DE102014004606A1 - Thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung - Google Patents

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Takahiro Jinushi
Masanao TOMINAGA
Zenzo Ishijima
Masayoshi Mori
Takeshi Yamagami
Shiyouhei YAMASHITA
Hiroshi Matsuda
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

Um einen Temperaturunterschied in dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul zu erzeugen, wird ein tafelförmiges Bauteil der Kühlseite (der angeordneten Seite) des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand an das thermoelektrische Umwandlungsmodul angepasst, ohne die Vorrichtung zu verkomplizieren und Kosten zu erhöhen. In dem luftdichten Behälter 2, in dem die Flussröhre 25 das Gehäuse 20 durchstößt und das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 in dem verringerten Druck aufweisenden Raum 29 zwischen dem Gehäuse 20 und dem Strömungsrohr 25 angeordnet ist, wird ein tafelförmiges Bauteil der Kühlseite des Gehäuses 20 entsprechend dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 von der dünnen Platte 22 gebildet, die flexibel ist und das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 ist zwischen der dünnen Platte 22 und dem Strömungsrohr 25 nach Art eines Sandwiches angeordnet. Die dünne Platte 22 ist im Kontakt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in einem zusammengedrückten Zustand, indem Druck in dem verringerten Druck aufweisenden Raum 29 verringert wird und die Anpassungseigenschaft ist verbessert, da die dünne Platte 22 sich verformt indem sie sich der Form des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 anpasst und durch ihre Flexibilität angepasst ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung in der thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, indem ein Temperaturunterschied in einem thermoelektrischen Umwandlungsmodul angelegt wird.
  • Stand der Technik
  • Es ist eine Technik zum Erzeugen von elektrischer Energie bekannt, bei der thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, indem ein thermoelektrisches Umwandlungselement verwendet wird. Das thermoelektrische Umwandlungselement ist ein Element, das den Seebeck-Effekt verwendet, bei dem ein Temperaturunterschied zwischen zwei getrennten Teilen erzeugt wird und ein Spannungsunterschied zwischen dem Hochtemperatur- und dem Niedrigtemperaturteil generiert wird. Die erzeugte Energiemenge steigt mit steigendem Temperaturunterschied. Solch ein thermoelektrisches Umwandlungselement wird in einem Aufbau eines so genannten „thermoelektrischen Umwandlungselement-Modul” verwendet, in dem mehrere Elemente verbunden sind. Eine thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung, in der das thermoelektrische Umwandlungsmodul zwischen einem tafelförmigen Bauteil einer Heizseite und einem tafelförmigen Bauteil einer Kühlseite angeordnet ist und das tafelförmige Bauteil der Heizseite erwärmt wird und das tafelförmige Bauteil der Kühlseite gekühlt wird, ist derart aufgebaut, dass ein Temperaturunterschied im thermoelektrischen Umwandlungsmodul erzeugt wird, wodurch Elektrizität vom thermoelektrischen Umwandlungsmodul erzeugt wird (siehe ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-088408 ).
  • Es ist bekannt, dass die in einer Energieerzeugungsvorrichtung dieser Art erzeugte Energiemenge mit dem an das thermoelektrische Umwandlungsmodul angelegten Temperaturunterschied steigt, wie oben beschrieben, wird dadurch die Energieerzeugungsleistung gesteigert. Als ein Verfahren, um den Temperaturunterschied eines thermoelektrischen Umwandlungsmoduls zu steigern, ist ein Verfahren effektiv, in dem tafelförmige Bauteile der Heizseite und der Kühlseite, die auf beiden Seiten des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls angeordnet sind, fest und gleichmäßig auf dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in Kontakt sind, so dass die thermische Leitfähigkeit über diese tafelförmigen Bauteile erhöht ist.
  • Beispielsweise, wie in der oben genannten Veröffentlichung Nr. 2009-088408 offenbart, ist es möglich, dass jedes tafelförmige Bauteil fest auf dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in einem zusammengedrückten Zustand kontaktiert ist, indem ein Befestigungsbauteil, wie beispielsweise eine Spurstange oder eine Mutter, verwendet wird. Jedoch kann es in einem Fall, in dem solche Bauteile verwendet werden, schwierig sein das tafelförmige Bauteil mit einem gleichmäßigen Druck auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul zu drücken bzw. zu pressen und ein Aufbau der Vorrichtung kann kompliziert sein und die Kosten erhöhen. Zusätzlich kann ein Fall auftreten, bei dem die Freiheit des Layouts oder der Gestaltung eingeschränkt ist und des Weiteren kann es nachteilig sein, wenn es notwendig ist, dass eine Vorrichtung ein verringertes Gewicht hat.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die oben genannten Umstände gemacht und ein primäres Ziel der Erfindung ist es eine thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung bereitzustellen, in der eine Anpassungseigenschaft des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite an eine Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls, um einen Temperaturunterschied an das thermoelektrische Umwandlungsmodul anzulegen, verbessert werden kann ohne die Vorrichtung zu verkomplizieren und Kosten zu erhöhen und in der die Planungs- bzw. Konstruktions- oder Gestaltungsfreiheit verbessert werden kann und das Gewicht reduziert werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen luftdichten Behälter, in dem ein tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil einer Heizseite und ein tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil einer Kühlseite sich gegenüberliegend angeordnet sind und innerhalb dessen ein Druck verringert ist und ein in dem luftdichten Behälter enthaltenes thermoelektrisches Umwandlungsmodul in einem Zustand, in dem das Modul zwischen dem tafelförmigen Bauteil der Heizseite und dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite angeordnet ist, wobei das thermoelektrische Umwandlungsmodul Elektrizität erzeugt, indem ein Temperaturunterschied im thermoelektrischen Umwandlungsmodul durch gleichzeitiges Erwärmen des tafelförmigen Bauteils der Heizseite und Kühlen des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite erzeugt wird, wobei das tafelförmige Bauteil der Kühlseite aus einem flexiblen tafelförmigen Bauteil besteht, das Flexibilität aufweist und wobei das flexible tafelförmige Bauteil direkt oder über ein Puffermaterial mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in Kontakt ist, wobei das Puffermaterial in einem Zustand ist, in dem das flexible tafelförmige Bauteil durch einen aufgrund eines Zustands von verringertem Druck im luftdichten Behälter auftretenden Druckunterschied innerhalb und außerhalb des luftdichten Behälters, zusammengedrückt bzw. zusammengepresst wird. Die vorliegende Erfindung enthält den Fall, in dem das Puffermaterial zwischen dem flexiblen tafelförmigen Bauteil und dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul angeordnet ist, zusätzlich zu dem Fall, in dem das flexible tafelförmige Bauteil direkt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in Kontakt ist. Hierdurch wird in der vorliegenden Erfindung, der Fall, in dem das Puffermaterial zwischen dem flexiblen tafelförmigen Bauteil und dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul angeordnet ist, als ”das flexible tafelförmige Bauteil ist mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul über ein Puffermaterial in Kontakt” wiedergegeben.
  • In der vorliegenden Erfindung ist das flexible tafelförmige Bauteil der Kühlseite in einem zusammengedrückten bzw. zusammengepressten Zustand in Kontakt mit der thermoelektrischen Umwandlungsmodulseite indem innerhalb des luftdichten Behälters der Druck verringert ist. Das flexible tafelförmige Bauteil ist indem es derart verformt wird, dass es sich der gegenüberliegenden Fläche anpasst, vollständig mit einer Fläche des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls, das dem Bauteil gegenüberliegt, in Kontakt und es kann ein Zustand erreicht werden, in dem sie fest in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand angepasst sind. Durch Verwenden des flexiblen tafelförmigen Bauteils als ein tafelförmiges Bauteil der Kühlseite, die teilweise den luftdichten Behälter bildet und durch Verringern des Drucks innerhalb des luftdichten Behälters ohne ein Befestigungsbauteil wie beispielsweise eine Zugstange oder eine Mutter zu verwenden, kann die Anpassungseigenschaft des tafelförmigen Bauteils an das thermoelektrische Umwandlungsmodul verbessert werden. Des Weiteren, da ein Befestigungsbauteil, wie beispielsweise eine Schraube oder eine Mutter, nicht verwendet wird, kann die Freiheit in der Planung oder der Gestaltung verbessert werden und das Gewicht kann verringert werden. Des Weiteren passt das flexible tafelförmige Bauteil auch in einem Fall, in dem eine unebene oder raue Fläche des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls in Kontakt mit dem flexiblen tafelförmigen Bauteil ist, indem es der Form der Fläche folgend verformt wird. Daher ist es nicht notwendig die Zusammensetzgenauigkeit und Größengenauigkeit zu verbessern, um einen gleichmäßigen Kontakt des tafelförmigen Bauteils und des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls zu erhalten und daher kann die Produktivität verbessert werden und die Kosten können verringert werden.
  • Die vorliegende Erfindung weist einen Aspekt auf, in dem ein Verformungsteil um das thermoelektrische Umwandlungsmodul herum im flexiblen tafelförmigen Bauteil angeordnet ist, das durch Druckunterschied verformt wird. In dieser Hinsicht kann durch Verformung des Verformungsteils, ein Teil des flexiblen tafelförmigen Bauteils, das dem thermoelektrischen Bauteil gegenüberliegt, das einem Innenseitenteil des Verformungsteils entspricht, leicht zur Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls verformt werden und somit wird die Anpassungseigenschaft an das thermoelektrische Umwandlungsmodul weiter verbessert.
  • Des Weiteren weist die vorliegende Erfindung einen Aspekt auf, in dem ein Wärmeaustauschmittel zum Verbessern des Kühlens auf dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite in einem Zustand angeordnet ist, in dem die Flexibilität des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite erhalten bleiben kann. In dieser Hinsicht wird Wärme vom tafelförmigen Bauteil der Kühlseite zum Wärmeaustauschmittel geleitet und die Wärme von diesem abgestrahlt und die Kühleffizienz des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls durch das tafelförmige Bauteil der Kühlseite ist verbessert. Da die Wärmeaustauschmittel die Flexibilität des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite erhalten können, kann die Verbesserung der Anpassungseigenschaft des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul, die eine Funktion und eine Wirkung der vorliegenden Erfindung ist, beibehalten werden.
