟まれた内部空間（３０）を形成し、この内部空間の中に前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とが収納されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記外側フィンには、前記第１外板及び前記第２外板の夫々とは反対側に、板状の剛性強化部材（８、９）が接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記外側フィンと前記外側フィンとの間に、前記高温流体の流れる方向と平行に延在する棒状の剛性強化部材（１０、１１）を備え、
前記棒状の剛性強化部材は、前記外側フィンと前記第１外板又は前記第２外板に接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記第１外板と前記第１発電モジュール（１）との間に及び前記第２外板と前記第２発電モジュール（２）との間に、夫々挟まれて前記高温流体の流れる方向と平行に延在する複数本の内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）を更に備え、
前記内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）は、前記第１外板又は前記第２外板に接合されて設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項８】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板と前記第１発電モジュール（１）との間に及び前記第２外板と前記第２発電モジュール（２）との間に、夫々挟まれて前記高温流体の流れる方向と平行に延在する複数本の内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）を更に備え、
前記内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）は、前記第１外板又は前記第２外板に接合されて設けられていることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項９】
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とは、前記内側剛性強化部材の少なくとも一部を収納するための収納溝（１２）を有することを特徴とする請求項８に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記第１発電モジュール（１）及び前記第２発電モジュール（２）のそれぞれは、間隔（１３）をあけて設けられる複数の発電モジュールによって構成され、
前記内側剛性強化部材の少なくとも一部は、前記間隔に収容されていることを特徴とする請求項８に記載の熱電発電装置。
【請求項１１】
前記第１外板及び前記第２外板は、前記外側フィンとは反対側である前記ダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、
前記補強部は、前記外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項１２】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記外側フィンとは反対側である前記ダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、
前記補強部は、前記外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項１３】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触する第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に、前記第１外板及び前記第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記外側フィンとは反対側である前記ダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、
前記補強部は、前記外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項１４】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの対向する外表面に接触する発電モジュール（１）と、
前記発電モジュール（１）の反ダクト側である外表面に接触する第１外板（３）と、
前記ダクトにおいて前記発電モジュール（１）側とは反対側の外表面に直接または間接的に接触する第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に、前記第１外板及び前記第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記発電モジュール（１）を前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記外側フィンとは反対側である前記ダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、
前記補強部は、前記外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項１５】
前記補強部は、前記第１外板及び前記第２外板の夫々の前記ダクト側の表面を突出するように変形させた突出変形部（３ｃ、４ｃ）であることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項１６】
前記補強部は、前記第１外板及び前記第２外板の夫々の前記ダクト側の表面に一体に設けられたブロック状部材（１０３ｃ、１０４ｃ）であることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項１７】
前記突出変形部（３ｃ、４ｃ）は、前記外側フィンの端部と重なる部分から前記折曲部にわたって設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の熱電発電装置。
【請求項１８】
前記ブロック状部材（１０３ｃ、１０４ｃ）は、前記外側フィンの端部と重なる部分から前記折曲部にわたって設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の熱電発電装置。
【請求項１９】
前記突出変形部（３ｃ、４ｃ）は、前記第１外板（３）及び前記第２外板（４）の夫々と前記外側フィンとの接合部を避けた位置に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の熱電発電装置。
【請求項２０】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記第１外板及び前記第２外板を補強する補強部であるとともに、前記外側フィンよりに隣接して設けられて前記外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２１】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
