JP5842786B2 - Thermoelectric converter - Google Patents
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Description
本発明は熱電変換装置に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion device.
従来、各種の構造体とその周囲とにおける温度差を利用して熱電変換を行う熱電変換装置が知られている。例えば、特許文献1においては、柔軟な熱界面材上に熱交換部や熱電変換モジュールを取り付け、当該熱界面材を管体に対して巻き付けることにより、管体と管体の周囲との温度差を利用した熱電変換を行う構成が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, thermoelectric conversion devices that perform thermoelectric conversion using temperature differences between various structures and their surroundings are known. For example, in
従来の技術においては、交換部品の交換が困難であり、長期的に安定運用するために多くのコストが必要であった。すなわち、熱交換部として使用される複数のフィンを備える部材や熱電変換モジュールは時間の経過に伴って破損や性能の低下が発生し、交換が必要となることがある。従来の技術においては、特定の部品を交換する必要が生じた場合であっても熱電変換装置の全体を交換する必要があるため、交換のための労力および費用が多大なコストとなってしまう。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、低コストで熱電変換装置を長期的、かつ、安定的に運用することが可能な技術を提供することを目的とする。
In the conventional technology, replacement of replacement parts is difficult, and a lot of cost is required for stable operation over a long period of time. That is, a member or a thermoelectric conversion module including a plurality of fins used as a heat exchange unit may be damaged or deteriorate in performance over time, and may need to be replaced. In the conventional technique, even if it is necessary to replace a specific part, it is necessary to replace the entire thermoelectric conversion device. Therefore, labor and cost for replacement become a great cost.
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the technique which can operate | use a thermoelectric conversion apparatus for a long term stably at low cost.
前記目的を達成するため本発明においては、非平面の接触面を有する構造体の当該接触面に取り付けられる第1熱交換部と、前記第1熱交換部に対して着脱可能な第2熱交換部と、前記第2熱交換部に取り付けられた熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールに取り付けられた第3熱交換部とを備える熱電変換装置を構成する。すなわち、第2熱交換部は第1熱交換部に対して着脱可能であるため、第1熱交換部を構造体に取り付けた状態において、容易に、第2熱交換部を第1熱交換部に取り付け、また、第1熱交換部から第2熱交換部を取り外すことが可能である。 In order to achieve the above object, in the present invention, a first heat exchange part attached to a contact surface of a structure having a non-planar contact surface, and a second heat exchange detachable from the first heat exchange part. A thermoelectric conversion device including a thermoelectric conversion module attached to the second heat exchange part, and a third heat exchange part attached to the thermoelectric conversion module. That is, since the second heat exchange part is detachable from the first heat exchange part, the second heat exchange part can be easily attached to the first heat exchange part in a state where the first heat exchange part is attached to the structure. It is possible to attach to and remove the second heat exchange part from the first heat exchange part.
従って、第2熱交換部が第1熱交換部に取り付けられた、熱電変換装置を運用可能な状態と、第2熱交換部が第1熱交換部から取り外された、熱電変換装置のメンテナンスが可能な状態とを容易に実現することが可能である。このため、低コストで熱電変換装置を長期的、かつ、安定的に運用することが可能である。 Therefore, the state in which the thermoelectric conversion device can be operated with the second heat exchange unit attached to the first heat exchange unit and the maintenance of the thermoelectric conversion device with the second heat exchange unit removed from the first heat exchange unit are It is possible to easily realize the possible states. For this reason, it is possible to operate the thermoelectric conversion device for a long time and stably at a low cost.
ここで、第1熱交換部は、非平面の接触面を有する構造体の当該接触面に取り付けられる部材であり、当該第1熱交換部によって構造体と第2熱交換部との間の熱伝導が可能になるように構成されていれば良い。従って、第1熱交換部は、熱伝導率が比較的高い材料(例えば、同、アルミニウム等の金属等)で構成されていれば良い。構造体の接触面に接触させる第1熱交換部の面は、当該構造体の接触面と同形状(密着する形状)であっても、平面であっても良い。むろん、後者の場合、接触面と第1熱交換部との隙間に熱伝導率が高い材料(例えば、熱伝導率の高いシート"熱伝導シート"、シリコン樹脂等のグリスや接着剤等)が存在することが好ましい。 Here, a 1st heat exchange part is a member attached to the said contact surface of the structure which has a non-planar contact surface, The heat | fever between a structure and a 2nd heat exchange part by the said 1st heat exchange part. What is necessary is just to be comprised so that conduction is possible. Therefore, the 1st heat exchange part should just be comprised with the material (for example, metal, such as aluminum, etc.) with comparatively high heat conductivity. The surface of the first heat exchanging portion that is brought into contact with the contact surface of the structure may be the same shape (contact shape) as the contact surface of the structure or a flat surface. Of course, in the latter case, a material having a high thermal conductivity (for example, a sheet having a high thermal conductivity "thermal conductive sheet", grease such as silicon resin, adhesive, etc.) is formed in the gap between the contact surface and the first heat exchanging portion. Preferably it is present.
なお、第1熱交換部を構造体の接触面に取り付ける場合に、第1熱交換部と構造体とが着脱可能に取り付けられていても良いし、第1熱交換部と構造体とが取り付けられた後には、一方を破壊することなく取り外しができないように構成されていても良い。前者としては、ネジによる取り付け、弾性体(バネやゴム等)の弾力を作用させることによる取り付け、紐状の部材で縛り付けることによる取り付け、面ファスナー等を利用した取り付け、接着剤を利用した取り付け等が挙げられる。後者としては、溶接等を利用した取り付けや構造体の一部として第1熱交換部が形成されている構成等が挙げられる。 In addition, when attaching a 1st heat exchange part to the contact surface of a structure, a 1st heat exchange part and a structure may be attached so that attachment or detachment is possible, and a 1st heat exchange part and a structure are attached. After being done, it may be configured not to be removable without destroying one. As the former, mounting with screws, mounting by applying the elasticity of an elastic body (spring, rubber, etc.), mounting by binding with a string-like member, mounting using a hook-and-loop fastener, mounting using an adhesive, etc. Is mentioned. Examples of the latter include attachment using welding or the like, and a configuration in which the first heat exchange part is formed as part of the structure.
第2熱交換部は、第1熱交換部に対して着脱可能であることにより、第2熱交換部を第1熱交換部に取り付けた状態において第1熱交換部と第2熱交換部との間に熱伝導が可能になるように構成されていれば良い。従って、第2熱交換部は、熱伝導率が比較的高い材料(例えば、同、アルミニウム等の金属等)で構成されていれば良い。また、第1熱交換部に第2熱交換部を取り付ける際に両者が接する面は、同形状(密着する形状、例えば平面)であっても良いし、異なる形状であってもよい。むろん、後者の場合、両者が接する面の隙間に熱伝導率が高い材料(例えば、熱伝導率の高いシート"熱伝導シート"、シリコン樹脂等のグリスや接着剤等)が存在することが好ましい。 The second heat exchange part is detachable from the first heat exchange part, so that the first heat exchange part and the second heat exchange part in a state where the second heat exchange part is attached to the first heat exchange part. It suffices if it is configured so that heat conduction is possible. Therefore, the 2nd heat exchange part should just be comprised with the material (for example, metal, such as aluminum, etc.) with comparatively high heat conductivity. Moreover, when attaching a 2nd heat exchange part to a 1st heat exchange part, the surface which both contact may be the same shape (shape closely_contact | adhered, for example, plane), and a different shape may be sufficient as it. Of course, in the latter case, it is preferable that a material having a high thermal conductivity (for example, a sheet having a high thermal conductivity, “thermal conductive sheet”, grease such as silicon resin, an adhesive, or the like) is present in the gap between the surfaces in contact with each other. .