  • Als Wärmeaustauschmittel kann ein Flexibilität aufweisendes Wärmeaustauschbauteil genannt werden oder ein Aufbau in dem mehrere isolierte Wärmeaustauschbauteile verteilt angeordnet und mit dem tafelförmigen Bauteil der aus einem flexiblen tafelförmigen Bauteil bestehenden Kühlseite in Kontakt sind.
  • Des Weiteren weist die vorliegende Erfindung einen Aspekt auf, in dem ein hohler Teil von dem tafelförmigen Bauteil der Heizseite gebildet wird, das thermoelektrische Umwandlungsmodul um den hohlen Teil herum angeordnet ist, das tafelförmige Bauteil der Kühlseite außerhalb des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls angeordnet ist und ein Heizfluid durch den hohlen Teil geführt wird, so dass das tafelförmige Bauteil der Heizseite erwärmt wird. In dieser Hinsicht kann das tafelförmige Bauteil der Heizseite effektiv erwärmt werden, ohne das Heizfluid zu verteilen, indem das Heizfluid durch den hohlen Teil geführt wird.
  • Des Weiteren weist die vorliegende Erfindung einen Aspekt auf, in dem Kühlfluid zugeführt wird und das Kühlfluid mit dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite in Kontakt ist und eine Kühlkammer innerhalb derer der Druck durch das Kühlfluid erhöht werden kann, angeordnet ist. Diesbezüglich ist, auch wenn der Innendruck der Kühlkammer durch Zuführen des Kühlfluides erzeugt wird, das tafelförmige Bauteil der Kühlseite (flexibles tafelförmiges Bauteil) mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in einem zusammengedrückten bzw. zusammengepressten Zustand in Kontakt. Daher kann das tafelförmige Bauteil der Kühlseite an das thermoelektrische Umwandlungsmodul in einem gleichmäßig zusammengedrückten bzw. zusammengepressten Zustand angepasst werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anpassungseigenschaft des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite an das thermoelektrische Umwandlungsmodul, das, um einen Temperaturunterschied in dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul zu erzeugen, an einer Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmodul angeordnet ist, verbessert werden ohne die Vorrichtung zu verkomplizieren und Kosten zu erhöhen und zusätzlich kann die Freiheit in der Planung oder dem Designen verbessert werden und Gewicht reduziert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine allgemeine Schrägansicht der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Ansicht entlang der Richtung des Pfeils II in 1.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang III-III in 2.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang IV-IV in 2.
  • 5 ist eine Schrägansicht, die einen Aufbau eines Gehäuses des luftdichten Behälters der Erzeugungsvorrichtung zeigt, 5A zeigt einen auseinandergenommenen Zustand und 5B zeigt einen zusammengesetzten Zustand.
  • 6 ist eine Vorderansicht, die das thermoelektrische Umwandlungsmodul der Erzeugungsvorrichtung zeigt.
  • 7 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Wärmeaustauschbauteils zeigt, das auf einer dünnen Platte des Gehäuses in der Erzeugungsvorrichtung angeordnet ist.
  • 8 ist eine allgemeine Schrägansicht der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Schrägansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Außenabdeckung und eine Abdichtabdeckung von der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels entfernt sind.
  • 10 ist eine Seitenansicht der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang XI-XI in 10.
  • 12 zeigt eine Vorderansicht der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht entlang XIII-XIII in 12.
  • 14A zeigt eine Vorderansicht und 14B eine Seitenansicht einer Erzeugungseinheit aus denen die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels aufgebaut ist.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell einen Aufbau des luftdichten Behälters und eines Endstückkühlteils in der Erzeugungseinheit der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, 15A zeigt einen Zustand vor dem Verbinden mit einem Kühlgehäuse und 15B zeigt einen Zustand in dem das Kühlgehäuse verbunden ist und ein innerer starrer Teil eines beweglichen Plattenteils von einer elastischen Platte auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul gedrückt wird.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell einen Aufbau des luftdichten Behälters und eines Zwischenkühlteils der Erzeugungseinheit des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt und der einen Zustand zeigt, in dem der innere starre Teil von einer zwischen inneren starren Teilen des beweglichen Plattenteils nach Art eines Sandwiches angeordneten elastischen Platte auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul gedrückt wird.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variante der elastischen Platte des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, 17A zeigt einen Zustand vor dem Verbinden mit dem Kühlgehäuse und 17B zeigt einen Zustand in dem das Kühlgehäuse verbunden ist und ein innerer starrer Teil eines beweglichen Plattenteils durch eine elastische Platte auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul gedrückt wird.
  • 18 ist eine Ansicht, die eine andere Variante der elastischen Platte des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, 18A zeigt einen Zustand vor dem Verbinden mit dem Kühlgehäuse und 18B zeigt einen Zustand in dem das Kühlgehäuse verbunden ist und ein innerer starrer Teil eines beweglichen Plattenteils durch eine elastische Platte auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul gedrückt wird.
  • 19 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell eine Umgebung eines Endstückkühlteils in einer Erzeugungseinheit der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, 19A zeigt einen Zustand bevor Druck innerhalb des luftdichten Behälters verringert wird und 19B zeigt einen Zustand bei dem Druck innerhalb des luftdichten Behälters verringert wird.
  • 20 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell eine Umgebung des Zwischenkühlteils in der Erzeugungseinheit des dritten Ausführungsbeispiels zeigt und der einen Zustand zeigt, bei dem Druck innerhalb des luftdichten Behälters verringert wird.
  • 21A zeigt eine Vorderansicht und 21B eine Seitenansicht einer Erzeugungseinheit aus denen die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
  • 22 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell den Aufbau eines Hauptteils des luftdichten Behälters einer Erzeugungseinheit des vierten Ausführungsbeispiels zeigt, 22A zeigt einen Zustand bevor ein beweglicher Plattenteil des Gehäuses verbunden wird und 22B zeigt einen Zustand in dem der bewegliche Plattenteil verbunden ist und ein innerer starrer Teil an das thermoelektrische Umwandlungsmodul in einem zusammengedrückten Zustand angepasst ist.
  • 23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variante des vierten Ausführungsbeispiels zeigt, das ist die Variante, in der eine Federplatte, die den elastischen Teil des beweglichen Plattenteils bildet kreisförmig ist, 23A zeigt einen Zustand bevor der bewegliche Plattenteil verbunden wird und 23B zeigt einen Zustand in dem der bewegliche Plattenteil verbunden ist.
  • Erklärung der Bezugszeichen
    • 11: Thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung, 12: Luftdichter Behälter, 122: Dünne Platte des Gehäuses (tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil der Kühlseite, flexibles tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil), 1221: Verformungsteil, 1251: Hauptplattenteil des Strömungsrohrs (tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil der Heizseite), 14: Thermoelektrisches Umwandlungsmodul, 15: Puffermaterial, 16: Wärmeaustauschmittel, 161, 162: Rippe (Wärmeaustauschbauteil), 351: Hohler Teil, 53a, 53b: Kühlmantel (Kühlkammer), W: Kühlwasser (Kühlfluid), H: Heizfluid.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Als Nächstes wird die erste von vier Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
  • [1] Erstes Ausführungsbeispiel
  • [1-1] Aufbau der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung
  • 1 bis 4 zeigen die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung (im Folgenden kurz als „Erzeugungsvorrichtung” bezeichnet) 11 des ersten Ausführungsbeispiels, 1 zeigt eine allgemeine Schrägansicht, 2 zeigt eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils II in 1 und 3 und 4 zeigen Querschnittsansichten entlang von III-III bzw. IV-IV in 2. Diese Erzeugungsvorrichtung 11 ist in einer quaderförmigen Form gebildet, in der die Gesamtheit flach ist (die X-Richtung in den 1, 3 und 4 ist die Längsrichtung) und enthält einen Wasserkühlmantel 13 und einen luftdichten Behälter 12, der in dem Wasserkühlmantel 13 enthalten ist.
  • Der luftdichte Behälter 12 hat einen Doppelröhrenaufbau, in dem eine Strömungsrohr 125 mit einer flachen Rohrform im Kernstück des Gehäuses 120 enthalten ist, das eine flache Rohrform hat. Ein Raum zwischen dem Gehäuse 120 und der Strömungsrohr 125 ist ein einen verringerten Druck aufweisender Raum 129 und jede der Öffnungen beider Enden in der X-Richtung des verringerten Druck aufweisenden Raums 129 ist luftdicht mit einer Abdichtabdeckung 126 verschlossen. Der Wasserkühlmantel 13 ist in einer flachen Rohrform nahezu konform mit der Außenform des luftdichten Behälters 12 gebildet. Beide in dem Mantel enthaltenen Endteile der Öffnungsseite des luftdichten Behälters 12 ragen über beide Endöffnungen des Wasserkühlmantels 13 hinaus.
  • Wie in 5 gezeigt, wird das Gehäuse 120 aufgebaut aus: einem starren Teil 121 mit einem Paar von Rahmenplatten 1210, wobei die Platten sich parallel über einen bestimmten Abstand in einer vertikalen Richtung (Z-Richtung) gegenüberliegen; die Rahmenplatte 1210 besteht aus einem rechteckigen Außenrahmenplattenteil 1211 und einem Innenrahmenplattenteil 1212, der das Innere des Außenrahmenplattenteils 1211 in zwei voneinander entlang der Längsrichtung (X-Richtung) getrennte Löcher 1213 teilt; Kanten des Außenrahmenplattenteils 1211 entlang der Längsrichtung sind durch Seitenplattenteile 1215 verbunden; und Öffnungsrohrteilen 1217, die Öffnungen 1218 an beiden Endteilen entlang der Längsrichtung bilden und einer rechteckigen dünnen Platte (tafelförmiges Bauteil der Kühlseite, flexibles tafelförmiges Bauteil) 122, die die beiden Löcher 1213 der unteren und oberen Rahmenplatten 1210 des starren Teils 121 verschließt. Die dünne Platte 122 ist flexibel und hat eine Größe, die die beiden Löcher 1213 durch ein tafelförmiges elastisch in obere und untere Richtungen verformbares Material verschließen kann. Die dünne Platte 122 ist mit dem Umfang der Löcher 1213 (Außenfläche des Außenrahmenplattenteils 1211 und des Innenrahmenplattenteils 1212) von außerhalb des starren Teils 121 durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden. Als Material der dünnen Platte 122 ist eine metallische Platte mit Hitze- und Oxidationsbeständigkeit, wie zum Beispiel Edelstahl, wie beispielsweise SUS444 oder Aluminium wünschenswert, die eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,1 mm hat.
