(57)【要約】【課題】モジュール荷重を増大させることなく、吸熱側熱流部材のバイメタル変形に伴う熱電発電モジュールの発電性能の低下を高い信頼性をもって抑制することができる熱電発電モジュールを提供する。【解決手段】高温側第２電極１２Ｂ２に熱を流入させるスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａが昇温によりバイメタル変形する際、そのバイメタル変形に追従して高温側第２電極１２Ｂ２が一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１を弾性的に包持しつつ熱電発電素子Ｎ，Ｐの軸方向にスライドする。このため、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａから高温側第２電極１２Ｂ２に確実に熱が流入する。その結果、各熱電発電素子Ｎ，Ｐを貫通する熱流量が十分に確保され、熱電発電モジュール１２の発電性能の低下が抑制される。【選択図】図１３
2009295752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性の異なる２種類の熱電発電素子が高温側電極および低温側電極を介して交互に直列にパイ型接続される熱電発電モジュールであって、
前記高温側電極は、隣接する二つの熱電発電素子の高温端にそれぞれ接合される一対の高温側第１電極と、一対の高温側第１電極を弾性的に包持して熱電発電素子の軸方向にスライド可能な高温側第２電極との組合わせにより構成されていることを特徴とする熱電発電モジュール。
【請求項２】
前記低温側電極は、隣接する二つの熱電発電素子の低温端にそれぞれ接合される一対の低温側第１電極と、一対の低温側第１電極を弾性的に包持して熱電発電素子の軸方向にスライド可能な低温側第２電極との組合わせにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
【請求項３】
前記高温側第２電極には、熱電発電素子の軸方向にスライド可能な一対のクランプ部と、一対のクランプ部を相対変位可能に弾性的に連結する弾性連結部とが一体に形成されており、一対のクランプ部の剛性が弾性連結部の剛性より大きく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電発電モジュール。
【請求項４】
前記低温側第２電極には、熱電発電素子の軸方向にスライド可能な一対のクランプ部と、一対のクランプ部を相対変位可能に弾性的に連結する弾性連結部とが一体に形成されており、一対のクランプ部の剛性が弾性連結部の剛性よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の熱電発電モジュール。
【請求項５】
前記高温側第２電極は、一対のクランプ部および弾性連結部が曲げ加工された板金製であることを特徴とする請求項３に記載の熱電発電モジュール。
【請求項６】
前記低温側第２電極は、一対のクランプ部および弾性連結部が曲げ加工された板金製であることを特徴とする請求項４に記載の熱電発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギを電気エネルギに直接変換することが可能な熱電発電モジュール（熱電変換モジュール）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱電発電モジュールは、ゼーベック効果により温度差に応じた熱起電力を発生する２種類の極性の異なるｐ型およびｎ型の熱電発電素子が高温側電極および低温側電極を介して交互に直列にパイ型接続された構造を有する。
【０００３】
この熱電発電モジュールは、熱エネルギを電気エネルギに直接変換する熱電発電装置などの主要部を構成するものであり、その形態としては、一群の熱電発電素子が縦横に配列された平板型モジュールや、一群の熱電発電素子が円環状に配列された円環型モージュールが一般に知られている。
【０００４】
この種の熱電発電モジュールは、高温側電極に熱を流入させる吸熱側熱流部材と、低温側電極から熱を流出させる冷却側熱流部材との間に所定のモジュール荷重で挟持され、この状態で一群の熱電発電素子の高温端から低温端に向かって熱流が貫通することにより、その熱エネルギを電気エネルギに直接変換して発電する。
【０００５】
ここで、熱電発電モジュールの高温側電極は、隣接するｐ型とｎ型の二つの熱電発電素子の高温端同士を接続するものであり、通常、二つの熱電発電素子の高温側の端面に跨って平面接触する平板状に形成されている。一方、低温側電極は、隣接するｎ型とｐ型の二つの熱電発電素子の低温端同士を接続するものであり、通常、二つの熱電発電素子の低温側の端面に跨って平面接触する平板状に形成されている。
【０００６】
ところで、熱電発電素子の端面に電極がロウ付けなどにより接合された熱電発電モジュールでは、両者の熱膨張の相違から熱電発電素子と電極との接合部に熱応力が発生し、その接合部が破損する恐れがある。そこで、従来、熱電発電素子と電極との間に発生する熱応力を緩和する種々の技術手段が提案されている（例えば特許文献１〜５参照）。
【０００７】
すなわち、電極に収縮可能な蛇行部を設けた技術手段が特許文献１に、電極をワイヤで構成した技術手段が特許文献２に、熱電発電素子の線膨張係数に近似する線膨張係数をもつ導電性材料で電極を構成した技術手段が特許文献３に、剛性の低い導電性金属で電極を構成した技術手段が特許文献４に、電極を接合するハンダ層にボイドを設けた技術手段が特許文献５において提案されている。また、電極を一対のキャップ状のバネ式のクリップで構成し、両者を導線により接続した技術手段が特許文献５において開示されている。
【特許文献１】特開平１１−６８１７５公報
【特許文献２】特開２００２−１７１７７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２３４５１６号公報
【特許文献４】特開２００５−５７１２４号公報
【特許文献５】特開２００４−３１６９６号公報
【特許文献６】再公表特許ＷＯ２００５／０１３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、熱電発電モジュールの高温側電極に熱を流入させる吸熱側熱流部材は、昇温によりバイメタル変形するため、その変形量が大きいと、熱電発電モジュールの高温側電極側との間に大きな隙間があいて空気層が発生する。この場合、吸熱側熱流部材と高温側電極との間の熱流抵抗が増大して高温側電極への熱流量が減少し、その結果、熱電発電モジュールの発電性能が低下するという問題がある。しかしながら、このような問題点は、前述した特許文献１〜５に記載の技術手段では解消することができない。
【０００９】
もっとも、熱電発電モジュールを吸熱側熱流部材と冷却側熱流部材との間に挟持するモジュール荷重を増大させれば、バイメタル変形した吸熱側熱流部材に熱電発電モジュールの高温側電極側を追従させて両者の間の熱抵抗を減少させ、高温側電極への熱流量を確保して熱電発電モジュールの発電性能の低下を抑制することも可能ではある。
