KR101976750B1 - 열전 발전 장치 - Google Patents

Abstract

열전 발전 장치(1)는, 수열하는 수열판(10)과, 수열판(10)보다 저온으로 유지되는 냉각판(20)과, 수열판(10) 및 냉각판(20) 사이에 개재되는 열전 발전 모듈(30)을 포함하고, 열전 발전 모듈(30)은, 냉각판(20)과 대향하는 대향면(31B)을 가지고, 또한 복수의 열전 소자[32(32N, 32P)]와, 열전 소자(32)와 도통하는 단자부(33)와, 단자부(33)에 접합되는 리드 부재(34)를 가지고, 리드 부재(34)는 상기 대향면(31B)을 관통하여 냉각판(20) 측으로 연장되어 있다.

Description

열전 발전 장치{THERMOELECTRIC GENERATOR}

본 발명은, 열전 발전 장치에 관한 것이며, 내부의 열전 발전 모듈로부터의 전력 취출 구조의 개량에 관한 것이다.

종래, 수열판과 냉각판 사이에 복수의 열전 발전 모듈을 개재하여 구성된 열전 발전 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 열전 발전 장치에 있어서, 열전 발전 모듈에 결선(結線)된 전력 취출용 리드선은, 수열판과 냉각판 사이의 공간을 통과하고, 냉각판에 설치된 관통공을 통하여 냉각판의 표면 측으로 인출되어 있다.

[특허문헌 1] 일본공개특허 제2013-080883호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 열전 발전 장치에서는, 수열판과 냉각판 사이의 공간을 통과하는 리드선이 고온으로 되는 수열판에 접촉할 가능성이 있어, 리드선의 피복이 내열성의 한계를 넘어 손상되고, 절연 파괴를 일으킨다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 리드 부재의 열에 의한 열화(劣化)나 손상을 확실하게 방지할 수 있는 열전 발전 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 열전 발전 장치는, 수열하는 수열판(受熱板)과, 상기 수열판보다 저온으로 유지되는 냉각판과, 상기 수열판 및 상기 냉각판의 사이에 개재되는 열전 발전 모듈을 포함하고, 상기 열전 발전 모듈은, 상기 냉각판과 대향하는 대향면을 가지고, 또한 복수의 열전 소자와, 상기 열전 소자와 도통(導通)하는 단자부와, 상기 단자부에 접합되는 리드 부재를 가지고, 상기 리드 부재는, 상기 대향면을 관통하여 상기 냉각판 측으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 열전 발전 모듈은 복수의 상기 열전 소자의 상기 냉각판과 대향하는 측을 전역(全域)에 걸쳐서 덮고, 또한 상기 대향면을 형성하는 박막 시트를 가지고, 상기 단자부는 상기 박막 시트의 상기 열전 소자가 설치되는 측의 면에 형성되고, 상기 리드 부재는 상기 박막 시트를 관통하여 상기 단자부에 납땜되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 단자부에는 상기 단자부를 지지하는 지지 부재가 접합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 지지 부재는, 상기 단자부에서의 상기 리드 부재의 접합 부분을 둘러싸도록 복수 배치되어 있는 것이 바람직하고, 또한, 상기 열전 소자와 동일한 외형 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 열전 발전 모듈은, 복수의 상기 열전 소자의 상기 수열판과 대향하는 측을 전역에 걸쳐서 덮는 박막 시트를 더 가지고, 상기 수열판 측의 박막 시트의 상기 열전 소자가 설치되는 측의 면에는, 상기 단자부와 대향하는 지지용 단자부가 형성되고, 상기 단자부 및 상기 지지용 단자부 사이에 상기 지지 부재가 접합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 단자부는, 상기 열전 소자가 접속되는 소자 접속부를 가지고, 상기 지지용 단자부는 평면에서 볼 때 상기 소자 접속부와 대략 동일한 형상의 부분을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 단자부는, 상기 열전 소자가 접속되는 소정 길이의 소자 접속부와, 상기 리드 부재가 접속되는 소정 길이의 리드 접속부를 가지고, 또한 상기 소자 접속부 및 상기 리드 접속부의 서로의 길이 방향이 직교하도록 평면에서 볼 때 대략 L자 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 단자부의 리드 접속부의 길이 치수는, 상기 리드 접속부의 길이 방향과 평행한 상기 소자 접속부의 폭 방향에 따른 폭 치수보다 2배 이상 긴 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 리드 부재 및 상기 단자부는, 직렬로 배치된 복수의 상기 열전 소자에 의한 전기 회로의 양극 측의 단부(端部)와 마이너스극 측의 단부에 각각 설치되고, 이들 단자부끼리는, 평면에서 볼 때 서로 선대칭의 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 리드 부재는 상기 냉각판에 설치된 관통공을 통하여 외부로 인출되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 관통공의 내면에는 절연막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 관통공과 상기 리드 부재 사이에는 절연재가 충전되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열전 발전 장치에 있어서, 상기 리드 부재는 금속제이며 기둥형으로 형성되어 있어도 되고, 도선을 절연 재료로 피복한 리드선을 가지고 있어도 된다.

