JP7589468B2 - Thermoelectric conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、熱を直接電気に変換する熱電変換モジュールを用いた熱電変換装置に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion device that uses a thermoelectric conversion module that directly converts heat into electricity.
近年、エネルギー消費低減のために、例えばボイラー、焼却炉、自動車の熱源からの排熱を電気として回収することが検討されている。特にゼーベック効果によって熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる熱電素子を用いて、効率よく電気エネルギーを回収できる熱電変換モジュールが注目されている。熱電モジュールとは、P型とN型の熱電変換素子を、電極を介して交互に接続したもので、一方の面を高温側、他方の面を低温側とし、両面に温度差を生じさせることで、電力を発生させるものである。今まで捨てられていた排熱を有効利用できるクリーンな方法として、実用化が期待されている。特に、約300℃以上の高温環境で使用可能な材料の熱電変換素子を用いることで、大きな温度差から、大きな電気エネルギーを回収できる可能性があることから開発が進められている。 In recent years, in order to reduce energy consumption, efforts have been made to recover exhaust heat from heat sources such as boilers, incinerators, and automobiles as electricity. In particular, thermoelectric conversion modules that can efficiently recover electrical energy using thermoelectric elements that can directly convert thermal energy into electrical energy through the Seebeck effect have attracted attention. A thermoelectric module is a combination of P-type and N-type thermoelectric conversion elements connected alternately via electrodes, with one side being the high-temperature side and the other being the low-temperature side, generating electricity by creating a temperature difference between the two sides. It is expected that this will be put to practical use as a clean method for effectively utilizing exhaust heat that has previously been discarded. In particular, development is underway because it has the potential to recover large electrical energy from large temperature differences by using thermoelectric conversion elements made of materials that can be used in high-temperature environments of approximately 300°C or higher.
高温のガスなどの流体を利用して熱電変換モジュールに大きな温度差を与えるためには、高温側に流体からの熱を損失なく伝え、低温側への熱電変換素子以外からの熱伝達を低減し、高温側と低温側の温度差を大きくすることが重要である。 To create a large temperature difference in a thermoelectric conversion module using a fluid such as high-temperature gas, it is important to transfer heat from the fluid to the high-temperature side without loss, reduce heat transfer to the low-temperature side from sources other than the thermoelectric conversion element, and increase the temperature difference between the high-temperature and low-temperature sides.
例えば、特許文献1に熱電変換モジュールを受熱部材と冷却部材とで把持する熱電変換発電ユニットが開示されている。また、前記熱電変換発電ユニットが、加熱部と冷却部とを有し、これら加熱部および冷却部の内部で被加熱体を順次搬送するトンネル型炉に備えられた構成が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a thermoelectric conversion power generation unit in which a thermoelectric conversion module is held by a heat receiving member and a cooling member. It also discloses a configuration in which the thermoelectric conversion power generation unit has a heating section and a cooling section and is installed in a tunnel furnace in which heated objects are transported sequentially inside the heating section and the cooling section.
また、特許文献2に、炉の開口部に取り付けた受熱板に熱電変換モジュールの一方の面を配置し、熱電変換モジュールの他方の面を水冷板に密着、固定して取り付け、前記受熱板の、炉内の受熱側に、受熱フィンを形成した熱電変換装置が開示されている。 Patent Document 2 also discloses a thermoelectric conversion device in which one side of a thermoelectric conversion module is placed on a heat receiving plate attached to the opening of a furnace, the other side of the thermoelectric conversion module is attached by being in close contact with and fixed to a water-cooled plate, and a heat receiving fin is formed on the heat receiving side of the heat receiving plate inside the furnace.
特許文献1では、受熱部材と冷却部材とで把持する構成のため、受熱部材から冷却部材へ熱が伝導し、損失しやすいという課題があった。また、トンネル炉の加熱部と冷却部についても同様に熱損失が生じやすく、熱電変換モジュールにおいて大きな温度差を得にくいという課題があった。 In Patent Document 1, because the heat-receiving member and the cooling member are held together, there is an issue that heat is easily lost due to conduction from the heat-receiving member to the cooling member. In addition, heat loss is also likely to occur in the heating section and cooling section of the tunnel furnace, making it difficult to obtain a large temperature difference in the thermoelectric conversion module.
特許文献2では、受熱板がケースに接触しており、受熱板で集めた熱がケースの部材内部を伝って水冷板との温度差が小さくなる可能性が考えられる。さらに、受熱側の高温ガスの圧力が炉外より高い場合、ケースと受熱板に隙間が発生する可能性も考えられる。 In Patent Document 2, the heat receiving plate is in contact with the case, and it is possible that the heat collected by the heat receiving plate travels through the internal components of the case, reducing the temperature difference with the water-cooled plate. Furthermore, if the pressure of the high-temperature gas on the heat receiving side is higher than that outside the furnace, a gap may develop between the case and the heat receiving plate.
本発明の目的は、熱電変換モジュールを取り付けたことによる設備内外の圧力差による流体の流出を防止し、かつ、熱源の流体から熱を集めやすく、さらに熱の損失を小さくすることが可能な熱電変換装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion device that prevents the outflow of fluid due to the pressure difference between the inside and outside of the facility caused by the installation of a thermoelectric conversion module, makes it easy to collect heat from the heat source fluid, and further reduces heat loss.
本発明の熱電変換装置は、熱電変換モジュールと、受熱部材と、冷却部材と、外殻部材と、第1の治具と、第2の治具と、封止部材と、を有し
前記受熱部材は、
平坦面部と該平坦面部の一方の面に立設されたフィン部とを有し、
前記熱電変換モジュールの一方側に前記平坦面部の他方の面を密着して配置され、
前記冷却部材は、
前記熱電変換モジュールの他方側に密着して配置され、
前記外殻部材は、
フランジと、筒と、筒の軸方向の一方側の端部に備えた引っ掛かり部と、を有し、
前記熱電変換モジュールと、前記受熱部材と、前記冷却部材と、を囲うように配置されており、
前記第1の治具は、
環状の挟持部と、前記環状の挟持部の軸方向を長手方向とする複数の柱部と、環状の締結部と、を有し、
前記第1の治具の挟持部で前記受熱部材の平坦面部の端部を前記外殻部材の引っ掛かり部との間に、前記受熱部材の平坦面部の他方の面に垂直な方向から挟むことで、前記受熱部材を支持し、
前記第2の治具は、
環状の押圧部と、前記環状の押圧部の軸方向を長手方向とする複数の柱部、環状の締結部と、からなり、
前記押圧部は、前記冷却部材を挟んで前記熱電変換モジュールを前記受熱部材に向って押圧して支持し、
前記第1の治具の柱部と前記第2の治具の柱部を干渉しない位置に配置し、
前記第1の治具の締結部の外面と前記第2の治具の締結部の内面の間に隙間を有し、
前記封止部材は、
前記受熱部材の平坦面部と前記外殻部材の引っ掛かり部の内面との間に配置され、
前記第1の治具を前記外殻部材に締結することで、前記第1の治具と前記封止部材と前記外殻部材とが一体に拘束された
ことを特徴とする。
The thermoelectric conversion device of the present invention includes a thermoelectric conversion module, a heat-receiving member, a cooling member, an outer shell member, a first jig, a second jig, and a sealing member.
