CN107845723A - 热电转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热电转换装置，抑制由受到的载荷的偏差引起的热电转换元件的损伤。热电转换装置(1)包括：具备将通过高温侧与低温侧的温度差而产生的热转换为电的多个热电转换元件(多个n型热电转换元件(21)和多个p型热电转换元件(22))的热电转换部(20)；以与热电转换部(20)的低温侧相对的方式装载热电转换部(20)的基部(11)；以与热电转换部(20)的高温侧相对的方式覆盖热电转换部(20)的盖部(12)；整圈地设置在热电转换部(20)的周缘的更外侧的、在与基部11之间夹持盖部(12)的凸缘部(123)的压环(14)；以及通过将压环(14)隔着盖部(12)的凸缘部(123)固定在基部(11)，由此相对于基部(11)将盖部(12)的位置固定，并且在基部(11)与盖部(12)之间将热电转换部(20)的位置固定的多个(12个)螺丝(15)。

Description

热电转换装置

技术领域

本发明涉及热电转换装置。

背景技术

以往，已知通过使用了发挥汤姆逊效应、珀尔帖效应或塞贝克效应等热电效应的热电半导体的热电转换元件，将热能转换为电能的热电转换装置。

这种热电转换装置，为了抑制由温度上升引起的热电转换元件的氧化，常采用在具有气密性的容器(壳体)内收纳有包含热电转换元件的热电转换部的结构。

作为这样的热电转换装置，已知将多个P型半导体元件和N型半导体元件串联且呈二维矩阵状排列成的热电转换回路板夹在两枚热交换板之间，在热电转换电路板的外周的外侧，在这两枚热交换板之间整圈地配置O型环，并且将这两枚热交换板在其外缘部、中央部等多个部位，通过螺栓在彼此靠近的方向上螺栓紧固。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2002-147888号公报

发明内容

但是，在采用由两个固定用部件夹持包含热电转换元件的热电转换部，并且利用多个螺栓等将这两个固定用部件直接固定的结构的情况下，在用于螺栓等固定的部位和没用于螺栓等固定的部位，固定用部件受到的力产生差异。于是，从两个固定用部件向热电转换部施加的载荷发生偏差，受到大的载荷的热电转换元件有可能产生损伤。

本发明的目的是抑制由受到的载荷的偏差引起的热电转换元件的损伤。

本发明的热电转换装置，包括：热电转换部，其具备将通过高温侧与低温侧的温度差而产生的热能转换为电能的热电转换元件；装载部件，其装载所述热电转换部的所述低温侧；覆盖部件，其将所述装载部件装载的所述热电转换部的所述高温侧覆盖；夹持部件，其整圈地设置在所述装载部件装载的所述热电转换部的周缘的更外侧，在与所述装载部件之间夹持所述覆盖部件；以及定位部件，其通过将所述夹持部件固定在所述装载部件，由此相对于该装载部件将所述覆盖部件的位置固定，并且在该装载部件与该覆盖部件之间将所述热电转换部夹持并使其位置固定。

这样的热电转换装置中，其特征在于，所述装载部件具备装载所述热电转换部的表面、成为该表面的背面侧的背面、以及位于该表面与该背面之间的侧面，所述装载部件设有：一端设置在所述表面并且另一端设置在所述侧面的贯穿孔A，用于将在所述热电转换部产生的电流向外部取出的电线从所述贯穿孔A的内部穿过；以及一端和另一端都设置在所述侧面的贯穿孔B，用于将该热电转换部的所述低温侧冷却的液体从所述贯穿孔B的内部通过。

另外，所述热电转换装置的特征在于，在所述装载部件设有多个所述贯穿孔A的情况下，所述装载部件中，基于所述贯穿孔B进行观察时，多个所述贯穿孔A仅配置在该装载部件的所述侧面的一侧。

并且，所述热电转换装置的特征在于，还包括气密部件，其设置在所述覆盖部件之中被所述夹持部件夹持的部位与所述装载部件之间，具有弹性并且遍及整圈地与该装载部件和该覆盖部件接触，由此提高通过该装载部件和该覆盖部件形成并且收纳所述热电转换部的内部空间的气密性。