夫々の内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの相対向する外表面に前記ダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触する第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に、前記第１外板及び前記第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記第１発電モジュール（１）と前記第２発電モジュール（２）とを前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記第１外板及び前記第２外板を補強する補強部であるとともに、前記外側フィンよりに隣接して設けられて前記外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２２】
内部に低温流体が流れるダクト（７）と、
内部に熱発電素子が設けられ、前記ダクトの対向する外表面に接触する発電モジュール（１）と、
前記発電モジュール（１）の反ダクト側である外表面に接触する第１外板（３）と、
前記ダクトにおいて前記発電モジュール（１）側とは反対側の外表面に直接または間接的に接触する第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記低温流体が流れる方向と直交する方向の前記第１外板及び前記第２外板の両端に、前記第１外板及び前記第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により前記発電モジュール（１）を前記ダクトに押し付ける応力を発生しており、
前記第１外板及び前記第２外板は、前記第１外板及び前記第２外板を補強する補強部であるとともに、前記外側フィンよりに隣接して設けられて前記外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴とする熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、高温流体と低温流体とを用いて熱電発電を行う熱電発電装置に関する。特に、車両の排気を利用した熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の熱電発電装置がある。この装置では、発電モジュールと低温側部材及び高温側部材は作動時の夫々の熱膨張率が違うため、それにより発生する熱歪による発電モジュールの中の発電素子の破壊を懸念している。そしてそのために、発電モジュールと低温側部材及び高温側部材とを強固に固定しない構造としている。
【０００３】
また、発電モジュールと低温側部材及び高温側部材との間の熱移動を可能とするため、部材間に熱伝導部材等を入れ込むなどしながらボルトなどの締結部材を使用してその密着性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術によると、締結するためのボルト等の締結部材が新たに必要になり、部費点数が増え、製品の材料費、製造コストが増加する。また、このような部品点数の増加は熱交換性能に寄与しない熱容量が増加することになる。これにより、発電装置の作動初期における有効な熱の移動量の低下と、それに伴う発電量の低下が発生し、十分な性能が得られない。
【０００６】
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、発電性能の低下を抑制する熱電発電装置を提供することである。従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）とを備え、第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、外側フィンは、複数の波部を有して構成され、複数の波部の重なり方向は、第１外板及び第２外板の両端に設けられた折曲部と折曲部とを結ぶ方向と平行であり、この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と、第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生していることを特徴としている。
【０００９】
これによれば、外板は、第１流体が流れる方向と直交する方向の両端に互いに接近して溶接される折曲部を有し、この折曲部の溶接により発電モジュールをダクトに押し付ける応力を発生している。したがって、発電モジュールと第１外板と第２外板とダクトとの密着性が向上して発電性能が向上する。また、密着性を確保し維持するためにボルト等の締結部材が不要であるから、熱交換性能に寄与しない部材による熱容量の増加を抑制できる。したがって、発電装置の作動初期における有効な熱の移動量の低下及び発電量の低下が発生せず、十分な性能が得られる熱電発電装置を提供できる。
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生しており、第１外板と第１発電モジュール（１）との間に及び第２外板と第２発電モジュール（２）との間に、夫々挟まれて高温流体の流れる方向と平行に延在する複数本の内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）を更に備え、内側剛性強化部材（１０ｒ、１１ｒ）は、第１外板又は第２外板に接合されて設けられていることを特徴としている。
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生しており、第１外板及び第２外板は、外側フィンとは反対側であるダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、補強部は、外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴としている。
【００１０】
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触する第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に、第１外板及び第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生しており、
第１外板及び第２外板は、外側フィンとは反対側であるダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、補強部は、外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴としている。
【００１１】