The heat receiving member is
A flat surface portion and a fin portion erected on one surface of the flat surface portion,
the other surface of the flat surface portion is disposed in close contact with one side of the thermoelectric conversion module ,
The cooling member is
The thermoelectric conversion module is disposed in close contact with the other side of the thermoelectric conversion module .
The outer shell member is
The flange includes a cylinder and a hook portion provided at one end of the cylinder in an axial direction.
the heat receiving member is disposed so as to surround the thermoelectric conversion module, the heat receiving member, and the cooling member;
The first jig includes:
The clamping member has an annular clamping portion, a plurality of pillar portions whose longitudinal direction is the axial direction of the clamping portion, and an annular fastening portion,
the end of the flat surface portion of the heat-receiving member is sandwiched between the clamping portion of the first jig and the hook portion of the outer shell member in a direction perpendicular to the other surface of the flat surface portion of the heat-receiving member, thereby supporting the heat-receiving member;
The second jig includes:
The annular pressing portion includes a plurality of pillar portions having a longitudinal direction in the axial direction of the annular pressing portion, and an annular fastening portion.
the pressing portion supports the thermoelectric conversion module by pressing the thermoelectric conversion module against the heat receiving member with the cooling member sandwiched therebetween;
The column portion of the first jig and the column portion of the second jig are disposed at positions where they do not interfere with each other;
A gap is provided between an outer surface of the fastening portion of the first jig and an inner surface of the fastening portion of the second jig,
The sealing member is
a flat surface of the heat-receiving member and an inner surface of the hook of the outer shell member;
By fastening the first jig to the outer shell member, the first jig, the sealing member, and the outer shell member are integrally constrained.
It is characterized by:
さらに、前記外殻部材の引っ掛かり部の内側の溝に、前記封止部材となるOリングが配置されることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that an O-ring serving as the sealing member is disposed in a groove on the inner side of the hook portion of the outer shell member.
さらに、前記フィン部と、外殻部材の一部と、が熱源流体に突出していることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the fin portion and a part of the outer shell member protrude into the heat source fluid.
本発明によれば、熱電変換装置において、熱電変換モジュールを取り付けたことによる設備内外の圧力差による流体の流出を防止し、かつ、熱源の流体(高温流体)から熱を集めやすく、さらに熱の損失を小さくできる。 According to the present invention, in a thermoelectric conversion device, the installation of a thermoelectric conversion module prevents the outflow of fluid due to the pressure difference between the inside and outside of the facility, makes it easier to collect heat from the heat source fluid (high-temperature fluid), and further reduces heat loss.
本発明の熱電変換装置の実施の形態を以下に説明する。本発明の熱電変換装置を実施する形態は、
熱電変換モジュールと、
平坦面部と該平坦面部の一方の面に立設されたフィン部とを有し、前記熱電変換モジュールの一方側に前記平坦面部の他方の面を密着して配置された受熱部材と、
前記熱電変換モジュールの他方側に密着して配置された冷却部材と、
前記受熱部材と、前記熱電変換モジュールと、前記冷却部材と、を囲うように配置された筒状の外殻部材と、
前記受熱部材の平坦面部の端部を前記外殻部材との間に挟んで支持する第1の治具と、
前記冷却部材を挟んで前記熱電変換モジュールを支持する第2の治具と、
前記受熱部材の平坦面部と前記外殻部材との間に配置された封止部材と、
を有している。それぞれの構成を以下に説明する。
An embodiment of the thermoelectric conversion device of the present invention will be described below.
A thermoelectric conversion module;
a heat-receiving member having a flat surface portion and a fin portion erected on one surface of the flat surface portion, the heat-receiving member being disposed on one side of the thermoelectric conversion module with the other surface of the flat surface portion being in close contact with the one side of the thermoelectric conversion module;
a cooling member disposed in close contact with the other side of the thermoelectric conversion module;
a cylindrical shell member arranged to surround the heat receiving member, the thermoelectric conversion module, and the cooling member;
a first jig for supporting an end of the flat surface portion of the heat-receiving member by sandwiching it between the first jig and the outer shell member;
a second jig that supports the thermoelectric conversion module by sandwiching the cooling member; and
a sealing member disposed between the flat surface portion of the heat-receiving member and the outer shell member;
The configuration of each is explained below.
(熱電変換モジュール)
熱電変換モジュールの外観を模式的に図1に示す。P型とN型の熱電変換素子を、電極を介して接続したもので、一方の面を高温側、他方の面を低温側とし、両面に温度差を生じさせることで、電力変換を行うものである。このときN型の素子内では、高温側で密度の高くなった電子が低温側へ流れ、P型の素子内では、正の電荷を持つ正孔が低温側へ流れ、逆の電位差が生じることで電流が流れる。温度差によって熱起電力が生じる現象をゼーベック効果という。
(Thermoelectric conversion module)
The appearance of a thermoelectric conversion module is shown in Figure 1. P-type and N-type thermoelectric conversion elements are connected via electrodes, with one side being the high temperature side and the other being the low temperature side, and power conversion is performed by creating a temperature difference between the two sides. At this time, in the N-type element, electrons with a high density on the high temperature side flow to the low temperature side, and in the P-type element , positively charged holes flow to the low temperature side, creating a reverse potential difference and causing a current to flow. The phenomenon in which a temperature difference generates a thermoelectromotive force is called the Seebeck effect.
