(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１流体が流れるダクト（７）と、
前記ダクトの相対向する外表面に夫々接触し、内部に熱発電素子が設けられた第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
夫々の発電モジュールの反ダクト側である外表面に接触し、かつ互いに両端部が溶接された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反熱電モジュール側である外表面に夫々設けられ前記第１流体よりも高温の第２流体が接触して流れる外側フィン（５、６）と、を備え、
夫々の前記発電モジュールと前記ダクトとの間の部位及び夫々の前記発電モジュールと前記第１外板及び前記第２外板との間の部位が、互いに圧力が加えられ接触されており、
前記ダクトは、前記第１外板（３）及び前記第２外板（４）よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されており、
前記発電モジュールと前記ダクトとの間及び前記発電モジュールと前記第１外板及び前記第２外板との間に、前記第１外板及び前記第２外板よりも熱膨張係数の大きい材料で形成された介在物（９）を備えることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記介在物は黒鉛シートを含む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】
前記ダクトは、相対向して配置された第１ダクト（７０１）と第２ダクト（７０２）とから構成され、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に、前記第１ダクトと前記第２ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で形成された中心部材（８）を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記ダクトの内部に、前記ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で構成された中心部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記ダクトの側壁に前記中心部材の熱膨張により伸長する可撓壁部（７ｆ）が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
内部に第１流体が流れるダクト（７）と、
前記ダクトの相対向する外表面に夫々接触し、内部に熱発電素子が設けられた第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
夫々の発電モジュールの反ダクト側である外表面に接触し、かつ互いに両端部が溶接された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反熱電モジュール側である外表面に夫々設けられ前記第１流体よりも高温の第２流体が接触して流れる外側フィン（５、６）と、を備え、
夫々の前記発電モジュールと前記ダクトとの間の部位及び夫々の前記発電モジュールと前記第１外板及び前記第２外板との間の部位が、互いに圧力が加えられ接触されており、
前記ダクトは、前記第１外板（３）及び前記第２外板（４）よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されており、
前記ダクトは、相対向して配置された第１ダクト（７０１）と第２ダクト（７０２）とから構成され、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に、前記第１ダクトと前記第２ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で形成された中心部材（８）を備えることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項７】
内部に第１流体が流れるダクト（７）と、
前記ダクトの相対向する外表面に夫々接触し、内部に熱発電素子が設けられた第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、
夫々の発電モジュールの反ダクト側である外表面に接触し、かつ互いに両端部が溶接された第１外板（３）及び第２外板（４）と、
前記第１外板及び前記第２外板の夫々の反熱電モジュール側である外表面に夫々設けられ前記第１流体よりも高温の第２流体が接触して流れる外側フィン（５、６）と、を備え、
夫々の前記発電モジュールと前記ダクトとの間の部位及び夫々の前記発電モジュールと前記第１外板及び前記第２外板との間の部位が、互いに圧力が加えられ接触されており、
前記ダクトは、前記第１外板（３）及び前記第２外板（４）よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されており、
前記ダクトの内部に、前記ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で構成された中心部材を備えることを特徴とする熱電発電装置。
【請求項８】
前記ダクトの側壁に前記中心部材の熱膨張により伸長する可撓壁部（７ｆ）が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。
【請求項９】
前記ダクトの材質は、鉄よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記ダクトの材質は、アルミニウム、亜鉛、ジュラルミン、真鍮、銅、マグネシウムのいずれか又はこれらの複合体であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【請求項１１】
