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JP2011187669A - Heat transfer structure of power generation unit - Google Patents

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JP2011187669A
JP2011187669A JP2010051147A JP2010051147A JP2011187669A JP 2011187669 A JP2011187669 A JP 2011187669A JP 2010051147 A JP2010051147 A JP 2010051147A JP 2010051147 A JP2010051147 A JP 2010051147A JP 2011187669 A JP2011187669 A JP 2011187669A
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JP
Japan
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cooling
heat
thermoelectric module
heat transfer
heating
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Pending
Application number
JP2010051147A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimichi Inoue
義通 井上
Masanori Yamanobe
勝之 山野辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TECHNO SANSHO KK
Original Assignee
TECHNO SANSHO KK
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Publication date
Application filed by TECHNO SANSHO KK filed Critical TECHNO SANSHO KK
Priority to JP2010051147A priority Critical patent/JP2011187669A/en
Publication of JP2011187669A publication Critical patent/JP2011187669A/en
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Abstract

【課題】熱電モジュールの加熱・冷却効率を高めるようにした、発電ユニットの伝熱構造を提供する。
【解決手段】熱電モジュール11を、受熱盤20と冷却ユニット30との間に挟持して構成した発電ユニットの伝熱構造において、加熱側対向面20cの一部を板状に突設させて熱電モジュール11と略同形に形成された加熱側台座20aと、冷却側対向面30cの一部を板状に突設させて熱電モジュール11と略同形に形成された冷却側台座30aと、加熱側台座20aと熱電モジュール11との間に挟持された加熱側伝熱シート41と、冷却側台座30aと熱電モジュール11との間に挟持された冷却側伝熱シート42と、加熱側台座20a、加熱側伝熱シート41、熱電モジュール11、冷却側伝熱シート42、冷却側台座30aの周囲における、加熱側対向面20cと冷却側対向面30cとの間に介装された断熱材12と、を備える。
【選択図】図9
The present invention provides a heat transfer structure for a power generation unit that increases the heating / cooling efficiency of a thermoelectric module.
In a heat transfer structure of a power generation unit in which a thermoelectric module is sandwiched between a heat receiving panel and a cooling unit, a part of a heating-side facing surface is projected in a plate shape so that the thermoelectric A heating side pedestal 20a formed substantially in the same shape as the module 11, a cooling side pedestal 30a formed substantially in the same shape as the thermoelectric module 11 by projecting a part of the cooling side facing surface 30c in a plate shape, and a heating side pedestal Heating side heat transfer sheet 41 sandwiched between 20a and thermoelectric module 11, cooling side heat transfer sheet 42 sandwiched between cooling side pedestal 30a and thermoelectric module 11, heating side pedestal 20a, heating side The heat transfer sheet 41, the thermoelectric module 11, the cooling side heat transfer sheet 42, and the heat insulating material 12 interposed between the heating side facing surface 20c and the cooling side facing surface 30c around the cooling side pedestal 30a.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は、複数の熱電素子によって構成された熱電モジュールの温度差を利用して発電を行う水冷式の発電ユニットの伝熱構造に関する。   The present invention relates to a heat transfer structure of a water-cooled power generation unit that generates power by using a temperature difference of a thermoelectric module constituted by a plurality of thermoelectric elements.

複数の熱電素子を電気的に接続して構成した熱電モジュールの両端に温度差を生じさせると、いわゆる起電力が発生する現象が、ゼーベック効果として知られている。   A phenomenon in which a so-called electromotive force is generated when a temperature difference is generated between both ends of a thermoelectric module configured by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements is known as the Seebeck effect.

この現象を利用した発電装置が、例えば、特許文献1に開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a power generation device that utilizes this phenomenon.

このものは、加熱室を覆う断熱材の外側に、空隙部を介して、水冷ジャケットを設け、この水冷ジャケットの内壁面に、断熱材とは非接触となるように熱電モジュールを貼り付けている。熱電モジュールは、P型半導体とn型半導体とを交互に並べて構成されていて、断熱材に対面する側が高温側となり、一方、冷却ジャケット側が低温側となって、両者間に起電力を発生させるようになっている。   In this device, a water cooling jacket is provided outside the heat insulating material covering the heating chamber via a gap, and a thermoelectric module is attached to the inner wall surface of the water cooling jacket so as not to be in contact with the heat insulating material. . The thermoelectric module is configured by alternately arranging P-type semiconductors and n-type semiconductors, and the side facing the heat insulating material is the high temperature side, while the cooling jacket side is the low temperature side, and generates an electromotive force therebetween. It is like that.

この発電装置は、水冷ジャケットを使用した水冷式を採用しているため、空冷式と比較して、効率よく冷却を行って、熱電変換効率を高めることができる。   Since this power generator employs a water-cooling type using a water-cooling jacket, it can cool more efficiently than the air-cooled type and can increase the thermoelectric conversion efficiency.

特開2002−171776号公報JP 2002-171776 A

しかしながら、熱電変換を利用した発電装置を実用化するためには、熱電モジュールの加熱、冷却効率を高めて、さらに高い、熱電変換効率を得ることが求められている。   However, in order to put into practical use a power generation device using thermoelectric conversion, it is required to increase the heating and cooling efficiency of the thermoelectric module to obtain higher thermoelectric conversion efficiency.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、熱電モジュールの加熱・冷却効率を高めるようにした、発電ユニットの伝熱構造を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the heat-transfer structure of the electric power generation unit which raised the heating and cooling efficiency of the thermoelectric module.

請求項1に係る発明は、複数の熱電素子を電気的に連結して構成した板状の熱電モジュールを、受熱盤と冷却ユニットとの相互に対向する加熱側対向面と冷却側対向面との間に挟持して構成した発電ユニットの伝熱構造において、前記加熱側対向面の一部を板状に突設させて前記熱電モジュールと略同形に形成された加熱側台座と、前記冷却側対向面の一部を板状に突設させて前記熱電モジュールと略同形に形成された冷却側台座と、前記熱電モジュールと略同形に形成されて前記加熱側台座と前記熱電モジュールとの間に挟持された加熱側伝熱シートと、前記熱電モジュールと略同形に形成されて前記冷却側台座と前記熱電モジュールとの間に挟持された冷却側伝熱シートと、前記加熱側台座、前記加熱側伝熱シート、前記熱電モジュール、前記冷却側伝熱シート、前記冷却側台座の周囲における、前記加熱側対向面と前記冷却側対向面との間に介装された断熱材と、を備える、ことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a plate-like thermoelectric module configured by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements, and includes a heating side facing surface and a cooling side facing surface that face each other between the heat receiving plate and the cooling unit. In the heat transfer structure of the power generation unit configured to be sandwiched between, a heating side pedestal formed substantially in the same shape as the thermoelectric module by projecting a part of the heating side facing surface in a plate shape, and the cooling side facing A cooling side pedestal formed substantially in the same shape as the thermoelectric module by projecting a part of the surface in a plate shape, and sandwiched between the heating side pedestal and the thermoelectric module formed substantially in the same shape as the thermoelectric module A heating side heat transfer sheet, a cooling side heat transfer sheet formed in substantially the same shape as the thermoelectric module and sandwiched between the cooling side base and the thermoelectric module, the heating side base, and the heating side heat transfer sheet. Thermal sheet, thermoelectric module The cooling side heat transfer sheet, at the periphery of the cooling-side seat, and a heat insulating material interposed between the heating side facing surface and the cooling side facing surface, it is characterized.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る発電ユニットの伝熱構造において、前記断熱材を貫通して前記受熱盤と前記冷却ユニットとを連結する締結部材を有し、前記締結部材が、合成樹脂製である、ことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the heat transfer structure of the power generation unit according to claim 1, further comprising a fastening member that penetrates the heat insulating material and connects the heat receiving plate and the cooling unit, and the fastening member is It is made of synthetic resin.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発電ユニットの伝熱構造において、前記加熱側台座の厚さを加熱側厚さ、前記冷却側台座の厚さを冷却側厚さとしたときに、前記受熱盤の熱容量が前記冷却ユニットの熱容量よりも大きい場合には、前記加熱側厚さを前記冷却側厚さよりも厚くし、前記受熱盤の熱容量が前記冷却ユニットの熱容量よりも小さい場合には、前記加熱側厚さを前記冷却側厚さより薄くする、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the heat transfer structure of the power generation unit according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the heating side pedestal is the heating side thickness, and the thickness of the cooling side pedestal is the cooling side thickness. In addition, when the heat capacity of the heat receiving plate is larger than the heat capacity of the cooling unit, the heating side thickness is made thicker than the cooling side thickness, and the heat capacity of the heat receiving plate is smaller than the heat capacity of the cooling unit. Is characterized in that the heating side thickness is made thinner than the cooling side thickness.

請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に係る発電ユニットの伝熱構造において、前記加熱側台座及び前記冷却側台座の周囲に、前記断熱材が係合されて位置決めされる溝部が形成されている、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heat transfer structure of the power generation unit according to any one of the first to third aspects, the heat insulating material is engaged and positioned around the heating side pedestal and the cooling side pedestal. The groove part to be formed is formed.

