CN102232153A - 制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够通过高效地回收在制动时产生的热或者增大热源与热电转换元件之间的温度差来提高热电转换元件的发电效率的制动装置。在制动块(3)的制动块主体(11)上设有热电转换元件(13)。热电转换元件(13)具有n型半导体层(13N)和p型半导体层(13P)。上述的n型半导体层(13N)和p型半导体层(13P)都设置在形成于制动块主体(11)的背面的凹部(21)中。

Description

制动装置
技术领域
本发明涉及制动装置，尤其涉及将从制动装置获得的热适当地转换为电的制动装置。
背景技术
近年来，已知将在车辆的制动器上产生的热回收然后转换为电能来利用的制动装置。作为这样的制动装置，有将在制动器装置上产生的热回收并且使用热电转换元件转换为电的再生制动器装置(例如，参照专利文献1)。该再生制动器装置，通过热导管连接制动钳和热电转换元件，使制动钳上的热通过热导管传递至热电转换元件。
专利文献1：JP特开平11-220804号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述专利文献1中公开的再生制动器装置中，通过热导管连接制动钳和热电转换元件来进行热回收。因此，在进行热传递的过程中消失的热量变多。因而，还存在通过提高热回收效率来提高热电转换元件的发电效率的余地。
而且，在热电转换元件中，热源与热电转换元件的温度差越大，越能够提高发电效率。但是，在上述专利文献1中公开的再生制动器装置中，未考虑热源与发电转换元件的温度差，从该观点出发也还存在提高热电转换元件的发电效率的余地。
因此，本发明的课题为提供一种制动装置，其能够通过高效回收制动时产生的热或增大热源与热电转换元件间的温度差，使热电转换元件的发电效率提高。
用于解决问题的手段
解决上述问题的本发明的制动装置，其特征在于，具有：转子构件，安装在旋转体上；滑动构件，通过与转子构件滑动接触，经由转子构件对旋转体的旋转进行制动；及移动构件，使滑动构件向转子构件的方向移动，在转子构件和滑动构件中的至少一方设有热电转换元件。
在本发明的制动装置中，在转子构件和滑动构件中的至少一方设有热电转换元件。在制动装置中，通过滑动构件相对于转子构件相对滑动产生热。因此，通过在转子构件和滑动构件中的至少一方设置热电转换元件，能够高效回收制动时产生的热，提高热回收效率，从而能够提高热电转换元件的发电效率。
在此，能够形成如下的方式，即，滑动构件具有：滑动构件主体，与转子构件接触；及中介构件，将滑动构件主体安装于移动构件，在滑动构件主体的中介构件侧配置有热电转换元件，在滑动构件主体的转子构件侧的面与热电转换元件之间设有传热构件。
这样，通过在滑动构件主体的转子构件侧的面与热电转换元件之间设置传热构件，能够高效地将在滑动构件相对于转子构件滑动时产生的热传递至热电转换元件。
另外，能够形成为传热构件是碳纳米管的方式。
碳纳米管具有高的传热性和耐久性。因此，作为传热构件能够适当使用碳纳米管。
而且，能够形成如下的方式，即，在滑动构件主体中形成有用于配置传热构件的空间，在传热构件的外周部形成有高摩擦系数材料层，形成有高摩擦系数材料层的传热构件配置在空间中。
通过设置传热构件，虽然能够提高热电转换元件的热吸回收率，但是担心转子构件与滑动构件间的摩擦力减小。关于这一点，能够通过在传热构件的外周部形成高摩擦系数材料层，来抑制转子构件与滑动构件间的摩擦力的降低。
另外，能够形成如下的方式，即，在滑动构件主体中形成有用于配置传热构件的空间，在传热构件的外周部形成有绝热材料层，形成有绝热材料层的传热构件配置在空间中。
这样，通过在传热构件的外周部形成绝热材料层，能够防止热从传热构件向外周扩散。结果，能够进一步提高热回收效率，能够提高热电转换元件的发电效率。
而且，能够形成如下的方式，即，滑动构件具有：滑动构件主体，与转子构件接触；及中介构件，将滑动构件主体安装于移动构件，在中介构件的绝热构件主体侧的面上形成有凹部，热电转换元件配置在凹部中。
这样，热电转换元件配置在中介构件的绝热构件主体侧的面上所形成的凹部中，从而能够防止因制动力导致的热电转换元件的破损、发生浸水时基盘的短路、或生锈等。
另外，能够形成如下的方式，即，滑动构件具有：滑动构件主体，与转子构件接触；及中介构件，将滑动构件主体安装于移动构件，滑动构件主体是热电转换元件。
这样，滑动构件主体是热电转换元件，从而能够在制动时更接近热源的位置回收热。因而，能够进一步提高热回收效率，从而能够提高热电转换元件的发电效率。
此时，能够形成如下的方式，即，滑动构件主体具有：第一层，从中介构件侧向转子构件侧依次层叠低温侧电极层、n型半导体层和高温侧层而形成；及第二层，从中介构件侧向转子构件侧依次层叠低温侧电极层、p型半导体层和高温侧电极层而形成，高温侧电极层构成与转子构件接触的摩擦件，在第一层与第二层之间形成有绝缘层。
通过这样构成滑动构件主体，能够适当地使滑动构件主体成为热电转换元件。