図1ではその一例として、P型素子11、N型素子12、高温側電極13、低温側電極14、絶縁基板15、電極の終端16として示している。また、素子や電極の配列状態を見せるために、絶縁基板15を、破断線を境界に取り去った状態で示している。P型とN型を電極で接続したものを1対とする。1対の発電量は、温度の差によるが1~100mW程度と極めて少ないが、これを複数接続することで、大きな発電量を得られるため好ましい。また、1対の電圧は低いが、電気的に直列になるよう並べて電圧を高くしても良く、さらに昇圧用のDC-DCコンバーターで昇圧することで、商用製品に使える電圧値を得てもよい。
In FIG. 1, an example is shown as a P-
熱電変換素子は、300℃以上の高温向けとして、Mg2Si系、シリサイド系、ハーフホイスラー系、スクッテルダイト系等の材料を使用することが好ましい。これらの材料は、高温域で大気中に晒されると酸化することがあるため、例えば、真空雰囲気で密閉する、つまり真空封止するなど、酸化を抑制することが好ましい。真空封止は、熱電変換モジュールの外周近傍領域だけを囲って封止しても良く、熱電変換モジュールの低温面が密着する冷却部材と一体として封止しても良い。 For high temperatures of 300°C or higher, it is preferable to use materials such as Mg2Si , silicide, half-Heusler, and skutterudite for the thermoelectric conversion element. These materials may oxidize when exposed to air in high temperature regions, so it is preferable to suppress oxidation by, for example, sealing in a vacuum atmosphere, i.e., vacuum sealing. The vacuum sealing may be performed by enclosing only the region near the outer periphery of the thermoelectric conversion module, or may be performed by sealing the thermoelectric conversion module integrally with a cooling member to which the low-temperature surface of the thermoelectric conversion module is in close contact.
(冷却部材)
冷却部材とは、熱電変換モジュールの低温側を冷却するために使用するものである。冷却部材は1つ以上の平面を有し、冷却媒体(冷媒)によって冷やされる。この冷却部材の平面を熱電変換モジュールの低温側の面に密着させることで、熱電変換モジュールの低温側の面を冷却する。以下に冷却部材と熱電変換モジュールが一体の場合の例について説明する。図2に、熱電変換モジュール一体型の熱電変換装置の一部を模式的に分解した図を示す。それぞれ、熱電変換モジュール10、冷却部材20、キャップ22、冷媒配管23、端子24である。尚、冷却部材20は水冷板などとしても良く、上述の通り、熱電変換モジュールの低温側を冷却するための面を持っていれば、板状のほかに、主面の反対側に水路の構造体を有する形状などでも良い。
(Cooling member)
The cooling member is used to cool the low-temperature side of the thermoelectric conversion module. The cooling member has one or more flat surfaces and is cooled by a cooling medium (refrigerant). The flat surface of the cooling member is brought into close contact with the low-temperature side surface of the thermoelectric conversion module, thereby cooling the low-temperature side surface of the thermoelectric conversion module. An example in which the cooling member and the thermoelectric conversion module are integrated will be described below. FIG. 2 shows a schematic exploded view of a part of a thermoelectric conversion device integrated with a thermoelectric conversion module. The components are a
以下、冷媒として水を用いた場合の冷却部材を例に説明する。この場合、冷媒配管は水道管や水用ホース、水用チューブと読み替えても良い。冷却部材は、後述する外殻部材に余裕を持って入る大きさである。これによって、外殻部材の内側に間隙を維持して冷却部材を配置することが可能である。形状は、熱電変換モジュールの低温面が全て密着できるよう熱電変換モジュールより広い平坦面を有し、密着面が冷却媒体によって十分に冷える肉厚を有していれば、いずれの形状でも良い。
冷却部材の材質は一般的にアルミ、銅、ステンレスが用いられ、いずれでも良いが、熱伝導率が高いという観点で銅が望ましく、酸化防止のためニッケルメッキをするとさらに良い。
図2の冷却部材20は、冷却部材が円柱形の場合で、そこに水の出入口となる冷媒配管23を備えている図である。円柱形の片面に、熱電変換モジュール10の低温面を密着させ、キャップ22で覆い、キャップ22の外周を真空雰囲気中で冷却部材20に溶接することで、熱電変換モジュールを真空封止する。キャップ22は、熱電変換モジュールを完全に覆う大きさで、容器につばが付いた形状をしている。受熱部材に長時間接触しても問題無い耐熱性・耐酸化性があり、真空封止を保つ強度を有する材料として、ステンレス等が好ましい。さらに、受熱部材から受けた熱を低損失で熱電変換モジュール10の高温面に伝えるため、肉厚をできるだけ薄くすることが望ましい。
熱電変換モジュールで発生した電流を真空封止した空間の外へ取り出す際、端子24を用いる。端子24は、たとえば、1本の導線に、セラミックスやガラス等の絶縁材を介して、外周に溶接材を備えたものなどを用いればよい。導線および接合部の材質は、銅やステンレス、ニッケル、Fe-Ni-Co合金等が使われることが多い。電流を取り出すとき、例えばX-Y方向へ取り出すのであれば、小さい端子を使用してもよい。隣にある受熱部材に接触し、電流が漏れることを避けることと、絶縁部材が受熱部材に触れ、熱の逃げを避けるため、加熱源から離れるように電流を取り出すことが好ましい。例えば、端子を冷却部材側の方向に配置しても良い。この場合、具体的には冷却部材に、冷却媒体の流路と干渉しないように端子を溶接し、その端子の先を熱電変換モジュールの電極の終端16と接合することで、発生した電力を大気中へ取り出すことなどが考えられる。
熱電変換モジュールを冷却部材とキャップでz方向に挟み込む際、キャップと熱電変換モジュールの間にセラミックス基板を挟むことで絶縁を保ち、さらにグラファイトシートを挟むことで、密着性を高められるため好ましい。
Below, an example of a cooling member using water as the refrigerant will be described. In this case, the refrigerant piping may be interpreted as a water pipe, a water hose, or a water tube. The cooling member is sized to fit comfortably within the outer shell member described below. This makes it possible to arrange the cooling member while maintaining a gap inside the outer shell member. The shape of the cooling member may be any shape as long as it has a flat surface wider than the thermoelectric conversion module so that the entire low-temperature surface of the thermoelectric conversion module can be in close contact with it, and the contact surface is thick enough to be cooled sufficiently by the cooling medium.
Generally, aluminum, copper, or stainless steel is used as the material for the cooling member, and any of them will do, but copper is preferable from the viewpoint of high thermal conductivity, and nickel plating is even better to prevent oxidation.
