DE112018005757T5

DE112018005757T5 - Thermoelektrischer Generator

Info

Publication number: DE112018005757T5
Application number: DE112018005757.7T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Kishizawa; Yoshitsugu Kitsu; Shinichi Fujimoto
Original assignee: Kelk Ltd
Current assignee: KELK LTD., HIRATSUKA-SHI, JP
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-07-16
Also published as: GB202006980D0; CN111373650A; WO2019130929A1; US20200321503A1; GB2581730B; JP7133922B2; JP2019118248A; GB2581730A

Abstract

Ein thermoelektrischer Generator umfasst ein thermoelektrisches Generatormodul, einen Lüfter, der um eine Drehachse drehbar ist und auf einer Seite des thermoelektrischen Generatormoduls in einer zu der Drehachse parallelen ersten Achsenrichtung angeordnet ist, ein Abdeckelement, das eine Verkleidungsplatte, die in der ersten Achsenrichtung auf einer Seite des Lüfters angeordnet und dem Lüfter zugewandt ist, und eine Seitenplatte, die um den Lüfter herum von der einen Seite des Lüfters zu der anderen Seite des Lüfters hin angeordnet ist, aufweist, eine erste Ansaugöffnung, die in der Verkleidungsplatte vorgesehen ist, eine zweite Ansaugöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und von der mindestens ein Teil auf der einen Seite in Bezug auf den Lüfter in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist, und eine Auslassöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und in Bezug auf den Lüfter auf der anderen Seite in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischer Generator.
Hintergrund
Es ist ein thermoelektrischer Generator mit einem thermoelektrischen Generatormodul bekannt, der elektrischen Strom unter Nutzung des Seebeck-Effekts erzeugt. Die eine Endfläche des thermoelektrischen Generatormoduls wird erwärmt, die andere Endfläche des thermoelektrischen Generatormoduls wird gekühlt, und somit erzeugt das thermoelektrische Generatormodul elektrischen Strom.
Zitierliste
Patentliteratur 1: JP 2015-171308 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
In einem Fall, in dem ein Lüfter zur Kühlung eines thermoelektrischen Generatormoduls verwendet wird, sinkt die Effizienz der Stromerzeugung eines thermoelektrischen Generators, wenn die Kühleffizienz des Lüfters abnimmt.
Ein Ziel eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verminderung der Kühleffizienz des Lüfters zu unterbinden.
Lösung des Problems
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein thermoelektrischer Generator: ein thermoelektrisches Generatormodul; einen Lüfter, der um eine Drehachse drehbar und auf einer Seite des thermoelektrischen Generatormoduls in einer zur Drehachse parallelen ersten Achsenrichtung angeordnet ist; ein Abdeckelement, das eine Verkleidungsplatte, die in der ersten Achsenrichtung auf einer Seite des Lüfters angeordnet ist und dem Lüfter zugewandt ist, und eine Seitenplatte, die um den Lüfter herum von der einen Seite des Lüfters zu der anderen Seite des Lüfters angeordnet ist, aufweist; eine erste Ansaugöffnung, die in der Verkleidungsplatte vorgesehen ist; eine zweite Ansaugöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und von der mindestens ein Teil in Bezug auf den Lüfter auf der einen Seite in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist; und eine Auslassöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und in Bezug auf den Lüfter auf der anderen Seite in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist.
Vorteilhafte Wirkungen von Erfindungen
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abnahme der Kühlleistung des Lüfters unterbunden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen thermoelektrischer Generator nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den thermoelektrischen Generator nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein thermoelektrisches Generatormodul nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Ansicht, die den thermoelektrischen Generator nach der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein experimentelles Ergebnis zu einem Kühleffekt des thermoelektrischen Generators nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des thermoelektrischen Generators entsprechend der vorliegenden Ausführung.
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des thermoelektrischen Generators entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den thermoelektrischen Generator nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bestandteile der nachstehend beschriebenen Ausführungsform können in geeigneter Weise kombiniert werden. Darüber hinaus kann auf einige Bestandteile auch verzichtet werden.
In der folgenden Beschreibung wird ein orthogonales XYZ-Koordinatensystem festgelegt, und es wird eine Positionsbeziehung eines jeden Abschnitts mit Bezug auf das orthogonale XYZ-Koordinatensystem beschrieben. Eine zu einer X-Achse parallele Richtung in einer vorbestimmten Ebene wird als X-Achsenrichtung (zweite Achsenrichtung) bezeichnet, eine zu einer Y-Achse parallele Richtung orthogonal zu der X-Achse in der vorbestimmten Ebene wird als Y-Achsenrichtung (dritte Achsenrichtung) bezeichnet, und eine zu einer Z-Achse parallele Richtung orthogonal zu der vorbestimmten Ebene wird als Z-Achsenrichtung (erste Achsenrichtung) bezeichnet. Die Richtung der X-Achse, die Richtung der Y-Achse und die Richtung der Z-Achse sind orthogonal zueinander. Eine XY-Ebene, die die X-Achse und die Y-Achse einschließt, ist parallel zu der vorbestimmten Ebene. Eine YZ-Ebene, die die Y-Achse und die Z-Achse einschließt, ist orthogonal zur XY-Ebene. Eine XZ-Ebene, die die X-Achse und die Z-Achse einschließt, ist orthogonal zu der XY-Ebene und der YZ-Ebene.
Darüber hinaus wird in den folgenden Beschreibungen eine Seite in Richtung der Z-Achse zweckdienlicherweise als +Z-Seite und die andere Seite in Richtung der Z-Achse angemessen als -Z-Seite bezeichnet.
[Aufbau]
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen thermoelektrischen Stromgenerator 100 nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 2 ist eine Querschnittsansicht, die den thermoelektrischen Stromgenerator 100 gemäß der vorliegenden Ausführung darstellt.
Wie in 1 und 2 dargestellt, weist der thermoelektrische Generator 100 ein thermoelektrisches Generatormodul 10 auf, eine Wärmeaufnahmeplatte 20, die mit einer -Z-seitigen Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden ist, einen Kühlkörper 30 mit einer Wärmeabstrahlungsplatte 31, die mit einer +Z-seitigen Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden ist, eine Lüftereinheit 40, die einen Lüfter 41 umfasst, der um eine Drehachse AX drehbar und auf der +Z-Seite des thermoelektrischen Generatormoduls 10 angeordnet ist, und ein Abdeckelement 50, das einen Innenraum IS zwischen der Wärmeaufnahmeplatte 20 und dem Abdeckelement 50 ausbildet.
Thermoelektrisches Generatormodul
Das thermoelektrische Generatormodul 10 erzeugt elektrischen Strom unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts. Die -Z-seitige Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 wird erwärmt, die +Z-seitige Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 wird gekühlt, und somit erzeugt das thermoelektrische Generatormodul 10 elektrischen Strom.
Die Endfläche 11 weist in die +Z-Richtung. Die Endfläche 12 weist in die -Z-Richtung. Beide Endflächen 11 und 12 sind eben. Beide Endflächen 11 und 12 sind parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene ist eine äußere Form des thermoelektrischen Generatormoduls im Wesentlichen rechteckig.
3 ist eine perspektivische Ansicht, in der das thermoelektrische Generatormodul 10 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform schematisch dargestellt ist. Außerdem weist in 3 die Endfläche 12 nach oben und die Endfläche 11 weist nach unten. Das thermoelektrische Generatormodul 10 weist ein thermoelektrisches Halbleiterelement 13 vom p-Typ, ein thermoelektrisches Halbleiterelement 14 vom n-Typ, eine Elektrode 15, ein erstes Substrat 16 und ein zweites Substrat 17 auf. Die Elektrode 15 ist jeweils mit dem thermoelektrischen Halbleiterelement 13 vom p-Typ und dem thermoelektrischen Halbleiterelement 14 vom n-Typ verbunden. Das erste Substrat 16 ist auf der +Z-Seite des thermoelektrischen Halbleiterelementes 13 vom p-Typ, des thermoelektrischen Halbleiterelementes 14 vom n-Typ und der Elektrode 15 angeordnet. Das zweite Substrat 17 ist auf der -Z-Seite des thermoelektrischen Halbleiterelementes 13 vom p-Typ, des thermoelektrischen Halbleiterelementes 14 vom n-Typ und der Elektrode 15 angeordnet.
Zum Beispiel enthält das thermoelektrische Halbleiterelement 13 vom p-Typ und das thermoelektrische Halbleiterelement 14 vom n-Typ jeweils ein thermoelektrisches Material auf BiTe-Basis. Das erste Substrat 16 und das zweite Substrat 17 bestehen jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material wie Keramik oder Polyimid.
Das erste Substrat 16 weist die Endfläche 11 auf. Das zweite Substrat 17 weist die Endfläche 12 auf. Das zweite Substrat 17 wird erhitzt, und das erste Substrat 16 wird abgekühlt. Dementsprechend wird eine Temperaturdifferenz zwischen einem +Z-seitigen Ende und einem -Z-seitigen Ende des thermoelektrischen Halbleiterelements 13 vom p-Typ und des thermoelektrischen Halbleiterelements 14 vom n-Typ erzeugt. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem +Z-seitigen Ende und dem -Z-seitigen Ende des thermoelektrischen Halbleiterelements 13 vom p-Typ bereitgestellt wird, bewegen sich im thermoelektrischen Halbleiterelement 13 vom p-Typ Löcher vom -Z-seitigen Ende zum +Z-seitigen Ende. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem +Z-seitigen Ende und dem -Z-seitigen Ende des thermoelektrischen Halbleiterelements 14 vom n-Typ bereitgestellt wird, bewegen sich im thermoelektrischen Halbleiterelement 14 vom n-Typ Elektronen vom -Z-seitigen Ende zum +Z-seitigen Ende. Das thermoelektrische Halbleiterelement 13 vom p-Typ und das thermoelektrische Halbleiterelement 14 vom n-Typ sind über die Elektrode 15 miteinander verbunden. Zwischen den Elektroden 15 wird durch die Löcher und die Elektronen eine Potentialdifferenz erzeugt. Wenn die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 15 auftritt, erzeugt das thermoelektrische Generatormodul 10 elektrischen Strom. Eine Verbindungsleitung 18 ist mit der Elektrode 15 verbunden. Das thermoelektrische Generatormodul 10 gibt elektrische Leistung über die Verbindungsleitung 18 ab.