  • Das innerhalb des Gehäuses 120 enthaltene Strömungsrohr 125, ist derart aufgebaut, dass Kanten entlang der Längsrichtung eines Paares von oberen und unteren rechteckigen Hauptplattenteilen (tafelförmiges Bauteil der Heizseite) 1251, die parallel zu den oberen und unteren Rahmenplatten 1210 des Gehäuses 120 sind, mit den Seitenplattenteilen 1252 verbunden sind, die parallel zu den Seitenplattenteilen 1215 des Gehäuses 120 sind. Die Außenfläche beider Endöffnungen von diesen ist mit der Innenfläche des Öffnungsrohrteils 1217 des starren Teils 121 des Gehäuses 120 über die Verschlussabdeckung 126 verbunden, die einen U-förmigen in das Innere hineinragenden Querschnitt und eine im Allgemeinen ovale Form hat.
  • Das Innere des Strömungsrohrs 125 bildet einen Heizfluidpfad 1253 durch den das Heizfluid H (siehe 3 und 4) von einer Öffnung zu der anderen Öffnung fließt. In dem Heizfluidpfad 1253 sind Rippen 1254 angeordnet, durch die Wärme von dem Heizfluid H zur Flussröhre 125 geleitet wird. Als Rippe 1254 kann beispielsweise eine gerippte durch Biegen eines tafelförmigen bzw. flächigen Materials gebildete Platte verwendet werden. Die Rippe 1254 und die Verschlussabdeckung 126 sind mit dem starren Teil 121 bzw. des Strömungsrohrs 125 durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Rippe 1254 nur angeordnet wird, wenn dies notwendig ist und es Fälle gibt, in denen ein hohler Raum im Heizfluidpfad 1253 ohne Verwendung der Rippe 1254 gebildet werden kann.
  • Ein Material ähnlich zu der dünnen Platte 122 wird als ein Material des starren Teils 121 des Gehäuses 120 verwendet, das den luftdichten Behälter 12, das Strömungsrohr 125 und die Verschlussabdeckung 126 bildet. In einem solchen luftdichten Behälter 12 ist das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 an jedem der zwei Räume zwischen der dünnen Platte 122 des Gehäuses 120 und dem Hauptplattenteil 1251 des Strömungsrohrs 125 angeordnet.
  • Wie in 6 gezeigt, ist das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 derart aufgebaut, dass eine der Seitenflächen und die andere der Seitenflächen der mehreren planar bzw. eben angeordneten thermoelektrischen Umwandlungselemente 141 in Reihe und in einem Zick-Zack durch aus rechteckigen Metallplatten, wie beispielsweise Kupferplatten, gebildete Elektroden 142 verbunden sind und die Elektroden 142 einer Seitenfläche mit der Innenfläche des Hauptplattenteils 1251 des Strömungsrohrs 125 durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden sind. Des Weiteren liegen die Elektroden 142 der anderen Flächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 der Innenfläche der dünnen Platte 122 des Gehäuses 120 gegenüber und Puffermaterial 15 wird zwischen der dünnen Platte 122 und den Elektroden 142 nach Art eines Sandwiches gehalten. Das heißt, die dünne Platte 122 ist über das Puffermaterial 15 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 in Kontakt.
  • Eine Schichtform mit Flexibilität ist als Puffermaterial 15 wünschenswert, zum Beispiel wird eine dünne Kohlenstoffschicht oder dergleichen verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass obwohl in diesem Ausführungsbeispiel das Puffermaterial 15 zwischen der dünnen Platte 122 und dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 angeordnet ist, das Puffermaterial 15 nur verwendet wird, wenn dies notwendig ist und die dünne Platte 122 direkt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 in Kontakt sein kann.
  • Als thermoelektrisches Umwandlungselement 141, das das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 bildet, wird eine Art mit hoher Hitzebeständigkeitstemperatur verwendet, beispielsweise wird wünschenswerterweise ein Silizium-Germanium-Typ, ein Magnesium-Silizium-Typ, ein Mangan-Silizium-Typ, ein Eisensilicid-Typ oder dergleichen verwendet. Der einen verringerten Druck aufweisende Raum 129 im luftdichten Behälter 12, in dem das thermoelektrische Modul 14 enthalten ist, wird durch das Gehäuse 120, das aus dem starren Teil 121 und der dünnen Platte 122, des Strömungsrohrs 125 und der Abdichtabdeckung 126 besteht, in einem luftdichten Zustand verschlossen.
  • Wie in 4 gezeigt (eine Beschreibung der Rippe 1254 ist in 4 weggelassen), bildet ein der Umgebung des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 entsprechender Teil der dünnen Platte 122 einen Verformungsteil 1221 mit einer Querschnittsform eines Dreiecks, der zur Seite des Strömungsrohrs 125, entlang des gesamten Umfangs hervorragt. Dieser Verformungsteil 1221 ist zwischen Innenumfang des Lochs 1213 und dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 gebildet.
  • Der luftdichte Behälter 12 ist in dem Wasserkühlmantel 13 enthalten. Wie oben beschrieben ist der Wasserkühlmantel 13 in einer flachen nahezu mit der Außenform des luftdichten Behälters 12 konformen Rohrform aufgebaut und der Öffnungsrohrteil 1217 ragt an beiden Ende des luftdichten Behälters 12 von den Öffnungen beider Enden des Wasserkühlmantels 13 hervor. Verschlussabdichtteile 131, die an beiden Öffnungsenden des Wasserkühlmantels 13 gebildet und nach innen gebogen sind, sind mit einer Außenfläche des Außenrahmenplattenteils 1211 des starren Teils 121 des luftdichten Behälters 12 durch ein Mittel, beispielsweise Löten, in einem luftdichten Zustand verbunden. Ein Raum innerhalb des Wasserkühlmantels 13, d. h., ein Raum der zwischen dem starren Teil 121 und dem Wasserkühlmantel 13 gebildet ist, fungiert als Kühlraum 132 zum Kühlen der dünnen Platte 122 durch Zuführen von Kühlwasser in diesem. Einlass und Auslass 133 für Kühlwasser sind an den Kernstücken bzw. Mittenabschnitten des Wasserkühlmantels 13 angeordnet, die jedem Seitenplattenteil 1215 des Gehäuses entsprechen.
  • Insgesamt sind vier thermoelektrische Umwandlungsmodule 14 in dem luftdichten Behälter 12 enthalten und diese thermoelektrischen Umwandlungsmodule sind in Reihe geschaltet. Elektrizität wird an der Außenseite von zwei Leitungsdrähten bzw. Kabel, die „+” und „–„ sind, erhalten, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Die Kabel 149 sind nach außen gezogen, wobei sie die Seitenplattenteile 1215 des luftdichten Behälters 12 und des Wasserkühlmantels 13 durchstoßen und das Durchstoßloch des Kabels auf dem Seitenplattenteil 1215 und dem Wasserkühlmantel 13 derart behandelt wird, dass das Loch luftdicht verschlossen ist.
  • An einer dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 entsprechenden Stelle des Kühlraums 132 ist das Wärmeaustauschmittel 16 mit der dünnen Platte 122 verbunden. Das Wärmeaustauschmittel 16 fördert das Kühlen durch Abstrahlen der Wärme von der dünnen Platte 122, indem es im Kontakt mit Kühlwasser ist, das im Kühlraum 132 zugeführt wird und in diesem strömt und das Wärmeaustauschmittel 16 ist in einem Zustand angeordnet, durch den die Flexibilität der dünnen Platte 122 nicht behindert wird, das heißt, in einem Zustand in dem die Flexibilität der dünnen Platte 122 beibehalten wird.
  • Als Wärmeaustauschmittel 16, das die Flexibilität der dünnen Platte 122 erhalten kann, kann ein Mittel bestehend aus einem Wärmeaustauschbauteil einer Flexibilität aufweisenden Rippe oder dergleichen genannt werden. Des Weiteren kann sogar ein Wärmeaustauschbauteil aus einer harten Rippe oder dergleichen verwendet werden, so lange die mehreren isolierten Wärmeaustauschbauteile getrennt voneinander angeordnet sind und mit der dünnen Platte 122 derart im Kontakt sind, dass die Flexibilität der dünnen Platte 122 erhalten bleibt.
  • Als solch ein wie in 7A gezeigtes Wärmeaustauschbauteil kann ein Aufbau genannt werden, in dem mehrere nadelförmige Rippen 161 gleichmäßig auf der dünnen Platte 122 stehend angeordnet und verbunden sind. Zusätzlich kann ein wie in 7B gezeigter Aufbau genannt werden, in dem kurze dünne Plattenrippen 162 versetzt und in einer Hahnentrittanordnung auf der dünnen Platte 122 stehend verbunden, angeordnet sind.
  • Der luftdichte Behälter 12 wird luftdicht abgedichtet, indem die Luft aus dem den verringerten Druck aufweisenden Raum 129 von einem Auslass zum Druckverringern und Verschließen gezogen wird, der an einem bestimmten Ort gebildet wird und nicht in der Figur dargestellt ist, so dass ein vorbestimmter Druck (beispielsweise ungefähr 1 bis 100 Pa) im verringerten Druck aufweisenden Raum 129 erreicht wird und indem der Auslass zum Druckverringern und Abdichten verschweißt wird. Hierdurch tritt ein Druckunterschied in dem verringerten Druck aufweisenden Raum 129 im luftdichten Behälter 12 auf, das heißt, der Druck wird geringer als die Außenatmosphäre und die dünne Platte 122 des Gehäuses 120 nimmt eine Kraft auf, die auf die Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 durch den Druckunterschied drückt.