前記ダクトの中に複数の分割通路（７ａ）が形成され、各分割通路の断面形状は、縦長形状であって、前記第１流体が前記分割通路の夫々に分流して流れ、前記発電モジュールの相互間を結ぶ方向に縦長方向が延びていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
【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、少ない数の低温冷却媒体ブロック及び締結部材で多くの熱電モジュールを押圧し固定することを可能としている。また、少ない締結箇所で多くの熱電モジュールを簡便に高温媒体流路のチューブと冷却媒体流路のブロックとの間に挟みこんで適正な押圧状態で設置することを可能としている。
【０００３】
そのために、偶数の高温媒体流路を放射状に配置し、放射状に配置された各高温媒体流路の両面に熱電モジュールを配置し、各高温媒体流路との間に熱電モジュールを挟み込むように低温媒体流路を設置している。また、高温媒体の流れ方向に対して交差する方向で、低温媒体流路にボルト等の締結部材を通して、熱電モジュールを高温媒体流路と低温媒体流路で挟み込んで固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０９８３７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、部品点数が増え、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。また、ボルトの緩みにより圧力接触部位の面圧が低下するため、安定した発電性能を発揮することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、発電性能の低下が抑制できる熱電発電装置を提供することを目的とする。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】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示された技術の一つでは、内部に第１流体が流れるダクト（７）と、ダクトの相対向する外表面に夫々接触し、内部に熱発電素子が設けられた第１発電モジュール（１）及び第２発電モジュール（２）と、夫々の発電モジュールの反ダクト側である外表面に接触し、かつ互いに両端部が溶接された第１外板（３）及び第２外板（４）と、第１外板及び第２外板の夫々の反熱電モジュール側である外表面に夫々設けられ第１流体よりも高温の第２流体が接触して流れる外側フィン（５、６）とを備え、夫々の発電モジュール（１、２）とダクトとの間の部位及び夫々の発電モジュールと第１外板及び第２外板との間の部位が、互いに圧力が加えられ接触されており、ダクトは、第１外板（３）及び第２外板（４）よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されていることを特徴としている。また、発電モジュールとダクトとの間及び発電モジュールと第１外板及び第２外板との間に、第１外板及び第２外板よりも熱膨張係数の大きい材料で形成された介在物（９）を備えることを特徴としている。
また、開示された技術の他の一つでは、ダクトは、相対向して配置された第１ダクト（７０１）と第２ダクト（７０２）とから構成され、第１ダクトと第２ダクトとの間に、第１ダクトと第２ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で形成された中心部材（８）を備えることを特徴としている。
また、開示された技術の他の一つでは、ダクトの内部に、ダクトよりも熱膨張係数の大きい材料で構成された中心部材を備えることを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、第１流体の熱でダクトが膨張する。そしてダクトは、第１外板及び第２外板よりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている。ダクトの膨張によって発電モジュールとダクトとの間の部位及び発電モジュールと第１外板及び第２外板との間の部位に圧力が更に加わり、この各部位（各圧力接触部位）に隙間が生じることを一層抑制できる。この結果、発電モジュールにダクトと第１外板及び第２外板からの熱が各圧力接触部位を介して良好に導かれ、発電効率の低下が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における熱電発電装置の一部断面構成図である。
【図２】上記実施形態における熱電発電装置の斜視図である。
【図３】上記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】上記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】上記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】上記実施形態における外側フィンの一部拡大図である。
【図７】本発明の第２実施形態における熱電発電装置の正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態における熱電発電装置の正面図である。
【図９】本発明の第４実施形態における熱電発電装置の正面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態における熱電発電装置の一部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本発明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。
【００１１】
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。