或者，能够形成如下的方式，即，滑动构件具有：滑动构件主体，与转子构件接触；及中介构件，将滑动构件主体安装于移动构件，滑动构件主体具有：第一层，从中介构件侧向转子构件侧依次层叠低温侧电极层和n型半导体层而形成；及第二层，从中介构件侧向转子构件侧依次层叠低温侧电极层和p型半导体层而形成，在第一层与第二层之间设有电极层，电极层具有：上下方向延伸部，从中介构件侧向转子构件侧延伸；及上端片部，设置在上下方向延伸部的转子构件侧端部且将n型半导体层和p型半导体层电连接，上端片部向转子构件侧露出，在电极层的上端片部的中介构件侧，在n型半导体层与上下方向延伸部之间以及p型半导体层与上下方向延伸部之间形成有绝缘层。
这样，电极层的上端片部向转子构件侧露出，由此，在转子构件和滑动构件滑动时借助摩擦力使电极层的粉尘覆盖绝缘层。结果，由于作为热电转换元件的高温侧电极发挥功能，因此能够使电极层的上端片部形成薄层。这样，通过能够使电极层的上端片部形成薄层，能够将热电转换元件配置于更接近滑动构件在转子构件上滑动而发热的热源的位置。因此，能够进一步提高热回收效率，从而能够提高热电转换元件的发电效率。
另外，能够形成绝缘层由加强材料掺合绝缘体形成的方式。
这样，绝缘层由加强材料掺合绝缘体形成，因而能够抑制因制动时所产生的压缩、剪切力等而破坏热电转换元件的情况。
而且，能够形成如下的方式，即，滑动构件主体具有多个包括第一层、第二层和绝缘层的热电转换部，多个热电转换部并列设置而形成热电转换元件。
这样，通过并列设置多个热电转换元件，能够进一步提高热回收效率。
另外，能够形成如下的方式，即，在滑动构件的与转子构件接触的接触面上隔着绝缘层形成有热电转换元件的n型半导体层和p型半导体层，在转子构件的与滑动构件接触的接触面上设有热电转换元件的高温侧电极。
这样，通过在转子构件的与滑动构件接触的接触面上设有热电转换元件的高温侧电极，而不需要在滑动构件上设置高温侧电极。因而，能够相应地使滑动构件的结构简单。
而且，能够形成如下的方式，即，滑动构件具有第一滑动构件和第二滑动构件，第一滑动构件和第二滑动构件分别配置在隔着转子构件相互面对的位置，第一滑动构件的n型半导体层配置在隔着转子构件面对第二滑动构件的p型半导体层的位置，第一滑动构件的p型半导体层配置在隔着转子构件面对第二滑动构件的n型半导体层的位置。
这样，第一滑动构件的p型半导体层配置在隔着转子构件面对第二滑动构件的n型半导体层的位置，第一滑动构件的n型半导体层配置在隔着转子构件面对第二滑动构件的p型半导体层的位置，由此在隔着转子相面对的滑动构件彼此之间，摩擦阻力均等。因而，能够避免产生滑动构件的偏磨损和制动平衡差等问题。
另外，能够形成如下的方式，即，在凹部配置有多个热电转换元件，在多个热电转换元件彼此之间形成有制冷剂流路。
这样，通过在多个热电转换元件彼此间形成制冷剂流路，能够对热电转换元件进行冷却。通过冷却热电转换元件，能够增大滑动构件在转子构件上滑动而发热的热源与热电转换元件间的温度差。结果，能够进一步提高热电转换元件的发电效率。
而且，能够形成热电转换元件形成直径从滑动构件主体侧向中介构件侧缩小的锥状的方式。
这样，热电转换元件形成为直径从滑动构件主体侧向中介构件侧缩小的锥状，由此能够增大热电转换元件的受热部分的面积，其中，该受热部分接受滑动构件在转子构件上滑动而产生的热。因此，能够进一步提高热回收效率。
或者，能够形成如下的方式，即，在凹部中配置有多个热电转换元件，在多个热电转换元件彼此间形成有绝热层。
这样，通过在多个热电转换元件彼此间形成绝热层，能够抑制从热电转换元件扩散热和散热。因而，能够进一步提高热电转换元件的发电效率。
另外，能够形成在中介构件上设有冷却构件的方式。
这样，通过在中介构件上设置冷却构件，能够适当地冷却热电转换元件。因此，能够增大滑动构件在转子构件上滑动而发热的热源与热电转换元件间的温度差。结果，能够进一步提高热电转换元件的发电效率。
而且，能够形成在转子构件上形成有热电转换元件的n型半导体层和p型半导体层的方式。
这样，在转子构件上形成有热电转换元件的n型半导体层和p型半导体层，从而能够将热电转换元件配置在接近滑动构件在转子构件上滑动而发热的热源的位置。因此，能够进一步提高热回收效率。
并且，能够形成如下的方式，即，n型半导体层和p型半导体层沿着转子构件的周向交替配置，在n型半导体层和p型半导体层之间形成有绝缘层。
这样，沿着转子构件的周向交替配置，并在n型半导体层与p型半导体层之间形成有绝缘层，由此使滑动构件的摩擦阻力在转子构件的周向上均等。因而，能够避免产生滑动构件的偏磨损和制动平衡差等问题。
发明效果
根据本发明的制动装置，能够高效回收制动时产生的热，或者通过增大热源与热电转换元件间的温度差来提高热电转换元件的发电效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的制动装置的概要的图，(a)是侧视图，(b)是主视图。
图2是表示制动块的概要的图，(a)是侧视图，(b)是主视图。
图3(a)是第一实施方式的制动装置的制动块的主视剖面图，(b)是其俯视图。
图4(a)是第二实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
图5(a)是第三实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图，(c)是热传导管的立体图。
图6是在第四实施方式的制动装置中使用的热传导管的立体图。
图7(a)是第五实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