【００１０】
しかしながら、このような対応手段は、吸熱側熱流部材のバイメタル変形が絶えず繰り返される場合の信頼性が低い。また、過大荷重によって熱電発電素子が破損する虞もある。さらに、吸熱側熱流部材および冷却側熱流部材を堅牢に構成する必要があり、その結果、重量の増大や製造コストの上昇を招くという問題もある。
【００１１】
そこで、本発明は、モジュール荷重を増大させることなく、吸熱側熱流部材のバイメタル変形に伴う熱電発電モジュールの発電性能の低下を高い信頼性をもって抑制することができる熱電発電モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る熱電発電モジュールは、極性の異なる２種類の熱電発電素子が高温側電極および低温側電極を介して交互に直列にパイ型接続される熱電発電モジュールであって、高温側電極は、隣接する二つの熱電発電素子の高温端にそれぞれ接合される一対の高温側第１電極と、一対の高温側第１電極を弾性的に包持して熱電発電素子の軸方向にスライド可能な高温側第２電極との組合わせにより構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る熱電発電モジュールでは、高温側電極に熱を流入させる吸熱側熱流部材が昇温によりバイメタル変形する際、そのバイメタル変形に追従して高温側第２電極が一対の高温側第１電極を弾性的に包持しつつ熱電発電素子の軸方向にスライドする。このため、吸熱側熱流部材から高温側第２電極に確実に熱が流入するようになり、この高温側第２電極から高温側第１電極を介して各熱電発電素子の高温端に流入する熱流量が十分に確保される。
【００１４】
その結果、吸熱側熱流部材のバイメタル変形に起因する熱電発電モジュールの発電性能の低下が高い信頼性をもって抑制される。また、各熱電発電素子には過大なモジュール荷重が作用しないため、各熱電発電素子の破損も防止される。
【００１５】
本発明の熱電発電モジュールにおいては、低温側電極も高温側電極と同様に、隣接する二つの熱電発電素子の低温端にそれぞれ接合される一対の低温側第１電極と、一対の低温側第１電極を弾性的に包持して熱電発電素子の軸方向にスライド可能な低温側第２電極との組合わせにより構成されているのが好ましい。
【００１６】
この場合、吸熱側熱流部材が昇温によりバイメタル変形する際には、そのバイメタル変形に追従して低温側第２電極が一対の低温側第１電極を弾性的に包持しつつ熱電発電素子の軸方向にスライドするため、この低温側第２電極から冷却側熱流部材へ確実に熱が流出するようになり、各熱電発電素子を貫通する熱流量が十分に確保される。
【００１７】
ここで、高温側電極の高温側第２電極および低温側電極の低温側第２電極は、熱電発電素子の軸方向にスライド可能な一対のクランプ部と、一対のクランプ部を相対変位可能に弾性的に連結する弾性連結部とが一体に形成されたものとされ、一対のクランプ部の剛性が弾性連結部の剛性よりも大きく設定されているのが好ましい。
【００１８】
この場合、高温側電極と低温側電極との間に熱膨脹差が発生した際には、一対のクランプ部よりも剛性の小さい弾性連結部が弾性変形して一対のクランプ部を相対変位させるため、一対のクランプ部を介して包持された熱電発電素子が無理なく傾動するようになり、熱電発電素子には過大な熱応力が発生しなくなる。
【００１９】
なお、このような高温側第２電極および低温側第２電極は、一対のクランプ部および弾性連結部が曲げ加工された板金製とすることができ、そうすることで、高温側第２電極および低温側第２電極の製造コストが低減される。
【００２０】
また、このような高温側第２電極および低温側第２電極を有する本発明の熱電発電モジュールは、一群の熱電発電素子が縦横に配列された平型モジュールに限らず、一群の熱電発電素子が円環状に配列された円環型モージュールとしても構成可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る熱電発電モジュールによれば、高温側電極に熱を流入させる吸熱側熱流部材のバイメタル変形に追従して高温側第２電極が一対の高温側第１電極を弾性的に包持しつつ熱電発電素子の軸方向にスライドするため、吸熱側熱流部材から高温側第２電極に確実に熱が流入するようになり、この高温側第２電極から高温側第１電極を介して各熱電発電素子の高温端に流入する熱流量が十分に確保される。従って、吸熱側熱流部材のバイメタル変形に伴う熱電発電モジュールの発電性能の低下を高い信頼性をもって抑制することができる。また、各熱電発電素子には過大なモジュール荷重が作用しないため、各熱電発電素子の破損も防止することができる。
【００２２】
また、本発明の熱電発電モジュールにおいて、熱電発電素子の軸方向にスライド可能な一対のクランプ部と、一対のクランプ部を相対変位可能に弾性的に連結する弾性連結部とが高温側電極の高温側第２電極および低温側電極の低温側第２電極に一体に形成されており、一対のクランプ部の剛性が弾性連結部の剛性よりも大きく設定されていると、高温側電極と低温側電極との間に熱膨脹差が発生した際に、弾性連結部が弾性変形して一対のクランプ部を相対変位させるため、一対のクランプ部を介して包持された熱電発電素子を無理なく傾動させることができ、熱電発電素子に過大な熱応力が発生して熱電発電素子が破損するのを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明に係る熱電発電モジュールの最良の実施形態を説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る熱電発電モジュールを備えた高温型熱電スタックおよび低温型熱電スタックが介設されている内燃機関の排気系の概略構造を示す平面図、図２は図１に示した高温型熱電スタックの外観を示す斜視図、図３は図２に示した高温型熱電スタックの側面図、図４は図２に示した高温型熱電スタックの分解斜視図である。
【００２４】
本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る熱電発電モジュールは、車両に搭載された内燃機関の排気系に排出される排気から排気熱を回収して熱発電するものである。図１に示すように、第１実施形態の熱電発電モジュールは、高温型の熱電発電装置である高温型熱電スタック１に組み込まれ、第２実施形態の熱電発電モジュールは、低温型の熱電発電装置である低温型熱電スタック２に組み込まれている。
【００２５】
高温型熱電スタック１は、内燃機関（図示省略）の排気系の上流側となる排気マニホールド３と触媒コンバータ４との間に介設されている。一方、低温型熱電スタック２は、排気系の下流側となる触媒コンバータ４とマフラー５との間に介設されている。高温型熱電スタック１は、内燃機関の高負荷運転時における高温の排気熱で触媒コンバータ４が劣化することのないように、触媒コンバータ４の浄化温度を保持できる範囲で排気熱を回収するように構成されている。
【００２６】