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第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。発電モジュール１、２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。従って、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、一方の面が高温部に接触し、他方の面が低温部に接触することで発電する。発電モジュール１、２を区別するときは第１発電モジュール１、第２発電モジュール２とも称する。
【００１３】
第１発電モジュール１とダクト７との間、第２発電モジュール２とダクト７との間、第１発電モジュール１と第１外板３の間、及び第２発電モジュール２と第２外板４との間は、互いに圧力が加えられ接触された状態にされている。この互いに圧力が加えられ接触された状態の部位を圧力接触部位と呼ぶことにする。
【００１４】
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とに圧力接触部位４１、４２を介して接触されている。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とは両端部同士が互いに溶接されるように折り曲げられている。
【００１５】
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、第１流体を成す低温流体が流れる方向に沿って連続的に溶接されたシーム溶接又はレーザー溶接にて互いに溶接され接合されている。この溶接によって第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。アルミニウムの熱膨張係数は２３．１であり外板３、４の材質であるステンレス４４４Ｔの熱膨張係数は一例として１１．５である。熱膨張係数とは１ｍ当たり１℃温度上昇するとαμｍ伸びる係数を言う。例えば、熱膨張係数αが１１．５である場合は、１℃温度が上昇すると１ｍ当たり１１．５μｍ伸びるということである。従って、ダクト７の方がステンレス製の外板３、４より熱膨張係数が大きい。なお、亜鉛は３０．２、ジュラルミンは２１．６、真鍮は１７．５、銅は１６．５、マグネシウムは２５．４であるから、これらの材質又はこれらの材質の複合体もダクト７の材料として使用することができる。
【００１６】
第１外板３と第２外板４とはアルミニウムよりも熱膨張係数の小さいステンレス板にて構成されている。外板３、４の反発電モジュール側（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、複数の分割通路に区切られ、この各分割通路の内部に低温流体となるエンジン冷却水が流れる。
【００１７】
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は、通常、複数積層して構成される。この場合においても積層された発電ユニット１００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。
【００１８】
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、溶接部３４において、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。従って、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。
【００１９】
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とに密接する。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位４１、７１、７２、４２（圧力接触部位４１〜４２とも言う）を形成している。
【００２０】
図２は、熱電発電装置１００全体の斜視図である。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、発電モジュール１、ダクト７、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。
【００２１】
図３は、図１の矢印Ｚ３方向から見た熱電発電装置１００の平面構成を示す。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。
【００２２】
低温流体は、図１の中心部に設置され分割された矩形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。
【００２３】
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は複数の波部の集合から構成されている。外側フィン５、６は、波部の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、それと直角方向の波部が重なる方向には伸び縮みしにくく剛性が高い。
【００２４】
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。従って、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。従って、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の方向を波部が重なる方向として剛性を強くし、それと直角方向を波部の波状に延伸する方向として剛性を弱くしている。
【００２５】
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、波の重なり方向に剛性が強くなる。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。なお、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が、これに限らず、オフセットしていないウェーブフィンを用いても良い。
【００２６】