图8(a)是第六实施方式的制动装置的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
图9(a)是第七实施方式的制动装置的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
图10(a)是第八实施方式的制动装置的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
图11是第九实施方式的制动装置的主要部分的侧视剖面图。
图12是第十实施方式的制动装置的主要部分的剖视图。
图13(a)是第十一实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
图14(a)是第十二实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
图15(a)是第十三实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
图16(a)是第十四实施方式的制动装置的主要部分的主视剖面图，(b)是其俯视图。
图17(a)是本发明的第十五实施方式的制动装置的转子的主视剖面图，(b)是其俯视剖面图。
图18(a)是示意地表示本发明的第十五实施方式的制动装置的电气电路的主视剖面图，(b)是其俯视剖面图。
标号说明
1…转子、2…制动钳、3…制动块、4…轮毂轴承、5…车轴、11…制动块主体、12…里衬、13…热电转换元件、13N…n型半导体层、13P…p型半导体层、13H…高温侧电极层、13I…绝缘层、13L…低温侧电极层、21…凹部、22…空隙、23…贯通孔、24…热传导管、24A…传导管主体、24B…高摩擦系数层、5…热传导管、25A…传导管主体、25B…高摩擦系数层、25C…绝热层、26…里衬凹部、27…空隙、28…空冷槽、29…绝热层、31…活塞构件、32…里板、33…水、34…密封构件、41…热电转换元件、41A…第一热电转换元件、41B…第二热电转换元件、41N…n型半导体元件、41P…p型半导体元件、41I…绝缘层、42…绝缘构件、43…摩擦板、44…连结构件、W…车轮。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。此外，在附图的说明中，相同的要素标注相同的标号，省略重复的说明。另外，为了便于图示，附图的尺寸比例不一定与说明的一致。
图1是表示本发明的实施方式的制动装置的概要的图，(a)是侧视图，(b)是主视图。图2是表示制动块的概要的图，(a)是侧视图，(b)是主视图。如图1所示，本实施方式的制动装置设置在车轮W上，具有转子1。在车轮W的内侧且在转子1的上方设有制动钳2。
制动钳2下方开口，具有在沿着转子1的旋转轴的方向上移动的形成板状的两张移动部。在两张移动部的把持部的内侧面上分别安装有作为滑动构件的制动块3。另外，转子1经由轮毂轴承(hub bearing)4连接在车轴5上。这样，通过将车轴5的旋转力传递至车轮W，车轮W旋转，转子1也与车轮W的旋转一起旋转。
制动钳2的移动部以相互的中心面为轴而对称地移动，当移动部移动到内侧时，制动块3与转子1接触，制动块3相对于转子1相对滑动。通过此时的制动块3相对于转子的相对滑动，在制动块3与转子1之间产生摩擦力，该摩擦力形成制动力，对转子1和车轮W施加制动力。另外，当制动钳2的移动部移动到外侧时，制动块3背离转子1。通过使制动块3背离转子1，摩擦力消失，制动力也消失。
又如图2所示，制动块3具有制动块主体11和里衬12。制动块主体11例如由硬质材料形成，设置在转子1一侧。
另外，在制动块主体11与制动钳2之间配置有里衬12。制动块主体11经由里衬12安装在制动钳2上。下面，将制动块主体11的设有里衬12的面称为背面，将与该背面相向的面并且相对于转子1滑动的面称为滑动面。
另外，在制动块3上设有将制动块3在转子1上滑动产生的热转换为电的热电转换元件13。在制动装置中，当制动器进行动作而制动块3相对于转子1滑动时，转子1与制动块3的滑动位置成为热源，借助转子1与制动块3的摩擦力发热。将在此产生的热通过热电转换元件13回收，并且转换为电从而进行发电。
热电转换元件13能够以各种方式安装在制动块3上。在图1和图2中，为了方便，使热电转换元件13介于制动块主体11和里衬12之间。下面，将热电转换元件13的安装方式的具体例作为各实施方式进行说明。
〔第一实施方式〕
首先，说明本发明的第一实施方式的热电转换元件的安装方式。图3(a)是第一实施方式的制动装置的制动块的主视剖面图，(b)是其俯视图。
如图3所示，在本实施方式的制动装置中，在制动块3的制动块主体11的背面上形成有凹部21。在该凹部21中设有多个热电转换元件13，热电转换元件13设置在制动块主体11的内部。如图3(b)所示，多个热电转换元件13在俯视图中配置成矩阵状，在相向的热电转换元件13彼此之间形成有空隙22。
如图3(b)所示，各热电转换元件13分别具有多个n型半导体层13N和多个p型半导体层13P。上述的多个n型半导体层13N和多个p型半导体层13P彼此相互通过导线分别并联连接，并且与未图示的蓄电池连接。
在本实施方式的制动装置中，热电转换元件13设置在制动块主体11的内部。因此，能够将热电转换元件13配置在接近热源的位置。结果，能够提高制动器动作时的基于热电转换元件的热回收效率，因而能够提高发电效率。