高温型熱電スタック１の中心部には、排気マニホールド３からの排気を触媒コンバータ４側に直接流通させるためのバイパス流路６が構成され、その周囲には熱回収流路７が構成されている。そして、バイパス流路６の排気流入口には、内燃機関の低負荷運転時に開き、高負荷運転時には閉じるように開閉制御される流路切換バルブ８が付設されている。
【００２７】
ここで、内燃機関の低負荷運転時には、流路切換バルブ８がバイパス流路６を開くため、排気マニホールド３からの排気がバイパス流路６から触媒コンバータ４を介して低温型熱電スタック２に流通するようになる。このため、低温型熱電スタック２のみが排気熱を回収して熱電発電を開始し、その電気エネルギーが図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリに充電される。
【００２８】
一方、内燃機関の高負荷運転時には、流路切換バルブ８がバイパス流路６を閉じるため、排気マニホールド３からの排気が熱回収流路７を流通した後、触媒コンバータ４を介して低温型熱電スタック２に流通するようになる。このため、高温型熱電スタック１および低温型熱電スタック２の両方が排気熱を回収して熱電発電を開始し、その電気エネルギが図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリに蓄電される。
【００２９】
ここで、第１実施形態の熱電発電モジュールが組み込まれている高温型熱電スタック１は、図２の斜視図および図３の側面図に示すような外観を呈するものであり、排気の流入部を構成するハウジングである流入側コーン部１Ａと排気の流出部を構成するハウジングである流出側コーン部１Ｂとの間に例えば前後３段の熱電発電ユニット１０，１０，１０を備えている。
【００３０】
各熱電発電ユニット１０は、図４の分解斜視図に示すように、流入側コーン部１Ａと流出側コーン部１Ｂとの間に配置されるスタック本体１１と、スタック本体１１の外周に形成された各モジュール取付面１１Ａ上にそれぞれ設置される第１実施形態の熱電発電モジュール１２と、各熱電発電モジュール１２上に設置される冷却水ケース１３と、各冷却水ケース１３をスタック本体１１の外周に包持するバンド部材１４と、各バンド部材１４を支持部材として各冷却水ケース１３から各熱電発電モジュール１２にモジュール荷重を加える押圧手段１５などを備えて構成されている。
【００３１】
スタック本体１１は、吸熱側熱流部材を構成するものであり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）系などの耐熱性のある材料により、図５の分解斜視図に示すような概略六角形の筒状に形成されている。このスタック本体１１の外周には四角形のモジュール取付面１１Ａが６面形成され、その内周には吸熱用の多数のくし歯状のフィン１１Ｂが放射状に形成され、その前後の端部には接続用のフランジ部１１Ｃが形成されている。
【００３２】
スタック本体１１の内周に放射状に形成された多数のフィン１１Ｂの内端部は中心穴を形成しており、この中心穴には、バイパス流路６（図１参照）を構成する管状のボルト部材１Ｃが貫通する。そして、この管状のボルト部材１Ｃの周囲に熱回収流路７（図１参照）が構成される。すなわち、スタック本体１１の内周に放射状に形成された多数のフィン１１Ｂの間の隙間と、この隙間に連通するように流入側コーン部１Ａおよび流出側コーン部１Ｂに形成された排気通過孔１Ｄ，１Ｄとによって熱回収流路７が構成される。
【００３３】
前後３段に配置される各スタック本体１１は、例えば６本の位置決めロッド１Ｅが各フランジ部１１Ｃを貫通した状態で流入側コーン部１Ａと流出側コーン部１Ｂとの間にガスケット１Ｆ，１Ｆ…と交互に配置される。そして、流入側コーン部１Ａから流出側コーン部１Ｂへと貫通する管状のボルト部材１Ｃの頭部と、このボルト部材１Ｃの先端部に皿バネ１Ｇを介して螺合されるナット部材１Ｈとによって流入側コーン部１Ａと流出側コーン部１Ｂとが相互に締結されることで、前後３段の各スタック本体１１は、流入側ハウジング１Ａと流出側ハウジング１Ｂとの間に皿バネ１Ｇの圧縮反力を受けた状態でガスケット１Ｆと交互に挟持される。
【００３４】
熱電発電モジュール１２は、図４に示すような四角形の平板型に構成されている。この熱電発電モジュール１２は、四角形の枠状に形成されたモジュールステー１６に嵌め込まれ、このモジュールステー１６を介して吸熱側熱流部材１１のモジュール取付面１１Ａ上に高温面が密着するように装着される。
【００３５】
冷却水ケース１３は、熱電発電モジュール１２を冷却する冷却側熱流部材を構成するものであり、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料により、熱電発電モジュール１２の低温面に密着する四角形のブロック状に形成されている（図６参照）。
【００３６】
各冷却水ケース１３は、図示しないラジエータとの間で冷却水が循環するように構成されている。すなわち、前後３段の各冷却水ケース１３は、ジョイントパイプ１３Ａ，１３Ａを介して相互に連通されると共に、後段の冷却水ケース１３にはラジエータから冷却水が流入する流入側ニップル１３Ｂが接続され、前段の冷却ケース１３にはラジエータに向けて冷却水が流出する流出側ニップル１３Ｃが接続されている。
【００３７】
ここで、前後３段の各冷却水ケース１３が熱電発電モジュール１２を押圧するモジュール荷重の方向に相対的に変位できるようにするため、ジョイントパイプ１３Ａは、なまし銅やアルミニウムなどの柔軟性のある材料で構成されている。なお、このジョイントパイプ１３Ａは、ゴムホースや蛇腹管などで構成されていてもよい。
【００３８】
このように前後３段に分割された各冷却ケース１３が柔軟性のあるジョイントパイプ１３Ａを介して連結されているため、各冷却ケース１３は、モジュール荷重の方向に相対的に変位でき、その結果、各熱電発電モジュール１２の低温面と各冷却ケース１３のモジュール接触面との間、および、各熱電発電モジュール１２の高温面とスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａとの間には隙間による空気層が発生しにくくなっている。
【００３９】
バンド部材１４は、剛性のある金属材料により、各冷却ケース１３を包持する環状に構成されている（図４参照）。このバンド部材１４には、スタック本体１１の径方向の熱膨脹を吸収するためのクッション部１４Ａが周方向に等間隔で例えば６箇所に形成されている。各クッション部１４Ａは、半径方向に蛇行して屈曲することで周方向に伸縮可能となっている。
【００４０】
押圧手段１５は、複数枚の皿バネ１５Ａを挟み込む第１バネサポータ１５Ｂおよび第２バネサポータ１５Ｃと、冷却水ケース１３の外面に形成された湾曲面の受け凹部１３Ｄに嵌め込まれることで第２バネサポータ１５Ｃを受け止める円板状のベースキャップ１５Ｄと、冷却水ケース１３の外面上に固定されることで、第１バネサポータ１５Ｂおよび複数枚の皿バネ１５Ａを包囲する筒状のカバーキャップ１５Ｅとを備えている（図７参照）。
【００４１】