Wärmeaufnahmeplatte
Die Wärmeaufnahmeplatte 20 nimmt Wärme von einer Wärmequelle auf und überträgt die Wärme an das thermoelektrische Generatormodul 10. Die Wärmeaufnahmeplatte 20 ist aus einem metallenen Material wie Aluminium oder Kupfer gebildet. Die Wärmeaufnahmeplatte 20 ist mit der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden.
Die Wärmeaufnahmeplatte 20 weist eine Verbindungsfläche 21 auf, die mit der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden ist, und eine Wärmeaufnahmefläche 22, die der Wärmequelle zugewandt ist. Die Wärme von der Wärmequelle wird über die Wärmeaufnahmeplatte 20 auf die Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 übertragen.
Die Verbindungsfläche 21 weist in die +Z-Richtung. Die Wärmeaufnahmefläche 22 weist in -Z-Richtung. Die Verbindungsfläche 21 und die Wärmeaufnahmefläche 22 sind beide eben. Die Verbindungsfläche 21 und die Wärmeaufnahmefläche 22 sind beide parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene ist eine äußere Form der Wärmeaufnahmeplatte 20 im Wesentlichen rechteckig. In der XY-Ebene ist die äußere Form der Wärmeaufnahmeplatte 20 größer als die äußere Form des thermoelektrischen Generatormoduls 10. Die Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 ist mit einem zentralen Bereich der Verbindungsfläche 21 verbunden.
Kühlkörper
Der Kühlkörper 30 nimmt Wärme von dem thermoelektrischen Generatormodul 10 auf. Der Kühlkörper 30 ist aus einem metallenen Material wie beispielsweise Aluminium gebildet. Der Kühlkörper 30 ist zwischen dem thermoelektrischen Generatormodul 10 und dem Lüfter 41 in Richtung der Z-Achse angeordnet.
Der Kühlkörper 30 weist eine wärmeabstrahlende Platte 31 auf, die mit der Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden ist, und Rippen 32, die von der wärmeabstrahlende Platte 31 gestützt werden. Die Rippe 32 ist eine Stiftrippe. Außerdem kann die Rippe 32 eine Plattenrippe sein.
Die wärmeabstrahlende Platte 31 weist eine Verbindungsfläche 34 auf, die mit der Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 verbunden ist, und eine Stützfläche 33, die die Rippen 32 trägt. Die Rippen 32 sind mit der Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 verbunden. Der Kühlkörper 30 nimmt Wärme von der Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 auf.
Die Stützfläche 33 weist in die +Z-Richtung. Die Verbindungsfläche 34 weist in die -Z-Richtung. Die Verbindungsfläche 34 ist eben. Die Stützfläche 33 und die Verbindungsfläche 34 sind beide parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene ist eine äußere Form der wärmeabstrahlenden Platte 31 im Wesentlichen rechteckig. In der XY-Ebene ist die äußere Form der wärmeabstrahlenden Platte 31 größer als die äußere Form des thermoelektrischen Generatormoduls 10. Die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 ist mit einem zentralen Bereich der Verbindungsfläche 34 verbunden.
Jede der Rippen 32 ist in Richtung der Z-Achse länglich. Sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse ist jeweils eine Vielzahl von Rippen 32 vorgesehen. Die Rippen 32 sind in regelmäßigen Abständen sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse angeordnet. In Richtung der Z-Achse ist jede der Spitzen auf der +Z-Seite der Rippen 32 an der gleichen Position angeordnet.
Lüftereinheit
Die Lüftereinheit 40 weist den um die Drehachse AX drehbaren Lüfter 41, ein Lüftergehäuse 42, das um den Lüfter 41 herum angeordnet ist, und einen Elektromotor (nicht abgebildet) auf, der Strom zum Drehen des Lüfters erzeugt. Der Lüfter 41 dient der Luftzirkulation. Die Drehachse AX des Lüfters 41 verläuft parallel zur Richtung der Z-Achse. Der Lüfter 41 ist jeweils auf der +Z-Seite des thermoelektrischen Generatormoduls 10 und des Kühlkörpers 30 angeordnet.
Der Lüfter 41 ist drehbar auf dem Lüftergehäuse 42 gelagert. Das Lüftergehäuse 42 wird von der Wärmeaufnahmeplatte 20 über ein Stützelement 43 gestützt. Das Trägerelement 43 ist ein stabförmiges Element, das in Richtung der Z-Achse länglich ist.
Der Elektromotor, der den Lüfter 41 dreht, wird durch den elektrischen Strom betrieben, der vom thermoelektrischen Generatormodul 10 erzeugt wird. Wenn der Elektromotor betrieben wird, dreht sich der Lüfter 41. Das heißt, der thermoelektrische Stromgenerator 100 ist ein eigenständiger thermoelektrischer Stromgenerator, der den Elektromotor (die elektronische Vorrichtung), der im thermoelektrischen Stromgenerator 100 bereitgestellt ist, durch den vom thermoelektrischen Stromgeneratormodul 10 erzeugten elektrischen Strom betreibt.
Abdeckelement
Das Abdeckelement 50 schützt das thermoelektrische Generatormodul 10, den Kühlkörper 30 und den Lüfter 41. Außerdem unterbindet das Abdeckelement 50 einen Kontakt zwischen einem Benutzer (Finger des Benutzers) des thermoelektrischen Generators 100 und mindestens einem von dem Lüfter 41 und dem thermoelektrischen Generatormodul 10. Ein -Z-seitiges Ende des Abdeckelements 50 ist der Verbindungsfläche 21 der Wärmeaufnahmeplatte 20 zugewandt. Das Abdeckelement 50 bildet den Innenraum IS zwischen der Wärmeaufnahmeplatte 20 und dem Abdeckelement 50. Das thermoelektrische Generatormodul 10, der Kühlkörper 30 und die Lüftereinheit 40 sind in dem Innenraum IS angeordnet.
Das Abdeckelement 50 ist auf der +Z-Seite des Lüfters 41 angeordnet und umfasst eine Verkleidungsplatte 51, die dem Lüfter 41 zugewandt ist, und eine Seitenplatte 52, die um das thermoelektrische Generatormodul 10, den Kühlkörper 30 und die Lüftereinheit 40 herum angeordnet ist. Die Seitenplatte 52 ist so um den Lüfter 41 herum angeordnet, dass sie die Drehachse AX des Lüfters 41 von der Verkleidungsplatte 51 zur Anschlussfläche 21 hin umgibt. Ein -Z-seitiges Ende der Seitenplatte 52 ist einem peripheren Randbereich der Anschlussfläche 21 zugewandt. Die Verkleidungsplatte 51 ist mit einem +Z-seitigen Ende der Seitenplatte 52 verbunden.
Die Verkleidungsplatte 51 weist eine Außenfläche, die einem Außenraum OS zugewandt ist, und eine Innenfläche auf, die dem Innenraum IS zugewandt ist. Die Außenfläche der Verkleidungsplatte 51 weist in +Z-Richtung. Die Innenfläche der Verkleidungsplatte 51 weist in -Z-Richtung. Die Außenfläche und die Innenfläche der Verkleidungsplatte 51 sind beide eben. Die Außenfläche und die Innenfläche der Verkleidungsplatte 51 sind beide parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene ist eine äußere Form der Verkleidungsplatte 51 im Wesentlichen rechteckig.
Die Seitenplatte 52 umfasst eine erste Seitenplatte 521, die in Bezug auf eine Mitte des Innenraumes IS auf der +X-Seite angeordnet ist, eine zweite Seitenplatte 522, die in Bezug auf die Mitte des Innenraumes IS auf der -X-Seite angeordnet ist, eine dritte Seitenplatte 523, die in Bezug auf die Mitte des Innenraumes IS auf der +Y-Seite angeordnet ist, und eine vierte Seitenplatte 524, die in Bezug auf die Mitte des Innenraumes IS auf der -Y-Seite angeordnet ist.
Die erste Seitenplatte 521 weist eine dem Außenraum OS zugewandte Außenfläche und eine dem Innenraum IS zugewandte Innenfläche auf. Die Außenfläche der ersten Seitenplatte 521 weist in die +X-Richtung. Die Innenfläche der ersten Seitenplatte 521 weist in die -X-Richtung. Die Außenfläche und die Innenfläche der ersten Seitenplatte 521 sind beide eben. Die Außenfläche und die Innenfläche der ersten Seitenplatte 521 sind beide parallel zur YZ-Ebene. In der YZ-Ebene ist eine äußere Form der ersten Seitenplatte 521 im Wesentlichen rechteckig.
Die zweite Seitenplatte 522 ist mit einem Spalt in Bezug auf die erste Seitenplatte 521 in Richtung der X-Achse angeordnet. Die zweite Seitenplatte 522 weist eine dem Außenraum OS zugewandte Außenfläche und eine dem Innenraum IS zugewandte Innenfläche auf. Die Außenfläche der zweiten Seitenplatte 522 weist in die -X-Richtung. Die Innenfläche der zweiten Seitenplatte 522 weist in die +X-Richtung. Die Außenfläche und die Innenfläche der zweiten Seitenplatte 522 sind beide eben. Die Außenfläche und die Innenfläche der zweiten Seitenplatte 522 sind beide parallel zur YZ-Ebene. In der YZ-Ebene ist eine äußere Form der zweiten Seitenplatte 522 im Wesentlichen rechteckig.