また、ここでは、第2熱交換部が第1熱交換部に対して着脱可能であることにより、熱電変換装置を第1熱交換部と当該第1熱交換部以外の部位(第2熱交換部と熱電変換モジュールと第3熱交換部)とに分離することができ、また、第1熱交換部と当該第1熱交換部以外の部位とを一体化することができればよい。従って、ネジによる取り付け、弾性体(バネやゴム等)の弾力を作用させることによる取り付け、紐状の部材で縛り付けることによる取り付け、面ファスナー等を利用した取り付け、接着剤を利用した取り付け等によって着脱可能に構成可能である。なお、着脱作業の容易性を確保するためには、可逆性のある方式で着脱することが好ましく、可逆性のある方式としては、構成要素の追加を伴わずに着脱を実行可能にする方式が挙げられる。構成要素としては、例えば、ネジや弾性体等が挙げられる。すなわち、ネジによる着脱では着脱に伴ってネジ等の構成要素を追加する必要はない。 Moreover, here, the second heat exchanging part is detachable from the first heat exchanging part, so that the thermoelectric conversion device can be connected to a part other than the first heat exchanging part and the first heat exchanging part (second heat exchanging part). Part, thermoelectric conversion module, and third heat exchanging part), and the first heat exchanging part and other parts than the first heat exchanging part may be integrated. Therefore, it can be attached and removed by attaching with screws, attaching by applying elastic force of an elastic body (spring, rubber, etc.), attaching by binding with a string-like member, attaching using a hook-and-loop fastener, etc. It can be configured as possible. In order to ensure the ease of attachment / detachment work, it is preferable to attach / detach with a reversible method. As a reversible method, there is a method that allows attachment / detachment without adding components. Can be mentioned. Examples of the component include a screw and an elastic body. In other words, it is not necessary to add a component such as a screw in connection with attachment / detachment using a screw.
熱電変換モジュールは、第2熱交換部および第3熱交換部に取り付けられ、第2熱交換部と第3熱交換部との温度差を利用して熱電変換を実行可能であればよい。従って、例えば、2枚の基板に複数個の熱電素子を配置してn型熱電素子とp型熱電素子が直列になるように配線することによって熱電変換モジュールを構成する例等が挙げられる。熱電変換モジュールを第2熱交換部に取り付ける場合に、熱電変換モジュールと第2熱交換部とが着脱可能に取り付けられていても良いし、熱電変換モジュールと第2熱交換部とが取り付けられた後には、一方を破壊することなく取り外しができないように構成されていても良い。前者としては、ネジによる取り付け、弾性体(バネやゴム等)の弾力を作用させることによる取り付け、紐状の部材で縛り付けることによる取り付け、面ファスナー等を利用した取り付け、接着剤を利用した取り付け等が挙げられる。後者としては、溶接等を利用した取り付けや熱電変換モジュールの一部として第2熱交換部が形成されている構成等が挙げられる。 The thermoelectric conversion module should just be attached to a 2nd heat exchange part and a 3rd heat exchange part, and can perform thermoelectric conversion using the temperature difference of a 2nd heat exchange part and a 3rd heat exchange part. Thus, for example, a thermoelectric conversion module is configured by arranging a plurality of thermoelectric elements on two substrates and wiring the n-type thermoelectric element and the p-type thermoelectric element in series. When the thermoelectric conversion module is attached to the second heat exchange unit, the thermoelectric conversion module and the second heat exchange unit may be detachably attached, or the thermoelectric conversion module and the second heat exchange unit are attached. Later, it may be configured so that it cannot be removed without destroying one. As the former, mounting with screws, mounting by applying the elasticity of an elastic body (spring, rubber, etc.), mounting by binding with a string-like member, mounting using a hook-and-loop fastener, mounting using an adhesive, etc. Is mentioned. Examples of the latter include attachment using welding or the like, and a configuration in which the second heat exchange unit is formed as a part of the thermoelectric conversion module.
第3熱交換部は、熱電変換モジュールに取り付けられることにより、第3熱交換部を熱電変換モジュールに取り付けた状態において熱電変換モジュールと第3熱交換部との間に熱伝導が可能になるように構成されていれば良い。従って、第3熱交換部は、熱伝導率が比較的高い材料(例えば、同、アルミニウム等の金属等)で構成されていれば良い。また、熱電変換モジュールに第3熱交換部を取り付ける際に両者が接する面は、同形状(密着する形状、例えば平面)であっても良いし、異なる形状であってもよい。むろん、後者の場合、両者が接する面の隙間に熱伝導率が高い材料(例えば、熱伝導率の高いシート"熱伝導シート"、シリコン樹脂等のグリスや接着剤等)が存在することが好ましい。 The third heat exchange unit is attached to the thermoelectric conversion module so that heat conduction can be performed between the thermoelectric conversion module and the third heat exchange unit in a state where the third heat exchange unit is attached to the thermoelectric conversion module. It is sufficient if it is configured. Therefore, the 3rd heat exchange part should just be comprised with the material (for example, metal, such as aluminum, etc.) with comparatively high heat conductivity. Moreover, when attaching a 3rd heat exchange part to a thermoelectric conversion module, the surface which both contact may be the same shape (shape closely_contact | adhered, for example, plane), and a different shape may be sufficient as it. Of course, in the latter case, it is preferable that a material having a high thermal conductivity (for example, a sheet having a high thermal conductivity, “thermal conductive sheet”, grease such as silicon resin, an adhesive, or the like) is present in the gap between the surfaces in contact with each other. .
第3熱交換部を熱電変換モジュールに取り付ける場合に、第3熱交換部と熱電変換モジュールとが着脱可能に取り付けられていても良いし、第3熱交換部と熱電変換モジュールとが取り付けられた後には、一方を破壊することなく取り外しができないように構成されていても良い。前者としては、ネジによる取り付け、弾性体(バネやゴム等)の弾力を作用させることによる取り付け、接着剤を利用した取り付け等が挙げられる。後者としては、溶接等を利用した取り付けや熱電変換モジュールの一部として第3熱交換部が形成されている構成等が挙げられる。 When attaching the third heat exchange part to the thermoelectric conversion module, the third heat exchange part and the thermoelectric conversion module may be detachably attached, or the third heat exchange part and the thermoelectric conversion module are attached. Later, it may be configured so that it cannot be removed without destroying one. Examples of the former include attachment with screws, attachment by applying the elastic force of an elastic body (spring, rubber, etc.), attachment using an adhesive, and the like. Examples of the latter include attachment using welding or the like, and a configuration in which the third heat exchange unit is formed as a part of the thermoelectric conversion module.
