JP2006280151A - 熱電変換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体を容易に着脱できる熱電変換ユニットを提供すること。
【解決手段】 対向して配置された下基板１４ａの上面に下部電極１５ａを形成するとともに、上基板１４ｂの下面に上部電極１５ｂを形成し、両電極１５ａ，１５ｂにそれぞれ熱電素子１６の端面を接合させて熱電変換モジュール１１を形成した。そして、この熱電変換モジュール１１の一方に係合凸部１２ｂを備えた吸熱部材１２を取り付けるとともに、他方に放熱部材１３を取り付けて熱電変換部１０を形成した。また、ランプ２１の外周面に係合凹部２２ａを備えた熱伝導部２２を取り付けて光源ランプ部２０を形成した。そして、係合凸部１２ｂと係合凹部２２ａとを係合させることにより光源ランプ部２０を熱電変換部１０に対して着脱可能にした。また、レフレクター２１、吸熱部材１２および放熱部材１３を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱体の排熱を利用して発電する熱電変換モジュールを備えた熱電変換ユニットに関する。

従来から、ペルチェ効果を利用して熱電気変換を行う熱電変換モジュールが加熱・冷却装置および発電装置等に用いられている。この熱電変換モジュールは、一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。そして、この熱電変換モジュールは、例えば、ランプの外壁部に取り付けられて、ランプの発熱により加熱される一方の絶縁基板と他方の絶縁基板との間の温度差によって生じる電力を利用して、他の装置を作動させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１２９８６号公報

熱電変換モジュールを、ランプのように所定期間の使用により寿命がきて使用不可になる発熱体に取り付ける場合には、所定期間ごとに、ランプを熱電変換モジュールや他の本体部分から取り外して取り換える必要が生じる。しかしながら、従来の熱電変換モジュールでは、このような取り換えについては考慮されていないため、取り換えができないか、または取り換えができてもその操作が面倒で煩雑なものになるという問題がある。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、発熱体を容易に着脱できる熱電変換ユニットを提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る熱電変換ユニットの構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成した熱電変換モジュールを発熱体に取り付けて、発熱体の発熱によって一対の絶縁体のうちの一方の絶縁体を加熱し、熱電素子の一方の絶縁体側の端部と他方の絶縁体側の端部との間に生じる温度差に応じて熱電変換モジュールが発生する電力を利用する熱電変換ユニットであって、熱電変換モジュールにおける一方の絶縁体に吸熱部材を取り付けるとともに、熱電変換モジュールにおける他方の絶縁体に放熱部材を取り付け、吸熱部材と発熱体とを着脱可能に組み付けるための着脱機構を設けたことにある。

このように構成した本発明の熱電変換ユニットにおいては、熱電変換モジュールにおける発熱体側部分に吸熱部材を取り付け、発熱体と反対側の部分に放熱部材を取り付けている。このため、発熱体から吸熱部材への熱伝導および吸熱部材から熱電変換モジュールの一方の絶縁体への熱伝導が効率よく行われるとともに、熱電変換モジュールの他方の絶縁体から放熱部材への熱伝導が効率よく行われるようになり、熱電変換モジュールの両絶縁体間の温度差が大きくなる。この結果、熱電変換モジュールの発電量が大きくなる。

また、吸熱部材と発熱体との間に着脱機構を設けて、吸熱部材と発熱体とを着脱可能に組み付けることができるようにしている。このため、発熱体と熱電変換モジュールとの一方を取り換えて再度組み付けることができるようになり、発熱体と熱電変換モジュールとの寿命が異なる場合でも、双方を寿命まで使用することができる。この場合、着脱機構は、吸熱部材側に設けられた部分と、発熱体側に設けられた部分とで構成し、両部分を互いに着脱可能にする。