請求項1の発明によれば、受熱盤の加熱側対向面における加熱側台座の周囲、つまり加熱側台座以外の部分は断熱材が配置されているので、受熱盤の熱は加熱側台座に集中し、加熱側伝熱シートを通過して、効率よく熱電モジュールに伝達される。同様に、冷却ユニットの冷却側対向面における冷却側台座の周囲、つまり冷却側台座以外の部分は断熱材が配置されているので、冷却ユニットは、冷却側台座、冷却側伝熱シートを介して、熱電モジュールを効率よく冷却することができる。さらに、熱電モジュールは、加熱側伝熱シートと冷却側伝熱シートとを介して、受熱盤と冷却ユニットとによって挟持されているので、これらシートによって密着性が向上して熱の伝達効率が上昇するとともに、これらシートが緩衝材として作用するため、組み立て時等の破損を防止することができる。   According to the invention of claim 1, since the heat insulating material is disposed around the heating side pedestal on the heating side facing surface of the heat receiving plate, that is, the portion other than the heating side pedestal, the heat of the heat receiving plate is concentrated on the heating side pedestal. Then, it passes through the heating side heat transfer sheet and is efficiently transmitted to the thermoelectric module. Similarly, since the heat insulating material is disposed around the cooling side pedestal on the cooling side facing surface of the cooling unit, that is, the part other than the cooling side pedestal, the cooling unit is interposed via the cooling side pedestal and the cooling side heat transfer sheet. The thermoelectric module can be efficiently cooled. Further, since the thermoelectric module is sandwiched between the heat receiving plate and the cooling unit via the heating side heat transfer sheet and the cooling side heat transfer sheet, the adhesion is improved by these sheets and the heat transfer efficiency is increased. In addition, since these sheets act as cushioning materials, damage during assembly can be prevented.

請求項2の発明によれば、断熱材を貫通して受熱盤と冷却ユニットとを締結する締結部材を、合成樹脂製としたので、締結部材が一般的な鋼材である場合と比較して断熱性が高いため、締結部材を介して受熱盤側から冷却ユニット側に漏れる熱量を低減することができる。さらに、締結部材が合成樹脂製であるため、鋼材の場合と比較して、締結力が強すぎることに起因する、熱電モジュールの破損を少なくすることができる。このため、組み立て時の作業性が向上する。   According to invention of Claim 2, since the fastening member which penetrates a heat insulating material and fastens a heat receiving board and a cooling unit was made from the synthetic resin, it heat-insulated compared with the case where a fastening member is a general steel material. Therefore, the amount of heat leaking from the heat receiving panel side to the cooling unit side through the fastening member can be reduced. Furthermore, since the fastening member is made of a synthetic resin, damage to the thermoelectric module caused by the fastening force being too strong can be reduced as compared with the case of steel. For this reason, the workability | operativity at the time of an assembly improves.

請求項3の発明によれば、熱平衡を取りやすい位置に熱電モジュールを配置することができるので、熱電モジュールの冷却効率を高めることができる。   According to the invention of claim 3, since the thermoelectric module can be arranged at a position where it is easy to achieve thermal equilibrium, the cooling efficiency of the thermoelectric module can be increased.

請求項4の発明によれば、溝部に断熱材の一部を係合させることにより、断熱材を容易に位置決めすることができ、位置決め後には不要に移動することを防止することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the heat insulating material can be easily positioned by engaging a part of the heat insulating material with the groove, and it is possible to prevent unnecessary movement after positioning.

(a)は、発電ユニット1の上面図、(b)は(a)中の矢印A−A線に沿って切断して示す断面図、(c)は下面図である。(A) is a top view of the power generation unit 1, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in (a), and (c) is a bottom view. 図1(b)中の矢印B−B線に沿って切断して示す断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected and shown along the arrow BB line in FIG.1 (b). 発電ユニット1の冷却状態を説明する図である。It is a figure explaining the cooling state of the electric power generation unit. 熱電モジュール11を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は下面図、(c)は右側面図である。It is a figure explaining the thermoelectric module 11, (a) is a front view, (b) is a bottom view, (c) is a right view. 複数の熱電モジュール11を使用した発電ユニット2を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は(a)中のC−C線で切断して示す断面図、(c)は上面図である。It is a figure explaining the electric power generation unit 2 using the several thermoelectric module 11, (a) is a front view, (b) is sectional drawing cut | disconnected and shown by the CC line in (a), (c) is It is a top view. 発電ユニット2の冷却フィン33を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は下面図、(c)は右側面図である。It is a figure explaining the cooling fin 33 of the electric power generation unit 2, (a) is a front view, (b) is a bottom view, (c) is a right view. 図7は発電ユニット2の筐体31を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は下面図、(c)は右側面図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating the casing 31 of the power generation unit 2, where FIG. 7A is a front view, FIG. 7B is a bottom view, and FIG. 7C is a right side view. 熱電モジュール3の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a thermoelectric module 3. FIG. 受熱盤20と冷却ユニット30とを組み合わせた状態で、図8中の矢印C−C線沿って切断して模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically shown by cutting along the line CC in FIG. 8 in a state where the heat receiving board 20 and the cooling unit 30 are combined.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。なお、各図面において、同じ符号を付した部材等は、同じ構成のものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。また、各図面においては、説明に不要な部材等は適宜、図示を省略している。
<実施形態1>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the member etc. which attached | subjected the same code | symbol are the same structures, The duplication description about these shall be abbreviate | omitted suitably. Moreover, in each drawing, members and the like that are not necessary for the description are omitted as appropriate.
<Embodiment 1>

図1〜図4を参照して、本発明に係る発電ユニットの断熱構造を適用しうる、発電ユニットの基本的な構成を説明する。ここで、図1(a)は、発電ユニット1の上面図、(b)は(a)中の矢印A−A線に沿って切断して示す断面図、(c)は下面図である。図2は、図1(b)中の矢印B−B線に沿って切断して示す断面図である。図3は、発電ユニット1の冷却状態を説明する図である。図4は熱電モジュール11を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は下面図、(c)は右側面図である。   With reference to FIGS. 1-4, the fundamental structure of the electric power generation unit which can apply the heat insulation structure of the electric power generation unit which concerns on this invention is demonstrated. Here, FIG. 1A is a top view of the power generation unit 1, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a cooling state of the power generation unit 1. 4A and 4B are diagrams for explaining the thermoelectric module 11, where FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a bottom view, and FIG. 4C is a right side view.

発電ユニット1は、熱電ユニット10と、加熱部としての受熱盤20と、冷却部としての冷却ユニット30とを備えており、全体として、直方体状に形成されていて、熱電ユニット10を、受熱盤20と冷却ユニット30との間で挟持するようにして構成されている。   The power generation unit 1 includes a thermoelectric unit 10, a heat receiving plate 20 as a heating unit, and a cooling unit 30 as a cooling unit. The power generation unit 1 is formed in a rectangular parallelepiped shape as a whole. 20 and the cooling unit 30 are configured to be sandwiched.

熱電ユニット10は、熱電モジュール11、断熱材12、後に図8,図9を参照して詳述する伝熱シート41,42、締結部材としてのボルト43,44とを有して構成されている。このうち、熱電モジュール11は、2種の異なる金属又は半導体を接合してその両端に温度差を生じさせると起電力が発生するという、いわゆるゼーベック効果を利用したものである。発電ユニット1では、大きな電位差を得るために、熱電モジュール11として、図4(a)〜(c)に示すように、p型半導体とn型半導体とを組み合わせて構成した熱電素子(ベルチェ素子)11aを縦横に多数整列させ、表裏を絶縁板11bで挟み込んだものを使用している。熱電モジュール11は、例えば、254個の熱電素子11aを縦横に整列させた状態で配置し、隣接する2個の熱電素子11aを次々に接続したものを使用している。   The thermoelectric unit 10 includes a thermoelectric module 11, a heat insulating material 12, heat transfer sheets 41 and 42, which will be described in detail later with reference to FIGS. 8 and 9, and bolts 43 and 44 as fastening members. . Among these, the thermoelectric module 11 utilizes the so-called Seebeck effect that electromotive force is generated when two different metals or semiconductors are joined together and a temperature difference is generated between the two ends. In the power generation unit 1, in order to obtain a large potential difference, as shown in FIGS. 4A to 4C, a thermoelectric element (Beltier element) configured by combining a p-type semiconductor and an n-type semiconductor as the thermoelectric module 11. A large number of 11a are arranged vertically and horizontally and the front and back are sandwiched between insulating plates 11b. The thermoelectric module 11 uses, for example, a structure in which 254 thermoelectric elements 11a are arranged in a state where they are aligned vertically and two adjacent thermoelectric elements 11a are connected one after another.

この際、254個の熱電素子11aを複数のグループに分け、グループ内の複数の熱電素子11aについては、相互に隣接する2つの熱電素子11aを一方の端部側で接続し、次に隣接する2つの熱電素子11aを他方の端部側で接続するというように、いわゆる直列に接続する。そして、グループ間については並列に接続する。複数の熱電素子11aをすべて直列に接続すると、内部抵抗が大きくなるため、電力を大きくするとその分内部抵抗も大きくなる。このため、電熱モジュール11の電流を小さくするため、上述のように、直列接続と並列接続とを併用している。この方法によると、稼動に対する冗長が得られるので、発電稼動を大幅に向上させることができる。すなわち、熱電モジュール11の故障に対して、並列内の一部の系の故障による発電停止を防止することができる。この故障により一部の系が停止しても熱電モジュール11としての機能は停止することがない。ただし、機能は低下するが、予防保全で機能を回復させることで、稼動率は飛躍的に向上させることができる。なお、熱電素子11aの接続については、熱電素子11aの単体としての起電力や全体としての起電力等に応じて、直列接続と並列接続の個数を適宜に設定するものとする。熱電モジュール11で発生した起電力は、出力端子11cから取り出すことができる。熱電モジュール11は、図1に示すように、高温側となる前面13a側(受熱盤20側、図1中の右側)及び低温側となる後面13b側には、詳しくは後述する伝熱シート41,42が配設され(ただし、図1では図示を省略)、これら以外の4面、すなわち、上面13c,下面13d,左面13e,右面13fは、断熱材12によって覆われている。   At this time, the 254 thermoelectric elements 11a are divided into a plurality of groups, and for the plurality of thermoelectric elements 11a in the group, two adjacent thermoelectric elements 11a are connected at one end side, and then adjacent to each other. The two thermoelectric elements 11a are connected in series so as to be connected on the other end side. The groups are connected in parallel. When all the thermoelectric elements 11a are connected in series, the internal resistance increases. Therefore, when the power is increased, the internal resistance increases accordingly. For this reason, in order to reduce the electric current of the electric heating module 11, the serial connection and the parallel connection are used in combination as described above. According to this method, redundancy for operation can be obtained, so that power generation operation can be greatly improved. That is, it is possible to prevent a power generation stop due to a failure of a part of systems in parallel with respect to the failure of the thermoelectric module 11. Even if a part of the system stops due to this failure, the function as the thermoelectric module 11 does not stop. However, although the function is reduced, the operation rate can be dramatically improved by restoring the function by preventive maintenance. In addition, about the connection of the thermoelectric element 11a, the number of series connection and parallel connection shall be suitably set according to the electromotive force as a single unit of the thermoelectric element 11a, the electromotive force as a whole, etc. The electromotive force generated in the thermoelectric module 11 can be taken out from the output terminal 11c. As shown in FIG. 1, the thermoelectric module 11 has a heat transfer sheet 41, which will be described in detail later, on the front surface 13 a side (the heat receiving panel 20 side, the right side in FIG. 1) which is the high temperature side and the rear surface 13 b side which is the low temperature side. 42 (not shown in FIG. 1), and the other four surfaces, that is, the upper surface 13c, the lower surface 13d, the left surface 13e, and the right surface 13f are covered with the heat insulating material 12.