なお、熱電変換装置が取り付けられる構造体としては種々の構造体が想定可能であり、非平面である接触面の形状も種々の形状が想定可能である。例えば、高温または低温の流体が流れる管体が当該構造体となった場合、管体の外周は非平面であり、当該非平面の外周面が第1熱交換部との接触面となる。また、複雑な外周形状を有する構造体や断面が波状、三角波状等の形状である構造体であって、非平面の部位に熱電変換装置が取り付けられる場合には、当該構造体が本発明の適用対象となり得る。 In addition, various structures can be assumed as the structure to which the thermoelectric conversion device is attached, and various shapes can be assumed as the shape of the non-planar contact surface. For example, when a tubular body through which a high-temperature or low-temperature fluid flows becomes the structure, the outer periphery of the tubular body is non-planar, and the non-planar outer circumferential surface is a contact surface with the first heat exchange unit. Further, in the case of a structure having a complicated outer peripheral shape or a structure having a wavy shape, a triangular wave shape, or the like in a cross section, and the thermoelectric conversion device is attached to a non-planar part, the structure is in accordance with the present invention. Can be applied.
また、低温の流体が流れる管体が本発明の適応対象となる場合、管体の外周状の結露を防止するために被覆材によって管体を被覆する場合がある。この場合、第1熱交換部を管体に取り付けた状態において、被覆材の外周面よりも第1熱交換部が突出するように第1熱交換部の大きさを決定することが好ましい。すなわち、第1熱交換部を管体に取り付けた状態において、管体の径方向における第1熱交換部の長さが管体の径方向における被覆材の長さ(被覆材の厚さ)よりも長くなるように構成する。この構成によれば、第1熱交換部と第2熱交換部との接触面を被覆材の外部に露出させることができ、容易に第1熱交換部に対する第2熱交換部の着脱作業をすることができる。 Further, when a tubular body through which a low-temperature fluid flows is an object to which the present invention is applied, the tubular body may be covered with a covering material in order to prevent dew condensation on the outer periphery of the tubular body. In this case, it is preferable to determine the size of the first heat exchange part so that the first heat exchange part protrudes from the outer peripheral surface of the covering material in a state where the first heat exchange part is attached to the tubular body. That is, in the state where the first heat exchanging portion is attached to the tube, the length of the first heat exchanging portion in the radial direction of the tube is greater than the length of the covering material (the thickness of the covering material) in the radial direction of the tube. It is configured to be longer. According to this configuration, the contact surface between the first heat exchange unit and the second heat exchange unit can be exposed to the outside of the covering material, and the second heat exchange unit can be easily attached to and detached from the first heat exchange unit. can do.
さらに、第1熱交換部は、熱電変換装置を構造体に接触させるための接触部となるため、構造体と第1熱交換部との間の熱伝導効率を高めるような構成を備えていても良い。例えば、可撓性のある板状の部材であって構造体の接触面に沿って曲げられることによって接触面に接する板状熱交換部を、第1熱交換部が備えるように構成しても良い。すなわち、第1熱交換部が取り付けられる構造体上の接触面は非平面であるため、当該接触面に対して、例えば、平面状の部位を接触させても高い熱伝導率を確保することができない。また、非平面の形状に対して密着するバルク状の部位を第1熱交換部に形成すると第1熱交換部の汎用性が低下する。そこで、可撓性のある板状の部材によって板状熱交換部を構成して第1熱交換部の一部とすれば、非平面の接触面に合わせて板状熱交換部の形状を変化させて熱的接触面積を確保しながら構造体に取り付けることが可能な第1熱交換部を提供することができる。なお、板状熱交換部の厚さは、非平面の形状に合わせて板状熱交換部の形状を変化させることが可能な可撓性を確保するとともに、板状熱交換部を通じて伝達する熱量が有意な熱量となるように設計されていれば良い。 Furthermore, since the first heat exchange part serves as a contact part for bringing the thermoelectric conversion device into contact with the structure, the first heat exchange part has a configuration that enhances the heat conduction efficiency between the structure and the first heat exchange part. Also good. For example, a plate-shaped heat exchange unit that is a flexible plate-shaped member that is bent along the contact surface of the structure and is in contact with the contact surface may be configured to be included in the first heat exchange unit. good. That is, since the contact surface on the structure to which the first heat exchange unit is attached is non-planar, it is possible to ensure high thermal conductivity even if, for example, a planar portion is brought into contact with the contact surface. Can not. Moreover, if the bulk-like site | part closely_contact | adhered with respect to a non-planar shape is formed in a 1st heat exchange part, the versatility of a 1st heat exchange part will fall. Therefore, if the plate-shaped heat exchange part is constituted by a flexible plate-like member and is made a part of the first heat exchange part, the shape of the plate-like heat exchange part is changed according to the non-planar contact surface. Thus, it is possible to provide the first heat exchange part that can be attached to the structure while securing the thermal contact area. In addition, the thickness of the plate-shaped heat exchange unit ensures the flexibility that can change the shape of the plate-shaped heat exchange unit according to the non-planar shape, and the amount of heat transmitted through the plate-shaped heat exchange unit Should be designed to have a significant amount of heat.
さらに、第3熱交換部は、構造体と温度差が生じる部分に触れている部位になり、一般的には気体等の流体に触れていることが多い。すなわち、熱電変換装置は、高温部あるいは低温部の少なくとも一方が気体等の流体に晒された状態で運用される場合が多い。そこで、このような場合に好適な構成例として、第3熱交換部の一部を複数のフィンを備える部材によって構成する例が挙げられる。すなわち、金属などの熱伝導率が比較的高い素材によって第3熱交換部を構成するとしても、当該第3熱交換部の周囲が気体等の流体に囲まれた状態である場合、第3熱交換部と周囲の気体等の流体との間での熱交換効率を高めることは一般に困難であるため、このような場合、一般には第3熱交換部の表面積を多くすることによって熱交換効率を高める複数のフィンを備える部材が採用される。 Furthermore, the third heat exchanging portion is a portion that is in contact with a portion where a temperature difference occurs with the structure, and is generally in contact with a fluid such as a gas. That is, the thermoelectric converter is often operated in a state where at least one of the high temperature part and the low temperature part is exposed to a fluid such as gas. Therefore, as a configuration example suitable for such a case, an example in which a part of the third heat exchange unit is configured by a member including a plurality of fins can be given. That is, even if the third heat exchange part is configured by a material having a relatively high thermal conductivity such as metal, the third heat exchange part is surrounded by a fluid such as gas when the third heat exchange part is surrounded by a fluid such as a gas. In general, it is difficult to increase the heat exchange efficiency between the exchange section and the surrounding fluid such as a gas. In such a case, the heat exchange efficiency is generally increased by increasing the surface area of the third heat exchange section. A member having a plurality of fins to be enhanced is employed.