また、本発明に係る熱電変換ユニットの他の構成上の特徴は、着脱機構が、吸熱部材に設けられた凸部または凹部と、発熱体側に設けられ、凸部または凹部に係合可能な凸部または凹部とで構成されていることにある。これによると、発熱体側に設けられた凹部を備えた部分に吸熱部材側に設けられた凸部を挿し込むか、または発熱体側に設けられた凸部を吸熱部材側に設けられた凹部に挿し込むかによって、発熱体と熱電変換モジュールとを組み付けることができる。また、発熱体と熱電変換モジュールを互いに反対方向に引っ張ることによって、双方を離すことができ、着脱操作が容易になる。

また、本発明に係る熱電変換ユニットのさらに他の構成上の特徴は、発熱体の表面に熱伝導部が形成されており、着脱機構が、熱伝導部と吸熱部材とに設けられていることにある。これによると、発熱体が、着脱機構の一方の部分を設けにくい形状のもので構成されている場合に、熱伝導部に着脱機構の一方の部分を設けることができるため、着脱機構の発熱体側部分の形成が容易になる。また、熱伝導部であるため、発熱体から吸熱部材への熱伝導を損ねることがない。

また、本発明に係る熱電変換ユニットのさらに他の構成上の特徴は、発熱体が光源ランプであり、熱伝導部が光源ランプの外壁部を構成するレフレクターであることにある。これによると、例えば、プロジェクター装置のような光源ランプを備えた装置に熱電変換モジュールを取り付け、光源ランプと熱電変換モジュールとを含む熱電変換ユニットを構成することができる。この場合、熱電変換モジュールから発生する電力をプロジェクター装置が備える冷却用のファン等の装置を作動させるために用いることができる。また、光源ランプのレフレクターで熱伝導部を構成することにより、部材数を減少させることができるとともに、光源ランプから吸熱部材への熱伝導性を向上させることができる。

また、レフレクターを、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成することもできる。これによると、レフレクターの熱伝導率が高くなり、光源ランプの放熱を吸熱部材に効率よく伝導できるようになる。また、アルミニウムを用いることにより光源ランプの軽量化が図れる。さらに、吸熱部材または放熱部材を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成することもできる。これによると、吸熱部材から熱電変換モジュールへの熱伝導の効率を向上させることができるとともに、熱電変換モジュールから放熱部材への熱伝導の効率を向上させることができるようになり、熱電変換モジュールの発電量が大きくなる。また、熱電変換ユニットの軽量化も図れる。さらに、吸熱部材または放熱部材を、金属フィラーを含む樹脂で構成することもできる。これによっても、熱伝導性の向上や軽量化が図れる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る熱電変換ユニットの第１実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る熱電変換ユニットＹ１を示している。この熱電変換ユニットＹ１は、例えば、プロジェクター装置のように発熱体を有する装置に備わっているもので、装置本体側に取り付けられた熱電変換部１０と、本発明の発熱体としての光源ランプ部２０とで構成されている。そして、光源ランプ部２０は、装置本体や熱電変換部１０に対して着脱可能になっている。

熱電変換部１０は、熱電変換モジュール１１の一方の面に吸熱部材１２を取り付けるとともに、熱電変換モジュール１１の他方の面に放熱部材１３を取り付けて構成されている。熱電変換モジュール１１は、図２および図３に示したように、下基板１４ａと上基板１４ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板１４ａの上面における所定部分に下部電極１５ａが形成され、上基板１４ｂの下面における所定部分に上部電極１５ｂが形成されている。そして、直方体のチップからなる熱電素子１６が、それぞれ下端面を下部電極１５ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極１５ｂにハンダ付けにより固定されて下基板１４ａと上基板１４ｂとを一体的に連結している。

また、下部電極１５ａと上部電極１５ｂとは、それぞれ熱電素子１６の略１個分に等しい距離をずらして取り付けられ、熱電素子１６は、前後左右に一定間隔を保って配置されている。そして、上基板１４ｂの各上部電極１５ｂには、それぞれ２個の熱電素子１６の上端面が接合されており、下基板１４ａの下部電極１５ａには、１個の熱電素子１６の下端面だけが接合されるものと、２個の熱電素子１６の下端面が接合されるものとがある。また、この熱電素子１６は、下基板１４ａと上基板１４ｂとの間で下部電極１５ａおよび上部電極１５ｂを介して電気的に接続されている。