The cooling
When the electric current generated in the thermoelectric conversion module is taken out of the vacuum-sealed space, a terminal 24 is used. The terminal 24 may be, for example, a single conductor wire with a welding material on the outer periphery via an insulating material such as ceramics or glass. Copper, stainless steel, nickel, Fe-Ni-Co alloy, etc. are often used as the material for the conductor wire and the joint. When taking out the electric current, for example, if the electric current is taken out in the XY direction, a small terminal may be used. It is preferable to take out the electric current away from the heat source in order to avoid contact with the adjacent heat-receiving member and leakage of the electric current, and to prevent the insulating member from touching the heat-receiving member and escaping heat. For example, the terminal may be arranged in the direction of the cooling member. In this case, specifically, a terminal may be welded to the cooling member so as not to interfere with the flow path of the cooling medium, and the tip of the terminal may be joined to the
When sandwiching the thermoelectric conversion module between the cooling member and the cap in the z direction, it is preferable to sandwich a ceramic substrate between the cap and the thermoelectric conversion module to maintain insulation, and to further sandwich a graphite sheet to enhance adhesion.
(受熱部材)
図3に受熱部材の外観を示す。図3の例では、受熱部材のフィン部32は、平板状の平坦面部31の一方の面に垂直に(z方向に)立設されている。ここで、平坦面部とは熱電変換モジュールの高温部に熱を伝えるための平坦面を有していれば良い。例えば、図3に示すような平板状であっても良く、多少の厚さの変化や、フィン部を構成するための溝等の構造体を有していても良い。平坦面部とフィン部は一体物でも、別々に成形や加工されて圧入等で組み合わせたものでもどちらでも構わない。材質は、熱を伝えやすいものが好ましく、例えば、アルミ、銅、鉄、ステンレス、モリブデン、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。フィン部の形状は、流体の粘度や速度、流れの方向に応じて、必ずしも板状(ひれ状)である必要はなく、円柱、角柱、角板、ピン等が挙げられる。
(Heat receiving member)
FIG. 3 shows the appearance of the heat receiving member. In the example of FIG. 3, the
(外殻部材)
図4に外殻部材40の外観を示す。形状を分かりやすく示すため、中央断面にハッチングをかけて示す。外殻部材40は形状が筒状で、受熱部材を熱源流体(高温流体)が流れる配管に突き出すために必要である。熱源流体は、熱電変換モジュールの低温側より高温で、温度差を付けられる熱源であればよく、以後、高温流体を用いて説明することもある。外殻部材40は、筒41の高温流体側に受熱部材を取り付ける面を構成できるよう、筒41の軸方向(z方向)の一方側の端部に沿って引っ掛かり部42を備えている。図4では、引っ掛かり部42として筒状の部材に円環状の部材を取り付けた構成を示しているが、この引っ掛かり部とは、受熱部材の平坦面部の他方の面に垂直な方向から、挟んで支持することができるよう、突出、屈曲等によって、筒の径方向の内向きに設けられた凸部のことを指し、外殻部材の筒の内径が小さくなる方向に傾斜しているような構造でも良い。引っ掛かり部42は、外殻部材40の端面である外面42bと、それに対置された内面42aとを有し、内面42aに、後述する封止部材を挟むための溝43を有する。すなわち、外殻部材が、封止部材が配置される位置に、溝を有する。一方、この外殻部材を配管に取り付ける側の構造としては、例えば、高温流体の流れる主配管に対して取付配管が枝分かれし、その取付配管の先端がフランジの構造となっているとき、筒41の他方側に適合する同サイズのフランジ44を備えていても良い。外殻部材は、高温流体に直接接触するため、耐熱性と強度が必要で、鉄やステンレス等が望ましい。
(Outer shell member)
FIG. 4 shows the appearance of the
(組立て時の構成)
図5に熱電変換装置を組み立てた時の断面図を示す。外殻部材40は、受熱部材30と、熱電変換モジュール10と、冷却部材20と、を囲うように配置される。ここで、囲うように配置とは、筒の軸方向から上面視したとき、外殻部材の内側に受熱部材や熱電変換モジュール、冷却部材が配置されることである。
このとき引っ掛かり部の端面42bの内側の空間45は、高温流体が流れ込みにくく、また流れたとしても乱流になり、フィン部32が熱を受けにくい。そのため、フィン部32は引っ掛かり部の端面42bより、確実に高温流体側に突き出していることが好ましい。
受熱部材は長期間の使用により損傷や劣化する可能性があるため、外殻部材から容易に分解、交換できることが好ましい。そのための締結方法としては、ボルト締結等が挙げられる。
(Assembled configuration)
5 shows a cross-sectional view of the thermoelectric conversion device when assembled. The
At this time, the high-temperature fluid does not easily flow into
Since the heat-receiving member may be damaged or deteriorated after long-term use, it is preferable that it can be easily disassembled and replaced from the outer shell member. As a fastening method for this purpose, bolt fastening or the like can be used.
(取付配管との関係)
外殻部材を高温流体が流れる主配管に取り付ける一例として、先に示した取付配管のフランジに取り付ける場合を詳細に説明する。フランジは例えばJIS(日本産業規格)に定められた範囲であれば、いずれの構成に適用しても良い。フランジに本発明の装置を取り付ける際、ガスケットを用いることで、規定の圧力に耐え、気密性を保ちやすいため好ましい。ガスケットは例えば、膨張黒鉛やPTFE材等で作られた軟質ガスケットや、メタルジャケットガスケット等のセミメタルガスケット、金属性のメタルガスケット、織布ガスケット等がある。
取り付け先の配管の一例として、図6のような形状が挙げられる。すなわち、高温流体が流れる主配管100の側面に、その配管と直交する向きに別の取付配管101が取り付けられており、その取付配管101の端部にフランジ102が取り付けられている構成である。このとき、取付配管101内は、高温流体の流れの淀みになると想定されため、受熱部材は、淀みの領域を避け、その先の主配管100内に突出していることが好ましい。
このことを、図5を用いて説明する。外殻部材の引っ掛かり部42の全部が、主配管の内壁100aよりも高温流体の流れる主配管内部に突き出し、かつ、フィン部32が引っ掛かり部の端面42bより突き出すことで、フィン部32を高温流体の流れの中に確実に配置する。この構成を、フィン部と、外殻部材の一部と、が熱源流体に突出していると言い換えても良い。
(Relationship with mounting piping)
As an example of attaching the outer shell member to the main pipe through which the high-temperature fluid flows, the case of attaching it to the flange of the attachment pipe shown above will be described in detail. The flange may be applied to any configuration as long as it is within the range specified by, for example, JIS (Japanese Industrial Standards). When attaching the device of the present invention to the flange, it is preferable to use a gasket, since it can withstand the specified pressure and easily maintain airtightness. Examples of gaskets include soft gaskets made of expanded graphite or PTFE material, semi-metal gaskets such as metal jacket gaskets, metallic metal gaskets, and woven fabric gaskets.