〔第二实施方式〕
接着，说明本发明的第二实施方式的热电转换元件的安装方式。图4(a)是第二实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
如图4所示，在本实施方式的制动装置中，在制动块主体11上形成有多个贯通孔23。贯通孔23在制动块主体11的背面与滑动面之间贯通。另外，在制动块主体11中，多个贯通孔23在俯视图上配置成矩阵状。
在贯通孔23的背面侧的端部配置有热电转换元件13，在贯通孔23的比热电转换元件13靠与里衬12相反的一侧配置有作为传热构件的热传导管24。热传导管24由捆扎多个碳纳米管形成的碳纳米管束构成。通过上述的热电转换元件13和热传导管24填充贯通孔23。
在本实施方式的制动装置中，热电转换元件13设置在制动块主体11的内侧，在制动块主体11的滑动面与热电转换元件13之间配置有由碳纳米管束构成的热传导管24。碳纳米管是热阻小而热传导性高的构件。
因此，能够高效地将通过制动块3在转子1上滑动的位置即制动时的热源产生的热传导至热电转换元件13。结果，能够将制动块3相对于转子1滑动时产生的热高效地传递至热电转换元件。结果，能够进一步提高制动器动作时的基于热电转换元件的热回收效率，因而能够提高发电效率。
而且，碳纳米管具有高的耐久性。因此，即使在长时间使用制动块3的情况下，碳纳米管功能降低得也不多，从而能够持续使用作为热传导管。
〔第三实施方式〕
接着，说明本发明的第三实施方式的热电转换元件的安装方式。图5(a)是第三实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图，(c)是热传导管的立体图。
如图5所示，在本实施方式的制动装置中，与上述第二实施方式同样，在制动块主体11上形成有贯通背面与滑动面之间的多个贯通孔23，并配置成矩阵状。在贯通孔23的背面侧端部配置有热电转换元件13，在贯通孔23的比热电转换元件13靠与里衬12相反的一侧配置有作为传热构件的热传导管24。
如图5(c)所示，热传导管24具有由碳纳米管束形成的传导管主体24A。在传导管主体24A的外周部形成有高摩擦系数层(高μ层)24B。高摩擦系数层24B由高摩擦系数性(高μ性)材料构成。作为高摩擦系数性材料，例如能够例示以SiO2、Al2O3等为代表的金属氧化物。
在本实施方式的制动装置中，与上述第二实施方式同样，热传导管24配置在制动块主体11的滑动面与热电转换元件13之间，因而能够高效率地将通过热源产生的热传导至热电转换元件13。
另外，若设置热传导管，则担心制动块主体11上的摩擦力降低，而在本实施方式的制动装置中，在热传导管24的传导管主体24A的外周部上形成有高摩擦系数层24B。因此，能够抑制制动块主体11上的摩擦力的降低。
〔第四实施方式〕
进一步，说明本发明的第四实施方式的热电转换元件的安装方式。本实施方式的制动装置与上述第三实施方式相比，主要是热传导管的结构不同。因此，作为本实施方式，以热传导管的结构为中心进行说明。图6是在本实施方式的制动装置中使用的热传导管的立体图。
如图6所示，设置在本实施方式的制动装置中的制动块上的热传导管25具有传导管主体25A。在传导管主体25A的外周部形成有高摩擦系数层25B，在高摩擦系数层25B的外周部形成有绝热层25C。与上述第三实施方式同样，传导管主体25A由碳纳米管束构成，高摩擦系数层25B由高摩擦系数性的材料构成。而且，绝热层25C由绝热材料构成。作为绝热材料，例如能够例示陶瓷类树脂、芳族聚酰胺类树脂、在高温下吸热的水合物、在高温下析出结晶水的水合物。
在本实施方式的制动装置中，与上述第二实施方式同样，热传导管25配置在制动块主体11的滑动面与热电转换元件13之间，因而能够高效率地将热源产生的热传导至热电转换元件13。另外，因为在热传导管25的传导管主体25A的外周部形成有高摩擦系数层25B，所以能够抑制制动块主体11上的摩擦力的降低。
而且，在本实施方式的制动装置中，在高摩擦系数层25B的外周部形成有绝热层25C。因此，能够防止热从传导管主体25A向外周放出或扩散。结果，能够进一步提高热回收率，从而能够进一步提高发电效率。
〔第五实施方式〕
接着，说明本发明的第五实施方式的热电转换元件的安装方式。图7(a)是第五实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。
如图7所示，在本实施方式的制动装置中，在制动块3的里衬12的制动块主体11侧的面上形成有里衬凹部26。在该里衬凹部26中设有多个热电转换元件13。这样，热电转换元件13设置在里衬12的内部。如图7(a)所示，多个热电转换元件13在俯视图上配置成矩阵状。上述的多个热电转换元件13中，在相向的热电转换元件13彼此之间形成有空隙27。
在本实施方式的制动装置中，热电转换元件13设置在里衬12的内部。因此，能够将热电转换元件13配置在接近热源的位置。结果，能够提高制动器动作时的基于热电转换元件的热回收效率，因而能够提高发电效率。
而且，在本实施方式的制动装置中，热电转换元件13设置在里衬12的内部，而且在热电转换元件13彼此之间形成有空隙27。因此，能够防止因制动时的制动力导致的热电转换元件13破损、发生浸水时基盘的短路、或生锈等。
