JP2011165976A - Thermoelectric converter and thermoelectric conversion method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light weight and high performance power generation thermoelectric converter that efficiently converts heat energy into electric energy, and a thermoelectric conversion method thereof. <P>SOLUTION: A thermoelectric converter 1 includes a thermoelectric conversion module 10 with a built-in thermoelectric element that converts heat energy into electric energy by using a temperature difference between a high temperature side surface portion 15 and a low temperature side surface portion 16 in a module case 11 enclosed with the high temperature side surface portion 15, the low temperature side surface portion 16, and a side surface portion 17, a high temperature side fluid channel portion 20 disposed on a side of the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10, and a low temperature side fluid channel portion 30 disposed on a side of the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10. In the thermoelectric converter 1, the high temperature side fluid channel portion 20 is formed by connecting the high temperature side surface portion 15 of each thermoelectric conversion module 10 and a high temperature side fluid channel forming portion 25 that connects the adjacent thermoelectric conversion modules 10 by using two or more thermoelectric conversion modules 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱電気変換素子を用いて温度差により熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電気変換装置および熱電気変換方法に関し、詳しくは熱電気変換モジュールを2個以上備えた熱電気変換装置および熱電気変換方法に関する。   The present invention relates to a thermoelectric conversion device and a thermoelectric conversion method for converting thermal energy into electric energy by a temperature difference using a thermoelectric conversion element, and more specifically, a thermoelectric conversion device including two or more thermoelectric conversion modules, and The present invention relates to a thermoelectric conversion method.

近年、人類のエネルギ消費量は、産業や科学技術の発達に伴い、歴史的に例を見ないほど加速された。その結果、CO2等の温室効果ガスによる地球温暖化の問題が浮上している。温室効果ガスの発生をできるだけ抑制するために、現在ガス焼却炉や火力プラント等各種産業をはじめとして、自動車等の内燃機関から未利用のまま廃棄されている高温の熱エネルギを、可能な限り電気エネルギとして回収する発電装置の製品化が期待されている。   In recent years, the energy consumption of mankind has accelerated unprecedentedly with the development of industry and science and technology. As a result, the problem of global warming due to greenhouse gases such as CO2 has emerged. In order to suppress the generation of greenhouse gases as much as possible, the high-temperature heat energy that is currently discarded from internal combustion engines such as automobiles, as well as various industries such as gas incinerators and thermal power plants, can be used as much as possible. The production of power generators that recover energy is expected.

熱エネルギを電気エネルギとして回収する電気変換装置としては、熱電気変換素子を用いた熱電気変換技術がよく知られている。熱電気変換素子は、金属あるいは半導体の両端に温度差を与えると、高温部と低温部との間に電位差を生じさせるというゼーベック効果を利用したものである。また、熱電気変換素子は、温度差が大きいほど発電量も大きくなる性質を有する。熱電気変換素子は、通常、複数の熱電気変換素子を組み込んだ熱電気変換モジュールという形態で用いられることが多い。   As an electrical conversion device that recovers thermal energy as electrical energy, a thermoelectric conversion technique using a thermoelectric conversion element is well known. The thermoelectric conversion element utilizes the Seebeck effect that, when a temperature difference is given to both ends of a metal or a semiconductor, a potential difference is generated between a high temperature portion and a low temperature portion. In addition, the thermoelectric conversion element has a property that the power generation amount increases as the temperature difference increases. The thermoelectric conversion element is usually used in the form of a thermoelectric conversion module incorporating a plurality of thermoelectric conversion elements.

たとえば、特許文献1(特開2004−119833号公報)には、内燃機関の排気熱エネルギを電気エネルギに変換することを目的として、熱電気変換モジュールを、バンド等で締付けることにより押圧状態とし、熱電気変換モジュールの高温の面と低温の面とに高温媒体流路と冷却媒体流路をそれぞれ接触させ、熱エネルギを電気エネルギに変換する構成としたものが開示されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-119833), for the purpose of converting exhaust heat energy of an internal combustion engine into electric energy, the thermoelectric conversion module is brought into a pressed state by tightening with a band or the like, A structure in which a high temperature medium flow path and a cooling medium flow path are brought into contact with a high temperature surface and a low temperature surface of a thermoelectric conversion module to convert heat energy into electric energy is disclosed.

また、非特許文献1(「熱電変換工学−基礎と応用−」)には、熱源である高温側流体を装置の中心部に備えた伝熱管に流通させ、伝熱管の周囲に複数個の熱電気変換モジュールをボルトおよびナット、またはバンド等でまとめて締め付けることにより、熱電気変換モジュールを伝熱管表面に押圧状態で固定する熱電気変換装置が開示されている。   In Non-Patent Document 1 ("Thermoelectric Conversion Engineering-Fundamentals and Applications"), a high-temperature side fluid as a heat source is circulated through a heat transfer tube provided in the center of the apparatus, and a plurality of heat is supplied around the heat transfer tube. A thermoelectric conversion device is disclosed that fixes a thermoelectric conversion module to a heat transfer tube surface in a pressed state by collectively tightening the electric conversion module with bolts and nuts, bands, or the like.

図25は、非特許文献1、特許文献2(特開2009−88408号公報)等に記載された従来の熱電気変換装置51の一例の縦断面図である。図25に示すように、従来の熱電気変換装置51は、配管やダクト等の部材を用いて形成され、排気ガス等が流れる高温側流体流路部20と、熱電気変換モジュール10と、水等が流れる低温側流体流路部30と、が別部材になっている。また、高温側流体流路部20と、熱電気変換モジュール10と、低温側流体流路部30とは、押圧部材57、57間に配置され、押圧部材57、57をボルト・ナット58で締め付けられることにより構成される。   FIG. 25 is a longitudinal sectional view of an example of a conventional thermoelectric conversion device 51 described in Non-Patent Document 1, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-88408), and the like. As shown in FIG. 25, a conventional thermoelectric conversion device 51 is formed using a member such as a pipe or a duct, and the high temperature side fluid flow path section 20 through which exhaust gas or the like flows, the thermoelectric conversion module 10, water, and the like. The low-temperature side fluid flow path portion 30 through which etc. flow is a separate member. Further, the high temperature side fluid flow path section 20, the thermoelectric conversion module 10, and the low temperature side fluid flow path section 30 are arranged between the pressing members 57, 57, and the pressing members 57, 57 are tightened with bolts and nuts 58. It is constituted by being done.

熱電気変換装置51の熱電気変換モジュール10は、高温側表面部およびその近傍が、200℃以上の高温で用いられたり、腐食環境で用いられたりする。このため、熱電気変換モジュール10は、熱電気変換モジュール10に内蔵される熱電気変換素子等を酸化等の劣化から保護して信頼性を向上させるために、通常、熱電気変換素子等をケース11中に封止した封止構造になっている。   In the thermoelectric conversion module 10 of the thermoelectric conversion device 51, the surface portion on the high temperature side and the vicinity thereof are used at a high temperature of 200 ° C. or higher, or are used in a corrosive environment. For this reason, the thermoelectric conversion module 10 is usually equipped with a thermoelectric conversion element or the like in order to protect the thermoelectric conversion element or the like built in the thermoelectric conversion module 10 from deterioration such as oxidation and improve reliability. 11 has a sealing structure sealed in the inside.

特開2004−119833号公報JP 2004-1119833 A 特開2009−88408号公報JP 2009-88408 A

坂田外、「熱電変換工学−基礎と応用−」、リアライズ社、p.349−363、(2001)Sakatagai, “Thermoelectric Conversion Engineering: Fundamentals and Applications”, Realize, p. 349-363, (2001)

しかし、非特許文献1等に記載された従来の熱電気変換装置51は、熱電気変換モジュール10等の設置位置やバンドの締め付け具合が充分でないと、高温側流体流路形成部20と熱電気変換モジュール10との接触面59における接触熱抵抗が大きくなり、熱電気変換モジュール10に内蔵された熱電気変換素子への入熱が低下して、十分な性能を実現できないおそれがあるという問題があった。   However, the conventional thermoelectric conversion device 51 described in Non-Patent Document 1 and the like is not connected to the high temperature side fluid flow path forming unit 20 and the thermoelectricity unless the installation position of the thermoelectric conversion module 10 or the like and the tightening condition of the band are sufficient. There is a problem that contact thermal resistance at the contact surface 59 with the conversion module 10 is increased, heat input to the thermoelectric conversion element built in the thermoelectric conversion module 10 is lowered, and sufficient performance may not be realized. there were.

また、非特許文献1等に記載された従来の熱電気変換装置51の熱電気変換モジュール10を伝熱管の周囲に配置させた場合は、装置全体寸法に対する熱交換量、すなわち熱交換密度を大きくできない上、組立が容易でなく量産化に向かない等の問題があった。このため、たとえば熱電気変換モジュール10を自動車等内燃機関の排気管に用いる場合、熱電気変換モジュール10は設置場所の制限を受け、要求される出力を満足する十分な数の熱電気変換モジュール10を設置することが難しい上、熱電気変換モジュール10の製作費の低減も困難であるという問題があった。   Further, when the thermoelectric conversion module 10 of the conventional thermoelectric conversion device 51 described in Non-Patent Document 1 or the like is arranged around the heat transfer tube, the heat exchange amount with respect to the overall size of the device, that is, the heat exchange density is increased. In addition, there were problems such as being difficult to assemble and not suitable for mass production. For this reason, for example, when the thermoelectric conversion module 10 is used in an exhaust pipe of an internal combustion engine such as an automobile, the thermoelectric conversion module 10 is limited in installation location and has a sufficient number of thermoelectric conversion modules 10 that satisfy a required output. In addition, it is difficult to reduce the manufacturing cost of the thermoelectric conversion module 10.

さらに、非特許文献1等に記載された従来の熱電気変換装置51の熱電気変換モジュール10は、別部材である、熱電気変換モジュール10と、高温側流体流路部20を構成する部材25との接触面59で接触熱抵抗が発生するため、熱電気変換モジュール10に内蔵された熱電気変換素子への供給熱量が少なくなり、発電性能が低下するという問題があった。   Further, the thermoelectric conversion module 10 of the conventional thermoelectric conversion device 51 described in Non-Patent Document 1 or the like is a separate member, the thermoelectric conversion module 10, and a member 25 constituting the high temperature side fluid flow path unit 20. Since the contact thermal resistance is generated at the contact surface 59, the amount of heat supplied to the thermoelectric conversion element built in the thermoelectric conversion module 10 is reduced, and there is a problem that the power generation performance is deteriorated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱エネルギから電気エネルギへの効率よい変換を実現し、軽量かつ高性能の発電機能が得られる熱電気変換装置および熱電気変換方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a thermoelectric conversion device and a thermoelectric conversion method that achieve efficient conversion from heat energy to electric energy and obtain a light-weight and high-performance power generation function. The purpose is to do.

本発明は、熱電気変換モジュールの高温側表面部と、隣接する熱電気変換モジュール間を連接する高温側流体流路形成部とで高温側流体流路部を形成して、熱電気変換モジュールを高密度且つ熱抵抗の低い状態で配置することにより、熱電気変換装置における熱エネルギから電気エネルギへの変換効率が向上し、熱電気変換装置が軽量かつ発電性能が高くなり、構造健全性および信頼性、並びに取付けおよびメンテナンス等の作業性にも優れることを見出して完成されたものである。   The present invention provides a thermoelectric conversion module by forming a high temperature side fluid flow path section with a high temperature side surface section of a thermoelectric conversion module and a high temperature side fluid flow path forming section connecting adjacent thermoelectric conversion modules. By arranging in a state of high density and low thermal resistance, the conversion efficiency from thermal energy to electrical energy in the thermoelectric conversion device is improved, the thermoelectric conversion device is lighter and has higher power generation performance, structural soundness and reliability It has been completed by finding that it is excellent in workability and workability such as mounting and maintenance.

また、本発明は、熱電気変換モジュールを適正な押圧状態に保持すると、構造健全性および信頼性、並びに取付けおよびメンテナンス等の作業性がより優れることを見出して完成されたものである。   In addition, the present invention has been completed by finding that when the thermoelectric conversion module is held in an appropriate pressed state, structural soundness and reliability, and workability such as mounting and maintenance are more excellent.

本発明に係る熱電気変換装置は、上記問題点を解決するものであり、高温側表面部と低温側表面部と側面部とで囲まれてなるモジュールケース中に、前記高温側表面部と低温側表面部の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子が内蔵された熱電気変換モジュールと、この熱電気変換モジュールの高温側表面部側に設けられる高温側流体流路部と、前記熱電気変換モジュールの低温側表面部側に設けられる低温側流体流路部と、を備えた熱電気変換装置において、前記熱電気変換モジュールを2個以上用い、前記高温側流体流路部は、各熱電気変換モジュールの高温側表面部と、隣接する熱電気変換モジュール間を連接する高温側流体流路形成部とを連接して形成されたことを特徴とする。   The thermoelectric conversion device according to the present invention solves the above-described problems. In a module case surrounded by a high temperature side surface portion, a low temperature side surface portion, and a side surface portion, the high temperature side surface portion and the low temperature side Thermoelectric conversion module including a thermoelectric conversion element that converts thermal energy into electrical energy using a temperature difference between the side surface portions, and a high temperature side fluid provided on the high temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module In a thermoelectric conversion device comprising a flow path portion and a low temperature side fluid flow path portion provided on the low temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module, two or more thermoelectric conversion modules are used, and the high temperature side The fluid flow path part is formed by connecting a high temperature side surface part of each thermoelectric conversion module and a high temperature side fluid flow path forming part connecting adjacent thermoelectric conversion modules.

また、本発明に係る熱電気変換方法は、上記問題点を解決するものであり、高温側表面部と低温側表面部と側面部とで囲まれてなるモジュールケース中に、前記高温側表面部と低温側表面部の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子が内蔵された熱電気変換モジュールと、この熱電気変換モジュールの高温側表面部側に設けられる高温側流体流路部と、前記熱電気変換モジュールの低温側表面部側に設けられる低温側流体流路部と、を備えた熱電気変換装置を用いた熱電気変換方法において、前記熱電気変換装置は、前記熱電気変換モジュールを2個以上用いるとともに、前記高温側流体流路部が、各熱電気変換モジュールの高温側表面部と、隣接する熱電気変換モジュール間を連接する高温側流体流路形成部とを連接して形成されたものであり、高温側流体を前記高温側流体流路部に流通させるとともに、低温側流体を前記低温側流体流路部に流通させることを特徴とする。   Further, the thermoelectric conversion method according to the present invention solves the above-mentioned problem, and the high temperature side surface portion is included in a module case surrounded by a high temperature side surface portion, a low temperature side surface portion and a side surface portion. And a thermoelectric conversion module with a built-in thermoelectric conversion element that converts thermal energy into electric energy using a temperature difference between the surface portion and the low temperature side surface portion, and a high temperature provided on the high temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module In the thermoelectric conversion method using the thermoelectric conversion device provided with the side fluid flow path part and the low temperature side fluid flow path part provided on the low temperature side surface part side of the thermoelectric conversion module, the thermoelectric conversion apparatus Uses two or more thermoelectric conversion modules, and the high temperature side fluid flow path portion connects the high temperature side surface portion of each thermoelectric conversion module and the adjacent thermoelectric conversion modules. form And in a section that is formed by connecting, with circulating the hot side fluid to the hot side fluid flow path unit, and wherein the circulating the cold side fluid to the cold-side fluid passage portion.

本発明に係る熱電気変換装置および熱電気変換方法によれば、熱エネルギから電気エネルギへの変換が効率よくなり、熱電気変換装置が軽量かつ発電性能が高くなるとともに、構造健全性および信頼性、並びに取付けおよびメンテナンス等の作業性が優れる。   According to the thermoelectric conversion device and the thermoelectric conversion method according to the present invention, conversion from heat energy to electric energy becomes efficient, the thermoelectric conversion device is light in weight and has high power generation performance, and structural soundness and reliability. In addition, workability such as mounting and maintenance is excellent.

