JP2020167800A - Thermoelectric conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱により発電を行う熱電変換装置に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion device that generates electricity by heat.
2種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を与えると起電力が生じるゼーベック効果を用いた熱電変換素子が知られている。このような熱電変換素子を用いて廃熱を利用した発電を行うことでエネルギー回収を行う熱電発電システムが、例えば特許文献1に開示されている。 A thermoelectric conversion element using the Seebeck effect in which an electromotive force is generated when two different types of metals or semiconductors are joined and a temperature difference is applied to both ends is known. For example, Patent Document 1 discloses a thermoelectric power generation system that recovers energy by generating power using waste heat using such a thermoelectric conversion element.
特許文献1には、樹脂薄膜基板上の実装ランドに微小なバルク熱電素子チップが高密度実装され、実装ランド間で基板が少しずつ曲がることによってフレキシブル性を持たせた熱電変換モジュールが開示されている。特許文献1に開示された技術は、湾曲した配管等の熱源に熱電変換モジュールを沿わせて密着させる際に有用である。 Patent Document 1 discloses a thermoelectric conversion module in which minute bulk thermoelectric element chips are mounted at high density on mounting lands on a resin thin film substrate, and the substrate is bent little by little between the mounting lands to provide flexibility. There is. The technique disclosed in Patent Document 1 is useful when the thermoelectric conversion module is brought into close contact with a heat source such as a curved pipe.
ところで、熱電変換モジュールを取り付ける熱源は屋内に設置されるとは限らず、屋外に設置されることもある。屋外に設置された熱源に熱電変換モジュールを取り付ける場合、熱電変換モジュールは雨水等の水に曝される。熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込むと、熱電変換モジュールの発電効率が悪化したり、熱電変換素子や熱源の劣化の原因となったりするため、改善が要望されている。 By the way, the heat source to which the thermoelectric conversion module is attached is not always installed indoors, but may be installed outdoors. When the thermoelectric conversion module is attached to a heat source installed outdoors, the thermoelectric conversion module is exposed to water such as rainwater. If water enters between the thermoelectric conversion module and the heat source, the power generation efficiency of the thermoelectric conversion module may deteriorate, or the thermoelectric conversion element and the heat source may deteriorate. Therefore, improvement is required.
本発明は、熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込まないようにした熱電変換装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion device in which water is prevented from entering between a thermoelectric conversion module and a heat source.
本発明に係る熱電変換装置は、フレキシブルな熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シートと、前記防水シートから離れる方向に向かって延びており、排水構造を有する複数のフィンと、を備える。 The thermoelectric conversion device according to the present invention is thermally connected to a flexible thermoelectric conversion module and one surface of the thermoelectric conversion module, and extends toward the flexible waterproof sheet and the direction away from the waterproof sheet. It is provided with a plurality of fins having a drainage structure.