  • [1-2] Funktionsweise der Erzeugungsvorrichtung
  • In der Erzeugungsvorrichtung 11, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, wird das Kühlwasser in den Kühlraum 132 durch einen Einlass und Auslass 133 des Kühlwassermantels 13 eingeführt und das Kühlwasser wird von dem anderen Einlass und Auslass 133 abgezogen, so dass das Kühlwasser in dem Kühlraum 132 in einem Zustand fließt, in dem das Kühlwasser in den Kühlraum 132 gefüllt wird, um die dünne Platte 122 des luftdichten Behälters 12 zu kühlen. Zusätzlich fließt das Heizfluid H mit einer hohen Temperatur durch den Heizfluidpfad 1253 in dem Strömungsrohr 125 von einer Öffnung zur anderen Öffnung, um das Strömungsrohr 125 zu erwärmen. Die Kühlung der dünnen Platte 122 wird durch das Wärmeaustauschmittel 16 gefördert, das von dem Kühlwasser gekühlt wird. Die Temperatur der dünnen Platte 122, die gekühlt wird, wird zu einer Außenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 geleitet und die Außenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 wird gekühlt. Andererseits wird die Temperatur des Hauptplattenteils 1251 des Strömungsrohrs 125, das erwärmt wird, zu einer Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 geleitet und die Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 wird erwärmt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel fungiert die dünne Platte 122 des Gehäuses 120 als tafelförmiges Bauteil der Kühlseite und der Hauptplattenteil 1251 des Strömungsrohrs 125 fungiert als tafelförmiges Bauteil der Heizseite. Wie oben beschrieben, erzeugt das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 Elektrizität, indem ein Temperaturunterschied zwischen der Außenflächenseite und der Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 erzeugt wird und die Elektrizität kann von den Kabeln 149 erhalten werden.
  • Beispielsweise kann Heizabgas, das von einer Fabrik oder Müllverbrennungsanlage erzeugt wird oder Abgas von Fahrzeugen, als Heizfluid H in der Erzeugungsvorrichtung 11 dieses Ausführungsbeispiels verwendet werden.
  • [1-3] Funktionsweise und Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels
  • Bei der Erzeugungsvorrichtung 11 des ersten Ausführungsbeispiels wird, wie oben beschrieben, durch den Druckunterschied zwischen dem verringerten Druck aufweisenden Raum 129 innerhalb des luftdichten Behälters 12 und außerhalb von diesem, die dünne Platte 122 des Gehäuses 120 auf die Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 gedrückt bzw. gepresst. Die dünne Platte 122 ist, während sie gedrückt bzw. gepresst wird, mit der Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 über das Puffermaterial 15 in Kontakt.
  • Da die dünne Platte 122 und das Puffermaterial 15 hier flexibel sind, verformt sich die dünne Platte 122 der Form der Fläche der Elektroden 142 des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 folgend, das eine gegenüberliegende Fläche zur dünnen Platte 122 ist und ist vollständig in Kontakt. Hierdurch wird die dünne Platte 122 an das thermoelektrischen Umwandlungsmodul 14 über das Puffermaterial 15 in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand angepasst und die Anpassungseigenschaft ist verbessert. Im Ergebnis ist die Kühleffizienz der Elektroden 142 der Kühlseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 erhöht und der Temperaturunterschied, der an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 abgegeben wird, ist auch erhöht, wodurch die Energieerzeugungsleistung verbessert ist. Obwohl das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 von der dünnen Platte 122 zusammengedrückt wird, wird es von dem Puffermaterial 15, das zwischen diesen angeordnet ist geschützt.
  • Des Weiteren kann die dünne Platte 122 in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 ohne Komplikationen und hohe Kosten angepasst werden, da die dünne Platte 122, die das tafelförmige Bauteil der Kühlseite ist, an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 durch Einsatz von verringertem Druck ohne Verwendung eines Bauteils zum Befestigen, wie beispielsweise eine Zugstange oder eine Mutter, angepasst wird.
  • Des Weiteren kann die Freiheit in der Planung oder der Gestaltung verbessert werden und das Gewicht verringert werden, da das Bauteil zum Befestigen, wie beispielsweise eine Schraube und eine Mutter, nicht verwendet wird.
  • Des Weiteren passt sich die dünne Platte 122 der in Kontakt befindlichen Fläche an und verformt sich, um sich dieser anzupassen, selbst in einem Fall in dem die in Kontakt befindliche Fläche der Elektroden 142 des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14, mit dem die dünne Platte 122 über das Puffermaterial 15 in Kontakt ist, uneben oder rau ist. Daher ist es, um die Seite des Gehäuses 120 und die Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 gleichmäßig in Kontakt zu bringen nicht nötig die Anpassungsgenauigkeit und Größengenauigkeit zu verbessern und als Ergebnis kann eine Verbesserung der Produktivität und eine Verringerung der Kosten erreicht werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel bildet ein der Umgebung des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 entsprechender Teil der dünnen Platte 122 den Verformungsteil 1221. Durch Verformen des Verformungsteils 1221 durch den Druckunterschied wird die dünne Platte 122 leicht zur Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 verformt und dadurch wird die Anpassungseigenschaft an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 verbessert.
  • Des Weiteren wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Temperatur der dünnen Platte 122, die das tafelförmige Bauteil der Kühlseite ist zu dem Wärmeaustauschmittel 16 geleitet und dann wird die Wärme abgestrahlt und die Kühleffizienz des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 durch die dünne Platte 122 verbessert. Da das Wärmeaustauschmittel 16 die Flexibilität der dünnen Platte 122 erhalten kann, kann der Effekt der verbesserten Anpassungseigenschaft der dünnen Platte 122 an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 erhalten bleiben.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel ein praktisches Beispiel ist und die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist und dass vielfältige Varianten bezüglich eines geeigneten Aufbaus möglich sind, so lange sie die vorliegende Erfindung enthalten. Zum Beispiel wird das flexible tafelförmige Bauteil als tafelförmiges Bauteil der Kühlseite (die dünne Platte 122) im ersten Ausführungsbeispiel verwendet, wobei es möglich, ist einen Aufbau zu verwenden in dem ein flexibles tafelförmiges Bauteil als Hauptplattenteil 1251 des Strömungsrohrs 125 verwendet wird, das heißt, das tafelförmige Bauteil der Heizseite wird auf der gegenüberliegenden Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 14 angeordnet.
  • [2] Zweites Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 8 bis 18 erläutert.
  • [2-1] Gesamtaufbau der thermoelektrischen Umwandlungserzeugungsvorrichtung
  • 8 bis 13 zeigen die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung 1 (im Folgenden als „Erzeugungsvorrichtung” bezeichnet) des zweiten Ausführungsbeispiels. Diese Erzeugungsvorrichtung 1 hat einen Aufbau in dem mehrere Erzeugungseinheiten 2, jede mit einem luftdichten Behälter 3, parallel entlang der Y-Richtung geschichtet sind, wobei jede Einheit einen Kühlteil 5A nach Art eines Sandwiches zwischen diesen einschließt und wobei ein Kühlteil 5B auch an beiden Seitenflächen der Gesamtvorrichtung 1, das heißt, an beiden Endteilen entlang der Y-Richtung angeordnet ist. Die Anzahl an Erzeugungseinheiten 2 ist frei wählbar und in diesem Fall, ist ein Aufbau der Erzeugungsvorrichtung 1 gezeigt, in dem vier Erzeugungseinheiten 2 geschichtet sind.
  • Der luftdichte Behälter 3 ist aufgebaut aus einem Gehäuse 30, das annähernd eine quaderkastenförmige Form hat, die im Querschnitt (Y-Z Querschnitt) entlang der Z-Richtung länger ist, eines Strömungsrohrs 35 mit einer flachen Rohrform, die in einem Kernstück bzw. Mittenabschnitt des Gehäuses angeordneten Querschnitt entlang der Z-Richtung länger ist und einer Verschlussabdichtabdeckung 38 (siehe 13), die Öffnungen an beiden Enden entlang der X-Richtung verschließt bzw. abdichtet. Sowohl das Gehäuse 30 als auch das Strömungsrohr 35 haben Öffnungen an beiden Enden entlang der X-Richtung und innerhalb des Strömungsrohrs 35 ist ein hohler Teil 351 gebildet, in dem unten beschriebenes Heizfluid entlang der X-Richtung fließt.
  • Wie in 14 gezeigt wird das Gehäuse 30 in einer annähernd quaderkastenförmigen Form von einem Paar beweglicher Plattenteile (tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil der Kühlseite) 31, die sich gegenüberliegen und parallel zur X-Z Ebene sind und einem Paar von Endplattenteilen 32 mit einer flachen planaren bzw. ebenen Form, die obere und untere Kanten der beweglichen Plattenteile 31 verbinden, gebildet. Zusätzlich wird das Strömungsrohr 35 in einer flachen Rohrform von einem Paar Innenplattenteilen (tafelförmiges bzw. flächiges Bauteil der Heizseite) 36 die sich gegenüberliegen und parallel zur X-Z Ebene sind und einem Paar von Biegeteilen 37 mit einem halbkreis-bogenförmigen Querschnitt, die obere und untere Kanten der Innenplattenteile 36 verbinden, gebildet.
  • Innerhalb des Strömungsrohrs 35, das heißt, in dem hohlen Teil 351 des luftdichten Behälters 3 sind Rippen 352 angeordnet. Die Rippe 352 ist in einer Wellblechform durch Biegen eines tafelförmigen bzw. flächigen Materials gebildet und durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, in einem Zustand verbunden, in dem die Außenseite der gebogenen Teile mit einer Innenfläche des Innenplattenteils 36 in Kontakt ist.
  • Innerhalb des luftdichten Behälters 3, das heißt, zwischen der Innenfläche des Gehäuses 30 und der Außenfläche des Strömungsrohrs 35, ist ein Innenraum 3a mit einer annähernd kreisförmigen Form gebildet, in dem der Längsquerschnitt länger entlang der Z-Richtung ist. Im Innenraum 3a sind an beiden Seiten der Y-Richtung die thermoelektrischen Umwandlungsmodule 4 in jedem Raum in einem Zustand angeordnet, in dem das Modul nach Art eines Sandwiches zwischen dem beweglichen Plattenteil 31 des Gehäuses 30 und dem Innenplattenteil 36 des Strömungsrohrs 35 angeordnet ist.