加熱部としての受熱盤20は、熱を受ける部分であり、例えば、熱伝導性に優れる金属によって構成されている。受熱盤20を加熱する熱源としては、例えば、温泉場の地熱や高温の源泉を使用することができる。また、ゴミ焼却場等において、ゴミを焼却する際に発生する排熱を使用することができる。つまり、熱源としては、通常では廃棄される熱を有効利用できるものが好ましい。図1に示すように、受熱盤20は、熱電モジュール11の前面13aに後述の伝熱シート41を介して密着するように配置されていて、熱電モジュール11に高熱を伝えるようになっている。   The heat receiving board 20 as a heating unit is a part that receives heat, and is made of, for example, a metal having excellent thermal conductivity. As a heat source for heating the heat receiving board 20, for example, geothermal heat from a hot spring resort or a high temperature hot spring can be used. Further, waste heat generated when incineration of garbage can be used in a garbage incineration plant or the like. In other words, a heat source that can effectively use heat that is normally discarded is preferable. As shown in FIG. 1, the heat receiving panel 20 is disposed so as to be in close contact with the front surface 13 a of the thermoelectric module 11 via a heat transfer sheet 41 described later, and transmits high heat to the thermoelectric module 11.

冷却部としての冷却ユニット30は、筐体31と、この筐体31の内側に配設された複数の冷却フィン33とを備えている。   The cooling unit 30 as a cooling unit includes a housing 31 and a plurality of cooling fins 33 disposed inside the housing 31.

筐体31は、図1,図2に示すように、ほぼ直方体状に形成されていて、6つの壁部を有している。6つの壁部は、底部(下壁部)32a,天井部(上壁部)32b,前壁部32c,後壁部32d,左壁部32e,右壁部32fである。これら6つの壁部のうち、前壁部32cは、熱電モジュール11に近い壁部(第2の壁部)となり、熱電モジュール11の後面13bに対して、後述する伝熱シート42を介して接触するように配置されている。また、後壁部32dは、熱電モジュール11から遠い壁部(第1の壁部)となり、後述する複数の冷却フィン33を支持する、これらと一体の支持板が兼用されている。つまり、複数の冷却フィン33の基端部33aを支持する支持板によって、後壁部32dが形成されている。筐体31は、上述の6つ壁部のうち、支持板によって構成された後壁部32dが冷却フィン33と同様のアルミ材(アルミニウム材)によって形成されており、残りの5つの壁部、すなわち、底部32a,天井部32b,前壁部32c,左壁部32e,右壁部23fは、金属の中でも熱伝導率が高い銅によって形成されている。上述の後壁部32dについても、熱伝導率の点からは銅製が好ましいが、後壁部32dが複数の冷却フィン33と一体に形成されていて、冷却フィン33のコストを低減するために、後壁部32bをアルミ材によって形成している。なお、筐体31の材質については、上述のものに限定されるものではなく、大きさ,重量,強度,熱伝導率,コスト等を総合的に考慮して適宜に設定することが好ましい。上述の6つの壁部に囲まれた部分、つまり、筐体31の内側には、ほぼ直方体状の冷却室Rが形成されている。この冷却室Rには、冷却水Wが充填されるようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the casing 31 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and has six wall portions. The six wall parts are a bottom part (lower wall part) 32a, a ceiling part (upper wall part) 32b, a front wall part 32c, a rear wall part 32d, a left wall part 32e, and a right wall part 32f. Of these six wall portions, the front wall portion 32c becomes a wall portion (second wall portion) close to the thermoelectric module 11, and contacts the rear surface 13b of the thermoelectric module 11 via a heat transfer sheet 42 described later. Are arranged to be. Further, the rear wall portion 32d becomes a wall portion (first wall portion) far from the thermoelectric module 11, and also supports a plurality of cooling fins 33, which will be described later, and an integral support plate. That is, the rear wall portion 32 d is formed by the support plate that supports the base end portions 33 a of the plurality of cooling fins 33. Of the six wall portions described above, the housing 31 has a rear wall portion 32d formed of a support plate formed of the same aluminum material (aluminum material) as the cooling fins 33, and the remaining five wall portions, That is, the bottom part 32a, the ceiling part 32b, the front wall part 32c, the left wall part 32e, and the right wall part 23f are made of copper having a high thermal conductivity among metals. Also for the rear wall portion 32d described above, copper is preferable from the viewpoint of thermal conductivity, but the rear wall portion 32d is formed integrally with the plurality of cooling fins 33 in order to reduce the cost of the cooling fins 33. The rear wall portion 32b is formed of an aluminum material. Note that the material of the casing 31 is not limited to the above-described materials, and it is preferable to appropriately set the size, weight, strength, thermal conductivity, cost, and the like. A substantially rectangular parallelepiped cooling chamber R is formed in a portion surrounded by the six wall portions described above, that is, inside the housing 31. The cooling chamber R is filled with cooling water W.

筐体31の底部32aには、3個の注水口31aが穿設されている。3個の注水口31aは、図1に示すように、前後方向の位置については、いずれも同じ位置に配置されていて、後述する冷却フィン33の傾斜部33bに対応する位置に配置されている。一方、3個の注水口31aの、左右方向の位置については、次に説明する3個の排水口31bのそれぞれとほぼ同じ位置に配置されている。   Three water inlets 31 a are formed in the bottom 32 a of the housing 31. As shown in FIG. 1, the three water injection ports 31 a are all disposed at the same position in the front-rear direction, and are disposed at positions corresponding to inclined portions 33 b of the cooling fins 33 described later. . On the other hand, the positions of the three water inlets 31a in the left-right direction are arranged at substantially the same positions as the three drain outlets 31b described below.

筐体31の天井部32bには、3個の排水口31bが穿設されている。3個の排水口31bは、図1,図2に示すように、前後方向の位置については、いずれも同じ位置に配置されていて、後述する冷却フィン33の傾斜部33bのうちの、最も前壁部32cに近い部分に対応する位置に配置されている。この位置は、上述の注水口31aよりも前側となる。一方、3個の排水口31bの、左右方向の位置については、3個の注水口31aのそれぞれとほぼ同じ位置に配置されている。底部32aの注水口31aからは、冷却水Wが注入され、注入された冷却水Wは、冷却室R及び冷却フィン33を冷却して、天井部32bの排水口31bから排出される。冷却水Wとしては、例えば、発電ユニット1が温泉場に設置される場合には、地下水や河川の水等を使用することができ、また、ゴミ焼却場に設置される場合には、水道水を使用することができる。   Three drain ports 31b are formed in the ceiling portion 32b of the casing 31. As shown in FIGS. 1 and 2, the three drain outlets 31 b are all arranged at the same position in the front-rear direction, and are the frontmost of the inclined portions 33 b of the cooling fins 33 described later. It arrange | positions in the position corresponding to the part near the wall part 32c. This position is in front of the water injection port 31a. On the other hand, the left and right positions of the three drain ports 31b are arranged at substantially the same positions as the three water inlets 31a. Cooling water W is injected from the water injection port 31a of the bottom portion 32a, and the injected cooling water W cools the cooling chamber R and the cooling fins 33 and is discharged from the drain port 31b of the ceiling portion 32b. As the cooling water W, for example, when the power generation unit 1 is installed in a hot spring resort, ground water or river water can be used, and when installed in a garbage incineration plant, tap water is used. Can be used.

