JP2017204505A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電変換モジュールから電流を取り出すための端子による熱電変換装置の大型化を抑制する。【解決手段】熱電変換装置１は、直列に接続される複数のｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２を有し熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換モジュール２０と、熱電変換モジュール２０の一端が電気的に接続されている底板部１１と、底板部１１から電気的に絶縁され熱電変換モジュール２０の他端が電気的に接続されている蓋部１２とを有し、熱電変換モジュール２０を収容する筐体１０とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、温度差を利用して発電を行う熱電変換装置に関する。

従来、トムソン効果、ペルチェ効果あるいはゼーベック効果等の熱電効果を発揮する熱電半導体を用いた熱電変換素子によって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置が知られている。
この種の熱電変換装置では、例えば温度上昇に起因する熱電変換素子の劣化等を抑制するため、気密性を有する筐体内に熱電変換モジュールを収容した構成を採用することが多い。

このような熱電変換装置として、特許文献１には、高温側ケース半体および低温側ケース半体からなる気密ケースに、熱電変換モジュールを収容した熱電変換装置が開示されている。この熱電変換装置では、熱電変換モジュールを構成する熱電素子にリード線を介して接続された貫通電極が、気密ケースを貫通して突出するように設けられている。

特開２０１３−１９１８０１号公報

ところで、熱電変換装置において、熱電変換モジュールを収容する筐体を貫通して外部に延びる端子を設けた場合、筐体から端子が突出する。この場合、熱電変換装置が大型化して熱電変換装置の設置の自由度が低下するおそれがある。
本発明は、熱電変換モジュールから電流を取り出すための端子による熱電変換装置の大型化を抑制することを目的とする。

本発明が適用される熱電変換装置は、直列に接続される複数の熱電変換素子を有し熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの一端が電気的に接続されている第１筐体部と、当該第１筐体部から電気的に絶縁され当該熱電変換モジュールの他端が電気的に接続されている第２筐体部とを有し、当該熱電変換モジュールを収容する筐体とを備える。
ここで、前記筐体の前記第１筐体部および前記第２筐体部は、前記熱電変換モジュールから電流を取り出すための端子としてはたらくことを特徴とすることができる。
また、前記筐体の前記第１筐体部および前記第２筐体部は、外部に露出しない内壁面にて前記熱電変換モジュールと電気的に接続されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子が電極を介して直列に接続され、前記筐体は、弾性を有する部材からなり、前記熱電変換モジュールの一端または他端に位置する前記電極に対し弾性復元力により接触することで、前記第１筐体部または前記第２筐体部と当該電極とを電気的に接続する接触部材を有することを特徴とすることができる。
さらにまた、前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子が電極を介して直列に接続され、前記熱電変換モジュールの一端または他端に位置する前記電極と、前記第１筐体部または前記第２筐体部とを、嵌合により電気的に接続する接続部材を有することを特徴とすることができる。
また、前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子を直列に接続するとともに、それぞれの熱電変換素子を挟んで低温側および高温側に対向配置される複数の低温側電極と複数の高温側電極とを有し、前記筐体の前記第１筐体部は前記低温側電極に対向し、前記第２筐体部は前記高温側電極に対向することを特徴とすることができる。
さらに、前記筐体の前記第１筐体部には、前記熱電変換モジュールの一端に位置する前記低温側電極が電気的に接続され、前記第２筐体部には、当該熱電変換モジュールの他端に位置する前記高温側電極が電気的に接続されていることを特徴とすることができる。

本発明によれば、熱電変換モジュールから電流を取り出すための端子による熱電変換装置の大型化を抑制することができる。

実施の形態１が適用される熱電変換装置の概略構成を示した斜視図である。 図１に示した熱電変換装置の分解斜視図である。 熱電変換装置の内部構造を説明するための図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 実施の形態が適用される熱電変換モジュールの概略構成を示した斜視図である。 実施の形態２が適用される熱電変換装置を示した図であり、熱電変換装置の断面図である。 実施の形態２が適用される熱電変換装置における熱電変換モジュールの構成の一例を示した図である。 実施の形態３が適用される熱電変換装置を示した図であり、熱電変換装置の断面図である。