この熱電発電装置によれば、外板は、第１流体が流れる方向と直交する方向の両端に、少なくとも一方の外板が弾性変形した状態で他方の外板に接近して溶接される折曲部を有する。この折曲部の溶接により第１発電モジュールと第２発電モジュールとをダクトに押し付ける応力を発生している。したがって、各発電モジュールと第１外板及び第２外板との密着性、各発電モジュールとダクトとの密着性が向上することで、発電性能が向上する。また、この密着性を確保し維持するためにボルト等の締結部材が不要であるから、熱交換性能に寄与しない部材による熱容量の増加を抑制できる。したがって、発電装置の作動初期における有効な熱の移動量の低下及び発電量の低下が発生せず、十分な性能が得られる熱電発電装置を提供できる。
【００１２】
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの対向する外表面に接触する発電モジュール（１）と、発電モジュール（１）の反ダクト側である外表面に接触する第１外板（３）と、ダクトにおいて発電モジュール（１）側とは反対側の外表面に直接または間接的に接触する第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に、第１外板及び第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により発電モジュール（１）をダクトに押し付ける応力を発生しており、
第１外板及び第２外板は、外側フィンとは反対側であるダクト側の表面に補強部（３ｃ、４ｃ；１０３ｃ、１０４ｃ）を有し、補強部は、外側フィンの端部と重なる部分を少なくとも有することを特徴としている。
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触された第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられ高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生しており、
第１外板及び第２外板は、第１外板及び第２外板を補強する補強部であるとともに、外側フィンよりに隣接して設けられて外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴としている。
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、夫々の内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの相対向する外表面にダクトを挟むように夫々接触する第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）との反ダクト側である外表面に夫々接触する第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に、第１外板及び第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により第１発電モジュール（１）と第２発電モジュール（２）とをダクトに押し付ける応力を発生しており、
第１外板及び第２外板は、第１外板及び第２外板を補強する補強部であるとともに、外側フィンよりに隣接して設けられて外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴としている。
開示された熱電発電装置のひとつは、内部に低温流体が流れるダクト（７）と、内部に熱発電素子が設けられ、ダクトの対向する外表面に接触する発電モジュール（１）と、発電モジュール（１）の反ダクト側である外表面に接触する第１外板（３）と、ダクトにおいて発電モジュール（１）側とは反対側の外表面に直接または間接的に接触する第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反発電モジュール側である外表面に夫々設けられて高温流体に接触する外側フィン（５、６）と、を備え、
第１外板及び第２外板は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板及び第２外板の両端に、第１外板及び第２外板の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部（３ａ、４ａ）を有し、
この折曲部の溶接により発電モジュール（１）をダクトに押し付ける応力を発生しており、
第１外板及び第２外板は、第１外板及び第２外板を補強する補強部であるとともに、外側フィンよりに隣接して設けられて外側フィンよりも剛性が低い剛性低下部（２０３ｃ、２０４ｃ；３０３ｃ、３０４ｃ）を有することを特徴としている。
【００１３】
この熱電発電装置によれば、外板は、第１流体が流れる方向と直交する方向の両端に、少なくとも一方の外板が弾性変形した状態で他方の外板に接近して溶接される折曲部を有し、この折曲部の溶接により発電モジュールをダクトに押し付ける応力を発生している。したがって、発電モジュールと第１外板及び第２外板との密着性、発電モジュールとダクトとの密着性が向上することで、発電性能が向上する。また、密着性を確保し維持するためにボルト等の締結部材が不要であるから、熱交換性能に寄与しない部材による熱容量の増加を抑制できる。したがって、発電装置の作動初期における有効な熱の移動量の低下及び発電量の低下が発生せず、十分な性能が得られる熱電発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における熱電発電装置の一部を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における熱電発電装置の斜視図である。
【図３】第１実施形態における図１の矢印Ｚ３方向から見た熱電発電装置の平面図である。
【図４】第１実施形態における図３の矢印Ｚ４方向から見た右側面図である。
【図５】第１実施形態における外側フィンの剛性を説明する斜視図である。
【図６】第１実施形態における外側フィンの一部拡大図である。
【図７】第２実施形態における熱電発電装置の平面図である。
【図８】第２実施形態における熱電発電装置の右側面図である。
【図９】第３実施形態における熱電発電装置の平面図である。
【図１０】第３実施形態における熱電発電装置の右側面図である。
【図１１】第３実施形態における棒状の剛性強化部材が断面矩形である場合の斜視図である。
【図１２】第３実施形態の変形例における棒状の剛性強化部材が矩形管型である場合の斜視図である。
【図１３】第３実施形態の変形例における棒状の剛性強化部材がアングル型である場合の斜視図である。
【図１４】第３実施形態の変形例における棒状の剛性強化部材が断面Ｕ字状のチャンネル型である場合の斜視図である。
【図１５】第４実施形態における熱電発電装置の平面図である。
【図１６】第４実施形態における熱電発電装置の右側面図である。
【図１７】第４実施形態に対する比較例となる発電モジュールの外観を示す説明図である。
【図１８】第４実施形態における収納溝が形成された発電モジュールの外観を示す説明図である。
【図１９】第４実施形態の変形例における分割部が設けられた発電モジュールの外観を示す説明図である。
【図２０】熱電発電装置の製造方法の一例を示す説明図である。
【図２１】図２０に示す製造方法の過程において、第１外板を加圧し変形させた状態を示す説明図である。
【図２２】熱電発電装置に共通する特性の一例を示す特性図である。
【図２３】第５実施形態の熱電発電装置の斜視図である。
【図２４】第５実施形態の熱電発電装置の平面図である。