本発明によれば、熱電変換モジュールと熱源との間に水が入り込まないようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent water from entering between the thermoelectric conversion module and the heat source.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<熱電変換装置100>
図1は、本発明の実施形態に係る熱電変換装置100について例示した図である。図1に示す例では、熱電変換装置100は、熱電変換モジュール10と、防水シート20と、放熱フィン30と、を有する。熱電変換モジュール10および防水シート20は、可撓性を有し、例えば円筒形状の配管等の外周面に沿って湾曲されて、排熱パイプ200に取り付けられる。図1に示す例では、円筒形状を備えた排熱パイプ200の外周面に熱電変換装置100を取り付ける様子が示されている。排熱パイプ200は、例えば工場やプラント等で用いられる装置等に接続されており、外気よりも高温の流体が流れる配管である。
<
FIG. 1 is a diagram illustrating the
図2は、フレキシブルな熱電変換モジュール10の一例を示す断面模式図である。図2に示す例では、熱電変換モジュール10は、第1フレキシブル基板11と、第2フレキシブル基板12と、熱電変換素子13と、を有する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the flexible
熱電変換素子13は、熱電変換素子13を挟むように配置される第1フレキシブル基板11および第2フレキシブル基板12の実装ランド15に、導電ペースト16により接合されている。実装ランド15は、第1フレキシブル基板11および第2フレキシブル基板12にソルダーレジスト17に覆われた状態で設けられている。第1フレキシブル基板11の外側には、第1熱伝導シート18が設けられており、第2フレキシブル基板12の外側には、第2熱伝導シート19が設けられている。
The
熱電変換素子13は、所定の距離をおいて複数実装されている。第1フレキシブル基板11には、互いに隣接する2つの熱電素子の間でスリットSが形成されている。一方、第2フレキシブル基板12にはスリットは形成されていない。このスリットSにより、熱電変換モジュール10は、第1フレキシブル基板11側を外側として容易に湾曲することができる。
A plurality of
図3は、熱電変換モジュール10が排熱パイプ200に取り付けられた状態での、排熱パイプ200の軸方向(以下、単に軸方向と記載する)に垂直な面における断面の一部を示す模式図である。熱電変換モジュール10の一方(高温側)の面、すなわち第2熱伝導シート19側の面は、熱源である排熱パイプ200と接続されている。このため、第2熱伝導シート19の材料は、排熱パイプ200の高温に耐え、高熱伝導性を有する材料が望ましい。また、排熱パイプ200の外面粗さに応じて、所定のクッション性を有する第2熱伝導シート19が用いられてもよい。
FIG. 3 is a schematic showing a part of a cross section in a plane perpendicular to the axial direction (hereinafter, simply referred to as the axial direction) of the
一方、熱電変換モジュール10の他方(低温側)の面、すなわち第1熱伝導シート18側の面は、防水シート20の内面と密着している。防水シート20は、伸縮性に富み、かつ水を通さない(防水性を備えた)材料で形成されている。防水シート20は、熱電変換モジュール10と同様に容易に湾曲することができる。そして、防水シート20は、熱伝導率が高い材料で形成されている。
On the other hand, the other surface (low temperature side) of the
防水シート20の外面(熱電変換モジュール10とは反対側の面)には、放熱フィン30が設けられている。放熱フィン30は、熱電変換モジュール10から離れる方向に向かって、防水シート20の外面から延びるように設けられた板状の部材である。放熱フィン30は、防水シート20を介して熱電変換モジュール10の低温側と熱的に接続されており、熱電変換モジュール10の低温側から熱を放散させる役割を果たす。
A
複数の放熱フィン30は、防水シート20の外面に沿って所定の間隔で設けられている。放熱フィン30の材料については本発明では特に限定しないが、熱伝導率が高い材料で形成されていることが望ましい。
The plurality of
このような構成において、熱電変換モジュール10が円筒形状の排熱パイプ200の外周面に沿って固定されると、図1および図3に示すように、複数の放熱フィン30が排熱パイプ200の周方向に沿って配置される。
In such a configuration, when the
熱電変換モジュール10が排熱パイプ200に固定された状態で、排熱パイプ200の内部を高温の流体が流れると、排熱パイプ200が熱源となって熱電変換モジュール10の第2熱伝導シート19側が高温となる。一方、第1熱伝導シート18側は、防水シート20に接続されている放熱フィン30により放熱されるため、第2熱伝導シート19側と比較して低温となる。これにより、第1熱伝導シート18側と第2熱伝導シート19側との間に温度差が生じ、この温度差によって熱電変換素子13に起電力が生じる。熱電変換モジュール10が生じさせた電力は、例えば排熱パイプ200やその周囲に配置される機器類の温度や運転状態等を検知するセンサの動力源等として使用される。
When a high-temperature fluid flows inside the
