JP4715333B2 - 熱電発電装置 - Google Patents
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Description
また、熱媒体が吸熱フィンを通過する前に、予め複数の整流フィンにより熱媒体の流れが整流されることになるため、吸熱フィンにおける熱媒体の流れ方向の上流側端部での過大な吸熱が抑えられる。このため、吸熱フィンの当該上流側端部が極端に温度上昇することが避けられるので、環状体の局所的な変形が防止される。これにより、熱電変換部と環状体との密着性が更に良くなるため、熱交換部材により回収された熱がより十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
また、本発明は、熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、熱交換部材は、環状を有する環状体と、環状体と一体化され、熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、各吸熱フィンは、環状体の内側の面から環状体の中心に向けて延びており、熱電変換部は、熱伝達面上に設けられており、熱交換部材の内側には、熱媒体のバイパス流路を形成する管状部材が配置されており、管状部材は、接続手段を介して環状体と結合されており、接続手段は、熱媒体の流れ方向に対する管状部材及び環状体の熱膨張を吸収するように構成されていることを特徴とするものである。なお、実質的に断面多角形状とは、完全に断面多角形状だけでなく、断面略多角形状も含むことを意味している。
このような熱電発電装置では、バンド等により熱電変換部が熱交換部材に対して押し付けられる状態となる。このとき、熱交換部材における環状体の内側の面は断面円形状に形成されており、しかも環状体の内側の面からは複数の吸熱フィンが環状体の中心に向けて延びているので、環状体にかかる熱電変換部の押し付け荷重の応力が均一化されるようになる。このため、熱電変換部と環状体との密着性が良くなり、熱電変換部と環状体との間の接触熱抵抗が低減される。また、環状体の内側の面を断面円形状とすることで、環状体には、肉厚の厚い部分だけでなく肉厚の薄い部分も存在することになる。このため、環状体の軽量化が図られることに加え、環状体の熱伝導抵抗が低減される。これにより、熱交換部材により回収された熱が十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
また、例えば低負荷時には、熱媒体を管状部材の内部(バイパス流路)に流し、高負荷時には、熱媒体を吸熱フィンに対して流し、熱交換部材により熱媒体の熱を回収する。この高負荷時には、管状部材は、高温の熱媒体にさらされるため温度が高くなり、環状体は、熱電変換部に熱を奪われるため温度が低くなる。このため、管状部材と環状体とでは大きな温度差が生じるので、熱媒体の流れ方向に対する管状部材及び環状体の熱膨張量が相違する。しかし、その両者の熱膨張量の違いは、接続手段により吸収されるため、管状部材及び環状体に過大な熱応力が発生することは殆ど無い。これにより、管状部材及び環状体の破損等を確実に防止することができる。なお、接続手段は、例えばジャバラ構造やインロー差込み構造等である。
さらに、本発明は、熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、熱交換部材は、環状を有する環状体と、環状体と一体化され、熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、各吸熱フィンは、環状体の内側の面から環状体の中心に向けて延びており、熱電変換部は、熱伝達面上に設けられており、環状体と熱電変換部との間には、熱交換部材により回収された熱を拡散させるための熱拡散部材が介在されており、熱拡散部材は、熱伝導性を有する金属体に焼きなましを施し、更に金属体の表面にメッキを施して形成されたものであることを特徴とするものである。なお、実質的に断面多角形状とは、完全に断面多角形状だけでなく、断面略多角形状も含むことを意味している。
このような熱電発電装置では、バンド等により熱電変換部が熱交換部材に対して押し付けられる状態となる。このとき、熱交換部材における環状体の内側の面は断面円形状に形成されており、しかも環状体の内側の面からは複数の吸熱フィンが環状体の中心に向けて延びているので、環状体にかかる熱電変換部の押し付け荷重の応力が均一化されるようになる。このため、熱電変換部と環状体との密着性が良くなり、熱電変換部と環状体との間の接触熱抵抗が低減される。また、環状体の内側の面を断面円形状とすることで、環状体には、肉厚の厚い部分だけでなく肉厚の薄い部分も存在することになる。このため、環状体の軽量化が図られることに加え、環状体の熱伝導抵抗が低減される。これにより、熱交換部材により回収された熱が十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
また、熱拡散部材を設けることにより、環状体の熱伝達面の温度が均一化されるため、環状体の熱変形が起こりにくくなる。これにより、熱電変換部と環状体との密着性が更に良くなるため、熱交換部材により回収された熱がより十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
このとき、金属体に焼きなましを施して熱拡散部材を形成することにより、熱拡散部材は、軟質性を有する部材となる。このため、熱拡散部材が環状体と熱電変換部との間に配置された状態では、熱拡散部材の表面に存在する微少な凹凸が環状体及び熱電変換部に吸収されるため、熱電変換部及び環状体と熱拡散部材とが十分に密着するようになる。このため、熱電変換部と環状体との間の接触熱抵抗がより低減される。また、熱拡散部材の表面にメッキを施すことにより、熱拡散部材の表面の酸化が防止される。
また、本発明は、熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、熱交換部材は、環状を有する環状体と、環状体と一体化され、熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、各吸熱フィンは、環状体の内側の面から環状体の中心に向けて延びており、熱電変換部は、熱伝達面上に設けられていると共に収納ケースに覆われており、環状体と熱電変換部との間には、熱交換部材により回収された熱を拡散させるための熱拡散部材が介在されており、熱拡散部材は、収納ケースの端部に接触しないように構成されていることを特徴とするものである。なお、実質的に断面多角形状とは、完全に断面多角形状だけでなく、断面略多角形状も含むことを意味している。