また、押圧手段１５は、図７に示すようにバンド部材１４にねじ込まれることで、第１バネサポータ１５Ｂを押し込んで各皿バネ１５Ａを撓ませる押ネジ部材１５Ｆと、この押ネジ部材１５Ｆのねじ込み位置を保持するように押ネジ部材１５Ｆに螺合されるナット部材１５Ｇとを備えている。
【００４２】
このような押圧手段１５の各皿バネ１５Ａの圧縮反力は、バンド部材１４のクッション部１４Ａの弾性力と協働してモジュール荷重を発生するのであり、このモジュール荷重が各冷却水ケース１３を介して各熱電発電モジュール１２に加えられることで、各冷却ケース１３のモジュール接触面が各熱電発電モジュール１２の低温面に密着し、各熱電発電モジュール１２の高温面がスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａに密着するようになっている。
【００４３】
そして、スタック本体１１が径方向に熱膨張する際には、押圧手段１５の各皿バネ１５Ａが撓み、バンド部材１４のクッション部１４Ａが伸張することで、スタック本体１１や熱電発電モジュール１２に過大な熱応力が発生しないようになっている。
【００４４】
ここで、熱電発電モジュール１２は、図８の断面図に示すような内部構造を有する。すなわち、熱電発電モジュール１２は、中空板状に形成されたケーシング１２Ａ内に、極性の異なる２種類の熱電発電素子であるｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎが高温側電極１２Ｂおよび低温側電極１２Ｃを介して交互に直列にパイ型接続されて縦横に平板状に配列された内部構造を備えている。
【００４５】
ケーシング１２Ａは、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）系などの耐熱性のある材料で構成されており、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａに押圧される高温面側の吸熱板部１２Ｄと、冷却水ケース１３のモジュール接触面が押圧される低温面側の放熱板部１２Ｅとを有する。
【００４６】
ここで、ケーシング１２Ａの高温面側の吸熱板部１２Ｄは、スタック本体１１の昇温に伴いモジュール取付面１１Ａが凹面状にバイメタル変形する際、そのバイメタル変形に柔軟に追従できるように、厚さが０．２ｍｍ程度に薄く設定されている。そして、この吸熱板部１２Ｄの裏面には、セラミック繊維からなる薄い絶縁シート１２Ｆが接合されている。一方、ケーシング１２Ａの低温面側の放熱板部１２Ｅは、吸熱板部１２Ｄよりも若干厚い厚さに設定されており、その裏面には、セラミック製の絶縁板１２Ｇが接合されている。
【００４７】
このようなケーシング１２Ａの内部空間には、ｐ型熱電発電素子Ｐ、ｎ型熱電発電素子Ｎ、高温側電極１２Ｂおよび低温側電極１２Ｃなどが高温下で酸化するのを防止するため、窒素ガスやアルゴンガスなどの適宜の不活性ガスが充填されている。
【００４８】
ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、例えば円柱状に形成されており、その軸方向にモジュール荷重が作用する向きでケーシング１２Ａ内に交互に縦横に配列されている（図９参照）。すなわち、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、それらの高温端側が吸熱板部１２Ｄ側に向き、それらの低温端側が放熱板部１２Ｅ側に向くように配列されている。
【００４９】
このように配列されたｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、ゼーベック効果により高温端と低温端との温度差に応じた熱起電力をそれぞれ発生する。その際、ｐ型熱電発電素子Ｐは、高温端側が−極となり、低温端側が＋極となる。反対に、ｎ型熱電発電素子Ｎは、高温端側が＋極となり、低温端側が−極となる。
【００５０】
そこで、ｎ型熱電発電素子Ｎの＋極となる高温端側と、ｐ型熱電発電素子Ｐの−極となる高温端側とが高温側電極１２Ｂを介して交互に接続され、ｐ型熱電発電素子Ｐの＋極となる低温端側と、ｎ型熱電発電素子Ｎの−極となる低温端側とが低温側電極１２Ｃを介して交互に接続される。
【００５１】
ここで、高温側電極１２Ｂおよび低温側電極１２Ｃは、図１０および図１１に示すような構造とされている。すなわち、高温側電極１２Ｂは、左右に隣接する二つのｎ型熱電発電素子Ｎおよびｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端面にそれぞれハンダやロウ付けなどで接合される短円柱状の一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１と、一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１の周面を弾性的に包持してｎ型熱電発電素子Ｎおよびｐ型熱電発電素子Ｐの軸方向にスライド可能な高温側第２電極１２Ｂ２との組合わせにより構成されている。
【００５２】
同様に、低温側電極１２Ｃは、左右に隣接する二つのｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの低温側端面にそれぞれハンダやロウ付けなどで接合される短円柱状の一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１と、一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１の周面を弾性的に包持してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの軸方向にスライド可能な低温側第２電極１２Ｃ２との組合わせにより構成されている。
【００５３】
高温側電極１２Ｂを構成する一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１および単一の高温側第２電極１２Ｂ２は、高温酸化や高温クリープに対する耐性を備えた耐熱性のあるステンレス鋼（ＳＵＳ）系などの材料で構成されている。一方、低温側電極１２Ｃを構成する一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１および単一の低温側第２電極１２Ｃ２は、良好な熱伝導性を備えた銅やアルミニウムなどの材料で構成されている。
【００５４】
高温側第２電極１２Ｂ２は、例えばステンレス鋼の帯金を概略Ｃ字形のクリップ状に折り曲げ加工した板金製であり、その両端部には、内向きに開口するＣ字形の円弧状に屈曲することで一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１の周面を弾性的に包持する一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３が形成されている。また、一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３の間の中央部には、外向きの山形に屈曲することで一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３を相互に傾動変位可能に弾性的に連結する弾性連結部１２Ｂ４が形成されている。
