(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置され、熱交換領域を有する高温側の板部および低温側の板部と、
前記高温側の板部および前記低温側の板部の間に配置され、該高温側の板部および該低温側の板部によって温度差が付与される熱電変換モジュールと、を備えた熱電変換装置であって、
前記熱電変換モジュールは、前記高温側の板部および前記低温側の板部のそれぞれに対向して配置される複数の平面視矩形状の電極と、これら電極間に配置される複数の平面視矩形状の熱電変換素子と、を有し、
前記熱電変換素子における総断面積の、前記熱交換領域に対し占める割合である占有面積率が、１つの前記熱電変換素子の断面積が１ｍｍ２以下では２５％以下、１〜２．２５ｍｍ２では３０％以下、１６ｍｍ２超では６０％以下であり、
隣接する前記電極間のギャップが０．１〜５．０ｍｍとされ、
前記電極１つにあたり２つの前記熱電変換素子がギャップＧをおいて、かつ、その全周が該電極の表面に囲繞される状態に配置され、さらに、該熱電変換素子の前記ギャップＧ側以外の３辺と該電極の端縁までの距離が等距離であって距離Ｄとされ、該距離Ｄが前記ギャップＧの１／２に設定されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記高温側の板部および前記低温側の板部のうちの、少なくとも前記高温側の板部における前記熱電変換モジュール側の面と、前記電極との間に、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料からなる熱伝導部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記高温側の板部および前記低温側の板部のうちの、少なくとも前記高温側の板部に対向して配置される前記電極が、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記電極には、一対の前記熱電変換素子が、該熱電変換素子の全周が該電極の表面に囲繞される状態に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱電変換モジュールに温度差を与えて熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換式発電装置等の熱電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記熱電変換式発電装置は、離間した部位に温度差を与えることで高温部と低温部との間に電位差を生じさせるといったゼーベック効果を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するもので、温度差が大きいほど発電量が大きくなることが知られている。このような熱電変換素子は、複数を電極によって接合した熱電変換素子モジュールという形態で用いられる。例えば、管体の外面に熱電変換モジュールと低温部とを積層して管体の内部に加熱流体を導入することで、加熱される管体（高温部）と低温部との間に挟んだ熱電変換モジュールに温度差を生じさせて電気を取り出す構成の熱電変換式発電装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の熱電変換式発電装置のコストを、発電量を低下させることなく低減するには、熱電変換素子の使用数を減らすことが１つの効果的な対策である。しかし、熱電変換素子の使用数を単純に減らすことは、発電量の低下を招くとされてきた。そこで、例えば熱電変換素子への高温部からの熱の伝達量を多くするとともに熱電変換素子を通過して低温部に至る貫通熱量を多くすることが考えられるが、加熱流体の温度や設置スペースが一定あるいは有限である場合には困難であり、また、貫通熱量を増加させる熱交換効率にも限度があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、発電量を低下させることなく熱電変換素子の数を減らして効果的にコストを低減することを可能とする熱電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の熱電変換装置は、互いに対向配置され、熱交換領域を有する高温側の板部および低温側の板部と、前記高温側の板部および前記低温側の板部の間に配置され、該高温側の板部および該低温側の板部によって温度差が付与される熱電変換モジュールと、を備えた熱電変換装置であって、前記熱電変換モジュールは、前記高温側の板部および前記低温側の板部のそれぞれに対向して配置される複数の平面視矩形状の電極と、これら電極間に配置される複数の平面視矩形状の熱電変換素子と、を有し、前記熱電変換素子における総断面積の、前記熱交換領域に対し占める割合である占有面積率が、１つの前記熱電変換素子の断面積が１ｍｍ２以下では２５％以下、１〜２．