冷却フィン33は、前後方向及び上下方向に延びる板状に形成されていて、複数枚のものが左右方向に沿って所定の間隙を介して整列されている。図1に示すように、各冷却フィン33は、後端側に位置する基端部33aが、後壁部32dを構成する支持板に連結され、先端部が前壁部32cに向かって延びている。先端部には、傾斜部33bが形成されている。傾斜部33bは、下端側から上端側に向かうにしたがって、前壁部32cに近づくように傾斜している。上述の注水口31aの前後方向の位置は、傾斜部33bにおける下端と上端との間に対応する位置に設定されている。また、上述の排水口31bの前後方向の位置は、傾斜部33bにおける上端近傍に対応する位置に設定されている。また、冷却室Rにおける、冷却フィン33の傾斜部33bと前壁部32cの内面との間には、注水口31aから注入されて排水口31bから排出される冷却水Wが円滑に流れるように、適宜な空間が形成されている。すなわち、冷却水Wは、傾斜部33bと、前壁部32cとの間、すなわち冷却室Rにおける前側においては、円滑に流れ、一方、左壁部32eと冷却フィン33の間及び相互に隣接する2つの冷却フィン33の間及び右壁部32fと冷却フィン33との間においては、適宜に滞留して冷却フィン33等を十分に冷却することができるようになっている。上述のように、複数の冷却フィン33は、後壁部32dを構成する支持板に立設されていて、全体が一体に形成されている。冷却フィン33及び支持板は、熱伝導が良好であるという観点からは、コストを抑制するために、アルミ製(アルミニウム製)としている。   The cooling fins 33 are formed in a plate shape extending in the front-rear direction and the up-down direction, and a plurality of cooling fins 33 are aligned with a predetermined gap along the left-right direction. As shown in FIG. 1, each cooling fin 33 has a base end portion 33a located on the rear end side coupled to a support plate constituting the rear wall portion 32d, and a tip end portion extending toward the front wall portion 32c. Yes. An inclined portion 33b is formed at the tip portion. The inclined portion 33b is inclined so as to approach the front wall portion 32c from the lower end side toward the upper end side. The position in the front-rear direction of the water injection port 31a described above is set to a position corresponding to between the lower end and the upper end of the inclined portion 33b. Moreover, the position of the above-described drain port 31b in the front-rear direction is set to a position corresponding to the vicinity of the upper end of the inclined portion 33b. Further, in the cooling chamber R, between the inclined portion 33b of the cooling fin 33 and the inner surface of the front wall portion 32c, the cooling water W injected from the water injection port 31a and discharged from the drain port 31b flows smoothly. An appropriate space is formed. That is, the cooling water W flows smoothly between the inclined portion 33b and the front wall portion 32c, that is, on the front side in the cooling chamber R, while adjacent to each other between the left wall portion 32e and the cooling fins 33. Between the two cooling fins 33 and between the right wall portion 32f and the cooling fins 33, the cooling fins 33 and the like can be sufficiently cooled by staying appropriately. As described above, the plurality of cooling fins 33 are erected on the support plate constituting the rear wall portion 32d, and are formed integrally as a whole. The cooling fins 33 and the support plate are made of aluminum (made of aluminum) in order to reduce costs from the viewpoint of good heat conduction.

図1(b)中の矢印a1〜矢印a10、また、図2中の矢印b1〜矢印b10は、高温側から低温側に移動する熱の移動方向を模式的に示す。これらの図に示すように、受熱盤20に伝達された熱は、電熱モジュール11の表面13a側を高温に加熱する(矢印a1,b1)。この熱は、熱電モジュール11の後面13b側に伝達され、筐体31の前壁部32cに伝達され、その大部分は、冷却水Wによって奪われる。上述のように、注水口31aから冷却室R内に注入された冷却水Wは、冷却フィン33の傾斜部32bによって下流側(上側)ほど前壁部32cに向かって流れ、前壁部32c近傍では円滑な流れとなるため、前壁部32cに伝達された熱は、その大部分が、この前壁部32cを円滑に流れる冷却水Wによって効率よく熱交換される。また、前壁部32cに伝達された熱の一部は、図1に示すように、前壁部32cから天井部32b,後壁部32dを介して冷却フィン33に伝達され(矢印a3〜a6)、または前壁部32cから底部32a,後壁部32dを介して冷却フィン33に伝達される(矢印a7〜a10)。さらに、前壁部32cに伝達された熱の他の一部は、図2に示すように、前壁部32cから左壁部32e,後壁部32dを介して冷却フィン33に伝達され(矢印b3〜b6)、または前壁部32cから右壁部32f,後壁部32dを介して冷却フィン33に伝達される(矢印b7〜b10)。上述のように前壁部32cに伝達された熱は、各壁部、すなわち天井部32b,底部32a,左壁部32e,右壁部32fを通過しながら、冷却水に伝達され、または冷却フィン33に伝達されて、冷却フィン33の表面から冷却水Wに伝達される。冷却水Wに伝達された熱は、冷却水Wが排水口31bから排出されるのに伴って、外部に放出される。以上により、熱電モジュール11の低温側に伝達された熱を、冷却水Wとともに排出することができるので、熱電モジュール11の低温側を所定の温度に保つことができる。   An arrow a1 to an arrow a10 in FIG. 1B and an arrow b1 to an arrow b10 in FIG. 2 schematically indicate the moving direction of heat moving from the high temperature side to the low temperature side. As shown in these drawings, the heat transferred to the heat receiving board 20 heats the surface 13a side of the electric heating module 11 to a high temperature (arrows a1, b1). This heat is transmitted to the rear surface 13 b side of the thermoelectric module 11 and is transmitted to the front wall portion 32 c of the housing 31, and most of the heat is taken away by the cooling water W. As described above, the cooling water W injected into the cooling chamber R from the water injection port 31a flows toward the front wall portion 32c toward the downstream side (upper side) by the inclined portion 32b of the cooling fin 33, and in the vicinity of the front wall portion 32c. Then, since it becomes a smooth flow, most of the heat transmitted to the front wall portion 32c is efficiently exchanged by the cooling water W flowing smoothly through the front wall portion 32c. Further, as shown in FIG. 1, a part of the heat transmitted to the front wall portion 32c is transmitted from the front wall portion 32c to the cooling fins 33 via the ceiling portion 32b and the rear wall portion 32d (arrows a3 to a6). ) Or from the front wall portion 32c to the cooling fin 33 via the bottom portion 32a and the rear wall portion 32d (arrows a7 to a10). Further, as shown in FIG. 2, another part of the heat transferred to the front wall portion 32c is transferred from the front wall portion 32c to the cooling fins 33 via the left wall portion 32e and the rear wall portion 32d (arrows). b3 to b6), or transmitted from the front wall portion 32c to the cooling fin 33 via the right wall portion 32f and the rear wall portion 32d (arrows b7 to b10). As described above, the heat transferred to the front wall portion 32c is transferred to the cooling water while passing through the respective wall portions, that is, the ceiling portion 32b, the bottom portion 32a, the left wall portion 32e, and the right wall portion 32f, or the cooling fins. Is transmitted to the cooling water W from the surface of the cooling fin 33. The heat transmitted to the cooling water W is released to the outside as the cooling water W is discharged from the drain port 31b. As described above, since the heat transmitted to the low temperature side of the thermoelectric module 11 can be discharged together with the cooling water W, the low temperature side of the thermoelectric module 11 can be kept at a predetermined temperature.

図3に、発電ユニット1における熱勾配を示す。受熱盤20は、熱源からの熱を受け取って、高熱温度tHiとなる。この熱は、熱電モジュール11に伝達される。熱電モジュール11は、前面13a(図1参照)の温度は、ほぼこの高熱温度tHiとなる。熱電モジュール11は、後面13b(図1参照)に近づくほど温度が下がり、後面13bにおいては、冷却ユニット30とほぼ同じ冷水温度tLwとなる。ここで、低温維持温度tLoは、冷水温度tLwよりも高い温度に設定されていて、低温維持温度tLoと冷水温度tLwとの差が、冷却水Wの排出とともに外部に排出される熱損失となる。そして、高熱温度tHiから低温維持温度tLoを差し引いた温度差に対応する熱が電気に変換されることになる。すなわち、上述の温度差に比例した熱電変換量を得ることができる。   FIG. 3 shows a thermal gradient in the power generation unit 1. The heat receiving board 20 receives heat from the heat source and becomes a high heat temperature tHi. This heat is transferred to the thermoelectric module 11. In the thermoelectric module 11, the temperature of the front surface 13a (see FIG. 1) is substantially the high heat temperature tHi. The temperature of the thermoelectric module 11 decreases as it approaches the rear surface 13b (see FIG. 1), and at the rear surface 13b, the chilled water temperature tLw is substantially the same as that of the cooling unit 30. Here, the low temperature maintenance temperature tLo is set to a temperature higher than the cold water temperature tLw, and the difference between the low temperature maintenance temperature tLo and the cold water temperature tLw becomes a heat loss discharged to the outside together with the discharge of the cooling water W. . And the heat | fever corresponding to the temperature difference which deducted the low temperature maintenance temperature tLo from the high heat temperature tHi is converted into electricity. That is, a thermoelectric conversion amount proportional to the above temperature difference can be obtained.

上述の発電ユニット1によると、冷却ユニット30が水冷式で、かつ冷却室R内に冷却フィン33を有しているので、熱電モジュール11の低温側を安定的に、かつ効率よく冷却することができる。   According to the power generation unit 1 described above, since the cooling unit 30 is water-cooled and has the cooling fins 33 in the cooling chamber R, the low temperature side of the thermoelectric module 11 can be cooled stably and efficiently. it can.

また、筐体31の前壁部32c近傍には、冷却フィン33がないので、この近傍では冷却水Wの流れが円滑であり、この円滑な流れの冷却水Wによって前壁部32cを直接、効率よく冷却することができる。   Further, since there is no cooling fin 33 in the vicinity of the front wall portion 32c of the casing 31, the flow of the cooling water W is smooth in this vicinity, and the front wall portion 32c is directly connected to the cooling water W by this smooth flow. It can be cooled efficiently.

また、給水口31a及び排水口31bが、前壁部32c側で、冷却フィン33をほぼ外す位置に設けられているので、このことよっても、前壁部32c近傍の冷却水Wの流れを円滑にすることができる。   Further, since the water supply port 31a and the drain port 31b are provided on the front wall portion 32c side at a position where the cooling fins 33 are substantially removed, the flow of the cooling water W in the vicinity of the front wall portion 32c is also smoothed. Can be.