そして、第3熱交換部の一部として複数のフィンを備える部材を構成する場合において、当該複数のフィンを備える部材を熱交換部材に取り付ける構成とし、熱電変換モジュールに対して熱電交換部材を着脱可能であるように構成する。すなわち、複数のフィンを備える部材と熱電変換モジュールの耐用年数や破損原因は異なるため、熱交換部材と熱電変換モジュールとを着脱可能とすることにより、熱電変換モジュールと第3熱交換部(複数のフィンを備える部材と熱交換部材)とを分離できるように構成する。この構成により、熱電変換装置の運用過程において、第3熱交換部(複数のフィンを備える部材)と熱電変換モジュールとのいずれか一方を交換して再運用を行うことが可能になり、交換の際の費用を抑制することができる。なお、ここでも、熱電変換モジュールに対して熱交換部材を着脱可能にするための構成は種々の構成が採用可能であり、ネジによる取り付け、弾性体(バネやゴム等)の弾力を作用させることによる取り付け、接着剤を利用した取り付け等によって構成可能である。 And when comprising the member provided with several fins as a part of 3rd heat exchange part, it is set as the structure which attaches the member provided with the said several fin to a heat exchange member, and attaches and detaches a thermoelectric exchange member with respect to a thermoelectric conversion module Configure as possible. That is, since the service life and the cause of breakage of the member having the plurality of fins and the thermoelectric conversion module are different, the thermoelectric conversion module and the third heat exchanging unit (the plurality of heat exchanging units) A member provided with fins and a heat exchange member) are configured to be separable. With this configuration, in the operation process of the thermoelectric conversion device, it becomes possible to perform the re-operation by exchanging one of the third heat exchange unit (a member having a plurality of fins) and the thermoelectric conversion module. Cost can be reduced. In this case as well, various configurations can be adopted to make the heat exchange member attachable to and detachable from the thermoelectric conversion module, and attachment by screws and elasticity of an elastic body (spring, rubber, etc.) are applied. It can be configured by attachment by using, attachment using an adhesive or the like.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)熱電変換装置:
(1−1)第1熱交換部:
(1−2)第2熱交換部:
(1−3)熱電変換モジュール:
(1−4)第3熱交換部:
(2)他の実施形態:
Here, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Thermoelectric converter:
(1-1) 1st heat exchange part:
(1-2) Second heat exchange unit:
(1-3) Thermoelectric conversion module:
(1-4) Third heat exchange section:
(2) Other embodiments:
(1)熱電変換装置:
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱電変換装置を示す図であり、図1Aは管体1に取り付けられた熱電変換装置を管体1の軸Axに垂直な方向から見た図、図1Bは管体1に取り付けられた熱電変換装置を管体1の軸Axに平行な方向から見た図である。なお、本実施形態において、金属製の管体1には周囲の気体よりも低温の流体が流れる。そこで、管体1の外周が結露することを防止するために、当該管体1の外周はグラスウールによって構成される被覆材2によって被覆されている。図1Bにおいては、図1Aに示すA−A直線において管体1および被覆材2を切断した状態を示している。なお、本実施形態においては、図1Aに示すように管体1に熱電変換装置が2台取り付けられている。
(1) Thermoelectric converter:
FIG. 1 is a diagram illustrating a thermoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a diagram of a thermoelectric conversion device attached to a
本実施形態にかかる熱電変換装置は、第1熱交換部10と、第2熱交換部20と、熱電変換モジュール40と、第3熱交換部30とを備えている。第1熱交換部10は、管体1の外周上の任意の位置を接触面とし、当該接触面に対して取り付けることが可能である。第2熱交換部20は、第1熱交換部に対して着脱可能であり、図1A,1Bにおいては、第2熱交換部20を第1熱交換部10に取り付けた状態を示している。熱電変換モジュール40は、熱伝導率が高い接着剤によって第2熱交換部20に取り付けられる。第3熱交換部30は、熱伝導率が高い接着剤によって熱電変換モジュール40に対して取り付けられる。
The thermoelectric conversion device according to this embodiment includes a first
(1−1)第1熱交換部:
図2Aにおいては、熱電変換装置の各部を抜き出し、第1熱交換部10と第2熱交換部20とが分離された状態で各部を示している。第1熱交換部10は、直方体状の本体11とフランジ状のフランジ部12とが接合した形状の金属部材(例えば、銅やアルミニウム等)である。本実施形態においては、直方体状の本体11における対向する一対の平面の一方の面に管体1が取り付けられ、他方の面に第2熱交換部20が着脱可能である。ここでは、管体1が取り付けられる平面を管体接触面11aと呼び、第2熱交換部20が取り付けられる平面を取付平面11bと呼ぶ。
(1-1) 1st heat exchange part:
In FIG. 2A, each part of the thermoelectric conversion device is extracted, and each part is shown in a state where the first
また、本体11においては、管体接触面11aに対して平行な貫通穴13が形成されている。当該貫通穴13は、第1熱交換部10を管体1に接触させた状態で保持するためのバンド3を通すための穴である。すなわち、図1A,1Bに示すように、バンド3を貫通穴13に通すとともにバンド3が管体1の外周を少なくとも1周するように構成することによってバンド3が第1熱交換部10に対して管体1に近づくような力が作用した状態とする。この結果、第1熱交換部10は、管体1の接触面に接触した状態で保持される。なお、バンド3は、第1熱交換部10が管体1に接触した状態で保持されるように構成することができれば良く、弾性のある樹脂やバネ等によって形成可能である。
Moreover, in the
本実施形態においては、管体1内を通る流体が低温であり、第3熱交換部30の周囲の気体が高温であることを利用して熱電変換を行うことを想定しており、熱電変換効率を高めるためには第1熱交換部10から管体1に効率的に熱が伝達されることが好ましい。そこで、本実施形態においては、管体1と第1熱交換部10との間に熱電導シートを配設し、又は、熱伝導率が高いグリス4(例えばシリコン樹脂)が塗布される。従って、平面である管体接触面11aを曲面である管体1の接触面に対して接触させて保持させても、高効率で第1熱交換部10から管体1へ熱を伝導させることができる。また、管体接触面11aの形状を管体1の外周の形状に合わせて加工する必要がないため、任意の径の管体1に対して第1熱交換部10を取り付けることが可能である。