なお、上記隙間が生じる可能性のある圧力接触部位４１〜４２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良い。このような熱伝導部材を圧力接触部位４１〜４２に設けることで、圧力接触部位４１〜４２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。また圧力接触部位４１〜４２に挟みこむ熱伝導部材の熱膨張係数はできるだけ大きい方が良い。
【００２７】
（第１実施形態の作用効果）
第１実施形態では、内部に第１流体が流れるダクト７と、ダクト７の相対向する外表面に夫々接触され、内部に熱発電素子が設けられた発電モジュール１、２とを有する。また、夫々の発電モジュール１、２の反ダクト側である外側に夫々接触され、かつ互いに接合された第１外板３及び第２外板４を有する。
【００２８】
更に、第１外板３及び第２外板４の夫々の反熱電モジュール側である外側に夫々設けられ第２流体が流れる外側フィン５、６を有する。そして発電モジュール１、２とダクト７と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との間に圧力接触部位４１〜４２を夫々形成している。
【００２９】
また、第１外板３と第２外板４とには、曲げ応力が加わり、ダクト７は、第１外板３及び第２外板４よりも熱膨張係数の大きい材質で形成されている。これによれば、第１流体の熱でダクト７が膨張する。従って、ダクトの膨張と、上記曲げ応力との相乗効果によって圧力接触部位４１〜４２の圧力が維持され、圧力接触部位４１〜４２に隙間が生じることが無い。このため、発電モジュール１、２にダクト７と第１外板３及び第２外板４からの熱が圧力接触部位４１〜４２を介して良好に導かれ、発電効率が低下しない。また曲げ応力を生じさせるために溶接を利用しているためボルト等の無駄な熱容量の増加が無く、発電に有効な熱伝達が行われやすい。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第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。
【００３１】
図７は、本発明の第２実施形態を示す熱電発電装置の正面構成を示す。図７に示すように、第２実施形態では、中心部に配置されたダクト７の上下方向寸法を大きくし、熱膨張によりダクト７の上方と下方に配置された第１発電モジュール１と第２発電モジュール２とに熱膨張に基づく加圧力を作用させ易くしている。ここで、アスペクト比とは、矩形における長辺と短辺の比率である。図７のようにダクト７内は複数の分割通路７ａに分割されており各分割通路７ａの断面形状は長方形である。エンジン冷却水がこの分割通路７ａの夫々に分流して流れ、分割通路７ａの内壁を介してエンジン冷却水とダクト７ひいては発電モジュール１、２とが熱交換する。そして、発電モジュール１、２は、ダクト７側の低温と第１外板３及び第２外板４側の高温との温度差により発電する。ダクト７の分割通路７ａの断面形状におけるアスペクト比となる長辺対短辺の比は第１実施形態においては図１に示すように概略正方形の１である。しかし、第２実施形態におけるアスペクト比は１を超える長方形となっており、かつ長辺の延びる方向が発電モジュール１、２の相互間を結ぶ方向であるダクト７の上下方向となっている。
【００３２】
（第２実施形態の変形例）
なお、ダクト７の複数の分割通路の形状を長方形としたが、この形は、最も長い径とこの長い径に直交する短い径とを有するオーバル形状、又はＤ字形状等の縦長形状でも良い。ここで言うオーバル形状とは概略、卵形、長円形、楕円形を含む。そして長辺の延びる方向、最も長い径の延びる方向等の縦長方向をダクト７の上下方向、つまり発電モジュール１と発電モジュール２とを結ぶ方向とすれば良い。Ｄ字形状の場合は径の大きい横方向が縦長方向となる。
【００３３】
（第２実施形態の作用効果）
第２実施形態によれば、ダクト７の中に複数の分割通路７ａが形成され、各分割通路７ａの断面形状は長方形、オーバル形状、Ｄ字形状等の縦長形状を構成しており、第１流体が分割通路の夫々に分流して流れる。そして、分割通路の断面形状は長方形、オーバル形状、Ｄ字形状等の縦長形状のとなっている。そして長方形の長辺、オーバル形状の最も長い径の延びる方向等の縦長の方向は、発電モジュール１と発電モジュール２とを結ぶ方向である。
【００３４】
これによれば、ダクト７が、分割通路７ａにおける長辺、最も長い径の延びる方向等の縦長方向に大きく熱膨張し易い。この結果、ダクト７の縦長方向への熱膨張によって各圧力接触部位４１〜４２に圧力が加わり易い。この結果、この圧力接触部位４１〜４２に隙間が生じることが抑制され、発電モジュール１、２にダクト７と第１外板３及び第２外板４からの熱が圧力接触部位４１〜４２を介して良好に導かれ、発電効率の低下が抑制できる。
【００３５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第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８において、第１外板３と第２外板４との間にこれらの第１外板３と第２外板４とに接して第１発電モジュール１と第２発電モジュール２とを配置している。そして、第１発電モジュール１と第２発電モジュール２との間にダクト７を配置しているが、ダクト７は、第１ダクト７０１と第２ダクト７０２のように分割して構成されている。そして、第１ダクト７０１と第２ダクト７０２との間に、これらの第１ダクト７０１と第２ダクト７０２よりも熱膨張率の大きい中心部材８が配置されている。この中心部材８は発電に必要な熱伝達の経路に割り込まないため熱伝達経路の熱抵抗が増加することが無い。中心部材８には金属の他に熱膨張係数の大きい合成樹脂又はセラミックを使用することができる。
【００３６】
（第３実施形態の作用効果）
第３実施形態によれば、ダクト７は、相対向して配置された第１ダクト７０１と第２ダクト７０２とから構成されている。そして、第１ダクト７０１と第２ダクト７０２との間にこれらのダクト７０１、７０２よりも熱膨張係数の大きい材料で形成された中心部材８が挿入されている。
【００３７】