Die dritte Seitenplatte 523 ist zwischen der ersten Seitenplatte 521 und der zweiten Seitenplatte 522 angeordnet. Die dritte Seitenplatte 523 weist eine dem Außenraum OS zugewandte Außenfläche und eine dem Innenraum IS zugewandte Innenfläche auf. Die Außenfläche der dritten Seitenplatte 523 weist in die +Y-Richtung. Die Innenfläche der dritten Seitenplatte 523 weist in die -Y-Richtung. Die Außenfläche und die Innenfläche der dritten Seitenplatte 523 sind beide eben. Die Außenfläche und die Innenfläche der dritten Seitenplatte 523 sind beide parallel zur XZ-Ebene. In der XZ-Ebene ist eine äußere Form der dritten Seitenplatte 523 im Wesentlichen rechteckig.
Die vierte Seitenplatte 524 ist zwischen der ersten Seitenplatte 521 und der zweiten Seitenplatte 522 angeordnet. Die vierte Seitenplatte 524 ist mit einem Spalt in Bezug auf die dritte Seitenplatte 523 in Richtung der Y-Achse angeordnet. Die vierte Seitenplatte 524 weist eine dem Außenraum OS zugewandte Außenfläche und eine dem Innenraum IS zugewandte Innenfläche auf. Die Außenfläche der vierten Seitenplatte 524 weist in die -Y-Richtung. Die Innenfläche der vierten Seitenplatte 524 weist in die +Y-Richtung. Die Außenfläche und die Innenfläche der vierten Seitenplatte 524 sind beide eben. Die Außenfläche und die Innenfläche der vierten Seitenplatte 524 sind beide parallel zur XZ-Ebene. In der XZ-Ebene ist eine äußere Form der vierten Seitenplatte 524 im Wesentlichen rechteckig.
Ein Umfangskantenabschnitt der Verkleidungsplatte 51, ein +Z-seitiges Ende der ersten Seitenplatte 521, ein +Z-seitiges Ende der zweiten Seitenplatte 522, ein +Z-seitiges Ende der dritten Seitenplatte 523 und ein +Z-seitiges Ende der vierten Seitenplatte 524 sind miteinander verbunden. Ein +Y-seitiges Ende der ersten Seitenplatte 521 und ein +X-seitiges Ende der dritten Seitenplatte 523 sind miteinander verbunden. Ein -Y-seitiges Ende der ersten Seitenplatte 521 und ein +X-seitiges Ende der vierten Seitenplatte 524 sind miteinander verbunden. Ein +Y-seitiges Ende der zweiten Seitenplatte 522 und ein -X-seitiges Ende der dritten Seitenplatte 523 sind miteinander verbunden. Ein -Y-seitiges Ende der zweiten Seitenplatte 522 und ein -X-seitiges Ende der vierten Seitenplatte 524 sind miteinander verbunden.
Befestigter Aufbau]
Die Wärmeaufnahmeplatte 20 und der Kühlkörper 30 sind mit Schrauben 62 aneinander befestigt. Die Wärmeaufnahmeplatte 20 und die Lüftereinheit 40 sind über die Stützelemente 43 aneinander befestigt. Der Kühlkörper 30 und das Abdeckelement 50 sind mit Schrauben 61 aneinander befestigt.
Die Seitenplatte 52 ist durch die Schrauben 61 an der wärmeabstrahlenden Platte 31 befestigt. Die Schrauben 61 befestigen die dritte Seitenplatte 523 an einer +Y-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31. Die Schrauben 61 befestigen die vierte Seitenplatte 524 an einer -Y-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31.
Die wärmeabstrahlende Platte 31 ist durch die Schrauben 62 an der Wärmeaufnahmeplatte 20 befestigt. Auf einer +X-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31 ist ein Flansch 35 vorgesehen. Auf einer -X-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31 ist ein Flansch 36 vorgesehen. Der Flansch 35 und der Flansch 36 bestehen beide aus einem Teil eines Winkelmaterials, das an einer Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31 befestigt ist. Das Winkelmaterial ist ein L-förmiges Element in der XZ-Ebene. Ein Teil des Winkelmaterials ist jeweils an der +X-Seitenfläche und der -X-Seitenfläche der wärmeabstrahlende Platte 31 mit Schrauben 64 befestigt. Ein Teil des Winkelmaterials, der nicht in Kontakt mit der wärmeabstrahlenden Platte 31 steht, bildet den Flansch 35 und den Flansch 36.
Der Flansch 35 ragt aus der +X-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31 in +X-Richtung heraus. Der Flansch 36 ragt in -X-Richtung aus der -X-seitigen Seitenfläche der wärmeabstrahlenden Platte 31 heraus. Die Flansche 35 und 36 und die Anschlussfläche 21 der Wärmeaufnahmeplatte 20 stehen sich jeweils gegenüber.
Der Flansch 35 ist durch die Schrauben 62 an der Wärmeaufnahmeplatte 20 befestigt. Der Flansch 36 ist durch die Schrauben 62 an der Wärmeaufnahmeplatte 20 befestigt. Die Flansche 35 und 36 und die Wärmeaufnahmeplatte 20 sind durch die Schrauben 62 aneinander befestigt, so dass die wärmeabstrahlende Platte 31 an der Wärmeaufnahmeplatte 20 befestigt ist.
Zwei Schrauben 62 zur Befestigung des Flansches 35 und der Wärmeaufnahmeplatte 20 aneinander sind in Richtung der Y-Achse angeordnet. Zwei Schrauben 62 für die Befestigung des Flansches 36 und der Wärmeaufnahmeplatte 20 aneinander sind in Richtung der Y-Achse angeordnet. Die wärmeabstrahlende Platte 31 ist durch vier Schrauben 62 an der wärmeaufnehmenden Platte 20 befestigt.
Spiralfedern 63 sind zwischen einem Kopf der Schraube 62 und dem Flansch 35 und zwischen einem Kopf der Schraube 62 und dem Flansch 36 angeordnet. Die Schraube 62 wird in die Wärmeaufnahmeplatte 20 eingeschraubt, so dass die Spiralfeder 63 zusammengedrückt wird. Durch eine elastische Kraft der Spiralfeder 63 kann das thermoelektrische Generatormodul 10 mit einer konstanten Kraft zwischen die wärmeabstrahlende Platte 31 und die Wärmeaufnahmeplatte 20 zwischengeschaltet werden. Außerdem wird eine thermische Verformung, die in mindestens einer von der Wärmeaufnahmeplatte 20 und der wärmeabstrahlende Platte 31 erzeugt wird, durch eine elastische Verformung der Spiralfeder 63 absorbiert. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass eine übermäßige Kraft auf das thermoelektrische Generatormodul 10 wirkt, dass ein Kontakt zwischen dem thermoelektrischen Generatormodul 10 und mindestens einer von der Wärmeaufnahmeplatte 20 und der wärmeabstrahlende Platte 31 nicht ausreicht und dass eine auf das thermoelektrische Generatormodul 10 wirkende Kraft abgelenkt wird.
In der XY-Ebene sind die Schrauben 62 und die Spiralfedern 63 zwischen der ersten Seitenplatte 521 und dem Kühlkörper 30 und zwischen der zweiten Seitenplatte 522 und dem Kühlkörper 30 angeordnet. Ein Abstand W1 zwischen der Innenfläche der ersten Seitenplatte 521 und dem Kühlkörper 30 ist im Wesentlichen gleich einem Abstand W2 zwischen der Innenfläche der zweiten Seitenplatte 522 und dem Kühlkörper 30. Ein Abstand W3 zwischen der Innenfläche der dritten Seitenplatte 523 und dem Kühlkörper 30 ist im Wesentlichen gleich einem Abstand W4 zwischen der Innenfläche der vierten Seitenplatte 524 und dem Kühlkörper 30. Der Abstand W3 und der Abstand W4 sind kürzer als der Abstand W1 und der Abstand W2. Das heißt, die dritte Seitenplatte 523 und die vierte Seitenplatte 524 sind näher am Kühlkörper 30 als die erste Seitenplatte 521 und die zweite Seitenplatte 522.
Erste Ansaugöffnung
Die Verkleidungsplatte 51 weist eine erste Ansaugöffnung 71 auf. Eine Vielzahl von ersten Ansaugöffnungen 71 ist in der Verkleidungsplatte 51 vorgesehen. Jede der ersten Ansaugöffnungen 71 weist ein Durchgangsloch auf, das die Innenfläche und die Außenfläche der Verkleidungsplatte 51 durchdringt.
Die erste Ansaugöffnung 71 ist in Bezug auf den Lüfter 41 auf der +Z-Seite angeordnet. Die erste Ansaugöffnung 71 ist an einer dem Lüfter 41 zugewandten Stelle angeordnet. Die erste Ansaugöffnung 71 saugt Luft im Außenraum OS an. Wenn sich der Lüfter 41 dreht, strömt die Luft im Außenraum OS über die ersten Ansaugöffnungen 71 in den Innenraum IS.
Die Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 ist jeweils in Richtung der X-Achse und der Y-Achse vorgesehen. Jede der Vielzahl von ersten Ansaugöffnungen 71 ist ein Langloch, das sich in Richtung der X-Achse oder der Y-Achse erstreckt. Die erste Ansaugöffnung 71 wird durch ein Paar gerader Kanten, eine gebogene Kante, die ein Ende des Paars gerader Kanten verbindet, und eine gebogene Kante, die das andere Ende des Paars gerader Kanten verbindet, definiert. Die beiden geraden Kanten sind parallel zueinander. Länge und Ausrichtung der Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 können gleich oder voneinander verschieden sein.
Zumindest einige der Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 können kreisförmig sein.
Zweite Ansaugöffnung
Die Seitenplatte 52 weist eine zweite Ansaugöffnung 72 auf. Eine Vielzahl von zweiten Ansaugöffnungen 72 ist in der Seitenplatte 52 vorgesehen. Jede der zweiten Ansaugöffnungen 72 weist ein Durchgangsloch auf, das die Innenfläche und die Außenfläche der Seitenplatte 52 durchdringt.