본 발명에 의하면, 열전 발전 모듈의 단자부에 접합된 리드 부재는, 상기 단자부로부터 냉각판과의 대향면을 관통하여 냉각판 측으로 연장되므로, 종래와는 다르게 수열판과 냉각판 사이에 인출되는 일이 없다. 따라서, 리드 부재는, 고온으로 되는 수열판에 접촉하는 것 등에 의해 열화되거나, 손상될 우려가 없다. 그리고, 예를 들면, 리드 부재가 리드선(도체를 절연 피복으로 피복한 케이블 등)인 경우에는, 수열판으로부터의 열에 의해 절연 피복이 손상될 우려가 없고, 수열판과의 사이에서 절연 파괴를 일으키는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 절연 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 열전 발전 장치의 전체 사시도이다.
도 2는, 열전 발전 장치의 주요부의 단면을 나타낸 사시도이다.
도 3은, 열전 발전 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4a는, 도 3의 화살표 A-A로부터 본 도면이다.
도 4b는, 도 3의 화살표 B-B로부터 본 도면이다.
도 5a는, 본 발명의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5b는, 본 발명의 제2 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5c는, 본 발명의 제3 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5d는, 본 발명의 제4 변형예를 나타낸 단면도이다.

[열전 발전 장치의 전체 설명]

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 열전 발전 장치(1)의 전체 사시도이며, 도 2는, 열전 발전 장치(1)의 주요부의 단면을 나타낸 사시도, 도 3은, 열전 발전 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 열전 발전 장치(1)는 도면 중, 하측에 배치된 수열용의 수열판(10)과, 수열판(10)보다 저온으로 유지되는 냉각판(20)과, 수열판(10) 및 냉각판(20) 사이에 개재되는 열전 발전 모듈(30)을 포함하고, 평면에서 볼 때 사각형으로 되어 있다. 이와 같은 열전 발전 장치(1)는, 예를 들면, 열처리로에서의 버너 연소 부분에 배치되는 경우에는, 수열판(10)이 버너의 화염에 의해 뜨꺼워지고, 이 때의 열에너지를 전기로 변환한다.

[수열판 및 냉각판의 개략 설명]

수열판(10)은 예를 들면, 철, 구리 또는 알루미늄제이며, 화염 등에 의해 약 280℃ 정도로 가열된다.

냉각판(20)은, 예를 들면, 알루미늄제이며, 내부에 냉각수 등의 냉각액이 유통하는 도시하지 않은 냉각 회로를 가지고, 이 냉각액에 의해 전체가 20∼40℃ 정도로 냉각 유지된다. 냉각 회로는, 냉각판(20)의 외부에 있어서, 냉각액의 순환 장치에 접속되어 있다.

[열전 발전 모듈의 설명]

열전 발전 모듈(30)은, 수열판(10)과 대향하는 대향면(31A) 및 냉각판(20)과 대향하는 대향면(31B)을 가지고, 또한 대향면(31A, 31B) 사이에 배치된 복수의 열전 소자(32)[N형 열전 소자(32N), P형 열전 소자(32P)]와, 직렬로 접속된 복수의 열전 소자(32)의 양단(양극 측, 음극 측)에 위치하는 열전 소자(32)와 도통하는 한 쌍의 단자부(33)(도 2에 일단 측만을 도시)와, 각각의 단자부(33)에 접합되는 리드 부재(34)와, 복수의 열전 소자(32)의 수열판(10)과 대향하는 측의 전역 및 냉각판(20)과 대향하는 측의 전역을 덮고, 또한 대향면(31A, 31B)을 형성하는 폴리이미드제 등의 상하 한 쌍의 박막 시트(35)를 가지고 있다.