また、冷却フィン33は、先端に傾斜部33bを有し、この傾斜部33bは、冷却水Wに沿っての下流側ほど冷却フィン33の面積を広くするように傾斜している。すなわち、冷却水Wの温度が上流側よりも高くなりがちな下流側において冷却フィン33の表面面積を大きくするように形成されているので、冷却フィン33を均一に冷却することが可能となる。   Further, the cooling fin 33 has an inclined portion 33 b at the tip, and the inclined portion 33 b is inclined so that the area of the cooling fin 33 becomes wider toward the downstream side along the cooling water W. In other words, since the cooling fin 33 is formed so that the surface area of the cooling fin 33 is increased on the downstream side where the temperature of the cooling water W tends to be higher than the upstream side, the cooling fin 33 can be uniformly cooled.

また、後壁部32dが、複数の冷却フィン33を一体的に支持する支持板によって構成されているので、その分、構成を簡略化することができる。   Further, since the rear wall portion 32d is configured by a support plate that integrally supports the plurality of cooling fins 33, the configuration can be simplified correspondingly.

つづいて、図5〜図7を参照して、上述の熱電モジュール11を複数備えた発電ユニット2について説明する。ここで、図5は、複数の熱電モジュール11を使用した発電ユニット2を説明する図であり、(a)は背面図、(b)は(a)中のC−C線で切断して示す断面図、(c)は上面図である。図6は発電ユニット2の冷却フィン33を説明する図であり、(a)は背面図、(b)は左側面図、(c)は上面図である。図7は発電ユニット2の筐体31を説明する図であり、(a)は背面図、(b)は左側面図、(c)は上面図である。なお、これらの図において、上述と同様の部材等については同じ符号を付して、説明は適宜、省略するものとする。   Next, the power generation unit 2 including a plurality of the thermoelectric modules 11 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a figure explaining the electric power generation unit 2 using the some thermoelectric module 11, (a) is a rear view, (b) is cut and shown by the CC line in (a). Sectional drawing and (c) are top views. 6A and 6B are diagrams for explaining the cooling fins 33 of the power generation unit 2, in which FIG. 6A is a rear view, FIG. 6B is a left side view, and FIG. FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating the casing 31 of the power generation unit 2, where FIG. 7A is a rear view, FIG. 7B is a left side view, and FIG. 7C is a top view. In these drawings, members similar to those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

発電ユニット2は、上述の発電ユニット1が熱電モジュール11を1つ有していたのに対して、複数(5個)の熱電モジュール11を有している点が大きく異なる。
図5に示すように、受熱盤20の後面側(図5(b)における上側)には、この受熱盤20に密着する配置で、上下方向に複数(5個)の熱電モジュール11が配設されている。各熱電モジュール11の上方,下方,左方,右方にはそれぞれ断熱材12が取り付けられている。図5,図7に示すように、筐体31は、上下方向に長い前壁部32c、3個の注水口31aを有する底部32a、3個の排水口31bを有する天井部32b、左壁部32e,右壁部32fと、これらの後面を覆う後壁部32dとを有している。図5,図6に示すように、後壁部32dには、上下方向に長く延びる複数の冷却フィン33が、前側に向けて突設されている。各冷却フィン33は、発電ユニット1と同様に傾斜した傾斜部33bを有している。後壁部32dと複数の冷却フィン33とは一体に形成されていて、材質的には、例えば、アルミ製である。図5に示すように、後壁部32dは、上下方向の寸法が、前壁部32cよりも大きく設定されていて、上側及び下側に突出部分を有している。この突出部分に、後面側からボルト35を通し、ボルト35の先端を受熱盤20の後面に螺合することで、筐体31全体を受熱盤20に固定するようにしている。ボルト35には、断熱材34が巻かれている。
The power generation unit 2 is greatly different in that the power generation unit 1 has one (1) thermoelectric module 11 but a plurality (5) of thermoelectric modules 11.
As shown in FIG. 5, a plurality (five) of thermoelectric modules 11 are arranged in the vertical direction on the rear surface side (the upper side in FIG. 5B) of the heat receiving plate 20 so as to be in close contact with the heat receiving plate 20. Has been. A heat insulating material 12 is attached to the upper, lower, left, and right sides of each thermoelectric module 11. As shown in FIGS. 5 and 7, the casing 31 includes a front wall portion 32c that is long in the vertical direction, a bottom portion 32a having three water inlets 31a, a ceiling portion 32b having three drain ports 31b, and a left wall portion. 32e, the right wall part 32f, and the rear wall part 32d which covers these rear surfaces. As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of cooling fins 33 extending in the vertical direction are provided on the rear wall portion 32 d so as to protrude toward the front side. Each cooling fin 33 has an inclined portion 33 b that is inclined similarly to the power generation unit 1. The rear wall portion 32d and the plurality of cooling fins 33 are integrally formed, and are made of, for example, aluminum. As shown in FIG. 5, the rear wall portion 32d is set to have a vertical dimension larger than that of the front wall portion 32c, and has protruding portions on the upper side and the lower side. Bolts 35 are passed through the protruding portions from the rear surface side, and the ends of the bolts 35 are screwed into the rear surface of the heat receiving plate 20 to fix the entire housing 31 to the heat receiving plate 20. A heat insulating material 34 is wound around the bolt 35.

発電ユニット2は、上述の発電ユニット1と基本的な構成はほぼ同じでありながら、複数(5個)の熱電モジュール11を配設することにより、これら熱電モジュール11からそれぞれ個別に起電力を取り出したり、さらにはこれらを複数接続することにより、大きな起電力を取り出したりすることが可能である。   Although the basic configuration of the power generation unit 2 is substantially the same as that of the power generation unit 1 described above, a plurality (five) of thermoelectric modules 11 are arranged to individually extract electromotive forces from these thermoelectric modules 11. In addition, it is possible to extract a large electromotive force by connecting a plurality of these.

なお、発電ユニット2では、5個の熱電モジュール11を上下方向に1列に整列させた例を説明したが、この数は5個に限定されず、他の数でもよい。また、熱電モジュール11を横方向に複数並べて、さらに熱電モジュール11の個数を増加させることもできる。この場合でも、熱電モジュール11以外の発電ユニットの基本的な構成はほぼ同様なものを採用することができる。   In the power generation unit 2, the example in which the five thermoelectric modules 11 are arranged in a line in the vertical direction has been described, but this number is not limited to five and may be other numbers. Further, a plurality of thermoelectric modules 11 can be arranged in the horizontal direction, and the number of thermoelectric modules 11 can be further increased. Even in this case, the basic configuration of the power generation unit other than the thermoelectric module 11 can be substantially the same.

次に、図8,図9に示す発電ユニット3を参照して、本発明に係る発電ユニットの伝熱構造について詳述する。なお、伝熱構造は、熱電モジュール11を受熱盤20によって効率よく加熱し、また、冷却ユニット30で効率よく冷却するための構造であり、不要に熱が漏れるのを防止するための断熱構造も含まれている。   Next, the heat transfer structure of the power generation unit according to the present invention will be described in detail with reference to the power generation unit 3 shown in FIGS. The heat transfer structure is a structure for efficiently heating the thermoelectric module 11 by the heat receiving panel 20 and for efficiently cooling the thermoelectric module 11 by the cooling unit 30, and also has a heat insulating structure for preventing unnecessary heat leakage. include.

発電ユニット3の基本的な構成は、上述の発電ユニット1,発電ユニット2と同様であるため説明は省略する。発電ユニット3においては、伝熱構造について詳述する。なお、図示の発電ユニット3では、4枚の熱電モジュール11を使用して構成したものである。   Since the basic configuration of the power generation unit 3 is the same as that of the power generation unit 1 and the power generation unit 2 described above, description thereof is omitted. In the power generation unit 3, the heat transfer structure will be described in detail. The power generation unit 3 shown in the figure is configured using four thermoelectric modules 11.

ここで、図8は、発電ユニット3の分解斜視図である。図9は、受熱盤20と冷却ユニット30とを組み合わせた状態で、図8中の矢印C−C線に沿って切断して模式的に示す断面図である。なお、図8においては、各部材等の寸法は、伝熱構造の理解を容易にするために、適宜、誇張して示している。例えば、熱電モジュール11、加熱側伝熱シート41、冷却側断熱シート42、断熱材12等は、厚さや大きさを誇張して図示している。   Here, FIG. 8 is an exploded perspective view of the power generation unit 3. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically shown by cutting along the arrow CC line in FIG. 8 in a state in which the heat receiving panel 20 and the cooling unit 30 are combined. In FIG. 8, the dimensions of each member and the like are exaggerated as appropriate in order to facilitate understanding of the heat transfer structure. For example, the thermoelectric module 11, the heating side heat transfer sheet 41, the cooling side heat insulating sheet 42, the heat insulating material 12 and the like are illustrated with exaggerated thicknesses and sizes.

図8,図9に示すように、発電ユニットの伝熱構造は、加熱側伝熱シート41、冷却側伝熱シート42、締結部材としてのボルト43、断熱材12等を備えて構成されている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the heat transfer structure of the power generation unit includes a heating side heat transfer sheet 41, a cooling side heat transfer sheet 42, a bolt 43 as a fastening member, a heat insulating material 12, and the like. .

図8,図9に示す熱電モジュール11は、図4で説明したように、p型半導体とn型半導体とを組み合わせて構成した熱電素子(ベルチェ素子)11aを縦横に多数整列させ、表裏を絶縁板11bで挟み込んで全体として矩形の薄板状に形成したものである。熱電モジュール11は、図4に示す矩形の一辺の両角部近傍にそれぞれ出力端子11cが設けてあって、これら出力端子11cからは、図8に示すように、リード線11dが引き出されている。熱電モジュール11の主要構成要素である熱電素子11aは、一般に、Bi(ビスマス)−Te(テルル)材を使用したものが多く脆弱であるため、取り扱いには細心の注意が必要となる。   As shown in FIG. 4, the thermoelectric module 11 shown in FIGS. 8 and 9 has a large number of thermoelectric elements (Beltier elements) 11a formed by combining p-type semiconductors and n-type semiconductors arranged vertically and insulate the front and back sides. It is sandwiched between the plates 11b and formed into a rectangular thin plate as a whole. The thermoelectric module 11 is provided with output terminals 11c in the vicinity of both corners of one side of the rectangle shown in FIG. 4, and lead wires 11d are drawn from these output terminals 11c as shown in FIG. The thermoelectric element 11a, which is a main component of the thermoelectric module 11, is generally fragile and often uses Bi (bismuth) -Te (tellurium) material, and therefore requires careful handling.

