JP6039346B2 - 熱電変換式発電装置 - Google Patents
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Description
[1]熱電変換式発電装置の全体構成
図1〜図6は、一実施形態の熱電変換式発電装置(以下、発電装置)1を示している。この発電装置1は、密閉容器3を有する複数の発電ユニット2が図中Y方向に冷却部5Aを挟んで並列状態で積層され、装置1全体の両側面、すなわちY方向両端部にも冷却部5Bが配設された構成となっている。発電ユニット2の数は任意であり、この場合は4つの発電ユニット2を積層して発電装置1を構成している。
上記密閉容器3の筐体30を構成する可動板部31は、図7に示すように、外形が長方形の枠状に形成された外側剛性部311と、外側剛性部311の内側に配設された外側剛性部311と同じ厚さの内側剛性部312と、外側剛性部311と内側剛性部312との間に形成される一定幅の隙間314を塞ぐ状態に配設された各剛性部311,312の厚さよりも薄い変形部313とを有している。
中間冷却部5Aおよび端部冷却部5Bは、それぞれ冷却ケース53A,53Bを備えている。中間冷却部5Aの冷却ケース53Aは、可動板部31の外側剛性部311の周縁に沿った枠状に形成されており、隣接する外側剛性部311の間に挟まれ、これら外側剛性部311の外面周縁部に接合されている。すなわち本装置1においては、隣接する筐体30は、隣接する外側剛性部311どうしが冷却ケース53Aを介して接合された状態となっている。冷却ケース53Aと、冷却ケース53Aを挟む両側の可動板部31とで囲まれた中間冷却部5Aの内部には、冷却水の流路となって可動板部31を冷却する冷却ジャケット53aが形成されている。
上記構成からなる発電装置1では、各冷却ジャケット53a,53b内に冷却水を供給して流通させ、密閉容器3の可動板部31を冷却する。一方、各流通管35に、一端側から他端側に向けて高温の加熱流体Hを流して流通管35を加熱する。冷却された可動板部31の温度は熱電変換モジュール4の外面側に伝わり、熱電変換モジュール4の外面側が冷却され、一方、加熱された流通管35の内板部36の温度は熱電変換モジュール4の内面側に伝わり、熱電変換モジュール4の内面側が加熱される。加熱流体Hは中空部351を流れることで拡散せず、流通管35の内板部36が効率よく加熱される。
本実施形態の発電装置1では、密閉容器3内を減圧して密閉容器3の内外に圧力差を生じさせることにより、減圧しない状態では単に熱電変換モジュール4に当接する状態である可動板部31の内側剛性部312が、熱電変換モジュール4に対し加圧された状態で当接し、均一に密着した状態となる。可動板部31を、熱電変換モジュール4に当接する内側剛性部312と、その周囲の可撓性を有する変形部313とを有する構成とすることにより、減圧状態において変形部313が変形し、内側剛性部312が熱電変換モジュール4に均一に当接しやすくなる。このため、可動板部31の内側剛性部312を介しての冷却部5A,5Bから熱電変換モジュール4への熱伝導度は向上し、熱電変換モジュール4に与えられる温度差が大きくなって発電性能が向上する。
図9に示すように、可動板部31の内側剛性部312の周縁面312bを、外側から内側(図9で、熱電変換モジュール4側とは反対側の上側から、熱電変換モジュール4側の下側)に向かうにしたがって、側方に傾斜して突出する略テーパ状に形成する。この形態によれば、減圧作用で内側に変形する変形部313が内側剛性部312の周縁面312bと外面との角部に干渉しにくくなり、変形部313に折れや亀裂といった損傷が生じにくくなる。なお、図示例ではテーパ状の周縁面312bは平坦面であるが、必要に応じて、外側から内側に向かうにしたがって凹状曲面もしくは凸状曲面等に形成される場合もある。
4…熱電変換モジュール
3…密閉容器
31…筐体の可動板部(冷却側の板部材、可動側の板部材)
312…内側剛性部
312b…周縁面
313…変形部
351…中空部
36…流通管の内板部(加熱側の板部材)
7…フィン
H…加熱流体
Claims (6)
- 加熱側の板部材と冷却側の板部材とを備えた密閉容器と、
前記加熱側の板部材と前記冷却側の板部材との間に配設した状態で、前記密閉容器内に配設される熱電変換モジュールとを備え、
前記加熱側の板部材が加熱されるとともに前記冷却側の板部材が冷却されて前記熱電変換モジュールに温度差が与えられることにより、該熱電変換モジュールが発電する熱電変換式発電装置であって、
前記加熱側の板部材および前記冷却側の板部材のうちの少なくとも一方の板部材が、前記密閉容器内が減圧状態とされて発生する該密閉容器の内外の圧力差によって前記熱電変換モジュールに加圧状態で当接される可動側の板部材とされ、
該可動側の板部材は、剛性を有し前記熱電変換モジュールに当接させられる剛性部と、この剛性部の周囲に該剛性部の面方向に延在する状態に連なって形成され、前記圧力差によって変形し、該変形により前記剛性部を前記熱電変換モジュールに当接させる変形部と、を有し、全体として略平板状に形成されていることを特徴とする熱電変換式発電装置。 - 前記変形部は前記剛性部よりも板厚が小さいことにより前記圧力差によって変形可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換式発電装置。
- 前記冷却側の板部材が前記可動側の板部材とされ、前記剛性部に、冷却促進用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の熱電変換式発電装置。
- 前記変形部が、前記剛性部の周縁面における前記熱電変換モジュール側とは反対側の外側から側方に延びる状態に設けられており、該剛性部の周縁面は、前記外側から前記熱電変換モジュール側である内側に向かうにしたがって、側方に突出する略テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。
- 前記密閉容器は、前記加熱側の板部材で囲繞される中空部を有し、該中空部の周囲に前記熱電変換モジュールが配設され、該熱電変換モジュールの外側に前記冷却側の板部材が配設され、
前記中空部に加熱流体が流通されて前記加熱側の板部材が加熱されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。 - 前記熱電変換モジュールは、前記剛性部と非接合状態であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱電変換式発電装置。
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