そして、１個の熱電素子１６の下端面だけが接合される下部電極１５ａは下基板１４ａの一方側の２箇所の角部に設けられ、その下部電極１５ａには、リード線１７ａ，１７ｂが取り付けられている。熱電変換モジュール１１は、このリード線１７ａ，１７ｂを介して外部に通電可能になっている。また、下基板１４ａおよび上基板１４ｂはアルミナからなる板で構成され、熱電素子１６は、ビスマス・テルル系の合金からなるＰ型の素子とＮ型の素子とからなっている。このように構成された熱電変換モジュール１１は、下基板１４ａを吸熱側として前方（光源ランプ部２０側）に位置させ、上基板１４ｂを放熱側として後方に位置させている。

吸熱部材１２は、アルミニウムからなっており、熱電変換モジュール１１の下基板１４ａに固定された四角板状の基部１２ａと、基部１２ａの開放面（前面）から基部１２ａに直交して突出した本発明の凸部としての一対の係合凸部１２ｂ（１個しか図示せず）とで構成されている。係合凸部１２ｂは、基部１２ａの開放面における上下方向の中央部分の両側（図１の前後方向の両側部分）にそれぞれ間隔を保って設けられている。また、放熱部材１３は、熱電変換モジュール１１の上基板１４ｂに固定された吸熱部１３ａと、吸熱部１３ａの後端部に固定された放熱フィン１８とで構成されている。吸熱部１３ａは、アルミニウムからなる四角棒状体で構成されている。

放熱フィン１８は、アルミニウムからなっており、四角板状の基板１８ａの後面に所定の間隔で複数の突起１８ｂを設けて構成されている。この放熱フィン１８は、基板１８ａの前面上端を吸熱部１３ａの後端面に固定した状態で、吸熱部１３ａの下方に延びるように配置されている。また、この放熱フィン１８は、複数の突起１８ｂを設けて表面積を大きくすることによって放熱性を向上させるようになっており、熱電変換モジュール１１から吸熱部１３ａを介して伝わってくる熱を効果的に外部に放出する。これによって、熱電変換モジュール１１の下基板１４ａ側と上基板１４ｂ側との温度差が大きくなり、熱電変換モジュール１１が発生する電力が大きくなる。

光源ランプ部２０は、ランプ２１と熱伝導部２２とで構成されている。ランプ２１の外周面を構成するレフレクター２１ａは、図４に示したように正面が円形に形成された開口部に形成され、側面が後端部に近づくにしたがって細くなり後端部が閉塞された略ドーム状のアルミニウムで構成されている。そして、レフレクター２１ａの正面の開口部には透明のガラス２１ｂが設けられ、レフレクター２１ａの内部における中央奥端部には管球光源２１ｃが設けられている。管球光源２１ｃは、超高圧水銀ランプからなり、点灯時には温度は９００℃〜１０００℃程度に上昇する。また、その際、レフレクター２１ａの温度は、２３０℃〜３００℃程度に上昇する。

また、レフレクター２１ａの外周面における前後方向の略中央部から後端部には、前後方向に延びる放熱用のフィン部２３が円周方向に一定間隔を保って設けられている。熱伝導部２２は、ランプ２１の上面に沿って取り付けられたアルミニウム製のブロック体で構成されており、幅方向の長さおよび前後方向の長さが長く高さ方向の長さが短くなっている。そして、熱伝導部２２の後端面における幅方向の両側には、それぞれ吸熱部材１２の一対の係合凸部１２ｂを挿入できる一対の係合凹部２２ａ（１個しか図示せず）が形成されている。