本発明に係る熱電気変換装置の第1の実施形態の斜視図。The perspective view of 1st Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 図1に示す熱電気変換装置の断面図。Sectional drawing of the thermoelectric conversion apparatus shown in FIG. 熱電気変換モジュールの一例の斜視図。The perspective view of an example of a thermoelectric conversion module. 熱電気変換モジュールの他の一例の斜視図。The perspective view of another example of a thermoelectric conversion module. 高温側流体流路部の作製工程を説明する図。The figure explaining the preparation process of a high temperature side fluid flow-path part. 高温側流体流路部の作製工程を説明する図。The figure explaining the preparation process of a high temperature side fluid flow-path part. 図6を高温側流体流路の流路方向からみた図。The figure which looked at FIG. 6 from the flow path direction of the high temperature side fluid flow path. フィンの一例の断面図。Sectional drawing of an example of a fin. フィンの一例の断面図。Sectional drawing of an example of a fin. 熱電気変換装置の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of a thermoelectric converter. 高温側流体流路形成部の第1の変形例の断面図。Sectional drawing of the 1st modification of a high temperature side fluid flow path formation part. 高温側流体流路形成部の第2の変形例の断面図。Sectional drawing of the 2nd modification of a high temperature side fluid flow path formation part. 図12に示した高温側流体流路形成部の変形例の斜視図。The perspective view of the modification of the high temperature side fluid flow path formation part shown in FIG. 図12に示した高温側流体流路形成部の変形例を用いた熱電気変換装置の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the thermoelectric conversion apparatus using the modification of the high temperature side fluid flow path formation part shown in FIG. 高温側流体流路形成部の第3の変形例の断面図。Sectional drawing of the 3rd modification of a high temperature side fluid flow path formation part. 高温側流体流路形成部の第4の変形例の断面図。Sectional drawing of the 4th modification of a high temperature side fluid flow path formation part. 本発明に係る熱電気変換装置の第2の実施形態の斜視図。The perspective view of 2nd Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る熱電気変換装置の第3の実施形態の断面図。Sectional drawing of 3rd Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る熱電気変換装置の第3の実施形態の断面図。Sectional drawing of 3rd Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 図18に示した熱電気変換装置の第3の実施形態の斜視図。The perspective view of 3rd Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus shown in FIG. 本発明に係る熱電気変換装置の第4の実施形態の断面図。Sectional drawing of 4th Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る熱電気変換装置の第5の実施形態の斜視図。The perspective view of 5th Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る熱電気変換装置の第6の実施形態の斜視図。The perspective view of 6th Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る熱電気変換装置の第7の実施形態の斜視図。The perspective view of 7th Embodiment of the thermoelectric conversion apparatus which concerns on this invention. 従来の熱電気変換装置の断面図。Sectional drawing of the conventional thermoelectric conversion apparatus.

以下、本発明に係る熱電気変換装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Embodiments of a thermoelectric conversion device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明に係る熱電気変換装置の第1実施形態の斜視図である。図2は、図1に示す熱電気変換装置の断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a thermoelectric converter according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermoelectric converter shown in FIG.

図1および図2に示す熱電気変換装置1は、モジュールケース11中に熱電変換素子が内蔵された2個の熱電気変換モジュール10、10と、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15側に設けられる1個の高温側流体流路部20と、各熱電気変換モジュール10の低温側表面部16側に設けられる2個の低温側流体流路部30、30と、を備える。   The thermoelectric conversion device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes two thermoelectric conversion modules 10 and 10 each having a thermoelectric conversion element built in a module case 11, and the high temperature side surface portion 15 side of the thermoelectric conversion module 10. And one low temperature side fluid flow path section 30 provided on the low temperature side surface section 16 side of each thermoelectric conversion module 10.

図2に示すように、熱電気変換装置1の高温側流体流路部20は、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15と、各熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17のうちの高温側表面部15側の一部と、2個の熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25を用いて断面略矩形状に形成される。高温側流体流路部20は、内部に断面略矩形状の高温側流体流路21を形成する。   As shown in FIG. 2, the high temperature side fluid flow path portion 20 of the thermoelectric conversion device 1 includes the high temperature side surface portions 15 and 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10, and the thermoelectric conversion modules 10 and 10. A high-temperature side fluid flow path forming portion 25 that connects a part of the ten side surface portions 17 and 17 on the high-temperature side surface portion 15 side and the side surface portions 17 and 17 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10; Used to form a substantially rectangular cross section. The high temperature side fluid flow path section 20 forms a high temperature side fluid flow path 21 having a substantially rectangular cross section inside.

高温側流体流路部20中、熱電気変換装置1の高温側流体流路部20、20間には、断面櫛状のフィン40が設けられる。   A fin 40 having a comb-like cross section is provided between the high temperature side fluid flow path portions 20 and 20 of the thermoelectric conversion device 1 in the high temperature side fluid flow path portion 20.

このような構成により、熱電気変換装置1は、高温側流体流路部20を中央側としたときに、高温側流体流路部20が熱電気変換装置1の中央側に形成され、低温側流体流路部30が熱電気変換装置1の周辺側に形成されたようになっている。   With such a configuration, the thermoelectric conversion device 1 has the high temperature side fluid flow path portion 20 formed on the center side of the thermoelectric conversion device 1 when the high temperature side fluid flow passage portion 20 is set to the center side, and the low temperature side The fluid flow path portion 30 is formed on the peripheral side of the thermoelectric conversion device 1.

以下、熱電気変換装置1の各構成について詳細に説明する。   Hereinafter, each structure of the thermoelectric conversion apparatus 1 is demonstrated in detail.

(熱電気変換モジュール)
図3は、熱電気変換モジュールの一例の斜視図である。図4は、熱電気変換モジュールの他の一例の斜視図である。
(Thermoelectric conversion module)
FIG. 3 is a perspective view of an example of the thermoelectric conversion module. FIG. 4 is a perspective view of another example of the thermoelectric conversion module.

図3に示すように、熱電気変換モジュール10は、高温側表面部15と、低温側表面部16と、4面の側面部17とで囲まれてなるボックス形のモジュールケース11を備える。   As shown in FIG. 3, the thermoelectric conversion module 10 includes a box-shaped module case 11 surrounded by a high temperature side surface portion 15, a low temperature side surface portion 16, and four side surfaces 17.

モジュールケース11は、通常、高温側表面部15を含む高温側部材12と、低温側表面部16を含む低温側部材13と、を重ね合わせ、溶接やロウ付けで接合することにより作製される。   The module case 11 is usually manufactured by superposing the high temperature side member 12 including the high temperature side surface portion 15 and the low temperature side member 13 including the low temperature side surface portion 16 and joining them by welding or brazing.

高温側部材12や低温側部材13としては、たとえば、高温側表面部15や低温側表面部16を底部とするとともに、高温側表面部15や低温側表面部16の対面が開放されたボックス状になっており、かつ開放端の周囲にフランジが設けられたものが用いられる。   As the high temperature side member 12 and the low temperature side member 13, for example, the high temperature side surface portion 15 and the low temperature side surface portion 16 are used as the bottom, and the high temperature side surface portion 15 and the low temperature side surface portion 16 are open to face each other. And having a flange around the open end is used.

これらのフランジが設けられた高温側部材12と低温側部材13とを重ね合わせ、フランジ同士を溶接やロウ付けで接合すると、図4に示すような、側面部17の周囲にフランジ18が形成されたモジュールケース11が得られる。   When the high temperature side member 12 and the low temperature side member 13 provided with these flanges are overlapped and the flanges are joined to each other by welding or brazing, a flange 18 is formed around the side surface portion 17 as shown in FIG. Module case 11 is obtained.

熱電気変換モジュール10のモジュールケース11中には、高温側表面部15と低温側表面部16の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換する図示しないp型およびn型の熱電変換素子が内蔵される。   In the module case 11 of the thermoelectric conversion module 10, p-type and n-type thermoelectrics (not shown) that convert thermal energy into electrical energy using a temperature difference between the high-temperature side surface portion 15 and the low-temperature side surface portion 16. A conversion element is incorporated.

熱電変換素子としては、たとえば、希土類元素、トリウム、コバルト、ニッケル、鉄、パラジウム、アンチモン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、錫、コバルト、シリコン、マンガン、亜鉛、ボロン、炭素、窒素、酸素、ガリウム、バナジウム、バリウム、マグネシウム、クロム、タンタル、モリブデン、アルミニウム、ビスマスのうち少なくも3種類の元素から構成される熱−電気直接変換半導体が用いられる。   Examples of thermoelectric conversion elements include rare earth elements, thorium, cobalt, nickel, iron, palladium, antimony, titanium, zirconium, hafnium, tin, cobalt, silicon, manganese, zinc, boron, carbon, nitrogen, oxygen, gallium, and vanadium. Thermal-electric direct conversion semiconductors composed of at least three elements among barium, magnesium, chromium, tantalum, molybdenum, aluminum, and bismuth are used.

熱−電気直接変換半導体としては、たとえば、スクッテルダイト型結晶構造を有するコバルトアンチモナイド化合物を主相とする熱電気変換材料、充填スクッテルダイト型結晶構造を有するコバルトアンチモナイド化合物を主相とする熱電変換材料、クラスレート化合物を主相とする熱電気変換材料、ハーフホイスラー化合物を主相とする熱電気変換材料のうちの少なくとも1種類、またはこれらの材料からなる化合物、混合物もしくは固溶体等が用いられる。   As the thermo-electric direct conversion semiconductor, for example, a thermoelectric conversion material having a cobalt antimonide compound having a skutterudite type crystal structure as a main phase and a cobalt antimonide compound having a filled skutterudite type crystal structure are mainly used. At least one of thermoelectric conversion materials having a phase, thermoelectric conversion materials having a clathrate compound as a main phase, thermoelectric conversion materials having a half-Heusler compound as a main phase, or a compound, mixture or solid solution comprising these materials Etc. are used.

熱電気変換モジュール10内には、n型熱−電気直接変換半導体とp型熱−電気直接変換半導体とが、低温側表面部16側に配置された低温側電極、高温側表面部15側に配置された高温側電極、等とともに内蔵されている。具体的には、熱電気変換モジュール10内には、第1の低温側電極、n型熱電変換半導体、高温側電極、p型熱電変換半導体および第2の低温側電極がこの順番に電気的に直列接続された状態で内蔵されている。   In the thermoelectric conversion module 10, an n-type thermo-electric direct conversion semiconductor and a p-type thermo-electric direct conversion semiconductor are arranged on the low temperature side electrode disposed on the low temperature side surface portion 16 side and on the high temperature side surface portion 15 side. It is built in with the arranged high temperature side electrode. Specifically, in the thermoelectric conversion module 10, the first low-temperature side electrode, the n-type thermoelectric conversion semiconductor, the high-temperature side electrode, the p-type thermoelectric conversion semiconductor, and the second low-temperature side electrode are electrically connected in this order. Built-in in series connection.

これにより、熱電気変換モジュール10内の熱電変換素子は、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と低温側表面部16の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換することができるようになっている。   Thereby, the thermoelectric conversion element in the thermoelectric conversion module 10 converts thermal energy into electric energy using a temperature difference between the high temperature side surface portion 15 and the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10. Can be done.

熱電気変換モジュール10は、通常、モジュールケース11を構成する高温側部材12および低温側部材13の少なくともいずれか一方に熱電変換素子等を配置した後、高温側部材12と低温側部材13とを重ね合わせ、フランジ等の接合部を溶接やロウ付けで接合することにより製造される。   In the thermoelectric conversion module 10, a thermoelectric conversion element or the like is normally disposed on at least one of the high temperature side member 12 and the low temperature side member 13 constituting the module case 11, and then the high temperature side member 12 and the low temperature side member 13 are combined. It is manufactured by joining overlapping and joining parts such as flanges by welding or brazing.

高温側部材12と低温側部材13とフランジで接合した場合、得られる熱電気変換モジュール10は、図4に示すように、フランジ18を備えたものになる。このフランジ18は、高温側流体流路形成部25の高温側流体流路形成部材26として用いることができる。   When the high temperature side member 12, the low temperature side member 13, and the flange are joined together, the resulting thermoelectric conversion module 10 has a flange 18 as shown in FIG. The flange 18 can be used as the high temperature side fluid flow path forming member 26 of the high temperature side fluid flow path forming portion 25.

熱電気変換モジュール10の高温側表面部15は、高温側流体に曝される。このため、高温側表面部15は、高温側流体としての腐食性流体等に曝されたり、400℃以上、場合によっては800℃以上の高温に曝されたりする。このため、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や、高温側表面部15を含む高温側部材12の材質には、耐食性と高温強度の高いことが要求される。また、熱電気変換モジュール10を高温側部材12を用いて作製する場合は、高温側部材12に、溶接の容易性や加工性も必要とされる。   The high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 is exposed to the high temperature side fluid. For this reason, the high temperature side surface portion 15 is exposed to a corrosive fluid or the like as a high temperature side fluid, or is exposed to a high temperature of 400 ° C. or higher, and in some cases, 800 ° C. or higher. For this reason, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 and the material of the high temperature side member 12 including the high temperature side surface portion 15 are required to have high corrosion resistance and high temperature strength. Further, when the thermoelectric conversion module 10 is manufactured using the high temperature side member 12, the high temperature side member 12 needs to be easily weldable and workable.

このため、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や高温側部材12の材質としては、耐食性、高温強度の高いこと、溶接の容易性や加工性等を満たす材料である、クロムモリブデン鋼、フェライト系ステンレス鋼、またはオーステナイト系ステンレス鋼等が用いられる。   For this reason, as the material of the high temperature side surface portion 15 and the high temperature side member 12 of the thermoelectric conversion module 10, the chromium molybdenum steel, which is a material satisfying corrosion resistance, high temperature strength, ease of welding and workability, Ferritic stainless steel or austenitic stainless steel is used.

一方、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16は、低温側流体流路部30に隣接している。低温側流体流路部30内には、通常、水等の低温側流体が流通する。低温側流体が水の場合、低温側流体の温度は、通常100℃以下、たとえば、外気温程度になる。   On the other hand, the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10 is adjacent to the low temperature side fluid flow path portion 30. In the low temperature side fluid flow path portion 30, a low temperature side fluid such as water normally circulates. When the low temperature side fluid is water, the temperature of the low temperature side fluid is usually 100 ° C. or less, for example, about the outside air temperature.

このため、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16や、低温側表面部16を含む低温側部材13の材質は、150℃程度の耐熱性があれば充分である。このため、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16や低温側表面部16を含む低温側部材13の材質としては、たとえば、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や、高温側表面部15を含む高温側部材12の材質と同じものを用いることができる。   For this reason, the material of the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10 and the low temperature side member 13 including the low temperature side surface portion 16 is sufficient if it has a heat resistance of about 150 ° C. For this reason, as a material of the low temperature side member 13 including the low temperature side surface portion 16 and the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10, for example, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 or the high temperature side surface portion. The same material as that of the high temperature side member 12 including 15 can be used.

熱電気変換モジュール10は、板状であればよく、その外形は矩形状に限らない。また、熱電気変換モジュール10は、モジュールケース11内が、一般的に不活性ガスで置換されるとともに圧力が大気圧以下で維持されており、熱電変換素子等が気密封止されている。このような気密封止タイプのモジュールとしては、たとえば、株式会社東芝製のgigatopaz(登録商標)モジュールを用いることができる。   The thermoelectric conversion module 10 may be a plate shape, and the outer shape is not limited to a rectangular shape. In the thermoelectric conversion module 10, the inside of the module case 11 is generally replaced with an inert gas and the pressure is maintained at atmospheric pressure or lower, and the thermoelectric conversion element and the like are hermetically sealed. As such a hermetically sealed module, for example, a gigatopaz (registered trademark) module manufactured by Toshiba Corporation can be used.