図9に示すように、受熱盤20には、加熱側台座20aが突設されている。加熱側台座20aは、受熱盤20の後面、すなわち受熱板20における、冷却ユニット30に対向する加熱側対向面(後面)20cの一部を、熱電モジュール11と略同形の矩形状に突設させることで形成されている。加熱側台座20aの周囲には、後述する断熱材12の一部(部分12c)を係合させるための溝部20hが形成されている。ここで、この溝部20hの底部から、加熱側台座20aの後面20dまでの距離L1を加熱側台座20aの高さ(厚さ)とする。図9に示すように、受熱盤20の前面20eには、熱電モジュール11から外れた位置に、後述するボルト43の頭部43aが収納される凹部20bが形成され、この凹部20bの底部には、受熱盤20を前後方向に貫通する透孔20fが形成されている。   As shown in FIG. 9, the heat receiving board 20 has a heating side pedestal 20 a protruding therefrom. The heating side pedestal 20a projects a rear surface of the heat receiving board 20, that is, a part of the heating side facing surface (rear surface) 20c facing the cooling unit 30 in the heat receiving plate 20 into a rectangular shape substantially the same shape as the thermoelectric module 11. It is formed by that. Around the heating side pedestal 20a, a groove 20h for engaging a part (part 12c) of a heat insulating material 12 described later is formed. Here, a distance L1 from the bottom of the groove 20h to the rear surface 20d of the heating side pedestal 20a is defined as the height (thickness) of the heating side pedestal 20a. As shown in FIG. 9, the front surface 20e of the heat receiving panel 20 is formed with a recess 20b in which a head 43a of a bolt 43 described later is accommodated at a position removed from the thermoelectric module 11, and at the bottom of the recess 20b. A through hole 20f that penetrates the heat receiving board 20 in the front-rear direction is formed.

加熱側台座20aと熱電モジュール11との間には、加熱側伝熱シート41が介装されている。加熱側伝熱シート41は、熱電モジュール11と略同形の矩形状に形成されていて、加熱側台座20aの後面20dと熱電モジュール11の前面13aとの間に挟持されている。ここで、加熱側伝熱シート41としては、受熱盤20の熱を熱電モジュール11に効率よく伝達するために、熱伝導性に優れたものが好適である。本実施形態では、さらに、加熱側伝熱シート41として、適度な弾性(軟性)を有するものが好適である。加熱側伝熱シート41は、適度な弾性を有することにより、受熱盤20の加熱側台座20aの後面20dと熱電モジュール11の前面13aとの間に挟持された際に、これらとの密着性が高まり、その結果、加熱側台座20aの後面20dと熱電モジュール11の前面13aとを直接、接触させた場合よりも、伝熱効率が向上する。さらに、加熱側伝熱シート41は、適度な弾性を有することにより、熱電モジュール11に対する緩衝材としても作用し、組立時等の熱電モジュール11の破損を防止することができる。このように、熱伝導性に優れ、しかも緩衝材としても作用する加熱側伝熱シート41としては、例えば、厚さ0.5〜1.5mm程度のシリコーンゴム等を好適に使用することができる。なお、加熱側伝熱シート41は、後述するボルト43による締結力を高めて、受熱盤20及び熱電モジュール11に対する密着性を高めるほど、受熱盤20の熱は、加熱側伝熱シート41を介して、熱電モジュール11に伝わりやすくなる。さらに、受熱盤20における、加熱側伝熱シート41に密着される面、つまり加熱側台座20aの後面20dに、例えば、シリコーンクリーム等を塗布すると、さらに密着性を向上させて、伝熱効果を高めることができる。   A heating side heat transfer sheet 41 is interposed between the heating side pedestal 20 a and the thermoelectric module 11. The heating-side heat transfer sheet 41 is formed in a rectangular shape that is substantially the same shape as the thermoelectric module 11, and is sandwiched between the rear surface 20 d of the heating-side base 20 a and the front surface 13 a of the thermoelectric module 11. Here, as the heating-side heat transfer sheet 41, in order to efficiently transfer the heat of the heat receiving panel 20 to the thermoelectric module 11, a sheet having excellent thermal conductivity is preferable. In the present embodiment, it is preferable that the heating side heat transfer sheet 41 has appropriate elasticity (softness). The heating-side heat transfer sheet 41 has appropriate elasticity, so that when the heating-side heat transfer sheet 41 is sandwiched between the rear surface 20d of the heating-side pedestal 20a of the heat receiving board 20 and the front surface 13a of the thermoelectric module 11, the adhesion between them is increased. As a result, the heat transfer efficiency is improved as compared with the case where the rear surface 20d of the heating side base 20a and the front surface 13a of the thermoelectric module 11 are brought into direct contact with each other. Further, the heating-side heat transfer sheet 41 has moderate elasticity, and thus acts as a buffer material for the thermoelectric module 11, and can prevent the thermoelectric module 11 from being damaged during assembly. Thus, as the heating side heat transfer sheet 41 which is excellent in thermal conductivity and also acts as a buffer material, for example, a silicone rubber having a thickness of about 0.5 to 1.5 mm can be suitably used. . In addition, the heating side heat transfer sheet 41 increases the fastening force by the bolts 43 to be described later, and the adhesion to the heat receiving board 20 and the thermoelectric module 11 increases, so that the heat of the heat receiving board 20 passes through the heating side heat transfer sheet 41. Thus, it is easy to be transmitted to the thermoelectric module 11. Furthermore, when, for example, silicone cream or the like is applied to the surface of the heat receiving plate 20 that is in close contact with the heating side heat transfer sheet 41, that is, the rear surface 20d of the heating side pedestal 20a, the adhesion is further improved and the heat transfer effect is improved. Can be increased.

上述の受電盤20と同様、冷却ユニット30には、冷却側台座30aが突設されている。冷却側台座30aは、冷却ユニット30の前面、すなわち冷却ユニット30における、受熱盤20に対向する冷却側対向面30cの一部を、熱電モジュール11と略同形の矩形状に突設させることで形成されている。冷却側台座30aの周囲には、後述する断熱材12の一部(部分12c)を係合させるための溝部30hが形成されている。ここで、この溝部30hの底部から、冷却側台座30aの前面30dまでの距離L2を冷却側台座30aの高さ(厚さ)とする。冷却ユニット30の冷却側対向面(前面)30cには、上述の受熱盤20の凹部20b、透孔20fに対応する位置に、後述するボルト43の雄ねじ部43bが螺合する雌ねじ部30eが螺刻されている。   Similar to the power receiving panel 20 described above, the cooling unit 30 is provided with a cooling side pedestal 30a. The cooling side pedestal 30a is formed by projecting a front surface of the cooling unit 30, that is, a part of the cooling side facing surface 30c facing the heat receiving board 20 in the cooling unit 30, into a rectangular shape substantially the same shape as the thermoelectric module 11. Has been. Around the cooling side pedestal 30a, a groove 30h for engaging a part (part 12c) of the heat insulating material 12 described later is formed. Here, a distance L2 from the bottom of the groove 30h to the front surface 30d of the cooling side pedestal 30a is defined as the height (thickness) of the cooling side pedestal 30a. On the cooling side facing surface (front surface) 30c of the cooling unit 30, a female screw portion 30e into which a male screw portion 43b of a bolt 43 described later is screwed at a position corresponding to the concave portion 20b and the through hole 20f of the heat receiving plate 20 is screwed. It is engraved.

冷却側台座30aと熱電モジュール11との間には、冷却側伝熱シート42が介装されている。冷却側伝熱シート42は、熱電モジュール11と略同形の矩形状に形成されていて、冷却側台座30aの前面30dと熱電モジュール11の後面13bとの間に挟持されている。冷却側伝熱シート42としては、上述の加熱側伝熱シート41と同様のもの、つまり、熱伝導性に優れ、かつ、適度な弾性(軟性)を有するものを使用することができる。これにより、冷却側台座30aと熱電モジュール11との間に挟持された際に、両者に密着されるため、冷却側伝熱シート42がない場合と比較して、熱電モジュール11の冷却効率を高めるとともに、緩衝材として作用して熱電モジュール11の損傷を低減することができる。   A cooling side heat transfer sheet 42 is interposed between the cooling side pedestal 30 a and the thermoelectric module 11. The cooling side heat transfer sheet 42 is formed in a rectangular shape substantially the same as the thermoelectric module 11, and is sandwiched between the front surface 30 d of the cooling side pedestal 30 a and the rear surface 13 b of the thermoelectric module 11. As the cooling-side heat transfer sheet 42, the same one as the above-described heating-side heat transfer sheet 41, that is, a sheet having excellent heat conductivity and having appropriate elasticity (softness) can be used. As a result, when sandwiched between the cooling side pedestal 30a and the thermoelectric module 11, they are in close contact with each other, so that the cooling efficiency of the thermoelectric module 11 is increased compared to the case where there is no cooling side heat transfer sheet 42. At the same time, the thermoelectric module 11 can be damaged by acting as a buffer material.