このように構成された熱電変換ユニットＹ１を使用する際には、係合凹部２２ａ内にそれぞれ係合凸部１２ｂを挿入させながら光源ランプ部２０を熱電変換部１０に取り付ける。このとき、係合凸部１２ｂの表面には熱伝導性に優れたグリス等を塗布しておく。これによって、熱抵抗を低減し、熱伝導部２２から吸熱部材１２への熱伝導性を向上させることができる。また、この際、光源ランプ部２０は、熱電変換部１０に取り付けられるだけでなく、熱電変換ユニットＹ１が設けられた装置の保持部（図示せず）に係合しており、この保持部によっても保持される。

そして、このようにして光源ランプ部２０が組み付けられた装置に外部から電力を供給することによってランプ２１が発光する。この際、ランプ２１から発生する熱は、レフレクター２１ａから熱伝導部２２および吸熱部材１２を介して、熱電変換モジュール１１の下基板１４ａに伝わり、下基板１４ａを加熱する。これによって、熱電変換モジュール１１の下基板１４ａと上基板１４ｂとの間に温度差が生じて、熱電変換モジュール１１が発電する。

また、その際、熱電変換モジュール１１の上基板１４ｂは、吸熱部１３ａおよび放熱フィン１８によって冷却されるため、熱電変換モジュール１１の下基板１４ａと上基板１４ｂとの間の温度差がさらに大きくなり、熱電変換モジュール１１の発電力がさらに大きくなる。この熱電変換モジュール１１が発生した電力は、熱電変換ユニットＹ１を有する装置が備える他の装置、例えばファン等を作動させるために使用される。また、ランプ２１は、熱伝導部２２およびフィン部２３に吸熱されて所定温度以上の高温になることを防止され、これによって寿命が長くなる。

このように、本実施形態に係る熱電変換ユニットＹ１では、熱電変換モジュール１１の光源ランプ部２０側の下基板１４ａに吸熱部材１２を取り付け、熱電変換モジュール１１の上基板１４ｂに吸熱部１３ａと放熱フィン１８とからなる放熱部材１３を取り付けている。また、吸熱部材１２には、係合凸部１２ｂを設け、ランプ２１のレフレクター２１ａには、係合凸部１２ｂが挿入可能な係合凹部２２ａを備えた熱伝導部２２を取り付けている。そして、係合凹部２２ａ内にそれぞれ係合凸部１２ｂを挿入させることにより熱電変換部１０に光源ランプ部２０を組み付けることができる。このため、ランプ２１から熱電変換モジュール１１への熱伝導が効率よく行われるとともに、熱電変換モジュール１１から放熱部材１３への熱伝導が効率よく行われるようになり、熱電変換モジュール１１を効率よく発電させることができるようになる。

また、熱電変換部１０への光源ランプ部２０の着脱が、係合凹部２２ａ内に係合凸部１２ｂを挿入したり、熱電変換部１０から光源ランプ部２０を引っ張ったりするだけですむため容易になる。さらに、吸熱部材１２、放熱部材１３、レフレクター２１ａおよび熱伝導部２２が熱伝導性のよいアルミニウムで構成されているとともに、係合凸部１２ｂと係合凹部２２ａとの間には、グリス層が形成されるため、熱電変換ユニットＹ１を構成する各部分間の熱伝導が効率よく行える。また、熱電変換ユニットＹ１を備えた装置の軽量化も図れる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る熱電変換ユニットＹ２を示している。この熱電変換ユニットＹ２では、熱電変換部１０ａが備える吸熱部材２５の係合凸部２５ｂは、基部２５ａの開放面における上端側部分の両側にそれぞれ間隔を保って設けられている。また、光源ランプ部２０ａが備える熱伝導部２６の係合凹部２６ａは、後端面および上面が開口した溝状の凹部で構成されている。この熱電変換ユニットＹ２におけるそれ以外の部分の構成については前述した熱電変換ユニットＹ１と同一である。したがって、図示の同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したことにより、光源ランプ部２０ａを熱電変換部１０ａに取り付けるときには、光源ランプ部２０ａを水平方向に移動させながら熱電変換部１０ａに組み付けるだけでなく、光源ランプ部２０ａを下方から上方に移動させて係合凹部２６ａ内に係合凸部２５ｂを挿入させることもできる。また、光源ランプ部２０ａを熱電変換部１０ａから取り外すときには、光源ランプ部２０ａを前方または下方に移動させて係合凹部２６ａと係合凸部２５ｂとの係合を解除させることができる。この結果、光源ランプ部２０ａの熱電変換部１０ａに対する着脱が容易になる。この熱電変換ユニットＹ２のそれ以外の作用効果については、前述した熱電変換ユニットＹ１と同様である。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る熱電変換ユニットＹ３を示している。この熱電変換ユニットＹ３装置では、熱電変換部１０ｂが備える熱電変換モジュール３１が前後面の面積の大きなもので構成されており、吸熱部材３２および放熱部材３３の吸熱部３３ａもそれぞれ熱電変換モジュール３１の取り付け面（前後面）に応じた面積を備えた板状体で構成されている。また、吸熱部材３２の係合凸部３２ｂは、基部３２ａの開放面における四隅にそれぞれ一定間隔を保って設けられている。そして、放熱フィン３８は、下面前端部を吸熱部３３ａの上端部に固定した状態で、吸熱部３３ａに直交して後方に延びている。また、放熱フィン３８の突起３８ｂは、基板３８ａの上面に設けられている。