［実施の形態１］
続いて、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１が適用される熱電変換装置１の概略構成を示した斜視図である。また、図２は、図１に示した熱電変換装置１の分解斜視図である。さらに、図３は、熱電変換装置１の内部構造を説明するための図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
熱電変換装置１は、例えば、ゴミ焼却場等において発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる。

本実施の形態の熱電変換装置１は、焼却によって発生した高温の排気ガス等の熱源に接触するように設けられる筐体１０と、筐体１０の内部に収容され筐体１０を介して受けた熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換モジュール２０とを備えている。さらに、熱電変換装置１は、筐体１０と熱電変換モジュール２０とを絶縁するための絶縁基板３１、３２を備えている。
なお、詳細については後述するが、図１に示すように、熱電変換装置１を外側から見た場合、熱電変換装置１（筐体１０）の表面には、熱電変換モジュール２０で発生した電流を筐体１０の外部へ導くための端子等が突出していない。

筐体１０は、円板状の形状を有し、その表面に絶縁基板３１を介して熱電変換モジュール２０が積載される第１筐体部の一例としての底板部１１と、有底円筒状の形状を有し、底板部１１に積載された熱電変換モジュール２０を、絶縁基板３２を介して覆う第２筐体部の一例としての蓋部１２とを有している。
本実施の形態の熱電変換装置１は、通常、筐体１０の蓋部１２側が熱源側（高温側）に位置し、底板部１１が熱源とは反対側（低温側）に位置するように設置される。
また、詳細については後述するが、筐体１０の底板部１１および蓋部１２は、それぞれ熱電変換モジュール２０が電気的に接続され、熱電変換モジュール２０から電流を取り出すための端子として機能する。この例では、筐体１０の底板部１１が負極として機能し、蓋部１２が正極として機能する。

底板部１１は、円形状の表面および裏面を有しており、表面の中央部に、絶縁基板３１を介して熱電変換モジュール２０が積載される。底板部１１は、導電性を有し且つ熱伝導性の高い材料により構成される。この例では、底板部１１は、銅により構成されている。

また、底板部１１には、熱電変換モジュール２０の後述する下側電極２５を固定するためのネジ１５が挿入されるネジ穴１１４が設けられている。また、底板部１１における表面の周囲には、底板部１１と蓋部１２とを絶縁するための絶縁部材１４が取り付けられている。
絶縁部材１４は、円環形状を有しており、筐体１０が組み立てられた状態で、蓋部１２の後述する鍔部１２３に接触することで、底板部１１と蓋部１２とを絶縁する。絶縁部材１４としては、例えば、絶縁性を有し且つ耐熱性の高い弾性材料からなるＯリング等を用いることができる。
なお、図示は省略するが、底板部１１には、熱電変換モジュール２０の低温側における過度な温度上昇を抑制する目的で、冷却水を通過させるための管路や、放熱を促すためのフィン等を設けてもよい。

蓋部１２は、導電性を有し且つ耐熱性および熱伝導性の高い材料により構成される。熱電変換装置１の用途等によっても異なるが、高温側に位置する蓋部１２には、例えば最高で８００℃程度まで加熱された排気ガス等が接触する場合がある。この例では、蓋部１２は、導電性を有し、底板部１１に用いる銅と比較して耐熱性の高いステンレスにより構成されている。

また、蓋部１２は、円板状の形状を有し、絶縁基板３２を介して熱電変換モジュール２０に対向する天井部１２１と、円筒状の形状を有し、天井部１２１の周囲から底板部１１側に向かって伸びる側部１２２と、円環状の形状を有し、側部１２２の端部から外周側に向かって伸びる鍔部１２３とを有している。

さらに、蓋部１２には、側部１２２の内周面から突出し、熱電変換モジュール２０の後述する下側電極２５に接触する接触部材１６が取り付けられている。
接触部材１６は、導電性を有するステンレス製の板バネ等からなり、筐体１０が組み立てられた状態で、弾性復元力により熱電変換モジュール２０の下側電極２５（後述する他端側電極２５ｂ）に押し付けられるようになっている。これにより、接触部材１６を下側電極２５と確実に接触させることができる。