図4は、直線状に延びる排熱パイプ200の一部に取り付けられた熱電変換装置100を横から見た様子を示す模式図である。図4において、放熱フィン30および防水シート20に隠れた熱電変換モジュール10、並びに放熱フィン30に隠れた防水シート20の一部は、点線で示されている。なお、以下の説明における上下方向は、排熱パイプ200から見た上下方向、すなわち図4における上下方向に対応する。また、図4に示す矢印S1は、後に説明する図9に関連する矢印である。
FIG. 4 is a schematic view showing a side view of the
図1および図4に示すように、複数の放熱フィン30は、スリット31を有する。図4に示すように、スリット31は、軸方向に並ぶ2枚の放熱フィン30(第1放熱フィン30Aおよび第2放熱フィン30B)との間に構成される隙間である。複数の第1放熱フィン30Aと複数の第2放熱フィン30Bとの間に構成されるスリット31群によって、本発明の排水構造が構成されている。複数の第1放熱フィン30Aは本発明の第1フィン群の一例であり、複数の第2放熱フィン30Bは本発明の第2フィン群の一例である。また、スリット31群は本発明の排水路の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 4, the plurality of
図4において、熱電変換装置100に上から水が降り注ぐ場合を考える。熱電変換装置100に降り注いだ水は、まず放熱フィン30に接触する。放熱フィン30の内、防水シート20から上方に向かって設けられている放熱フィン30では、水は放熱フィン30を伝って防水シート20の外周面に達する。
In FIG. 4, consider a case where water falls on the
上述したように防水シート20は水を通さない材料で形成されているため、防水シート20の外周面に達した水は防水シート20の内部に浸入することはできず、軸方向(図4における左右方向に対応)に沿って防水シート20の外周面上を移動する。防水シート20の外周面上を軸方向に沿って移動する水は、スリット31、もしくは放熱フィン30の軸方向におけるスリット31とは反対側の端部(以下、他端部と記載する)に到達すると、スリット31、もしくは他端部から下方に向かって流れ落ちる。なお、放熱フィン30の内、防水シート20から下方に向かって設けられている放熱フィン30では、水は放熱フィン30を伝ってそのまま流れ落ちる。
As described above, since the
このように、熱電変換装置100に降り注いだ水の一部が、排水構造としてのスリット31から下方に向かって流れ落ちる。これにより、防水シート20の両端部20Eに掛かる水の量は、スリット31が設けられない場合と比較して少なくなる。
In this way, a part of the water that has fallen on the
図5Aおよび図5Bは、排水構造としてのスリット31の効果について説明するための図である。図5Aは、スリットが設けられていない熱電変換装置100Aに降り注ぐ水の流れを模式的に示した図である。図5Aでは、上記説明した実施の形態と同様の構成については同じ符号を用いて図示している。一方、図5Bは、スリット31が設けられている熱電変換装置100に降り注ぐ水の流れを模式的に示した図である。図5Aおよび図5Bは、熱電変換装置100を横から見た様子を示す模式図であって、複数の放熱フィン30の内、防水シート20から上下方向に向かって延びるように設けられた2枚の放熱フィンのみが示されている。また、図5Aおよび図5Bにおいて、矢印は水の流れを例示している。
5A and 5B are diagrams for explaining the effect of the
図5Aに示す例では、熱電変換装置100Aの放熱フィン30にはスリットが設けられていないため、熱電変換装置100Aに降り注いだ水の全てが放熱フィン30の両端部30Eから放出される。このような場合、比較的多くの水が放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出されるため、図5Aの矢印に示すように、水の一部が防水シート20の軸方向における両端部20Eに掛かってしまうことがある。
In the example shown in FIG. 5A, since the
防水シート20は水を通さない材料で形成されているが、その両端部20Eに掛かった水は、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に入り込むことがある。このように防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に入り込んだ水は、毛細管現象により軸方向における防水シート20の中央部付近にまで到達しうる。上述したように、防水シート20と排熱パイプ200との間には熱電変換モジュール10が配置されているため、熱電変換モジュール10と排熱パイプ200との間に水が入り込むと、熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等が生じうる。
The
一方、図5Bに示すように、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置100では、熱電変換装置100Aに降り注いだ水の一部がスリット31から下方に流れ落ちる。これにより、同一平面内に設けられた2枚の放熱フィン30の軸方向における他端部30Eから放出される水の量は、スリット31が設けられない場合(図5A参照)と比較して少なくなる。このため、防水シート20の両端部20Eに掛かる水の量も比較的少なくなり、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込む事態が防止される。これにより、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等が防止される。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the