光源ランプ部２０ｂの熱伝導部は、ランプ３４の上面に沿って取り付けられた上部熱伝導部３５ａとランプ３４の下面に沿って取り付けられた下部熱伝導部３５ｂとで構成されている。そして、上部熱伝導部３５ａと下部熱伝導部３５ｂの後端面における幅方向の両側には、それぞれ係合凸部３２ｂが挿入できる係合凹部３６ａ，３６ｂが形成されている。この熱電変換ユニットＹ３におけるそれ以外の部分の構成については前述した熱電変換ユニットＹ１と同一である。したがって、図示の同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したことにより、光源ランプ部２０ｂと熱電変換部１０ｂとの係合がより確実になるとともに、光源ランプ部２０ｂから熱電変換部１０ｂへの熱伝導性が向上する。また、放熱フィン３８の突起３８ｂが、基板３８ａの上面に設けられているため、放熱部材３３の放熱効果も向上する。この熱電変換ユニットＹ３のそれ以外の作用効果については、前述した熱電変換ユニットＹ１と同様である。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る熱電変換ユニットＹ４を示している。この熱電変換ユニットＹ４装置では、光源ランプ部が、熱伝導部やフィン部を備わってないランプ４４だけで構成されている。また、熱電変換部４０は、熱電変換モジュール４１、吸熱部材４２および放熱部材を構成する放熱フィン４３で構成されている。熱電変換モジュール４１は前後両面の面積が大きなもので構成されており、吸熱部材４２および放熱フィン４３もそれぞれ熱電変換モジュール４１の取り付け面に応じた面積を備えたもので構成されている。

そして、吸熱部材４２の開放側の面には、ランプ４４を収容可能な半球状の収容凹部４２ａが形成されている。また、放熱フィン４３の突起４３ｂは、基板４３ａの後面に設けられている。この熱電変換ユニットＹ４におけるそれ以外の部分の構成については前述した熱電変換ユニットＹ１と同一である。このように構成したため、ランプ４４の熱電変換部４０への着脱が極めて容易になる。また、ランプ４４と吸熱部材４２との接触面積が大きくなるため、ランプ４４から熱電変換部４０への熱伝導性が向上する。この熱電変換ユニットＹ４のそれ以外の作用効果については、前述した熱電変換ユニットＹ１等と同様である。

（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る熱電変換ユニットＹ５を示している。この熱電変換ユニットＹ５では、光源ランプ部が、熱伝導部やフィン部を備わってないランプ５４だけで構成され、ランプ５４のレフレクター５４ａの後部側部分が四角ブロック状に形成されている。そして、レフレクター５４ａの後端側部分の上面中央と下面中央にそれぞれねじ穴５４ｂが形成されている。