여기서, 대향면(31A, 31B)을 형성하는 박막 시트(35)는, 복수의 열전 소자(32N, 32P)를 일체로 하여 유닛화하고, 또한 수열함으로써 열팽창하는 수열판(10)과, 관통 열에 의해 열팽창하는 열전 소자(32N, 32P)의 면내 방향(도 3 중의 X축 및 Y축으로 구획되는 면의 면내 방향)의 열팽창 차를 흡수하는 기능을 가진다. 또한, 유닛화된 열전 발전 모듈(30)은, 냉각판(20)에 대하여 절연성을 가지는 접착제에 의해 접합되어 있지만, 수열판(10)에 대해서는 접착제가 사용되지 않고, 도시하지 않은 적절한 체결 수단에 의해 서로 압압(押壓)된 상태로 유지되어 있다. 수열판(10)과의 사이에 배치된 카본 시트(36A)와, 접착제에 의해 형성된 접착층(36B)(도 3 참조)에 의해, 수열함으로써 열팽창하는 수열판(10)과, 관통열에 의해 열팽창하는 열전 소자(32N, 32P)의 두께 방향(도면 중 Z축 방향)의 열팽창차를 흡수한다.

또한, 수열판(10) 측의 박막 시트(35)의 내측면에는, 복수의 수열 측 전극(35A)이 형성되어 있다. 냉각판(20) 측의 박막 시트(35)의 내측면에는, 복수의 냉각 측 전극(35B)이 형성되어 있다. N형 열전 소자(32N) 및 P형 열전 소자(32P)의 수열판(10) 측의 단면이 수열 측 전극(35A)에 납땜되고, 냉각판(20) 측의 단면이 냉각측 전극(35B)에 납땜되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, N형 열전 소자(32N)와 P형 열전 소자(32P)가 교호적(交互的)으로 수열 측 전극(35A) 및 냉각 측 전극(35B)을 통하여 전기적으로 직렬 접속되어 있다. 이와 같은 전극(35A, 35B)은, 박막 시트(35)에 접착된 동박(銅箔)의 에칭 처리 등에 의해 형성된다.

도 4a에 나타낸 바와 같이, 직렬 접속된 열전 소자(32) 중, 단부에 배치된 열전 소자(32)에는, 평면에서 볼 때 대략 L자 형상인 단자부(33)가 접속되어 있다. 단자부(33)는, 단부의 열전 소자(32, 321)가 접속되는 가늘고 긴의 소자 접속부(33A)와, 소자 접속부(33A)와 일체로 형성되어 리드 부재(34)가 접속되는 광폭(廣幅)의 리드 접속부(33B)를 가진다. 이와 같은 단자부(33)도, 전극(35A, 35B)과 마찬가지로, 박막 시트(35)에 접착된 동박의 에칭 처리 등에 의해 형성된다.

[단자부의 지지 구조의 설명]

단자부(33)에 대하여, 도 2, 도 3 중의 아래쪽에 대향하는 위치에는, 단자부(33)의 지지 구조의 일부를 구성하는 지지용 단자부로서의 서포트 단자부(37)가 설치되어 있다. 서포트 단자부(37)의 전체 형상은, 본 실시형태에서는, 단자부(33)의 소자 접속부(33A)의 길이를 짧게 한 형상이며, 평면에서 볼 때 대략 L자 형상이다.

도 4a, 도 4b에는, 단자부(33) 및 서포트 단자부(37)의 구체적인 형상이 나타나 있다. 도 4a에 있어서, L자 형상으로 된 단자부(33)의 한쪽 부분을 형성하는 소자 접속부(33A)는, 냉각판(20)의 직각을 이루는 한쪽의 가장자리를 따른 X축 방향의 길이 치수 La1과, 열전 소자(32)의 폭보다 약간 큰 Y축 방향의 폭 치수 Wa1을 가지고 있다.