【図２５】第５実施形態の突出部を示した部分側面図である。
【図２６】第５実施形態の突出部を示した部分断面図である。
【図２７】第６実施形態の突出部を示した部分側面図である。
【図２８】第６実施形態の突出部を示した部分断面図である。
【図２９】第７実施形態の熱電発電装置の平面図である。
【図３０】第７実施形態の突出部を示した部分側面図である。
【図３１】第７実施形態の突出部について他の形態を示した部分側面図である。
【図３２】第８実施形態の熱電発電装置の斜視図である。
【図３３】第９実施形態の熱電発電装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１ないし図６を用いて詳細に説明する。図１は、熱電発電装置１００の一部断面構成図である。第１発電モジュール１と第２発電モジュール２とは、素子の酸化防止のため扁平な箱形の気密ケースの内部に収納されている。したがって、発電モジュール１、２は、外観的には板状の箱としか見えないが、薄いステンレスから構成された気密ケースの内部には多数のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に網状に連結されている。発電モジュールは、一方の面に高温部が接触し、他方の面に低温部が接触することで発電する。
【００１９】
各発電モジュール１、２の一面は、高温部を成す第１外板３と第２外板４とに接触されている。第１外板３及び第２外板４を総称して単に外板３、４と呼ぶことがある。第１外板３と第２外板４とは両端同士が互いに溶接されるように折り曲げられている。この折り曲げられた部分である折曲部３ａ、４ａは、ダクト７の中を低温流体が流れる方向と平行な方向に溶接されたシーム溶接又はレーザー溶接で互いに溶接されている。この溶接により第１外板３と第２外板４とによって囲まれた内部空間３０が形成されている。第１外板３と第２外板４とによって囲まれた内部空間３０には発電モジュール１、２とダクト７が収納されている。ダクト７は、アルミニウム製又はステンレス製であり内部に自動車エンジンの冷却水から成る低温流体が流れる。ダクト７は、扁平な表裏の外表面を持つ。
【００２０】
第１外板３と第２外板４との反発電モジュール側である外側（図１の上方及び下方）には外側フィン５、６が夫々設けられている。この外側フィン５、６に接して高温流体となる自動車エンジンの排気が流れる。発電モジュール１、２の他の表面である内側表面は、低温部を成すダクト７の外表面に接触されている。ダクト７の内部は、複数の流通路に区切られ、この流通路の内部に低温流体となる冷却水が流れる。
【００２１】
なお、図１に示したのは１つの発電ユニットからなる熱電発電装置１００であるが、このような発電ユニットを複数積層してもよい。この場合においても積層された発電ユニット相互間に位置する外側フィン５、６に接して高温流体が流れる。
【００２２】
第１外板３と第２外板４とは、組み付け時において、折曲部３ａ、４ａが互いに重なり部分を増加させるように矢印Ｙ１１〜Ｙ１４のごとく加圧されている。この加圧された状態で折曲部３ａ、４ａは、互いにシーム溶接又はレーザー溶接よって溶接されている。したがって、第１外板３と第２外板４とには発電モジュール１、２を挟みこむような応力が作用して製品が完成している。これにより発電モジュール１、２は第１外板３と第２外板４とダクト７とに密接し易くなる。つまり、応力による加圧力は、ダクト７と発電モジュール１、２の間及び発電モジュール１、２と第１外板３及び第２外板４との間に作用し、これらの間に圧力接触部を形成している。
【００２３】
図２は、熱電発電装置１００全体の斜視図である。この熱電発電装置１００は、図２の上方から下方に向けて外側フィン５、第１外板３、第１発電モジュール１、ダクト７、第２発電モジュール２、第２外板４、外側フィン６と構成された積層体である。ダクト７の内部には矢印Ｙ２１、Ｙ２２のように低温流体が流れる。外側フィン５、６の内部には外側フィン５、６と接触しながら高温流体が矢印Ｙ２１、Ｙ２２のように流れ、高温流体と外側フィン５、６とが熱交換する。
【００２４】
図３は、図１の矢印Ｚ３方向から見た熱電発電装置１００の平面図である。図４は、図３の矢印Ｚ４方向から見た右側面を示す。図３の矢印Ｙ３１方向が高温流体の流れる方向である。また、低温流体となるエンジン冷却水は、図３の矢印Ｙ３２のように高温流体と直交して流れる。低温流体は、図１の中心部に設置され分割された流路を複数持つダクト７の内部を流れる。このダクト７の一表面側と他表面側とに発電モジュール１、２が設置されている。これらの一対の発電モジュール１、２は、内側にダクト７を挟んでおり、更に、外側は第１外板３と第２外板４とによって挟まれている。外側フィン５、６相互間の幅Ｗ４は、一例として３５ｍｍである。
【００２５】
図５は、外側フィン５、６の剛性を説明する斜視図である。外側フィン５、６は波状に延伸する方向に伸び縮みしやすく剛性が弱い。一方、それと直角方向には伸び縮みしにくく剛性が高い。
【００２６】
また図１において、矢印Ｙ１１〜Ｙ１４に示す加圧力の影響で第１外板３と第２外板４とには曲げ応力が加わる。よってこの曲げ応力に耐える剛性が必要になる。したがって、図１の矢印Ｙ１１、Ｙ１２と直交する左右方向つまり折曲部３ａ、４ａを結ぶ方向の剛性を強くすることが望ましい。図３及び図４から判明するように、折曲部３ａ、４ａを結ぶ方向は高温流体が流れる矢印Ｙ３１の方向である。したがって、図５のように外側フィン５、６は高温流体が流れる矢印Ｙ３１の方向の剛性を強くし、それと直角方向の剛性を弱くしている。
【００２７】
図６は、外側フィン５の一部拡大図である。波型に折り曲げられた外側フィン５は波の進行方向に剛性が弱く、波の重なり方向に合成が強くなる。このような外側フィン５が第１外板３にロウ付けされることにより、第１外板３の剛性も強化される。この結果、第１外板３と第２外板４と発電モジュール１、２との間に熱伝達を阻害する隙間が生じにくくなる。図６では、外側フィン５、６として、隣り合うフィン同士の位置が多少オフセットして分断されているオフセットフィンが採用されている。
【００２８】
なお、上記隙間が生じる可能性のある圧力接触部にグラファイトシートなどの熱伝導部材を挟み込んでもよい。このような熱伝導部材を圧力接触部に設けることで、圧力接触部に隙間ができる要因となる多少の高低差又は凹凸を熱伝導部材が吸収し、熱伝導性を維持することができる。
【００２９】
（第１実施形態の作用効果）
第１実施形態では、内部に低温流体が流れる扁平な表裏の外表面を持つダクト７と、ダクト７の外表面にこのダクト７を挟むように接触され、内部に熱発電素子が設けられた発電モジュール１、２とを備えている。かつ、発電モジュール１、２の反ダクト側である外側に第１外板３及び第２外板４が夫々接触されている。更に、第１外板３及び第２外板４の夫々の反発電モジュール側である外側に外側フィン５、６が接合されている。
【００３０】
第１外板３及び第２外板４は、低温流体が流れる方向と直交する方向の両端に互いに接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部３ａ、４ａを有している。この折曲部３ａ、４ａの溶接により発電モジュール１、２をダクト７に押し付ける応力を発生している。
【００３１】