断熱材12は、上述の加熱側台座20a、加熱側伝熱シート41、熱電モジュール11、冷却側伝熱シート42、冷却側台座30aの周囲における、加熱側対向面20cと冷却側対向面30cとの間に挟持(介装)されている。つまり、断熱材12は、受熱盤20と冷却ユニット30との間の、熱電モジュール11がない部分の略全体に介装されている。断熱材12は、図8に示すように、受熱盤20の後面(図8中では、上方を向いた面)の、熱電モジュール11が配置される部分以外の略全体を額縁状に覆う断熱材12Aと、冷却ユニット30の前面側(図8中では、上方を向いた面)の、熱電モジュール11が配置される部分以外の略全体を額縁状に覆う断熱材12Bとによって構成されていて、これら断熱材12A,12Bを合わせることで、断熱材12全体が構成される。受熱盤20側の断熱材12Aは、受熱盤20と冷却ユニット30とが組み合わされて発電ユニット3が形成された際に、下側に位置する部分12a、上側に位置する部分12b、左側に位置する部分12e、右側に位置する部分12fを有し、さらに、上下に隣接する熱電モジュール11,11の間に、左側の部分12eと右側の部分12fとを連結するように、左右方向に部分12hが設けられている。なお、右側の部分12fには、熱電モジュール11に接続されたリード線11dを取り出すための切欠部12gが形成されている。なお、見方を変えれば、受熱盤20側の断熱材12Aは、受電盤20と略同形の板状の断熱材から、加熱側熱電シート41や熱電モジュール11が配置される、これらと同形の板状の凹部を形成し、さらに、凹部の左側の2箇所に外部と連通する切欠部12gを形成したものであるといえる。さらに断熱材12Aは、図9に示すように、受熱盤20の加熱側台座20aの周囲に形成された溝部20hに係合可能な部分12cを有していて、この部分12cを溝部20hに係合させることで、受熱盤20に対して断熱材12Aを容易に位置決めできるようになっている。断熱材12Aには、後述するボルト43が貫通する透孔12kが穿設されている。   The heat insulating material 12 includes a heating side facing surface 20c and a cooling side facing surface 30c around the heating side pedestal 20a, the heating side heat transfer sheet 41, the thermoelectric module 11, the cooling side heat transfer sheet 42, and the cooling side pedestal 30a. It is pinched (interposed) between. That is, the heat insulating material 12 is interposed between the heat receiving panel 20 and the cooling unit 30 in substantially the entire portion where the thermoelectric module 11 is not provided. As shown in FIG. 8, the heat insulating material 12 covers the substantially entire surface of the rear surface of the heat receiving board 20 (the surface facing upward in FIG. 8) other than the portion where the thermoelectric module 11 is arranged in a frame shape. 12A and a heat insulating material 12B that covers the entire front surface of the cooling unit 30 (the surface facing upward in FIG. 8) except for the portion where the thermoelectric module 11 is disposed in a frame shape, The heat insulating material 12 whole is comprised by combining these heat insulating materials 12A and 12B. When the heat receiving board 20 and the cooling unit 30 are combined to form the power generation unit 3, the heat insulating material 12A on the heat receiving board 20 side is located on the lower part 12a, the upper part 12b, and on the left side. 12h in the left-right direction so that the left-side part 12e and the right-side part 12f are connected between the upper and lower adjacent thermoelectric modules 11, 11. Is provided. In the right portion 12f, a notch 12g for taking out the lead wire 11d connected to the thermoelectric module 11 is formed. From another point of view, the heat insulating material 12A on the heat receiving board 20 side is a plate-like heat insulating material having substantially the same shape as the power receiving board 20, and the heating side thermoelectric sheet 41 and the thermoelectric module 11 are arranged. It can be said that a notch 12g that communicates with the outside is formed at two locations on the left side of the recess. Further, as shown in FIG. 9, the heat insulating material 12A has a portion 12c that can be engaged with a groove portion 20h formed around the heating side base 20a of the heat receiving board 20, and this portion 12c is engaged with the groove portion 20h. By combining them, the heat insulating material 12 </ b> A can be easily positioned with respect to the heat receiving board 20. The heat insulating material 12A has a through hole 12k through which a bolt 43 described later passes.

冷却ユニット30側の断熱材12Bについても、上述の受熱盤20側の断熱材12Aと同様である。すなわち、断熱材12Bは、受熱盤20と冷却ユニット30とが組み合わされて発電ユニット3が形成された際に、下側に位置する部分12a、上側に位置する部分12b、左側に位置する部分12e、右側に位置する部分12fを有し、さらに、上下に隣接する熱電モジュール11,11の間に、左側の部分12eと右側の部分12fとを連結するように、左右方向に部分12hが設けられている。なお、右側の部分12eには、熱電モジュール11に接続されたリード線11dを取り出すための切欠部12gが形成されている。さらに断熱材12Bは、図9に示すように、冷却ユニット30の加熱側台座30aの周囲に形成された溝部30hに係合可能な部分12cを有していて、この部分12cを溝部30hに係合させることで、冷却ユニット30に対して断熱材12Bを容易に位置決めできるようになっている。断熱材12Bには、後述するボルト43が貫通する透孔12kが穿設されている。   The heat insulating material 12B on the cooling unit 30 side is the same as the heat insulating material 12A on the heat receiving panel 20 described above. That is, the heat insulating material 12B includes the lower portion 12a, the upper portion 12b, and the left portion 12e when the heat receiving panel 20 and the cooling unit 30 are combined to form the power generation unit 3. The left portion 12h and the right portion 12f are connected between the thermoelectric modules 11 and 11 adjacent to each other in the left and right direction. ing. In the right part 12e, a notch 12g for taking out the lead wire 11d connected to the thermoelectric module 11 is formed. Further, as shown in FIG. 9, the heat insulating material 12B has a portion 12c that can be engaged with a groove 30h formed around the heating side pedestal 30a of the cooling unit 30, and this portion 12c is engaged with the groove 30h. By combining, the heat insulating material 12B can be easily positioned with respect to the cooling unit 30. The heat insulating material 12B has a through hole 12k through which a bolt 43 described later passes.

上述構成の断熱材12A,12Bは、図9に示すように、受熱盤20と冷却ユニット30との間に重なるように挟持(介装)され、次に説明するボルト43によって締め付けられる。   As shown in FIG. 9, the heat insulating materials 12 </ b> A and 12 </ b> B having the above-described configuration are sandwiched (interposed) so as to overlap between the heat receiving plate 20 and the cooling unit 30, and are tightened by bolts 43 described below.

締結部材としてのボルト43は、基端側(図9中では、下側)に頭部43aを有し、先端側には雄ねじ部43bが螺刻されている。ボルト43は、その頭部43aを受熱盤20の前面20eの凹部20bに収納され、中間部が透孔20f、断熱材12Aの透孔12k、断熱材12Bの透孔12kを貫通して、冷却ユニット30の前面30cの雌ねじ部30eに螺合されている。ボルト43は、図8に示す断熱材12A,12Bの多数の透孔12kを貫通するように設けられている。つまり、ボルト43は、各熱電モジュール11の左側と右側とに1箇所ずつ、さらに、最上位の熱電モジュール11の上側と、最下位の熱電モジュール11の下側とにそれぞれ3箇所ずつ設けられている。   The bolt 43 as a fastening member has a head portion 43a on the proximal end side (lower side in FIG. 9), and a male screw portion 43b is screwed on the distal end side. The bolt 43 has its head portion 43a accommodated in the recess 20b of the front surface 20e of the heat receiving board 20, and the intermediate portion passes through the through hole 20f, the through hole 12k of the heat insulating material 12A, and the through hole 12k of the heat insulating material 12B to cool it. The unit 30 is screwed into the female screw portion 30e of the front surface 30c. The bolts 43 are provided so as to penetrate the numerous through holes 12k of the heat insulating materials 12A and 12B shown in FIG. That is, the bolts 43 are provided at one place on each of the left and right sides of each thermoelectric module 11, and at three places on each of the upper side of the uppermost thermoelectric module 11 and the lower side of the lowermost thermoelectric module 11. Yes.

ここで、本実施形態では、ボルト43としては、一般的な鋼製ではなく、合成樹脂製のものを使用している。合成樹脂製のボルト43は、鋼製のボルトよりも熱伝導率が低くて、熱が伝わりにくいので、受熱盤20側からボルト43を介して冷却ユニット30に逃げる熱を抑制することができる。さらに、合成樹脂製のボルト43は、鋼製のボルトよりも、弾性変形しやすいので、受熱盤20と冷却ユニット30とを締結した際に、鋼製のボルトと異なり、締結力が過剰になりにくく、したがって、熱電モジュール11を破損させるおそれが少ない。このような合成樹脂製のボルト43の材料としては、例えば、熱可塑性ポリイミド等が好適である。   Here, in this embodiment, the bolt 43 is not made of general steel but is made of synthetic resin. Since the synthetic resin bolt 43 has a lower thermal conductivity than the steel bolt and heat is not easily transmitted, the heat escaped from the heat receiving plate 20 side to the cooling unit 30 via the bolt 43 can be suppressed. Further, since the synthetic resin bolt 43 is more easily elastically deformed than the steel bolt, when the heat receiving plate 20 and the cooling unit 30 are fastened, the fastening force is excessive, unlike the steel bolt. Therefore, there is little possibility of damaging the thermoelectric module 11. As a material of such a synthetic resin bolt 43, for example, thermoplastic polyimide or the like is suitable.