また、本実施の形態の筐体１０では、底板部１１や蓋部１２の外表面に、他の装置等との電気的な接続を防止するための絶縁性の被膜（不図示）や、熱源からの熱による変形を抑制するための耐熱性の被膜（不図示）等を設けてもよい。

本実施の形態の熱電変換装置１では、筐体１０が組み立てられた状態では、底板部１１と蓋部１２の天井部１２１および側部１２２との間に空間が形成されており、この空間内に熱電変換モジュール２０が収容されている。また、この筐体１０内に形成される空間は、アルゴン等の不活性ガスが充填されていること、または真空引きされていることが好ましい。

絶縁基板３１、３２は、それぞれ、熱電変換モジュール２０の形状に対応した長方形状の板状部材により構成される。また、絶縁基板３１、３２は、絶縁性を有し且つ耐熱性の高い材料により構成される。絶縁基板３１、３２として具体的には、アルミナセラミックスや窒化アルミニウム、窒化ホウ素等を用いることができる。
本実施の形態の熱電変換装置１では、絶縁基板３１により、熱電変換モジュール２０の後述する下側電極２５と筐体１０の底板部１１とが絶縁されている。また、絶縁基板３２により、熱電変換モジュール２０の後述する上側電極２６と筐体１０の蓋部１２における天井部１２１とが絶縁されている。

続いて、熱電変換モジュール２０の構成について説明する。図４は、本実施の形態が適用される熱電変換モジュール２０の概略構成を示した斜視図である。ただし、図４では、熱電変換モジュール２０を挟んで設けられる絶縁基板３１、３２を、併せて示している。
本実施の形態の熱電変換モジュール２０は、複数のｎ型熱電変換素子２１と複数のｐ型熱電変換素子２２とを有している。また、熱電変換モジュール２０は、ｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２を接続する複数の電極（低温側電極の一例としての下側電極２５、高温側電極の一例としての上側電極２６）を備えている。

本実施の形態において、ｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２は、それぞれが直方体状の形状を有している。また、ｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２は、Ｓｂ（アンチモン）を含むとともに充填スクッテルダイト構造を有する熱電半導体によって構成されている。なお、ｎ型熱電変換素子２１と対応する下側電極２５または上側電極２６との間、およびｐ型熱電変換素子２２と対応する下側電極２５または上側電極２６との間には、必要に応じて、これらの間にかかる応力を緩和する応力緩和層を設けることができる。

本実施の形態の熱電変換モジュール２０では、ｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２は、格子状に並べられている。そして、ｎ型熱電変換素子２１とｐ型熱電変換素子２２とは、交互となるように、複数の電極（下側電極２５、上側電極２６）を介して直列に接続されている。
さらに、熱電変換モジュール２０は、例えば耐熱性の接着剤等からなる接合部（不図示）を介して、下側電極２５を絶縁基板３１に接合し、上側電極２６を絶縁基板３２に接合した構成としてもよい。

この例では、直列接続されるｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２のうち、一端に位置するｎ型熱電変換素子２１および他端に位置するｐ型熱電変換素子２２に下側電極２５が接続されている。言い換えると、この例では、直列接続されるｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２の両端に、下側電極２５が位置している。
そして、この一端のｎ型熱電変換素子２１および他端のｐ型熱電変換素子２２に接続される下側電極２５は、図４に示すように、絶縁基板３１の外周からはみ出した状態となっている。
なお、以下の説明において、一端のｎ型熱電変換素子２１に接続される下側電極２５を一端側電極２５ａと称し、他端のｐ型熱電変換素子２２に接続される下側電極２５を他端側電極２５ｂと称する場合がある。

本実施の形態の熱電変換モジュール２０では、各熱電変換素子（ｎ型熱電変換素子２１、ｐ型熱電変換素子２２）の高温側と低温側とに大きな温度差が生じることで、起電力が発生する。そして、一端側電極２５ａと他端側電極２５ｂとの間に電気抵抗負荷を与えることで、他端側電極２５ｂ側から一端側電極２５ａ側に向かって電流が流れる。