２５ｍｍ２では３０％以下、１６ｍｍ２超では６０％以下であり、隣接する前記電極間のギャップが０．１〜５．０ｍｍとされ、前記電極１つにあたり２つの前記熱電変換素子がギャップＧをおいて、かつ、その全周が該電極の表面に囲繞される状態に配置され、さらに、該熱電変換素子の前記ギャップＧ側以外の３辺と該電極の端縁までの距離が等距離であって距離Ｄとされ、該距離Ｄが前記ギャップＧの１／２に設定されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明は、熱電変換モジュールを構成する熱電変換素子間の間隔を従来と比較して大きく取った構成をポイントとしている。すなわち、熱交換領域に複数の熱電変換素子を配列する場合、比較的粗の状態で配列する。これにより、１つ当たりの熱電変換素子に対する周囲の熱交換領域の面積が大きくなり、その熱交換領域の熱が熱電変換素子に伝達される。熱電変換素子が存在しない熱交換領域の面積の増大によって、その熱交換領域から熱電変換素子への熱の伝達効率が向上し、熱交換領域の熱交換量が増大する。このため、１つ当たりの熱電変換素子の貫通熱量が増大し、これによって発電量も増大する。したがって熱電変換素子の使用数を少なくしても全体の発電量は低減せず、熱電変換モジュールとして一定の発電量を確保することができる。その結果、熱電変換モジュールに搭載する熱電変換素子の使用量を低減してコストの低減を効果的に図ることができる。
【０００８】
本発明では、複数の前記熱電変換素子を有し、１つの該熱電変換素子の断面積が、
（Ａ）１ｍｍ２以下では前記占有面積率が２５％以下、
（Ｂ）１〜２．２５ｍｍ２では前記占有面積率が３０％以下、
（Ｃ）２．２５ｍｍ２超〜１６ｍｍ２では前記占有面積率が５０％以下、
（Ｄ）１６ｍｍ２超では前記占有面積率が６０％以下、
であることを特徴とする。
【０００９】
上記（Ａ）の場合、前記該占有面積率は、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、３％以下、１％以下のいずれかが選択される場合を含む。また、上記（Ｂ）の場合、前記該占有面積率は、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下のいずれかが選択される場合を含む。また、上記（Ｃ）の場合、前記該占有面積率は、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下のいずれかが選択される場合を含む。また、上記（Ｄ）の場合、前記該占有面積率は、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下のいずれかが選択される場合を含む。
【００１０】
また、本発明では、請求項１に記載の発明において、前記高温側の板部および前記低温側の板部のうちの、少なくとも前記高温側の板部における前記熱電変換モジュール側の面と、前記電極との間に、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料からなる熱伝導部を設けたことを特徴とする（請求項２）。この形態では、比較的高い熱伝導率を有する熱伝導部により集熱効果が増大し、熱交換領域から熱伝導部を経て熱電変換素子に達する熱量が効果的に増大する。このため、１つ当たりの熱電変換素子の発電量をより増大させることができ、コストの低減を促進させることができる。
【００１１】
また、本発明では、請求項１または２に記載の発明において、前記高温側の板部および前記低温側の板部のうちの、少なくとも前記高温側の板部に対向して配置される前記電極が、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料で構成されていることを特徴とする（請求項３）。この形態においても、電極が比較的高い熱伝導率を有するため、熱交換領域から当該電極を経て熱電変換素子に達する熱量が効果的に増大し、１つ当たりの熱電変換素子の発電量をより増大させることができる。しかも、電極そのものを請求項２に記載の熱伝導部として構成させることができるため、構成が簡素化し、コストの低減をさらに促進させることができる。