  • Die mehreren luftdichten Behälter 3, von denen jeder einen Innenraum 3a hat, in dem die thermoelektrischen Umwandlungsmodule 4 in Paaren in beiden Regionen der Y-Richtung angeordnet sind, sind parallel entlang der Y-Richtung in einem Zustand geschichtet, in dem der Kühlteil 5A nach Art eines Sandwiches zwischen den beweglichen Plattenteilen 31, wie in 11 und 13 gezeigt, angeordnet ist. Des Weiteren ist der Kühlteil 5B auch auf jeder der Außenflächen des beweglichen Plattenteils 31 beider Enden entlang der Y-Richtung angeordnet. Im Folgenden wird der Kühlteil 5A zwischen den luftdichten Behältern 3 als „Zwischenkühlteil 5A” bezeichnet und der Kühlteil 5B an beiden Enden der Y-Richtung wird als „Endstückkühlteil 5B” bezeichnet.
  • Das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 ist wie in 15 gezeigt aufgebaut, indem die planar bzw. eben angeordneten einen der Seitenflächen und die anderen der Seitenflächen der mehreren thermoelektrischen Umwandlungselemente 41 in einem Zick-Zack durch Elektroden 42 verbunden sind, die beispielsweise aus Kupfer gemacht sind und wobei die Elektroden 42 einer Flächenseite mit der Innenfläche des Innenplattenteils 36 des Strömungsrohrs 35 durch Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden sind. Des Weiteren sind die Elektroden 42 der anderen Flächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 mit der Innenfläche eines unten beschriebenen inneren starren Teils 312 des beweglichen Plattenteils 31 des Gehäuses 30 in Kontakt. Das heißt, das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 ist nicht mit dem inneren starren Teil 312 verbunden und sie können relativ zueinander entlang ihrer Kontaktfläche bewegt werden.
  • Als ein thermoelektrisches Umwandlungselement 41, das das thermoelektrische Umwandlungsmodul 14 aufbaut, wird eine Art mit hoher Hitzebeständigkeitstemperatur verwendet, beispielsweise wird wünschenswerterweise eine Art des Silizium-Germanium-Typs, des Magnesium-Silizium-Typs, des Mangan-Silizium-Typs, des Eisensilicid-Typs oder dergleichen verwendet. Ein Anschlusspaar 43 ist mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 verbunden, um Elektrizität zu erhalten. In diesem Fall sind, wie in 14A gezeigt, die Anschlüsse 43 nach oben in den oberen Teil des Innenraums 3a gezogen und die Anschlüsse 43 ragen nach außen hervor, indem sie den Endplattenteil 32 der oberen Seite des luftdichten Behälters 3 durchstoßen. Das Durchstoßloch des Anschlusses 43 auf dem Endplattenteil 32 wird derart behandelt, dass das Loch luftdicht verschlossen bzw. abgedichtet ist.
  • Wie in 13 gezeigt, wird eine Öffnung auf der X-Seite des Innenraums 3a des luftdichten Behälters von einer Abdichtabdeckung 38, die einen U-förmigen in das Innere hineinragenden Querschnitt und eine im Allgemeinen ovale Form hat, verschlossen bzw. abgedichtet. Die Abdichtabdeckung 38 ist luftdicht mit der Innenfläche eines unten beschriebenen äußeren starren Teils 311 des beweglichen Plattenteils 31 und der Außenfläche des Endteils der X-Richtung des Strömungsrohrs 35 verbunden. Der Innenraum 3a des luftdichten Behälters 3 wird luftdicht durch das Gehäuse 30, das Strömungsrohr 35 und die Abdichtabdeckung 38 verschlossen bzw. abgedichtet. Wie in 8 und 10 gezeigt, ist eine Außenabdeckung 33 mit beiden Endflächen in der X-Richtung des Gehäuses 30 jedes luftdichten Behälters verbunden, dass heißt, beide Seiten in der X-Richtung der Vorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung sind von dieser Außenabdeckung 33 abgedeckt. Die zwei Endteile in der X-Richtung jedes Strömungsrohrs 35 ragen von jedem Gehäuse 30 hervor und diese hervorragenden Endteile ragen nach außen hervor, wobei sie das auf der Außenabdeckung 33 gebildete Strömungsrohreinfuhrloch 331 durchdringen.
  • [2-2] Aufbau des luftdichten Behälters
  • Wie in 14 gezeigt, enthält der bewegliche Plattenteil 31, der das Gehäuse 30 des luftdichten Behälters 3 bildet, den äußeren starren Teil 311, der derart gebildet ist, dass seine Außenform die Form eines rechteckigen Rahmens hat, den inneren starren Teil 312, der innerhalb des äußeren starren Teils 311 gebildet wird und eine gleiche Dicke wie der äußere starre Teil 311 hat und ein Verformungsteil 313, der dünner als die starren Teile 311 und 312 ist und der angeordnet ist einen zwischen dem äußeren starren Teil 311 und dem inneren starren Teil 312 gebildeten Abstand 314 mit einer bestimmten Breite zu blockieren.
  • Die Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 ist annähernd in einer ovalen Form gebildet und die Außenkante 312a des inneren starren Teils 312 ist annähernd in einer ovalen Form gebildet, wobei die Außenkante 312a mit einem bestimmten Abstand 314 von der Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 angeordnet ist. Eine dünne Flexibilität aufweisende Platte 315 ist mit der Außenfläche des inneren starren Teils 312 durch Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden. Diese dünne Platte 315 hat eine ausreichende Größe, um den Abstand 314 zwischen den starren Teilen 311 und 312 abzudecken und die Außenfläche des äußeren starren Teils 311 zu erreichen und der Außenkantenteil von dieser ist mit der Außenfläche des äußeren starren Teils 311 durch Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden. Es wird ein Zustand beibehalten, in dem die starren Teile 311 und 312, während sie innerhalb der gleichen Ebene vorhanden sind, durch diese dünne Platte 315 verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die starren Teile 311 und 312 in der gleichen Ebene vorhanden; das Verhältnis der Lage der starren Teile 311 und 312 ist jedoch nicht auf dieses beschränkt und es kann ein Aufbau gewählt werden, in dem sie durch die dünne Platte 315 verbunden sind, während eine von ihnen nach innen versetzt ist.
  • Der Teil, in dem die dünne Platte 315 den Abstand 314 abdeckt, bildet den annähernd kreisförmigen Flexibilität aufweisenden Verformungsteil 313 und wie in 15 gezeigt, wird ein konvexer nach innen ragender Linienteil 313a an dem Kernstück bzw. Mittenabschnitt in der Breiten-Richtung des Verformungsteils 313 entlang dem vollständigen Umfang gebildet. Der Verformungsteil 313 ist derart angeordnet, dass er sich von der Außenseite der umlaufenden Kantenfläche 312b des inneren starren Teils 312 zur Außenseite der Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 erstreckt. Die zwei Kanten in der Z-Richtung des äußeren starren Teils 311 sind derart gebildet, dass sie sich mit dem Endplattenteil 32 vereinigen. Das heißt, beide Seiten der äußeren starren Teile 311 sind ganzheitlich bzw. einstückig auf einem Paar von oberen und unteren Endplattenteilen 32 gebildet und der innere starre Teil 312 ist mit dem äußeren starren Teil 311 über die dünne Platte 315 verbunden, um das Gehäuse 30 zu bilden. Der innere starre Teil 312 hat eine ausreichende Größe, um das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 abzudecken und ist mit der gesamten Fläche auf einer Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 in Kontakt.
  • Wie in 8 gezeigt, sind mehrere Auslässe zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 auf dem Endplattenteil 32 der oberen Seite des luftdichten Behälters 3 angeordnet und Druck im Innenraum 3a im luftdichten Behälter 3 wird durch Verwenden dieser Auslässe zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 verringert.
  • [2-3] Kühlteil und elastische Platte
  • Der Zwischenkühlteil 5A und der Endstückkühlteil 5B enthalten ein Kühlgehäuse 53A bzw. 53B. Das Kühlgehäuse 53A des Zwischenkühlteils A ist in einer Rahmenform gebildet, die der Umfangskante des äußeren starren Teils 311 des beweglichen Plattenteils 31 folgt, zwischen benachbarten äußeren starren Teilen 311 nach Art eines Sandwiches angeordnet ist und mit dem Außenumfangsteil dieser äußeren starren Teile 311 verbunden ist. Das heißt, in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind benachbarte Gehäuse 30 in einem Zustand, so dass die benachbarten äußeren starren Teile 311 gegenseitig über die Kühlgehäuse 53A verbunden sind. Ein Kühlmantel (Kühlkammer) 53a, der dadurch, dass er ein Pfad für Kühlwasser ist, den beweglichen Plattenteil 31 kühlt, wird innerhalb des Zwischenkühlteils A gebildet, das von dem Kühlgehäuse 53A und den beweglichen Plattenteilen 31 beider Seiten umgeben ist, die das Kühlgehäuse 53A nach Art eines Sandwiches einschließen.
  • Andererseits wird das Kühlgehäuse 53B des Endstückkühlteils 5B in einer Deckelform gebildet, der den beweglichen Plattenteil 31 des Endteils abdeckt und dessen Kante ist mit dem Außenumfangsteil des äußeren starren Teils 311 verbunden, während ein flacher auf einer Seite gebildeter konkaver Teil auf die Seite des beweglichen Plattenteils 31 gerichtet ist. Das Innere des Endstückkühlteils 5B, das von der Innenseite des Kühlgehäuses 53B umgeben ist und das beweglichen Plattenteil 31 und ein Kühlmantel 53b, der den beweglichen Plattenteil 31 kühlt, indem er mit Kühlwasser versorgt wird, sind gebildet.
  • Ein Kühlwasserzufuhreinlass 51 ist an der unteren Endfläche der Kühlgehäuse 53A und 53B des Zwischenkühlteils 5A und des Endstückkühlteils 5B gebildet und ein Kühlwasserabflussauslass 52 ist auf der oberen Endfläche von diesen gebildet. Der Kühlwasserzufuhreinlass 51 und der Kühlwasserabflussauslass 52 sind in der Mitte der X-Richtung gebildet und eine nicht gezeigte Kühlwasserversorgungsrohr und ein Abflussrohr sind mit dem Kühlwasserzufuhreinlass 51 bzw. dem Kühlwasserabflussauslass 52 verbunden.