続いて、本実施の形態の熱電変換装置１の内部構造について、より詳細に説明する。
本実施の形態の熱電変換装置１では、絶縁基板３１、３２を接合した熱電変換モジュール２０が、筐体１０の底板部１１と蓋部１２との間に形成される空間内に収容されている。

図３に示すように、熱電変換装置１では、筐体１０の底板部１１の表面上に、絶縁基板３１、熱電変換モジュール２０および絶縁基板３２が順に積載されている。そして、熱電変換装置１では、絶縁基板３１によって、熱電変換モジュール２０の下側電極２５と筐体１０の底板部１１とが、電気的に絶縁されている。

また、熱電変換装置１では、図３に示すように、熱電変換モジュール２０における一端側電極２５ａが、導電性の材料からなるネジ１５を介して、筐体１０の底板部１１に固定されている。これにより、熱電変換装置１では、熱電変換モジュール２０の一端側電極２５ａが、ネジ１５を介して、筐体１０の底板部１１に対して電気的に接続されている。これにより、本実施の形態では、熱電変換モジュール２０の一端側電極２５ａと底板部１１とが、外部に露出しない内壁面にて筐体１０に電気的に接続されている。

さらに、熱電変換装置１では、底板部１１に取り付けられた絶縁部材１４に対して鍔部１２３が接触するように、底板部１１と蓋部１２とが固定されている。そして、熱電変換装置１では、底板部１１と蓋部１２とが、絶縁部材１４によって電気的に絶縁されている。なお、筐体１０の底板部１１と蓋部１２との固定方法は、底板部１１と蓋部１２との絶縁を維持することができれば特に限定されず、例えば、絶縁性の被覆を有するネジ部材（不図示）を用いて固定する方法や、耐熱性および絶縁性を有する接着剤（不図示）等を用いて固定する方法等を採用することができる。

また、熱電変換装置１では、底板部１１に蓋部１２が固定されることで、蓋部１２の天井部１２１に、絶縁基板３２が接触している。これにより、熱電変換装置１では、絶縁基板３２によって、熱電変換モジュール２０の上側電極２６と筐体１０の蓋部１２とが、電気的に絶縁されている。なお、絶縁基板３２と蓋部１２とは、例えば耐熱性の接着剤等によって互いに接合されていてもよい。

さらにまた、熱電変換装置１では、底板部１１に蓋部１２が固定されることで、蓋部１２の側部１２２に取り付けられた接触部材１６が、熱電変換モジュール２０の他端側電極２５ｂに接触している。より具体的には、底板部１１に蓋部１２が固定されることで、板バネ等により構成される接触部材１６が弾性変形し、熱電変換モジュール２０の他端側電極２５ｂの表面に押し付けられている。これにより、熱電変換装置１では、熱電変換モジュール２０の他端側電極２５ｂが、接触部材１６を介して、筐体１０の蓋部１２に対して電気的に接続されている。そして、本実施の形態では、熱電変換モジュール２０の他端側電極２５ｂと蓋部１２とが、外部に露出しない内壁面にて筐体１０に電気的に接続されている。

以上説明したように、本実施の形態の熱電変換装置１では、それぞれが導電性の材料からなり互いに絶縁されている底板部１１および蓋部１２に対して、熱電変換モジュール２０の一端側電極２５ａおよび他端側電極２５ｂが電気的に接続されている。
このような構成を有することで、熱電変換装置１では、底板部１１および蓋部１２が、熱電変換モジュール２０にて発生した電流を熱電変換装置１の外部へ取り出すための端子としてはたらく。

熱電変換装置１を使用する場合には、例えば電気機器や蓄電装置等に接続されたリード線（不図示）を、筐体１０の底板部１１および蓋部１２に直接、取り付ける。底板部１１および蓋部１２に対するリード線の取付方法については特に限定されず、例えばはんだ付けやネジ止め等の方法を採用することができる。
そして、本実施の形態では、熱電変換モジュール２０にて発生した電流が筐体１０を介して熱電変換装置１から取り出され、熱電変換装置１に接続された電気機器や蓄電装置に送られることになる。