另外，所述热电转换装置的特征在于，还包括低温侧绝缘部件和高温侧绝缘部件，所述低温侧绝缘部件由氮化铝制成，配置在所述装载部件与所述热电转换部的所述低温侧之间，由此将该装载部件和该热电转换部电绝缘，所述高温侧绝缘部件由氧化铝制成，配置在所述覆盖部件与所述热电转换部的所述高温侧之间，由此将该覆盖部件和该热电转换部电绝缘。

并且，所述热电转换装置的特征在于，所述装载部件由铝合金制成，所述覆盖部件和所述夹持部件由不锈钢合金制成。

并且，所述热电转换装置的特征在于，在所述装载部件的装载所述热电转换部的装载面上，围绕所装载的该热电转换部的周围设有多个突起部。

根据本发明，能够抑制由受到的载荷的偏差引起的热电转换元件的损伤。

附图说明

图1是表示本实施方式应用的热电转换装置的大致结构的立体图。

图2是图1所示的热电转换装置的分解立体图。

图3是用于说明热电转换装置的内部结构的剖视图。

图4是从上方观察构成热电转换装置的壳体的基部的俯视图。

图5是表示构成热电转换装置的热电转换部的主体的大致结构的立体图。

附图标记说明

1…热电转换装置，10…壳体，11…基部，12…盖部，13…气密环，14…压环，15…螺丝，16…水路用接头，17…电流输出端子，20…热电转换部，21…n型热电转换元件，22…p型热电转换元件，23…低温侧电极，24…高温侧电极，25…输出电线，30…绝缘部，31…低温侧绝缘部件，32…高温侧绝缘部件，40…传热部，41…低温侧传热部件，42…高温侧传热部件

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

[热电转换装置的整体结构]

图1是表示本实施方式应用的热电转换装置1的大致结构的立体图。另外，图2是图1所示的热电转换装置1的分解立体图。并且，图3是用于说明热电转换装置1的内部结构的剖视图。

该热电转换装置1例如用于将垃圾焚烧厂等产生的热能转换为电能。

该热电转换装置1具备壳体10和热电转换部20，所述壳体10的一侧的面成为与废气等热源接触或相对的高温侧，其背面侧的另一面成为低温侧，所述热电转换部20被收纳在壳体10的内部空间，并且将通过经由壳体10受到的高温侧与低温侧的温度差产生的热能转换为电能。另外，热电转换装置1还具备绝缘部30和传热部40，所述绝缘部30设置在壳体10的内部空间，将壳体10和热电转换部20电绝缘，所述传热部40从壳体10经由绝缘部30向热电转换部20传递热(高温和低温)。

下面，对构成热电转换装置1的各部分的结构进行说明。

[壳体的结构]

首先，对壳体10的结构进行说明。

图4是从上方观察构成热电转换装置1的壳体10的基部11的俯视图。以下，除了图1～图3以外，也参照图4进行说明。再者，在图4中，省略后述的螺丝孔111和突起部112的记载，并且用一点划线表示装载于基部11上的热电转换部20。

壳体10具备基部11和盖部12，所述基部11呈圆板形状并且在其表面11a侧装载热电转换部20，所述盖部12呈平顶帽(英语表述：straw boater hat)状的形状并且将载置于基部11的热电转换部20覆盖。

另外，壳体10具备气密环13和压环14，所述气密环13在热电转换部20的周缘的外侧配置于基部11与盖部12之间，提高形成于基部11与盖部12之间的内部空间的气密性，所述压环14从盖部12的上方向基部11的表面11a按压盖部12。并且，壳体10具备多个(该例中为12个)螺丝15，在使盖部12的凸缘部123(后面详细说明)介于基部11与压环14之间的状态下，所述螺丝15通过相对于基部11将压环14螺栓固定，进行盖部12相对于基部11的位置固定、以及热电转换部20相对于基部11和盖部12的位置固定。

并且，该热电转换装置1被设置为，壳体10的盖部12侧位于热源侧(高温侧)，基部11侧位于热源的相反侧(低温侧)。因此，设置在该热电转换装置1的热电转换部20中，与基部11相对的一侧成为低温侧，与盖部12相对的一侧成为高温侧。