단자부(33)의 다른 쪽 부분을 형성하는 리드 접속부(33B)는, 냉각판(20)의 다른 쪽 가장자리를 따른 Y축 방향의 길이 치수 La2와, X축 방향의 폭 치수 Wa2를 가지고 있다. 여기서, 리드 접속부(33B)의 길이 치수 La2는, 상기 리드 접속부(33B)의 길이 방향(Y축 방향과 동일)과 평행한 소자 접속부(33A)의 폭 방향을 따른 폭 치수 Wa1보다 2배 이상 길고, 본 실시형태에서는 약 7배이다. 또한, 리드 접속부(33B)의 폭 치수 Wa2는, 소자 접속부(33A)의 폭 치수 Wa1보다 2배 이상 길고, 본 실시형태에서는 약 5배이다.

단자부(33)가 평면에서 볼 때 대략 L자 형상으로 되어 있는 것은, 길이 치수 La1을 가지는 소자 접속부(33A) 및 길이 치수 La2를 가지는 리드 접속부(33B)의 서로의 길이 방향이 직교하고 있기 때문이다. 서포트 단자부(37)에 대해서도 동일하다.

도 4b에 있어서, 서포트 단자부(37)는 단자부(33)의 소자 접속부(33A)에 상당하는 부분으로서, 길이 치수 La1보다 짧은 길이 치수 Lb1을 가지고, 또한 폭 치수 Wa1과 동일한 길이의 폭 치수 Wb1을 가지고 있다. 또한, 서포트 단자부(37)는 단자부(33)의 리드 접속부(33B)에 상당하는 부분으로서, 길이 치수 La2와 동일한 길이의 길이 치수 Lb2를 가지고, 폭 치수 Wa2와 동일한 길이의 폭 치수 Wb2를 가지고 있다.

서포트 단자부(37)의 형성 방법은, 단자부(33) 및 각 전극(35A, 35B)과 동일하다.

그리고, 서포트 단자부(37)에는 열전 소자(32)가 접속되지 않는 것으로부터, 단자부(33)에서의 리드 접속부(33B)에 상당하는 부분이 존재하지만, 단자부(33)의 소자 접속부(33A)의 가늘고 긴 부분의 선단 측에 상당 부위가 존재하지 않아, 불필요하다. 따라서, 서포트 단자부(37)의 전체 형상으로서는, 단자부(33)의 리드 접속부(33B)에 상당하는 부분만을 가진 직사각형상이어도 된다.

또한, 리드 부재(34)가 양극 측과 음극 측에 설치되어 있는 본 실시형태에서는, 단자부(33) 및 서포트 단자부(37)로서도 한 쌍 설치되게 된다. 한 쌍의 단자부(33)끼리는, 도시하지 않지만, 평면에서 볼 때 서로 선대칭인 형상으로 되고, 또한, 한 쌍의 서포트 단자부(37)끼리도, 평면에서 볼 때 서로 선대칭인 형상이다. 즉, 단자부(33)끼리의 형상 및 서포트 단자부(37)끼리의 형상은, 한 쌍의 리드 부재(34) 사이의 중앙을 가로 자르는 선으로서, 열전 발전 장치(1)를 평면에서 볼 때 이등분하는 선 I-I(도 1 참조)를 중심으로 하여 선대칭으로 되어 있다.

한편, 단자부(33)와 서포트 단자부(37) 사이에는, 리드 부재(34)의 접속 부분을 피하도록 하여 단자부(33)를 지지하는 지지 부재로서의 복수의 서포트 소자(38)가 개재되어 있다. 서포트 소자(38)의 외형 형상은, 열전 소자(32)와 동일하다. 도 4a, 도 4b에 있어서는, 열전 소자(32)와 서포트 소자(38)를 구별하기 쉽게 하기 위해, 열전 소자(32)에는 해칭(hatching)을 행하지 않고, 서포트 소자(38)에만 해칭을 행하여 도시하고 있다.

단자부(33)의 리드 접속부(33B)에서는, 리드 부재(34)의 도면 중 좌측에 X축 방향을 따라 2개의 서포트 소자(38)가 접합되고, 리드 부재(34)의 도면 중 우측에 X축 방향을 따라 3개의 서포트 소자(38)가 접합되어 있다. 이와 같이, 서포트 소자(38)가 단자부(33)에서의 리드 부재(34)의 접합 부분을 둘러싸도록 복수 배치되어 있다. 즉, 본 실시형태의 리드 부재(34)는 대략 원기둥형이며, 중량도 크다. 따라서, 리드 부재(34)가 접속됨으로써 단자부(33)가 휘거나 하지 않도록, 그 접속 부분의 주위를 서포트 소자(38)로 지지하는 구조로 되어 있다. 그리고, 리드 부재(34)의 도면 중의 하면과 아래쪽의 서포트 단자부(37) 사이에 다른 지지 부재를 개재시켜, 리드 부재(34)를 직접 지지해도 된다.