  • In den Kühlmänteln 53a und 53b des Zwischenkühlteils 5A und des Endstückkühlteils 5B sind mehrere elastische Platten 70 angeordnet, die den inneren starren Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 zusammendrücken, um diesen in Kontakt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 zu bringen.
  • Wie in 15B gezeigt, sind die mehreren elastischen Platten 70 im Endstückkühlteil 5B zusammengedrückt und zwischen dem Kühlgehäuse 53B und dem inneren starren Teil 312 nach Art eines Sandwiches eingeschlossen. Die elastische Platte 70 hat eine Rippenform von der der Querschnitt in einer gerippten Form gebildet ist und ein Endteil von dieser ist mit der Innenfläche des Kühlgehäuses 53B verbunden und der andere Endteil steht nur mit dem inneren starren Teil 312 in Kontakt, ohne verbunden zu sein.
  • 15A zeigt einen Zustand bevor das Kühlgehäuse 53B mit dem äußeren starren Teil 311 des beweglichen Plattenteils 31 verbunden wird und der andere Endteil der elastischen Platte 70 der Seite des inneren starren Teils 312, der in einem ungebundenen Zustand ist, mit der Außenfläche des inneren starren Teils 312 in Kontakt ist. In dieser Situation ist die mit dem äußeren starren Teil 311 verbundene Kante des Kühlgehäuses 53B getrennt und liegt dem äußeren starren Teil 311 gegenüber. Das Kühlgehäuse 53B wird zum beweglichen Plattenteil 31 bewegt, während es der Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft der elastischen Platte 70 widersteht, verbundene Kanten von diesem werden auf das äußere starre Teil 311 gedrückt und das Kühlgehäuse 53B wird mit dem äußeren starren Teil 311 verbunden, während es in diesem Zustand gehalten wird. Hierdurch wird die elastische Platte 70, in dem Fall, in dem das Kühlgehäuse 53B gegen den beweglichen Plattenteil 31 montiert ist, innerhalb des Kühlmantels 53b nach Art eines Sandwiches zwischen dem Kühlgehäuse 53B und dem inneren starren Teil 312 eingeschlossen, während es elastisch zusammengedrückt wird.
  • Wie in 16 gezeigt, ist eines der Endteile von den mehreren elastischen Platten 70, die in dem Kühlmantel 53a des Zwischenkühlteils 5A angeordnet sind, mit einem der inneren starren Teile 312 verbunden und die anderen Endteile von den mehreren elastischen Platten sind mit dem anderen inneren starren Teil 312 in Kontakt, aber nicht mit diesem verbunden. Wenn die benachbarten luftdichten Behälter 3 über das Kühlgehäuse 53A verbunden sind, werden die elastischen Platten 70 des Zwischenkühlteils 5A zusammengedrückt, indem benachbarte innere starre Teile 312 enger aneinander gebracht werden und dann nach dem Verbinden in einem sandwichartigen Zustand zwischen den inneren starren Teilen 312 gehalten werden.
  • Der luftdichte Behälter 3 wird luftdicht verschlossen bzw. abgedichtet, indem die Luft innerhalb des Innenraums 3a des luftdichten Behälters 3 von einem Auslass zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 abgezogen wird, so dass ein vorbestimmter Druck (beispielsweise ungefähr 1 bis 100 Pa) erreicht wird und indem der Auslass zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 verschweißt wird. Hierdurch tritt ein Druckunterschied in dem luftdichten Behälter 3 auf, das heißt, der Druck wird geringer als die Außenatmosphäre und der bewegliche Plattenteil 31 des Gehäuses 30 nimmt eine durch den Druckunterschied nach innen drückende Kraft auf.
  • 15B zeigt einen Zustand in dem der Druck des Innenraums 3a innerhalb des luftdichten Behälters 3 verringert ist und in dem Fall, in dem Druck innerhalb des Innenraums 3a verringert ist und das bewegliche Plattenteil 31 nach innen gedrückt wird, verformt sich der Flexibilität aufweisende Verformungsteil 313, so dass, wie in der Figur gezeigt, ein konvexer Linienteil 313a weiter nach innen ragt. Hierdurch ist der innere starre Teil 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 zusätzlich zu der Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft der elastischen Platten 70 in festerem Kontakt und passt sich gleichmäßig an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 an. In anderen Worten, realisiert die Verformung des Verformungsteils 313 das in Kontakt bringen der Fläche des inneren starren Teils 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4, so dass es gleichmäßig und stark an das thermoelektrische Umwandlungsmodul angepasst wird.
  • [2-4] Funktionsweise der Erzeugungsvorrichtung
  • In der Erzeugungsvorrichtung 1 mit dem obigen Aufbau, wird das Kühlwasser in die Kühlmäntel 53a und 53b eingeführt und fließt durch diese, um den beweglichen Plattenteil 31 des luftdichten Behälters 3 zu kühlen. Andererseits fließt das Heizfluid H mit hoher Temperatur durch jedes Strömungsrohr 35 von einem Ende zum anderen Ende, um die Strömungsrohre 35 zu erwärmen. Temperatur des beweglichen Plattenteils 31, das gekühlt wird, wird zu einer Außenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 geleitet und die Außenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 wird gekühlt. Andererseits wird die Temperatur des Innenplattenteils 36 des Strömungsrohrs 35, das erwärmt wird, zur Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 geleitet und die Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 wird erwärmt. Das Heizfluid H wird nicht verteilt, indem es im hohlen Teil 351 fließt und der Innenplattenteil 36 des Strömungsrohrs 35 wird effektiv erwärmt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel fungiert der bewegliche Plattenteil 31 des Gehäuses 30 als tafelförmiges Bauteil der Kühlseite und der Innenplattenteil 36 des Strömungsrohrs 35 fungiert als tafelförmiges Bauteil der Heizseite. Durch Bereitstellen eines Temperaturunterschiedes zwischen der Außenflächenseite und der Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4, wie oben beschrieben, erzeugt das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 Elektrizität und die Elektrizität kann von den Anschlüssen 43 erhalten werden.
  • Beispielsweise kann Heizabgas, das von einer Fabrik oder Müllverbrennungsanlage erzeugt wird oder Abgas von Fahrzeugen, als Heizfluid H in der Erzeugungsvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels verwendet werden.
  • [2-5] Funktionsweise und Wirkung des zweiten Ausführungsbeispiels
  • Bei der Erzeugungsvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels wird der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31, der das tafelförmige Bauteil der Heizseite ist, durch Abstoßungs- oder Rückstoßkräfte der elastischen Platte 70, die in einem zusammengedrückten Zustand ist, zusammengedrückt und ist daher im Kontakt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 und passt sich an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 an. Da der innere starre Teil 312 durch die elastische Platte 70 zusammengedrückt wird und an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 angepasst wird, ohne ein Bauteil zum Befestigen, wie beispielsweise eine Zugstange oder Mutter, zu verwenden, kann der innere starre Teil 312 in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 ohne Komplikation und hohe Kosten angepasst werden. Des Weiteren kann die Freiheit in der Planung oder der Gestaltung verbessert werden und das Gewicht verringert werden, da das Bauteil zum Befestigen, wie beispielsweise eine Schraube und eine Mutter nicht verwendet wird. Des Weiteren kann die Steifigkeit des inneren starren Teils 312 durch die elastische Platte 70 verbessert werden und es kann verhindert werden, dass sich der innere starre Teil 312 verformt, damit es erleichtert wird, dass der innere starre Teil 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 passt.
  • Des Weiteren passt der innere starre Teil 312 in einem zusammengedrückten Zustand auch durch Einsatz eines verringerten Drucks im luftdichten Behälter 3 auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul. Der innere starre Teil 312 ist so eingestellt, dass er eine Dicke hat, die nicht verformt wird, selbst wenn er an die Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 gedrückt wird. Andererseits ist der Verformungsteil 313 verformbar durch entsprechende Bewegung des inneren starren Teils 312 nach innen, wenn der Druck im Innenraum 3a innerhalb des luftdichten Behälters 3 verringert ist. Daher kann der Zustand erhalten werden, in dem verhindert wird, dass der innere starre Teil 312 sich verformt und in dem der innere starre Teil 312 verlässlich mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 durch eine Fläche in Kontakt ist und sich gleichmäßig anpasst.
  • Des Weiteren ist die elastische Platte 70, die in dem Kühlmantel 53a des Zwischenkühlteils 5A enthalten ist, wie in 16 gezeigt, nach Art eines Sandwiches zwischen jedem inneren starren Teil 312 des benachbarten luftdichten Behälters 3 eingeschlossen. Andererseits erzeugt die elastische Platte 70, die in dem Kühlmantel 53b des Endstückkühlteils 5B enthalten ist, wie in 15B gezeigt, eine Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft, indem sie das Kühlgehäuse 53B auf die Seite des Gehäuses 30 drückt und dieses fixiert und hält, damit die Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft der elastischen Platte 70 zuverlässig an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 abgegeben wird.
  • Des Weiteren ist die elastische Platte 70 im Fall des Endstückkühlteils 5B an einem Endteil mit dem Kühlgehäuse 53B und im Fall des Zwischenkühlteils 5A mit einem der inneren starren Teile 312 beider sandwichenden Seiten verbunden. Der andere Endteil der elastischen Platte ist im Kontakt mit der anderen Seite in einem nicht verbundenen Zustand. Hierdurch wird das Handhaben und Montieren der elastischen Platte 70 einfach. Zusätzlich treten nur leichte Nachteile einer Verformung durch Spannung durch den Einfluss von Wärme auf, da die nicht verbundene Seite der elastischen Platte 70 sich relativ zu dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 oder dem inneren starren Teil 312 selbst in dem Fall bewegen kann, in dem das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 oder der innere starre Teil 312 durch Erwärmen und Kühlen expandiert oder kontrahiert ist.
  • Zusätzlich ist der Innenraum 3a im Vergleich zu einem Fall, in dem der Innenraum 3a Gas, wie beispielsweise Luft bei normalem Druck enthält, schwer zu erwärmen, da der Druck des Innenraums 3a im luftdichten Behälter 3 verringert ist. Daher können Nachteile verringert werden, in denen der luftdichte Behälter 3 nachteilig durch Expansion von innerem Gas beeinflusst wird oder in denen das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 durch Erwärmen beeinträchtigt wird. Der Umwandlungsteil 313 kann leicht angeordnet werden, da der Verformungsteil 313 des beweglichen Plattenteils 31 dünner als der innere starre Teil 312 und verformbar ist.