(基部)

作为装载部件的一例的基部11，具有表面11a、背面11b和侧面11c，表面11a和背面11b呈圆形并且具有正反面关系，侧面呈圆筒状并且位于表面11a和背面11b之间。并且，如上所述，在基部11的表面11a侧装载热电转换部20。

本实施方式的基部11由热传导性高的材料制成。该例中，基部11由热传导性高的金属材料之中、由于密度低从而能够轻量化的铝合金制成。

在基部11的周缘侧沿圆周方向等间隔地设有12处螺丝孔111，所述螺丝孔111从表面11a向背面11b侧挖入，分别拧入螺丝15。

另外，基部11的表面11a中，在比多个螺丝孔111靠中央侧，设有向图中上方即盖部12突出的6个突起部112。这6个突起部112分别呈圆柱形状，在基部11的表面11a中位于六边形的各顶点。

并且，在基部11设有一端和另一端在侧面11c露出的、并且在基部11的内部以穿过热电转换部20的安装位置的下方的方式呈直线状贯穿的直线贯穿孔113。在此，作为贯穿孔A的一例的直线贯穿孔113的两端部内侧，分别形成有内螺纹。

并且，在基部11设有一端在侧面11c露出且另一端在表面11a露出的、在基部11的内部呈L字状贯穿的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115。在此，作为贯穿孔B的一例的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115的侧面11c侧的端部内侧，分别形成有内螺纹。另外，第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115的表面11a侧的端部，位于比多个螺丝孔111靠中央侧且比热电转换部20的安装位置靠外侧。

另外，在基部11设有一端在侧面11c露出、并且另一端到达直线贯穿孔113的前方且热电转换部20的安装部位的下方的非贯穿孔116。

再者，在基部11的内部，直线贯穿孔113、第1弯曲贯穿孔114、第2弯曲贯穿孔115和非贯穿孔116相互不连接。另外，本实施方式中，直线贯穿孔113、第1弯曲贯穿孔114、第2弯曲贯穿孔115和非贯穿孔116，不与12个螺丝孔111相互连接。

在本实施方式的基部11，以直线贯穿孔113为基准观察时，第1弯曲贯穿孔114、第2弯曲贯穿孔115和非贯穿孔116在一侧(图4中的下侧)集中配置。如果从相反的角度来看，在基部11，以直线贯穿孔113为基准观察时，在另一侧(图4中的上侧)没有设置露出于侧面11c的孔。

并且，热电转换装置1在设置于基部11的侧面11c的直线贯穿孔113的两端部，具备通过拧入而安装的两个水路用接头16。另外，热电转换装置1在设置于基部11的侧面11c的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115的各一端部，具备通过拧入而安装的两个电流输出端子17。再者，在使用热电转换装置1时，在非贯穿孔116中插入温度测定用的热电偶(未图示)。

(盖部)

作为覆盖部件的一例的盖部12，具有呈圆板形状并且与基部11的表面11a的中央部相对的顶板部121、呈圆筒形状并且从顶板部121的周缘向基部11侧延伸的侧壁部122、以及呈圆环形状并且从侧壁部122的基部11侧的端部向外周侧延伸的凸缘部123。并且，形成于基部11的表面11a的6个突起部112、和配置于这6个突起部112的内侧的热电转换部20，位于由顶板部121和侧壁部122形成的空间的内侧。

本实施方式的盖部12暴露于高温环境，因此由耐热性高的材料制成。虽然根据热电转换装置1的用途等会有所不同，但在本实施方式中，位于高温侧的盖部12的顶板部121有时最高会被加热到800℃左右。在该例中，盖部12由耐热性高的金属材料之中具有耐腐蚀性的不锈钢合金制成。

在此，盖部12中的凸缘部123的外径被设定为比基部11的外径小。更具体而言，确定凸缘部123的外径，以使得设置在盖部12的凸缘部123的周缘位于比设置在基部11的周缘侧的多个螺丝孔111靠内侧的位置。