In Richtung der Z-Achse ist mindestens ein Teil des zweiten Ansaugkanals 72 in Bezug auf den Lüfter 41 auf der +Z-Seite angeordnet. Die zweite Ansaugöffnung 72 saugt die Luft im Außenraum OS an. Wenn sich der Lüfter 41 dreht, strömt die Luft im Außenraum OS über die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS.
Die zweite Ansaugöffnung 72 ist in mindestens einer von der ersten Seitenplatte 521, der zweiten Seitenplatte 522, der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Ansaugöffnung 72 jeweils in der zweiten Seitenplatte 522, der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen. Die zweite Ansaugöffnung 72 kann auch in der ersten Seitenplatte 521 vorgesehen sein.
Der zweite Ansaugöffnung 72 weist ein +Z-seitiges Ende 72A und ein - Z-seitiges Ende 72B auf.
In einem Fall, in dem nur eine zweite Ansaugöffnung 72 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das +Z-seitige Ende 72A der zweiten Ansaugöffnung 72 auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Teil einer zweiten Ansaugöffnung 72. In einem Fall, in dem nur eine zweite Ansaugöffnung 72 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Abschnitt der einen zweiten Ansaugöffnung 72.
In einem Fall, in dem die Vielzahl der zweiten Ansaugöffnungen 72 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das +Z-seitige Ende 72A der zweiten Ansaugöffnung 72 auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Teil der zweiten Ansaugöffnung 72, der auf der am weitesten +Z-seitig befindlichen Seite der Vielzahl der zweiten Ansaugöffnungen 72 angeordnet ist. In einem Fall, in dem die Vielzahl der zweiten Ansaugöffnungen 72 in Richtung der Z-Achse vorgesehen sind, bezieht sich das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Teil der zweiten Ansaugöffnung 72, der auf der am weitesten -Z-seitig befindlichen Seite der Vielzahl der zweiten Ansaugöffnungen 72 angeordnet ist.
Der Lüfter 41 weist ein +Z-seitiges Ende 41A und ein -Z-seitiges Ende 41B auf.
Das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 bezieht sich auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Teil des Lüfters 41. Das -Z-seitige Ende 41B des Lüfters 41 bezieht sich auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Teil des Lüfters 41.
In Richtung der Z-Achse ist das +Z-seitige Ende 72A der zweiten Ansaugöffnung 72 auf der +Z-Seite in Bezug auf das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 angeordnet. In Richtung der Z-Achse ist das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 auf der gleichen Position angeordnet wie das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41.
In Richtung der Z-Achse ist das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 an der gleichen Position angeordnet wie das +Z-seitige Ende 42A des Lüftergehäuses 42. In Richtung der Z-Achse ist das -Z-seitige Ende 41B des Lüfters 41 an der gleichen Position angeordnet wie das -Z-seitige Ende 42B des Lüftergehäuses 42. Außerdem kann sich in Richtung der Z-Achse die Position des Endes 41A von der Position des Endes 42A oder die Position des Endes 41B von der Position des Endes 42B unterscheiden.
In der zur XY-Ebene parallelen Richtung ist eine Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72 größer als eine Abmessung (Durchmesser) des Lüfters 41. In der zur XY-Ebene parallelen Richtung ist die Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72 gleich oder größer als die Abmessung des Kühlkörpers 30. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72 im Wesentlichen gleich groß wie die Abmessung des Kühlkörpers 30.
Die zweite Ansaugöffnung 72, die in der zweiten Seitenplatte 522 vorgesehen ist, ist ein Langloch, das sich in Richtung der Y-Achse erstreckt. In Richtung der Y-Achse ist eine Abmessung der in der zweiten Seitenplatte 522 vorgesehenen zweiten Ansaugöffnung 72 größer als die Abmessung des Lüfters 41 und gleich oder größer als die Abmessung des Kühlkörpers 30. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72 im Wesentlichen gleich groß wie die Abmessung des Kühlkörpers 30.
Die zweite Ansaugöffnung 72, die jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen ist, ist ein Langloch, das sich in Richtung der X-Achse erstreckt. In Richtung der X-Achse ist die Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72, die in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen ist, größer als die Abmessung des Lüfters 41 und gleich oder größer als die Abmessung des Kühlkörpers 30. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung der zweiten Ansaugöffnung 72 im Wesentlichen gleich groß wie die Abmessung des Kühlkörpers 30.
In der vorliegenden Ausführungsform ist in der zweiten Seitenplatte 522, der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 in Richtung der Z-Achse jeweils nur eine zweite Ansaugöffnung 72 vorgesehen.
Die zweite Ansaugöffnung 72 ist definiert durch eine gerade Kante 721, eine gerade Kante 722, die sich in Bezug auf die gerade Kante 721 auf der -Z-Seite befindet, eine gebogene Kante 723, die ein Ende der geraden Kante 721 und ein Ende der geraden Kante 722 miteinander verbindet, und eine gebogene Kante 724, die das andere Ende der geraden Kante 721 und das andere Ende der geraden Kante 722 miteinander verbindet. Die gerade Kante 721 und die gerade Kante 722 sind zueinander parallel. Die gerade Kante 721 und die gerade Kante 722 sind beide zur XY-Ebene parallel.
In der vorliegenden Ausführungsform schließt das Ende 72A die gerade Kante 721 ein. Das Ende 72B schließt die gerade Kante 722 ein.
In Richtung der Z-Achse kann eine Vielzahl von zweiten Ansaugöffnungen 72 vorgesehen sein. Ferner kann die Vielzahl von zweiten Ansaugöffnungen 72 in der zweiten Seitenplatte 522 in Richtung der Y-Achse vorgesehen sein. Die Vielzahl von zweiten Ansaugöffnungen 72 kann jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 in Richtung der X-Achse vorgesehen sein.
Auslassöffnung
Die Seitenplatte 52 weist einen Auslassöffnung 73 auf. In der Seitenplatte 52 ist eine Vielzahl von Auslassöffnungen 73 vorgesehen. Jede der Auslassöffnungen 73 weist ein Durchgangsloch auf, das die Innenfläche und die Außenfläche der Seitenplatte 52 durchdringt.
In Richtung der Z-Achse ist die Auslassöffnung 73 in Bezug auf die erste Ansaugöffnung 71 und die zweite Ansaugöffnung 72 auf der -Z-Seite angeordnet. In Richtung der Z-Achse ist die Auslassöffnung 73 in Bezug auf den Lüfter 41 auf der -Z-Seite angeordnet. Wenn sich der Lüfter 41 dreht, strömt mindestens ein Teil der Luft im Innenraum IS über die Auslassöffnungen 73 in den Außenraum OS aus.
Die Auslassöffnung 73 ist in mindestens einer von der ersten Seitenplatte 521, der zweiten Seitenplatte 522, der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Auslassöffnung 73 jeweils in der ersten Seitenplatte 521, der zweiten Seitenplatte 522, der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen.
Die Auslassöffnung 73 weist ein +Z-seitiges Ende 73A und ein -Z-seitiges Ende 73B auf.
In einem Fall, in dem nur eine Auslassöffnung 73 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das +Z-seitige Ende 73A der Auslassöffnung 73 auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Teil der einen Auslassöffnung 73. In dem Fall, dass nur eine Auslassöffnung 73 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das -Z-seitige Ende 73B der Auslassöffnung 73 auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Teil einer Auslassöffnung 73.
In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Auslassöffnungen 73 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das +Z-seitige Ende 73A der Auslassöffnungen 73 auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Abschnitt der Auslassöffnung 73, die von der Vielzahl von Auslassöffnungen 73 am weitesten +Z-seitig befindlich angeordnet ist. In einem Fall, in dem die Vielzahl von Auslassöffnungen 73 in Richtung der Z-Achse vorgesehen ist, bezieht sich das -Z-seitige Ende 73B der Auslassöffnungen 73 auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Abschnitt der Auslassöffnung 73, die von der Vielzahl von Auslassöffnungen 73 am weitesten -Z-seitig befindlich angeordnet ist.
Der Kühlkörper 30 weist ein +Z-seitiges Ende 30A und ein -Z-seitiges Ende 30B auf.
Das +Z-seitige Ende 30A des Kühlkörpers 30 bezieht sich auf den am weitesten +Z-seitig befindlichen Teil des Kühlkörpers 30. Das -Z-seitige Ende 30B des Kühlkörpers 30 bezieht sich auf den am weitesten -Z-seitig befindlichen Teil des Kühlkörpers 30.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das +Z-seitige Ende 30A des Kühlkörpers 30 eine +Z-seitige Spitze der Rippe 32 auf. Das -Z-seitige Ende 30B des Kühlkörpers 30 weist die Anschlussfläche 34 der wärmeabstrahlenden Platte 31 auf.
Wie in 2 dargestellt, ist das +Z-seitige Ende 73A der Auslassöffnung 73 auf der -Z-Seite von dem +Z-seitigen Ende 30A des Kühlkörpers 30 in Richtung der Z-Achse angeordnet.
Des Weiteren ist das -Z-seitige Ende 73B der Auslassöffnung 73 auf der -Z-Seite von der Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 in Richtung der Z-Achse angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die Auslassöffnung 73 eine erste Auslassöffnung 731 auf, die jeweils in der ersten Seitenplatte 521 und der zweiten Seitenplatte 522 vorgesehen ist und in Richtung der Y-Achse länglich ist, und eine zweite Auslassöffnung 732, die jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen ist und in Richtung der Z-Achse länglich ist.
Die erste Auslassöffnung 731, die jeweils in der ersten Seitenplatte 521 und der zweiten Seitenplatte 522 vorgesehen ist, ist ein Langloch, das sich in Richtung der Y-Achse erstreckt. In Richtung der Y-Achse ist die Abmessung der ersten Auslassöffnung 731 größer als die Abmessung des Lüfters 41 und entspricht im Wesentlichen der Abmessung des Kühlkörpers 30.
In der ersten Seitenplatte 521 und der zweiten Seitenplatte 522 ist jeweils eine Vielzahl von ersten Auslassöffnungen 731 in Richtung der Z-Achse vorgesehen.