なお、図4や図5Bに例示したスリット31は、同一平面内に設けられた2枚の放熱フィン30(第1放熱フィン30A、第2放熱フィン30B)の軸方向の長さはほぼ同じに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。同一平面内に設けられた2枚の放熱フィン30は、軸方向の長さが異なるように形成されてもよい。換言すれば、スリット31は、同一平面内に設けられた2枚の放熱フィン30の軸方向の長さの中央部付近に設けられていなくてもよく、軸方向におけるいずれかにずれた位置に設けられていてもよい。
In the
また、図4や図5Bでは同一平面内に2枚の放熱フィン30が設けられており、スリット31が1本のみ構成されている例を示したが、同一平面内により多くの放熱フィン30が配置され、複数のスリットが構成されてもよい。同一平面内の2枚の放熱フィン30同士の隙間の幅、換言すればスリット31の幅についても、適宜の幅とすればよい。スリット31の幅は均一でなくてもよく、例えば防水シート20に近づくにつれてスリット31の幅が広くなるようにしてもよい。さらに、スリット31は、図4や図5Bでは直線状、かつ防水シート20に対してほぼ垂直に設けられていたが、曲線状、および/または防水シート20に対して斜めに設けられていてもよい。
Further, in FIGS. 4 and 5B, an example is shown in which two
また、図4では第1放熱フィン30Aと第2放熱フィン30Bとが軸方向に平行な同一平面内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、第1放熱フィン30Aと第2放熱フィン30Bとは軸方向に平行な同一平面に配置されていなくてもよい。
Further, FIG. 4 shows an example in which the first
<排水構造の他の具体例>
上述したように、図1、図4、および図5Bに例示したスリット31は、本発明の排水構造の一例である。以下では、本発明の排水構造の他の例について具体的に説明する。
<Other specific examples of drainage structure>
As described above, the
(穴32)
図6Aおよび図6Bは、本発明の排水構造としての穴32および穴32Bについて例示した図である。図6Aおよび図6Bには、図5Aおよび図5Bと同様、熱電変換装置100および排熱パイプ200を側面から見た様子であって、複数の放熱フィン30の内、防水シート20から上下方向に向かって延びるように設けられた2枚の放熱フィンのみが示されている。
(Hole 32)
6A and 6B are diagrams illustrating the hole 32 and the
図6Aには、放熱フィン30の全面に円形状の穴32Aが設けられている例が示されている。このように放熱フィン30に穴32Aが設けられている場合、熱電変換装置100の上から降り注いだ水は、より上側に位置する放熱フィン30の穴32Aを通過して、より下方へと流れ落ちることになる。このような穴32Aによって、上述したスリット31と同様に、放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出される水の量は、穴32Aが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込む事態が防止され、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等が防止される。また、放熱フィン30の外面を水が伝うことにより、放熱フィン30の冷却効率が向上する。
FIG. 6A shows an example in which a
一方、図6Bには、放熱フィン30の防水シート20に近接した部位、換言すれば放熱フィン30の根元部分に、軸方向に沿った長方形状の穴32Bが設けられている例が示されている。このような穴32Bによれば、放熱フィン30を伝って、放熱フィン30と防水シート20との接続部付近まで流れてきた水は、軸方向に沿って移動せずにそのまま下方に向かって流れ落ちる。このような穴32Bによって、上述した他の例と同様に、放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出される水の量は、穴32Bが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込む事態が防止され、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等が防止される。また、放熱フィン30の外面を水が伝うことにより、放熱フィン30の冷却効率が向上する。
On the other hand, FIG. 6B shows an example in which a
図6Aでは、6個の穴32Aを設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。穴の数は適宜の数とすればよい。また、図6Aでは穴32Aの形状を円形状としたが、それ以外の形状、例えば楕円、三角形、四角形、不定形等の形状を有する穴としてもよい。放熱フィンにおける穴の位置についても図6Aに示す例には限定されず、適宜の位置とすればよい。
FIG. 6A shows an example in which six
図6Bに例示した穴32Bの大きさや数についても、本発明はこれに限定されず、適宜の大きさ、または数としてもよい。また、図6Bに示した穴32Bは長方形状の穴であったが、防水シート20と接する辺を有していれば、例えば長方形以外の四辺形や、四辺形以外の多角形、不定形等であってもよい。
The present invention is not limited to the size and number of the
(排水孔33Aおよび通水路33B)
図7は、本発明の排水構造としての排水孔33Aおよび通水路33Bについて例示した図である。図7には、軸方向に垂直な平面における放熱フィン30の断面模式図が示されている。図7には、排熱パイプ200を軸方向の一方から見て右側に位置する、2枚の隣接する放熱フィン30が示されている。なお、図7において、各部の縮尺は強調して図示されており、実際の縮尺とは異なっている。
(
FIG. 7 is a diagram illustrating the
図7に示す例では、放熱フィン30は、厚さ方向に沿って表面と裏面とを接続するように設けられた排水孔33Aと、幅方向に沿って設けられた通水路33Bと、を有する。そして、放熱フィン30は、軸方向に垂直な平面において、放熱フィン30の中央部に設けられた排水孔33Aの1つに近づくにつれて厚さが薄くなる部位を有する。