〔第六实施方式〕
进而，说明本发明的第六实施方式的热电转换元件的安装方式。图8(a)是第六实施方式的制动装置的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
如图8(a)所示，本实施方式的制动装置的制动块3的制动块主体11由多个热电转换元件13构成。如图8(b)所示，热电转换元件13具有n型半导体层13N和p型半导体层13P。另外，热电转换元件13具有绝缘层13I。而且，热电转换元件13具有高温侧电极层13H和低温侧电极层13L。
低温侧电极层13L形成在制动块主体11的背面上，高温侧电极层13H形成在滑动面上。n型半导体层13N和p型半导体层13P形成在上述的低温侧电极层13L与高温侧电极层13H之间。这样，形成了低温侧电极层13L、n型半导体层13N和高温侧电极层13H层叠而成的本发明的第一层，并形成了低温侧电极层13L、p型半导体层13P和高温侧电极层13H层叠而成的本发明的第二层。而且，绝缘层13I形成在n型半导体层13N与p型半导体层13P之间。该绝缘层13I为空洞。
这种结构的热电转换元件13隔着绝缘层13I配置有多个。在俯视观察制动块3的状态下，上述的多个热电转换元件13配置成矩阵状。另外，在里衬12的与制动块主体11接合的接合面上喷镀形成有绝缘性材料例如SiC。通过在里衬12的与制动块主体11接合的接合面上形成有绝缘性材料，将里衬12作为基板而固定热电转换元件13。
在本实施方式的制动装置中，热电转换元件13设置在制动块主体11的内部。因此，能够将热电转换元件13配置在更接近热源的位置。结果，能够提高制动器动作时的基于热电转换元件的热回收效率，因而能够提高发电效率。
〔第七实施方式〕
接着，说明本发明的第七实施方式的热电转换元件的安装方式。图9(a)是第七实施方式的制动装置的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
如图9所示，本实施方式的制动装置与上述第六实施方式比较，绝缘层13I的方式不同。其他结构与上述第六实施方式相同，如图9(b)所示，热电转换元件13具有n型半导体层13N和p型半导体层13P。另外，热电转换元件13具有高温侧电极层13H和低温侧电极层13L。
而且，在俯视观察制动块3的状态下，多个热电转换元件13配置成矩阵状。另外，在里衬12的与制动块主体11接合的接合面上喷镀形成有绝缘性材料，将里衬12作为基板而固定热电转换元件13。
另一方面，在本实施方式中，在绝缘层13I中填充有掺合了加强材料的加强材料掺合材料而形成。而且，作为该加强材料，使用热传导性低的材料。在此，作为加强材料，例如能够适当地使用具有绝缘作用的金属氧化物(陶瓷)、聚乙烯/环氧树脂等高分子绝缘体等。
在本实施方式的制动装置中，通过在绝缘层13I中填充加强材料掺合材料，能够抑制因在制动时产生的压缩、剪切力等而破坏热电转换元件。而且，作为加强材料使用热传导性低的材料，从而能够进一步提高热回收率。
〔第八实施方式〕
进而，说明本发明的第八实施方式的热电转换元件的安装方式。图10(a)是第八实施方式的制动装置中的制动块的侧视剖面图，(b)是其放大侧视剖面图。
如图10所示，本实施方式的制动装置与上述第六实施方式同样，制动块主体11由多个热电转换元件13构成。如图10(b)所示，热电转换元件13与上述第六实施方式同样，具有n型半导体层13N和p型半导体层13P。另外，热电转换元件13具有绝缘层13I。而且，热电转换元件13具有高温侧电极层13H和低温侧电极层13L。
在制动块主体11的背面上形成有低温侧电极层13L，在低温侧电极层13L的滑动面侧形成有n型半导体层13N或p型半导体层13P。这样，形成了低温侧电极层13L和n型半导体层13N层叠而成的本发明的第一层，并形成了低温侧电极层13L和p型半导体层13P层叠而成的本发明的第二层。
另外，n型半导体层13N和p型半导体层13P都向制动块主体11的滑动面侧露出。而且，在n型半导体层13N与p型半导体层13P之间形成有绝缘层13I，在绝缘层13I的内侧形成有高温侧电极层13H。绝缘层13I和高温侧电极层13H都在从制动块主体11的背面一直到滑动面上形成。另外，高温侧电极层13H在制动块主体11的滑动面上使相邻的n型半导体层13N和p型半导体层13P电连接。
这种结构的热电转换元件13在制动块主体11上配置有多个。在俯视观察制动块3的状态下，上述的多个热电转换元件13配置成矩阵状。另外，在里衬12的与制动块主体11接合的接合面上喷镀形成有绝缘性材料例如SiC。通过在里衬12的与制动块主体11接合的接合面上形成有绝缘性材料，将里衬12作为基板而固定热电转换元件13。
而且，n型半导体层13N和p型半导体层13P的硬度为电极层13L、13H的硬度以上，绝缘层13I的硬度小于电极层13L、13H的硬度，形成如下的关系。
(半导体层13N、13P的硬度)≥(电极层13L、13H的硬度)＞绝缘层13I的硬度
在本实施方式的制动装置中，n型半导体层13N和p型半导体层13P在制动块主体11的滑动面上通过高温侧电极层13H电连接。因此，能够提高热回收效率。另外，通过使高温侧电极层13H向滑动面侧露出，而使高温侧电极层13H通过转子1与制动块3的摩擦被刮掉，高温侧电极层13H的粉尘附着在制动块主体11的滑动面上。在此，n型半导体层13N和p型半导体层13P都向制动块主体11的滑动面侧露出。因此，通过被刮掉的高温侧电极层13H的粉尘使n型半导体层13N和p型半导体层13P电连接。因此，能够在高温侧电极层13H上减小制动块主体11的滑动面侧的露出部分的面积。