另外，盖部12的侧壁部122的内径被设定为比气密环13的内径小，并且比其内部收纳的热电转换部20、绝缘部30和传热部40的各外径大。

(气密环)

作为气密部件的一例的气密环13呈圆环形状。并且，气密环13配置在比基部11的表面11a的多个螺丝孔111靠内侧、并且与盖部12的凸缘部123的下表面相对的位置。气密环13的截面呈长方形。

本实施方式的气密环13由具有弹性的材料制成。该例中，气密环13由具有弹性的树脂材料或橡胶材料之中、耐热性较高的聚四氟乙烯(PTFE)制成。并且，该气密环13是通过将聚四氟乙烯制的片冲压成圆环状而制作的。构成气密环13的材料也可以是除了上述聚四氟乙烯以外的耐热性高的材料，可以使用氟橡胶。

在此，气密环13的内径大于盖部12的凸缘部123的内径。另外，气密环13的外径小于盖部12的凸缘部123的外径。

(压环)

作为夹持部件的一例的压环14呈圆环形状。并且，压环14配置在与盖部12的凸缘部123的上表面相对的位置。

本实施方式的压环14由耐热性高的材料制成。该例中，压环14由不锈钢合金制成。

该压环14的内径大于设置在盖部12的侧壁部122的外径，且小于凸缘部123的外径。另外，该压环14的外径与基部11的外径大致相同。

并且，该压环14在圆周方向上等间隔地设有从上表面贯穿到下表面的开口部141。在此，设置在压环14的12个开口部141与设置在基部11的12个螺丝孔111具有分别重合的位置关系。

(螺丝)

作为定位部件的一例的12个螺丝15，分别经由设置在压环14的开口部141而拧入设置在基部11的螺丝孔111。

本实施方式的螺丝15例如由不锈钢合金制成。

(水路用接头)

两个水路用接头16是分别在外周面形成外螺纹和螺母部、并在内侧形成有贯穿孔的中空状的部件。该水路用接头16由金属材料制成，设置在各自的一端侧的外螺纹与设置在基部11的侧面11c的直线贯穿孔113的内螺纹拧紧而固定。并且，在使用热电转换装置1时，经由两个水路用接头16，向设置在基部11的直线贯穿孔113供给用于将热电转换部20的低温侧冷却的水(冷却水)。

(电流输出端子)

两个电流输出端子17是分别在外周面形成外螺纹和螺母部并且在内侧形成贯穿孔的、在该贯穿孔的内部配置具有绝缘性且由橡胶等弹性体制成的筒状的弹性部件而形成的部件。该电流输出端子17的主体由金属材料制成，设置在各自的一端侧的外螺纹与设置在基部11的侧面11c的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115的内螺纹拧紧而固定。并且，设置在热电转换部20的输出电线25安装于这两个电流输出端子17，稍后进行详细说明。

[绝缘部的结构]

下面，对绝缘部30的结构进行说明。

绝缘部30具备分别由呈长方形状的板材制成的低温侧绝缘部件31和高温侧绝缘部件32。这些之中，低温侧绝缘部件31配置在基部11的表面11a与热电转换部20的低温侧之间。另一方面，高温侧绝缘部件32配置于热电转换部20的高温侧与盖部12的顶板部121之间。

低温侧绝缘部件31由氮化铝制成。

并且，本实施方式的低温侧绝缘部件31设定为比热电转换部20稍大的尺寸。低温侧绝缘部件31的尺寸设定为比由设置在基部11的表面11a的6个突起部112包围的区域稍小。在此，低温侧绝缘部件31的一边的长度优选比热电转换部20长1mm～5mm。如果是上述范围，即使在热电转换部20的位置偏移的情况下，也能够防止短路。

与此相对，高温侧绝缘部件32与低温侧绝缘部件31不同，由氧化铝制成。

并且，本实施方式的高温侧绝缘部件32设定为比热电转换部20稍大的尺寸，高温侧绝缘部件32的一边的长度优选比热电转换部20长1mm～5mm。

[传热部的结构]