【００５５】
この弾性連結部１２Ｂ４の剛性は、一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３の剛性より小さく設定されている。換言すれば、一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３の剛性は、弾性連結部１２Ｂ４の剛性より大きく設定されている。その結果、一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３は、一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１の周面を弾性的に包持した状態を維持しつつ相互に傾動変位可能となっている。そして、このような高温側第２電極１２Ｂ２の弾性連結部１２Ｂ４は、図８に示した絶縁シート１２Ｆを介してケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄに接合されている。
【００５６】
一方、低温側第２電極１２Ｃ２は、例えば銅の帯金を概略Ｃ字形のクリップ状に折り曲げ加工した板金製であり、その両端部には、内向きに開口するＣ字形の円弧状に屈曲することで一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１の周面を弾性的に包持する一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３が形成されている。また、一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３の間の中央部には、外向きの山形に屈曲することで一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３を相互に傾動変位可能に弾性的に連結する弾性連結部１２Ｃ４が形成されている。
【００５７】
この弾性連結部１２Ｃ４の剛性は、一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３の剛性より小さく設定されている。換言すれば、一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３の剛性は、弾性連結部１２Ｃ４の剛性より大きく設定されている。その結果、一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３は、一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１の周面を弾性的に包持した状態を維持しつつ相互に傾動変位可能となっている。そして、このような低温側第２電極１２Ｃ２の弾性連結部１２Ｃ４は、図８に示した絶縁板１２Ｇを介してケーシング１２Ａの放熱板部１２Ｅに接合されている。
【００５８】
以上のように構成された高温型熱電スタック１においては、内燃機関の高負荷運転時に図１に示した流路切換バルブ８によってバイパス流路６が閉じられ、排気マニホールド３からの排気が熱回収流路７を流通すると、前後３段の熱電発電ユニット１０，１０，１０を構成する各スタック本体１１の内周に放射状に形成された多数のフィン１１Ｂの間の隙間を高温の排気が流通することで、各熱電発電ユニット１０が熱電発電を開始する。
【００５９】
すなわち、多数のフィン１１Ｂにより回収された排気熱が各スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａから各熱電発電モジュール１２の高温面に伝達されることで、各熱電発電モジュール１２が熱電発電を開始し、その電気エネルギーが図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリに充電される。
【００６０】
ここで、各熱電発電モジュール１２が熱電発電している状況では、排気熱を回収して昇温した各スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａに凹面状の熱変形であるバイメタル変形が発生する。そして、このバイメタル変形が大きい場合には、熱電発電モジュール１２の高温面を構成するケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄの剛性が従来例のように大きいと、図１２に模式的に示すように、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａと熱電発電モジュール１２の吸熱板部１２Ｄとの間に大きな隙間があいて空気層Ａが発生する。
【００６１】
このようにスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａと熱電発電モジュール１２の吸熱板部１２Ｄとの間に空気層Ａが発生すると、両者の間の熱流抵抗が増大し、モジュール取付面１１Ａから吸熱板部１２Ｄを介して各高温側電極１２Ｂに流入する熱流量が減少して熱電発電モジュール１２の発電性能が低下してしまう。
【００６２】
しかしながら、第１実施形態の熱電発電モジュール１２においては、ケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄの厚さが０．２ｍｍ程度に薄く設定されており、その裏面に接合される絶縁部材も薄い絶縁シート１２Ｆで構成されているため、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａがバイメタル変形すると、ケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄは、冷却水ケース１３側から受けるモジュール荷重により、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に柔軟に追従する（図１３参照）。
【００６３】
そして、図１３に示すようにケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄがスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に柔軟に追従する際、吸熱板部１２Ｄに接合された各高温側第２電極１２Ｂ２が吸熱板部１２Ｄと共にモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に追従して移動し、一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１に対してその周面を弾性的に包持した状態を維持しつつスライドする。
【００６４】