[리드 부재 및 그 주변 구조의 설명]

도 3에 있어서, 리드 부재(34)는, 구리 등의 도전성을 가지는 금속제이며, 원기둥형의 본체부(34A)와, 본체부(34A)의 하단에 설치된 플랜지형의 용착부(34B)와, 본체부(34A)의 상단으로 돌출된 소경(小徑)의 결선부(34C)를 가진다. 이와 같은 리드 부재(34)는, 본체부(34A)보다 상부 측이 단자부(33)에 형성된 관통 개구(33C), 및 위쪽의 박막 시트(35)에 형성된 관통 개구(35C)에 대하여 아래쪽으로부터 삽입되어 통하고, 리드 부재(34)의 용착부(34B)의 플랜지형의 상면이 단자부(33)의 하면에 둘레 방향으로 연속하여 납땜되어 있다.

이 납땜에 의하여, 단자부(33)의 관통 개구(33C)와 리드 부재(34)의 용착부(34B) 사이가 밀봉되고, 수분이 열전 발전 모듈(30) 내에 침입하는 것을 방지하고 있다. 그리고, 도시하지 않지만, 열전 발전 모듈(30)의 외주 측은, 수열판(10) 및 냉각판(20) 사이에 개재 또는 충전되는 고리형의 밀봉 부재(seal member)나 충전제에 의해 외부에 대하여 봉지(封止)되어 있다.

단자부(33)에 납땜에 의해 세워져 설치된 리드 부재(34)는, 대향면(31B)을 형성하는 박막 시트(35)의 관통 개구(35C)를 관통하고, 그 면내 방향에 대하여 직교하는 방향(도 3에 나타낸 Z축의 화살표 방향), 즉 단자부(33)와의 접합 부분으로부터 냉각판(20)을 향해 연직으로 연장되어 있다. 냉각판(20)에는, 상하로 관통하는 관통공(21)이 설치되고, 관통공(21)을 통하여 리드 부재(34)의 상단 측이 냉각판(20)의 외부로 인출되어 있다. 따라서, 리드 부재(34)가 수열판(10)에 접촉할 우려가 없다. 냉각판(20)으로부터 노출된 리드 부재(34)의 결선부(34C) 상단에는, 도시하지 않은 리드선이 납땜 등에 의해 결선되고, 원하는 개소(箇所)까지 더 인출된다.

한편, 리드 부재(34)가 삽입되어 통하는 냉각판(20)의 관통공(21)의 내면에는, 절연 코팅이 행해짐으로써 절연막(22)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 리드 부재(34)와 관통공(21) 사이에는, 이들 간극을 메우도록 절연재(23)가 충전되어 있다. 절연막(22) 및 절연재(23)에 의해, 냉각판(20)과 리드 부재(34) 사이에서의 절연 내력(耐力)이 확보되어 있다.

단, 관통공(21)과 리드 부재(34)의 간극의 크기에 따라서는, 그 공극에 의해 충분한 절연 내력이 확보되는 경우도 있고, 이와 같은 경우에는, 절연막(22)나 절연재(23)를 생략할 수 있다. 또한, 도 3에 나타낸 리드 부재(34)의 접합 부분에서는, 절연막(22) 및 절연재(23)가 박막 시트(35)의 관통 개구(35C) 내에 들어가고, 절연막(22) 및 절연재(23)의 하단 부분이 단자부(33)의 상면에 도달하고 있지만, 그와 같은 접합 부분의 구체적인 구조는, 수분 등이 열전 발전 모듈(30) 내에 침입하기 어려운 구조이면 되고, 도 3에 나타내는 구조에 한정되지 않는다.

[실시형태의 효과]

이상에서 설명한 본 실시형태에 의하면, 열전 발전 장치(1)에 있어서, 열전 발전 모듈(30)의 단자부(33)에 접합된 리드 부재(34)는, 단자부(33)로부터 냉각판(20)과 대향하는 대향면(31B)을 관통하여 냉각판(20) 측, 즉, 도 3 중의 Z 방향 화살표 측으로 연장되어 있으므로, 고온으로 되는 수열판(10)에 접촉할 우려가 없고, 열에 의한 열화 등을 확실하게 방지할 수 있다.