このように、本実施の形態の熱電変換装置１では、筐体１０自身が端子としてはたらくため、熱電変換モジュール２０から電流を取り出すために例えば熱電変換モジュール２０から筐体１０を貫通して外部に延びる端子を設ける必要がない。言い換えると、本実施の形態の熱電変換装置１では、筐体１０の表面から突出する端子が設けられていない。
このため、筐体１０とは別に熱電変換モジュール２０に接続される端子を設ける場合と比較して、熱電変換装置１の構造を簡素化することができる。

また、本実施の形態の熱電変換装置１では、筐体１０の表面から突出する端子が設けられていないことで、熱電変換装置１を小型化することができる。そして、熱電変換装置１を例えばごみ焼却場の焼却炉等の対象物に取り付ける際の取付操作を簡易化することが可能になる。また、対象物に複数の熱電変換装置１を設置する場合に、他の熱電変換装置１と近接して配置することができ、熱電変換装置１の設置密度を高めることが可能になる。
さらに、本実施の形態の熱電変換装置１では、端子が通過するための貫通孔等を筐体１０に設ける必要がないため、筐体１０の気密性が向上する。この結果、熱電変換モジュール２０の不具合や熱電変換効率の低下が抑制される。

さらにまた、本実施の形態の熱電変換装置１では、熱電変換装置１から電流を取り出すためのリード線の取り付け位置を、底板部１１および蓋部１２において任意に定めることができる。言い換えると、熱電変換装置１が筐体１０から突出する端子を有する場合とは異なり、底板部１１および蓋部１２におけるリード線の取り付け位置が端子の位置に限定されない。このため、例えば熱電変換装置１が筐体１０から突出する端子を有する場合と比較して、熱電変換装置１の設置の自由度が向上する。

また、本実施の形態の熱電変換装置１では、筐体１０を、低温側に位置する底板部１１と高温側に位置する蓋部１２とにより構成し、これらを絶縁部材１４によって絶縁している。言い換えると、本実施の形態では、筐体１０を、低温側と高温側とで分離した構成としている。
このような構成を採用することで、例えば筐体１０が低温側と高温側とで繋がっている場合と比較して、高温側の熱による筐体１０の低温側（底板部１１）の温度上昇が抑制される。この結果、熱電変換モジュール２０において各熱電変換素子（ｎ型熱電変換素子２１、ｐ型熱電変換素子２２）の高温側と低温側との温度差が小さくなることが抑制され、熱電変換モジュール２０による熱電変換効率の低下が抑制される。

［実施の形態２］
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２が適用される熱電変換装置１を示した図であり、熱電変換装置１の断面図である。また、図６は、実施の形態２が適用される熱電変換装置１における熱電変換モジュール２０の構成の一例を示した図である。ここで、図５に示した熱電変換装置１における熱電変換モジュール２０の断面は、図６におけるＶ−Ｖ部で切断した断面に対応する。なお、実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明は省略する。

実施の形態２の熱電変換装置１では、熱電変換モジュール２０の下側電極２５と上側電極２６とのそれぞれにて、熱電変換モジュール２０と筐体１０とが接続されている点で、実施の形態１と異なっている。
具体的に説明すると、図５に示すように、直列接続されるｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２のうち、一端に位置するｎ型熱電変換素子２１ａに下側電極２５が接続され、他端に位置するｎ型熱電変換素子２１ｂに上側電極２６が接続されている。これにより、実施の形態２では、熱電変換モジュール２０の一端に下側電極２５が位置し、他端に上側電極２６が位置している。なお、実施の形態２では、図６に示すように、直列接続されるｎ型熱電変換素子２１およびｐ型熱電変換素子２２のうち、ｎ型熱電変換素子２１（２１ａ、２１ｂ）が、熱電変換モジュール２０の一端および他端の双方に位置するようになっている。