ここで、高温側第２電極１２Ｂ２および低温側第２電極１２Ｃ２の熱膨脹が大きい場合には、図１４に示すようｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎが相互に傾動することとなるが、その場合、図１５に示すように、高温側第２電極１２Ｂ２の一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３が一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１の周面を弾性的に包持した状態を維持しつつ相互に傾動変位する。同様に、低温側第２電極１２Ｃ２の一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３が一対の低温側第１電極１２Ｃ１，１２Ｃ１の周面を弾性的に包持した状態を維持しつつ相互に傾動変位する。このため、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎに過大な熱応力が発生することはない。
【００６５】
このように、第１実施形態の熱電発電モジュール１２においては、ケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄがスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に柔軟に追従するため、両者の間に空気層Ａが発生することがなく、モジュール取付面１１Ａから吸熱板部１２Ｄへの熱流量が十分に確保される。また、高温側電極１２Ｂの各高温側第２電極１２Ｂ２が吸熱板部１２Ｄと共にモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に追従して移動するため、吸熱板部１２Ｄから各高温側第２電極１２Ｂ２への熱流量も十分に確保される。
【００６６】
その際、各高温側第２電極１２Ｂ２の一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３が一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１の周面を弾性的に包持しつつスライドするため、各高温側第２電極１２Ｂ２から一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１を介してｎ型熱電発電素子Ｎおよびｐ型熱電発電素子Ｐの高温端へ流入する熱流量も十分に確保される。同時に各高温側第２電極１２Ｂ２と一対の高温側第１電極１２Ｂ１，１２Ｂ１との間の電気的導通状態が十分に確保される。
【００６７】
さらに、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎには過大なモジュール荷重が作用せず、しかも、高温側第２電極１２Ｂ２および低温側第２電極１２Ｃ２の熱膨脹が大きい場合には、高温側第２電極１２Ｂ２の一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３が相互に傾動変位し、低温側第２電極１２Ｃ２の一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３も相互に傾動変位するため、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは無理なく傾動することができ、これらに過大な熱応力が発生するのが抑制される。
【００６８】
従って、第１実施形態の熱電発電モジュール１２によれば、スタック本体１１のモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に起因する発電性能の低下を高い信頼性をもって抑制することができ、また、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの破損も防止することができる。加えて、各高温側第２電極１２Ｂ２および各低温側第２電極１２Ｃ２は、図１０に示した形状に曲げ加工された板金製であるため、その製造コストを低減することができる。
【００６９】
ここで、高温型熱電スタック１に組み込まれた熱電発電ユニット１０および第１実施形態の熱電発電モジュール１２については、種々の変更が可能である。例えば熱電発電ユニット１０の段数は、図２、図３に示した例では全３段であるが、その段数は適宜増減することができる。
【００７０】
特に、図９〜図１１に示した高温側第２電極１２Ｂ２および低温側第２電極１２Ｃ２の形状は一例に過ぎず、適宜変更することができる。例えば、図９〜図１１に示した高温側第２電極１２Ｂ２の一対のクランプ部１２Ｂ３，１２Ｂ３は、図１６〜図１８に示すように、外向きにＣ字形に開口する一対のクランプ部１２Ｂ５，１２Ｂ５に変更することができる。
【００７１】
低温側第２電極１２Ｃ２の形状についても同様であり、その一対のクランプ部１２Ｃ３，１２Ｃ３は、外向きにＣ字形に開口する一対のクランプ部１２Ｃ５，１２Ｃ５に変更することができる。なお、図１６〜図１８に示した形状の高温側第２電極１２Ｂ２および低温側第２電極１２Ｃ２は、板金の折曲げ加工ではなく、適宜の合成樹脂などにより一体成形される。
【００７２】
また、図９〜図１１に示した高温側第１電極１２Ｂ１の形状は、図１９および図２０に示すように、高温側第２電極１２Ｂ２のクランプ部１２Ｂ３の端面に係合可能なツバ部を有する短円柱状の形状に変更してもよい。同様に、低温側第１電極１２Ｃ１の形状は、低温側第２電極１２Ｃ２のクランプ部１２Ｃ３の端面に係合可能なツバ部を有する形状に変更してもよい。
【００７３】
さらに、図９〜図１１に示した高温側第１電極１２Ｂ１と高温側第２電極１２Ｂ２のクランプ部１２Ｂ３とは、図２１および図２２に示すように、軸方向にスライド可能にテーパ嵌合させてもよい。すなわち、高温側第１電極１２Ｂ１の形状を外テーパ面を有する円錐台状に変更し、これに対応して高温側第２電極１２Ｂ２のクランプ部１２Ｂ３には、弾性的に縮径可能な内テーパ面を形成してもよい。
【００７４】
この場合、図１３および図１４に示したように、熱電発電モジュール１２のケーシング１２Ａの吸熱板部１２Ｄがスタック本体１１のモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に追従して変形する際には、高温側電極１２Ｂのクランプ部１２Ｂ３が図２２に示すように弾性的に縮径して高温側第１電極１２Ｂ１の軸方向にスライドする。このため、高温側電極１２Ｂは、吸熱板部１２Ｄに接合されていなくても、吸熱板部１２Ｄと共にモジュール取付面１１Ａのバイメタル変形に追従して移動することができる。
【００７５】
つぎに、図２３〜図２８を参照して第２実施形態の熱電発電モジュールが組み込まれている低温型熱電スタック２について説明する。この低温型熱電スタック２は、図２３の斜視図に示すような外観を呈し、図２４の縦断面図に示すような内部構造を有するものである。
【００７６】
低温型熱電スタック２は、その外周部を構成する中空円筒状の冷却水ケース２Ａ、その内周に摺動自在に嵌合されたドーナツ状の全１２段の熱電発電ユニット２０、その中心部を貫通する排気のバイパス管２Ｂ、その周囲に排気の流入部および流出部をそれぞれ構成し、かつ、各段の熱電発電ユニット２０を挟持する筒状の流入側ハウジング２Ｃおよび流出側ハウジング２Ｄ、流入側ハウジング２Ｃの周囲を却水ケース２Ａの前端部との間で覆う流入側ジャバラ管２Ｅ、流出側ハウジング２Ｄの周囲を却水ケース２Ａの後端部との間で覆う流出側ジャバラ管２Ｆ等の部材を備えて構成されている。
