JP4956188B2 - 熱電変換モジュール - Google Patents
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Description
21 素子体
22 第1の熱電素子
22A 外周面
22B 内周面
24a,24b,24c,24d 爪部
25a,25b,25c,25d 切欠部
26 第2の熱電素子
26A 外周面
26B 内周面
28a,28b,28c,28d 爪部
29a,29b,29c,29d 切欠部
41 支持体
42,43 SUS管
第1の熱電素子および第2の熱電素子の作成について、図3A、図4A、図6Aおよび図6Bを用いて説明する。図6Aは、ケイ素−アルミニウム−マンガン−ニッケル合金の板箔を打ち抜いて作成した第1のニッケル合金板51を示す正面図であり、図6Bは、クロム−ニッケル合金の板箔を打ち抜いて作成した第2のニッケル合金板54を示す正面図である。なお、ケイ素−アルミニウム−マンガン−ニッケル合金の各金属の成分比は、ケイ素が1質量%、アルミニウムが3質量%、マンガンが2質量%、ニッケルが94質量%であり、クロム−ニッケル合金の各金属の成分比は、クロムが10質量%、ニッケルが90質量%である。
熱電変換モジュールの作成について、図2、図5A〜図5Dおよび図7を用いて説明する。図7は、999対のリング状π型素子61が連結された素子体21の断面図である。なお、図7の符号は一部省略している。
1000対のリング状π型素子61を有する熱電変換モジュール10を均熱部250mmの小型管状炉にセットし、450℃に加熱した。内管であるSUS管42には水を流し冷却を行った。外管であるSUS管43と内管であるSUS管42との温度差が400℃の時、開放電圧14V、最大出力46Wが得られた。
なお、本実施形態においては、第1の熱電素子22および第2の熱電素子26の形状は中心に孔の開いた円板形状であったが、本発明においては、熱電素子の形状は内管であるSUS管42を挿通(嵌合)させる孔が開いていればどのようなものでもよく、例えば、矩形等にすることもできる。
Claims (5)
- 内周面と外周面との温度差で発電する円板形状を有し、外径および内径が同一径のリング状に形成された第1の熱電素子および第2の熱電素子が当該第1の熱電素子および第2の熱電素子間に空隙を有して交互に積層された管状の素子体と、
当該素子体に内接する電気的絶縁性の内管と、前記素子体に外接する電気的絶縁性の外管と、からなる支持体と、を備え、
前記第1の熱電素子の内周面には、前記積層方向に突出する複数の第1の爪部が設けられ、当該第1の熱電素子の外周面には、前記第1の爪部と直径方向に一致する位置に複数の第1の受け部が設けられ、
前記第2の熱電素子の外周面には、前記第1の熱電素子に設けられた第1の爪部の突出方向と同一方向に突出する複数の第2の爪部が設けられ、当該第2の熱電素子の内周面には、前記第2の爪部と直径方向に一致する位置に複数の第2の受け部が設けられ、
前記第1の熱電素子の第1の爪部が前記第2の熱電素子の第2の受け部に係合すると共に、前記第2の熱電素子の第2の爪部が前記第1の熱電素子の第1の受け部に係合して、前記第1の熱電素子及び前記第2の熱電素子の接続が、前記第1の熱電素子の第1の爪部と前記第2の熱電素子の第2の受け部との間、及び、前記第2の熱電素子の第2の爪部と前記第1の熱電素子の第1の受け部との間において行われると共に当該第1の熱電素子と当該第2の熱電素子との間に前記空隙が形成されることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 前記第1の爪部は、前記第2の受け部に溶接され、前記第2の爪部は、前記第1の受け部に溶接されることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換モジュール。
- 前記第1の熱電素子はケイ素−アルミニウム−マンガン−ニッケル合金で形成され、
前記第2の熱電素子はクロム−ニッケル合金、クロム−鉄−ニッケル合金の群から選ばれるニッケル合金で形成されることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の熱電変換モジュール。 - 前記第2の熱電素子はケイ素−アルミニウム−マンガン−ニッケル合金で形成され、
前記第1の熱電素子はクロム−ニッケル合金、クロム−鉄−ニッケル合金の群から選ばれるニッケル合金で形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の熱電変換モジュール。 - 中心部にほぼ同心円の中心孔が開いた円板形状の第1の熱電素子と、
該第1の熱電素子とほぼ同形状の、中心部にほぼ同心円の中心孔が開いた円板形状の第2の熱電素子とが、それぞれの中心部を揃えて所定の間隔を隔てて交互に積層されて、所定長さの実質的に管形状を形成する熱電変換モジュールにおいて、
前記中心部を揃えて積層することにより前記管形状の内周面側の空間が円筒状に形成されるとともに、前記管形状の外周面側の外部空間から区画され、
前記第1の熱電素子は、その中心孔を規定する内周面近傍に、前記第1の熱電素子の円板形状平面から前記積層方向に突出する複数の第1の爪部を備え、該第1の爪部は、この突出方向に隣合う前記第2の熱電素子の中心孔を規定する内周面近傍に接続され、
前記第2の熱電素子は、その円板形状の外周近傍において、前記第2の熱電素子の前記中心孔を規定する内周面近傍の前記第1の爪部を接続する位置と直径方向に一致する位置に前記第2の熱電素子の円板形状平面から前記第1の熱電素子に設けられた前記第1の爪部の突出方向と同一方向に突出する複数の第2の爪部を備え、該第2の爪部は、この突出方向に隣合う前記第1の熱電素子の円板形状の外周近傍に接続され、
これらの第1及び第2の熱電素子が、全体として直列に電気的に接続されると共に、前記第1及び第2の爪部の突出長によって前記第1及び第2の熱電素子との間に前記所定の間隔を構成する空隙が形成されることを特徴とする熱電変換モジュール。
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