(高温側流体流路部)
図2に示すように、高温側流体流路部20は、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15と、各熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17のうちの高温側表面部15側の一部と、隣接する2個の熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25とを連接して断面略矩形状に形成される。高温側流体流路部20の内部には、断面略矩形状の高温側流体流路21が形成される。
(High temperature side fluid flow path)
As shown in FIG. 2, the high-temperature side fluid flow path portion 20 includes two high-temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10, and a side surface portion 17 of each thermoelectric conversion module 10 and 10. 17 is connected to a portion on the high temperature side surface portion 15 side and a high temperature side fluid flow path forming portion 25 connecting the side surface portions 17 and 17 of two adjacent thermoelectric conversion modules 10 and 10. The cross section is formed in a substantially rectangular shape. Inside the high temperature side fluid flow path section 20, a high temperature side fluid flow path 21 having a substantially rectangular cross section is formed.

ここで、高温側流体流路形成部25とは、高温側流体流路部20を構成する部材のうち、熱電気変換モジュール10以外の部材全体を意味する。具体的には、高温側流体流路形成部25は、熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17間を連接して、高温側流体流路部20を構成するものである。   Here, the high temperature side fluid flow path forming part 25 means the entire member other than the thermoelectric conversion module 10 among the members constituting the high temperature side fluid flow path part 20. Specifically, the high temperature side fluid flow path forming part 25 is configured to connect the side surface parts 17 and 17 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 to form the high temperature side fluid flow path part 20.

高温側流体流路形成部25は、高温側流体流路形成部材26から構成される。ここで、高温側流体流路形成部材26とは、高温側流体流路形成部25を構成する部材である。高温側流体流路形成部25は、たとえば、2つの高温側流体流路形成部材26を溶接、ロウ付け等により接合することにより得られる。   The high temperature side fluid flow path forming unit 25 is configured by a high temperature side fluid flow path forming member 26. Here, the high temperature side fluid flow path forming member 26 is a member constituting the high temperature side fluid flow path forming portion 25. The high temperature side fluid flow path forming part 25 is obtained, for example, by joining two high temperature side fluid flow path forming members 26 by welding, brazing or the like.

高温側流体流路形成部材26としては、熱電気変換モジュール10がフランジ18を有する場合に、このフランジ18をそのまま高温側流体流路形成部材26として用いることができる。また、高温側流体流路形成部材26としては、熱電気変換モジュール10のフランジ18とは別部材として用意した板材等を用いてもよい。   As the high temperature side fluid flow path forming member 26, when the thermoelectric conversion module 10 has the flange 18, the flange 18 can be used as the high temperature side fluid flow path forming member 26 as it is. Further, as the high temperature side fluid flow path forming member 26, a plate material or the like prepared as a separate member from the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 may be used.

熱電気変換モジュール10のフランジ18や高温側流体流路形成部材26には、高温側流体流路部20を構成したときに、高温側流体が漏れないように、通気性のないものが用いられる。   The flange 18 and the high temperature side fluid flow path forming member 26 of the thermoelectric conversion module 10 are not permeable so that the high temperature side fluid does not leak when the high temperature side fluid flow path section 20 is configured. .

高温側流体流路形成部材26の材質には、高温側流体流路部20を構成する熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と同様の特性が要求される。具体的には、高温側流体流路形成部材26の材質には、耐食性と高温強度が高いこと、さらに溶接の容易性や加工性も必要とされる。   The material of the high temperature side fluid flow path forming member 26 is required to have the same characteristics as the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 constituting the high temperature side fluid flow path portion 20. Specifically, the material of the high-temperature side fluid flow path forming member 26 is required to have high corrosion resistance and high-temperature strength, as well as easy welding and workability.

このため、高温側流体流路形成部材26の材質としては、たとえば、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と同様のものが用いられる。   For this reason, as a material of the high temperature side fluid flow path forming member 26, for example, the same material as the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 is used.

高温側流体流路部20は、熱電気変換モジュール10と高温側流体流路形成部25とを接合したり、高温側流体流路形成部25同士を接合したりすることにより、形成される。   The high temperature side fluid flow path part 20 is formed by joining the thermoelectric conversion module 10 and the high temperature side fluid flow path forming part 25 or joining the high temperature side fluid flow path forming parts 25 to each other.

図5〜図7は、高温側流体流路部20の作製工程を説明する図である。図7は、図6を高温側流体流路の流路方向からみた図である。   5-7 is a figure explaining the preparation process of the high temperature side fluid flow-path part 20. As shown in FIG. FIG. 7 is a view of FIG. 6 as viewed from the flow path direction of the high temperature side fluid flow path.

図5〜図7は、具体的には、熱電気変換モジュール10がフランジ18を備える場合に、このフランジ18を高温側流体流路形成部25の高温側流体流路形成部材26として用いて、高温側流体流路部20を作製する作製工程を説明する図である。   5-7, when the thermoelectric conversion module 10 is provided with the flange 18, specifically, this flange 18 is used as the high temperature side fluid flow path formation member 26 of the high temperature side fluid flow path formation part 25, It is a figure explaining the manufacturing process which produces the high temperature side fluid flow-path part 20. FIG.

図4に示すように熱電気変換モジュール10が側面部17の周囲にフランジ18を備えるものである場合、対向する側面部17、17から突出したフランジ18、18を高温側流体流路形成部材26として用いるために折り曲げると、図5に示すような形状になる。このようにフランジ18を折り曲げた熱電気変換モジュール10を2個作製する。   As shown in FIG. 4, when the thermoelectric conversion module 10 is provided with a flange 18 around the side surface portion 17, the flanges 18, 18 protruding from the opposite side surface portions 17, 17 are connected to the high temperature side fluid flow path forming member 26. When it is bent for use as a shape, a shape as shown in FIG. 5 is obtained. Two thermoelectric conversion modules 10 with the flange 18 bent in this way are produced.

次に、フランジ18が折り曲げられた2個の熱電気変換モジュール10、10を用い、折り曲げられたフランジ18の先端部分同士を溶接、ロウ付け等により接合すると、図6および図7に示すように、2個の熱電気変換モジュール10、10のフランジ18、18の先端部分同士が接合部28で接合されたものが得られる。   Next, when the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 in which the flange 18 is bent are joined to each other by welding, brazing or the like, the ends of the bent flange 18 are joined as shown in FIGS. As a result, the end portions of the flanges 18 and 18 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 are joined by the joining portion 28.

図6および図7に示すように、2個の熱電気変換モジュール10、10がフランジ18の先端部分同士で接合されたものは、高温側流体流路部20を形成する。具体的には、高温側流体流路部20は、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15と、各熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17のうちの高温側表面部15側の一部と、フランジ18から形成された高温側流体流路形成部材26の先端部同士が接合部28で接合されてなる高温側流体流路形成部25と、からなり、断面略矩形状に形成される。   As shown in FIGS. 6 and 7, the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 joined at the tip portions of the flange 18 form a high temperature side fluid flow path portion 20. Specifically, the high temperature side fluid flow path portion 20 includes the high temperature side surface portions 15 and 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 and the side surface portions 17 and 17 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10. A high temperature side fluid flow path forming portion 25 formed by joining a part of the high temperature side surface portion 15 side and the distal end portions of the high temperature side fluid flow path forming member 26 formed from the flange 18 at a bonding portion 28; And has a substantially rectangular cross section.

なお、高温側流体流路形成部20では、フランジ18を折り曲げて高温側流体流路形成部材26を作製する際に、フランジ18を熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15同士が接近する方向に向けて剛性範囲内で強く折り曲げ、固定すると、常温時においても熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に圧縮応力を発生させることができるため好ましい。   In the high temperature side fluid flow path forming unit 20, when the high temperature side fluid flow path forming member 26 is produced by bending the flange 18, the flange 18 is connected to the high temperature side surface portions 15, 15 of the thermoelectric conversion modules 10, 10. It is preferable to strongly bend and fix within the rigid range toward the approaching direction because compressive stress can be generated on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 even at room temperature.

高温側流体流路部20内には、断面略矩形状の高温側流体流路21が形成される。   In the high temperature side fluid flow path section 20, a high temperature side fluid flow path 21 having a substantially rectangular cross section is formed.

高温側流体流路21中には、通常、自動車の排気ガスや、製鉄所、窯業等の工場の排気ガス等の高温側流体が流通する。高温側流体は、たとえば、400℃〜800℃程度である。   In the high temperature side fluid flow path 21, high temperature side fluid such as automobile exhaust gas and exhaust gas from factories such as steelworks and ceramics normally circulates. The high temperature side fluid is, for example, about 400 ° C to 800 ° C.

高温側流体流路部20の内面は、高温側流体流路21中の高温、たとえば、400℃〜800℃程度の高温側流体にさらされる。しかし、高温側流体流路部20を構成する熱電気変換モジュール10の高温側表面部15、高温側流体流路形成部25等の各部材は、耐食性と高温強度が高い材質からなるため、高温の高温側流体にさらされても、耐食性や高温強度に問題は生じない。   The inner surface of the high temperature side fluid flow path section 20 is exposed to a high temperature in the high temperature side fluid flow path 21, for example, a high temperature side fluid of about 400 ° C to 800 ° C. However, each member such as the high temperature side surface portion 15 and the high temperature side fluid flow path forming portion 25 of the thermoelectric conversion module 10 constituting the high temperature side fluid flow path portion 20 is made of a material having high corrosion resistance and high temperature strength. Even if exposed to the high temperature side fluid, there is no problem in corrosion resistance and high temperature strength.

高温側流体流路部20の外面は、ガラス繊維等からなる断熱材で被覆する等により、大気との間で断熱処理されていることが望ましい。   It is desirable that the outer surface of the high-temperature side fluid flow path portion 20 is heat-insulated with the atmosphere, for example, by being covered with a heat insulating material made of glass fiber or the like.

(低温側流体流路部)
低温側流体流路部30は、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16側に設けられる。図1および図2に示すように、低温側流体流路部30は、低温側流体流路形成部35で囲まれて断面矩形状に形成される。
(Low temperature side fluid flow path)
The low temperature side fluid flow path portion 30 is provided on the low temperature side surface portion 16 side of the thermoelectric conversion module 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the low temperature side fluid flow path portion 30 is surrounded by a low temperature side fluid flow path forming portion 35 and is formed in a rectangular cross section.

低温側流体流路部30の内部には、断面略矩形状の低温側流体流路31が形成される。低温側流体流路部30中には、通常、100℃以下の水等の低温側流体が流通する。低温側流体として水が用いられる場合、通常、水は外気温程度の温度になる。   Inside the low temperature side fluid flow path portion 30, a low temperature side fluid flow path 31 having a substantially rectangular cross section is formed. A low temperature side fluid such as water of 100 ° C. or lower normally circulates in the low temperature side fluid flow path section 30. When water is used as the low temperature side fluid, the water usually has a temperature of about the outside air temperature.

このため、低温側流体流路形成部35の材質は、150℃程度の耐熱性があれば充分である。また、低温側流体流路形成部35の材質には、軽量化を図るため、低比重で、低温側流体に対する耐食性および高熱伝導率を有する材料が求められる。   For this reason, the material of the low temperature side fluid flow path forming part 35 is sufficient if it has a heat resistance of about 150 ° C. Further, the material of the low temperature side fluid flow path forming portion 35 is required to have a low specific gravity, a corrosion resistance against the low temperature side fluid, and a high thermal conductivity in order to reduce the weight.

150℃程度の耐熱性、低比重、耐食性、高熱伝導率に鑑み、低温側流体流路形成部35の材質としては、たとえば、アルマイト処理等の陽極酸化処理を施したA6061等のアルミニウム合金を適用することが望ましい。   In view of heat resistance of about 150 ° C., low specific gravity, corrosion resistance, and high thermal conductivity, for example, an aluminum alloy such as A6061 subjected to anodizing treatment such as alumite treatment is applied as the material of the low temperature side fluid flow path forming portion 35. It is desirable to do.

また、軽量化、強度、耐食性が強く要求される場合には、低温側流体流路形成部35の材質を、チタン合金にすることが有効である。   In the case where weight reduction, strength, and corrosion resistance are strongly required, it is effective to use a titanium alloy as the material of the low temperature side fluid flow path forming portion 35.

一方、軽量化が要求されない場合には、低温側流体流路形成部35に、SUS304等のオーステナイト系ステンレス鋼を使用してもよい。   On the other hand, when weight reduction is not required, austenitic stainless steel such as SUS304 may be used for the low temperature side fluid flow path forming portion 35.

なお、本実施例では、低温側流体流路部30および低温側流体流路31が断面矩形状に形成される例を示したが、低温側流体流路部30および低温側流体流路31の形状は断面矩形状以外でもよい。   In the present embodiment, an example in which the low temperature side fluid flow path portion 30 and the low temperature side fluid flow path 31 are formed in a rectangular cross section is shown. The shape may be other than a rectangular cross section.

たとえば、低温側流体流路部30の耐食性向上と軽量化を図るために、低温側流体流路形成部35の基材をアルミニウム合金とし、低温側流体流路形成部35内の低温側流体流路部を形成する部材として、別途焼鈍したステンレス製の管材をHIP加工により埋め込むようにしてもよい。   For example, in order to improve the corrosion resistance and reduce the weight of the low temperature side fluid flow path section 30, the base material of the low temperature side fluid flow path formation section 35 is made of an aluminum alloy, and the low temperature side fluid flow path formation section 35 has a low temperature side fluid flow A separately annealed stainless steel pipe material may be embedded by HIP processing as a member forming the path portion.

この場合、低温側流体流路31の形状は断面円状になり、低温側流体流路部30の断面形状も矩形状でなくなるが、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16を冷却可能なものであるかぎり、問題はない。   In this case, the low temperature side fluid flow path 31 has a circular cross section, and the low temperature side fluid flow path section 30 does not have a rectangular cross section, but the low temperature side surface 16 of the thermoelectric conversion module 10 can be cooled. As long as it is a thing, there is no problem.

また、低温側流体流路部30と熱電気変換モジュール10との間には、接触熱抵抗低減または温度分布の均一化を図るため、シリコングリースや熱伝導シートを介在させてもよい。   Moreover, between the low temperature side fluid flow path part 30 and the thermoelectric conversion module 10, in order to reduce contact thermal resistance or to make temperature distribution uniform, silicon grease or a heat conductive sheet may be interposed.

さらに、低温側流体流路部30と熱電気変換モジュール10とは、接触している部分を溶接、ロウ付け等の冶金的接合を施したり、カシメ、押し出し等の機械的接合を施したりすることにより、低温側流体流路部30と熱電気変換モジュール10とを一体構造にしてもよい。   Furthermore, the low temperature side fluid flow path section 30 and the thermoelectric conversion module 10 are subjected to metallurgical joining such as welding and brazing, or mechanical joining such as caulking and extrusion, etc. at the contacted portion. Thus, the low-temperature side fluid flow path section 30 and the thermoelectric conversion module 10 may be integrated.

(フィン)
フィン40は、高温側流体流路部20内で、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15間に配置される。
(fin)
The fin 40 is disposed between the high temperature side surface portions 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 in the high temperature fluid passage portion 20.

フィン40は、熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15に接触するように配置される。   The fin 40 is arrange | positioned so that the high temperature side surface parts 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 may be contacted.

フィン40は、受熱能力を高める、すなわち、高温側流体の熱を、フィン40を介して熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効率よく伝えるためのものである。フィン40を設けると、熱電気変換装置1の熱効率が向上する。   The fin 40 is for increasing the heat receiving capability, that is, for efficiently transferring the heat of the high temperature side fluid to the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 via the fin 40. When the fins 40 are provided, the thermal efficiency of the thermoelectric conversion device 1 is improved.

フィン40は、高温の高温側流体にさらされると、熱膨張して熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15を押圧するため、熱電気変換装置1の構造強度および信頼性を向上させる。   When the fin 40 is exposed to a high temperature high temperature fluid, it thermally expands and presses the high temperature side surfaces 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10, so that the structural strength and reliability of the thermoelectric conversion device 1 are improved. Improve.