Die erste Auslassöffnung 731 ist definiert durch eine gerade Kante 7311, eine gerade Kante 7312, die sich in Bezug auf die gerade Kante 7311 auf der -Z-Seite befindet, eine gebogene Kante 7313, die ein Ende der geraden Kante 7311 und ein Ende der geraden Kante 7312 miteinander verbindet, und eine gebogene Kante 7314, die das andere Ende der geraden Kante 7311 und das andere Ende der geraden Kante 7312 miteinander verbindet. Die gerade Kante 7311 und die gerade Kante 7312 sind zueinander parallel. Die gerade Kante 7311 und die gerade Kante 7312 sind beide zur XY-Ebene parallel.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Ende 73A die gerade Kante 7311 der ersten Auslassöffnung 731, die unter der Vielzahl der ersten Auslassöffnungen 731, die in Richtung der Z-Achse angeordnet sind, am weitesten auf der +Z-Seite angeordnet ist. Das Ende 73B umfasst die gerade Kante 7312 der ersten Auslassöffnung 731, die auf der unter der Vielzahl der ersten Auslassöffnungen 731, die in Richtung der Z-Achse angeordnet sind, am weitesten auf der -Z-Seite angeordnet ist.
Es kann auch nur eine erste Auslassöffnung 731 in Richtung der Z-Achse vorgesehen sein. Die Vielzahl der ersten Auslassöffnungen 731 kann in Richtung der Y-Achse vorgesehen sein.
Die zweite Auslassöffnung 732, die jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen ist, ist ein Langloch, das sich in Richtung der Z-Achse erstreckt. In Richtung der Z-Achse ist die Abmessung der zweiten Auslassöffnung 732 kleiner als die Abmessung des Kühlkörpers 30.
Eine Vielzahl von zweite Auslassöffnungen 732 ist jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 in Richtung der X-Achse vorgesehen.
Die zweite Auslassöffnung 732 ist definiert durch eine gerade Kante 7321, eine gerade Kante 7322, die sich in Bezug auf die gerade Kante 7321 auf der -X-Seite befindet, eine gebogene Kante 7323, die ein +Z-seitiges Ende der geraden Kante 7321 und ein +Z-seitiges Ende der geraden Kante 7322 miteinander verbindet, und eine gebogene Kante 7324, die ein -Z-seitiges Ende der geraden Kante 7321 und ein -Z-seitiges Ende der geraden Kante 7322 miteinander verbindet. Die gerade Kante 7321 und die gerade Kante 7322 sind zueinander parallel. Die gerade Kante 7321 und die gerade Kante 7322 sind jeweils parallel zur Z-Achse.
In der vorliegenden Ausführungsform schließt das Ende 73A die gebogene Kante 7323 ein. Das Ende 73B schließt die gebogene Kante 7324 ein.
Die Vielzahl der ersten Auslassöffnungen 731 kann in Richtung der Z-Achse vorgesehen sein.
Wie in 2 dargestellt, sind die Rippen 32 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse jeweils in einem regelmäßigen Abstand G2 angeordnet. Die zweiten Auslassöffnungen 732, die jeweils in der dritten Seitenplatte 523 und der vierten Seitenplatte 524 vorgesehen sind, sind in einem regelmäßigen Abstand G1 in Richtung der X-Achse angeordnet. In Richtung der X-Achse ist die Abmessung der zweiten Auslassöffnung 732 gleich oder kleiner als die Abmessung der Rippe 32. In Richtung der X-Achse fällt eine Position der zweiten Auslassöffnung 732 mit einer Position eines Zwischenraums zwischen den benachbarten Rippen 32 zusammen. Das heißt, in Richtung der X-Achse fällt eine Mittellinie der Seitenplatte 52 zwischen den benachbarten zweiten Auslassöffnungen 732 mit einer Mittellinie der Rippe 32 zusammen. Der Abstand G1 zwischen den in Richtung der X-Achse benachbarten zweiten Auslassöffnungen 732 ist ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes G2 zwischen den in Richtung der X-Achse benachbarten Rippen 32. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand G1 zwischen den zweiten in Richtung der X-Achse benachbarten Auslassöffnungen 732 zweimal so groß wie der Abstand G2 zwischen den in Richtung der X-Achse benachbarten Rippen 32. In Richtung der X-Achse fällt die Position der Mitte der zweiten Auslassöffnung 732 mit der Position der Mitte der Rippe 32 zusammen.
Der Abstand G1 zwischen den zweiten Auslassöffnungen 732 kann ein ganzzahliges Vielfaches des dreifachen oder mehr des Abstands G2 zwischen den Rippen 32 sein. Der Abstand G1 zwischen den zweiten Auslassöffnungen 732 kann der gleiche sein wie der Abstand G2 zwischen den Rippen 32.
Breite des Langlochs
Wie zuvor beschrieben, handelt es sich bei der ersten Ansaugöffnung 71, der zweiten Ansaugöffnung 72 und der Auslassöffnung 73 jeweils um ein Langloch. Zum Beispiel beträgt die Breite des Langlochs 10 mm oder weniger. Dadurch wird verhindert, dass beispielsweise ein Finger des Benutzers durch das Langloch hineingelangt, und ein Kontakt zwischen dem Finger des Benutzers und mindestens einem von dem Lüfter 41 und dem thermoelektrischen Generatormodul 10 wird unterbunden. Das Abdeckelement 50 fungiert als sogenannter Fingerschutz.
Raum
Die Innenfläche der Verkleidungsplatte 51 und die +Z-seitige Endfläche der Lüftereinheit 40 sind einander über einen Spalt hinweg zugewandt. Zwischen der Innenfläche der Verkleidungsplatte 51 und dem Lüfter 41 ist ein erster Raum SP gebildet. Die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 sind jeweils dem ersten Raum SP zugewandt. Zumindest ein Teil der aus den ersten Ansaugöffnungen 71 und den zweiten Ansaugöffnungen 72 angesaugten Luft strömt in den ersten Raum SP.
In der vorliegenden Ausführungsform ist mindestens eine erste Ansaugöffnung 71S unter der Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 an einer Position vorgesehen, die mit der Drehachse AX in der XY-Ebene zusammenfällt. Da der erste Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und der Lüftereinheit 40 gebildet ist, strömt bei der Drehung des Lüfters 41 eine ausreichende Luftmenge in den ersten Raum SP nicht nur von den ersten Ansaugöffnungen 71, die an von der Drehachse AX in der XY-Ebene verschiedenen Positionen vorgesehen sind, sondern auch, wie durch einen Pfeil Fa dargestellt, von der ersten Ansaugöffnung 71S, die an der mit der Drehachse AX in der XY-Ebene zusammenfallenden Position vorgesehen ist.
Des Weiteren ist die Innenfläche der Seitenplatte 52 über einen Spalt hinweg dem Lüfter 41 (Lüftereinheit 40) und dem Kühlkörper 30 zugewandt. Ein zweiter Raum TP wird zwischen der Innenfläche der Seitenplatte 52 und dem Lüfter 41 und zwischen der Innenfläche der Seitenplatte 52 und dem Kühlkörper 30 gebildet. Die zweiten Ansaugöffnungen 72 sind dem zweiten Raum TP zugewandt. Die zweiten Ansaugöffnungen 72 liegen näher am zweiten Raum TP als die ersten Ansaugöffnungen 71. Zumindest ein Teil der von den zweiten Ansaugöffnungen 72 zugeführten Luft strömt in den zweiten Raum TP.
Anschluss
Der thermoelektrische Generator 100 weist einen Anschluss 80 auf, der an ein externes elektrisches Gerät angeschlossen werden kann. Zum Beispiel weist der Anschluss 80 einen USB-Anschluss (Universal Serial Bus) auf. Ein Teil des vom thermoelektrischen Generatormodul 10 erzeugten elektrischen Stroms wird dem Elektromotor zugeführt, der den Lüfter 41 dreht. Ein Teil des vom thermoelektrischen Generatormodul 10 erzeugten elektrischen Stroms wird dem an den Anschluss 80 angeschlossenen elektrischen Gerät zugeführt.
Betrieb
Als nächstes wird ein Beispiel für den Betrieb des thermoelektrischen Generators 100 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn die Wärmeaufnahmeplatte 20 des thermoelektrischen Generators100 durch die Wärmequelle erwärmt wird, wird die Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10, die mit der Wärmeaufnahmeplatte 20 in Kontakt steht, erwärmt, und das thermoelektrische Generatormodul 10 erzeugt elektrischen Strom. Zumindest ein Teil des vom thermoelektrischen Generatormodul 10 erzeugten elektrischen Stroms wird dem Elektromotor zum Drehen des Lüfters 41 zugeführt. Der Elektromotor wird mit elektrischem Strom betrieben, der vom thermoelektrischen Generatormodul 10 geliefert wird. Der Lüfter 41 wird durch den Betrieb des Elektromotors gedreht.
Wenn sich der Lüfter 41 dreht, wird Luft im Außenraum OS jeweils in die ersten Ansaugöffnungen 71 und in die zweiten Ansaugöffnungen 72 gesaugt. Die Luft im Außenraum OS strömt über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS.
Zumindest ein Teil der Luft, die in den Innenraum IS geströmt ist und den Lüfter 41 durchströmt hat, wird dem Kühlkörper 30 zugeführt. Die vom Lüfter 41 dem Kühlkörper 30 zugeführte Luft kommt mit der Oberfläche der Rippe 32 und der Oberfläche des Kühlkörpers 30 einschließlich der Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 in Kontakt. Die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt stehende Luft nimmt Wärme von dem Kühlkörper 30 auf. Durch Entnahme der Wärme von dem Kühlkörper 30 wird die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10, die mit dem Kühlkörper 30 in Kontakt steht, gekühlt. Dementsprechend ist eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 gegeben. Da eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 gegeben ist, kann das thermoelektrische Generatormodul 10 effizient elektrischen Strom erzeugen.