この折曲部３ａ、４ａの溶接により発電モジュール１、２をダクト７に押し付ける応力を発生し、かつ維持している。したがって、発電モジュール１、２と第１外板３と第２外板４との間、及び発電モジュール１、２とダクト７との間の密着性が向上し、発電性能が向上する。また、密着性を確保し、維持するために溶接を用いるから、ボルト等の締結部材が不要である。よって、熱交換性能に寄与しない熱容量が増加することが無い。この結果、熱電発電装置の作動初期における熱の移動量の低下及び発電量の低下が発生しない。よって、十分な性能が得られる。
【００３２】
第１実施形態では、加圧された状態で折曲部３ａ、４ａは、互いにシーム溶接又はレーザー溶接よって線状に溶接されている。したがって、外板３、４には発電モジュール１、２を挟みこむような応力が作用している。これにより発電モジュール１、２は外板３、４とダクト７とに密接する。また、加圧力はダクト７と発電モジュール１、２の間及び発電モジュール１、２と外板３、４の間に作用し、これらの間に良好な圧力接触部を形成している。
【００３３】
第１実施形態においては、後述する図２１に示すように、第１外板３及び第２外板４は、発電モジュール１、２の端部３ｔ又は端部３ｔの外側にて曲げられて弾性変形している。これによれば、端部３ｔ相互間はフラットな圧力接触部を維持しながら、弾性変形した第１外板３と第２外板４とが元に戻ろうとする反力にて発電モジュール１、２と第１外板３と第２外板４とダクト７との密着性を向上させることができる。
【００３４】
第１実施形態では、折曲部３ａ、４ａの溶接は、低温流体が流れる方向に沿って延伸する溶接部３４を持つシーム溶接又はレーザー溶接である。これによれば、折曲部３ａ、４ａ同士を強固に溶接することができる。なお折曲部３ａの端面３ｂを溶接してもよい。
【００３５】
第１実施形態では、折曲部３ａ、４ａの溶接により第１外板３と第２外板４によって挟まれた内部空間３０を形成し、この内部空間３０の中に発電モジュール１、２が収納される。また、第１実施形態では、外側フィン５、６を撫でて高温流体が低温流体と直交する方向に流れる。したがって、外側フィン５、６には、高温流体が低温流体に対して交差する方向に流れる。外側フィン５、６は、複数の波部を有して構成される。この複数の波部は、図６のように低温流体の流れる矢印Ｙ６１方向に並行に波の進行方向を有し、高温流体の流れる矢印Ｙ６２方向に並行に波の重なり方向を有する。したがって、複数の波部は、波の進行方向が低温流体の流れる方向に対して平行である。また、複数の波部は、波の進行方向が低温流体の流れる方向に対して交差してもよい。
【００３６】
これによれば、波と波の間を高温流体が流れやすく、かつ、外側フィン５、６は、高温流体の流れる方向の剛性を強くすることができる。この結果、外側フィン５、６が接合された第１外板３と第２外板４も高温流体の流れる方向の剛性を強くすることができる。一方、第１外板３及び第２外板４は、高温流体が流れる方向の両端に互いに接近して溶接される折曲部３ａ、４ａを有している。この折曲部３ａ、４ａの溶接により発電モジュール１、２をダクト７に押し付ける応力を発生している。したがって、この応力に対する剛性を外側フィン５、６によって強くすることができ、密着性を確実に保つことができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００３８】
図７は、第２実施形態を示す熱電発電装置の平面図である。図８は、右側面を示す。図８に示すように、第２実施形態では左右の外側フィンの夫々の反外板側となる外側に板状の剛性強化部材８、９をはりつけている。この剛性強化部材８、９の材質は金属又はセラミックである。板状の剛性強化部材８、９と外側フィン５、６とは接着、又は、ロウ付けにて接合される。これにより外側フィン５、６と第１外板３と第２外板４との剛性強化を図ることができる。特に、外側フィンとして、隣り合うフィン同士の位置が多少オフセットして分断されている図６のようなオフセットフィンの剛性強化を図ることができるメリットが大きい。オフセットフィン自体は公知であるが、熱交換性能が優れる。なおフィンはオフセットフィンに限るものではない。オフセットしていないウェーブフィンの採用も可能である。
【００３９】
（第２実施形態の作用効果）
第２実施形態によれば、外側フィン５、６には、第１外板３及び第２外板４の夫々とは反対側に、板状の剛性強化部材８、９が接合されている。換言すれば、外側フィン５、６の反外板側である外側に板状の剛性強化部材８、９が接合されている。これによれば、第１外板３と第２外板４とにおける高温流体の流れる方向の剛性を強くすることができる。一方、第１外板３と第２外板４とは、高温流体が流れる方向の両端に互いに接近して溶接される折曲部３ａ、４ａを有している。そして、この折曲部３ａ、４ａの溶接により発電モジュール１、２をダクト７と第１外板３と第２外板４とに押し付ける応力を発生している。この応力に対する剛性を板状の剛性強化部材８、９にて強くすることができ、密着性を確実に保つことができる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部分を説明する。図９及び図１０において、第１外板３と第２外板４との外側に位置する外側フィン５、６の中に、つまり外側フィン５、６に混じって、一例として合計８本の棒状の剛性強化部材１０、１１を挿入している。この剛性強化部材１０、１１は、図１１のように断面矩形の金属棒材を使用しているが、図１２のような矩形管型、図１３のようなアングル型、図１４のような断面Ｕ字状のチャンネル型等を採用できる。棒状の剛性強化部材１０、１１が延伸する方向は、高温流体が流れる向きと平行であるため高温流体の流れをさまたげることが少ない。剛性強化部材１０、１１の相互間には分断された外側フィン５、６が配設されている。剛性強化部材１０、１１は、外側フィン５、６と第１外板３と第２外板４とにロウ付けされている。
【００４１】
（第３実施形態の作用効果）
第３実施形態によれば、外側フィン５、６に混じって、高温流体の流れる方向と平行に延在する複数本の棒状の剛性強化部材１０、１１が外側フィン５、６と第１外板３と第２外板４とに接合されている。
【００４２】
これによれば、高温流体の流れる方向の剛性を強くすることができる。一方、第１外板３と第２外板４とは、高温流体が流れる方向の両端に互いに接近して溶接される折曲部３ａ、４ａを有している。この折曲部３ａ、４ａの溶接により発電モジュール１、２をダクト７と第１外板３と第２外板４とに押し付ける応力を発生している。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。図９及び図１０の第３実施形態において外側フィン５、６の間に棒状の剛性強化部材１０、１１を設置したが、外側フィン５、６の設置面積が少なくなる。これを考慮して第４実施形態では、図１５及び図１６のように、外側フィン５、６の内側に内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒを設置したものである。内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒは、第１外板３及び第２外板４に接合されている。また内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒは、第１外板３及び第２外板４と発電モジュール１、２との夫々の間に挟まれて設けられる。しかし、これによって、内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒが第１外板３と第２外板４、又は発電モジュール１、２と干渉する。