フィン40は高温の高温側流体にさらされるため、フィン40の材質には耐食性と高温強度の高いことが要求される。このため、フィン40の材質には、たとえば、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や、高温側表面部15を含む高温側部材12の材質と同じものを用いることができる。   Since the fin 40 is exposed to a high temperature high temperature fluid, the material of the fin 40 is required to have high corrosion resistance and high temperature strength. For this reason, the same material as the material of the high temperature side member 12 including the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 or the high temperature side surface portion 15 can be used as the material of the fin 40.

フィン40の形状は特に限定されないが、たとえば、図1や図2に示すように、板材を長手方向が高温側流体流路21と一致するように多数配置して、断面櫛状にしたものが用いられる。   The shape of the fin 40 is not particularly limited. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, a large number of plate members are arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the high-temperature side fluid flow path 21, and have a comb-like cross section. Used.

なお、フィン40の形状は、断面櫛状のものに限られない。たとえば、図8の(a)、(b)や、図9の(a)、(b)に示すような断面形状のフィン40S、40T、40U、40V等を用いることができる。   Note that the shape of the fin 40 is not limited to a comb having a cross-sectional shape. For example, fins 40S, 40T, 40U, 40V having a cross-sectional shape as shown in FIGS. 8A and 8B and FIGS. 9A and 9B can be used.

図8の(a)、(b)に示すフィン40S、40Tは、一枚の板材をプレス成形して作製することができ、生産性および製造コストが低減されるため好ましい。   The fins 40S and 40T shown in FIGS. 8A and 8B are preferable because they can be produced by press-molding a single plate material, and productivity and manufacturing cost are reduced.

また、図9の(a)、(b)に示すフィン40Uは、フィン40Vのフィン構成部材41、42を用い、フィン構成部材41、42を押し付け、接合等を行うことにより作製することができる。   9A and 9B can be manufactured by using the fin constituent members 41 and 42 of the fin 40V, pressing the fin constituent members 41 and 42, and performing bonding or the like. .

フィン40S〜40Vの中では、フィン40Tが、作製が容易で強度および受熱効率が高いため好ましい。   Among the fins 40S to 40V, the fin 40T is preferable because it is easy to manufacture and has high strength and heat receiving efficiency.

(高温側流体流路部を構成する材料の線膨張係数αと、前記フィン40の線膨張係数αの関係)
高温側流体流路部20を構成する材料、すなわち、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と高温側流体流路形成部25との線膨張係数αと、フィン40の線膨張係数αとは、下記式(1)
[数1]
α<α (1)
の関係を満たすことが好ましい。
(Relationship between the linear expansion coefficient α m of the material constituting the high temperature side fluid flow path section and the linear expansion coefficient α f of the fin 40)
The material constituting the high temperature side fluid flow path section 20, that is, the linear expansion coefficient α m of the high temperature side surface section 15 of the thermoelectric conversion module 10 and the high temperature side fluid flow path forming section 25, and the linear expansion coefficient α of the fin 40 f is the following formula (1)
[Equation 1]
α mf (1)
It is preferable to satisfy the relationship.

高温側流体流路21中に高温側流体を流通させたときは、一般的に、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や高温側流体流路形成部25、フィン40等の各部材の剛性が低下する。   When the high-temperature fluid is circulated in the high-temperature fluid channel 21, generally, each member such as the high-temperature surface 15 of the thermoelectric conversion module 10, the high-temperature fluid channel forming unit 25, the fin 40, or the like Stiffness decreases.

しかし、高温側流体流路部20を構成する材料とフィン40との線膨張係数が式(1)の関係を満たすと、高温側流体流路21中に高温側流体を流通させたときに、フィン40が、高温側流体流路部20を構成する材料、すなわち、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15や高温側流体流路形成部25よりも膨張の度合いが大きくなり、フィン40が熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を押し付ける圧縮応力を発生させる。   However, if the linear expansion coefficient between the material constituting the high temperature side fluid flow path section 20 and the fin 40 satisfies the relationship of the equation (1), when the high temperature side fluid is circulated in the high temperature side fluid flow path 21, The degree of expansion of the fin 40 is larger than that of the material constituting the high temperature side fluid flow path portion 20, that is, the high temperature side surface portion 15 and the high temperature side fluid flow path forming portion 25 of the thermoelectric conversion module 10. A compressive stress that presses the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 is generated.

フィン40からの圧縮応力は、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を介して、熱電気変換モジュール10内部の熱電気変換素子等の各構造物に圧縮応力を発生させる。これにより、熱電気変換装置1は、運転時、すなわち熱電気変換モジュール10の高温側表面部15が高温になった時の安定性および信頼性が向上する。   The compressive stress from the fin 40 generates a compressive stress in each structure such as the thermoelectric conversion element inside the thermoelectric conversion module 10 via the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10. Thereby, the thermoelectric conversion device 1 is improved in stability and reliability during operation, that is, when the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 becomes high temperature.

(作用)
はじめに、高温側流体流路部20の高温側流体流路21中に高温側流体を流通させるとともに、低温側流体流路部30の低温側流体流路31中に低温側流体を流通させる。高温側流体としては、400℃〜800℃程度の自動車の排気ガス等が用いられる。低温側流体としては、100℃程度の水等が用いられる。
(Function)
First, the high temperature fluid is circulated in the high temperature fluid passage 21 of the high temperature fluid flow passage 20 and the low temperature fluid is circulated in the low temperature fluid passage 31 of the low temperature fluid passage 30. As the high temperature side fluid, exhaust gas of automobiles of about 400 ° C. to 800 ° C. is used. As the low temperature side fluid, water at about 100 ° C. is used.

熱電気変換モジュール10の高温側表面部15は、高温側流体流路部20を構成し、高温側流体流路21に露出している。このため、高温側流体を流通すると、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15は、高温側流体に直接接触して効率よく加熱される。   The high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 constitutes a high temperature side fluid flow path portion 20 and is exposed to the high temperature side fluid flow path 21. For this reason, when the high temperature side fluid is circulated, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 is in direct contact with the high temperature side fluid and efficiently heated.

一方、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16は、低温側流体流路部30に接触しているため、冷却される。   On the other hand, since the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10 is in contact with the low temperature side fluid flow path portion 30, it is cooled.

これにより、熱電気変換モジュール10内では、高温側表面部15と低温側表面部16との間に大きな温度差が速やかに生じ、熱エネルギが電気エネルギに効率よく変換されるようになる。   Thereby, in the thermoelectric conversion module 10, a big temperature difference arises rapidly between the high temperature side surface part 15 and the low temperature side surface part 16, and a thermal energy comes to be efficiently converted into an electrical energy.

また、高温側流体流路部20を構成する材料、すなわち、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と、各熱電気変換モジュール10の側面部17のうちの高温側表面部15側の一部と、高温側流体流路形成部25との線膨張係数αと、フィン40の線膨張係数αとは、それぞれ、上記式(1)の関係を満たす。 Further, the material constituting the high temperature side fluid flow path portion 20, that is, one of the high temperature side surface portion 15 side of the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 and the side surface portion 17 of each thermoelectric conversion module 10. The linear expansion coefficient α m of the part and the high temperature side fluid flow path forming part 25 and the linear expansion coefficient α f of the fin 40 satisfy the relationship of the above formula (1).

このため、熱電気変換装置1の運転のために、高温側流体流路21中に高温側流体を流通させると、高温側流体流路部20を構成する材料よりもフィン40の方がより膨張することから、フィン40が2個の熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15を押し付ける圧縮応力を発生させる。   For this reason, when the high-temperature fluid is circulated in the high-temperature fluid passage 21 for the operation of the thermoelectric conversion device 1, the fin 40 expands more than the material constituting the high-temperature fluid passage 20. Therefore, the fin 40 generates a compressive stress that presses the high temperature side surface portions 15 and 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10.

これにより、熱電気変換装置1は、運転時、すなわち熱電気変換モジュール10の高温側表面部15が高温になった時の安定性および信頼性がより向上する。   Thereby, the thermoelectric conversion device 1 is further improved in stability and reliability during operation, that is, when the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 becomes high temperature.

上記のように、熱電気変換装置1は、高温側流体流路部20を形成する高温側流体流路形成部25と、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と、熱電気変換モジュール10の側面部17のうちの高温側表面部15側の一部とが一体化して、高温側流体流路部20を形成している。   As described above, the thermoelectric conversion device 1 includes the high temperature side fluid flow path forming portion 25 that forms the high temperature side fluid flow path portion 20, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10, and the thermoelectric conversion module 10. Part of the side surface portion 17 on the high temperature side surface portion 15 side is integrated to form a high temperature side fluid flow path portion 20.

このため、熱電気変換装置1によれば、熱電気変換モジュール10に熱を供給するための伝熱距離を短縮することにより、熱電気変換モジュール10内の熱電気変換素子に伝える熱量を増加させることが可能になる。   Therefore, according to the thermoelectric conversion device 1, the amount of heat transferred to the thermoelectric conversion element in the thermoelectric conversion module 10 is increased by shortening the heat transfer distance for supplying heat to the thermoelectric conversion module 10. It becomes possible.

また、従来の熱電気変換装置は、熱電気変換モジュールと、高温側流体流路部とが別部材であり、熱電気変換モジュールの高温側表面部と、高温側流体流路部との間で接触熱抵抗が発生していた。   Further, in the conventional thermoelectric conversion device, the thermoelectric conversion module and the high temperature side fluid flow path portion are separate members, and between the high temperature side surface portion of the thermoelectric conversion module and the high temperature side fluid flow path portion. Contact thermal resistance was generated.

しかし、熱電気変換装置1によれば、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15自体が高温側流体流路部20を形成しており、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と高温側流体流路部20との間に接触熱抵抗が発生することがないため、熱電気変換モジュール10内の熱電気変換素子を通過する熱量を増加させ、発電性能が高い。   However, according to the thermoelectric conversion device 1, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 itself forms the high temperature side fluid flow path portion 20, and the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 and the high temperature side surface portion 15. Since no contact thermal resistance is generated between the side fluid flow path part 20 and the heat quantity passing through the thermoelectric conversion element in the thermoelectric conversion module 10 is increased, the power generation performance is high.

さらに、熱電気変換装置1は、高温側流体流路部20を中央側としたときに、高温側流体流路部20が熱電気変換装置1の中央側に形成され、低温側流体流路部30が熱電気変換装置1の周辺側に形成されたようになっている。   Further, in the thermoelectric conversion device 1, when the high temperature side fluid flow path portion 20 is set to the center side, the high temperature side fluid flow path portion 20 is formed on the center side of the thermoelectric conversion device 1, and the low temperature side fluid flow path portion is formed. 30 is formed on the peripheral side of the thermoelectric conversion device 1.

熱電気変換装置1の周辺側に形成された低温側流体流路部30は、外気で冷却されるため、低温側流体流路31内の低温側流体は、速やかに冷却され、外気温程度の温度になる。   Since the low-temperature side fluid flow path portion 30 formed on the peripheral side of the thermoelectric conversion device 1 is cooled by outside air, the low-temperature side fluid in the low-temperature side fluid flow path 31 is quickly cooled and is about the outside air temperature. Become temperature.

一方、熱電気変換装置1の中央側に形成された高温側流体流路部20は、熱電気変換装置1の中央側に形成され、実質的に外気で冷却されることがない。   On the other hand, the high temperature side fluid flow path portion 20 formed on the center side of the thermoelectric conversion device 1 is formed on the center side of the thermoelectric conversion device 1 and is not substantially cooled by outside air.

このため、熱電気変換装置1によれば、高温側流体の保持している熱が熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効率よく与えられるとともに、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16が効率よく冷却されることにより、大気に放出されることにより損出する熱量を低減しており、発電性能を高く維持することができる。   For this reason, according to the thermoelectric conversion device 1, the heat held by the high temperature side fluid is efficiently given to the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10, and the low temperature side surface portion of the thermoelectric conversion module 10. By efficiently cooling 16, the amount of heat lost by being released to the atmosphere is reduced, and the power generation performance can be maintained high.

なお、第1の実施形態として示した熱電気変換装置1では、高温側流体流路部20が、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15と、各熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17のうちの高温側表面部15側の一部と、2個の熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25を用いて断面略矩形状に形成されるように構成した。   In addition, in the thermoelectric conversion apparatus 1 shown as 1st Embodiment, the high temperature side fluid flow-path part 20 has the high temperature side surface parts 15 and 15 of each of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10, and each thermoelectricity. A part of the side surface parts 17 and 17 of the conversion modules 10 and 10 on the high temperature side surface part 15 side and a high temperature side fluid flow path connecting the side surface parts 17 and 17 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10. The formation unit 25 is used to form a substantially rectangular cross section.

しかし、本発明では、高温側流体流路部が、2個の各熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15と、2個の熱電気変換モジュール10、10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25を用いて断面略矩形状に形成されるように構成してもよい。   However, in the present invention, the high temperature side fluid flow path section includes the high temperature side surface sections 15 and 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 and the side surface sections 17 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10. The high-temperature side fluid flow path forming part 25 connecting the 17 may be formed to have a substantially rectangular cross section.

すなわち、高温側流体流路部は、熱電気変換モジュール10のうち、側面部17を含まないようにしてもよい。   That is, the high-temperature side fluid flow path portion may not include the side surface portion 17 in the thermoelectric conversion module 10.

また、第1の実施形態として示した熱電気変換装置1では、フランジ18、18を溶接、ロウ付け等で接合するとしたが、本発明の熱電気変換装置では、フランジ18、18の先端部をカシメ等で固着してもよい。   In the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment, the flanges 18 and 18 are joined by welding, brazing, or the like. However, in the thermoelectric conversion device of the present invention, the tips of the flanges 18 and 18 are connected to each other. It may be fixed by caulking or the like.

さらに、第1の実施形態として示した熱電気変換装置1では、フィン40を設ける構成としたが、本発明の熱電気変換装置においてフィン40は必須のものでなく、フィン40を設けない構成としてもよい。フィン40を配置しない場合は、熱電気変換装置1の低コスト化が可能になる。   Furthermore, in the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment, the fins 40 are provided. However, in the thermoelectric conversion device of the present invention, the fins 40 are not essential, and the fins 40 are not provided. Also good. When the fins 40 are not disposed, the thermoelectric conversion device 1 can be reduced in cost.

また、第1の実施形態として示した熱電気変換装置1では、高温側流体流路部20および高温側流体流路21が断面略矩形状に形成される構成としたが、本発明の熱電気変換装置において、高温側流体流路部20および高温側流体流路21の形状は、断面略矩形状に限定されない。   Further, in the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment, the high temperature side fluid flow path portion 20 and the high temperature side fluid flow path 21 are configured to have a substantially rectangular cross section. In the conversion device, the shapes of the high temperature side fluid flow path portion 20 and the high temperature side fluid flow path 21 are not limited to a substantially rectangular cross section.

さらに、図2に示すように、第1の実施形態として示した熱電気変換装置1では、低温側流体流路部30の幅が熱電気変換モジュール10の幅と略同じになっているが、本発明の熱電気変換装置では、図10に示す熱電気変換装置1pのように、低温側流体流路部30の幅が熱電気変換モジュール10の幅よりも幅広になっていてもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 2, in the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment, the width of the low temperature side fluid flow path portion 30 is substantially the same as the width of the thermoelectric conversion module 10. In the thermoelectric conversion device of the present invention, the width of the low temperature side fluid flow path section 30 may be wider than the width of the thermoelectric conversion module 10 as in the thermoelectric conversion device 1p shown in FIG.

[第1の実施形態の第1の変形例]
図11は、図7に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路形成部20の第1の変形例の断面図である。
[First Modification of First Embodiment]
FIG. 11 is a cross-sectional view of a first modification of the high temperature side fluid flow path forming unit 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 7.