接着，对传热部40的结构进行说明。

传热部40具备分别由呈长方形状的布材制成的低温侧传热部件41和高温侧传热部件42。这些之中，低温侧传热部件41配置于基部11的表面11a与热电转换部20的低温侧之间。另一方面，高温侧传热部件42配置于热电转换部20的高温侧与盖部12的顶板部121之间。

这些低温侧传热部件41和高温侧传热部件42都是由将具有高的热传导性的碳制丝编织在一起而成的石墨片制成的。

并且，本实施方式的低温侧传热部件41和高温侧传热部件42设定为与上述低温侧绝缘部件31和高温侧绝缘部件32同样的尺寸。

另外，本实施方式的传热部40优选设定为比绝缘部30稍大的尺寸，传热部40的一边的长度优选为比绝缘部30长1mm～5mm。如果是上述范围，则能够确保绝缘部30与传热部40的接触面积，能够经由绝缘部30向热电转换部20传递充分的热。

像这样，本实施方式的热电转换装置1中，在基部11与盖部12之间的内部空间，从基部11侧起以低温侧传热部件41、低温侧绝缘部件31、热电转换部20、高温侧绝缘部件32、高温侧传热部件42、盖部12(顶板部121)的顺序依次配置各部件。

[热电转换部的结构]

下面，对热电转换部20的结构进行说明。

图5是表示构成热电转换装置1的热电转换部20的主体的大致结构的立体图。图5中一并示出夹持热电转换部20而设置的绝缘部30(低温侧绝缘部件31和高温侧绝缘部件32)。以下，除了图1～图4以外，也参照图5进行说明。

本实施方式的热电转换部20具有多个n型热电转换元件21和多个p型热电转换元件22。另外，热电转换部20具备n型热电转换元件21与p型热电转换元件22交替连接的、设置于低温侧绝缘部件31侧的低温侧电极23和设置于高温侧绝缘部件32侧的高温侧电极24。并且，热电转换部20具备输出电线25，所述输出电线25包含一端与构成低温侧电极23的第1取出电极231连接的第1输出电线251、和一端与构成低温侧电极23的第2取出电极232连接的第2输出电线252。

在本实施方式中，作为热电转换元件的一例的n型热电转换元件21和p型热电转换元件22分别呈长方体状。另外，n型热电转换元件21和p型热电转换元件22分别由含Sb(锑)并且具有填充方钴矿结构的热电半导体制成。再者，在n型热电转换元件21与对应的低温侧电极23或高温侧电极24之间，以及p型热电转换元件22与对应的低温侧电极23或高温侧电极24之间，可以根据需要设置用于缓和它们之间受到的应力的应力缓和层。在此，本实施方式的热电转换装置1中，低温侧电极23与低温侧绝缘部件31接触，高温侧电极24与高温侧绝缘部件32接触。

本实施方式的热电转换部20中，n型热电转换元件21和p型热电转换元件22呈格子状排列。并且，n型热电转换元件21和p型热电转换元件22以交替的方式，经由多个低温侧电极23和多个高温侧电极24串联。该例中，串联的n型热电转换元件21和p型热电转换元件22之中，位于一端的n型热电转换元件21与构成低温侧电极23的第1取出电极231连接，位于另一端的p型热电转换元件22与构成低温侧电极23的第2取出电极232连接。并且，第1取出电极231与第1输出电线251的一端连接，第2取出电极232与第2输出电线252的一端连接。

在此，构成输出电线25的第1输出电线251和第2输出电线252，分别是在由铜的单线制成的导体部上被覆由聚酰胺制成的绝缘层而构成的。并且，第1输出电线251的另一端经由设置在基部11的第1弯曲贯穿孔114和安装在第1弯曲贯穿孔114的电流输出端子17，在热电转换装置1的外部露出。另外，第2输出电线252的另一端经由设置在基部11的第2弯曲贯穿孔115和安装在第2弯曲贯穿孔115的电流输出端子17，在热电转换装置1的外部露出。

[热电转换装置的电连接]