これによれば、中心部材８の熱膨張によりダクト７全体が膨張することで圧力接触部位４１〜４２に圧力が加わり圧力接触部位４１〜４２に隙間が生じることが抑制できる。この結果、発電モジュール１、２にダクト７０１、７０２と第１外板３及び第２外板４からの熱が圧力接触部位４１〜４２を介して良好に導かれ、発電効率の低下が少ない。
【００３８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９の第４実施形態において、ダクト７の両側の側壁は断面形状が変形しやすい蛇腹形状に可撓壁部７ｆが加工されている。このようなダクトは押し出し成形により容易に構成できる。そしてダクト７の中心にダクトよりも熱膨張率の大きい中心部材８が配置されている。ダクト７は、エンジン冷却水を流すためのアルミニウム製の流体通路を構成している。このダクト７は、複数の分割流路の集合であり各矩形流路の中をエンジン冷却水が分流して流れる。この矩形流路の少なくとも一部を横断するようにダクト７よりも熱膨張率の大きい中心部材８が設けられている。
【００３９】
また、ダクト７の両端の側壁に中心部材８の熱膨張により伸長する可撓壁部７ｆとなる蛇腹部分が形成されている。また、熱膨張率の大きい中心部材は合成樹脂又はセラミックにて構成することができる。
【００４０】
（第４実施形態の作用効果）
第４実施形態によれば、ダクト７の中心部にダクト７よりも熱膨張係数の大きい材料で形成された中心部材８が挿入されている。これによれば、溶接部３４による外板３、４の拘束、及び、中心部材８の熱膨張によりダクト７が膨張及び伸長することで、圧力接触部位４１〜４２に圧力が加わる。この結果、圧力接触部位４１〜４２に隙間が生じることが抑制され、発電モジュール１、２にダクト７と第１外板３及び第２外板４からの熱が圧力接触部位４１〜４２を介して良好に導かれる。
【００４１】
また、ダクトの側壁に中心部材８の熱膨張により伸長する可撓壁部７ｆが形成されている。これによれば、中心部材８の熱膨張により可撓壁部７ｆが容易に伸長するから、中心部材８の熱膨張によりダクト７が容易に図９の上下方向に伸長する。このことで圧力接触部位４１〜４２に圧力が加わり圧力接触部位４１〜４２に熱伝達を阻害する隙間が生じることが抑制される。この結果、発電モジュール１、２にダクト７と第１外板３及び第２外板４からの熱が良好に導かれ、発電効率の低下が少ない。
【００４２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１０の第５実施形態において、ダクト７の上下両側の側壁は、第１発電モジュール１と第２発電モジュール２とに密接している。また、第１発電モジュール１と第２発電モジュールのダクト７とは反対側に介在物９を介して第１外板３と第２外板４とが接触状態にある。介在物９は第１外板３側しか図示していないが、第２外板４側にも存在する。介在物９は熱伝導が良く熱膨張係数の大きい材料が好ましい。例えば、グラファイトシートとも呼ばれる黒鉛シートが好ましい。
【００４３】
（第５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９を挟んで構成されている。なお、黒鉛シートの厚さは均一でなくても良い。要は極力均一な応力が発電モジュール１、２に印加され均一な熱伝導がなされるようにすれば良い。
【００４４】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明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、本発明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。本発明の範囲は、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。
【００４５】
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良い。
【００４６】
上記第１実施形態においては、第１外板３と第２外板４とを溶接部３４にて溶接して、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良い。つまり、多数点のスポット溶接でも良い。
【００４７】
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良い。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。
【００４８】
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良い。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良い。
【００４９】
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良い。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良い。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良い。
【００５０】
第１実施形態においては、鉄板又はステンレス板から構成された外板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良い。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良い。
【００５１】
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。
【００５２】
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】
【００５３】
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  中心部材
９  介在物
【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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