【００４４】
そのため、第１外板３と第２外板４、又は発電モジュール１、２に内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒの少なくとも一部を収納するための収納溝を形成してもよい。また、発電モジュール１、２を所定の間隔をあけて設けられた複数のモジュールによって構成することにより、発電モジュール１、２において分割部１３を形成することができる。内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒと発電モジュール１、２との干渉を避けるために、分割部１３は、内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒの少なくとも一部を収容するために用いることができる。
【００４５】
以下これについて説明する。第１実施形態では図１７のように端面が四角形の箱から成る発電モジュール１、２を採用した。これと比較して第４実施形態では、図１８に示すように、発電モジュール１、２には、内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒの一部を収納する収納溝１２が設けられている。図１９に示すように、発電モジュール１、２は、分割部１３である所定の間隔をあけて設けられた複数のモジュールによって構成されている。この分割部１３には内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒの一部を収納することができる。これによって、内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒが、第１外板３と第２外板４、又は発電モジュール１、２と干渉するのを避けることができる。
【００４６】
（第４実施形態の作用効果）
第４実施形態によれば、第１外板３と第２外板４と発電モジュール１、２との間に高温流体の流れる方向と平行に延在する複数本の内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒが第１外板３と第２外板４とに接合されて設けられている。これによれば、内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒによって第１外板３と第２外板４との剛性を強化できるから、応力に対する剛性を強くすることができ、密着性を確実に保つことができる。
【００４７】
第４実施形態によれば、発電モジュール１、２に内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒを収納するための収納溝１２又は分割部１３が設けられている。これによれば、第１外板３と第２外板４と発電モジュール１、２の間に干渉を避けて内側剛性強化部材１０ｒ、１１ｒを収納することができる。
【００４８】
（製造方法）
以下上記第１〜第４実施形態に概略共通する発電装置の製造方法について便宜上第１実施形態を用いて説明する。図２０に示すように、第１外板３と第２外板４とをお互いに組み合わせて加圧装置の受け治具２１と加圧治具２２との間に設置する。そしてプレスにてこれらの治具２１、２２に矢印Ｙ２０のように圧力を印加する。これにより折曲部３ａ、４ａが互いに重なり部分を増加させるように矢印Ｙ１１〜Ｙ１４のごとく加圧される。図２１のように、第１外板３又は第２外板４は、発電モジュール１、２の端部３ｔにて曲げられて弾性変形し、加圧された状態で折曲部３ａ、４ａは、互いに溶接機によって溶接される。したがって、第１外板３と第２外板４とは発電モジュール１、２を挟みこむような応力が作用したまま結合される。これにより発電モジュール１、２は第１外板３と第２外板４とダクト７とに密接しようとする。また、加圧力を示す矢印Ｙ１１〜Ｙ１４はダクト７と発電モジュール１、２の間及び発電モジュール１、２と第１外板３と第２外板４との間に作用し良好な圧力接触部を形成する。なお、上記熱電発電装置の製造方法は、その他の実施形態においても応用できる。
【００４９】
（製造方法の作用効果）
上記熱電発電装置の製造方法は、内部に低温流体が流れるダクト７と、このダクト７に接触された発電モジュール１、２と、発電モジュール１、２の外側に夫々接触された第１外板３と第２外板４とを備えた熱電発電装置に適用される。
【００５０】
製造に当たり、まず、第１外板３及び第２外板４を相対向させて、この第１外板３及び第２外板４との間に発電モジュール１、２とダクト７とを配設する配設工程を有する。次に、第１外板３及び第２外板４が互いに接近するように加圧し、第１外板３及び第２外板４を発電モジュール１、２に押し付ける応力を発生させる加圧工程を有する。またこの応力が発生させながら、第１外板３と第２外板４とを溶接して加圧状態を維持させる溶接工程を有する。
【００５１】
これによれば、第１外板３及び第２外板４を発電モジュール１、２に押し付ける応力を発生させながら、第１外板３と第２外板４とを溶接するから、発電モジュール１、２と外板３、４とダクト７との密着性が向上する。この結果、発電性能が向上する。また、密着性を確保し、維持するためのボルト等の締結部材が不要であるから、熱交換性能に寄与しない熱容量が増加することが無い。この結果、熱電発電装置が作動初期における熱の移動量の低下及び発電量の低下が発生せず、十分な性能が得られる。
【００５２】
以下これについて図２２を用いて説明する。図２２は、横軸に時間Ｔの経過を取り、縦軸に排気から成る高温ガスの流量Ｑと熱交換量ひいては発電量Ｗを示している。時間Ｔ１にて高温ガスが外側フィン５、６の中に流入を開始する。それによって発電を開始するが、実施形態の特性Ｃ１は発電量Ｗの立ち上がりが早い。一方、比較例としての上記応力の無い開発過程における装置の特性Ｃ２では、密着性が悪いため、発電量Ｗの立ち上がりが比較的遅い。特性Ｃ１と特性Ｃ２の差分領域Ｒ１２の面積は実施形態に係る熱電発電装置による性能向上分を示している。
【００５３】
（第５実施形態）
次に第５実施形態について図２３〜図２６を参照して説明する。第５実施形態については、前述の実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００５４】
図に示すように、第１外板３は、外側フィン５とは反対側であるダクト７側の表面にリブ３ｃを有する。リブ３ｃは、第１外板３のダクト７側の表面を突出するように変形させた突出変形部である。リブ３ｃは、第１外板３の剛性を高めることができる補強部である。リブ３ｃは、第１外板３を外側フィン５側の表面からダクト７側に向けてプレス加工することによりダクト７側の表面を突出するように変形させて、製造することができる。図２３及び図２４に図示するように、リブ３ｃは第１外板３において複数個設けられている。各リブ３ｃは、第１外板３において高温流体が流れる方向の長さ全体にわたって延びるように設けられている。各リブ３ｃは、第１外板３において両端の折曲部３ａと折曲部３ａとを結ぶように延びて設けられている。複数個のリブ３ｃは、第１外板３において低温流体が流れる方向に外側フィン５の長さ全体にわたって間隔をあけて設けられている。