図11に示すように、高温側流体流路形成部の第1の変形例20Sは、図7に示した高温側流体流路形成部20において、折り曲げられた形状の高温側流体流路形成部材26に代えて、湾曲した形状の高温側流体流路形成部材26Sを用いたものである。   As shown in FIG. 11, the first modification 20S of the high temperature side fluid flow path forming portion is a high temperature side fluid flow path forming member that is bent in the high temperature side fluid flow path forming portion 20 shown in FIG. 7. Instead of 26, a high temperature side fluid flow path forming member 26S having a curved shape is used.

なお、図11では、高温側流体流路形成部20S内で、熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15に接触するように配置されるフィン40の図示を省略する。   In FIG. 11, illustration of the fins 40 arranged so as to contact the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 in the high temperature side fluid flow path forming portion 20S is omitted.

高温側流体流路形成部材26Sは、たとえば、熱電気変換モジュール10のフランジ18を剛性範囲内で湾曲させ、フランジ18の先端を接合部28で接合して固定することにより得られる。   The high temperature side fluid flow path forming member 26S is obtained, for example, by bending the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 within a rigid range, and joining and fixing the tip of the flange 18 at the joint portion 28.

高温側流体流路形成部20Sによれば、図7に示した高温側流体流路形成部20と同様の作用を有する。   According to the high temperature side fluid flow path forming part 20S, it has the same action as the high temperature side fluid flow path forming part 20 shown in FIG.

なお、高温側流体流路形成部20Sでは、フランジ18を湾曲して高温側流体流路形成部材26Sを作製する際に、フランジ18を熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15同士が接近する方向に向けて剛性範囲内で強く湾曲して固定すると、常温時においてもフィン40から押圧されて熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に圧縮応力を発生させることができるため好ましい。   In the high temperature side fluid flow path forming portion 20S, when the flange 18 is bent to produce the high temperature side fluid flow path forming member 26S, the flange 18 is connected to the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10. If it is strongly curved and fixed in the rigid range toward each other, it is pressed from the fins 40 even at room temperature, and compressive stress can be generated on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10. preferable.

[第1の実施形態の第2の変形例]
図12は、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置の高温側流体流路形成部の第2の変形例の断面図である。具体的には、図12(a)は高温側流体流路形成部の第2の変形例の断面図であり、図12(b)は第2の変形例を構成する高温側流体流路形成部材の断面図である。
[Second Modification of First Embodiment]
FIG. 12 is a cross-sectional view of a second modification of the high temperature side fluid flow path forming part of the thermoelectric conversion device shown as the first embodiment in FIG. 1. Specifically, FIG. 12A is a cross-sectional view of a second modification of the high temperature side fluid flow path forming portion, and FIG. 12B is a high temperature side fluid flow path formation that constitutes the second modification. It is sectional drawing of a member.

図13は、図12に示した高温側流体流路形成部の変形例の斜視図である。   13 is a perspective view of a modified example of the high temperature side fluid flow path forming portion shown in FIG.

図14は、図12に示した高温側流体流路形成部の変形例を用いた熱電気変換装置の変形例の断面図である。   14 is a cross-sectional view of a modified example of the thermoelectric conversion device using the modified example of the high temperature side fluid flow path forming unit shown in FIG.

図12(a)に示す高温側流体流路形成部の第2の変形例20Tは、図7に示した高温側流体流路形成部20において、折り曲げられた形状の高温側流体流路形成部材26に代えて平板状の高温側流体流路形成部材26Tを用いるとともに、2枚の平板状の高温側流体流路形成部材26Tを接合する高温側流体流路形成部材27Tを用いたものである。高温側流体流路形成部材27Tは、高温側流体流路形成部25Tの一部分を構成する部材である。   A second modified example 20T of the high temperature side fluid flow path forming section shown in FIG. 12A is a bent high temperature side fluid flow path forming member in the high temperature side fluid flow path forming section 20 shown in FIG. Instead of 26, a flat plate-like high-temperature side fluid flow path forming member 26T is used, and a high-temperature side fluid flow path forming member 27T for joining two flat plate-like high-temperature side fluid flow path forming members 26T is used. . The high temperature side fluid flow path forming member 27T is a member constituting a part of the high temperature side fluid flow path forming portion 25T.

なお、図12(a)では、高温側流体流路形成部20T内で、熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15に接触するように配置されるフィン40の図示を省略する。   In FIG. 12A, illustration of the fins 40 arranged to contact the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 in the high temperature side fluid flow path forming portion 20T is omitted. .

図12(b)に示すように、高温側流体流路形成部材27Tは、断面がコの字状の板材である。高温側流体流路形成部材27Tの材質は、高温側流体流路形成部材26と同様のものが用いられる。   As shown in FIG. 12B, the high-temperature side fluid flow path forming member 27T is a plate material having a U-shaped cross section. The material of the high temperature side fluid flow path forming member 27T is the same as that of the high temperature side fluid flow path forming member 26.

高温側流体流路形成部20Tは、たとえば、2個の熱電気変換モジュール10、10のフランジ18、18に、高温側流体流路形成部材27Tの両端を接合部28で接合して固定することにより得られる。熱電気変換モジュール10のフランジ18は、高温側流体流路形成部20Tにおいて高温側流体流路形成部材26となる。   The high temperature side fluid flow path forming unit 20T is fixed by, for example, joining both ends of the high temperature side fluid flow path forming member 27T to the flanges 18 and 18 of the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 at the joints 28. Is obtained. The flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 becomes the high temperature side fluid flow path forming member 26 in the high temperature side fluid flow path forming portion 20T.

高温側流体流路形成部20Tによれば、図7に示した高温側流体流路形成部20と同様の作用を有する。   According to the high temperature side fluid flow path forming part 20T, the high temperature side fluid flow path forming part 20 shown in FIG.

また、高温側流体流路形成部20Tでは、高温側流体流路形成部20や20Sのように、フランジ18を折り曲げたり湾曲させたりする必要がないため、作製が容易である。   Also, the high temperature side fluid flow path forming part 20T is easy to manufacture because it is not necessary to bend or curve the flange 18 unlike the high temperature side fluid flow path forming part 20 or 20S.

なお、高温側流体流路形成部20Tでは、フランジ18を熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15同士が接近する方向に向けて剛性範囲内で湾曲させた上で、高温側流体流路形成部材27Tと接合すると、常温時においてもフィン40から押圧されて熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に圧縮応力を発生させることができるため好ましい。   In the high temperature side fluid flow path forming section 20T, the flange 18 is curved within the rigidity range in a direction in which the high temperature side surface sections 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 approach each other, and then the high temperature side fluid flow path forming section 20T. It is preferable to join the fluid flow path forming member 27T because it can be pressed from the fins 40 even at room temperature to generate a compressive stress on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10.

また、高温側流体流路形成部材27Tは、高温側流体流路形成部25の一部分を構成する部材であるから、高温側流体流路形成部材27Tの線膨張係数αは、上記式(1)の関係を満たすことが好ましい。 Further, since the high temperature side fluid flow path forming member 27T is a member constituting a part of the high temperature side fluid flow path forming portion 25, the linear expansion coefficient α m of the high temperature side fluid flow path forming member 27T is expressed by the above equation (1). ) Is preferably satisfied.

図13は、図12(a)に示す高温側流体流路形成部20Tの斜視図である。また、高温側流体流路形成部20Tを、図10に示す熱電気変換装置1pの高温側流体流路形成部20に代えて用いると、図14に示す熱電気変換装置1qが得られる。   FIG. 13 is a perspective view of the high-temperature side fluid flow path forming unit 20T shown in FIG. When the high temperature side fluid flow path forming unit 20T is used in place of the high temperature side fluid flow path forming unit 20 of the thermoelectric conversion device 1p shown in FIG. 10, a thermoelectric conversion device 1q shown in FIG. 14 is obtained.

[第1の実施形態の第3の変形例]
図15は、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置の高温側流体流路形成部の第3の変形例の断面図である。具体的には、図15(a)は高温側流体流路形成部の第3の変形例の断面図であり、図15(b)は第3の変形例を構成する高温側流体流路形成部材の断面図である。
[Third Modification of First Embodiment]
FIG. 15 is a cross-sectional view of a third modification of the high temperature side fluid flow path forming part of the thermoelectric conversion device shown as the first embodiment in FIG. 1. Specifically, FIG. 15A is a cross-sectional view of a third modified example of the high temperature side fluid flow path forming portion, and FIG. 15B is a high temperature side fluid flow path formation constituting the third modified example. It is sectional drawing of a member.

図15(a)に示す高温側流体流路形成部の第3の変形例20Uは、図12(a)に示した高温側流体流路形成部20Tにおいて、内側に案内溝が設けられていない高温側流体流路形成部材27Tに代えて内側に案内溝が設けられた高温側流体流路形成部材27Uを用いたものである。   A third modification 20U of the high temperature side fluid flow path forming portion shown in FIG. 15A is not provided with a guide groove on the inner side in the high temperature side fluid flow path forming portion 20T shown in FIG. Instead of the high temperature side fluid flow path forming member 27T, a high temperature side fluid flow path forming member 27U provided with a guide groove inside is used.

なお、図15(a)では、高温側流体流路形成部20U内で、熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15に接触するように配置されるフィン40の図示を省略する。   In FIG. 15A, illustration of the fins 40 arranged so as to contact the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 in the high temperature side fluid flow path forming portion 20U is omitted. .

図15(b)に示すように、高温側流体流路形成部材27Uは、断面が略コの字状の板材であり、さらに図中上下の2箇所に案内溝29が設けられている。案内溝29は、熱電気変換モジュール10のフランジ18を案内することにより、高温側流体流路形成部材27Uと、熱電気変換モジュール10のフランジ18との組み立て、接合を容易にする。   As shown in FIG. 15 (b), the high temperature side fluid flow path forming member 27U is a plate material having a substantially U-shaped cross section, and guide grooves 29 are provided at two locations at the top and bottom in the drawing. The guide groove 29 guides the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10, thereby facilitating assembly and joining of the high temperature side fluid flow path forming member 27 </ b> U and the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10.

高温側流体流路形成部20Uによれば、図7に示した高温側流体流路形成部20と同様の作用を有する。   According to the high temperature side fluid flow path forming part 20U, it has the same action as the high temperature side fluid flow path forming part 20 shown in FIG.

また、高温側流体流路形成部20Uによれば、図12(a)に示した高温側流体流路形成部20Tと同様の作用を有する。   Moreover, according to the high temperature side fluid flow path formation part 20U, it has an effect | action similar to the high temperature side fluid flow path formation part 20T shown to Fig.12 (a).

さらに、高温側流体流路形成部20Uによれば、高温側流体流路形成部材27Uに案内溝29が形成されているため、高温側流体流路形成部20Tに比べて、高温側流体流路形成部材27Uと、熱電気変換モジュール10のフランジ18との組み立て、接合が容易である。   Furthermore, according to the high temperature side fluid flow path forming part 20U, the guide groove 29 is formed in the high temperature side fluid flow path forming member 27U, so that the high temperature side fluid flow path forming part 20U is higher than the high temperature side fluid flow path forming part 20T. Assembly and joining of the forming member 27U and the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 are easy.

なお、高温側流体流路形成部20Uでは、フランジ18を熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15同士が接近する方向に向けて剛性範囲内で湾曲させた上で、高温側流体流路形成部材27Uと接合すると、常温時においてもフィン40から押圧されて熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に圧縮応力を発生させることができるため好ましい。   In the high temperature side fluid flow path forming portion 20U, the flange 18 is curved within the rigidity range in a direction in which the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 approach each other, It is preferable to join the fluid flow path forming member 27U because it can be pressed from the fins 40 even at room temperature to generate a compressive stress on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10.

また、高温側流体流路形成部材27Uは、高温側流体流路形成部25の一部分を構成する部材であるから、高温側流体流路形成部材27Uの線膨張係数αは、上記式(1)の関係を満たすことが好ましい。 Further, since the high temperature side fluid flow path forming member 27U is a member constituting a part of the high temperature side fluid flow path forming portion 25, the linear expansion coefficient α m of the high temperature side fluid flow path forming member 27U is expressed by the above equation (1). ) Is preferably satisfied.

[第1の実施形態の第4の変形例]
図16は、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置の高温側流体流路形成部の第4の変形例の断面図である。具体的には、図16(a)は高温側流体流路形成部の第4の変形例の断面図であり、図16(b)は第4の変形例を構成する高温側流体流路形成部材の断面図である。
[Fourth Modification of First Embodiment]
FIG. 16 is a cross-sectional view of a fourth modification of the high temperature side fluid flow path forming part of the thermoelectric conversion device shown as the first embodiment in FIG. 1. Specifically, FIG. 16A is a cross-sectional view of a fourth modification of the high temperature side fluid flow path forming portion, and FIG. 16B is a high temperature side fluid flow path formation constituting the fourth modification. It is sectional drawing of a member.

図16(a)に示す高温側流体流路形成部の第4の変形例20Vは、図12(a)に示した高温側流体流路形成部20Tにおいて、断面コの字状の高温側流体流路形成部材27Tに代えて平板な高温側流体流路形成部材27Vを用いたものである。   A fourth modification 20V of the high temperature side fluid flow path forming portion shown in FIG. 16A is a high temperature side fluid having a U-shaped cross section in the high temperature side fluid flow path forming portion 20T shown in FIG. Instead of the flow path forming member 27T, a flat high temperature side fluid flow path forming member 27V is used.

なお、図16(a)では、高温側流体流路形成部20V内で、熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15に接触するように配置されるフィン40の図示を省略する。   In FIG. 16A, illustration of the fins 40 arranged so as to be in contact with the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 in the high temperature side fluid flow path forming portion 20V is omitted. .

図16(b)に示すように、高温側流体流路形成部材27Vは、平板な板材である。このため、高温側流体流路形成部材27Vは、加工が容易であり、高温側流体流路形成部材27Tや27Uに比べて部品加工費が低減される。   As shown in FIG. 16B, the high temperature side fluid flow path forming member 27V is a flat plate material. For this reason, the high temperature side fluid flow path forming member 27V is easy to process, and the parts processing cost is reduced as compared with the high temperature side fluid flow path forming members 27T and 27U.

高温側流体流路形成部材27Vの材質は、高温側流体流路形成部材26と同様のものが用いられる。   The material of the high temperature side fluid flow path forming member 27V is the same as that of the high temperature side fluid flow path forming member 26.

高温側流体流路形成部20Vによれば、図7に示した高温側流体流路形成部20と同様の作用を有する。   According to the high temperature side fluid flow path forming part 20V, the high temperature side fluid flow path forming part 20 has the same action as the high temperature side fluid flow path forming part 20 shown in FIG.

また、高温側流体流路形成部20Vによれば、図12(a)に示した高温側流体流路形成部20Tと同様の作用を有する。   Moreover, according to the high temperature side fluid flow path formation part 20V, it has an effect | action similar to the high temperature side fluid flow path formation part 20T shown to Fig.12 (a).

さらに、高温側流体流路形成部20Vによれば、高温側流体流路形成部20Tや20Uの高温側流体流路形成部材27Tや27Uに比べて、高温側流体流路形成部材27Vの加工が容易であり、部品加工費が低減される。   Furthermore, according to the high temperature side fluid flow path forming part 20V, the high temperature side fluid flow path forming member 27V is processed compared to the high temperature side fluid flow path forming members 20T and 20U. It is easy and the parts processing cost is reduced.

なお、高温側流体流路形成部20Uでは、フランジ18を熱電気変換モジュール10、10の高温側表面部15、15同士が接近する方向に向けて剛性範囲内で湾曲させた上で、高温側流体流路形成部材27Uと接合すると、常温時においてもフィン40から押圧されて熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に圧縮応力を発生させることができるため好ましい。   In the high temperature side fluid flow path forming portion 20U, the flange 18 is curved within the rigidity range in a direction in which the high temperature side surface portions 15 and 15 of the thermoelectric conversion modules 10 and 10 approach each other, It is preferable to join the fluid flow path forming member 27U because it can be pressed from the fins 40 even at room temperature to generate a compressive stress on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10.