In the present embodiment, it is assumed that the fluid passing through the
フランジ部12は、第2熱交換部20の取付平面11bの延長上に一面を有するように形成されており、図2Aに示すように、取付平面11bに対して垂直な方向にネジ穴12aが形成されている。当該ネジ穴12aは、第1熱交換部10に対して第2熱交換部20を取り付ける際に利用されるネジ5が挿入される穴である。そこで、本実施形態においては、当該フランジ部12が常に被覆材2の外側に露出しているように構成されている。具体的には、図1Aに示すように、第1熱交換部10が管体1に取り付けられた状態において、第1熱交換部10の本体11の管体1の径方向における長さL1が、被覆材2の管体1の径方向における長さL2よりも長くなるように構成され、取付平面11bが被覆材2の外側に常に露出した状態となっている。
The
従って、被覆材2を取り外すことなく第2熱交換部20を第1熱交換部10に接触させ、取り付けることが可能である。なお、本実施形態においては、長さL1−フランジ部12の厚さLfが長さL2よりもわずかに長くなるように構成されており、フランジ部12も被覆材2の外側に露出するように構成されているが、フランジ部12が被覆材2の外部に完全に露出していなくてもネジによる取付は可能であるため、フランジ部12が被覆材2の外周の内側に埋め込まれている構成であってもよい。
Therefore, it is possible to attach the second
(1−2)第2熱交換部:
次に、第2熱交換部20について説明する。図1A,1B、図2Aに示すように、第2熱交換部20は、直方体状の本体21と当該本体21より小さい直方体状のネジ取付部22とが接合した形状の金属部材(例えば、銅やアルミニウム等)である。本実施形態においては、直方体状の本体21における対向する一対の平面の一方に第1熱交換部10がネジによって取り付けられ、他方に熱電変換モジュール40が熱伝導率の高い接着剤によって取り付けられる。ここでは、第1熱交換部10が取り付けられる平面を第1熱交換部10の取付平面21a、熱電変換モジュール40が取り付けられる平面を熱電変換モジュール40の取付平面21bと呼ぶ。
(1-2) Second heat exchange unit:
Next, the second
ネジ取付部22は、取付平面21a,21bの各面の延長上に存在する面を有するように形成されており、図2Aに示すように、取付平面21a,21bに対して垂直な方向にネジ穴22aが形成されている。当該ネジ穴22aは、第1熱交換部10に対して第2熱交換部20を取り付ける際に利用されるネジ5が挿入される穴である。すなわち、ネジ穴22aは、第1熱交換部10のフランジ部12に形成されたネジ穴12aに対応する位置に形成されており、取付平面21aと取付平面11bとを向かい合わせて接触させた状態でネジ5をネジ穴22aに挿入すると、ネジ穴22aを貫通したネジ5がネジ穴12aに到達する。従って、ネジ5によって第2熱交換部20を第1熱交換部10に対して取り付けることができる。また、ネジ5を取り外すことによって、図2Aに示すように、第2熱交換部20と第1熱交換部10とを分離させることができる。
The
(1−3)熱電変換モジュール:
次に、熱電変換モジュール40について説明する。熱電変換モジュール40は、図示しない2枚の基板と複数個の熱電素子とを備えている。当該複数個の熱電素子は、同数個のn型熱電素子とp型熱電素子とによって構成されている。また、複数個の熱電素子は、2枚の基板の間に配置され、n型熱電素子とp型熱電素子とが直列に接続されるように基板上の配線が形成されている。この結果、一方の基板を高温部、他方の基板を低温部とした熱電変換を行うことができるように構成されている。本実施形態においては、管体1に接触される第1熱交換部10が低温部、複数のフィンを備える部材(後述)を備える第3熱交換部30が高温部であり、熱電変換モジュール40は温度差を利用した発電を行うように構成されている。なお、熱電変換モジュール40の外部に延びる配線は図示していない。
(1-3) Thermoelectric conversion module:
Next, the
(1−4)第3熱交換部:
次に、第3熱交換部30について説明する。図1A,1Bに示すように、第3熱交換部30は、熱交換部材31と複数のフィンを備える部材32とを備えている。熱交換部材31は、直方体状の金属部材(例えば、銅やアルミニウム等)であり、複数のフィンを備える部材32は、直方体状の部位に複数個のフィンが接合された形状であり、金属(例えば、銅やアルミニウム等)によって形成されている。本実施形態においては、直方体状の熱交換部材31における対向する一対の平面の一方に熱電変換モジュール40が熱伝導率の高い接着剤によって取り付けられ、他方に複数のフィンを備える部材32が着脱可能に構成されている。
(1-4) Third heat exchange section:
Next, the 3rd
なお、図2Aは複数のフィンを備える部材32を熱交換部材31に対して取り付けた状態、図2Bは複数のフィンを備える部材32と熱交換部材31とを分離した状態を示している。また、ここでは、図2Bに示すように、熱交換部材31に熱電変換モジュール40が取り付けられる平面を熱電変換モジュール40の取付平面31a、複数のフィンを備える部材32がり付けられる平面を複数のフィンを備える部材32の取付平面31bと呼ぶ。なお、複数のフィンを備える部材32の直方体状の部位は熱交換部材31と略同形状であり、取付平面31bに接触される平面を取付平面32aと呼ぶ。
2A shows a state in which a
本実施形態においては、ネジ6によって複数のフィンを備える部材32を熱交換部材31に対して取り付けられるように構成している。すなわち、複数のフィンを備える部材32の直方体状の部位には、ネジ穴32bが形成されており、熱交換部材31においてネジ穴32bに対応する位置にはネジ穴31cが形成されている。従って、取付平面31bと取付平面32aとを向かい合わせて接触させた状態でネジ6をネジ穴32bに挿入すると、ネジ穴32bを貫通したネジ6がネジ穴31cに到達する。従って、ネジ6によって、図2Aに示すように、複数のフィンを備える部材32を熱交換部材31に対して取り付けることができる。また、ネジ6を取り外すことによって、図2Bに示すように、複数のフィンを備える部材32と熱交換部材31とを分離させることができる。
In the present embodiment, the
以上の構成によれば、第1熱交換部10と第2熱交換部20と熱電変換モジュール40と第3熱交換部30とから構成される熱電変換装置を、図1A,1Bに示すように管体1に取り付け、管体1と周囲の気体との温度差を利用した熱電変換(本例では発電)を行うことができる。このような熱電変換装置の運用過程においては、熱電素子の破損等によって熱電変換モジュール40を交換する必要が生じる場合がある。また、複数のフィンを備える部材32は外気に露出した状態であるため、劣化や他部材の接触による破損等によって交換する必要が生じる場合がある。
According to the above structure, as shown to FIG. 1A and 1B, the thermoelectric conversion apparatus comprised from the 1st
本実施形態においては、上述のように、第2熱交換部20が第1熱交換部10に対して着脱可能であるため、熱電変換モジュール40を交換する必要が生じた場合、第2熱交換部20を第1熱交換部10から取り外して熱電変換モジュール40を交換することができる。なお、本実施形態においては、複数のフィンを備える部材32が熱交換部材31に対して着脱可能であるため、熱交換部材31と熱電変換モジュール40と第2熱交換部20とを交換し、複数のフィンを備える部材32を利用し続けることで交換のための費用を抑制することができる。また、複数のフィンを備える部材32を交換する必要が生じた場合、複数のフィンを備える部材32を熱交換部材31から取り外して交換し、熱交換部材31と熱電変換モジュール40と第2熱交換部20とを利用し続けることで交換のための費用を抑制することができる。
In this embodiment, since the 2nd
むろん、熱電変換モジュール40を交換する場合、第2熱交換部20や熱交換部材31を再利用しても良い。この場合、第2熱交換部20および熱交換部材31に接着された熱電変換モジュール40を取り外し、接着剤を除去した後に新たな熱電変換モジュール40を第2熱交換部20および熱交換部材31に接着することになる。なお、仮に第1熱交換部10を取り外して再度取り付ける場合、第1熱交換部10を取り外した後にグリス4を除去し、再度塗布した後に第1熱交換部10を取り付けることになる。そして、被覆材2によって被覆された管体1上でグリス4の除去や塗布を行うためには被覆材2も取り外す必要があり、作業負担は大きくなる。しかし、本実施形態においては、第1熱交換部10と第2熱交換部20とを分離することが可能であり、また、第1熱交換部10は金属塊であって故障がほとんど発生しないため、グリス4を塗布して第1熱交換部10を管体1に取り付けるとともに被覆材2で管体1を被覆した後には、第1熱交換部10を取り外す必要がほとんど生じない。従って、熱電変換装置が故障した際における故障部品の交換作業を容易に実行することができる。
Of course, when exchanging the