An example of the pipe to which the heat receiving member is attached is shown in Fig. 6. That is, a
This will be explained with reference to Fig. 5. The entire hook portion 42 of the outer shell member protrudes beyond the
(第1の治具)
図7に第1の治具の外観図を示すが、第1の治具の構成はこれに限定されるものではない。第1の治具50は、環状の挟持部51と、環状の挟持部51の軸方向を長手方向とする複数の柱部52と、環状の締結部53とを有する。複数の柱部52は、軸方向(z方向)の一端側と他端側において、それぞれ、環状(図7では円環状)の挟持部51及び締結部53に対して、回転対称的な位置で配置または接続されていることが好ましい。より好ましくは、周方向に等間隔で配置または接続されていることが好ましい。柱部52の数は3つ以上が好ましい。第1の治具の挟持部51で、受熱部材の平坦面部の端部を、外殻部材の引っ掛かり部との間に、前記受熱部材の平坦面部の他方の面に垂直な方向から挟むことで、受熱部材を支持する。締結部53は外殻部材のフランジに締結する。この時、他の部材との位置関係を考慮して、締結部の寸法や、外面53aなどの位置を設計すれば良い。
(First jig)
FIG. 7 shows an external view of the first jig, but the configuration of the first jig is not limited thereto. The
(第2の治具)
冷却部材を挟んで前記熱電変換モジュールを支持する第2の治具の外観図を図8に、形状を分かりやすく示すため、中央断面にハッチングをかけて示す。第2の治具の構成はこれに限定されるものではない。第2の治具60は、環状の押圧部61、環状の押圧部61の軸方向を長手方向とする複数の柱部62、環状の締結部63からなる。複数の柱部62は、軸方向(z方向)の一端側と他端側において、それぞれ、環状(図8では円環状)の押圧部61及び締結部63に対して、回転対称的な位置で配置または接続されていることが好ましい。より好ましくは、周方向に等間隔で配置または接続されていることが好ましい。柱部52の数は3つ以上が好ましい。第2の治具の押圧部は、冷却部材を挟んで、熱電変換モジュールを受熱部材に向かって押圧し、支持する。このとき、冷却部材の設置位置を定めるため、押圧部61に冷却部材20の外形と同一寸法の段付き部64を設け、そこに冷却部材を嵌めても良い。締結部63は外殻部材のフランジ44に締結する。
押圧は、例えば冷却部材が図2に示したような円柱形の場合、冷媒配管や端子を避けて押圧する。このとき、冷却部材および熱電変換モジュールに、十分な剛性であれば、冷却部材の中央のみを押圧しても良く、弾性変形による押圧荷重のバラツキを考慮して、冷却部材の外周部を押圧しても良い。締結部の内面63aや押圧部65が、第1の治具および第1の治具を外殻部材に締結するためのボルトと干渉することを避けるために、逃げ穴63bや切り欠き65等を設けても良い。
(Second jig)
FIG. 8 shows an external view of the second jig for supporting the thermoelectric conversion module by sandwiching the cooling member, and the central cross section is hatched to clearly show the shape. The configuration of the second jig is not limited to this. The
For example, when the cooling member is cylindrical as shown in Fig. 2, the pressing is performed while avoiding the refrigerant pipes and terminals. At this time, if the cooling member and the thermoelectric conversion module have sufficient rigidity, only the center of the cooling member may be pressed, or the outer periphery of the cooling member may be pressed in consideration of variations in pressing load due to elastic deformation. In order to prevent the
(第1の治具から第2の治具への熱損失回避)
受熱部材が受けた熱を、熱電変換モジュールに伝えるために、次の2点の熱損失を抑えることが望ましい。1つ目は受熱部材から第1の治具へ逃げる熱、2つ目は第1の治具から他の部材へ逃げる熱である。
まず1つ目について、第1の治具は、高温環境下で受熱部材を支持できるだけの耐熱性や強度を有する材料として、鉄やステンレス等の金属材料が良いと考えられる。このとき挟持部は、受熱部材から受けた熱を柱部に伝えるか、外気に放つことで逃がしてしまう。これを最小限に抑えるには、挟持部の体積をなるべく減らして貯蔵できる熱容量を少なくし、さらに柱部の断面積をなるべく狭くして、挟持部から熱が移動し難くすることが好ましい。
2つ目について、第1の治具と第2の治具は近接しており、この第2の治具は冷却部材と接していることから温度が低く、第1の治具と比べると温度差が大きい。仮に第1の治具が第2の治具にいずれかの領域で接触すると、その接触領域で大きな熱の移動が生じる。すなわち、第1の治具から見れば、熱が奪われることになるため、熱電変換モジュールの高温側に伝える熱が失われることになる。一方で第2の治具から見れば、熱を受けて水冷部材を温めることになり、熱電変換モジュールの低温面を冷却する能力を減じさせることになる。そのため、第1の治具と第2の治具は、接触する領域を可能な限り小さくすることが好ましく、さらに接触していない、すなわち非接触であることが望ましい。
(Avoiding heat loss from the first fixture to the second fixture)
To transfer the heat received by the heat-receiving member to the thermoelectric conversion module, it is desirable to reduce the heat loss at the following two points: the first is the heat escaping from the heat-receiving member to the first jig, and the second is the heat escaping from the first jig to other members.
Regarding the first point, it is considered that the first jig is best made of a metal material such as iron or stainless steel, which has heat resistance and strength sufficient to support the heat-receiving member in a high-temperature environment. In this case, the clamping part transfers the heat received from the heat-receiving member to the column part or releases it into the outside air. To minimize this, it is preferable to reduce the volume of the clamping part as much as possible to reduce the heat capacity that can be stored, and further to narrow the cross-sectional area of the column part as much as possible to make it difficult for heat to move from the clamping part.
Regarding the second point, the first and second jigs are close to each other, and the second jig is in contact with the cooling member, so its temperature is low and the temperature difference is large compared to the first jig. If the first jig comes into contact with the second jig in any area, a large heat transfer occurs in that contact area. In other words, from the perspective of the first jig, heat is taken away, and the heat to be transferred to the high-temperature side of the thermoelectric conversion module is lost. On the other hand, from the perspective of the second jig, the water-cooling member is heated by the heat received, which reduces the ability to cool the low-temperature side of the thermoelectric conversion module. For this reason, it is preferable to make the contact area between the first and second jigs as small as possible, and it is even more preferable that they are not in contact with each other, i.e., they are non-contact.