  • Des Weiteren ist das Kühlwasser, das in den Kühlmänteln 53a und 53b fließt mit der elastischen Platte 70 in Kontakt. Da die Wärme des inneren starren Teils 312 zur elastischen Platte 70 geleitet wird und die elastische Platte 70 durch das Kühlwasser gekühlt wird, kann die Abstrahlung der Wärme von der elastischen Platte 70 ausgeführt werden. Daher ist es wünschenswert, dass die elastische Platte 70 in einer Rippenform, wie in diesem Ausführungsbeispiel geformt ist, da der Kühleffekt verbessert ist.
  • [2-6] Variante des zweiten Ausführungsbeispiels
  • Die elastische Platte 70 ist nicht beschränkt auf die Form in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, so lange sie den inneren starren Teil 312 gegen das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 drückt. Als Beispiel kann ein Paar von elastischen Platten 70, jede mit einem V-förmigen Querschnitt in einem horizontal symmetrischen Zustand, wie in 17 gezeigt, angeordnet oder die elastische Platte 70, in der die konvexen Linienteile 71 mit einem Omega-förmigen Querschnitt, wie in 18 gezeigt, parallel angeordnet sind, genannt werden. Diese A-Figuren zeigen einen Zustand bevor das Kühlgehäuse 53B des Endstückkühlteils 5B mit dem äußeren starren Teil 311 des beweglichen Plattenteils 31 verbunden wird und diese B-Figuren zeigen einen Zustand in dem das Kühlgehäuse 53B mit dem äußeren starren Teil 311 verbunden ist und dadurch der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 von der elastische Platte 70 gedrückt wird. Für die elastische Platte 70, ist die oben genannte Rippenform wünschenswert, da sie mit dem Kühlwasser in Kontakt ist und dadurch den Wärmeabstrahlungseffekt aufweist.
  • Zusätzlich kann ein Puffermaterial bestehend aus einem flexiblen Material, beispielsweise zwischen dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 und wenigstens einem, dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite (der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 in dem luftdichten Behälter 3) und dem tafelförmigen Bauteil der Heizseite (der Innenplattenteil 36 des Strömungsrohrs 35 im luftdichten Behälter 3) angeordnet werden. In solchen Fällen, ist der luftdichte Behälter 3 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 über das Puffermaterial in einem zusammengedrückten Zustand in Kontakt und dadurch wird das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 von dem Puffermaterial geschützt.
  • Als Nächstes werden das dritte und vierte Ausführungsbeispiel, die grundsätzlich den gleichen Gesamtaufbau haben, erläutert. Im Folgenden in den Erklärungen zu diesen Ausführungsbeispielen, wird das gleiche oder ein ähnliches Bezugszeichen für ein grundlegendes Element vergeben, das ähnlich zu dem ist, auf das in den Figuren des zweiten Ausführungsbeispiels bezuggenommen wurde und eine Erläuterung für dieses wird ausgespart.
  • [3] Drittes Ausführungsbeispiel
  • Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 19 und 20 erläutert.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Innendruck in den Kühlmänteln 53a und 53b von dem Kühlwasser (Kühlfluid) erzeugt wird, das in den Kühlmänteln 53a und 53b im zweiten Ausführungsbeispiel eingeführt wird. Die Funktionsweise wird im Folgenden erklärt.
  • 19A zeigt einen Zustand bevor der Druck innerhalb des am Ende angeordneten luftdichten Behälters 3, in dem das Endstückkühlteil 5B angeordnet ist, verringert wird. In einem Fall, in dem das bewegliche Plattenteil 31 nach innen durch Verringern des Drucks gedrückt wird, wie in 19B gezeigt, wird ein konvexer Linienteil 313a des Flexibilität aufweisenden Verformungsteils 313 verformt, so dass er weiter nach innen ragt, wodurch der innere starre Teil 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in Kontakt ist. In anderen Worten realisiert die Verformung des Verformungsteils 313, dass die Kontaktfläche des inneren starren Teils 312 sich auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 bewegt, so dass sie sich an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 anpasst.
  • Des Weiteren zeigt 20 einen Zustand in dem der Druck des luftdichten Behälters 3 auf beiden Seiten des Zwischenkühlteils 5A verringert ist. Ein konvexer Linienteil 313a des Flexibilität aufweisenden Verformungsteils 313 ist ähnlich verformt, so dass er nach innen ragt, wodurch der innere starre Teil 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in Kontakt ist. (zwei-Punkt Kettenlinie des Verformungsteils 313 zeigt einen Zustand bevor der Druck verringert wird)
  • In diesem Ausführungsbeispiel, wie in 19B und 20 gezeigt, wird der bewegliche Plattenteil 31 des luftdichten Behälters 3 gekühlt, indem Kühlwasser W in jeden der Kühlmäntel 53a und 53b eingeführt wird und durch diese fließt. Andererseits fließt das Heizfluid H (beispielsweise, in einer Fabrik oder Müllverbrennungsanlage erzeugtes Heizabgas oder Abgas von Fahrzeugen) mit hoher Temperatur durch jedes Strömungsrohr 35 von einem Ende zu dem anderen Ende, um das Strömungsrohr 35 zu erwärmen. Hierdurch wird, in ähnlicher Weise zu der des zweiten Ausführungsbeispiels, ein Temperaturunterschied zwischen der Außenflächenseite und der Innenflächenseite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 erzeugt, wodurch das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 Elektrizität erzeugt und die Elektrizität kann von den Anschlüssen 43 erhalten werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird das Kühlwasser W in die Kühlmäntel 53a und 53b jedes der Kühlteile 5A und 5B immer in einer Menge eingeführt, die ausreicht, um einen Innendruck in den Kühlmänteln 53a und 53b bis zu einem gewissem Maß (beispielsweise 0,1 bis 1 MPa) zu erzeugen. Hierdurch, indem der Innendruck (Druck in die positive Richtung) in den Kühlmänteln 53a und 53b von Kühlwasser W erzeugt wird, ist der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in einem durch den Innendruck zusammengedrückten Zustand in Kontakt. Im Ergebnis kann der innere starre Teil 312 an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand angepasst werden. Hierdurch wird die Wärmeleitung von den Kühlteilen 5A und 5B zum thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 über den inneren starren Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 verbessert, der an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 weitergegebene Temperaturunterschied erhöht und die Energieerzeugungseffizienz verbessert.
  • Des Weiteren kann der innere starre Teil 312 an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 in einem gleichmäßig zusammengedrückten Zustand ohne Verkomplizieren der Vorrichtung und Erhöhen der Kosten, angepasst werden, da der innere starre Teil 312 durch Verwenden des Kühlwassers W in den Kühlmäntel 53a und 53b zusammengedrückt wird und mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in Kontakt ist. Des Weiteren kann die Freiheit in der Planung oder der Gestaltung verbessert werden und das Gewicht kann reduziert werden, da ein Befestigungsbauteil, wie beispielsweise eine Schraube oder eine Mutter, nicht verwendet wird.
  • Des Weiteren besteht der bewegliche Plattenteil 31, der das tafelförmige Bauteil der Kühlseite ist, in diesem Ausführungsbeispiel aus dem inneren starren Teil 312 zum in Kontakt bringen mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 und dem Flexibilität aufweisenden Verformungsteil 313, der um diesen herum angeordnet ist. Daher kann der Zustand erhalten werden, in dem der Verformungsteil 313 verformt ist und der innere starre Teil 312 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 zuverlässig und gleichmäßig in Kontakt ist. Des Weiteren sind, indem der starre Teil als dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 angepasster Teil hergestellt ist, die Teile mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 zuverlässig über eine Fläche in Kontakt, ohne verformt zu werden und ein gleichmäßig auf das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 zusammengedrückter Zustand kann leicht erhalten werden.
  • Zusätzlich ist der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 in diesem Ausführungsbeispiel mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in einem zusammengedrückten Zustand in Kontakt, wobei zusätzlich zum Innendruck in den Kühlmänteln 53a und 53b auch Druck innerhalb des luftdichten Behälters 3 verringert wird. Daher kann die Anpassungseigenschaft des inneren starren Teils 312 an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 weiter verbessert werden. Zusätzlich ist es schwierig im Vergleich zu einem Fall, in dem der luftdichte Behälter 3 ein Gas, wie beispielsweise Luft bei normalem Druck enthält, das Innere des luftdichten Behälters 3 zu erwärmen, da der Druck innerhalb des luftdichten Behälters 3 verringert ist. Daher können Nachteile verringert werden, in denen der luftdichte Behälter 3 durch Expansion des Innengases nachteilig beeinflusst wird oder das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 durch Erwärmen beeinträchtigt wird.
  • [4] Viertes Ausführungsbeispiel
  • Als Nächstes wird das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 21 bis 23 erläutert.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel hat einen elastischen Teil 317 anstatt eines Verformungsteils 313 im luftdichten Behälter 3 des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels angeordnet. Ein luftdichter Behälter 3 des vierten Ausführungsbeispiels ist im Folgenden erläutert.
  • [4-1] Aufbau des luftdichten Behälters
  • Wie in 21 gezeigt, enthält ein beweglicher Plattenteil 31, der das Gehäuse 30 des luftdichten Behälters 3 des vierten Ausführungsbeispiels aufbaut einen äußeren starren Teil 311, der derart gebildet ist, dass er eine rechteckige Rahmenform als Außenform hat; einen inneren starren Teil 312, der die gleiche Dicke wie die des äußeren starren Teils 311 hat und der innerhalb des äußeren starren Teils 311 angeordnet ist; und den elastischen Teil 317 der dünner als die starren Teile 311 und 312 ist und der so angeordnet ist, dass er einen Abstand 314 abdeckt bzw. abdichtet, der ein Abstand einer bestimmten Breite ist und der zwischen dem äußeren starren Teil 311 und dem inneren starren Teil 312 gebildet ist.