また、本発明では、請求項３に記載の発明において、前記電極には、一対の前記熱電変換素子が、該熱電変換素子の全周が該電極の表面に囲繞される状態に配置されていることを特徴とする（請求項４）。この形態によれば、熱電変換素子の全周が電極の表面に囲まれているため、熱電変換素子の全周から電極の熱が熱電変換素子に伝達される。この構成により、例えば熱電変換素子が電極の端部に設置されている場合と比べると電極から熱電変換素子に伝達される熱量は多く、したがって熱電変換素子に達する熱量の増大に伴う発電量の向上効果が一層促進される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発電量を低下させることなく熱電変換素子の数を減らして効果的にコストを低減することを可能とする熱電変換装置が提供されるといった効果を奏する。
【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変換式の発電装置の斜視図である。
【図２】同発電装置の正面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】１つ当たりの熱電変換素子の熱交換領域、素子間ギャップを示す図である。
【図５】一実施形態の熱電変換モジュールの電極（大型電極）および該電極に搭載される熱電変換素子を示す平面図である。
【図６】他の実施形態の発電装置における高温側の板部を示す断面図である。
【図７】実施例の発電装置の熱電変換モジュールを模式的に示す斜視図である。
【図８】実施例の発電装置の、素子間ギャップと１つ当たりの熱電変換素子の貫通熱量増加率の関係を示すプロット図である。
【図９】実施例の発電装置の、素子間ギャップと集熱効率の関係を示すプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］熱電変換式発電装置の基本構成
図１〜図３は、本発明の熱電変換装置を適用した熱電変換式発電装置１を示している。この発電装置１は、全体が扁平な直方体状であって、図１および図２で上下方向（図１でＺ方向）に離間して配設された低温室１０と高温室２０との間に、モジュール室３が形成された三層構造を有している。
【００１６】
低温室１０および高温室２０は、それぞれ扁平な管体１１，２１から構成されており、これら管体１１，２１がモジュール室３０を挟んで平行に配設されている。上下の管体１１，２１は、左右方向（図１でＸ方向）両端が連結板３１で連結されている。低温室１０、高温室２０およびモジュール室３０は、前後方向（図１でＹ方向）に貫通している。低温室１０内には貫通方向に沿って冷却水等の冷却媒体が流され、高温室２０内には貫通方向に沿って加熱ガス等の加熱流体が流される。管体１１，２１および連結板３１は、例えばＳＵＳ４４４等の耐熱性、耐酸化性を有するステンレス等の金属で作製され、連結板３１は管体１１，２１に例えばろう付け等の固着手段で固着される。
【００１７】
モジュール室３０は、管体１１，２１の互いに対向する板部１２，２２と、左右の連結板３１とによって形成される。低温室１０側の板部１２は低温室１０内に流される冷却媒体によって冷却され、高温室２０側の板部２２は高温室２０内に流される加熱流体で加熱される。以下、各板部１２，２２を、必要に応じて低温側の板部１２、高温側の板部２２と言う。低温室１０内および高温室２０内には、各板部１２，２２への熱伝導効率を向上させるフィンを設けることができる。
【００１８】
モジュール室３０内には、熱電変換モジュール４０が配設されている。熱電変換モジュール４０は、図３に示すように、マトリックス状に配列された複数の直方体状の熱電変換素子４１と、これら熱電変換素子４１を直列に接続する複数の電極４５とから構成される。熱電変換素子４１には、耐熱温度が高い種類が用いられ、例えば、シリコン−ゲルマニウム系、マグネシウム−シリコン系、マンガン−シリコン系、珪化鉄系等が好適に用いられる。
【００１９】
電極４５は、低温側の板部１２に対向して配置される低温側電極４５１と、高温側の板部２２に対向して配置される高温側電極４５２に分けられ、低温側電極４５１と高温側電極４５２との間に、熱電変換素子４１が配置されている。電極４５は、隣接する熱電変換素子４１間にまたがって１つの電極４５が配設され、熱電変換素子４１の上下の面にそれぞれ固着される。電極４５は、各板部１２，２２に対し絶縁された状態で固定される。