[변형예]

그리고, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 리드 부재로서, 전체가 금속제이며 원기둥형의 리드 부재(34)가 사용되었지만, 도 5a∼도 5d의 제1 변형예∼제4 변형예에 나타낸 바와 같이, 리드선(39A)을 가진 리드 부재(39)이어도 된다. 여기서의 리드선(39A)은, 금속제의 도선을 수지제의 피복 재료로 피복한 케이블 등인 것이다.

구체적으로 도 5a의 제1 변형예에서는, 리드 부재(39)는, 적절한 케이블로 이루어지는 리드선(39A)과, 실시형태의 리드 부재(34)에 비하여 상하 치수가 작은 금속제의 용착 부재(39B)로 구성되어 있다. 리드선(39A)은, 단자부(33)에 용착된 용착 부재(39B)에 있어서, 상기 단자부(33)와 박막 시트(35)로 형성되는 대향면(31B)을 냉각판(20) 측으로 관통한 부위에 결선되어 있다. 리드선(39A)은, 냉각판(20)의 관통공(21)을 통해 외부로 더 인출되어 있다. 또한, 본 변형예에서는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 관통공(21) 내에 절연막(22)이 형성되고, 절연재(23)가 충전되어 있다.

도 5b의 제2 변형예에서는, 절연재(23)가 관통공(21) 내에 충전되는 대신에, 탄성을 가진 내열성 수지 등으로 이루어지는 환형의 그로밋(gro㎜et)(24)이 사용되고 있다. 그로밋(24)은, 관통공(21) 내의 상하 방향(연통 방향)의 대략 중간 위치에 끼워넣어지고, 그 중앙에서 리드선(39A)이 파지(把持)됨으로써, 상기 리드선(39A)과 냉각판(20)의 접촉, 및 관통공(21)으로부터의 열전 발전 모듈(30)로의 수분의 침입을 방지하고 있다.

도 5c의 제3 변형예에서 사용되는 그로밋(24)은, 관통공(21)에 수용되는 원기둥형이며, 그 내부에는 리드선(39A)을 삽입된 상태로 파지되는 복수 단(段)의 파지부(25)가 설치되어 있다.

도 5d의 제4 변형예에서는, 리드 부재(39)가 리드선(39A)만으로 구성되며, 용착 부재(39B)를 가지고 있지 않다. 그와 같은 리드선(39A)은, 단자부(33)의 하면에 직접 납땜되고, 상기 단자부(33)를 관통하면서, 또한 박막 시트(35)로 형성되는 대향면(31B)을 관통하여 냉각판(20) 측으로 인출되고, 그대로 관통공(21)을 통해 냉각판(20)의 외부로 인출되어 있다. 그리고, 본 변형예에 있어서, 절연재(23)를 충전하거나, 임의의 형상의 그로밋(24)을 사용해도 된다. 또한, 절연막(22) 등은 필요에 따라 형성되면 되고, 생략 가능하며, 이것은 제1∼제3 변형예에서도 마찬가지이다.

상기 실시형태에서는, 리드 부재(34)가 기둥형인 것에 의해, 단자부(33)와의 접합 부분으로부터 리드 부재(34)가 냉각판(20) 측을 향해 똑바로[대향면(31B)과 직교하는 방향이며, 도 3 중의 Z축의 화살표 방향] 인출되어 있었지만, 열전 발전 모듈(30) 내이면, 예를 들면, 한 쌍의 박막 시트(35) 사이를 일단 면내 방향[대향면(31B)과 평행한 방향이며, 도 3 중의 X축 및 Y축으로 구획되는 면의 면내 방향]으로 진행되고, 그 후에 대향면(31B)을 관통하여 냉각판(20) 측으로 인출되어도 된다. 이와 같은 경우라도, 수열판(10)과 냉각판(20) 사이의 공간에 인출되는 것은 아니기 때문에, 본 발명의 효과를 동일하게 얻을 수 있어, 본 발명에 포함된다.