〔第九实施方式〕
接着，说明本发明的第九实施方式。图11是第九实施方式的制动装置的主要部分的侧视剖面图。如图11所示，在本实施方式的制动装置中，作为转子1使用具有导电性的金属制构件。另外，作为制动块3的制动块主体11，使用与从图9所示的第七实施方式的制动装置的制动块主体上拆下高温侧电极后的制动块同样的结构。
本实施方式的制动块主体11由多个热电转换元件13构成，热电转换元件13具有n型半导体层13N和p型半导体层13P。另外，热电转换元件13具有绝缘层13I和低温侧电极层13L。在制动块主体11的背面上形成有低温侧电极层13L，在低温侧电极层13L与转子1之间形成有n型半导体层13N和p型半导体层13P。而且，在n型半导体层13N与p型半导体层13P之间形成有绝缘层13I。另外，与上述第八实施方式同样，在绝缘层13I中填充有加强材料掺合材料。
在具有这种结构的本实施方式的制动装置中，转子1作为高温侧电极发挥功能，因而与上述第八实施方式相比，不需要在衬块部上设置高温侧电极。因此，与上述第八实施方式的制动装置相比，能够使制动块3的结构简单。此外，在本实施方式的制动装置中，虽然在绝缘层13I中填充有加强材料掺合材料，但是也能够形成为使绝缘层13I为空洞的方式。
〔第十实施方式〕
下面，说明本发明的第十实施方式。图12是第十实施方式的制动装置的主要部分的剖视图。如图12所示，在本实施方式的制动装置中，以隔着转子1相面对的状态，配置有一对第一制动块3A和第二制动块3B。在第一制动块3A和第二制动块3B上都设有n型半导体层13N和p型半导体层13P。另外，在n型半导体层13N与p型半导体层13P之间形成有绝缘层13I，在制动块主体11的背面上形成有低温侧电极层13L。而且，在绝缘层13I的转子1侧的面上设有高温侧电极层13H。高温侧电极层13H使n型半导体层13N和p型半导体层13P电连接。
而且，第一制动块3A的n型半导体层13N与第二制动块3B的p型半导体层13P、第一制动块3A的p型半导体层13P与第二制动块3B的n型半导体层13N都配置在隔着转子1相面对的位置。
n型半导体层13N和p型半导体层13P上，因为其材质不同，所以存在相对于转子1滑动产生的摩擦阻力不同的情况。因而，在第一制动块3A与第二制动块3B之间，若n型半导体层13N彼此和p型半导体层13P彼此相面对，则n型半导体层13N彼此之间和p型半导体层13P彼此之间的摩擦阻力不同。因为该摩擦阻力的差异，会出现产生制动块3A、3B的偏磨损或者导致制动平衡差的问题。
关于这一点，在本实施方式的制动装置中，第一制动块3A的n型半导体层13N与第二制动块3B的p型半导体层13P、第一制动块3A的p型半导体层13P与第二制动块3B的n型半导体层13N都配置在隔着转子1相面对的位置。因此，在第一制动块3A与第二制动块3B之间，摩擦阻力均等，因而能够避免产生制动块3A、3B的偏磨损和制动平衡差等问题。
此外，在本实施方式的制动装置中，在第一制动块3A的绝缘层13I的靠转子1侧的面上设有高温侧电极层13H，但是也能够形成为不设置该高温侧电极层13H而使用转子1作为高温侧电极的方式。在这种情况下，作为转子1，使用具有导电性的构件，例如金属材料的构件。
〔第十一实施方式〕
接着，说明本发明的第十一实施方式。图13(a)是第十一实施方式的制动装置中的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。如图13所示，本实施方式的制动装置与上述第五实施方式同样，制动块3的里衬12的靠制动块主体11侧的面上形成有里衬凹部26，在里衬凹部26中设有多个热电转换元件13。另外，如图13(a)所示，多个热电转换元件13在俯视图中配置成矩阵状。在上述的多个热电转换元件13中，在相向的热电转换元件13彼此之间形成有空隙27。
而且，在形成有空隙27的部位以比安装有热电转换元件13的面低一个台阶的方式形成有空冷槽28。空冷槽28形成制冷剂流路，与形成空隙27的位置重合而形成。在该空冷槽28中流通作为制冷剂的空气。另外，还能够在空隙27中流通空气，空隙27也作为制冷剂流路发挥功能。
在本实施方式的制动装置中，以与空隙27重合的方式形成有空冷槽28，因而能够适当冷却热电转换元件13。通过冷却热电转换元件13，能够增大制动块3在转子1上滑动而发热的热源与热电转换元件13之间的温度差。结果，能够进一步提高热电转换元件13的发电效率。
〔第十二实施方式〕
接着，说明本发明的第十二实施方式。图14(a)是第十二实施方式的制动装置中的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。如图14所示，本实施方式的制动装置与上述第十一实施方式同样，在制动块3的里衬12的靠制动块主体11侧的面上形成有里衬凹部26，在里衬凹部26中设有多个热电转换元件13。另外，如图14(a)所示，多个热电转换元件13在俯视图中配置成矩阵状。在上述的多个热电转换元件13中，在相向的热电转换元件13彼此之间形成有空隙27。