この一端のｎ型熱電変換素子２１ａに接続される下側電極２５は、絶縁基板３１の外周からはみ出した状態となっており、他端のｎ型熱電変換素子２１ｂに接続される上側電極２６は、絶縁基板３２の外周からはみ出した状態となっている。
なお、以下の説明において、一端のｎ型熱電変換素子２１ａに接続される下側電極２５を一端側電極２５ａ、他端のｎ型熱電変換素子２１ｂに接続される上側電極２６を他端側電極２６ｂと称する場合がある。
実施の形態２の熱電変換モジュール２０では、各熱電変換素子（ｎ型熱電変換素子２１、ｐ型熱電変換素子２２）の高温側と低温側とに大きな温度差が生じることで、他端側電極２６ｂ側から一端側電極２５ａ側に向かって電流が流れる。

そして、実施の形態２の熱電変換装置１では、実施の形態１と同様に、熱電変換モジュール２０の一端側電極２５ａと筐体１０の底板部１１とがネジ１５を介して電気的に接続される。また、熱電変換モジュール２０の他端側電極２６ｂと筐体１０の蓋部１２とが接触部材１６を介して電気的に接続されている。

実施の形態２では、上述した構成を有することで、実施の形態１のように下側電極２５と蓋部１２とが接続されている場合と比較して、高温側に位置する蓋部１２に伝導した熱が、下側電極２５を介して各熱電変換素子（ｎ型熱電変換素子２１、ｐ型熱電変換素子２２）の低温側（下側）に伝わることが抑制される。この結果、熱電変換モジュール２０において各熱電変換素子の高温側と低温側との温度差が小さくなることが抑制され、熱電変換モジュール２０による熱電変換効率の低下が抑制される。

［実施の形態３］
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。図７は、実施の形態３が適用される熱電変換装置１を示した図であり、熱電変換装置１の断面図である。なお、実施の形態３では、実施の形態１、２と同様の構成については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明は省略する。

実施の形態３の熱電変換装置１では、熱電変換モジュール２０の下側電極２５（一端側電極２５ａ）と上側電極２６（他端側電極２６ｂ）とのそれぞれにて、熱電変換モジュール２０と筐体１０とが接続されている点で、実施の形態２と同様であるが、上側電極２６（他端側電極２６ｂ）と筐体１０との接続方法が異なっている。
具体的には、実施の形態３の熱電変換装置１では、実施の形態１と同様に、熱電変換モジュール２０の一端側電極２５ａと筐体１０の底板部１１とがネジ１５を介して電気的に接続されている。また、熱電変換モジュール２０の他端側電極２６ｂと筐体１０の蓋部１２とが、接続部材４１を介して電気的に接続されている。

接続部材４１は、例えば他端側電極２６ｂの絶縁基板３２からはみ出した部分に形成された穴に通されて、他端側電極２６ｂに取り付けられる。そして、蓋部１２に嵌合用の凹部を形成し、接続部材４１の一端を蓋部１２の凹部に嵌合することで、熱電変換モジュール２０と蓋部１２との電気的接続を確保する。

なお、上記の熱電変換装置１では、筐体１０の底板部１１および蓋部１２の全体が、導電性を有する材料により構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。少なくとも、ネジ１５や接触部材１６等を介して熱電変換モジュール２０が電気的に接続される部分が導電性を有していれば、他の領域は絶縁性の材料により構成してもよい。この場合には、熱電変換装置１に接続される機器等から延びるリード線を、この導電性を有する部分に接続すればよい。
例えば、蓋部１２のうち、側部１２２および鍔部１２３を導電性のステンレス等により構成し、天井部１２１を絶縁性のアルミナセラミック等により構成してもよい。

また、上記の熱電変換装置１では、筐体１０が全体として略円柱形状を有している。これにより、例えば熱により筐体１０が加熱された場合であっても、例えば筐体１０が直方体形状である場合と比較して、筐体１０の熱膨張による変形が起こりにくくなっている。しかしながら、筐体１０の形状はこれに限定されるものではない。
さらにまた、上記熱電変換装置１では、筐体１０が低温側に位置する底板部１１と高温側に位置する蓋部１２との２つの部材により構成される場合を例として説明した。しかし、これに限定されるものではなく、筐体１０は、例えば、熱電変換素子が並ぶ方向に分離した部材により構成されていてもよく、また３以上の部材により構成されていてもよい。