In the example shown in FIG. 7, the
図7に示す例では、排水孔33Aは、放熱フィン30の幅方向において、両端部付近にそれぞれ1つずつ、および幅方向における中央部付近に1つ、合計3つ設けられている。なお、放熱フィン30の厚さ方向とは、軸方向に垂直な平面において、防水シート20から離れる方向に対して垂直な方向である。また、放熱フィン30の幅方向とは、軸方向に垂直な平面において、防水シート20から離れる方向または防水シート20に近づく方向と同じ方向である。
In the example shown in FIG. 7, three
図7において、水の流れが点線矢印で示されている。図7に示す例では、放熱フィン30の上側の面に降り注ぐ水は、放熱フィン30の傾斜した上面に沿って下方へと流れる。そして、水の一部はそれぞれの排水孔33Aから放熱フィン30の内部に入り込む。放熱フィン30の内部に入り込んだ水の一部は、通水路33Bを通って流れ、最終的にいずれかの排水孔33Aから、放熱フィン30の下方へと排出される。
In FIG. 7, the flow of water is indicated by a dotted arrow. In the example shown in FIG. 7, the water falling on the upper surface of the
図7に例示した排水孔33Aおよび通水路33Bによれば、上述した他の例と同様に、放熱フィン30に降り注いだ水が、放熱フィン30の長さ方向における放熱フィン30より外側へ拡がりにくくなる。なお、放熱フィン30の長さ方向とは、放熱フィン30の軸方向と同じ方向である。これにより、放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出される水の量は、排水孔33Aおよび通水路33Bが設けられない場合(図5A参照)と比較して少なくなる。このため、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込みにくくなり、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等を低減できる。
According to the
また、図7に示す例では、通水路33Bを設けたことにより、放熱フィン30の内部を水が通ることができる。従って、水が放熱フィン30の内部を通ることで、放熱フィン30が好適に冷却される。これにより、熱電変換装置100の高温側と低温側との温度差を大きくすることができるため、熱電変換素子13の発電効率を向上させることができる。
Further, in the example shown in FIG. 7, water can pass through the inside of the
なお、図7に示す例では、排水孔33Aへ効率よく水を入り込ませるために、放熱フィン30を幅方向の中央部に設けられた1つの排水孔33Aに近づくほど厚さを薄くしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、放熱フィンの幅方向ではなく長さ方向において厚さが変化する形状としてもよい。また、幅方向と長さ方向の両方で中央部に設けられた1つの排水孔33Aに近づくほど厚さが薄くなる形状、換言すればすり鉢形状としてもよい。厚さの変化率は均一ではなくてもよく、例えば放熱フィンの端部付近では厚さの変化率が大きく、中央部に近づくほど変化率が小さくなるようにしてもよい。近づくほど厚さが薄くなる排水孔33Aの位置は、幅方向または長さ方向の中央部付近には限定されず、適宜の位置であってもよい。また、厚さが薄くなる排水孔33Aは1つだけではなく、複数であってもよい。さらに、放熱フィン30の厚さを均一としてもよく、この場合でも、排水孔および通水路を設けることで、図7に示す例とほぼ同様の効果が得られる。
In the example shown in FIG. 7, in order to allow water to efficiently enter the
また、図7に示す例では、排水孔33Aは、放熱フィン30の幅方向において、両端部付近にそれぞれ1つずつ、および中央部付近に1つ、合計3つ設けられている。このような排水孔33Aは、放熱フィン30の長さ方向に沿って、複数組設けられていてもよい。また、放熱フィンの幅方向における排水孔の数は3個に限定されず、適宜の数としてもよい。さらに、図7に示す例では、通水路33Bは放熱フィン30の幅方向に沿って設けられていたが、例えば長さ方向に沿って設けられていてもよい。
Further, in the example shown in FIG. 7, three
(溝34)
図8は、本発明の排水構造としての溝34について例示した図である。図8には、図5A、図5B、図6A、および図6Bと同様、熱電変換装置100および排熱パイプ200を側面から見た様子であって、複数の放熱フィン30の内、防水シート20から上下方向に向かって延びるように設けられた2枚の放熱フィンのみが示されている。
(Groove 34)
FIG. 8 is a diagram illustrating the
図8に示す例では、放熱フィン30の外面に溝34が設けられている。これにより、熱電変換装置100の上から降り注いだ水は、溝34に沿って放熱フィン30の外面を流れる。この際、溝34が設けられていることにより、水が放熱フィン30の外面に沿って、下方に向かってまっすぐ流れ落ちる場合と比較して、水の移動距離を長くすることができる。このため、放熱フィン30の放熱効率を向上させることができ、ひいては熱電変換装置100の発電効率を向上させることができる。
In the example shown in FIG. 8, the