また、熱電変換部５０の吸熱部材５２は、前端面に、レフレクター５４ａの後端側部分を収容できる収容凹部５２ａが形成されたブロック体で構成されており、その収容凹部５２ａ内の奥端部に熱伝導シート５５が設置されている。そして、吸熱部材５２の前端側部分の上部中央および下部中央に、それぞれ外面から収容凹部５２ａに貫通するねじ挿通穴５２ｂが設けられている。この収容凹部５２ａ内にランプ５４のレフレクター５４ａを入れ、ねじ挿通穴５２ｂにそれぞれねじ５６を挿通させ、その先端をレフレクター５４ａのねじ穴５４ｂに係合させることにより、ランプ５４は熱電変換部５０に取り付けられている。

この熱電変換ユニットＹ５におけるそれ以外の部分の構成については前述した熱電変換ユニットＹ４と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、ランプ５４の熱電変換部５０への取り付けが強固になる。また、ランプ５４と吸熱部材５２との間には、熱伝導シート５５が設置されているため、ランプ５４から熱電変換部５０への熱伝導性が向上する。この熱電変換ユニットＹ５のそれ以外の作用効果については、前述した熱電変換ユニットＹ４と同様である。

（第６実施形態）
図９は、本発明の第６実施形態に係る熱電変換ユニットＹ６を示している。この熱電変換ユニットＹ６では、光源ランプ部を構成するランプ６４の後端部にねじ棒６５が形成されている。そして、熱電変換部６０は、前後面の面積が大きな熱電変換モジュール６１と、吸熱部材６２と、放熱部材６３とで構成されている。吸熱部材６２は、直方体のブロック体で構成され、その前端面に、ランプ６４のねじ棒６５に着脱可能に係合できるねじ穴６２ａが形成されている。

放熱部材６３は、薄板状の吸熱部６３ａと、熱電変換部６０を保持する棒状の保持部６８とで構成されている。吸熱部６３ａは、上端部を熱電変換モジュール６１の上方に突出させた状態で、熱電変換モジュール６１の後面に固定されており、吸熱部６３ａの後面上端は保持部６８の前端面に固定されている。保持部６８は、熱電変換ユニットＹ６が取り付けられる装置の筐体の一部を構成するもので、吸熱部６３ａ等を介してランプ６４を保持するとともに、ランプ６４の排熱を吸熱部６３ａ等を介して吸熱し放熱する。

この熱電変換ユニットＹ６におけるそれ以外の部分の構成については前述した熱電変換ユニットＹ４等と同一である。このように構成したため、ランプ６４の熱電変換部６０への取り付けがさらに確実になるとともに強固になる。また、熱電変換部６０の一部を、装置の筐体の一部である保持部６８で構成しているため、部材数が減少して構造が単純になる。この熱電変換ユニットＹ６のそれ以外の作用効果については、前述した熱電変換ユニットＹ４等と同様である。

つぎに、図６に示した熱電変換ユニットＹ３におけるレフレクター２１ａ、吸熱部材３２および放熱部材３３をアルミニウム合金で構成した熱電変換ユニットを実施例１とし、熱電変換ユニットＹ３におけるレフレクター２１ａをアルミニウム合金で構成するとともに、吸熱部材３２および放熱部材３３を金属フィラー入り樹脂で構成した熱電変換ユニットを実施例２として準備した。そして、後述する従来の熱電変換ユニットを比較例１として、実施例１，２および比較例１の各熱電変換ユニットにおける、光源ランプ部の交換に要する時間の比較テストを行った。具体的には、実施例１，２では光源ランプ部２０ｂの交換を、比較例１ではランプ７４を交換した上で、もとどおりの熱電変換ユニットに戻すまでの時間を測定した。比較例１としては、図１０に示した熱電変換ユニットＹＨを用いた。