【００２０】
上記構成からなる発電装置１では、高温室２０の内部に高温の加熱流体を流して高温側の板部２２を加熱する。また、低温室１０の内部に冷却媒体を流して低温側の板部１２を冷却する。高温室２０に流される加熱流体の熱によって高温側の板部２２が加熱され、加熱された高温側の板部２２の熱は、熱電変換モジュール４０の高温側電極４５２を介して熱電変換素子４１に伝わる。一方、冷却媒体で冷却される低温側の板部１２の熱は熱電変換モジュール４０の低温側電極４５１を介して熱電変換素子４１に伝わる。これにより、熱電変換素子４１には、図２において下面側が高温、上面側が低温というように温度差が与えられる。これにより熱電変換素子４１は発電し、電極４５に接続された図示せぬ端子から電気が取り出される。
【００２１】
本実施形態の発電装置１では、例えば工場やゴミ焼却炉で発生する排熱ガスや、自動車の排気ガスなどを上記加熱流体として利用することができる。
【００２２】
［２］熱電変換モジュールの実施形態
以上が一実施形態に係る発電装置の基本構成であり、以下、本実施形態の熱電変換モジュール４０を詳述する。
【００２３】
［２−１］熱電変換素子の占有面積率
低温側の板部１２および高温側の板部２２においては、熱電変換モジュール４０の熱電変換素子４１が配列されている領域が熱交換領域とされる。この熱交換領域の面積は、各板部１２，２２で互いに等しく、上下対称の状態に位置している。
【００２４】
本発明においては、複数の熱電変換素子４１の横断面の総断面積Ｂが、低温側および高温側の各板部１２，２２それぞれの熱交換領域の面積Ａに対し占める割合である占有面積率「Ｂ／Ａ」が、６０％以下に設定されている。以下に記載する“熱電変換素子４１の占有面積率”は、各板部１２，２２の熱交換領域の面積Ａに占める熱電変換素子４１の総断面積Ｂが占める割合を言う。
【００２５】
熱電変換素子４１は、上記熱交換領域に均等に分散した状態で配列される。したがって熱電変換素子４１の占有面積率を６０％以下とするには、１つ当たりの熱電変換素子４１の断面積と、この断面積に応じた隣接する熱電変換素子４１間の間隔（素子間ギャップ）を規定することで可能となる。図４は、熱電変換素子４１の断面が正方形であった場合における素子間ギャップＧと、１つ当たりの熱電変換素子４１に応じた熱交換領域Ｓを示している。１つ当たりの熱電変換素子４１に応じた熱交換領域Ｓに対して１つの熱電変換素子４１が占める割合は、熱電変換モジュール４０全体の熱電変換素子４１の占有面積率に等しいと理解される。
【００２６】
例えば熱電変換素子４１として、一辺ａが４ｍｍの正方形断面のもの（断面積は１６ｍｍ２）を用い、素子間ギャップＧを２ｍｍに設定すると、１つ当たりの熱電変換素子４１に応じた熱交換領域の面積Ｓは、６ｍｍ×６ｍｍ＝３６ｍｍ２である。したがって熱電変換素子４１の占有面積率は１６ｍｍ２／３６ｍｍ２＝４４．４％と導かれ、これは本発明を満足する。これに対し、一辺が４ｍｍの熱電変換素子４１を素子間ギャップＧが１ｍｍで配列すると、１つ当たりの熱電変換素子４１に応じた熱交換領域Ｓの面積は５ｍｍ×５ｍｍ＝２５ｍｍ２となり、よって熱電変換素子４１の占有面積率は１６ｍｍ２／２５ｍｍ２＝６４．０％となってこれは本発明を逸脱する。
【００２７】
表１は、断面正方形状の熱電変換素子４１の一辺の長さを１ｍｍから１０ｍｍの範囲で複数設定して素子間ギャップを０．５ｍｍ〜６ｍｍに振り分けた例を示し、それぞれの組み合わせにおける熱電変換素子４１の占有面積率を記載している。表１の×で示す組み合わせが本発明外となり、それ以外の組み合わせが本発明の条件を満足している。
【００２８】
【表１】
0006376511.tif 000002
【００２９】
また、次の（Ａ）〜（Ｄ）のように、特に熱電変換素子４１の断面積に応じた占有面積率を規定した場合も本発明としている。すなわち複数の熱電変換素子４１を有した場合の１つの熱電変換素子４１の断面積が、
（Ａ）１ｍｍ２以下では占有面積率が２５％以下
（Ｂ）１〜２．２５ｍｍ２では占有面積率が３０％以下
（Ｃ）２．２５ｍｍ２超〜１６ｍｍ２では占有面積率が５０％以下
（Ｄ）１６ｍｍ２超では占有面積率が６０％以下
これらの条件を満たす組み合わせは、表１の○で示すものが該当する。
【００３０】
［２−２］電極の構成