溝34の終端部は、放熱フィン30の根本付近に設けられた穴32Cに接続されている。穴32Cは、本発明の貫通穴の一例である。溝34に沿って放熱フィン30の外面を流れた水は、穴32Cを通過して、より下方へ向かって流れ落ちる。従って、溝34および穴32Cによって、上述した他の例と同様に、放熱フィン30に降り注いだ水が、放熱フィン30の長さ方向における放熱フィン30より外側へ拡がりにくくなる。これにより、放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出される水の量は、穴32Cが設けられない場合と比較して少なくなる。このため、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込みにくくなり、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等を低減できる。
The end of the
なお、図8に示す例では、溝34は単に格子状の溝として例示されているが、本発明はこれに限定されず、例えばあみだくじのように均一の格子ではなく、平行な縦方向の溝の間に無作為に横方向の溝を設けたような溝であってもよい。また、溝は互いに交わっていなくともよく、一本道、かつ水を長い距離引き回せるように形成された溝であってもよい。このような一本道の溝が複数設けられていてもよい。
In the example shown in FIG. 8, the
以上、本発明の熱電変換装置100の放熱フィン30に設けられる排水構造について具体例を挙げて説明した。なお、上述した排水構造の具体例は、互いに組み合わされて用いられてもよい。例えば、図7に例示した断面形状の放熱フィンの外面に、例えば渦巻き状の溝を形成することで、より水の流れによる冷却効果を高めることができ、かつ放熱フィン30の両端部30Eから放出される水の量を少なくすることができる。
The drainage structure provided in the
なお、本発明の排水構造は、上述した各具体例には限定されない。本発明の排水構造は、放熱フィン30に降り注いだ水が、放熱フィン30の長さ方向における放熱フィン30より外側へ拡がらないような排水構造であれば、どのような構造が採用されてもよい。
The drainage structure of the present invention is not limited to the specific examples described above. The drainage structure of the present invention can be any structure as long as the water that has fallen on the
<止水部材>
次に、隣接する放熱フィン30同士の間に設けられる止水部材35について説明する。図9は、止水部材35の一例を示した図である。図9は、複数の放熱フィン30のうち、排熱パイプ200の上側に設けられた放熱フィン30を、図4に示す矢印S1の方から見た様子を示す図である。換言すれば、図9は、放熱フィン30の長さ方向における一方の端部を、軸方向における放熱フィン30の外側から見た様子を示している。
<Water stop member>
Next, the
図9に示すように、互いに隣接する2枚の放熱フィン30の端部同士と防水シート20との間に隙間が生じないように、止水部材35が設けられている。止水部材35は、水を通さない材料で形成されている。これにより、熱電変換装置100に降り注いだ水が、放熱フィン30の軸方向における両端部30Eから放出されることを完全に防止することができる(図5A参照)。
As shown in FIG. 9, a
このような止水部材35を設けただけでは、放熱フィン30同士の間に水が溜まる一方となり、溜まった水の量が増えると止水部材35の上端部を越えてあふれ出してしまう。これを防止するため、上述したような各種排水構造を止水部材35と併せて設ける必要がある。なお、上述した排水構造の具体例の内、いずれを止水部材35と組み合わせてもよく、また具体例以外の排水構造と組み合わせてもよい。
If only such a
また、止水部材35は、伸縮性を有することが望ましい。これは、様々な太さ、もしくは形状を有する排熱パイプ200に熱電変換装置100を取り付ける際に、止水部材35が取付けの妨げとならないようにするためである。止水部材35に伸縮性を持たせる方法としては、例えば伸縮性を有するゴム等の材料を用いて止水部材35を形成する方法や、例えば止水部材35を蛇腹形状に形成する方法等が適宜採用されうる。
Further, it is desirable that the
このような止水部材35と、上述した排水構造とによって、放熱フィン30の両端部30E(図5A参照)から放出される水の量をほぼゼロにすることができる。このため、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に入り込む水の量をさらに低減できる。これにより、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等をさらに低減できる。
With such a
<作用・効果>
以上説明したように、本発明に係る熱電変換装置100は、フレキシブルな熱電変換モジュール10と、熱電変換モジュール10の一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シート20と、防水シート20から離れる方向に向かって延びており、排水構造を備える複数の放熱フィン30と、を有する。
<Action / effect>
As described above, the
このような構成により、放熱フィン30に降り注いだ水が、放熱フィン30の長さ方向における放熱フィン30より外側へ拡がりにくくなる。これにより、放熱フィン30の両端部30Eから放出される水の量が比較的少なくなり、防水シート20と排熱パイプ200との微少な隙間に水が入り込みにくくなる。従って、水の浸入による熱電変換モジュール10の発電効率の低下や故障等を低減できる。
With such a configuration, the water that has fallen on the
<変形例>
上述した実施の形態に係る熱電変換装置100は、本発明の熱電変換装置の一例であって、本発明はこれに限定されない。熱電変換装置100が取り付けられる熱源は、排熱パイプ200等の配管以外にも、例えば炉、煙筒、タンク等であってもよい。また、上述した実施の形態では、熱源としての排熱パイプ200には外気よりも高温の流体が流れるとしたが、例えば熱源は外気より低温となる冷熱源であってもよい。
<Modification example>
The