【００５５】
図２５に図示するように、リブ３ｃは、少なくとも外側フィン５の端部と重なる部分を有する。この構成によれば、フィンとリブ３ｃとのオーバーラップ構造により、製造時に第１外板３を加圧する際に、加圧時の応力を分散することができる。したがって、外側フィン５の端部付近において、第１外板３の剛性が大きく低下する事態を回避でき、熱電発電装置１００の耐久性を向上することができる。
【００５６】
さらにリブ３ｃは、外側フィン５の端部と重なる部分から折曲部３ａにわたって設けられている。この構成によれば、第１外板３と第２外板４の溶接後の、スプリングバック発生時に応力分散の効果を奏する。したがって、第１外板３の剛性が大きく低下する事態を回避でき、熱電発電装置１００の耐久性を向上することができる。
【００５７】
図２６に示すように、リブ３ｃは、第１外板４と外側フィン５との接合部を避けた位置に設けられている。この構成によれば、第１外板３に接合される外側フィン５における接合部を確保することができる。したがって、第１外板４と外側フィン５との接合部においてろう付けされていない面積を抑制できるので、第１外板３の剛性を確保することができる。第１外板３におけるリブ３ｃに関わる以上の記載は、第２外板４におけるリブ４ｃについても同様である。以上の記載は、第１外板３を第２外板４に、リブ３ｃをリブ４ｃにそれぞれ置き換えることができる。
【００５８】
（第６実施形態）
次に第６実施形態について図２７及び図２８を参照して説明する。第６実施形態については、前述の実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００５９】
第６実施形態は、第５実施形態におけるリブ３ｃ及びリブ４ｃに対して、ブロック状部材１０３ｃ及びブロック状部材１０４ｃが相違する。ブロック状部材１０３ｃは、第１外板３のダクト７側の表面に一体に設けられた部材である。ブロック状部材１０３ｃは、接合前は第１外板３とは別部品である。ブロック状部材１０３ｃは、第１外板３に対して、ろう付け接合、溶接等により接合されて第１外板３に一体に設けられる。ブロック状部材１０３ｃは、第１外板３の剛性を高めることができる補強部である。
【００６０】
図２７に図示するように、ブロック状部材１０３ｃは、少なくとも外側フィン５の端部と重なる部分を有する。この構成によれば、フィンとブロック状部材１０３ｃとのオーバーラップ構造により、製造時に第１外板３を加圧する際に、加圧時の応力を分散することができる。したがって、外側フィン５の端部付近において、第１外板３の剛性が大きく低下する事態を回避でき、熱電発電装置１００の耐久性を向上することができる。また、図２８に示すように、ブロック状部材１０３ｃは、第１外板４と外側フィン５との接合部を避けた位置に設けられている。
【００６１】
ブロック状部材１０３ｃは、外側フィン５の端部と重なる部分から折曲部３ａにわたって設けられている。この構成によれば、第１外板３と第２外板４の溶接後の、スプリングバック発生時に応力分散の効果を奏する。したがって、第１外板３の剛性が大きく低下する事態を回避でき、熱電発電装置１００の耐久性を向上することができる。
【００６２】
また、ブロック状部材１０４ｃは、第６実施形態で説明したブロック状部材１０３ｃと同様の構成を有し、前述した同様の作用効果を奏する。この場合、第６実施形態で説明した作用効果において第１外板３を第２外板４に置き換えることができる。
【００６３】
（第７実施形態）
次に第７実施形態について図２９〜図３１を参照して説明する。第７実施形態については、前述の実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００６４】
第７実施形態は、補強部についての他の形態である。図２９及び図３０に示すように、第１外板３は、剛性低下部２０３ｃを有する。剛性低下部２０３ｃは、外側フィン５よりに隣接して設けられて、外側フィン５よりも剛性が低い部分である。剛性低下部２０３ｃは、外側フィン５よりも簡素な構成や板厚の薄い部分である。例えば、剛性低下部２０３ｃは、第１外板３から垂直に突出する薄板状のフィンで形成することができる。
【００６５】
剛性低下部２０３ｃは、外側フィン５から離れるにつれて段階的に突出高さが小さくなる突出片によって構成できる。突出片３ｃ１は、最も外側フィン５に近く外側フィン５に隣接している。突出片３ｃ２は、突出片３ｃ１に隣接して、突出片３ｃ１よりも、突出高さが低く、外側フィン５から離れている。突出片３ｃ３は、突出片３ｃ２に隣接して、突出片３ｃ２よりも、突出高さが低く、外側フィン５から離れている。第１外板３における剛性低下部２０３ｃに関わる以上の記載は、第２外板４における剛性低下部２０４ｃについても同様である。以上の記載は、第１外板３を第２外板４に、剛性低下部２０３ｃを剛性低下部２０４ｃに、突出片３ｃ１、突出片３ｃ２及び突出片３ｃ３を突出片４ｃ１、突出片４ｃ２及び突出片４ｃ３に、それぞれ置き換えることができる。
【００６６】
また、剛性低下部２０３ｃは、図３１に示す剛性低下部３０３ｃに置き換えることができる。剛性低下部３０３ｃは、外側フィン５から離れても突出高さが同じに設定されている。第１外板３における剛性低下部３０３ｃに関わる以上の記載は、第２外板４における剛性低下部３０４ｃについても同様である。以上の記載は、第１外板３を第２外板４に、剛性低下部３０３ｃを剛性低下部３０４ｃに、それぞれ置き換えることができる。
【００６７】
剛性低下部２０３ｃ、２０４ｃ、３０３ｃ、４０３ｃは、少なくとも外側フィン５の端部と重なる部分を有する。この構成によれば、フィンと各剛性低下部とのオーバーラップ構造により、製造時に外板を加圧する際に、加圧時の応力を分散することができる。したがって、外側フィン５の端部付近において、外板の剛性が大きく低下する事態を回避でき、熱電発電装置１００の耐久性を向上することができる。
【００６８】
（第８実施形態）
次に第８実施形態について図３２を参照して説明する。第８実施形態については、前述の実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００６９】
第８実施形態は、第１実施形態の熱電発電装置１００に対して、発電モジュールをダクト７の片側のみに有する点が相違する。
【００７０】
第８実施形態の熱電発電装置１００は、ダクト７と、ダクト７の対向する外表面に接触する第１発電モジュール１と、を備える。熱電発電装置１００は、さらに第１発電モジュール１の反ダクト７側である外表面に接触する第１外板３と、ダクト７において第１発電モジュール１側とは反対側の外表面に直接または間接的に接触する第２外板４と、を備える。
【００７１】
図３２に示す例では、ダクト７と第２外板４とは、熱伝導性部材１０２を介して接触する。つまり、ダクト７と第２外板４とは部材を介するため、間接的に接触している。また、第８実施形態の熱電発電装置１００は、熱伝導性部材１０２を備えず、ダクト７と第２外板４とが直接接触する構成とすることもできる。第８実施形態の熱電発電装置１００においても、前述の各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