この熱電変換ユニットＹＨが備えるランプ７４では、レフレクター７４ａがガラスで構成されており、その開口部に透明のガラス７４ｂが取り付けられ、レフレクター７４ａの内部中央に管球光源７４ｃが取り付けられている。そして、ランプ７４の外周面を覆うようにブロック状の吸熱部材７２が取り付けられ、さらに、その吸熱部材７２の両側面および底面を断熱材７５で覆っている。また、吸熱部材７２の上面には、熱電変換モジュール７１が取り付けられ、熱電変換モジュール７１の上面には、基板７８ａと突起７８ｂからなる放熱フィン７８が取り付けられている。

この熱電変換ユニットＹＨにおけるランプ７４の交換作業は、図１０ないし図１３に示した手順に沿って行った。まず、図１０の状態の熱電変換ユニットＹＨから、断熱材７５を取り外して、図１１の状態にした。ついで、吸熱部材７２から熱電変換モジュール７１と放熱フィン７８とを組み付けたまま取り外して図１２の状態にした。つぎに、吸熱部材７２からランプ７４を取り外して、図１３に示した状態にした。そして、取り換え用のランプ７４を準備して、図１３の状態から順次図１０の状態になるように、前述した操作を逆の手順で行って熱電変換ユニットＹＨを組み付けることにより交換作業を終了した。また、ランプ７４を吸熱部材７２に入れる際には、レフレクター７４ａの外周面にグリスを塗布して、吸熱部材７２とレフレクター７４ａとの間が密着して熱抵抗が小さくなるようにした。

また、実施例１，２（熱電変換ユニットＹ３）におけるランプ３４の交換作業は、図１４および図１５に示した手順に従って行った。まず、図１４の状態の熱電変換ユニットＹ３から、光源ランプ部２０ｂを前方に引っ張って熱電変換部１０ｂから取外し、図６の状態にする。この場合、光源ランプ部２０ｂを正面から見た状態は、図１５に示したようになる。そして、取り換え用のランプ３４を備えた光源ランプ部２０ｂを準備して、図１５の状態から図１４の状態になるように、前述した操作を逆の手順で行って熱電変換ユニットＹ３を組み付けることにより交換作業を終了した。その比較テストの結果を、下記の表１に示した。

この結果、比較例１では、ランプ７４の交換に５〜８分の時間を要したのに対し、実施例１，２では、ランプ３４の交換に要した時間は、ともに３０〜４０秒であった。この結果から、本発明に係る熱電変換ユニットである実施例１，２の熱電変換ユニットＹ３によると、従来の熱電変換ユニットＹＨよりもランプ３４等の交換に要する時間を大幅に短縮できることが分かる。また、前述した実施例１，２および比較例１では、消費電力が１６０Ｗのランプを使用しており、参考のために、その各実施例等の各ランプのレフレクターの外周面の最高温度の測定も行った。その結果も表１に示している。

表１に示したように、比較例１では、レフレクター７４ａの外周面の最高温度は２８０℃であったのに対し、実施例１のレフレクター２１ａの外周面の最高温度は１９０℃、実施例２のレフレクターの外周面の最高温度は２２０℃であった。一般にランプは、高温になるほど寿命が短くなり、冷却されて低温に維持されるほど寿命が長くなる。このため、このテスト結果から、実施例１，２では、比較例１よりもランプ３４の寿命を長くすることができることが分かる。

また、本発明に係る熱電変換ユニットは前述した各実施形態に限定するものでなく適宜変更が可能である。例えば、前述した各実施形態や実施例では、吸熱部材１２等および放熱部材１３等を構成する材料をアルミニウム、アルミニウム合金または金属フィラー入り樹脂としたが、これらを構成する材料としては、これに限らず、タフピッチ銅、無酸素銅等の熱伝導性に優れた材料であれば使用が可能である。また、吸熱部材１２等および放熱部材１３等を、金属フィラー入り樹脂で構成する場合には、キャストナイロン、超高分子量ポリエチレン、ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチックの中に、例えば、銅、アルミニウム、すず、亜鉛、ビスマス、マグネシウム等の金属粒子やグラファイト粒子を分散させた材料を用いることができる。これによると、熱伝導性の向上と軽量化の双方が可能になる。