このような熱電発電装置では、バンド等により熱電変換部が熱交換部材に対して押し付けられる状態となる。このとき、熱交換部材における環状体の内側の面は断面円形状に形成されており、しかも環状体の内側の面からは複数の吸熱フィンが環状体の中心に向けて延びているので、環状体にかかる熱電変換部の押し付け荷重の応力が均一化されるようになる。このため、熱電変換部と環状体との密着性が良くなり、熱電変換部と環状体との間の接触熱抵抗が低減される。また、環状体の内側の面を断面円形状とすることで、環状体には、肉厚の厚い部分だけでなく肉厚の薄い部分も存在することになる。このため、環状体の軽量化が図られることに加え、環状体の熱伝導抵抗が低減される。これにより、熱交換部材により回収された熱が十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
また、熱拡散部材を設けることにより、環状体の熱伝達面の温度が均一化されるため、環状体の熱変形が起こりにくくなる。これにより、熱電変換部と環状体との密着性が更に良くなるため、熱交換部材により回収された熱がより十分に熱電変換部に伝達されるようになる。
このとき、熱拡散部材の熱膨張変形が収納ケースの側壁に作用しにくくなるため、熱拡散部材と熱電変換部との良好な密着性を保つことができる。また、熱拡散部材が収納ケースの端部に接触しないことで、収納ケースの側壁に熱が逃げにくくなるため、収納ケースによる熱ロスを低減することができる。
Claims (7)
- 熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、前記熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、
前記熱交換部材は、環状を有する環状体と、前記環状体と一体化され、前記熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、
前記環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、前記熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、
前記環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、
前記各吸熱フィンは、前記環状体の内側の面から前記環状体の中心に向けて延びており、
前記熱電変換部は、前記熱伝達面上に設けられており、
前記吸熱フィンよりも前記熱媒体の流れ方向の上流側位置には、前記熱媒体の流れを整えるための複数の整流フィンが配置されていることを特徴とする熱電発電装置。 - 熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、前記熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、
前記熱交換部材は、環状を有する環状体と、前記環状体と一体化され、前記熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、
前記環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、前記熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、
前記環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、
前記各吸熱フィンは、前記環状体の内側の面から前記環状体の中心に向けて延びており、
前記熱電変換部は、前記熱伝達面上に設けられており、
前記熱交換部材の内側には、前記熱媒体のバイパス流路を形成する管状部材が配置されており、
前記管状部材は、接続手段を介して前記環状体と結合されており、
前記接続手段は、前記熱媒体の流れ方向に対する前記管状部材及び前記環状体の熱膨張を吸収するように構成されていることを特徴とする熱電発電装置。 - 熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、前記熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、
前記熱交換部材は、環状を有する環状体と、前記環状体と一体化され、前記熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、
前記環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、前記熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、
前記環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、
前記各吸熱フィンは、前記環状体の内側の面から前記環状体の中心に向けて延びており、
前記熱電変換部は、前記熱伝達面上に設けられており、
前記環状体と前記熱電変換部との間には、前記熱交換部材により回収された熱を拡散させるための熱拡散部材が介在されており、
前記熱拡散部材は、熱伝導性を有する金属体に焼きなましを施し、更に前記金属体の表面にメッキを施して形成されたものであることを特徴とする熱電発電装置。 - 熱媒体の熱を回収する熱交換部材と、前記熱交換部材により回収された熱を電気に変換する熱電変換部とを備えた熱電発電装置において、
前記熱交換部材は、環状を有する環状体と、前記環状体と一体化され、前記熱媒体の熱を吸熱するための複数の吸熱フィンとを有し、
前記環状体の外側の面は、実質的に断面多角形状に形成され、前記熱電変換部を配置させる複数の熱伝達面を構成する領域を有し、
前記環状体の内側の面は、断面円形状に形成されており、
前記各吸熱フィンは、前記環状体の内側の面から前記環状体の中心に向けて延びており、
前記熱電変換部は、前記熱伝達面上に設けられていると共に収納ケースに覆われており、
前記環状体と前記熱電変換部との間には、前記熱交換部材により回収された熱を拡散させるための熱拡散部材が介在されており、
前記熱拡散部材は、前記収納ケースの端部に接触しないように構成されていることを特徴とする熱電発電装置。 - 前記熱伝達面の幅寸法は、前記熱電変換部の幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の熱電発電装置。
- 前記吸熱フィンにおける前記熱媒体の流れ方向の上流側端部には、前記吸熱フィンの他の部分よりも熱伝達率を低くする手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の熱電発電装置。
- 前記環状体には、前記環状体の外側の面に開口する溝部が前記熱電変換部に対応する部位を避けるように形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の熱電発電装置。
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