隣接する熱電変換素子４１を接続する電極４５は、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の金属材料で形成されている。そのような金属材料としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。
【００３１】
電極４５は、配列された状態で熱交換領域の全域をほぼカバーする大きさを有する大型のもので、電極４５間のギャップはできるだけ小さく設定されている。電極４５間のギャップは、例えば０．１〜５．０ｍｍとされる。図５に示すように、電極４５上に固定される熱電変換素子４１は電極４５の端部ではなく、電極４５の表面における内側に配置され、その全周が電極４５の表面に囲繞される状態に配置されている。この場合、各熱電変換素子４１から電極４５の端縁までの距離Ｄは、素子間ギャップＧの１／２に設定されている。例えば熱電変換素子４１の一辺が２ｍｍ、素子間ギャップＧが５ｍｍであった場合には、距離Ｄは２．５ｍｍとなる。ちなみにこの場合の熱電変換素子４１の占有面積率は、表１に示すように８．２％である。
【００３２】
［２−３］熱電変換モジュールの作用効果
上記実施形態の熱電変換モジュール４０では、熱電変換素子４１間の間隔（素子間ギャップ）を従来と比較して大きく取った構成をポイントとしている。すなわち、熱交換領域に複数の熱電変換素子４１を配列する場合、占有面積率を６０％以下として比較的粗の状態で配列する。これにより、１つの熱電変換素子４１に対する周囲の熱交換領域の面積が大きくなり、その熱交換領域の熱が熱電変換素子４１に伝達される。熱電変換素子４１が存在しない熱交換領域、すなわち素子間ギャップの面積の増大によって、熱交換領域から熱電変換素子４１への熱の伝達効率が向上し、熱交換領域の熱交換量が増大する。
【００３３】
このため、１つ当たりの熱電変換素子４１の貫通熱量が増大し、これによって発電量も増大する。したがって熱電変換素子４１の使用数を少なくしても全体の発電量を低減させることなく、熱電変換モジュール４０として一定の発電量を確保することができる。その結果、熱電変換モジュール４０に搭載する熱電変換素子４１の使用量を少なくしてコストの低減を効果的に図ることができる。
【００３４】
また、電極４５は熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上と高い熱伝導率を有する材料で形成されるとともに、配列された状態で熱交換領域の全域をほぼカバーする大きさを有している。このため、熱交換領域から電極４５を経て熱電変換素子４１に達する熱量が効果的に増大し、１つ当たりの熱電変換素子４１の発電量をより増大させることができる。このため、コストの低減を促進させることができる。
【００３５】
また、電極４５に固定される一対の熱電変換素子４１は、その全周が電極４５の表面に囲繞される状態に配置されている。このように熱電変換素子４１の全周が電極４５の表面に囲まれているため、熱電変換素子４１の全周から電極４５の熱が熱電変換素子４１に伝達される。この構成により、例えば熱電変換素子４１が電極４５の端部に設置されている場合と比べると電極４５から熱電変換素子４１に伝達される熱量は多く、したがって熱電変換素子４１に達する熱量の増大に伴う１つ当たりの熱電変換素子４１の発電量の向上効果が一層促進される。
【００３６】
［３］他の実施形態
図６は、高温側の板部２２の構成を変更した他の実施形態を示している。この場合、高温側の板部２２の熱電変換モジュール４０が配置される外面側に、熱伝導部５０を形成している。熱伝導部５０は、上記電極４５と同様に、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の金属材料で形成されている。熱伝導部５０は、熱伝導率が高いものほど好ましいが、コスト等の他の要素を鑑みて適宜に選択される。熱伝導部５０は、例えばそのような金属からなる薄板を高温側の板部２２に張って固着することで形成されるが、形成の手段としてはこれに限定されない。高温側電極４５２は、熱伝導部５０に対し絶縁された状態で固定される。
【００３７】
この形態では、比較的高い熱伝導率を有する熱伝導部５０により集熱効果が増大し、高温側の板部２２の熱交換領域から熱伝導部５０を経て熱電変換素子４１に達する熱量が効果的に増大する。このため、１つ当たりの熱電変換素子４１の発電量をより増大させることができる。