Die Luft, deren Temperatur durch Entnahme der Wärme aus dem Kühlkörper 30 ansteigt, strömt aus den Auslassöffnungen 73 in den Außenraum OS. Die aus den Auslassöffnungen 73 in den Außenraum OS ausströmende Luft strömt in der zur XY-Ebene parallelen Richtung. Das heißt, die aus den Auslassöffnungen 73 ausströmende Luft strömt von dem Abdeckelement 50 weg. Dadurch wird verhindert, dass die aus den Auslassöffnungen 73 ausströmende Luft mit hoher Temperatur über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 wieder in den Innenraum IS strömt.
In der vorliegenden Ausführungsform befinden sich die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 an von der Wärmeaufnahmeplatte 20 (Wärmequelle) weit entfernten Positionen. Daher ist die Temperatur der Luft im Außenraum OS in der Nähe der ersten Ansaugöffnungen 71 und der zweiten Ansaugöffnungen 72 niedriger als die Temperatur der Luft im Außenraum OS in der Nähe der Wärmeaufnahmeplatte 20. Wenn sich der Lüfter 41 dreht, strömt über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 eine Luft mit niedriger Temperatur in den Innenraum IS. Die in den Innenraum IS eingeströmte Luft kommt mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt und nimmt Wärme von dem Kühlkörper 30 auf. Die Luft, deren Temperatur durch Aufnahme der Wärme von dem Kühlkörper 30 ansteigt, strömt aus den Auslassöffnungen 73, die näher an der Wärmeaufnahmeplatte 20 (Wärmequelle) liegen als die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72, in den Außenraum OS aus.
In der vorliegenden Ausführungsform strömt zumindest ein Teil der Luft, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS eingeströmt ist, in den ersten Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und der Lüftereinheit 40. Wenn die Luft in den ersten Raum SP strömt, erhöht sich der Druck im ersten Raum SP. Ferner strömt zumindest ein Teil der Luft, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS geströmt ist, zwischen der Innenfläche der Seitenplatte 52 und der Lüftereinheit 40 und dem Kühlkörper 30 in den zweiten Raum TP. Die Luft, die in den zweiten Raum TP geströmt ist, strömt in -Z-Richtung in den zweiten Raum TP. Zumindest ein Teil der Luft mit niedriger Temperatur, die über die erste Ansaugöffnung 71 und die zweite Ansaugöffnung 72 in den Innenraum IS geströmt ist, strömt in -Z-Richtung in den zweiten Raum TP. Dementsprechend wird verhindert, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur ansteigt, in der +Z-Richtung in den zweiten Raum TP strömt.
Das heißt, die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, neigt dazu, im zweiten Raum TP in +Z-Richtung zu strömen, wie durch einen Pfeil Fb in 2 angezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform strömt zumindest ein Teil der Luft mit niederer Temperatur, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS eingeströmt ist, in -Z-Richtung in den zweiten Raum TP. Daher wird verhindert, dass die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt stehende Luft mit hoher Temperatur in +Z-Richtung in den zweiten Raum TP strömt. Dementsprechend wird verhindert, dass die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt befindliche Luft mit hoher Temperatur wieder in den Lüfter 41 gesaugt wird. Die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur sich erhöht, wird über die Auslassöffnung 73 gleichmäßig in den Außenraum OS abgeführt. Die Luft mit niedriger Temperatur, die aus dem Außenraum OS über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS geströmt ist, wird in den Lüfter 41 gesaugt, und die Luft mit hoher Temperatur, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt ist, wird daran gehindert, in den Lüfter 41 gesaugt zu werden. Dementsprechend wird dem Kühlkörper 30 vom Lüfter 41 eine Luft mit niedriger Temperatur zugeführt. Dadurch wird die Kühlkörper 30 ausreichend gekühlt, und eine Abnahme der Kühlleistung des Lüfters 41 wird unterbunden. Da der Kühlkörper 30 ausreichend gekühlt wird, ist zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 eine ausreichende Temperaturdifferenz gegeben. Da die ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 gegeben ist, kann das thermoelektrische Generatormodul 10 effizient elektrischen Strom erzeugen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das +Z-seitige Ende 73A der Auslassöffnung 73 in Bezug auf das +Z-seitige Ende 30A (die Spitze der Rippe 32) des Kühlkörpers 30 auf der -Z-Seite angeordnet. So kommt die den Rippen 32 vom Lüfter 41 zugeführte Luft in ausreichenden Kontakt mit der Oberfläche der Rippe 32 und kann danach über die Auslassöffnungen 73 in den Außenraum OS ausströmen.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform das -Z-seitige Ende 73B der Auslassöffnung 73 in Bezug auf die Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 auf der -Z-Seite angeordnet. Dementsprechend strömt die vom Lüfter 41 den Rippen 32 zugeführte Luft zum -Z-seitigen Ende der Rippen 32, kommt mit der Oberfläche der Rippen 32 in ausreichenden Kontakt und kommt weiterhin mit der Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 in ausreichenden Kontakt. Danach kann die Luft über die Auslassöffnungen 73 in den Außenraum OS ausströmen.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Abstand G1 zwischen den in Richtung der X-Achse benachbarten zweiten Auslassöffnungen 732 ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands G2 zwischen den in Richtung der X-Achse benachbarten Rippen 32. Dementsprechend strömt die Luft, die durch die Drehung des Lüfters 41 in den Innenraum IS aus den ersten Ansaugöffnungen 71 und den zweiten Ansaugöffnungen 72 einströmt und dem Kühlkörper 30 zugeführt wird, zwischen den benachbarten Rippen 32 und danach gleichmäßig aus den zweiten Auslassöffnungen 732 aus.
Jede der ersten Auslassöffnungen 731 ist in Richtung der Y-Achse länglich. Dementsprechend kann sich die Gesamtfläche der ersten Auslassöffnungen 731 vergrößern. Daher wird die Luft im Innenraum IS gleichmäßig über die ersten Auslassöffnungen 731 abgeführt.
Anwendungsbeispiel
4 ist eine Ansicht, die ein Anwendungsbeispiel des thermoelektrischen Generators 100 nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der thermoelektrische Generator 100 ist auf einem Kassettenofen 200 installiert. Der Kassettenofen 200 ist eine Wärmequelle des thermoelektrischen Generators 100. Wenn die Wärmeaufnahmeplatte 20 des thermoelektrischen Generators 100 durch den Kassettenofen 200 erwärmt wird, erzeugt der thermoelektrische Generator 100 elektrischen Strom. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind der Anschluss 80 des thermoelektrischen Generators 100 und ein elektrisches Gerät 300 durch ein Kabel 90 verbunden. Das Kabel 90 ist zum Beispiel ein USB-Kabel. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist das elektrische Gerät 300 ein mobiles Gerät wie z.B. ein Smartphone oder ein Tablet-Computer. Der thermoelektrische Generator 100 kann als Ladegerät für das elektrische Gerät 300 wirken. Zum Beispiel kann das elektrische Gerät 300 bei einem Notfall oder einer Aktivität im Freien mit dem thermoelektrischen Generator 100 und dem Kassettenofen 200 aufgeladen werden.
Darüber hinaus ist die Wärmequelle nicht auf den Kassettenofen 200 beschränkt. Ein Beispiel für die Wärmequelle sind ein Kaminofen, ein Lagerfeuer, ein Holzkohlefeuer und die Abwärme von Industrieanlagen. Außerdem ist das elektrische Gerät 300, das die elektrische Leistung des thermoelektrischen Generators 100 nutzt, nicht auf ein mobiles Gerät beschränkt. Ein Beispiel für ein elektrisches Gerät, das den elektrischen Strom des thermoelektrischen Stromgenerators 100 nutzt, ist ein Lüfter, ein Radio, ein Luftbefeuchter und ein Thermo-Hygrometer. Das elektrische Gerät, wie z.B. ein Lüfter, ein Radio, ein Luftbefeuchter und ein Thermo-Hygrometer, wird mit dem elektrischen Strom betrieben, der von dem thermoelektrischen Generator 100 geliefert wird. So kann selbst in einer Situation, in der die Verkabelung und die Stromversorgung schwierig sind, elektrischer Strom durch den Einsatz des thermoelektrischen Generators 100 und der Wärmequelle gewonnen werden.
Wirkung
Wie zuvor beschrieben, sind nach der vorliegenden Ausführungsform die ersten Ansaugöffnungen 71 in der Verkleidungsplatte 51 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in der Seitenplatte 52 vorgesehen. Dadurch vergrößert sich eine Gesamtfläche der Ansaugöffnungen. Daher strömt die Luft mit niederer Temperatur im Außenraum OS ausreichend in den Innenraum IS. Wenn die Luft mit niederer Temperatur aus dem Außenraum OS ausreichend in den Innenraum IS strömt, wird eine Abnahme der Kühlleistung des Lüfters 41 unterbunden, und die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 wird ausreichend gekühlt. Entsprechend ist eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 gegeben. Da eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 gegeben ist, wird eine Abnahme des Wirkungsgrades der Stromerzeugung des thermoelektrischen Generatormoduls 10 unterbunden.
Wie zuvor beschrieben, wirkt das Abdeckelement 50 als Fingerschutz, der den Kontakt zwischen dem Finger des Benutzers des thermoelektrischen Generators 100 und dem Lüfter 41 oder dem thermoelektrischen Generatormodul 10 unterbindet. Daher ist die Breite der ersten Ansaugöffnung 71 begrenzt. Das heißt, es ist notwendig, die Breite der ersten Ansaugöffnung 71 so zu verringern, dass der Finger des Benutzers nicht durch die erste Ansaugöffnung 71 hineingelangt. Wenn die Breite der ersten Ansaugöffnung 71 abnimmt, erhöht sich der Strömungswegwiderstand der durch die erste Ansaugöffnung 71 strömenden Luft. Außerdem ist es, selbst wenn die Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 in der Verkleidungsplatte 51 vorgesehen ist, schwierig, die Gesamtfläche der ersten Ansaugöffnungen 71 ausreichend zu vergrößern. Daher kann es durch die Anordnung der ersten Ansaugöffnungen 71 in der Verkleidungsplatte 51 allein schwierig sein, Luft mit niedriger Temperatur ausreichend in den Innenraum IS strömen zu lassen.