[第2の実施形態]
図17は、本発明に係る熱電気変換装置の第2実施形態の斜視図である。
[Second Embodiment]
FIG. 17 is a perspective view of a second embodiment of the thermoelectric conversion device according to the present invention.

図17に示す熱電気変換装置1Aは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1を、2個積み重ねるとともに、積み重ねることによって重複する低温側流体流路部30を共通化して、低温側流体流路部30を1個省略したものに相当する。   A thermoelectric conversion device 1A shown in FIG. 17 is configured by stacking two thermoelectric conversion devices 1 shown as the first embodiment in FIG. This corresponds to a configuration in which one low temperature side fluid flow path portion 30 is omitted.

このため、図17に第2実施形態として示した熱電気変換装置1Aは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   Therefore, in the thermoelectric conversion device 1A shown in FIG. 17 as the second embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. Is omitted or simplified.

熱電気変換装置1Aは、具体的には、図面中、下から上に、低温側流体流路部30、熱電気変換モジュール10およびフィン40が、低温側流体流路部30/熱電気変換モジュール10/フィン40/熱電気変換モジュール10/低温側流体流路部30/熱電気変換モジュール10/フィン40/熱電気変換モジュール10の順番で積層されている。   Specifically, in the thermoelectric conversion device 1A, the low-temperature side fluid flow path section 30, the thermoelectric conversion module 10, and the fins 40 are arranged from the bottom to the top in the drawing. 10 / fin 40 / thermoelectric conversion module 10 / low temperature side fluid flow path 30 / thermoelectric conversion module 10 / fin 40 / thermoelectric conversion module 10 are stacked in this order.

また、熱電気変換装置1Aは、各フィン40とフィン40に隣接した熱電気変換モジュール10の高温側表面部15とを含むように、2個の高温側流体流路部20、20が形成されている。   In addition, the thermoelectric conversion device 1 </ b> A has two high temperature side fluid flow path portions 20 and 20 formed so as to include each fin 40 and the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 adjacent to the fin 40. ing.

熱電気変換装置1Aによれば、熱電気変換装置1と同様な効果を奏する。また、熱電気変換装置1Aによれば、熱電気変換装置1を2個単純に積層した場合に比べて、低温側流体流路部30を1個形成する必要がなくなるため、コンパクト化することができる。   According to the thermoelectric conversion device 1 </ b> A, the same effects as the thermoelectric conversion device 1 can be obtained. In addition, according to the thermoelectric conversion device 1A, it is not necessary to form one low-temperature side fluid flow path portion 30 as compared with the case where two thermoelectric conversion devices 1 are simply stacked, and therefore, the thermoelectric conversion device 1A can be made compact. it can.

[第3の実施形態]
図18および図19は、本発明に係る熱電気変換装置の第3実施形態の断面図である。図20は、図19に示した熱電気変換装置の第3の実施形態の斜視図である。
[Third Embodiment]
18 and 19 are cross-sectional views of a third embodiment of the thermoelectric conversion device according to the present invention. FIG. 20 is a perspective view of the third embodiment of the thermoelectric conversion device shown in FIG.

図18および図19に示す熱電気変換装置1Bは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1に比較して、2個の熱電気変換モジュール10を用いることに代えて4個の熱電気変換モジュール10を用いる点、熱電気変換装置1の2個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を含む高温側流体流路部20に代えて、4個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を含む高温側流体流路部20Bを形成した点、およびフィン40に代えてフィン40Bを用いた点で異なり、他の構成は同じである。   The thermoelectric conversion device 1B shown in FIGS. 18 and 19 is replaced with four thermoelectric conversion modules 10 as compared with the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. The four thermoelectric conversion modules are used in place of the high temperature side fluid flow path portion 20 including the high temperature side surface portions 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 of the thermoelectric conversion device 1. The other configurations are the same except that the high temperature side fluid flow path portion 20B including the ten high temperature side surface portions 15 is formed and the fin 40B is used in place of the fin 40.

このため、図18および図19に第3実施形態として示す熱電気変換装置1Bと、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1との間で、同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure between the thermoelectric conversion apparatus 1B shown as 3rd Embodiment in FIG.18 and FIG.19, and the thermoelectric conversion apparatus 1 shown as 1st Embodiment in FIG. The description of the configuration and operation is omitted or simplified.

なお、図19および図20では、図18に示された構成のうち、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16の外側に設けられる低温側流体流路部30と、高温側流体流路部20B内の高温側流体流路21中に配置されるフィン40Bとの図示を省略する。   19 and 20, in the configuration shown in FIG. 18, the low temperature side fluid flow path portion 30 provided outside the low temperature side surface portion 16 of the thermoelectric conversion module 10 and the high temperature side fluid flow path portion. Illustration of the fins 40 </ b> B arranged in the high temperature side fluid flow path 21 in 20 </ b> B is omitted.

図18および図19に示すように、熱電気変換装置1Bの高温側流体流路部20Bは、4個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と、各熱電気変換モジュール10の側面部17のうちの高温側表面部15側の一部と、隣接する熱電気変換モジュール10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25Bとからなる。   As shown in FIGS. 18 and 19, the high-temperature side fluid flow path portion 20 </ b> B of the thermoelectric conversion device 1 </ b> B includes the high-temperature side surface portions 15 of the four thermoelectric conversion modules 10 and the side surface portions of the thermoelectric conversion modules 10. 17 includes a part on the high temperature side surface portion 15 side and a high temperature side fluid flow path forming portion 25 </ b> B connecting the side surface portions 17, 17 of the adjacent thermoelectric conversion module 10.

高温側流体流路形成部25Bは、熱電気変換モジュール10の側面部17の周囲に形成された高温側流体流路形成部材26と、隣接する高温側流体流路形成部材26、26の端面を接合する接合部28とからなる。   The high temperature side fluid flow path forming portion 25B is formed by connecting the high temperature side fluid flow path forming member 26 formed around the side surface portion 17 of the thermoelectric conversion module 10 and the end surfaces of the adjacent high temperature side fluid flow path forming members 26, 26. It consists of the joining part 28 to join.

高温側流体流路形成部材26は、図4に示される熱電気変換モジュール10のフランジ18を、そのまま高温側流体流路形成部材26として用いたものである。   The high temperature side fluid flow path forming member 26 uses the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 shown in FIG. 4 as the high temperature side fluid flow path forming member 26 as it is.

フィン40Bは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1のフィン40と異なり、4個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15の全てに接触する形状になっている。   Unlike the fin 40 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the fin 40 </ b> B has a shape that contacts all of the high temperature side surface portions 15 of the four thermoelectric conversion modules 10.

具体的には、フィン40Bの断面形状は、高温側流体流路部20Bの断面の2本の対角線の一部からなる2本の対角方向線部と、これら2本の対角方向線部から各熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に垂直に下ろした複数本の垂線部とを有するものになっている。   Specifically, the cross-sectional shape of the fin 40B includes two diagonal line portions that are part of two diagonal lines in the cross section of the high temperature side fluid flow path portion 20B, and these two diagonal line portions. To the high temperature side surface portion 15 of each thermoelectric conversion module 10 and a plurality of perpendicular portions lowered vertically.

フィン40Bは、このような形状を採ることにより、高温側流体流路21を流通する高温側流体の熱を4個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効率よく伝えることができるようになっている。   By adopting such a shape, the fin 40 </ b> B can efficiently transfer the heat of the high temperature side fluid flowing through the high temperature side fluid flow path 21 to the high temperature side surface portions 15 of the four thermoelectric conversion modules 10. It has become.

また、フィン40Bを上記形状とすることにより、運転時、すなわち熱電気変換モジュール10の高温側表面部15が高温になった時に、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効果的かつ均等に圧縮応力を発生させることが可能である。   Further, by forming the fins 40B in the above shape, it is effective and uniform on the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 during operation, that is, when the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 becomes high temperature. It is possible to generate compressive stress.

さらに、熱電気変換装置1Bは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様に、高温側流体流路部20Bを構成する材料、すなわち、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と高温側流体流路形成部25Bとの線膨張係数αと、フィン40Bの線膨張係数αとが、上記式(1)の関係を満たすことが好ましい。 Furthermore, the thermoelectric conversion device 1B is similar to the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, and the material constituting the high temperature side fluid flow path portion 20B, that is, the high temperature side of the thermoelectric conversion module 10 is used. It is preferable that the linear expansion coefficient α m of the surface portion 15 and the high temperature side fluid flow path forming portion 25B and the linear expansion coefficient α f of the fin 40B satisfy the relationship of the above formula (1).

熱電気変換装置1Bによれば、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様の効果を奏する上、さらに、以下の効果を奏する。   According to the thermoelectric conversion device 1B, in addition to the same effects as the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the following effects are further obtained.

すなわち、熱電気変換装置1Bによれば、高温側流体流路部20Bの周囲に熱電気変換モジュール10を密に配置することができるため、高温側流体流路21内を流通する高温側流体の熱の利用効率が高くなる。また、熱電気変換装置1Bによれば、断面積あたりの熱電気変換モジュール10の配置個数が多くなるため、スペース効率が高くなる。   That is, according to the thermoelectric conversion device 1B, since the thermoelectric conversion module 10 can be densely arranged around the high temperature side fluid flow path portion 20B, the high temperature side fluid flowing through the high temperature side fluid flow path 21 can be obtained. Increases heat utilization efficiency. In addition, according to the thermoelectric conversion device 1B, the number of thermoelectric conversion modules 10 arranged per cross-sectional area increases, so that the space efficiency increases.

なお、熱電気変換装置1Bでは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様に、高温側流体流路部20B内にフィン40Bを配置しない構成とすることも可能である。フィン40Bを配置しない場合は、熱電気変換装置1Bの低コスト化が可能になる。   Note that, in the thermoelectric conversion device 1B, as in the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, it is possible to adopt a configuration in which the fins 40B are not arranged in the high temperature side fluid flow path portion 20B. . When the fins 40B are not disposed, the cost of the thermoelectric conversion device 1B can be reduced.

[第4の実施形態]
図21は、本発明に係る熱電気変換装置の第4実施形態の断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 21 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of a thermoelectric conversion device according to the present invention.

図21に示す熱電気変換装置1Cは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1に比較して、2個の熱電気変換モジュール10を用いることに代えて6個の熱電気変換モジュール10を用いる点、熱電気変換装置1の2個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を含む高温側流体流路部20に代えて、6個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15を含む高温側流体流路部20Cを形成した点、およびフィン40に代えて図示しないフィンを用いた点で異なり、他の構成は同じである。   A thermoelectric conversion device 1C shown in FIG. 21 has six thermoelectrics instead of using two thermoelectric conversion modules 10 as compared to the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. The high temperature of the six thermoelectric conversion modules 10 is used in place of the high temperature side fluid flow path portion 20 including the high temperature side surface portions 15 of the two thermoelectric conversion modules 10 of the thermoelectric conversion device 1 in that the conversion module 10 is used. The other configurations are the same except that the high temperature side fluid flow path portion 20C including the side surface portion 15 is formed and a fin (not shown) is used instead of the fin 40.

このため、図21に第4実施形態として示す熱電気変換装置1Cと、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1との間で、同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure between 1 C of thermoelectric conversion apparatuses shown as 4th Embodiment in FIG. 21, and the thermoelectric conversion apparatus 1 shown as 1st Embodiment in FIG. The explanation of the action is omitted or simplified.

なお、図21では、熱電気変換モジュール10の低温側表面部16の外側に設けられる低温側流体流路部30と、高温側流体流路部20C内の高温側流体流路21中に配置されるフィンとの図示を省略する。   In FIG. 21, the thermoelectric conversion module 10 is disposed in the low temperature side fluid flow path section 30 provided outside the low temperature side surface section 16 and the high temperature side fluid flow path 21 in the high temperature side fluid flow path section 20C. The illustration of the fin is omitted.

図21に示すように、熱電気変換装置1Cの高温側流体流路部20Cは、6個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と、各熱電気変換モジュール10の側面部17のうちの高温側表面部15側の一部と、隣接する熱電気変換モジュール10の側面部17、17間を連接する高温側流体流路形成部25Cとからなる。   As shown in FIG. 21, the high temperature side fluid flow path portion 20 </ b> C of the thermoelectric conversion device 1 </ b> C includes the high temperature side surface portion 15 of the six thermoelectric conversion modules 10 and the side surface portion 17 of each thermoelectric conversion module 10. Part of the high temperature side surface portion 15 side, and a high temperature side fluid flow path forming portion 25 </ b> C connecting the side surface portions 17, 17 of the adjacent thermoelectric conversion module 10.

高温側流体流路形成部25Cは、熱電気変換モジュール10の側面部17の周囲に形成された高温側流体流路形成部材26と、隣接する高温側流体流路形成部材26、26の端面を接合する接合部28とからなる。   The high temperature side fluid flow path forming portion 25C is formed by connecting the high temperature side fluid flow path forming member 26 formed around the side surface portion 17 of the thermoelectric conversion module 10 and the end surfaces of the adjacent high temperature side fluid flow path forming members 26, 26. It consists of the joining part 28 to join.

高温側流体流路形成部材26は、図4に示される熱電気変換モジュール10のフランジ18を、そのまま高温側流体流路形成部材26として用いたものである。   The high temperature side fluid flow path forming member 26 uses the flange 18 of the thermoelectric conversion module 10 shown in FIG. 4 as the high temperature side fluid flow path forming member 26 as it is.

図21では、フィンの図示を省略しているが、熱電気変換装置1Cの高温側流体流路部20C内に配置されるフィンは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1のフィン40と異なり、6個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15の全てに接触する形状になっている。具体的には、熱電気変換装置1Cのフィンとしては、図18に第3実施形態として示す熱電気変換装置1Bのフィン40Bにおいて、フィン40Bの接触する熱電気変換モジュール10の数を6個にしたものが用いられる。   In FIG. 21, the fins are not shown, but the fins arranged in the high-temperature side fluid flow path portion 20 </ b> C of the thermoelectric converter 1 </ b> C are the thermoelectric converter 1 shown as the first embodiment in FIG. 1. Unlike the fins 40, the shape is in contact with all the high temperature side surface portions 15 of the six thermoelectric conversion modules 10. Specifically, as the fins of the thermoelectric conversion device 1C, in the fins 40B of the thermoelectric conversion device 1B shown as the third embodiment in FIG. Used.

具体的には、熱電気変換装置1Cに用いられるフィンの断面形状は、高温側流体流路部20Cの断面において対向する一番遠い頂点同士、すなわち接合部28、28同士を結ぶ一番長い3本の対角線の一部からなる3本の対角方向線部と、これら3本の対角方向線部から各熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に垂直に下ろした複数本の垂線部とを有するものとすることが好ましい。3本の対角方向線部が交わってなす断面形状は、アスタリスク記号に類似した形状になる。   Specifically, the cross-sectional shape of the fin used in the thermoelectric conversion device 1C is the longest 3 connecting the farthest vertices facing each other in the cross section of the high-temperature side fluid flow path portion 20C, that is, the joint portions 28 and 28. Three diagonal line portions composed of a part of a pair of diagonal lines, and a plurality of perpendicular line portions vertically lowered from these three diagonal line portions to the high temperature side surface portion 15 of each thermoelectric conversion module 10 It is preferable to have. The cross-sectional shape formed by the intersection of the three diagonal line portions is similar to the asterisk symbol.

このような形状のフィンを用いることにより、高温側流体流路21を流通する高温側流体の熱を6個の熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効率よく伝えることができるようになっている。   By using the fins having such a shape, the heat of the high temperature side fluid flowing through the high temperature side fluid passage 21 can be efficiently transmitted to the high temperature side surface portions 15 of the six thermoelectric conversion modules 10. ing.