【００３８】
なお、熱伝導部５０を形成した場合には、熱伝導率の高い電極４５を小型化し、熱伝導の効率向上を主に熱伝導部５０によってなすようにすることができる。上記一実施形態のように熱伝導部５０を形成せず、電極４５を大型化することは、その大型の電極４５を熱伝導部５０として構成させることになり、その場合には構成が簡素化し、コストの低減をさらに促進させることができるという利点がある。熱伝導部５０は、少なくとも高温側の板部２２に設けることを必須とするが、合わせて低温側の板部１１に設けて冷却効率を向上させてもよい。
【実施例】
【００３９】
［１］コストの検証
図１〜図３で示した構成の発電装置として、正方形状の断面積の一辺が２ｍｍ（２ｍｍサイズと言う）の熱電変換素子を、素子間ギャップを４ｍｍとした場合（実施例ａ）と、１ｍｍとした場合（実施例ｂ）に分け、熱交換領域の面積が１３５００ｍｍ２の管体の間に熱電変換素子を配列して熱電変換モジュールを搭載した。熱電変換素子の占有面積率および個数は、以下の通りである。
実施例ａ：「素子間ギャップが４ｍｍ」  占有面積率１１．１％、  ３７５個
実施例ｂ：「素子間ギャップが１ｍｍ」  占有面積率４４．４％、１５００個
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例ａ、ｂの発電装置において高温側の管体上に配列される熱電変換素子の粗密の状態を比較して示している。
【００４０】
作製した上記２つの発電装置を、高温室および低温室に加熱流体および冷却媒体をそれぞれ供給して発電させたところ、両者の発電量は同等であった。実施例ａは実施例ｂよりも素子間ギャップが４倍と大きいものの発電量が同等であり、熱電変換素子の個数は１／４と大幅に少ない。すなわち、素子間ギャップを大きくしても同じ発電量を得られながら、熱電変換素子の個数を大幅に少なくすることができ、コスト低減を顕著に得られることが実証された。
【００４１】
［２］素子間ギャップと１つ当たりの熱電変換素子の貫通熱量増加率の関係
熱電変換素子の搭載状態が図５に示した状態となる銅で形成した大型電極を用いて、素子間ギャップを１ｍｍ〜５ｍｍの間で１ｍｍおきに設定して熱電変換モジュールを構成した発電装置（実施例ｃ）と、同じ素子間ギャップで、搭載する一対の熱電変換素子が端部に搭載される小型電極を用いて熱電変換モジュールを構成した発電装置（実施例ｄ）を作製した。そして、これら発電装置の１つ当たりの熱電変換素子を貫通する熱量を調べた。図８は、実施例ｃの発電装置であって素子間ギャップが１ｍｍの場合を１とした場合の、各実施例ｃ、ｄの１つ当たりの熱電変換素子を貫通する熱量の増加率を示している。
【００４２】
図８によれば、素子間ギャップが同じであっても、図５に示したような熱電変換素子の全周が電極表面で囲まれるように配置できる大型電極を用いた実施例ｃの方が熱電変換素子を貫通する熱量は増加している。また、素子間ギャップが大きくなり、それに伴って電極が大型になるにつれ、貫通熱量が増加している。これは大型電極の集熱による熱伝導効果が高いことを示している。
【００４３】
［３］素子間ギャップと集熱効率
上記実施例ｃおよび実施例ｄの発電装置について、熱交換領域の単位面積当たりの集熱効率を調べた。図９は、実施例ｃおよびｄの発電装置の、素子間ギャップが１ｍｍの場合を１とした場合の、熱交換領域の単位面積当たりの集熱効率を示している。
【００４４】
図９によれば、図５に示したような熱電変換素子の全周が電極表面で囲まれるように配置できる大型電極を用いた場合（実施例ｃ）には、大型電極を用いない場合よりも、素子間ギャップが拡大しても集熱効率が低下することが抑えられて一定以上の発電量が確保されることを示している。
【符号の説明】
【００４５】
１…発電装置（熱電変換装置）
１２…低温側の板部
２２…高温側の板部
４０…熱電変換モジュール
４５…電極
４１…熱電変換素子
５０…熱伝導部
【図１】
0006376511.tif 000003
【図２】
0006376511.tif 000004
【図３】
0006376511.tif 000005
【図４】
0006376511.tif 000006
【図５】
0006376511.tif 000007
【図６】
0006376511.tif 000008
【図７】
0006376511.tif 000009
【図８】
0006376511.tif 000010
【図９】
0006376511.tif 000011