このことを更に詳しく説明する。第1の治具と第2の治具が接する可能性のある部分は、第1の治具の柱部と第2の治具の柱部との間、または第1の治具の締結部と第2の治具の締結部との間である。柱部間の接触を避ける方法として、柱部の本数や太さ、各柱部の中心線を結んだ直径、取り付け角度等を変えても良い。締結部間の接触を避ける方法としては、第2の治具の柱部の長さを調整しても良い。
締結部間の接触を避ける方法について、図5を用いて説明する。第1の治具の締結部の外面53aと第2の治具の締結部の内面63aの間に隙間110を設けるよう第2の治具の柱を長くする。このとき第1の治具50を外殻部材40に締結するためのボルト501が、第2の治具60に干渉することを避けるため、第2の治具の締結部に逃げ穴63bを設けても良い。また、第2の治具60を外殻部材40に締結するためのボルト601が第1の治具の締結部53に干渉することを避けるため、その締結部の直径をボルト601が接触しない位置まで小さくして良い。
ここで、第1の治具の締結部の外面53aから第2の治具の締結部の内面63aまでの隙間110について、熱膨張率の観点から次のように計算する。計算式はΔL=α(T2-T1)Lを用いる。Lは熱膨張前の部材の長さ(mm)、T2-T1は温度変化(℃)、ΔL(デルタL)は熱膨張量(mm)を表す。例えば第1の治具の柱部と第2の治具の柱部の長さがそれぞれ100mmで、第2の治具は温度変化しないが、第1の治具は300℃温度上昇する場合を考える。材質は鉄またはステンレスの場合、熱膨張係数αは多く見積もっても17.8×10-6/℃程度であるため、計算結果はΔL=0.54mmとなる。熱膨張による、第1の治具の締結部と第2の治具の締結部との干渉を防ぐため、これ以上の隙間を空けることが好ましい。つまり、上記の例において、隙間110は、柱の長さに対して0.54%程度熱膨張する可能性が考えられ、このことから1%以上にすることが好ましい。一方で、隙間110の上限は、第2の治具の締結ボルト601が長く、その先端が外殻部材のフランジ部に締結する長さが短くなることを防ぎ、熱電発電モジュールを十分に隣接部材に密着させられるため、隙間110は5%以下が好ましい。第1の治具の締結部の外径から第2の治具の締結ボルトまでの距離111も、同様に熱膨張前の長さの1%以上5%以下とすることが好ましい。
以上の構成により、第1の治具が第2の治具と非接触としてもよい。
This will be explained in more detail. The parts where the first jig and the second jig may come into contact are between the column part of the first jig and the column part of the second jig, or between the fastening part of the first jig and the fastening part of the second jig. In order to avoid contact between the column parts, the number and thickness of the column parts, the diameter connecting the center lines of the column parts, the mounting angle, etc. may be changed. In order to avoid contact between the fastening parts, the length of the column part of the second jig may be adjusted.
A method for avoiding contact between the fastening parts will be described with reference to Fig. 5. The pillar of the second jig is lengthened so as to provide a
Here, the
With the above configuration, the first jig may be out of contact with the second jig.
(封止部材)
封止部材について図5を用いて説明する。封止部材70は、受熱部材の平坦面部31と外殻部材の引っ掛かり部の内面42aとの間から高温流体の漏れを防止するためにこれらの間に挟むように配置される。封止部材には、前述の外殻部材をフランジに取り付ける時と同様、一定の圧力に耐え、気密性を保つことが求められるため、ガスケット、もしくはOリングを使うことが望ましい。特にOリングは断面が円形で隣接する部材と点で接するため、熱移動が少ない。そのため、受熱部材が受けた熱を外殻部材に逃がさないようするためには、Oリングを使用する方が、より好ましい。
Oリングは、耐熱性を考慮して、金属製のメタルOリングで断面は中空が好ましい。材質はステンレスやインコネル、インコロイ等がある。メタルOリングのうち、約7.0MPaを超える高圧な環境で使用する場合は、バランス用の孔を内径側(内圧用)または外径側(外圧用)に備えたものを使用すると尚良い。また、気密性や耐食性を高めるために銀、ニッケル、銅、金等でメッキをしても良い。
メタルOリングを使用する場合、外殻部材の引っ掛かり部の内面に溝43を備えることが好ましい。溝の寸法は特に定めの無い時はJIS(日本産業規格)に準拠するのが一般的である。メタルOリングは、ゴム製より変形しにくいため、気密性を確保するために、Oリングが接する面、すなわちコの字型の溝43の底面と、受熱部材の平坦面部31を平坦にするのが良く、例えば算術平均粗さRaで1.6μm以下とすることが好ましい。これにより、Oリングに与える押し付け力とその反発力で密着させることができる。
(Sealing member)
The sealing member will be described with reference to FIG. 5. The sealing
Considering heat resistance, it is preferable that the O-ring is made of metal and has a hollow cross section. Materials include stainless steel, Inconel, Incoloy, etc. Among metal O-rings, when used in a high-pressure environment exceeding approximately 7.0 MPa, it is better to use one with a balancing hole on the inner diameter side (for internal pressure) or outer diameter side (for external pressure). In addition, it may be plated with silver, nickel, copper, gold, etc. to improve airtightness and corrosion resistance.
When using a metal O-ring, it is preferable to provide a
以下に実施例を説明する。
(熱電変換装置の構成)
熱電変換素子の材料はスクッテルダイト系で、図1のように素子を32対連結した熱電変換モジュールを使用した。冷却部材は、図2に示すように、銅製の円筒形の冷却板に水路が形成されたものを使用した。熱電変換モジュールと一体になるよう、ステンレス製のキャップで覆い、キャップの外周を冷却部材と溶接して真空封止した。受熱部材は銅で、図3に示すように、円板状の平坦面部に板状のフィンを9枚垂直に立てた形状とした。フィン部は平坦面部に貫通しない程度の深さに掘った溝に圧入した。フィン部一枚の板厚は5mm、板の長さは90mm、幅は円の中心を通る板が一番大きく、円の中心から離れるに従って小さくなり、26~69mmとした。外殻部材は、図4に示すような形状のステンレス製で、肉厚5mmの筒に、板厚6mmの引っ掛かり部を溶接した。引っ掛かり部の溝の底面は、算術平均粗さRaで0.8μmとした。取付配管と外殻部材との間にガスケットを用いた。第1の治具は、図7に示すような形状で、柱部は4本あり、材質はステンレスとした。第2の治具は、押圧部の材質は鉄とし、柱の数を12本として、その他は図8と同様の構成とした。第1の治具と第2の治具の柱部は、干渉しないように配置、すなわち非接触とした。この時、第1の治具の柱部52が、第2の治具の押圧部61に干渉するのを避けるため、押圧部に切り欠き65を設けた。また、第1の治具の締結部から第2の治具の締結部までの隙間110は距離2mmとし、第1の治具の締結部から締結ボルト601までの距離111は5mmとした。封止部材は、中空で円形断面の外径がφ2.4mmで、材質が321鋼のメタルOリングを使用した。外殻部材の引っ掛かり部には、JIS規格に則り前記のメタルOリングのサイズに合わせた溝を設けた。
An embodiment will be described below.