また、フィンを上記形状とすることにより、運転時、すなわち熱電気変換モジュール10の高温側表面部15が高温になった時に、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15に効果的かつ均等に圧縮応力を発生させることが可能である。   In addition, by making the fins have the above shape, when the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 becomes high temperature during operation, the high temperature side surface portion 15 of the thermoelectric conversion module 10 is effectively and evenly distributed. It is possible to generate a compressive stress.

さらに、熱電気変換装置1Cは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様に、高温側流体流路部20Bを構成する材料、すなわち、熱電気変換モジュール10の高温側表面部15と高温側流体流路形成部25Cとの線膨張係数αと、図示しないフィンの線膨張係数αとが、上記式(1)の関係を満たすことが好ましい。 Further, the thermoelectric conversion device 1C is similar to the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, and the material constituting the high temperature side fluid flow path portion 20B, that is, the high temperature side of the thermoelectric conversion module 10 is used. It is preferable that the linear expansion coefficient α m between the surface portion 15 and the high temperature side fluid flow path forming portion 25C and the linear expansion coefficient α f of a fin (not shown) satisfy the relationship of the above formula (1).

熱電気変換装置1Cによれば、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様の効果を奏する上、さらに、以下の効果を奏する。   According to the thermoelectric conversion device 1 </ b> C, the same effects as the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG.

すなわち、熱電気変換装置1Cによれば、高温側流体流路部20Cの周囲に熱電気変換モジュール10を密に配置することができるため、高温側流体流路21内を流通する高温側流体の熱の利用効率が高くなる。また、熱電気変換装置1Cによれば、断面積あたりの熱電気変換モジュール10の配置個数が多くなるため、スペース効率が高くなる。   That is, according to the thermoelectric conversion device 1C, since the thermoelectric conversion module 10 can be densely arranged around the high temperature side fluid flow path portion 20C, the high temperature side fluid flowing through the high temperature side fluid flow path 21 can be obtained. Increases heat utilization efficiency. In addition, according to the thermoelectric conversion device 1C, the number of thermoelectric conversion modules 10 arranged per cross-sectional area is increased, so that the space efficiency is increased.

さらに、熱電気変換装置1Cによれば、高温側流体流路部20Cの断面形状が六角形であり、円に近い形状であるため、たとえば、自動車の排気マニホールド等に用いることが容易である。   Furthermore, according to the thermoelectric conversion device 1C, the cross-sectional shape of the high temperature side fluid flow path portion 20C is a hexagon and is a shape close to a circle, so that it can be easily used for, for example, an exhaust manifold of an automobile.

なお、熱電気変換装置1Cでは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同様に、高温側流体流路部20C内にフィンを配置しない構成とすることも可能である。フィンを配置しない場合は、熱電気変換装置1Cの低コスト化が可能になる。   In addition, in the thermoelectric conversion apparatus 1C, it is also possible to adopt a configuration in which no fins are disposed in the high temperature side fluid flow path portion 20C, similarly to the thermoelectric conversion apparatus 1 shown as the first embodiment in FIG. When fins are not disposed, the cost of the thermoelectric conversion device 1C can be reduced.

[第5の実施形態]
図22は、本発明に係る熱電気変換装置の第5実施形態の斜視図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 22 is a perspective view of a fifth embodiment of the thermoelectric conversion device according to the present invention.

図22に示す熱電気変換装置1Dは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1を、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して2個直列に配置したものに相当する。   A thermoelectric conversion device 1D shown in FIG. 22 has two thermoelectric conversion devices 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 arranged in series with respect to the flow direction of the high temperature side fluid flow path and the low temperature side fluid flow path. Is equivalent to

このため、図22に第5実施形態として示した熱電気変換装置1Dは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   For this reason, the thermoelectric conversion device 1D shown as the fifth embodiment in FIG. 22 attaches the same reference numerals to the same components as the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. Is omitted or simplified.

熱電気変換装置1Dにおいて、高温側流体流路部20Dは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路部20の2個が、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に沿って接合部28で接合されて延長されたものになっている。   In the thermoelectric conversion device 1D, the high temperature side fluid flow path portion 20D includes two high temperature side fluid flow path portions 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. It is joined and extended at the joint 28 along the flow direction of the low temperature side fluid flow path.

熱電気変換装置1Dにおいて、各低温側流体流路部30は、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の低温側流体流路部30の2個が、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に沿って図示しない接合部で接合されて延長されたものになっている。   In the thermoelectric conversion device 1D, each of the low temperature side fluid flow path portions 30 includes two of the low temperature side fluid flow path portions 30 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. And it is what was joined and extended by the junction part which is not shown in figure along the distribution direction of a low temperature side fluid flow path.

熱電気変換装置1Dによれば、熱電気変換装置1と同様な効果を奏する。また、熱電気変換装置1Dによれば、熱電気変換装置1に比べて、熱電気変換モジュール10の設置個数が同じ場合に、電気容量が大きくかつコンパクトになる。   According to the thermoelectric conversion device 1D, the same effect as the thermoelectric conversion device 1 is achieved. Further, according to the thermoelectric conversion device 1D, when the number of thermoelectric conversion modules 10 installed is the same as that of the thermoelectric conversion device 1, the electric capacity is large and compact.

なお、図22に示す熱電気変換装置1Dは、熱電気変換装置1を2個直列に配置した例であるが、本発明では、熱電気変換装置1を3個以上直列に配置してもよい。   The thermoelectric conversion device 1D shown in FIG. 22 is an example in which two thermoelectric conversion devices 1 are arranged in series. However, in the present invention, three or more thermoelectric conversion devices 1 may be arranged in series. .

また、図22に示す熱電気変換装置1Dでは、フィン40が、図中、高温側流体流路21の流路方向に独立して1組ずつ、合計2組用いられている。すなわち、それぞれのフィン40は、図中、上下に配置された2個の熱電気変換モジュール10、10間のみに接触する構成になっている。   Further, in the thermoelectric conversion device 1D shown in FIG. 22, two sets of fins 40 are used, one set each independently in the flow direction of the high temperature side fluid flow channel 21 in the figure. In other words, each fin 40 is configured to contact only between the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 arranged above and below in the drawing.

しかし、本発明では、2組のフィン40に代えて、2組のフィン40を高温側流体流路21の流路方向に一体化して作製した1組の図示しない長尺のフィン、すなわち、図22において高温側流体の流路方向に2組配置されたフィン40、40間の高温側流体流路21の流路方向の空間にもフィンが配置される長尺のフィン、を用いてもよい。   However, in the present invention, instead of the two sets of fins 40, one set of long fins (not shown), which is produced by integrating the two sets of fins 40 in the flow direction of the high temperature side fluid flow channel 21, that is, FIG. 22, two fins 40 arranged in the flow direction of the high temperature side fluid, and long fins in which the fins are also arranged in the space in the flow direction of the high temperature side fluid flow channel 21 between the 40 may be used. .

このような一体化した長尺のフィンを用いた場合、フィンが高温側流体の熱をより多く回収し、熱電気変換装置の発電性能を向上させることができる。   When such an integrated long fin is used, the fin can recover more heat from the high-temperature side fluid and improve the power generation performance of the thermoelectric conversion device.

[第6の実施形態]
図23は、本発明に係る熱電気変換装置の第6実施形態の斜視図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 23 is a perspective view of a sixth embodiment of the thermoelectric conversion device according to the present invention.

図23に示す熱電気変換装置1Eは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1を、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して2個並列に配置したものに相当する。   A thermoelectric conversion device 1E shown in FIG. 23 includes two thermoelectric conversion devices 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 arranged in parallel with respect to the flow direction of the high temperature side fluid flow path and the low temperature side fluid flow path. Is equivalent to

このため、図22に第5実施形態として示した熱電気変換装置1Eは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1と同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   For this reason, the thermoelectric conversion apparatus 1E shown as FIG. 22 as 5th Embodiment attaches | subjects the same code | symbol to the same structure as the thermoelectric conversion apparatus 1 shown as 1st Embodiment in FIG. Is omitted or simplified.

熱電気変換装置1Eの高温側流体流路部20Eは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路部20の2個が、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して単に並列に配置されたものとは異なる。   The high temperature side fluid flow path portion 20E of the thermoelectric conversion device 1E includes two high temperature side fluid flow path portions 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. It is different from the one simply arranged in parallel with the flow direction of the side fluid channel.

すなわち、熱電気変換装置1Eの高温側流体流路部20Eは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路部20が、2個並列に配置されるとともに、隣接する高温側流体流路部20の流路壁を除去し、流路壁が除去された開放端が接合部28E、28Eで接合された形状になっている。このため、熱電気変換装置1Eの高温側流体流路部20Eは、流路壁がなく、断面が、単一の幅広な矩形状に形成されている。   That is, the high temperature side fluid flow path portion 20E of the thermoelectric conversion device 1E has two high temperature side fluid flow path portions 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown in FIG. 1 as the first embodiment arranged in parallel. The channel wall of the adjacent high-temperature side fluid channel section 20 is removed, and the open end from which the channel wall is removed is joined by the joint portions 28E and 28E. For this reason, the high temperature side fluid flow path part 20E of the thermoelectric conversion apparatus 1E has no flow path wall, and the cross section is formed in a single wide rectangular shape.

これにより、熱電気変換装置1Eの高温側流体流路部20Eは、部品点数の低減を図るとともに高温側流体の圧力損失を低減することが可能になっている。   Thereby, the high temperature side fluid flow path part 20E of the thermoelectric conversion device 1E can reduce the number of parts and reduce the pressure loss of the high temperature side fluid.

熱電気変換装置1Eによれば、熱電気変換装置1と同様な効果を奏する。また、熱電気変換装置1Eによれば、熱電気変換装置1に比べて、熱電気変換モジュール10の設置個数が同じ場合に、電気容量が大きくかつコンパクトであり、部品点数の低減を図るとともに高温側流体の圧力損失を低減することができる。   According to the thermoelectric conversion device 1E, the same effects as the thermoelectric conversion device 1 can be obtained. Further, according to the thermoelectric conversion device 1E, compared to the thermoelectric conversion device 1, when the number of thermoelectric conversion modules 10 installed is the same, the electric capacity is large and compact, and the number of parts is reduced and the temperature is high. The pressure loss of the side fluid can be reduced.

なお、熱電気変換装置1Eでは、熱電気変換装置1Eの高温側流体流路部20Eは、流路壁がなく、断面が、単一の幅広な矩形状に形成されている。しかし、本発明では、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路部20をそのまま変更せずに、高温側流体流路部20の2個を、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して単に並列に配置し、隣接する高温側流体流路部20同士を接合して高温側流体流路部を形成してもよい。この場合、隣接する高温側流体流路部20同士が接合された部分は、高温側流体流路部20E内における流路壁となるが、量産効果による製造コストの低減を図ることが可能になる。   In the thermoelectric conversion device 1E, the high temperature side fluid flow path portion 20E of the thermoelectric conversion apparatus 1E has no flow path wall and is formed in a single wide rectangular shape in cross section. However, in the present invention, two of the high temperature side fluid flow path portions 20 are connected to the high temperature side without changing the high temperature side fluid flow path portion 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. The high temperature side fluid flow path portion may be formed by simply arranging the fluid flow path and the low temperature side fluid flow path in parallel with each other and joining the adjacent high temperature side fluid flow path portions 20 together. In this case, the portion where the adjacent high temperature side fluid flow path portions 20 are joined becomes a flow path wall in the high temperature side fluid flow path portion 20E, but it is possible to reduce the manufacturing cost due to the mass production effect. .

また、図23に示す熱電気変換装置1Eは、熱電気変換装置1を2個並列に配置した例であるが、本発明では、熱電気変換装置1を3個以上並列に配置してもよい。   Moreover, although the thermoelectric conversion apparatus 1E shown in FIG. 23 is an example in which two thermoelectric conversion apparatuses 1 are arranged in parallel, in the present invention, three or more thermoelectric conversion apparatuses 1 may be arranged in parallel. .

さらに、図23に示す熱電気変換装置1Eでは、フィン40が、図中、左右に独立して1組ずつ、合計2組用いられている。すなわち、それぞれのフィン40は、図中、上下に配置された2個の熱電気変換モジュール10、10間のみに接触する構成になっている。   Further, in the thermoelectric conversion device 1E shown in FIG. 23, a total of two sets of fins 40 are used, one set each on the left and right sides in the figure. In other words, each fin 40 is configured to contact only between the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 arranged above and below in the drawing.

しかし、本発明では、2組のフィン40に代えて、2組のフィン40を図中横方向に一体化して作製した1組の図示しない幅広形状のフィン、すなわち、図23に示す2組のフィン40間の空間にもフィンが配置される幅広形状のフィン、を用いてもよい。   However, in the present invention, instead of the two sets of fins 40, one set of wide fins (not shown) formed by integrating two sets of fins 40 in the horizontal direction in the figure, that is, two sets of fins shown in FIG. A wide-shaped fin in which fins are also arranged in the space between the fins 40 may be used.

このような一体化した幅広形状のフィンを用いた場合、フィンが高温側流体の熱をより多く回収し、熱電気変換装置の発電性能を向上させることができる。   When such an integrated wide fin is used, the fin collects more heat from the high-temperature side fluid, and the power generation performance of the thermoelectric converter can be improved.

[第7の実施形態]
図24は、本発明に係る熱電気変換装置の第7実施形態の斜視図である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 24 is a perspective view of a seventh embodiment of the thermoelectric conversion device according to the present invention.

図24に示す熱電気変換装置1Fは、図23に第6実施形態として示した熱電気変換装置1Eを、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して2個直列に配置したものに相当する。   A thermoelectric conversion device 1F shown in FIG. 24 includes two thermoelectric conversion devices 1E shown as the sixth embodiment in FIG. 23 arranged in series with respect to the flow direction of the high temperature side fluid flow path and the low temperature side fluid flow path. Is equivalent to

すなわち、図24に示す熱電気変換装置1Fは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1を、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して2個直列かつ並列に配置したものに略相当する。   That is, in the thermoelectric conversion device 1F shown in FIG. 24, two thermoelectric conversion devices 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 are connected in series with respect to the flow direction of the high temperature side fluid flow path and the low temperature side fluid flow path. And it is roughly equivalent to what is arranged in parallel.

このため、図24に第7実施形態として示した熱電気変換装置1Fは、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1および図23に第6実施形態として示した熱電気変換装置1Eと同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。   Therefore, the thermoelectric converter 1F shown as the seventh embodiment in FIG. 24 includes the thermoelectric converter 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 and the thermoelectric converter shown as the sixth embodiment in FIG. The same reference numerals are given to the same components as those in 1E, and descriptions of the configurations and operations are omitted or simplified.

熱電気変換装置1Fによれば、熱電気変換装置1と同様な効果を奏する。また、熱電気変換装置1Fによれば、熱電気変換装置1に比べて、熱電気変換モジュール10の設置個数が同じ場合に、電気容量が大きくかつコンパクトであり、部品点数の低減を図るとともに高温側流体の圧力損失を低減することができる。   According to the thermoelectric conversion device 1F, the same effects as the thermoelectric conversion device 1 can be obtained. Further, according to the thermoelectric conversion device 1F, when the number of thermoelectric conversion modules 10 installed is the same as that of the thermoelectric conversion device 1, the electric capacity is large and compact, and the number of parts is reduced and the temperature is high. The pressure loss of the side fluid can be reduced.