  • Die Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 ist annähernd in einer ovalen Form gebildet und die Außenkante 312a des inneren starren Teils 312 ist annähernd in einer ovalen Form gebildet und ist angeordnet den bestimmten Abstand 314 von der Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 zu haben. Auf der Außenfläche des inneren starren Teils 312, ist eine Elastizität aufweisende Federplatte 316 durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden. Diese Federplatte 316 hat eine Größe, die ausreicht den Abstand 314 zwischen den starren Teilen 311 und 312 abzudecken und die Außenfläche des äußeren starren Teils 311 zu erreichen und der Außenkantenteil von dieser ist mit der Außenfläche des äußeren starren Teils 311 durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Löten, verbunden.
  • Der Bereich der Federplatte 316 der den Abstand 314 abdeckt, bildet den eine annähernde Kreisform aufweisenden elastischen Teil 317. Dieser elastische Teil 317 ist in einem Zustand angeordnet, der von der Außenseite der Außenkante 312a des inneren starren Teils 312 zur Außenseite der Innenkante 311a des äußeren starren Teils 311 und in einem ungebundenen Zustand vor dem Zusammensetzen besteht, während der luftdichte Behälter 3, der das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 im Inneren aufweist, wie in 22A gezeigt, neigt der elastische Teil 317 sich nach Innen. Das heißt, die Federplatte 316 wird nach Innen an der Außenkante 311a des äußeren starren Teils 311 gebogen, erstreckt sich geradeaus und wird an der Außenkante 312a des inneren starren Teils 312 wieder gebogen, so dass sie mit einer Außenfläche des inneren starren Teils 312 verbunden ist. Daher ist die Gesamtheit des beweglichen Plattenteils 31 des Gehäuses 30 in einem Zustand, in dem der konkave Bereich 319 von dem elastischen Teil 317 zu dem inneren starren Teil 312 in einem ungebundenen Zustand des elastischen Teils 317 gebildet wird.
  • Mehrere Auslässe zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 sind an einem Endplattenteil 32 aufwärts vom luftdichten Behälter 3 angeordnet und der Druck des Innenraums 3a innerhalb des luftdichten Behälters 3 wird über diese Auslässe zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 verringert.
  • Beide Enden in der Z-Richtung des äußeren starren Teils 311 sind in einem Zustand gebildet, in dem sie mit dem Endplattenteil 32 vereinigt sind. Das heißt, die äußeren starren Teile 311 beider Seiten sind im Wesentlichen mit dem oberen und unteren Paar des Endplattenteils 32 gebildet und der innere starre Teil 312 ist mit dem äußeren starren Teil 311 über die Federplatte 316 verbunden, um das Gehäuse 30 aufzubauen. Der innere starre Teil 312 hat eine Größe, die das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 abdeckt und ist in einem Zustand der mit der gesamten Fläche einer Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 in Kontakt ist.
  • Im luftdichten Behälter 3 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist die Innenfläche des inneren starren Teils 312 des beweglichen Plattenteils 31 in Kontakt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4, der elastische Teil 317 ist elastisch nach außen verformt, der konkave Bereich 319 verschwindet, der äußere starre Teil 311 und der innere starre Teil 312 liegen in nahezu der gleichen Ebene und der elastische Teil 317 wird nahezu parallel zu den starren Teilen 311 und 312, wenn, wie in 22B gezeigt, ein Zusammensetzen durch Verbinden der Innenfläche des äußeren starren Teils 311 des beweglichen Plattenteils 31 mit der Verschlussabdeckung 38 in einem Zustand in dem das thermoelektrische Umwandlungsmodul innerhalb von dieser angeordnet ist, durchgeführt wird. In diesem zusammengesetzten Zustand ist der innere starre Teil 312 fest in Kontakt mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 und passt sich durch Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft des elastischen Teils 317, das verformt wird, gleichmäßig an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 an. Es wird darauf hingewiesen, dass die starren Teile 311 und 312 in diesem Ausführungsbeispiel in der nahezu gleichen Ebene liegen; das Verhältnis der Lagen der starren Teile 311 und 312 ist jedoch nicht auf diese beschränkt und ein Aufbau kann gewählt werden, in dem einer von ihnen nach innen ausgerichtet ist und sie über die Federplatte 316 verbunden sind.
  • Als Nächstes wird der luftdichte Behälter 3 luftdicht verschlossen, indem die Luft aus dem Inneren von dem Auslass zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 so gezogen wird, dass ein vorbestimmter Druck (beispielsweise ungefähr 1 bis 100 Pa) erreicht wird und indem der Auslass zum Druckverringern und Verschließen bzw. Abdichten 321 verschweißt wird.
  • Aufbau und Energieerzeugungsfunktionsweise jedes Kühlteils (Zwischenkühlteil 5A und Endstückkühlteil 5B) sind identisch zu denen des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels.
  • [4-2] Funktionsweise und Wirkung des luftdichten Behälters
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der innere starre Teil 312 des beweglichen Plattenteils 31 des luftdichten Behälters 3 in einem zusammengedrückten Zustand durch Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft des elastischen Teils 317 der Federplatte 316 mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 in Kontakt und ist gleichmäßig angepasst. Dadurch ist die Wärmeleitung von den Kühlteilen 5A und 5B zum thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 über den inneren starren Teil 312 verbessert, der an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 übergebene Temperaturunterschied erhöht und die Energieerzeugungseffizienz verbessert.
  • Da der innere starre Teil 312, der das tafelförmige Bauteil der Kühlseite ist, an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 durch Abstoßungs- bzw. Rückstoßkraft des elastischen Teils des beweglichen Plattenteils 31 angepasst ist, ohne ein Befestigungsbauteil, wie beispielsweise eine Zugstange oder Mutter zu verwenden, kann im Gegensatz zur herkömmlichen Technik der innere starre Teil 312 in gleichmäßig zusammengedrücktem Zustand an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 ohne Komplikationen und höhere Kosten angepasst werden. Des Weiteren, da das Befestigungsbauteil, wie beispielsweise eine Schraube und Mutter nicht verwendet werden, kann die Freiheit in der Planung oder der Gestaltung verbessert werden und das Gewicht kann verringert werden.
  • Der innere starre Teil 312, der an das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 in einem zusammengedrückten Zustand durch die Elastizität des elastischen Teils 317 des beweglichen Plattenteils 31 angepasst ist, ist eingestellt eine Dicke zu haben, so dass er nicht verformt wird, selbst wenn er gegen die Seite des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls 4 gedrückt wird. Daher wird verhindert, dass der innere starre Teil 312 verformt wird und der innere starre Teil 312 kann zuverlässig mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul 4 über eine Fläche in Kontakt sein und kann gleichmäßig angepasst werden.
  • Zusätzlich, da der Druck im luftdichten Behälter 3 verringert ist, ist das Innere des luftdichten Behälters 3 schwer im Vergleich zu einem Fall, in dem der luftdichte Behälter ein Gas, wie beispielsweise Luft bei normalen Druck enthält, zu erwärmen. Daher können Nachteile verringert werden, in denen der luftdichte Behälter negativ durch Expansion des Innengases beeinflusst wird oder das thermoelektrische Umwandlungsmodul 4 durch Erwärmen beeinträchtigt wird.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind verschiedene Varianten möglich. Beispielsweise kann, wie in 23 gezeigt, die Federplatte 316, die den elastischen Teil 317 bildet, kreisförmig gebildet sein mit einer bestimmter Größe, um den Abstand 314 zwischen dem äußeren starren Teil 311 und dem inneren starren Teil 312 abzudecken, anstatt einer, die die Gesamtheit der Außenfläche des inneren starren Teils 312 abdeckt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-088408 [0002, 0004]

Claims (7)

  1. Eine thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung enthaltend: einen luftdichten Behälter, in dem ein tafelförmiges Bauteil einer Heizseite und ein tafelförmiges Bauteil einer Kühlseite sich einander gegenüberliegend angeordnet sind und innerhalb dessen ein Druck verringert ist, und ein in dem luftdichten Behälter enthaltenes thermoelektrisches Umwandlungsmodul in einem Zustand, in dem das Modul zwischen dem tafelförmigen Bauteil der Heizseite und dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite angeordnet ist, wobei das thermoelektrische Umwandlungsmodul Elektrizität erzeugt, indem ein Temperaturunterschied im thermoelektrischen Umwandlungsmodul durch gleichzeitiges Erwärmen des tafelförmigen Bauteils der Heizseite und Kühlen des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite erzeugt wird, wobei das tafelförmige Bauteil der Kühlseite aus einem flexiblen tafelförmigen Bauteil besteht, das flexibel ist und wobei das flexible tafelförmige Bauteil direkt oder über ein Puffermaterial mit dem thermoelektrischen Umwandlungsmodul in Kontakt ist, wobei das Puffermaterial in einem Zustand ist, in dem das flexible tafelförmige Bauteil durch einen aufgrund eines Zustands von verringertem Druck im luftdichten Behälter auftretenden Druckunterschied innerhalb und außerhalb des luftdichten Behälters, zusammengedrückt wird.
  2. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein durch den Druckunterschied verformbarer Verformungsteil, um das thermoelektrische Umwandlungsmodul herum in dem flexiblen tafelförmigen Bauteil gebildet ist.
  3. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Wärmeaustauschmittel zum Verbessern des Kühlens auf dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite in einem Zustand in dem die Flexibilität des tafelförmigen Bauteils der Kühlseite beibehalten werden kann, angeordnet ist.
  4. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Wärmeaustauschmittel ein Wärmeaustauschbauteil aufweist, das flexibel ist.
  5. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Wärmeaustauschmittel mehrere isolierte Wärmeaustauschbauteile aufweist, die verteilt angeordnet und mit dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite des flexiblen tafelförmigen Bauteils in Kontakt sind.
  6. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein hohler Teil von dem tafelförmigen Bauteil der Heizseite gebildet wird, wobei das thermoelektrische Umwandlungsmodul um den hohlen Teil herum angeordnet ist und wobei das tafelförmige Bauteil der Kühlseite außerhalb des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls angeordnet ist und wobei ein Heizfluid durch den hohlen Teil fließt, um das tafelförmige Bauteil der Heizseite zu erwärmen.
  7. Die thermoelektrische Umwandlungserzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Kühlfluid zugeführt wird und das Kühlfluid im Kontakt mit dem tafelförmigen Bauteil der Kühlseite ist, und wobei die Vorrichtung des Weiteren eine Kühlkammer aufweist, innerhalb der ein Druck durch das Kühlfluid erhöht werden kann.
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