(Configuration of Thermoelectric Conversion Device)
The thermoelectric conversion element was made of a skutterudite material, and a thermoelectric conversion module with 32 pairs of elements connected as shown in Figure 1 was used. The cooling member was a cylindrical copper cooling plate with water channels formed on it, as shown in Figure 2. It was covered with a stainless steel cap to be integrated with the thermoelectric conversion module, and the outer periphery of the cap was welded to the cooling member to seal it in a vacuum. The heat-receiving member was made of copper, and as shown in Figure 3, it had nine plate-shaped fins standing vertically on a circular flat surface. The fins were pressed into grooves dug deep enough not to penetrate the flat surface. The thickness of each fin was 5 mm, the length of the plate was 90 mm, and the width was 26 to 69 mm, with the largest plate passing through the center of the circle and decreasing as it moved away from the center. The outer shell member was made of stainless steel, as shown in Figure 4, and a 6 mm thick hook was welded to a 5 mm thick tube. The arithmetic mean roughness Ra of the bottom surface of the groove of the hook was 0.8 μm. A gasket was used between the mounting pipe and the outer shell member. The first jig had a shape as shown in FIG. 7, had four columns, and was made of stainless steel. The second jig had a pressing part made of iron, 12 columns, and other configurations were the same as those in FIG. 8. The columns of the first jig and the second jig were arranged so as not to interfere with each other, that is, they were not in contact with each other. At this time, a
(組立て手順)
図9は、熱電変換装置を構成する各部材の組み立て順を分かりやすくするため、分解して一列に並べた図である。組み立ては3段階で行った。第1段階は、外殻部材から第1の治具までの組み立てである。外殻部材40の中に、封止部材70、受熱部材30、第1の治具50の順に配置していき、第1の治具50を外殻部材40にボルト締結することで、これらを一体に拘束した。第2段階は、さらに外殻部材40の筒の中に、熱電モジュール10と冷却部材20を一体化したものを挿入した後、第2の治具60を配置し、第2の治具60を外殻部材40にボルト締結することで、熱電変換装置を組み上げた。第3段階は、配管フランジのフランジにガスケットを介して外殻部材を取り付けた。この時、フィン部と、外殻部材の一部と、が高温流体に突出していた。その後、冷却部材20に水配管を接続し、熱電変換モジュール10に端子を介して電気配線を接続した。
(Assembly procedure)
FIG. 9 is a diagram in which the components constituting the thermoelectric converter are disassembled and arranged in a row to make the assembly order of the components easier to understand. The assembly was performed in three stages. The first stage was the assembly from the outer shell member to the first jig. The sealing
(試験条件と結果)
内燃機関の排気を高温流体とする主配管から枝分かれした取付配管に熱電変換装置を設置し、熱電変換モジュールを発電させる試験を行った。高温流体の温度は、293.0℃、340.5℃、387.1℃、443.0℃で、風速および内圧は、温度の上昇に比例して上昇した。K熱電対を4カ所に設置し、それぞれ高温流体の温度、受熱部材のフィン部の中間位置の温度、受熱部材の平坦面部の温度、冷却部材の温度を測定した。水は別置の冷却設備から、設定温度30℃の循環水を流した。試験中、熱電変換モジュールの高温面と低温面の温度を直接測定することはできないため、受熱部材の平坦面部の温度を、熱電変換モジュールの高温面温度と仮定し、冷却部材の温度を熱電変換モジュールの低温面温度と仮定し、これらの温度の差を簡易ΔT(デルタT)として求めた。
結果を図10に示す。横軸のガス温度(高温流体の温度)に対して、フィン部の温度が非常に近い値を示した。ガス温度を基準にすると、平坦面部への熱損失は約8.5%で、冷却板の温度上昇率は約4.8%であった。その結果、温度差ΔT(デルタT)は、理想値(=ガス温度-冷却設定温度)に比べ約9.6%の損失に抑えられた。冷却板の温度上昇よりも平坦面部の温度低下が大きい原因は、この差分の熱が、外気に放出されたためと推定する。ガス漏れに関しては、封止部材からの漏れは発生しなかった。
これにより、熱電変換モジュールを取り付けたことによる炉内外の圧力差による流体の流出を防止し、かつ、熱源の流体から熱を集めやすく、さらに熱の損失を小さくできた。
(Test conditions and results)
A thermoelectric conversion device was installed in an attachment pipe branched from the main pipe, which carries the exhaust gas from an internal combustion engine as a high-temperature fluid, and a test was conducted to generate electricity from the thermoelectric conversion module. The temperatures of the high-temperature fluid were 293.0°C, 340.5°C, 387.1°C, and 443.0°C, and the wind speed and internal pressure increased in proportion to the increase in temperature. K-type thermocouples were installed in four locations to measure the temperature of the high-temperature fluid, the temperature at the middle position of the fins of the heat-receiving member, the temperature of the flat surface of the heat-receiving member, and the temperature of the cooling member. Water was circulated from a separate cooling facility at a set temperature of 30°C. During the test, the temperatures of the high-temperature and low-temperature surfaces of the thermoelectric conversion module could not be measured directly, so the temperature of the flat surface of the heat-receiving member was assumed to be the high-temperature surface temperature of the thermoelectric conversion module, and the temperature of the cooling member was assumed to be the low-temperature surface temperature of the thermoelectric conversion module, and the difference between these temperatures was calculated as a simplified ΔT (delta T).