그 외에, 단자부(33)나 서포트 단자부(37)의 구체적인 형상에 대해서도, 상기 실시형태에서 설명한 형상에 한정되지 않고, 본 발명을 실시하는데 있어서 적절한 형상을 채용해도 된다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명은, 열처리로에 설치되는 열전 발전 장치에 이용할 수 있는 것 외에, 내연 기관의 배기 가스 경로 중의 고온 부분에 설치되는 열전 발전 장치 등에도 이용할 수 있다.

1 : 열전 발전 장치
10 : 수열판
20 : 냉각판
21 : 관통공
22 : 절연막
23 : 절연재
30 : 열전 발전 모듈
32, 32N, 32P : 열전 소자
33 : 단자부
34, 39 : 리드 부재
35 : 박막 시트
37 : 지지용 단자부인 서포트 단자부
38 : 지지 부재인 서포트 소자
39A : 리드선

Claims (15)

1. 수열하는 수열판;
   상기 수열판보다 저온으로 유지되는 냉각판; 및
   상기 수열판 및 상기 냉각판 사이에 설치되는 열전 발전 모듈
   을 포함하고,
   상기 열전 발전 모듈은, 상기 냉각판과 대향하는 대향면을 가지고, 또한 직렬로 배치된 복수의 열전 소자, 상기 열전 소자와 도통(導通)하는 단자부, 상기 단자부에 접합되는 리드 부재와, 복수의 상기 열전 소자의 상기 냉각판과 대향하는 측을 전역(全域)에 걸쳐서 덮고, 또한 상기 대향면을 형성하는 박막 시트를 가지고,
   상기 단자부는, 상기 박막 시트의 상기 열전 소자가 설치되는 측의 면에 형성되고, 상기 단자부를 지지하는 지지 부재가 접합되어 있고,
   상기 지지 부재는, 상기 단자부에서의 상기 리드 부재의 접합 부분을 둘러싸도록 복수 배치되어 있으며,
   상기 리드 부재는, 상기 박막 시트를 관통하고, 상기 냉각판 측으로 연장되어 상기 단자부에 납땜되어 있고,
   상기 리드 부재 및 상기 단자부는, 복수의 상기 열전 소자에 의한 전기 회로의 양극 측의 단부와 음극 측의 단부에 각각 설치되는,
   열전 발전 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 지지 부재는, 상기 열전 소자와 동일한 외형 형상인, 열전 발전 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전 발전 모듈은, 복수의 상기 열전 소자의 상기 수열판과 대향하는 측을 전역에 걸쳐서 덮는 박막 시트를 더 가지고,
   상기 수열판 측의 박막 시트의 상기 열전 소자가 설치되는 측의 면에는, 상기 단자부와 대향하는 지지용 단자부가 형성되고,
   상기 단자부 및 상기 지지용 단자부의 사이에 상기 지지 부재가 접합되어 있는, 열전 발전 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 단자부는, 상기 열전 소자가 접속되는 소자 접속부를 가지고,
   상기 지지용 단자부는, 평면에서 볼 때 상기 소자 접속부와 동일한 형상의 부분을 가지고 있는, 열전 발전 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 단자부는, 상기 열전 소자가 접속되는 소정 길이의 소자 접속부와, 상기 리드 부재가 접속되는 소정 길이의 리드 접속부를 가지고, 또한 상기 소자 접속부 및 상기 리드 접속부의 서로의 길이 방향이 직교하도록 평면에서 볼 때 L자 형상으로 형성되어 있는, 열전 발전 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 단자부의 리드 접속부의 길이 치수는, 상기 리드 접속부의 길이 방향과 평행한 상기 소자 접속부의 폭 방향을 따른 폭 치수보다 2배 이상 긴, 열전 발전 장치.
10. 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단자부끼리는, 평면에서 볼 때 서로 선대칭의 형상인, 열전 발전 장치.
11. 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드 부재는, 상기 냉각판에 설치된 관통공을 통해 외부로 인출되어 있는, 열전 발전 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 관통공의 내면에는, 절연막이 형성되어 있는, 열전 발전 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 관통공과 상기 리드 부재 사이에는 절연재가 충전되어 있는, 열전 발전 장치.
14. 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드 부재는 금속제이며 기둥형으로 형성되어 있는, 열전 발전 장치.
15. 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드 부재는, 도선을 절연 재료로 피복한 리드선을 가지고 있는, 열전 발전 장치.

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