さらに、本発明に係る熱電変換ユニットを構成するそれ以外の部分の形状や材料等の構成についても適宜変更することができる。また、本発明に係る熱電変換ユニットが取り付けられる装置としては、プロジェクター装置に限るものでなく、ランプ等の発熱体を使用し発熱する装置であればどのようなものでもよい。例えば、野外照明、屋内照明、自動車、バイク等のライトを備えた装置である。また、発熱体としては、ランプやライトに限らず白色ＬＥＤ等でもよいし発光しない発熱体であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 熱電変換モジュールの斜視図である。 熱電変換モジュールの正面図である。 図１に示した熱電変換ユニットの光源ランプ部を示した正面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 本発明の第５実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 本発明の第６実施形態に係る熱電変換ユニットを示した概略構成図である。 比較例１の熱電変換ユニットを示した正面図である。 図１０に示した熱電変換ユニットから断熱材を取り外した状態を示した正面図である。 図１１の状態から熱電変換モジュールと放熱フィンとを取り外した状態を示した正面図である。 図１２の状態の吸熱部材からランプを取り外した状態を示した正面図である。 実施例１，２の熱電変換ユニットの熱電変換部と光源ランプ部とを組み付けた状態を示した概略構成図である。 図１４に示した熱電変換部から取り外された光源ランプ部を示した正面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，４０，５０，６０…熱電変換部、１１，３１，４１，６１，７１…熱電変換モジュール、１２，２５，３２，４２，５２，６２，７２…吸熱部材、１２ｂ，２５ｂ，３２ｂ…係合凸部、１３，３３，６３…放熱部材、１４ａ…下基板、１４ｂ…上基板、１５ａ…下部電極、１５ｂ…上部電極、１６…熱電素子、２０，２０ａ，２０ｂ…光源ランプ部、２１，３４，４４，５４，６４，７４…ランプ、２１ａ，５４ａ…レフレクター、２２，２６…熱伝導部、２２ａ，２６ａ，３６ａ，３６ｂ…係合凹部、３５ａ…上部熱伝導部、３５ｂ…下部熱伝導部、４２ａ，５２ａ…収容凹部、６２ａ…ねじ穴、６５…ねじ棒、６８…保持部、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６…熱電変換ユニット。

Claims (7)

1. 対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成した熱電変換モジュールを発熱体に取り付けて、前記発熱体の発熱によって前記一対の絶縁体のうちの一方の絶縁体を加熱し、前記熱電素子の前記一方の絶縁体側の端部と他方の絶縁体側の端部との間に生じる温度差に応じて前記熱電変換モジュールが発生する電力を利用する熱電変換ユニットであって、
   前記熱電変換モジュールにおける前記一方の絶縁体に吸熱部材を取り付けるとともに、前記熱電変換モジュールにおける前記他方の絶縁体に放熱部材を取り付け、前記吸熱部材と前記発熱体とを着脱可能に組み付けるための着脱機構を設けたことを特徴とする熱電変換ユニット。
2. 前記着脱機構が、前記吸熱部材に設けられた凸部または凹部と、前記発熱体側に設けられ、前記凸部または前記凹部に係合可能な凸部または凹部とで構成されている請求項１に記載の熱電変換ユニット。
3. 前記発熱体の表面に熱伝導部が形成されており、前記着脱機構が、前記熱伝導部と前記吸熱部材とに設けられている請求項１または２に記載の熱電変換ユニット。
4. 前記発熱体が光源ランプであり、前記熱伝導部が前記光源ランプの外壁部を構成するレフレクターである請求項３に記載の熱電変換ユニット。
5. 前記レフレクターが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている請求項４に記載の熱電変換ユニット。
6. 前記吸熱部材または前記放熱部材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の熱電変換ユニット。
7. 前記吸熱部材または前記放熱部材が、金属フィラーを含む樹脂で構成されている請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の熱電変換ユニット。
   

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