本発明は、排熱を利用して発電を行う熱電変換装置100として好適である。
The present invention is suitable as a
100,100A 熱電変換装置
10 熱電変換モジュール
11 第1フレキシブル基板
12 第2フレキシブル基板
13 熱電変換素子
15 実装ランド
16 導電ペースト
17 ソルダーレジスト
18 第1熱伝導シート
19 第2熱伝導シート
20 防水シート
30 放熱フィン
30A 第1放熱フィン
30B 第2放熱フィン
31 スリット
32,32A,32B,32C 穴
33A 排水孔
33B 通水路
34 溝
35 止水部材
200 排熱パイプ
100, 100A
Claims (9)
前記熱電変換モジュールの一方の面と熱的に接続されており、フレキシブルな防水シートと、
前記防水シートから離れる方向に向かって延びており、排水構造を有する複数のフィンと、
を備える、熱電変換装置。 Flexible thermoelectric conversion module and
A flexible tarpaulin that is thermally connected to one side of the thermoelectric conversion module,
A plurality of fins extending away from the tarpaulin and having a drainage structure,
A thermoelectric converter equipped with.
前記複数のフィンの他の一部は、第2フィン群を構成し、
前記排水構造は、前記第1フィン群、前記第2フィン群、および前記第1フィン群と前記第2フィン群との間に設けられた空間によって構成される排水路である、
請求項1に記載の熱電変換装置。 A part of the plurality of fins constitutes a first fin group.
The other part of the plurality of fins constitutes a second fin group.
The drainage structure is a drainage channel composed of the first fin group, the second fin group, and a space provided between the first fin group and the second fin group.
The thermoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1に記載の熱電変換装置。 The drainage structure is a hole provided in each of the plurality of fins.
The thermoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1から3のいずれか一項に記載の熱電変換装置。 The drainage structure is a groove provided on the outer surface of each of the plurality of fins.
The thermoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1に記載の熱電変換装置。 The drainage structure is composed of a groove provided on the outer surface of each of the plurality of fins and a through hole provided in each of the plurality of fins and to which the groove is connected.
The thermoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1に記載の熱電変換装置。 The drainage structure includes a water passage provided inside each of the plurality of fins, a drain hole connecting the front surface and the back surface of each of the plurality of fins, and a drain hole connected to the water passage.
The thermoelectric conversion device according to claim 1.
請求項6に記載の熱電変換装置。 Each of the plurality of fins has a portion that becomes thinner as it approaches the drainage hole.
The thermoelectric conversion device according to claim 6.
請求項1から7のいずれか一項に記載の熱電変換装置。 A water blocking member provided so as not to have a gap between each of the ends of two fins adjacent to each other among the plurality of fins and the waterproof sheet is further provided.
The thermoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載の熱電変換装置。 The water blocking member has elasticity.
The thermoelectric conversion device according to claim 8.
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2019
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