なお、熱電気変換装置1Fでは、熱電気変換装置1Fの高温側流体流路部20Fは、流路壁がなく、断面が、単一の幅広な矩形状に形成されている。しかし、本発明では、図1に第1実施形態として示した熱電気変換装置1の高温側流体流路部20をそのまま変更せずに、高温側流体流路部20の2個を、高温側流体流路および低温側流体流路の流通方向に対して単に並列および直列に配置し、隣接する高温側流体流路部20同士を接合して高温側流体流路部を形成してもよい。この場合、隣接する高温側流体流路部20同士が接合された部分は、高温側流体流路部20F内における流路壁となるが、量産効果による製造コストの低減を図ることが可能になる。   In the thermoelectric conversion device 1F, the high temperature side fluid flow path portion 20F of the thermoelectric conversion apparatus 1F has no flow path wall and is formed in a single wide rectangular shape in cross section. However, in the present invention, two of the high temperature side fluid flow path portions 20 are connected to the high temperature side without changing the high temperature side fluid flow path portion 20 of the thermoelectric conversion device 1 shown as the first embodiment in FIG. The high temperature side fluid flow path portions may be formed by simply arranging them in parallel and in series with respect to the flow direction of the fluid flow paths and the low temperature side fluid flow paths, and joining the adjacent high temperature side fluid flow path portions 20 together. In this case, the portion where the adjacent high temperature side fluid flow path portions 20 are joined serves as a flow path wall in the high temperature side fluid flow path portion 20F, but it becomes possible to reduce the manufacturing cost due to the mass production effect. .

また、図24に示す熱電気変換装置1Fは、熱電気変換装置1を2個直列に配置するとともに2個並列に配置した例であるが、本発明では、熱電気変換装置1を2個以上直列に配置するとともに2個以上並列に配置してもよい。   24 is an example in which two thermoelectric conversion devices 1 are arranged in series and two are arranged in parallel, but in the present invention, two or more thermoelectric conversion devices 1 are arranged. Two or more may be arranged in parallel as well as arranged in series.

さらに、図24に示す熱電気変換装置1Fでは、フィン40が、図中、左右前後に独立して1組ずつ、合計4組用いられている。すなわち、それぞれのフィン40は、図中、上下に配置された2個の熱電気変換モジュール10、10間のみに接触する構成になっている。   Furthermore, in the thermoelectric conversion device 1F shown in FIG. 24, a total of four fins 40 are used, one for each of the left and right and front and rear in the figure. In other words, each fin 40 is configured to contact only between the two thermoelectric conversion modules 10 and 10 arranged above and below in the drawing.

しかし、本発明では、4組のフィン40に代えて、図中の高温側流体流路21の流路方向の手前側かつ左右に配置された2組のフィン40同士を一体化して作製した図示しない幅広形状のフィンと、図中の高温側流体流路21の流路方向の奥側かつ左右に配置された2組のフィン40同士を一体化して作製した図示しない幅広形状のフィンと、の2組のフィンを用いてもよい。   However, in the present invention, instead of the four sets of fins 40, two sets of fins 40 arranged on the front side and the left and right sides in the flow direction of the high-temperature side fluid flow channel 21 in the drawing are integrally manufactured. A wide-shaped fin not shown, and a wide-shaped fin (not shown) produced by integrating two pairs of fins 40 arranged on the back side and the left and right sides of the high-temperature side fluid flow path 21 in the drawing. Two sets of fins may be used.

このような一体化した幅広形状のフィンを用いた場合、フィンが高温側流体の熱をより多く回収し、熱電気変換装置の発電性能を向上させることができる。   When such an integrated wide fin is used, the fin collects more heat from the high-temperature side fluid, and the power generation performance of the thermoelectric converter can be improved.

また、本発明では、4組のフィン40に代えて、図中の高温側流体の流路方向の左側に配置された2組のフィン40同士を一体化して作製した図示しない長尺のフィンと、図中の高温側流体の流路方向の右側に配置された2組のフィン40同士を一体化して作製した図示しない長尺のフィンと、の2組のフィンを用いてもよい。   Further, in the present invention, instead of the four pairs of fins 40, a long fin (not shown) produced by integrating two pairs of fins 40 arranged on the left side in the flow direction of the high-temperature side fluid in the drawing, In addition, two pairs of fins, which are long fins (not shown) produced by integrating two pairs of fins 40 arranged on the right side in the flow path direction of the high-temperature side fluid in the drawing, may be used.

このような一体化した長尺のフィンを用いた場合、フィンが高温側流体の熱をより多く回収し、熱電気変換装置の発電性能を向上させることができる。   When such an integrated long fin is used, the fin can recover more heat from the high-temperature side fluid and improve the power generation performance of the thermoelectric conversion device.

さらに、本発明では、4組のフィン40に代えて、4組のフィン40を図中横方向および高温側流体流路21の流路方向に一体化して作製した1組の図示しないフィン、すなわち、図24に示す4組のフィン40間の空間にもフィンが配置される面積の大きなフィン、を用いてもよい。   Furthermore, in the present invention, instead of the four sets of fins 40, one set of fins (not shown), which is formed by integrating the four sets of fins 40 in the horizontal direction and the flow direction of the high temperature side fluid flow channel 21, that is, A fin having a large area in which fins are arranged may be used in the space between the four pairs of fins 40 shown in FIG.

このような一体化した面積の大きなフィンを用いた場合、幅広形状のフィンや長尺のフィンを用いる場合に比べて、フィンが高温側流体の熱をさらに多く回収し、熱電気変換装置の発電性能をより向上させることができる。   When such an integrated large-area fin is used, the fin collects more heat from the high-temperature side fluid than when a wide fin or a long fin is used, and the thermoelectric converter generates power. The performance can be further improved.

[熱電気変換方法]
本発明に係る熱電気変換方法は、本発明に係る熱電気変換装置、たとえば、上記の熱電気変換装置1〜1Fを用い、高温側流体を高温側流体流路部20等に流通させるとともに、低温側流体を低温側流体流路部30等に流通させる熱電気変換方法である。
[Thermoelectric conversion method]
The thermoelectric conversion method according to the present invention uses the thermoelectric conversion device according to the present invention, for example, the thermoelectric conversion devices 1 to 1F described above, and causes the high temperature side fluid to flow through the high temperature side fluid flow path portion 20 and the like, This is a thermoelectric conversion method in which a low-temperature side fluid is circulated through the low-temperature side fluid flow path section 30 and the like.

本発明に係る熱電気変換装置の作用は、本発明に係る熱電気変換装置に示した作用と同様であるため、説明を省略する。   Since the operation of the thermoelectric conversion device according to the present invention is the same as the operation shown in the thermoelectric conversion device according to the present invention, description thereof is omitted.

本発明に係る熱電気変換装置によれば、熱エネルギから電気エネルギへの変換が効率よくなり、熱電気変換装置が軽量かつ発電性能が高くなるとともに、構造健全性および信頼性、並びに取付けおよびメンテナンス等の作業性が優れる。   According to the thermoelectric conversion device of the present invention, the conversion from heat energy to electric energy becomes efficient, the thermoelectric conversion device is lightweight and has high power generation performance, structural soundness and reliability, and installation and maintenance. Excellent workability.

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 熱電気変換装置
10 熱電気変換モジュール
11 モジュールケース
12 モジュールケースの高温側部材
13 モジュールケースの低温側部材
15 モジュールケースの高温側表面部
16 モジュールケースの低温側表面部
17 モジュールケースの側面部
18 熱電気変換モジュールのフランジ
20、20B、20C、20D、20E、20F、20S、20T、20U、20V 高温側流体流路部
21 高温側流体流路
25、25B、25C、25T、25U、25V 高温側流体流路形成部
26、26S、26T、27T、27U、27V 高温側流体流路形成部材
28、28E 接合部
29 案内溝
30 低温側流体流路部
31 低温側流体流路
35 低温側流体流路形成部
40、40B、40S、40T、40U、40V フィン
41 フィン構成部材
42 フィン構成部材
51 従来の熱電気変換装置
57 押圧部材
58 ボルト・ナット
59 高温側流体流路形成部と熱電気変換モジュールとの接触面
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Thermoelectric converter 10 Thermoelectric conversion module 11 Module case 12 High temperature side member of module case 13 Low temperature side member of module case 15 High temperature side surface portion 16 of module case Module case Low temperature side surface portion 17 Module case side surface portion 18 Thermoelectric conversion module flange 20, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20S, 20T, 20U, 20V High temperature side fluid flow channel portion 21 High temperature side fluid flow channel 25 , 25B, 25C, 25T, 25U, 25V High temperature side fluid flow path forming part 26, 26S, 26T, 27T, 27U, 27V High temperature side fluid flow path forming member 28, 28E Joint 29 Guide groove 30 Low temperature side fluid flow path part 31 Low temperature side fluid flow path 35 Low temperature side fluid flow path forming part 40, 40B, 40S, 40T, 40 , The contact surface between 40V fin 41 fin structure member 42 fin component 51 conventional thermoelectric conversion device 57 pressing member 58 bolts and nuts 59 the hot side fluid flow channel forming portion and the thermoelectric conversion module

Claims (5)

高温側表面部と低温側表面部と側面部とで囲まれてなるモジュールケース中に、前記高温側表面部と低温側表面部の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子が内蔵された熱電気変換モジュールと、
この熱電気変換モジュールの高温側表面部側に設けられる高温側流体流路部と、
前記熱電気変換モジュールの低温側表面部側に設けられる低温側流体流路部と、
を備えた熱電気変換装置において、
前記熱電気変換モジュールを2個以上用い、
前記高温側流体流路部は、各熱電気変換モジュールの高温側表面部と、隣接する熱電気変換モジュール間を連接する高温側流体流路形成部とを連接して形成されたことを特徴とする熱電気変換装置。
In a module case surrounded by a high temperature side surface portion, a low temperature side surface portion, and a side surface portion, heat energy is converted into electrical energy using a temperature difference between the high temperature side surface portion and the low temperature side surface portion. A thermoelectric conversion module with a built-in thermoelectric conversion element;
A high temperature side fluid flow path provided on the high temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module;
A low temperature side fluid flow path portion provided on the low temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module;
In a thermoelectric conversion device comprising:
Using two or more thermoelectric conversion modules,
The high temperature side fluid flow path portion is formed by connecting a high temperature side surface portion of each thermoelectric conversion module and a high temperature side fluid flow path forming portion connecting adjacent thermoelectric conversion modules. Thermoelectric conversion device.
前記高温側流体流路部内に、前記熱電気変換モジュールの高温側表面部に接触するフィンがさらに設けられたことを特徴とする請求項1に記載の熱電気変換装置。 The thermoelectric conversion device according to claim 1, further comprising a fin in contact with a high temperature side surface portion of the thermoelectric conversion module in the high temperature side fluid flow path portion. 前記高温側流体流路部を構成する材料の線膨張係数αと、前記フィンの線膨張係数αとが、下記式(1)
[数1]
α<α (1)
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の熱電気変換装置。
The linear expansion coefficient α m of the material constituting the high temperature side fluid flow path portion and the linear expansion coefficient α f of the fin are expressed by the following formula (1).
[Equation 1]
α mf (1)
The thermoelectric conversion device according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
前記高温側流体流路部は、熱電気変換装置の中央側に形成され、前記低温側流体流路部は、熱電気変換装置の周辺側に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の熱電気変換装置。 The said high temperature side fluid flow path part is formed in the center side of a thermoelectric conversion apparatus, The said low temperature side fluid flow path part is formed in the peripheral side of a thermoelectric conversion apparatus, The said 1st aspect is characterized by the above-mentioned. Thermoelectric conversion device. 高温側表面部と低温側表面部と側面部とで囲まれてなるモジュールケース中に、前記高温側表面部と低温側表面部の間にある温度差を用いて熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子が内蔵された熱電気変換モジュールと、
この熱電気変換モジュールの高温側表面部側に設けられる高温側流体流路部と、
前記熱電気変換モジュールの低温側表面部側に設けられる低温側流体流路部と、
を備えた熱電気変換装置を用いた熱電気変換方法において、
前記熱電気変換装置は、前記熱電気変換モジュールを2個以上用いるとともに、前記高温側流体流路部が、各熱電気変換モジュールの高温側表面部と、隣接する熱電気変換モジュール間を連接する高温側流体流路形成部とを連接して形成されたものであり、
高温側流体を前記高温側流体流路部に流通させるとともに、低温側流体を前記低温側流体流路部に流通させることを特徴とする熱電気変換方法。
In a module case surrounded by a high temperature side surface portion, a low temperature side surface portion, and a side surface portion, heat energy is converted into electrical energy using a temperature difference between the high temperature side surface portion and the low temperature side surface portion. A thermoelectric conversion module with a built-in thermoelectric conversion element;
A high temperature side fluid flow path provided on the high temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module;
A low temperature side fluid flow path portion provided on the low temperature side surface portion side of the thermoelectric conversion module;
In a thermoelectric conversion method using a thermoelectric conversion device comprising:
The thermoelectric conversion device uses two or more thermoelectric conversion modules, and the high temperature side fluid flow path portion connects between the high temperature side surface portion of each thermoelectric conversion module and the adjacent thermoelectric conversion modules. It is formed by connecting the high temperature side fluid flow path forming part,
A thermoelectric conversion method characterized in that a high temperature side fluid is allowed to flow through the high temperature side fluid flow path portion and a low temperature side fluid is allowed to flow through the low temperature side fluid flow path portion.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098494A (en) * 2011-11-04 2013-05-20 Toshiba Corp Thermal power generation system
JP2015012173A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社東芝 Temperature difference power generator
KR20160126786A (en) * 2015-04-24 2016-11-02 한국기계연구원 High efficiency thermoelectric generation system
JP2017059821A (en) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー Thermoelectric generation device and its manufacturing method
WO2017047562A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー Thermoelectric power generation device and method for manufacturing same
JPWO2016199484A1 (en) * 2015-06-09 2018-01-18 株式会社村田製作所 Thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module, and electrical equipment
US9899589B2 (en) 2014-02-05 2018-02-20 Panasonic Corporation Thermal power generation unit and thermoelectric power generation system
CN112187111A (en) * 2020-10-15 2021-01-05 吉林大学 Solar heat collection power generation device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10220909A (en) * 1996-12-03 1998-08-21 Komatsu Ltd Fluid temperature control device
JPH1168173A (en) * 1997-08-08 1999-03-09 Komatsu Ltd Heat exchanger using thermoelectric module
JP2005295725A (en) * 2004-04-01 2005-10-20 Toyota Motor Corp Thermoelectric generator
JP2006138296A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Toyota Motor Corp Exhaust heat recovery device
JP2008235702A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Toyota Motor Corp Thermoelectric power generation unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10220909A (en) * 1996-12-03 1998-08-21 Komatsu Ltd Fluid temperature control device
JPH1168173A (en) * 1997-08-08 1999-03-09 Komatsu Ltd Heat exchanger using thermoelectric module
JP2005295725A (en) * 2004-04-01 2005-10-20 Toyota Motor Corp Thermoelectric generator
JP2006138296A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Toyota Motor Corp Exhaust heat recovery device
JP2008235702A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Toyota Motor Corp Thermoelectric power generation unit

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098494A (en) * 2011-11-04 2013-05-20 Toshiba Corp Thermal power generation system
JP2015012173A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社東芝 Temperature difference power generator
US9899589B2 (en) 2014-02-05 2018-02-20 Panasonic Corporation Thermal power generation unit and thermoelectric power generation system
KR20160126786A (en) * 2015-04-24 2016-11-02 한국기계연구원 High efficiency thermoelectric generation system
KR101712354B1 (en) * 2015-04-24 2017-03-07 한국기계연구원 High efficiency thermoelectric generation system
JPWO2016199484A1 (en) * 2015-06-09 2018-01-18 株式会社村田製作所 Thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module, and electrical equipment
CN107615502A (en) * 2015-06-09 2018-01-19 株式会社村田制作所 Thermoelectric conversion elements, thermoelectric (al) inversion module and electrical equipment
CN107615502B (en) * 2015-06-09 2020-06-30 株式会社村田制作所 Thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module, and electrical device
US10847703B2 (en) 2015-06-09 2020-11-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module, and electrical device
JP2017059821A (en) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー Thermoelectric generation device and its manufacturing method
WO2017047562A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-23 株式会社デンソー Thermoelectric power generation device and method for manufacturing same
CN112187111A (en) * 2020-10-15 2021-01-05 吉林大学 Solar heat collection power generation device

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