上述の受熱盤20側の加熱側台座20aの高さL1と、冷却ユニット30側の冷却側台座30aの高さL2との大小関係については、例えば、受熱盤20の熱容量と、冷却ユニット30の熱容量とを比較して、前者の受熱盤20の方が大きい場合には、L1>L2とし、逆に後者の冷却ユニット30の方が大きい場合には、L1<L2とする。本実施形態においては、受熱盤20の加熱側台座20a(あるいは加熱側伝熱シート41)と熱電モジュール11との間、及び冷却ユニット30の冷却側台座30a(あるいは冷却側伝熱シート42)と熱電モジュール11との間で、熱の移動がない状態を熱平衡としたときに、熱平衡にある場合が、熱電モジュール11の発電効率が最も高くなる。この熱平衡は、熱電モジュール11の前後方向の位置、すなわち、高さL1,L2を変更することにより、達成することができる。なお、本実施形態では、高さL1,L2については、一方が高くなるとその分他方が低くなる関係にある。   Regarding the magnitude relationship between the height L1 of the heating side pedestal 20a on the heat receiving board 20 side and the height L2 of the cooling side pedestal 30a on the cooling unit 30 side, for example, the heat capacity of the heat receiving board 20 and the cooling unit 30 When comparing the heat capacity, if the former heat receiving panel 20 is larger, L1> L2, and conversely if the latter cooling unit 30 is larger, L1 <L2. In the present embodiment, between the heating side pedestal 20a (or the heating side heat transfer sheet 41) of the heat receiving panel 20 and the thermoelectric module 11, and the cooling side pedestal 30a (or the cooling side heat transfer sheet 42) of the cooling unit 30. When the state where there is no movement of heat with the thermoelectric module 11 is assumed to be thermal equilibrium, the power generation efficiency of the thermoelectric module 11 is highest when the thermoelectric module 11 is in thermal equilibrium. This thermal equilibrium can be achieved by changing the position of the thermoelectric module 11 in the front-rear direction, that is, the heights L1 and L2. In the present embodiment, the heights L1 and L2 are in a relationship such that when one increases, the other decreases.

本実施形態では、高さL1,L2の大小関係について上述のように定めることにより、すなわち、熱容量を比較して、受熱盤20の方が大きい場合には、L1>L2とし、逆に冷却ユニット30の方が大きい場合には、L1<L2とすることで、熱電モジュール11を熱平衡に近い状態に維持することが可能となる。なお、高さL1,L2の具体的な数値等については、発電ユニット3の実機による実験等に基づいて設定するとよい。   In the present embodiment, the magnitude relationship between the heights L1 and L2 is determined as described above, that is, when the heat receiving plate 20 is larger by comparing the heat capacities, L1> L2, and conversely the cooling unit. When 30 is larger, it is possible to maintain the thermoelectric module 11 in a state close to thermal equilibrium by setting L1 <L2. It should be noted that specific numerical values and the like of the heights L1 and L2 may be set based on an experiment with an actual power generation unit 3 or the like.

以上説明したように、本実施形態によると以下のような効果を奏することができる。
・受熱盤20と冷却ユニット30にそれぞれ加熱側台座20a、冷却側台座30aを突設することで、これらに熱を集中させることができる。
・熱電モジュール11と、加熱側台座20a及び冷却側台座30aとの間に加熱側伝熱シート41、冷却側伝熱シート42を介装(挟持)することにより、これらの密着性を高めて、伝熱効率を高めることができる。
・さらに、加熱側伝熱シート41、冷却側伝熱シート42が緩衝材として作用するので、組立時等に、脆弱な熱電モジュール11の破損を抑制することができる。
・受熱盤20と冷却ユニット30とを締結するボルト(締結部材)43を、合成樹脂製とすることで、一般的な鋼製のボルトよりも熱伝導率を低くすることができるので、ボルト43を介して漏れる熱を低減することができる。
・さらに、ボルト43が合成樹脂製で、鋼製のボルトに対して伸びやすいので、締結力が過大であることに起因する熱電モジュール11の破損を少なくすることができる。
・受熱盤20と冷却ユニット30の熱容量の大小関係に合わせて、加熱側台座20aの高さL1と冷却側台座30aの高さL2の大小関係を設定することにより、熱電モジュール11を熱平衡に近づけることができるので、伝熱効率を一層、高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
-By providing the heating side base 20a and the cooling side base 30a on the heat receiving board 20 and the cooling unit 30, respectively, heat can be concentrated on them.
By interposing (clamping) the heating side heat transfer sheet 41 and the cooling side heat transfer sheet 42 between the thermoelectric module 11 and the heating side pedestal 20a and the cooling side pedestal 30a, Heat transfer efficiency can be increased.
Furthermore, since the heating side heat transfer sheet 41 and the cooling side heat transfer sheet 42 act as cushioning materials, breakage of the fragile thermoelectric module 11 can be suppressed during assembly.
Since the bolt (fastening member) 43 that fastens the heat receiving board 20 and the cooling unit 30 is made of synthetic resin, the thermal conductivity can be made lower than that of a general steel bolt. It is possible to reduce the heat leaking through.
Furthermore, since the bolt 43 is made of a synthetic resin and easily stretches with respect to the steel bolt, damage to the thermoelectric module 11 due to excessive fastening force can be reduced.
The thermoelectric module 11 is brought close to thermal equilibrium by setting the magnitude relationship between the height L1 of the heating side pedestal 20a and the height L2 of the cooling side pedestal 30a in accordance with the magnitude relationship between the heat capacities of the heat receiving board 20 and the cooling unit 30. Therefore, the heat transfer efficiency can be further increased.

1,2,3 発電ユニット
10 熱電ユニット
11 熱電モジュール
11a 熱電素子
12 断熱材
20 受熱盤(加熱側)
20a 加熱側台座
20c 加熱側対向面
20h 溝部
30 冷却ユニット(冷却側)
30a 冷却側台座
30c 冷却側対向面
30h 溝部
41 加熱側伝熱シート
42 冷却側伝熱シート
43 ボルト(締結部材)
L1 加熱側台座の高さ(厚さ)
L2 冷却側台座の高さ(厚さ)
1, 2, 3 Power generation unit 10 Thermoelectric unit 11 Thermoelectric module 11a Thermoelectric element 12 Heat insulating material 20 Heat receiving panel (heating side)
20a Heating side base 20c Heating side facing surface 20h Groove 30 Cooling unit (cooling side)
30a Cooling side pedestal 30c Cooling side facing surface 30h Groove part 41 Heating side heat transfer sheet 42 Cooling side heat transfer sheet 43 Bolt (fastening member)
L1 Heating side pedestal height (thickness)
L2 Cooling side pedestal height (thickness)

Claims (4)

複数の熱電素子を電気的に連結して構成した板状の熱電モジュールを、受熱盤と冷却ユニットとの相互に対向する加熱側対向面と冷却側対向面との間に挟持して構成した発電ユニットの伝熱構造において、
前記加熱側対向面の一部を板状に突設させて前記熱電モジュールと略同形に形成された加熱側台座と、
前記冷却側対向面の一部を板状に突設させて前記熱電モジュールと略同形に形成された冷却側台座と、
前記熱電モジュールと略同形に形成されて前記加熱側台座と前記熱電モジュールとの間に挟持された加熱側伝熱シートと、
前記熱電モジュールと略同形に形成されて前記冷却側台座と前記熱電モジュールとの間に挟持された冷却側伝熱シートと、
前記加熱側台座、前記加熱側伝熱シート、前記熱電モジュール、前記冷却側伝熱シート、前記冷却側台座の周囲における、前記加熱側対向面と前記冷却側対向面との間に介装された断熱材と、を備える、
ことを特徴とする発電ユニットの伝熱構造。
Power generation configured by sandwiching a plate-shaped thermoelectric module configured by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements between a heating side facing surface and a cooling side facing surface that face each other between the heat receiving panel and the cooling unit. In the heat transfer structure of the unit,
A heating side pedestal formed substantially in the same shape as the thermoelectric module by protruding a part of the heating side facing surface in a plate shape;
A cooling side pedestal formed substantially in the same shape as the thermoelectric module by projecting a part of the cooling side facing surface into a plate shape;
A heating side heat transfer sheet formed in substantially the same shape as the thermoelectric module and sandwiched between the heating side pedestal and the thermoelectric module;
A cooling side heat transfer sheet formed in substantially the same shape as the thermoelectric module and sandwiched between the cooling side pedestal and the thermoelectric module;
The heating side pedestal, the heating side heat transfer sheet, the thermoelectric module, the cooling side heat transfer sheet, and the cooling side pedestal are interposed between the heating side facing surface and the cooling side facing surface. An insulation material,
A heat transfer structure of a power generation unit characterized by that.
前記断熱材を貫通して前記受熱盤と前記冷却ユニットとを連結する締結部材を有し、
前記締結部材が、合成樹脂製である、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電ユニットの伝熱構造。
A fastening member that penetrates through the heat insulating material and connects the heat receiving plate and the cooling unit;
The fastening member is made of synthetic resin;
The heat transfer structure for a power generation unit according to claim 1.
前記加熱側台座の厚さを加熱側厚さ、前記冷却側台座の厚さを冷却側厚さとしたときに、前記受熱盤の熱容量が前記冷却ユニットの熱容量よりも大きい場合には、前記加熱側厚さを前記冷却側厚さよりも厚くし、前記受熱盤の熱容量が前記冷却ユニットの熱容量よりも小さい場合には、前記加熱側厚さを前記冷却側厚さより薄くする、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発電ユニットの伝熱構造。
When the thickness of the heating side pedestal is the heating side thickness and the thickness of the cooling side pedestal is the cooling side thickness, if the heat capacity of the heat receiving plate is larger than the heat capacity of the cooling unit, the heating side pedestal When the thickness is made thicker than the cooling side thickness and the heat capacity of the heat receiving plate is smaller than the heat capacity of the cooling unit, the heating side thickness is made thinner than the cooling side thickness,
The heat transfer structure for a power generation unit according to claim 1 or 2.
前記加熱側台座及び前記冷却側台座の周囲に、前記断熱材が係合されて位置決めされる溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発電ユニットの伝熱構造。
A groove portion is formed around the heating side pedestal and the cooling side pedestal so that the heat insulating material is engaged and positioned.
The heat transfer structure for a power generation unit according to claim 1, wherein the heat transfer structure is a heat transfer structure.
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