さらに、上記の熱電変換装置１では、筐体１０と熱電変換モジュール２０とを電気的に絶縁するために、筐体１０と熱電変換モジュール２０との間に絶縁基板３１、３２を設けたが、筐体１０と熱電変換モジュール２０とを絶縁する方法としてはこれに限定されるものではない。例えば、絶縁基板３１、３２を設ける代わりに、熱電変換モジュール２０における下側電極２５および上側電極２６の表面（筐体１０に対向する面）に、絶縁性樹脂や絶縁性セラミックス塗料等を塗布することで絶縁性の被膜を形成してもよい。また、絶縁基板３１、３２を設ける代わりに、熱電変換モジュール２０における下側電極２５および上側電極２６の表面（筐体１０に対向する面）を陽極酸化や鍍金等の表面処理によって絶縁化させてもよい。もしくは、絶縁基板３１、３２を設ける代わりに、筐体１０における底板部１１および蓋部１２の表面（熱電変換モジュール２０に対向する面）に、絶縁樹脂等を塗布することで絶縁性の被膜を形成してもよい。また、絶縁基板３１、３２を設ける代わりに、筐体１０における底板部１１および蓋部１２の表面（熱電変換モジュール２０に対向する面）を陽極酸化や鍍金等の表面処理によって絶縁化させてもよい。

さらにまた、上記の熱電変換装置１では、熱電変換モジュール２０において、Ｓｂ（アンチモン）を含む充填スクッテルダイト構造を有する熱電半導体を用いた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、各種熱電半導体を材料とする熱電変換素子を採用した場合にも適用可能である。

また、複数のｎ型熱電変換素子２１および複数のｐ型熱電変換素子２２が直列接続された構成を有する熱電変換モジュール２０を、筐体１０内に複数設けてもよい。この場合、複数の熱電変換モジュール２０を互いに直列接続させてもよく、また筐体１０を互いに絶縁された複数の部品により構成することで、それぞれの熱電変換モジュール２０を別個に筐体１０に接続してもよい。

１…熱電変換装置、１０…筐体、１１…底板部、１２…蓋部、１４…絶縁部材、１５…ネジ、１６…接触部材、２０…熱電変換モジュール、２１…ｎ型熱電変換素子、２２…ｐ型熱電変換素子、２５…下側電極、２６…上側電極、３１、３２…絶縁基板、４１…接続部材

Claims (7)

1. 直列に接続される複数の熱電変換素子を有し熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換モジュールと、
   前記熱電変換モジュールの一端が電気的に接続されている第１筐体部と、当該第１筐体部から電気的に絶縁され当該熱電変換モジュールの他端が電気的に接続されている第２筐体部とを有し、当該熱電変換モジュールを収容する筐体と
   を備える熱電変換装置。
2. 前記筐体の前記第１筐体部および前記第２筐体部は、前記熱電変換モジュールから電流を取り出すための端子としてはたらくことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
3. 前記筐体の前記第１筐体部および前記第２筐体部は、外部に露出しない内壁面にて前記熱電変換モジュールと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置。
4. 前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子が電極を介して直列に接続され、
   前記筐体は、弾性を有する部材からなり、前記熱電変換モジュールの一端または他端に位置する前記電極に対し弾性復元力により接触することで、前記第１筐体部または前記第２筐体部と当該電極とを電気的に接続する接触部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
5. 前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子が電極を介して直列に接続され、
   前記熱電変換モジュールの一端または他端に位置する前記電極と、前記第１筐体部または前記第２筐体部とを、嵌合により電気的に接続する接続部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
6. 前記熱電変換モジュールは、前記複数の熱電変換素子を直列に接続するとともに、それぞれの熱電変換素子を挟んで低温側および高温側に対向配置される複数の低温側電極と複数の高温側電極とを有し、
   前記筐体の前記第１筐体部は前記低温側電極に対向し、前記第２筐体部は前記高温側電極に対向することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
7. 前記筐体の前記第１筐体部には、前記熱電変換モジュールの一端に位置する前記低温側電極が電気的に接続され、前記第２筐体部には、当該熱電変換モジュールの他端に位置する前記高温側電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の熱電変換装置。

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