さらに、本実施形態において熱電変換モジュール40は、熱交換部材31と第2熱交換部20とに挟まれる。従って、第1熱交換部10と第1熱交換部10以外の部位(第2熱交換部20と熱電変換モジュール40と第3熱交換部30)とを分離する作業の過程で、第2熱交換部20に各種の力が作用し得るが、熱電変換モジュール40に対して直接的に力が作用することはない。また、複数のフィンを備える部材32と熱交換部材31とを分離する作業を行う場合も同様に、分離する作業の過程で力が熱交換部材31に作用し得るが、その力が熱電変換モジュール40に対して直接的に作用することはない。従って、一般的に脆い素材によって構成される熱電素子を多数含む熱電変換モジュール40を破壊することなく容易に第2熱交換部20や複数のフィンを備える部材32の取り外し作業を行うことが可能である。
Furthermore, in the present embodiment, the
(2)他の実施形態:
本発明においては、第2熱交換部20が第1熱交換部10に対して着脱可能であれば良く、他にも種々の構成を採用可能である。例えば、第3熱交換部30において、複数のフィンを備える部材32と熱交換部材31とが一体的に構成されていても良い。
(2) Other embodiments:
In the present invention, it is only necessary that the second
また、第1熱交換部10が、管体1との熱伝導効率が高くなるような形状を備えるように構成しても良い。図2Cは、管体1との接触面積を大きくするための部位を備えた第1熱交換部100を示す図である。同図2Cは、管体1に第1熱交換部100を取り付けて管体1の軸方向(図1Bと同方向)から見た図であり、同図2Cに示すように、第1熱交換部100は第1熱交換部10と同様の本体11とフランジ部12とを備えているが、本体11にはさらに板状熱交換部101が備えられている。
Moreover, you may comprise so that the 1st
板状熱交換部101は、板状の部材を本体11に接合した形状として形成され、本体11の管体接触面11aを構成する平面を延長した面を有している。板状熱交換部101は、本体11と同一の材料で形成され、薄板状であることにより可撓性を有している。従って、第1熱交換部100の管体接触面11aを管体1に接触させた状態で板状熱交換部101を破線の矢印方向に曲げることにより、管体1の外周に沿って板状熱交換部101を曲げることができる。そこで、板状熱交換部101を管体1の外周に接触させた状態で第1熱交換部100をバンド3等によって管体1に固定し、管体1を被覆材2で被覆すれば、第1熱交換部100と管体1との間でより多くの熱を伝達することができる。むろん、板状熱交換部101と管体1との間にグリス等を塗布しても良い。また、板状熱交換部101は、図2Cに示すように第1熱交換部100と一体的に構成されていてもよいし、ネジや接着等によって板状の部材が本体11に取り付けられることによって構成されても良い。
The plate-like
図3A〜3Fは、板状熱交換部が接着によって第1熱交換部に取り付けられる場合の例を示している。図3A,3C,3Eは熱電変換装置を管体1に取り付けた状態において管体1の軸に垂直な方向から眺めた状態、図3B,3Dは図3A,3Cで使用される板状熱交換部の形状、図3Fは図3Eで使用される板状熱交換部を管体1に取り付けるための部材の形状を示す図である。これらの例において第1熱交換部、第2熱交換部、熱電変換モジュール、第3熱交換部は、図1A,1Bに示す熱電変換装置の各要素とほぼ同様であり、同一の構成については同一の符号を示している。第1熱交換部110の形状は、図1A,1Bに示す第1熱交換部10とほぼ同様であるが大きさが異なっている。図3A〜3Fに示す例において、管体1の径方向の長さは第1熱交換部110の方が第1熱交換部10よりも短くなっている。すなわち、図3A〜3Fに示す例は、被覆材2を使用しない例について示しており、被覆材2を使用しないことに応じて第1熱交換部110の径方向の長さを短く構成している。
3A to 3F show an example in which the plate heat exchange part is attached to the first heat exchange part by bonding. 3A, 3C, and 3E show a state in which the thermoelectric conversion device is attached to the
図3A,3Bに示す板状熱交換部111は矩形板状の金属によって構成されている。この例において、第1熱交換部110は、板状熱交換部111の中央に接着剤によって接着される。また、板状熱交換部111において第1熱交換部110が接着されていない面を管体1に接触させ、板状熱交換部111を管体1の外周に沿って曲げた状態でバンド310によって板状熱交換部111が管体1に対して取り付けられる。むろん、管体1と板状熱交換部111との間に熱伝導率が高いグリスを塗布しても良い。図3A,3Bに示す例においては、さらに、第1熱交換部110がバンド3によって管体1に取り付けられる。この構成によれば、第1熱交換部110と管体1との間に大きい熱的な接触面積を確保しながら熱電変換装置を管体1に取り付けることができる。
The plate-shaped
図3C,3Dに示す板状熱交換部112は矩形板状の金属の一部を切断して形成される形状である。すなわち、図3Bに示す矩形から破線の矩形を切断したような形状となるように金属によって板状熱交換部112を構成する。すなわち、本体112aと腕部112bとによって構成される略H型の形状となるように板状熱交換部112を構成する。この例においても、第1熱交換部110は、板状熱交換部112の本体112aに接着剤によって接着される。また、板状熱交換部112において第1熱交換部110が接着されていない面を管体1に接触させ、腕部112bを管体1の外周に沿って曲げた状態でバンド310によって板状熱交換部112が管体1に対して取り付けられる。むろん、管体1と板状熱交換部112との間に熱伝導性のグリスを塗布しても良い。図3C,3Dに示す例においては、さらに、第1熱交換部110がバンド3によって管体1に取り付けられる。この構成によれば、板状熱交換部112の剛性が高く曲げるのが困難な場合であってもバンド310によって腕部112bを管体1に密着させることができ、板状熱交換部112と管体1とを確実に密着させることができる。
3C and 3D have a shape formed by cutting a part of a rectangular plate-shaped metal. That is, the plate-shaped
図3Eにおいては、図3Bと同様の板状熱交換部111を利用して第1熱交換部110と管体1との熱的接触を確保するが、板状熱交換部111を管体1に固定する手法が図3Bと異なっている。すなわち、図3Eに示す例においては、図3Fに示すシート部材313を使用して板状熱交換部111を管体1に取り付ける。シート部材313は柔軟性のある素材で構成された矩形のシート状の部材であり、中央に穴313aが形成され、短辺に平行に延びる矩形状の面ファスナー313b、313cのそれぞれが表裏のそれぞれに取り付けられている。
In FIG. 3E, thermal contact between the first
穴313aは、第1熱交換部110の外周よりもわずかに大きい穴であり、当該穴313aに第1熱交換部110を通すことができる。面ファスナー313b,313cは重ねることによって両者を貼り付け、また、分離することが可能である。本例においては、第1熱交換部110に接着剤を塗布しておき、板状熱交換部111とシート部材313とを互いの長辺を平行に配向させて重ねた状態で、穴313a側から板状熱交換部111の中央に第1熱交換部110を接着する。また、板状熱交換部111において第1熱交換部110が接着されていない面を管体1に接触させ、板状熱交換部111およびシート部材313を管体1の外周に沿って曲げた状態でシート部材313の面ファスナー313b、313cを貼り付ける。この結果、板状熱交換部111が管体1に対して取り付けられる。むろん、管体1と板状熱交換部111との間に熱伝導性のグリスを塗布しても良い。図3Eに示す例においては、さらに、第1熱交換部110がバンド3によって管体1に取り付けられる。この構成によれば、板状熱交換部111を管体1に対して容易に取り付けることができる。
The
さらに、第1熱交換部10に対して第2熱交換部20を着脱可能にするための構成としては、上述の構成以外にも種々の構成を採用可能である。図4A〜4Dは、第1熱交換部に対して第2熱交換部を着脱可能にするための構成が異なる種々の例を示す図であり、図1Bと同様の方向から熱電変換装置を眺めた状態において、第1熱交換部と第2熱交換部とを分離した状態を示している。
Furthermore, as a configuration for making the second