而且，关于热电转换元件13，从侧面观察制动块主体11时的形状为上边长于下边的梯形，形成直径从制动块主体11侧向里衬12侧缩小的锥状。因此，关于空隙27，从侧面观察制动块主体11时的形状为上边短于下边的梯形，形成直径从制动块主体11侧向里衬12侧扩大的锥状。这样，热电转换元件13形成为直径从制动块主体11侧向里衬12侧缩小的锥状，从而能够增大热电转换元件13的受热部分的面积，该受热部分接受制动块3在转子1上滑动而产生的发热。因此，能够进一步提高热回收效率。
〔第十三实施方式〕
接着，说明本发明的第十三实施方式。图15(a)是第十三实施方式的制动装置的制动块的俯视图，(b)是其侧视剖面图。如图15所示，在本实施方式的制动装置中，与上述第十一实施方式相比，在形成有空隙27和空冷槽28的部位形成有绝热层29这一点不同。其他方面与上述第十一实施方式相同。绝热层29由绝缘性的绝热材料构成，通过形成绝热层29，形成热电转换元件13被绝缘性的绝热材料覆盖的状态。
在本实施方式的制动装置中，在多个热电转换元件13之间形成有绝热层29，热电转换元件13被绝缘性的绝热材料覆盖。因此，能够抑制从热电转换元件13扩散热和散热。因而，能够进一步提高热回收效率，进一步提高热电转换元件13的发电效率。
〔第十四实施方式〕
进而，说明本发明的第十四实施方式。图16(a)是第十四实施方式的制动装置的主要部分的主视剖面图，(b)是其俯视图。如图16所示，本实施方式的制动装置与上述第十一实施方式相比，主要是制动钳2的结构不同，其他方面具有同样的结构。
如图16所示，在本实施方式的制动装置中，在制动块3的里衬12的与形成有制动块主体11一侧相反的一侧，在制动钳2上设有作为移动构件的活塞构件31。在活塞构件31的与安装在里衬12上的一侧相反的一侧安装有里板32。而且，在活塞构件31的内侧与里板32之间的被包围的区域填充有传热流体例如水33，在活塞构件31与里板32之间、活塞构件31与里衬12之间分别设有密封构件34。
在本实施方式的制动装置中，在与形成有制动块主体11一侧相反的一侧，在制动钳2上设有活塞构件31。因此，能够适当地冷却设置在制动块主体11上的热电转换元件13。结果，能够增大制动块3在转子1上滑动而发热的热源与热电转换元件13之间的温度差。结果，能够进一步提高热电转换元件13的发电效率。
〔第十五实施方式〕
接着，说明本发明的第十五实施方式。图17(a)是本发明的第十五实施方式的制动装置的转子的主视剖面图，(b)是其俯视剖面图。在本实施方式的制动装置中，不在制动块3等上设置热电转换元件，而在转子1上设有热电转换元件。如图17所示，在本实施方式的制动装置中，在转子1上设有第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B。第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B都具有n型半导体元件41N和p型半导体元件41P。
n型半导体元件41N和p型半导体元件41P，从正面观察的形状都是从大扇形切下小一圈的小扇形而形成的形状(下面称为“扇切缺形状”)。在此，大扇形的外径与转子1的外径大致相同。另外，大扇形和小扇形的中心角都大致为90度。
而且，在转子1中，n型半导体元件41N和p型半导体元件41P沿着转子1的周向各配置有两个。在上述的多个n型半导体元件41N和p型半导体元件41P之间分别形成有绝缘层41I。这样，第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B都通过各两个n型半导体元件41N和p型半导体元件41P、及4个绝缘层41I而形成。
另外，在两个第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B之间配置有圆盘状的绝缘构件42，通过绝缘构件42使第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B绝缘。从正面观察转子1，第一热电转换元件41A的n型半导体元件41N、第二热电转换元件41B的p型半导体元件41P配置在重合的位置。这样，n型半导体元件41N和p型半导体元件41P沿转子1的周向交替配置，在p型半导体元件41P与n型半导体层N之间形成有绝缘层41I。
而且，在转子1的第一热电转换元件41A的外侧和第二热电转换元件41B的外侧都设有摩擦板43。上述的摩擦板43、第一热电转换元件41A、绝缘构件42及第二热电转换元件41B通过销状的连结构件44连结。这样，通过摩擦板43、第一热电转换元件41A、绝缘构件42和第二热电转换元件41B形成圆盘状的转子1。
另外，在第一热电转换元件41A和第二热电转换元件41B的外侧分别设有未图示的集电环(slip ring)，分别使第一热电转换元件41A的n型半导体元件41N彼此及n型半导体元件41N彼此电连接。同样，通过集电环分别使第二热电转换元件41B的n型半导体元件41N彼此及n型半导体元件41N彼此电连接。通过该方式，在转子1中，如图18所示意地，n型半导体元件41N和p型半导体元件41P分别电连接。
在本实施方式的制动装置中，在转子1上设有热电转换元件41。因此，能够在接近制动块3在转子1上滑动而发热的热源的位置配置热电转换元件41。因此，能够进一步提高热回收效率。