【００７７】
冷却水ケース２Ａには、冷却水が流入する流入側ニップル２Ａ１と、冷却水が流出する流出側ニップル２Ａ２とが接続されており、この冷却水ケース２Ａは、図示しないラジエータとの間で冷却水が循環するように構成されている。
【００７８】
流入側ハウジング２Ｃおよび流出側ハウジング２Ｄは、バイパス管２Ｂの後端部に押しナット２Ｇと共に装着された複数枚の皿ばね２Ｈのばね反力により各段熱電発電ユニット２０を所定のモジュール荷重で挟持しており、そのモジュール荷重は、押しナット２Ｇのねじ込み量により、皿ばね２Ｈのばね反力を調整することで最適化されている。
【００７９】
流入側ジャバラ管２Ｅおよび流出側ジャバラ管２Ｆにより気密に覆われて外気と遮断されたた冷却水ケース２Ａの内側空間には、熱電発電ユニット２０の構成部材の酸化を防止するための窒素ガスやアルゴンガスなどの適宜の不活性ガスが充填されている。
【００８０】
ここで、各熱電発電ユニット２０は、図２５に分解して示すように、耐熱性のある絶縁性セラミックスによりドーナツ状に形成された一対の吸熱側熱流板２１，２１と、絶縁性セラミックスによりそれぞれＬ字型断面のリング状に形成されて吸熱側熱流板２１，２１の間に背面合わせ状態で配置される一対の冷却側熱流板２２，２２とを備えている。そして、一方の吸熱側熱流板２１と一方の冷却側熱流板２２との間、および、他方の吸熱側熱流板２１と他方の冷却側熱流板２２との間には、図２６に示すように円環状に組み立てられた熱電発電モジュール２３がそれぞれ挟持される。
【００８１】
図２５に示したように、各吸熱側熱流板２１は、幅の広いリング状本体２１Ａの中央部から外周側に突出する幅の狭いフランジ部２１Ｂと、リング状本体２１Ａから内周側に同幅で放射状に突出する多数のくし歯状のフィン２１Ｃとを有する。この吸熱側熱流板２１の多数のフィン２１Ｃの内端側は、図２７に拡大して示すように、バイパス管２Ｂを囲んでその外周に嵌合される。これによりバイパス管２Ｂの周囲には、バイパス管２Ｂの軸方向に沿って排気が流通する所定のクリアランスが形成される。
【００８２】
一対の冷却側熱流板２２，２２は、冷却水ケース２Ａの内周面に嵌合される外周リング部２２Ａ，２２Ａと、吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂ，２１Ｂに対面するフランジ部２２Ｂ，２２Ｂとを有し、このフランジ部２２Ｂ，２２Ｂが相互に対面するように背面合わせ状態で配置される。そして、この冷却側熱流板２２のフランジ部２２Ｂと、これに対面する吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂとの間にそれぞれ熱電発電モジュール２３が挟持される。なお、一対の冷却側熱流板２２，２２の外周リング部２２Ａ，２２Ａは、冷却水ケース２Ａの内周面に熱伝導性の高いシリコングリース層を介して密着状態で摺動可能に嵌合される。
【００８３】
熱電発電モジュール２３は、図２８に拡大して示すように、図１８に示した高温側第１電極１２Ｂ１、高温側第２電極１２Ｂ２、低温側第１電極１２Ｃ１、低温側第２電極１２Ｃ２と同様に構成された高温側第１電極２３Ａ１、高温側第２電極２３Ａ２、低温側第１電極２３Ｂ１、低温側第２電極２３Ｂ２を備えて構成されている。
【００８４】
ここで、高温側第２電極２３Ａ２は、図１８に示した高温側第２電極１２Ｂ２の一対のクランプ部１２Ｂ５，１２Ｂ５および弾性連結部１２Ｂ４と同様に構成された一対のクランプ部２３Ａ３，２３Ａ３および弾性連結部２３Ａ４を有する。同様に、低温側第２電極２３Ｂ２は、図１８に示した低温側第２電極１２Ｃ２の一対のクランプ部１２Ｃ５，１２Ｃ５および弾性連結部１２Ｃ４と同様に構成された一対のクランプ部２３Ｂ３，２３Ｂ３および弾性連結部２３Ｂ４を有する。
【００８５】
一方、図２５に示すように、冷却側熱流板２２のフランジ部２２Ｂには、その内周側から放射状に延びる複数のスリットＳにより円周方向に分割されることで、部分的に弾性変形可能な複数の舌片部Ｔが形成されている。これらの舌片部Ｔは、図２７に示した低温側第２電極２３Ｂ２に対応した幅およびピッチで形成されており、各低温側第２電極２３Ｂ２に弾性的に接触するようになっている。
【００８６】
そして、冷却側熱流板２２のフランジ部２２Ｂに形成された各舌片部Ｔを各低温側第２電極２３Ｂ２に押圧するため、フランジ部２２Ｂ，２２Ｂの対向面間には、ゴム材料（またはエラストマ樹脂）からなるリング状の低弾性体２４が予圧縮された状態で介設されている（図２７参照）。このゴム製の低弾性体２４の両面はフランジ部２２Ｂ，２２Ｂの対向面に加硫接着などの手段でそれぞれ接合されている。
【００８７】
以上のように構成された低温型熱電スタック２においては、図１に示した排気マニホールド３から排出される排気が触媒コンバータ４を通過して図２４に示した低温型熱電スタック２の流入側ハウジング２Ｃから流出側ハウジング２Ｄに向けて流通すると、全１２段の熱電発電ユニット２０を構成する各吸熱側熱流板２１の多数のくし歯状のフィン２１Ｃの間を排気が流通することで、多数のくし歯状のフィン２１Ｃが排気熱を回収する。
【００８８】
そして、回収された排気熱が図２７の点線矢印に示すように、各吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂからその両側の熱電発電モジュール２３，２３を貫通した後、冷却側熱流板２２，２２を介して冷却水ケース２Ａへと流れることで、各熱電発電モジュール２３が熱発電を開始し、その電気エネルギーが図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリに充電される。
【００８９】
ここで、各熱電発電モジュール２３が熱電発電している状況では、排気熱を回収して昇温した吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂの側面に凹面状の熱変形であるバイメタル変形が発生する。そして、このバイメタル変形が大きい場合には、熱電発電モジュール２３との間に隙間があいて熱流抵抗が増大し、熱電発電モジュール２３に流入する熱流量が減少して熱電発電モジュール１２の発電性能が低下する虞がある。
【００９０】
しかしながら、第２実施形態の熱電発電モジュール２３においては、吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂのバイメタル変形に追従して各高温側第２電極２３Ａ２（図２７、２８参照）が移動する。すなわち、各高温側第２電極２３Ａ２が一対の高温側第１電極２３Ａ１，２３Ａ１に対してその周面を弾性的に包持した状態を維持しつつスライドする。
【００９１】