図4Aに示す第1熱交換部120は、直方体状の外形を有する金属部材であり、一面(第2熱交換部の取付面)に円柱状の穴120aが形成されている。第2熱交換部220は、円柱状の金属部材であるとともに、円形の面の一方に熱電変換モジュール420の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール420の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部320が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール420を囲むように樹脂製のカバー321が取り付けられており、熱電変換モジュール420が湿度や破損から保護されている。本例において、第2熱交換部220が形成する円柱の外周径は、第1熱交換部120に形成された円柱の内周径よりもわずかに小さくなっており、第2熱交換部220を穴120aに挿入することができる。
The first
以上の構成によれば、穴120aを利用して第2熱交換部220を第1熱交換部120に対して着脱することが可能である。また、第2熱交換部220および穴120aの形状は円柱状であるため、円柱の軸を回転軸として第2熱交換部220を回転させることが可能である。このため、当該回転を利用して第3熱交換部320の向きを所望の向きに調整することが可能である。むろん、本例において、第2熱交換部220と穴120aとの間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良い。また、第2熱交換部220の外周と穴120aの内周にネジ溝を形成し、第2熱交換部220を回転させることによって穴120aに着脱するように構成しても良い。また、第2熱交換部220および穴120aの形状は円柱状に限定されず、多角柱状であってもよい。この構成によれば、第3熱交換部320を特定の向きに配向させることが容易になる。
According to the above configuration, the second
図4Bに示す第1熱交換部130は、直方体状の外形を有する金属部材であり、一面(第2熱交換部の取付面)に深さおよび幅が一定の溝130aが形成されている。第2熱交換部230は、直方体状の金属部材であるとともに、直方体の一面に熱電変換モジュール430の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール430の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部330が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール430を囲むように樹脂製のカバー331が取り付けられており、熱電変換モジュール430が湿度や破損から保護されている。本例において、第2熱交換部230が形成する直方体の幅W2は、第1熱交換部130に形成された溝130aの幅W1よりもわずかに小さくなっており、第2熱交換部230を溝130aに挿入することができる。
The first
以上の構成によれば、溝130aを利用して第2熱交換部230を第1熱交換部130に対して着脱することが可能である。また、第2熱交換部230の形状は直方体状であり、溝130aの深さおよび幅は一定であるため、第2熱交換部230を溝130a内でスライドさせることが可能である。このため、第2熱交換部230の可動範囲内で当該第2熱交換部230の位置を所望の位置に設定することが可能である。むろん、本例において、第2熱交換部230と溝130aとの間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良い。また、第2熱交換部230の形状と溝130aの形状は、第2熱交換部230を溝130aに嵌めることが可能な形状であればよく、種々の形状を採用可能である。
According to the above configuration, the second
図4Cに示す第1熱交換部140は、直方体状の部位140aと、当該部位140aより小さい直方体状の部位140bとを接合したような外形を有する金属部材であり、部位140bの一面にはネジ穴140cが形成されている。第2熱交換部240は、直方体状の金属部材であるとともに、直方体の一面に熱電変換モジュール440の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール440の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部340が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール440を囲むように樹脂製のカバー341が取り付けられており、熱電変換モジュール440が湿度や破損から保護されている。
The first
本例においては、第2熱交換部240のネジ穴140cに対応する位置にネジ穴240aが形成されている。従って、ネジ穴240aとネジ穴140cとにネジを挿入して締め付けることによって第2熱交換部240を第1熱交換部140に対して着脱することが可能である。この構成によれば、容易に第2熱交換部240を第1熱交換部140に対して着脱することができる。むろん、本例において、第2熱交換部240と第1熱交換部140の間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良く、本例においては、第2熱交換部240と第1熱交換部140とを分離した際に、当該グリス等を容易に掃除することが可能である。
In this example, a
図4Dに示す第1熱交換部150は、直方体状の外形を有する金属部材であるとともに、一面に当該面に垂直な非貫通穴150aが複数個形成されている。第2熱交換部250は、直方体状の部位250aと複数の突起250bとを含む金属部材であり、突起250bは部位250aの一面に対して当該面に垂直な方向に延びるように形成されている。また、部位250aの突起250bが形成された面に対向する面には熱電変換モジュール450の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール450の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部350が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール450を囲むように樹脂製のカバー351が取り付けられており、熱電変換モジュール450が湿度や破損から保護されている。
The first
本例において、突起250bが延びる方向に垂直な方向の断面は非貫通穴150aが延びる方向に垂直な方向の断面よりもわずかに小さく、突起250bを非貫通穴150aに対して嵌合することができる。従って、突起250bを非貫通穴150aに対して差し込み、また、引き抜くことで第2熱交換部250を第1熱交換部150に対して着脱することが可能である。この構成によれば、容易に第2熱交換部250を第1熱交換部150に対して着脱することができ、第2熱交換部250と第1熱交換部150との接触面積が大きいため、効率的に熱伝導を行わせることができる。むろん、本例において、第2熱交換部250と第1熱交換部150の間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良い。図4A,4B,4D等のように第2熱交換部の着脱が、第1熱交換部の上方からの作業(管体の逆側からの作業)のみで可能な場合、第1熱交換部は必ずしも被覆材の外周面より突出していなくても良い。この場合、少なくとも複数のフィンを備える部材のフィンの一部が被覆材の外周面から突出するように構成すれば良い。この構成によれば、被覆材からの突出物を最小限にすることができるため、複数のフィンを備える部材を含む熱電変換装置を接触によって破壊する可能性を低減することができる。
In this example, the cross section in the direction perpendicular to the direction in which the
図5A〜5Dは、弾性体(図においてはコイルバネ)の弾性力を利用して第1熱交換部に対して第2熱交換部を固定する構成例を示している。図5A,5B,5Dは、図1Bと同様の方向から熱電変換装置を眺めた状態において、第1熱交換部と第2熱交換部とを分離した状態を示している。図5Cは第3熱交換部側から図5Bに示す熱電変換装置を眺めた図であり、図5Bを正面図とした場合の平面図に相当する。 5A to 5D show a configuration example in which the second heat exchange unit is fixed to the first heat exchange unit using the elastic force of the elastic body (coil spring in the drawing). 5A, 5B, and 5D show a state in which the first heat exchange unit and the second heat exchange unit are separated when the thermoelectric conversion device is viewed from the same direction as in FIG. 1B. FIG. 5C is a view of the thermoelectric conversion device shown in FIG. 5B from the third heat exchange unit side, and corresponds to a plan view when FIG. 5B is a front view.