而且，在本实施方式的制动装置中，n型半导体元件41N和p型半导体元件41P沿着转子1的周向交替配置。因此，制动块3上的摩擦阻力在转子1的周向上均等，因而能够避免产生制动块3的偏磨损和制动平衡差等问题。
工业实用性
本发明能够应用于制动装置，尤其能够应用于将从制动装置获得的热适当转换为电的制动装置。

Claims (19)

1.一种制动装置，其特征在于，
具有：转子构件，安装在旋转体上；滑动构件，通过与所述转子构件滑动接触，经由所述转子构件对所述旋转体的旋转进行制动；及移动构件，使所述滑动构件向所述转子构件的方向移动，
在所述转子构件和所述滑动构件中的至少一方设有热电转换元件。
2.如权利要求1所述的制动装置，其中，
所述滑动构件具有：滑动构件主体，与所述转子构件接触；及中介构件，将所述滑动构件主体安装于所述移动构件，
在所述滑动构件主体的所述中介构件侧配置有所述热电转换元件，
在所述滑动构件主体的所述转子构件侧的面与所述热电转换元件之间设有传热构件。
3.如权利要求2所述的制动装置，其中，
所述传热构件是碳纳米管。
4.如权利要求1～3中任一项所述的制动装置，其中，
在所述滑动构件主体中形成有用于配置所述传热构件的空间，
在所述传热构件的外周部形成有高摩擦系数材料层，
形成有所述高摩擦系数材料层的所述传热构件配置在所述空间中。
5.如权利要求1～4中任一项所述的制动装置，其中，
在所述滑动构件主体中形成有用于配置所述传热构件的空间，
在所述传热构件的外周部形成有绝热材料层，
形成有所述绝热材料层的所述传热构件配置在所述空间中。
6.如权利要求1所述的制动装置，其中，
所述滑动构件具有：滑动构件主体，与所述转子构件接触；及中介构件，将所述滑动构件主体安装于所述移动构件，
在所述中介构件的所述绝热构件主体侧的面上形成有凹部，
所述热电转换元件配置在所述凹部中。
7.如权利要求1所述的制动装置，其中，
所述滑动构件具有：滑动构件主体，与所述转子构件接触；及中介构件，将所述滑动构件主体安装于所述移动构件，
所述滑动构件主体是所述热电转换元件。
8.如权利要求7所述的制动装置，其中，
所述滑动构件主体具有：第一层，从所述中介构件侧向所述转子构件侧依次层叠低温侧电极层、n型半导体层和高温侧层而形成；及第二层，从所述中介构件侧向所述转子构件侧依次层叠低温侧电极层、p型半导体层和高温侧电极层而形成，
所述高温侧电极层构成与所述转子构件接触的摩擦件，
在所述第一层与所述第二层之间形成有绝缘层。
9.如权利要求1所述的制动装置，其中，
所述滑动构件具有：滑动构件主体，与所述转子构件接触；及中介构件，将所述滑动构件主体安装于所述移动构件，
所述滑动构件主体具有：第一层，从所述中介构件侧向所述转子构件侧依次层叠低温侧电极层和n型半导体层而形成；及第二层，从所述中介构件侧向所述转子构件侧依次层叠低温侧电极层和p型半导体层而形成，在所述第一层与所述第二层之间设有电极层，
所述电极层具有：上下方向延伸部，从所述中介构件侧向所述转子构件侧延伸；及上端片部，设置在所述上下方向延伸部的所述转子构件侧端部且将所述n型半导体层和所述p型半导体层电连接，所述上端片部向所述转子构件侧露出，
在所述电极层的上端片部的所述中介构件侧，在所述n型半导体层与所述上下方向延伸部之间以及所述p型半导体层与所述上下方向延伸部之间形成有绝缘层。
10.如权利要求8或9所述的制动装置，其中，
所述绝缘层由加强材料掺合绝缘体形成。
11.如权利要求7～10中任一项所述的制动装置，其中，
所述滑动构件主体具有多个包括所述第一层、所述第二层和所述绝缘层的热电转换部，
所述多个热电转换部并列设置而形成所述热电转换元件。
12.如权利要求1所述的制动装置，其中，
在所述滑动构件的与所述转子构件接触的接触面上隔着绝缘层形成有所述热电转换元件的n型半导体层和p型半导体层，
在所述转子构件的与所述滑动构件接触的接触面上设有所述热电转换元件的高温侧电极。
13.如权利要求12所述的制动装置，其中，
所述滑动构件具有第一滑动构件和第二滑动构件，所述第一滑动构件和所述第二滑动构件分别配置在隔着所述转子构件相互面对的位置，
所述第一滑动构件的n型半导体层配置在隔着所述转子构件面对所述第二滑动构件的p型半导体层的位置，所述第一滑动构件的p型半导体层配置在隔着所述转子构件面对所述第二滑动构件的n型半导体层的位置。
14.如权利要求6所述的制动装置，其中，
在所述凹部配置有多个所述热电转换元件，
在所述多个热电转换元件彼此之间形成有制冷剂流路。
15.如权利要求14所述的制动装置，其中，
所述热电转换元件形成直径从所述滑动构件主体侧向所述中介构件侧缩小的锥状。
16.如权利要求6所述的制动装置，其中，
在所述凹部配置有多个所述热电转换元件，
在所述多个热电转换元件彼此之间形成有绝热层。
17.如权利要求14～16中任一项所述的制动装置，其中，
在所述中介构件上设有冷却构件。
18.如权利要求1所述的制动装置，其中，
在所述转子构件上形成有所述热电转换元件的n型半导体层和p型半导体层。
19.如权利要求18所述的制动装置，其中，
所述n型半导体层和p型半导体层沿着所述转子构件的周向交替配置，
在所述n型半导体层和p型半导体层之间形成有绝缘层。
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