The results are shown in Figure 10. The temperature of the fins was very close to the gas temperature (temperature of the high-temperature fluid) on the horizontal axis. Using the gas temperature as the standard, the heat loss to the flat surface was approximately 8.5%, and the temperature rise rate of the cooling plate was approximately 4.8%. As a result, the temperature difference ΔT (Delta T) was kept to a loss of approximately 9.6% compared to the ideal value (gas temperature - cooling set temperature). It is presumed that the reason the temperature drop of the flat surface was greater than the temperature rise of the cooling plate is because this difference in heat was released into the outside air. With regard to gas leakage, no leakage occurred from the sealing members.
This prevents the outflow of fluid due to the pressure difference between the inside and outside of the furnace caused by the installation of the thermoelectric conversion module, makes it easier to collect heat from the heat source fluid, and reduces heat loss.
10:熱電変換モジュール
11:P型素子
12:N型素子
13:高温側電極
14:低温側電極
15:絶縁基板
16:電極の終端
20:冷却部材
22:キャップ
23:冷媒配管
24:端子
30:受熱部材
31:平坦面部
32:フィン部
40:外殻部材
41:筒
41a:筒の内壁
42:引っ掛かり部
42a:引っ掛かり部の内面
42b:引っ掛かり部の端面
43:溝
44:フランジ
45:流体淀み空間
50:第1の治具
51:挟持部
52:柱部
53:締結部
53a:締結部の外面
60:第2の治具
61:押圧部
62:柱部
63:締結部
63a:締結部の内面
63b:逃げ穴
64:段付き部
65:切り欠き
70:封止部材
100:主配管
100a:主配管の内壁
101:取付配管
102:フランジ
110:第1の治具の締結部と第2の治具の締結部の隙間
111:第1の治具の締結部から第2の治具を外殻部材に締結するためのボルトまでの距離
501:締結ボルト
601:締結ボルト
10: Thermoelectric conversion module
11: P-type element
12: N-type element
13: High temperature electrode
14: Low temperature electrode
15: Insulating substrate
16: Electrode End
20: Cooling material
22: Cap
23: Refrigerant piping
24: Terminal
30: Heat receiving material
31: Flat surface
32: Fin section
40: Outer shell material
41: Cylinder
41a: Inner wall of the cylinder
42: Hook
42a: Inner surface of hook
42b: End face of hook
43: Groove
44: Flange
45: Fluid stagnation space
50: First jig
51: Clamping part
52: Pillar
53: Fastening part
53a: Outer surface of fastening part
60: Second jig
61: Pressing part
62: Pillar
63: Fastening part
63a: Inner surface of fastening part
63b: Escape hole
64: Stepped section
65: Cutout
70: Sealing material
100: Main piping
100a: Inner wall of main pipe
101: Installation piping
102: Flange
110: Gap between the fastening portion of the first jig and the fastening portion of the second jig
111: Distance from the fastening portion of the first jig to the bolt for fastening the second jig to the outer shell member
501: Fastening bolt
601: Fastening bolt
Claims (3)
前記受熱部材は、
平坦面部と該平坦面部の一方の面に立設されたフィン部とを有し、
キャップで覆った前記熱電変換モジュールの一方側に前記平坦面部の他方の面を密着して配置され、
前記冷却部材は、
前記熱電変換モジュールの他方側に密着して配置され、
前記外殻部材は、
フランジと、筒と、筒の軸方向の一方側の端部に備えた引っ掛かり部と、を有し、
前記熱電変換モジュールと、前記受熱部材と、前記冷却部材と、を囲うように配置されており、
前記第1の治具は、
環状の挟持部と、前記環状の挟持部の軸方向を長手方向とする複数の柱部と、環状の締結部と、を有し、
前記第1の治具の挟持部で前記受熱部材の平坦面部の端部を前記外殻部材の引っ掛かり部との間に、前記受熱部材の平坦面部の他方の面に垂直な方向から挟むことで、前記受熱部材を支持し、
前記第2の治具は、
環状の押圧部と、前記環状の押圧部の軸方向を長手方向とする複数の柱部、環状の締結部と、からなり、
前記押圧部は、前記冷却部材を挟んで前記熱電変換モジュールを前記受熱部材に向って押圧して支持し、
前記第1の治具の柱部と前記第2の治具の柱部を干渉しない位置に配置し、
前記第1の治具の締結部の外面と前記第2の治具の締結部の内面の間に隙間を有し、
前記封止部材は、
前記受熱部材の平坦面部と前記外殻部材の引っ掛かり部の内面との間に配置され、
前記第1の治具を前記外殻部材に締結することで、前記第1の治具と前記封止部材と前記外殻部材とが一体に拘束された
ことを特徴とする熱電変換装置。 The thermoelectric conversion module includes a heat receiving member, a cooling member, an outer shell member, a first jig, a second jig, and a sealing member.
The heat receiving member is
A flat surface portion and a fin portion erected on one surface of the flat surface portion,
the other surface of the flat surface portion is placed in close contact with one side of the thermoelectric conversion module covered with a cap ;
The cooling member is
The thermoelectric conversion module is disposed in close contact with the other side of the thermoelectric conversion module .
The outer shell member is
The flange includes a cylinder and a hook portion provided at one end of the cylinder in an axial direction.
the heat receiving member is disposed so as to surround the thermoelectric conversion module, the heat receiving member, and the cooling member;
The first jig includes:
The clamping member has an annular clamping portion, a plurality of pillar portions whose longitudinal direction is the axial direction of the clamping portion, and an annular fastening portion,
the end of the flat surface portion of the heat-receiving member is sandwiched between the clamping portion of the first jig and the hook portion of the outer shell member in a direction perpendicular to the other surface of the flat surface portion of the heat-receiving member, thereby supporting the heat-receiving member;
The second jig includes:
The annular pressing portion includes a plurality of pillar portions having a longitudinal direction in the axial direction of the annular pressing portion, and an annular fastening portion.
the pressing portion supports the thermoelectric conversion module by pressing the thermoelectric conversion module against the heat receiving member with the cooling member interposed therebetween;
The column portion of the first jig and the column portion of the second jig are disposed at positions where they do not interfere with each other;
A gap is provided between an outer surface of the fastening portion of the first jig and an inner surface of the fastening portion of the second jig,
The sealing member is
a flat surface of the heat-receiving member and an inner surface of the hook of the outer shell member;
By fastening the first jig to the outer shell member, the first jig, the sealing member, and the outer shell member are integrally constrained.
A thermoelectric conversion device comprising:
3. The thermoelectric converter according to claim 1, wherein the fin portion and a part of the outer shell member protrude into the heat source fluid.
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| JP2020149066A JP7589468B2 (en) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | Thermoelectric conversion device |
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| JP2022043666A JP2022043666A (en) | 2022-03-16 |
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