Da die Verkleidungsplatte 51 und der Lüfter 41 einander zugewandt sind, stellt des Weiteren der Lüfter 41 ein Hindernis für die Luft dar, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 in den Innenraum IS strömt. Daher erhöht sich der Druckverlust der Luft, die über die erste Ansaugöffnung 71 in den Innenraum IS geströmt ist, und es besteht die Möglichkeit, dass die Luft dem auf der -Z-Seite des Lüfters 41 vorhandenen Kühlkörper 30 nicht ausreichend zugeführt wird. Infolgedessen kann es dazu kommen, dass die Kühleffizienz des Kühlkörpers 30 verringert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweiten Ansaugöffnungen 72 in der Seitenplatte 52 vorgesehen. Somit strömt die Luft mit niederer Temperatur im Außenraum OS ausreichend über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS. Dadurch wird eine Abnahme der Kühlleistung des Lüfters 41 unterbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und dem Lüfter 41 gebildet. Dementsprechend wird der Druck des ersten Raums SP durch die Luft erhöht, die aus den ersten Ansaugöffnungen 71 und den zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS strömt. Daher wird die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, daran gehindert, in +Z-Richtung in den zweiten Raum TP zu strömen. Daher kann verhindert werden, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur ansteigt, wieder in den Lüfter 41 gesaugt wird. Die Luft mit niedriger Temperatur, die aus dem Außenraum OS über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS geströmt ist, wird in den Lüfter 41 gesaugt, und die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperaturanstieg verhindert wird, wird in den Lüfter 41 gesaugt. Daher wird Luft mit niedriger Temperatur vom Lüfter 41 dem Kühlkörper 30 zugeführt. Dadurch wird der Kühlkörper 30 ausreichend gekühlt und eine Abnahme der Kühleffizienz des Lüfters 41 unterbunden.
5 ist ein Diagramm, das ein experimentelles Ergebnis zu einem Kühleffekt des thermoelektrischen Generators 100 nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In dem Experiment wurden ein thermoelektrischer Generator (Referenzbeispiel), der kein Abdeckelement aufweist, und ein thermoelektrischer Generator (Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Ausführungsbeispiel), der ein Abdeckelement aufweist, vorbereitet, und nach Erwärmung der Wärmeaufnahmeplatte unter denselben Bedingungen wurden die Beträge der Stromerzeugungsleistung von jedem der thermoelektrischen Generatoren gemessen. Bei dem thermoelektrischen Generator gemäß Referenzbeispiel, der kein Abdeckelement aufweist, wird dem Kühlkörper 30 durch die Drehung des Lüfters 41 ausreichend Luft mit niedriger Temperatur zugeführt. Die Luft mit niedriger Temperatur wird dem Kühlkörper 30 ausreichend zugeführt, und die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 wird ausreichend gekühlt, so dass eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 gegeben ist. Daher ist der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generatormoduls 10 groß.
Das Abdeckelement des thermoelektrischen Generators gemäß Vergleichsbeispiel 1 weist die ersten Ansaugöffnungen 71 aber nicht die zweiten Ansaugöffnungen 72 auf. Bei dem thermoelektrischen Generator nach Vergleichsbeispiel 1 ist der erste Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und dem Lüfter 41 klein. Da die Verkleidungsplatte 51 und der Lüfter 41 nahe beieinander liegen, ist ein Zuströmen von Luft von der ersten Ansaugöffnung 71S, die unter der Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 an der mit der Drehachse AX in der XY-Ebene zusammenfallenden Position vorgesehen ist, in den Innenraum IS stark eingeschränkt.
Das Abdeckelement des thermoelektrischen Generators gemäß Vergleichsbeispiel 2 weist die ersten Ansaugöffnungen 71 aber nicht die zweiten Ansaugöffnungen 72 auf. Bei dem thermoelektrischen Generator gemäß Vergleichsbeispiel 2 ist der erste Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und dem Lüfter 41 groß. Da der erste Raum SP groß ist, ist die Beschränkung des Zuströmens von Luft von der ersten Ansaugöffnung 71S, die unter der Vielzahl der ersten Ansaugöffnungen 71 an der mit der Drehachse AX in der XY-Ebene zusammenfallenden Position vorgesehen ist, in den Innenraum IS gering. Eine Gesamtöffnungsfläche ist jedoch nicht ausreichend.
Das Abdeckelement des thermoelektrischen Generators 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel weist die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 auf, wie in der Ausführungsform beschrieben. Außerdem ist bei dem thermoelektrischen Generator 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der erste Raum SP zwischen der Verkleidungsplatte 51 und dem Lüfter 41 groß. Dem Innenraum IS wird über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 ausreichend Luft mit niedriger Temperatur zugeführt. Da die Luft, die von den zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS geströmt ist, in einer Richtung parallel zur XY-Ebene strömt, wird außerdem ein Luftvorhangeffekt erzielt, der verhindert, dass die Luft, die mit dem Kühlkörper 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, in den Lüfter 41 strömt.
In 5 zeigt eine vertikale Achse einen Anteil eines Betrags der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generators gemäß Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Ausführungsbeispiel an, wann der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generators gemäß Referenzbeispiel 100% beträgt.
Wie in 5 dargestellt, liegt der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generators gemäß Vergleichsbeispiel 1 bei 43 % des Betrags der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generators gemäß Referenzbeispiel. Bei dem thermoelektrischen Generator gemäß Vergleichsbeispiel 1 sind die zweiten Ansaugöffnungen 72 nicht vorhanden, und Luft strömt nur von den ersten Ansaugöffnungen 71 in den Innenraum IS. Daher ist es selbst bei drehendem Lüfter 41 schwierig, dass genügend Luft aus dem Außenraum OS in den Innenraum IS strömt. Darüber hinaus ist der erste Raum SP klein, und es ist schwierig für die Luft, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 in den Innenraum IS geströmt ist, in -Z-Richtung durch den zweiten Raum TP zu strömen. Dementsprechend besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, in +Z-Richtung durch den zweiten Raum TP strömt und wieder in den Lüfter 41 gesaugt wird. Daher wird die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 nicht ausreichend gekühlt. Infolgedessen ist die Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 gering, und der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generatormoduls 10 ist gering.
Der Betrag der Stromerzeugungsleistung von dem thermoelektrischen Generator gemäß Vergleichsbeispiel 2 liegt bei 78 % des Betrags der Stromerzeugungsleistung von dem thermoelektrischen Generator gemäß Referenzbeispiel. Bei dem thermoelektrischen Generator nach dem Vergleichsbeispiel 2 ist, obwohl die zweiten Ansaugöffnungen 72 nicht vorhanden sind, der erste Raum SP ausreichend vorhanden. Dementsprechend kann die Luft, die über die ersten Ansaugöffnung 71 in den Innenraum IS geströmt ist, durch den zweiten Raum TP in - Z-Richtung strömen. Daher wird verhindert, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, in +Z-Richtung durch den zweiten Raum TP strömt und wieder in den Lüfter 41 gesaugt wird. Im Vergleich zu dem thermoelektrischen Generator gemäß Vergleichsbeispiel 1 wird daher bei dem thermoelektrischen Generator gemäß Vergleichsbeispiel 2 die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 gekühlt, und somit ist die Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 größer als die Temperaturdifferenz nach Vergleichsbeispiel 1. Infolgedessen ist die Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generatormoduls 10 groß.
Der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generators 100 gemäß Ausführungsbeispiel liegt bei 94 % des Betrags der Stromerzeugungsleistung der thermoelektrischen Generator 100 gemäß Referenzbeispiel. Bei dem thermoelektrischen Generator 100 gemäß Ausführungsbeispiel wird dem Innenraum IS sowohl über die erste Ansaugöffnung 71 als auch über die zweite Ansaugöffnung 72 ausreichend Luft mit niedriger Temperatur zugeführt. Da außerdem ein erster Raum SP ausreichend vorhanden ist, kann die Luft, die über die ersten Ansaugöffnungen 71 und die zweiten Ansaugöffnungen 72 in den Innenraum IS eingeströmt ist, durch in -Z-Richtung den zweiten Raum TP strömen. Daher wird verhindert, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur steigt, in +Z-Richtung durch den zweiten Raum TP strömt und wieder in den Lüfter 41 gesaugt wird. Im Vergleich zu den thermoelektrischen Generatoren gemäß Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 wird daher bei dem thermoelektrischen Generator 100 gemäß Ausführungsbeispiel die Endfläche 11 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 ausreichend gekühlt, und somit ist die Temperaturdifferenz zwischen der Endfläche 11 und der Endfläche 12 des thermoelektrischen Generatormoduls 10 größer als die Temperaturdifferenzen gemäß Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2. Infolgedessen ist der Betrag der Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Generatormoduls 10 groß.
Wenn ein Druck des ersten Raums SP gemäß Ausführungsbeispiel durch P dargestellt wird, ein Druck des ersten Raums SP gemäß Vergleichsbeispiel 1 durch P1 dargestellt wird, ein Druck des ersten Raums SP gemäß Vergleichsbeispiel 2 durch P2 dargestellt wird und ein Druck zwischen der Auslassöffnung 73 und der Seitenplatte 52 durch Ps dargestellt wird, ist die Beziehung „P1 < P2 <P < Ps“ erfüllt. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform verhindert, dass die Luft, die mit der Oberfläche des Kühlkörpers 30 in Kontakt kommt und deren Temperatur ansteigt, in den Lüfter 41 gesaugt wird. Da die Luftströme im ersten Raum SP und im zweiten Raum TP als Luftvorhang wirken, wird in der vorliegenden Ausführungsform das Ansaugen der Luft, deren Temperatur ansteigt, in den Lüfter 41 wirksamer verhindert.