図5Aに示す第1熱交換部160は、直方体状の外形を有する金属部材であり、対向する2面を貫通する穴160aが形成されている。第2熱交換部260は、直方体状の外形を有する金属部材であるとともに、一面に熱電変換モジュール460の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール460の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部360が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール460を囲むように樹脂製のカバー361が取り付けられており、熱電変換モジュール460が湿度や破損から保護されている。
The first
本例において、第1熱交換部160に形成された穴160aには、棒状部材160bを挿入して固定することができる。棒状部材160bの一端にはバネ160dの一端が取り付けられており、バネ160dの他端には棒状部材160cが取り付けられている。本例において、棒状部材160bおよびバネ160dは2個用意され、各バネ160dの一端と各棒状部材160bの一端とが取り付けられる。また、各バネ160dの他端が棒状部材160cの一方端および他方端に取り付けられる。
In this example, a rod-shaped
従って、各棒状部材160bを穴160aに挿入すると、棒状部材160bと棒状部材160cとの間にバネ160dが存在するようになり、図5Aに示すように、棒状部材160bと棒状部材160cとの間に第2熱交換部260、第3熱交換部360、熱電変換モジュール460が一体化されたユニットを挟むことにより、第2熱交換部260を第1熱交換部160に対して容易に取り付けることができる。むろん、本例において、第2熱交換部260と第1熱交換部160との間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良い。また、穴160aをネジ穴とし、棒状部材160bをボルトとしても良いし、棒状部材160cが第3熱交換部360に取り付けられるように構成されていても良い。
Therefore, when each rod-
さらに、図5Aに示す例において、複数のフィンを備える部材のフィンの間にバネを固定できるように構成することで、棒状部材160cを省略する構成としても良い。図5Bは棒状部材160cを省略するように構成した例を示しており、図5Aと同様の構成については同じ符号で示している。同図5Bに示す例においては、第3熱交換部360aを構成する複数のフィンを備える部材のフィンは薄い板状の部材であり、図5Cに示すように、複数枚のフィン360bが所定間隔で並べられている。本例にかかるバネ160eはコイルバネであるとともに、その直径がフィン360bの間隔よりもわずかに狭くなっており、フィン360bの間にバネ160eを挟むことが可能である。従って、各棒状部材160bを穴160aに挿入し、バネ160eをフィン360bの間にはめ込み、棒状部材160bとバネ160eとの間に第2熱交換部260、第3熱交換部360a、熱電変換モジュール460が一体化されたユニットを挟むことにより、第2熱交換部260を第1熱交換部160に対して容易に取り付けることができる。
Furthermore, in the example shown in FIG. 5A, the rod-shaped
さらに、棒状部材を第1熱交換部と第2熱交換部に取り付けられるように構成しても良い。図5Dに示す第1熱交換部170は、直方体状の外形を有する金属部材であり、対向する2面を貫通する穴170aが形成されている。第2熱交換部270は、直方体状の外形を有する金属部材であるとともに、対向する2面を貫通する穴270aが形成されている。また、第2熱交換部270の一面には熱電変換モジュール470の一方の面が接着されている。熱電変換モジュール470の他方の面には複数のフィンを備える部材からなる第3熱交換部370が接着されている。なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール470を囲むように樹脂製のカバー371が取り付けられており、熱電変換モジュール470が湿度や破損から保護されている。
Furthermore, you may comprise so that a rod-shaped member may be attached to a 1st heat exchange part and a 2nd heat exchange part. The first
本例において、第1熱交換部170に形成された穴170aには、棒状部材170bを挿入して固定することができ、第2熱交換部270に形成された穴270aには、棒状部材270bを挿入して固定することができる。棒状部材170bおよび棒状部材270bの一端にはバネ170cの一端が取り付けられ、棒状部材170b,270b、バネ170cの組み合わせが予め2組構成される。従って、穴170aおよび穴270aのそれぞれの開口端に棒状部材170bおよび棒状部材270bを挿入すると、バネ170cの弾性力によって第1熱交換部170と第2熱交換部270とが引き合うようになり、第2熱交換部270を第1熱交換部170に対して容易に取り付けることができる。むろん、本例において、第2熱交換部270と第1熱交換部170との間にグリスや接着剤、潤滑油等を塗布する構成としても良い。また、穴170aおよび穴270aをネジ穴とし、棒状部材170bおよび棒状部材270bをボルトとしても良い。なお、バネ170cは熱伝導率が高い素材であることが好ましい。
In this example, the rod-shaped
さらに、管体接触面11aは、管体1の外周に沿って接触できるような形状であっても良い。そうすることによって、管体接触面11aと管体の外周との接触面積を物理的に増やし、熱交換効率を向上することが可能となる。また、熱伝導性の高いシート状の部材を配置する場合には、管体接触面11aが当該シート状の部材を管体1の外周に沿うように押さえつけることが可能になる。
Furthermore, the tubular
10…第1熱交換部、11…本体、11a…管体接触面、11b…取付平面、12…フランジ部、12a…ネジ穴、13…貫通穴、20…第2熱交換部、21…本体、21a,21b…取付平面、22…ネジ取付部、22a…ネジ穴、30…第3熱交換部、31…熱交換部材、31a…取付平面、31b…取付平面、31c…ネジ穴、32…複数のフィンを備える部材、32a…取付平面、32b…ネジ穴、40…熱電変換モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1熱交換部に対して着脱可能な第2熱交換部と、
前記第2熱交換部に取り付けられた熱電変換モジュールと、
前記熱電変換モジュールに取り付けられた第3熱交換部と、
を備え、
前記第1熱交換部において、前記構造体と前記第1熱交換部との接触面から、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部との接触面までの長さは、前記構造体を被覆する被覆材の厚さよりも長い、
熱電変換装置。 A first heat exchange part attached to the contact surface of the structure having a non-planar contact surface;
A second heat exchanging part detachable from the first heat exchanging part;
A thermoelectric conversion module attached to the second heat exchange unit;
A third heat exchange unit attached to the thermoelectric conversion module;
With
In the first heat exchange unit, the length from the contact surface between the structure and the first heat exchange unit to the contact surface between the first heat exchange unit and the second heat exchange unit is the structure. Longer than the thickness of the covering material,
Thermoelectric converter.
請求項1に記載の熱電変換装置。 The thermoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1または請求項2のいずれかに記載の熱電変換装置。 The third heat exchange unit includes a heat exchange member that is detachable from the thermoelectric conversion module and a member that includes a plurality of fins attached to the heat exchange member.
The thermoelectric conversion apparatus in any one of Claim 1 or Claim 2 .
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の熱電変換装置。 The attachment and detachment between the second heat exchange unit and the first heat exchange unit can be performed without adding components.
The thermoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3.
前記板状の部材は、前記本体から前記構造体の前記接触面に沿って延在する、
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱電変換装置。 The first heat exchange unit includes a main body and a flexible plate-like member attached to the main body,
The plate-like member extends from the main body along the contact surface of the structure.
The thermoelectric conversion apparatus in any one of Claims 1-4 .
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