このため、吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂから熱電発電モジュール２３の各高温側第２電極２３Ａ２への熱流量が十分に確保され、各高温側第２電極２３Ａ２から一対の高温側第１電極２３Ａ１，２３Ａ１を介してｎ型熱電発電素子Ｎおよびｐ型熱電発電素子Ｐの高温端へ流入する熱流量も十分に確保される。同時に各高温側第２電極２３Ａ２と一対の高温側第１電極２３Ａ１，２３Ａ１との間の電気的導通状態が十分に確保される。
【００９２】
さらに、高温側第２電極２３Ａ２および低温側第２電極２３Ｂ２の熱膨脹が大きい場合には、高温側第２電極２３Ａ２の一対のクランプ部１２Ａ３，１２Ａ３が相互に傾動変位し、低温側第２電極２３Ｂ２の一対のクランプ部２３Ｂ３，２３Ｂ３も相互に傾動変位するため、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは無理なく傾動することができ、これらに過大な熱応力が発生するのが抑制される。
【００９３】
従って、第２実施形態の熱電発電モジュール２３によれば、吸熱側熱流板２１のフランジ部２１Ｂのバイメタル変形に起因する発電性能の低下を高い信頼性をもって抑制することができ、また、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの破損も防止することができる。
【００９４】
ここで、低温型熱電スタック２に組み込まれた熱電発電ユニット２０および第２実施形態の熱電発電モジュール２３については、種々の変更が可能である。例えば図２４に示した熱電発電ユニット２０は、全１２段で構成されているが、その段数は適宜増減することができる。
【００９５】
また、図２６に示した円環状の熱電発電モジュール２３は、図２９に示すように一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎが半径方向にジグザグに配置される２重の円環状に構成することができる。
【００９６】
さらに、本発明の熱電発電モジュールは、図１６に示したように一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎが縦横に配列される平板状のものに限らず、図３０に示すように、一群のｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎが直線状に配列されるライン状に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る熱電発電モジュールを備えた高温型熱電スタックおよび低温型熱電スタックが介設されている内燃機関の排気系の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１に示した高温型熱電スタックの外観を示す斜視図である。
【図３】図２に示した高温型熱電スタックの側面図である。
【図４】図２に示した高温型熱電スタックの分解斜視図である。
【図５】図４に示した各スタック本体を分離して示す高温型熱電スタックの分解斜視図である。
【図６】図４に示した冷却水ケースおよび押圧手段の拡大分解斜視図である。
【図７】図３に示した熱電発電ユニットの縦断面図である。
【図８】図６に示した熱電発電モジュールの拡大縦断面図である。
【図９】図８に示した熱電発電モジュールの内部構造の平面図である。
【図１０】図８に示した熱電発電モジュールの内部構造の一部の拡大分解斜視図である。
【図１１】図８に示した熱電発電モジュールの内部構造の一部の拡大斜視図である。
【図１２】図７に示したスタック本体のモジュール取付面にバイメタル変形が発生した際の従来の熱電発電モジュールの挙動を模式的に示す断面図である。
【図１３】第１実施形態の熱電発電モジュールの挙動を模式的に示す図１２に対応した断面図である。
【図１４】図１３に示した高温側第２電極および低温側第２電極の熱膨脹が大きい場合の第１実施形態の熱電発電モジュールの挙動を模式的に示す図１３に対応した断面図である。
【図１５】図１４に示した高温側第２電極および低温側第２電極の挙動を拡大して示す部分拡大図である。
【図１６】図８に示した熱電発電モジュールの内部構造の変形例を示す図９に対応した平面図である。
【図１７】図１６に示した変形例の構造を示す図１０に対応した拡大分解斜視図である。
【図１８】図１６に示した変形例の構造を示す図１１に対応した拡大斜視図である。
【図１９】図１０に示した高温側第１電極および低温側第１電極の形状の変形例を示す部分拡大正面図である。
【図２０】図１９に示した高温側第１電極に対して高温側第２電極がスライドした状態を示す部分拡大正面図である。
【図２１】図１９に示した高温側第１電極の形状の変形例を示す部分拡大正面図である。
【図２２】図２１に示した高温側第１電極に対して高温側第２電極がスライドした状態を示す部分拡大正面図である。
【図２３】図１に示した低温型熱電スタックの外観を示す斜視図である。
【図２４】図２３に示した低温型熱電スタックの内部構造を示す縦断面図である。
【図２５】図２４に示した熱電発電ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図２６】図２５に示した吸熱側熱流板と冷却側熱流板との間に挟持される円環状の熱電発電モジュールの正面図である。
【図２７】図２４に示した熱電発電ユニットの一部を拡大して示す部分断面図である。
【図２８】図２６に示した熱電発電モジュールの構成を示す図１８に対応した部分拡大斜視図である。
【図２９】図２６に示した円環状の熱電発電モジュールの変形例を示す正面図である。
【図３０】本発明の熱電発電モジュールの変形例としてのライン状の熱電発電モジュールを示す平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…高温型熱電スタック、２…低温型熱電スタック、６…バイパス流路、７…熱回収流路、１０…熱電発電ユニット、１１…スタック本体、１１Ａ…モジュール取付面、１１Ｂ…フィン、１１Ｃ…フランジ部、１２…熱電発電モジュール、１２Ａ…ケーシング、１２Ｂ…高温側電極、１２Ｂ１…高温側第１電極、１２Ｂ２…高温側第２電極、１２Ｂ３…クランプ部、１２Ｂ４…弾性連結部、１２Ｃ…低温側電極、１２Ｃ１…低温側第１電極、１２Ｃ２…低温側第２電極、１２Ｃ３…クランプ部、１２Ｃ４…弾性連結部、１２Ｄ…吸熱板部、１２Ｅ…放熱板部、１２Ｆ…絶縁シート、１２Ｇ…絶縁板、１３…冷却水ケース、１３Ａ…ジョイントパイプ、１３Ｂ…流入側ニップル、１３Ｃ…流出側ニップル、１３Ｄ…受け凹部、１４…バンド部材、１４Ａ…クッション部、１５…押圧手段、１５Ａ…皿バネ、１５Ｂ…第１バネサポータ、１５Ｃ…第２バネサポータ、１５Ｄ…ベースキャップ、１５Ｅ…カバーキャップ、１５Ｆ…押ネジ部材、１５Ｇ…ナット部材、Ｎ…ｎ型熱電発電素子、Ｐ…ｐ型熱電発電素子。
【図１】
2009295752.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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