Weitere Ausführungsformen
Die 6 und 7 zeigen jeweils eine vergrößerte Ansicht eines Teils des thermoelektrischen Generators 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform befindet sich das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 an der gleichen Position wie das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 in Richtung der Z-Achse. Wie in 6 dargestellt, kann das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 in Bezug auf das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 auf der +Z-Seite in Richtung der Z-Achse angeordnet sein. Weiterhin kann, wie in 7 dargestellt, das -Z-seitige Ende 72B der zweiten Ansaugöffnung 72 in Bezug auf das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 auf der -Z-Seite in Richtung der Z-Achse angeordnet sein.
Das heißt, das +Z-seitige Ende 72A der zweiten Ansaugöffnung 72 kann in Bezug auf das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 auf der +Z-Seite in Richtung der Z-Achse angeordnet sein. Das +Z-seitige Ende 72A der zweiten Ansaugöffnung 72A ist in Bezug auf das +Z-seitige Ende 41A des Lüfters 41 auf der +Z-Seite in Richtung der Z-Achse angeordnet, und somit ist es, wie in der Ausführungsform beschrieben, möglich, die Abnahme der Kühlleistung des Lüfters 41 zu unterbinden.
Darüber hinaus kann in Richtung der Z-Achse das +Z-seitige Ende 73A der Auslassöffnung 73 an der gleichen Position wie das +Z-seitige Ende 30A (die +Z-seitige Spitze der Rippe 32) des Kühlkörpers 30 angeordnet sein oder in Bezug auf das +Z-seitige Ende 30A des Kühlkörpers 30 auf der +Z-Seite angeordnet sein.
Darüber hinaus kann in Richtung der Z-Achse das -Z-seitige Ende 73B der Auslassöffnung 73B an der gleichen Position wie die Stützfläche 33 der wärmeabstrahlenden Platte 31 angeordnet sein, oder es kann in Bezug auf die Stützfläche 33 der wärmeabstrahlende Platte 31 auf der +Z-Seite angeordnet sein.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die erste Auslassöffnung 731, die in der ersten Seitenplatte 521 und in der zweiten Seitenplatte 522 vorgesehen ist, in Richtung der Y-Achse länglich ausgelegt. Ähnlich wie die zweite Auslassöffnung 732 kann jedoch auch die erste Auslassöffnung 731 in Richtung der Z-Achse länglich sein. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die ersten Auslassöffnungen 731 in Richtung der Z-Achse länglich sind, der Abstand zwischen den ersten Auslassöffnungen 731, die in Richtung der Y-Achse benachbart sind, ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands zwischen den Rippen 32 sein, die in Richtung der Y-Achse benachbart sind.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den thermoelektrischen Generator 100 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 8 dargestellt, kann eine Leitplatte 400 in mindestens einem Teil des zweiten Raums TP zwischen der Innenfläche der Seitenplatte 52 und der Lüftereinheit 40 und dem Kühlkörper 30 angeordnet sein. Die Leitplatte 400 ist ein ringförmiges Element und teilt den zweiten Raum TP in Bezug auf die Leitplatte 400 in einen +Z-seitigen Raum und einen -Z-seitigen Raum. In dem in 8 dargestellten Beispiel ist die Leitplatte 400 so angeordnet, dass sie das Ende 42B des Lüftergehäuses 42 der Lüftereinheit 40 und die Innenfläche der Seitenplatte 52 miteinander verbindet. Die Leitplatte 400 ist so angeordnet, dass es möglich ist, erwärmte Luft, die aus dem Kühlkörper 30 (zwischen den Rippen 32) ausströmt, ausreichend daran zu hindern, durch den zweiten Raum TP nach oben zu strömen, wie durch den Pfeil Fb angezeigt.
Bezugszeichenliste

10: thermoelektrisches Generatormodul
11: Endfläche
12: Endfläche
13: thermoelektrisches Halbleiterelement, p-Typ
14: thermoelektrisches Halbleiterelement, n-Typ
15: Elektrode
16: erstes Substrat
17: zweites Substrat
18: Verbindungsleitung
20: Wärmeaufnahmeplatte
21: Verbindungsfläche
22: Wärmeaufnahmefläche
30: Kühlkörper
30A: Ende
30B: Ende
31: wärmeabstrahlende Platte
32: Rippe
33: Stützfläche
34: Verbindungsfläche
35: Flansch
36: Flansch
40: Lüftereinheit
41: Lüfter
41A: Ende
41B: Ende
42: Lüftergehäuse
42A: Ende
42B: Ende
43: Stützelement
50: Abdeckelement
51: Verkleidungsplatte
52: Seitenplatte
61: Schraube
62: Schraube
63: Spiralfeder
64: Schraube
71: erste Ansaugöffnung
72: zweite Ansaugöffnung
72A: Ende
72B: Ende
73: Auslassöffnung
73A: Ende
73B: Ende
80: Anschluss
90: Kabel
100: thermoelektrischer Generator
200: Kassettenofen
300: elektrisches Gerät
400: Leitplatte
521: erste Seitenplatte
522: zweite Seitenplatte
523: dritte Seitenplatte
524: vierte Seitenplatte
721: gerade Kante
722: gerade Kante
723: gebogene Kante
724: gebogene Kante
731: erste Auslassöffnung
732: zweite Auslassöffnung
7311: gerade Kante
7312: gerade Kante
7313: gebogene Kante
7314: gebogene Kante
7321: gerade Kante
7322: gerade Kante
7323: gebogene Kante
7324: gebogene Kante
AX: Drehachse
IS: Innenraum
OS: Außenraum
SP: erster Raum
TP: zweiter Raum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015171308 A [0003]

Claims

Thermoelektrischer Generator, umfassend: ein thermoelektrisches Generatormodul; einen Lüfter, der um eine Drehachse drehbar ist und auf einer Seite des thermoelektrischen Generatormoduls in einer zu der Drehachse parallelen ersten Achsenrichtung angeordnet ist; ein Abdeckelement, das eine Verkleidungsplatte, die in der ersten Achsenrichtung auf einer Seite des Lüfters angeordnet und dem Lüfter zugewandt ist, und eine Seitenplatte, die um den Lüfter herum von der einen Seite des Lüfters zu der anderen Seite des Lüfters hin angeordnet ist, aufweist; eine erste Ansaugöffnung, die in der Verkleidungsplatte vorgesehen ist; eine zweite Ansaugöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und von der mindestens ein Teil auf der einen Seite in Bezug auf den Lüfter in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist; und eine Auslassöffnung, die in der Seitenplatte vorgesehen ist und in Bezug auf den Lüfter auf der anderen Seite in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, wobei die zweite Ansaugöffnung jeweils einem ersten Raum zwischen einer Innenfläche der Verkleidungsplatte und dem Lüfter und einem zweiten Raum zwischen einer Innenfläche der Seitenplatte und dem Lüfter zugewandt ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Ansaugöffnung ein Seitenende und das andere Seitenende in der ersten Achsenrichtung aufweist, der Lüfter ein Seitenende und das andere Seitenende in der ersten Achsenrichtung aufweist, und das andere Seitenende der zweiten Ansaugöffnung an der gleichen Position wie der des einen Seitenendes des Lüfters angeordnet ist oder auf der einen Seite in Bezug auf das eine Seitenende des Lüfters in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist.
Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren umfassend: einen Kühlkörper, der zwischen dem thermoelektrischen Generatormodul und dem Lüfter in der ersten Achsenrichtung angeordnet ist und eine wärmeabstrahlende Platte aufweist, die mit einer Seitenendfläche des thermoelektrischen Generatormoduls verbunden ist; und eine Wärmeaufnahmeplatte, die mit der anderen Seitenendfläche des thermoelektrischen Generatormoduls in der ersten Achsenrichtung verbunden ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 4, wobei eine Abmessung der zweiten Ansaugöffnung gleich oder größer als eine Abmessung des Kühlkörpers in einer zu der Drehachse orthogonalen Richtung ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 5, wobei die Seitenplatte eine erste Seitenplatte und eine zweite Seitenplatte, die mit einem Spalt in Bezug auf die erste Seitenplatte in einer zu der Drehachse orthogonalen zweiten Achsenrichtung angeordnet ist, eine dritte Seitenplatte, die zwischen der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte angeordnet und mit der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte verbunden ist, und eine vierte Seitenplatte, die mit einem Spalt in Bezug auf die dritte Seitenplatte in einer zu der ersten Achsenrichtung und der zweiten Achsenrichtung orthogonalen dritten Achsenrichtung angeordnet und mit der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte verbunden ist, aufweist, und die zweite Ansaugöffnung in mindestens einer von der ersten Seitenplatte, der zweiten Seitenplatte, der dritten Seitenplatte und der vierten Seitenplatte vorgesehen ist.
Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Auslassöffnung in der ersten Achsenrichtung ein Seitenende und ein anderes Seitenende aufweist, der Kühlkörper in der ersten Achsenrichtung ein Seitenende und ein anderes Seitenende aufweist, und das eine Seitenende der Auslassöffnung in Bezug auf das eine Seitenende des Kühlkörpers in der ersten Achsenrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 7, wobei der Kühlkörper eine Rippe aufweist, die mit einer Stützfläche der wärmeabstrahlenden Platte verbunden ist, das eine Seitenende des Kühlkörpers eine Spitze der Rippe aufweist und das andere Seitenende der Auslassöffnung in Bezug auf die Stützfläche der wärmeabstrahlenden Platte in der ersten Achsenrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 8, wobei die Auslassöffnung in der ersten Achsenrichtung lang ist und eine Vielzahl von Auslassöffnungen in einer zu der Drehachse orthogonalen Richtung vorgesehen ist, die Rippe in der ersten Achsenrichtung lang ist und eine Vielzahl der Rippen in der zu der Drehachse orthogonalen Richtung vorgesehen ist, und wobei eine Mittellinie des Abdeckelements zwischen den benachbarten Auslassöffnungen und eine Mittellinie der Rippe in der zu der Drehachse orthogonalen Richtung zusammenfallen, und ein Abstand zwischen den Auslassöffnungen ein ganzzahliges Vielfaches eines Abstands zwischen den Rippen ist.