（第９実施形態）
次に第９実施形態について図３３を参照して説明する。第９実施形態については、前述の実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００７３】
第９実施形態は、第１実施形態の熱電発電装置１００に対して、第１外板３及び第２外板４のうち、一方の外板のみを弾性変形させた状態で折曲部にて溶接を行う装置である点が相違する。
【００７４】
図３３のように、第１外板３及び第２外板４は、低温流体が流れる方向と直交する方向の第１外板４３及び第２外板４の両端に、第１外板３及び第２外板４の少なくとも一方が他方に対して接近するように弾性変形した状態で溶接される折曲部３ａ、４ａを有する。この折曲部の溶接により第１発電モジュール１と第２発電モジュール２とをダクト７に押し付ける応力を発生している。第９実施形態の熱電発電装置１００においても、前述の各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造はあくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００７６】
上記第１実施形態においては、図１のように、第１外板３を第２外板４よりも小さくして、第１外板３を第２外板４に被せるようにして組み付けるが、第１外板３と第２外板４とを同じ大きさにして互いに位置をずらせて組み付けてもよい。
【００７７】
上記第１実施形態においては、第１外板３と第２外板４とを溶接して、第１外板３と第２外板４とで囲まれた内部空間３０を密封した。しかし、完全に密封せず、高温ガスである高温流体が内部空間３０内の発電モジュール１、２に悪影響を及ぼさない程度にしてもよい。つまり、多数点のスポット溶接でもよい。
【００７８】
上記第１実施形態においては、発電モジュール１、２がステンレスから構成された気密ケースにて覆われ、この気密ケースの内部に多数のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に網状に連結されている。しかし、気密ケースが無く多数のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが、第１外板３と第２外板４とで囲まれた内部空間３０の内部に露出して設けられていてもよい。つまり気密ケースは必須のものではない。この場合は、内部空間３０をカバー等で密封することが好ましい。
【００７９】
また、第１実施形態においては、第１外板３及び第２外板４は、低温流体が流れる方向と直交する方向の両端に互いに接近するように弾性変形してから溶接される折曲部３ａ、４ａを有している。そして、この折曲部３ａ、４ａの結合により発電モジュール１、２をダクト７等に押し付ける応力を発生している。折曲部３ａ、４ａの接合面は平坦なものとしたが、互いに係合して後戻りしない鋸歯状の突起形状又はラビリンス形状を構成する凹凸形状を接合面に加工してもよい。
【００８０】
上記第１実施形態においては、第１外板３と第２外板４の発電モジュール１、２と接する部分は、平坦面としたが、任意の湾曲形状としてもよい。要は極力均一な応力が発電モジュール１、２に印加されるようにすればよい。また、第１外板３と第１発電モジュール１との間及び第２外板４と第２発電モジュール２との間に熱伝導に優れたグラファイトシート等の介在物を挟んでもよい。グラファイトシートの厚さは均一でなくてもよい。要は極力均一な応力が発電モジュールに印加され均一な熱伝導がなされるようにすればよい。
【００８１】
ダクト７内に低温流体と熱交換する低温フィンを設けてもよい。また第１実施形態ではダクト７内の低温流体の流路を分割したが、分割は、必須ではない。また、低温フィンは、ダクト７と一体に形成してもよい。この場合は、低温フィンはダクト７の内壁面から突出した襞状又は凹凸状のフィンとしてもよい。
【００８２】
第１実施形態においては、鉄板又はステンレス板から成る外板３、４の外側にステンレス又はアルミニウムの外側フィン５、６を、ロウ付け等で接合したが、外側フィン５、６を外板３、４と一体に連続して形成してもよい。この場合は、外側フィン５、６は外板３、４の表面から突出又は隆起した襞状のフィンとしてもよい。
【００８３】
第１実施形態に示した熱電発電装置１００を一つのユニットとして、複数ユニットを積層して全体の熱電発電装置を構成する場合は、ユニットを保持するフレームの中に各ユニットが挿入される。そして高温流体が各ユニット相互間の外側フィン５、６に流れ、低温流体は、各ダクト７の中に分流する。
【００８４】
熱電発電装置は、高温流体として自動車エンジンの排気、低温流体としてエンジン冷却水の例を示したが、その他の工業用ボイラの高温ガスを使用しても良く、自動車用に限らず排熱回収装置として活用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１、２…発電モジュール
３、４‥外板
３ａ、４ａ…折曲部
５、６…外側フィン
７…ダクト
８、９…剛性強化部材
１０、１１…剛性強化部材
１０ｒ、１１ｒ…内側剛性強化部材
２１…受け治具
２２…加圧治具
【図１】
0006390676.tif 000002
【図２】
0006390676.tif 000003
【図３】
0006390676.tif 000004
【図４】
0006390676.tif 000005
【図５】
0006390676.tif 000006
【図６】
0006390676.tif 000007
【図７】
0006390676.tif 000008
【図８】
0006390676.tif 000009
【図９】
0006390676.tif 000010
【図１０】
0006390676.tif 000011
【図１１】
0006390676.tif 000012
【図１２】
0006390676.tif 000013
【図１３】
0006390676.tif 000014
【図１４】
0006390676.tif 000015
【図１５】
0006390676.tif 000016
【図１６】
0006390676.tif 000017
【図１７】
0006390676.tif 000018
【図１８】
0006390676.tif 000019
【図１９】
0006390676.tif 000020
【図２０】
0006390676.tif 000021
【図２１】
0006390676.tif 000022
【図２２】
0006390676.tif 000023
【図２３】
0006390676.tif 000024
【図２４】
0006390676.tif 000025
【図２５】
0006390676.tif 000026
【図２６】
0006390676.tif 000027
【図２７】
0006390676.tif 000028
【図２８】
0006390676.tif 000029
【図２９】
0006390676.tif 000030
【図３０】
0006390676.tif 000031
【図３１】
0006390676.tif 000032
【図３２】
0006390676.tif 000033
【図３３】
0006390676.tif 000034