在此，对本实施方式的热电转换装置1中的电连接进行说明。

首先，在壳体10中，基部11和盖部12经由压环14和12个螺丝15而电连接。另外，基部11与热电转换部20的主体经由低温侧绝缘部件31而电绝缘。另外，盖部12与热电转换部20的主体经由高温侧绝缘部件32而电绝缘。另外，基部11与输出电线25(第1输出电线251和第2输出电线252)经由分别设置于第1输出电线251和第2输出电线252的绝缘层以及设置于各电流输出端子17内部的弹性部件(绝缘体)而电绝缘。

其结果，在热电转换装置1中，壳体10与包含输出电线25的热电转换部20电绝缘。

[热电转换装置的气密性]

接着，对本实施方式的热电转换装置1的气密性进行说明。

首先，壳体10中，在基部11的表面11a与盖部12的凸缘部123之间，遍及一周地夹持有气密环13，在该状态下，使用压环14和12个螺丝15，将盖部12向基部11按压。与此相伴，气密环13发生弹性变形，基部11与盖部12经由气密环13而密合。

另外，基部11中，电流输出端子17分别安装于贯穿表面11a和侧面11c的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115，第1输出电线251、第2输出电线252将设置于各电流输出端子17内部的筒状的弹性部件贯穿。在此，本实施方式中，第1输出电线251、第2输出电线252的导体部不是由绞线制成，而是由单线制成，并且第1输出电线251、第2输出电线252的绝缘层与弹性部件的内壁密合。

其结果，热电转换装置1中，确保了形成于壳体10内部的、收纳热电转换部20的内部空间的气密性。再者，在该内部空间填充有常温中显示为1个大气压的Ar(氩气)。

[热电转换装置的组装顺序]

下面，对本实施方式的热电转换装置1的组装顺序进行说明。

再者，以下说明的各种工作，在Ar等惰性气体气氛中进行。

首先，使第1输出电线251贯穿基部11的第1弯曲贯穿孔114。接着，将从基部11的侧面11c突出的第1输出电线251的一端侧插入电流输出端子17。并且，将插入有第1输出电线251的电流输出端子17拧入在基部11的侧面11c露出的第1弯曲贯穿孔114的开口部。

另外，使第2输出电线252贯穿基部11的第2弯曲贯穿孔115。接着，将从基部11的侧面11c突出的第2输出电线252的一端侧插入电流输出端子17。并且，将插入有第2输出电线252的电流输出端子17拧入在基部11的侧面11c露出的第2弯曲贯穿孔115的开口部。

接着，在基部11的表面11a之中被6个突起部112包围的区域的内侧，装载低温侧传热部件41。然后，在低温侧传热部件41之上装载低温侧绝缘部件31。之后在低温侧绝缘部件31之上，以低温侧电极23侧与低温侧绝缘部件31接触的方式装载热电转换部20。

接着，将设置于热电转换部20的第1取出电极231与从基部11的表面11a突出的第1输出电线251的另一端连接。更具体而言，以由第1取出电极231夹着第1输出电线251的状态连接第1取出电极231。

另外，将设置于热电转换部20的第2取出电极232与从基部11的表面11a突出的第2输出电线252的另一端连接。更具体而言，以由第2取出电极232夹着第2输出电线252的状态连接第2取出电极232。

接着，在设置于热电转换部20的高温侧电极24之上装载高温侧绝缘部件32。然后，在高温侧绝缘部件32之上装载高温侧传热部件42。

之后，在基部11的表面11a之中被12个螺丝孔111包围的区域的内侧，装载气密环13。另外，以顶板部121位于热电转换部20、绝缘部30和传热部40之上且凸缘部123位于气密环13之上的方式，在基部11的表面11a侧装载盖部12。

并且，在盖部12的凸缘部123之上，以设置于基部11的12个螺丝孔111与设置于自身的12个开口部141重合的方式，装载压环14。接着，使用12个螺丝15将设置于压环14的各开口部141与设置于基部11的各螺丝孔111螺栓紧固。

然后，将两个水路用接头16拧入在基部11的侧面11c露出的直线贯穿孔113的两个开口部。

像这样，得到图1所示的热电转换装置1。

再者，这里最后进行两个水路用接头16的安装，但也可以在其它时间对基部11安装两个水路用接头16。

另外，两个电流输出端子17对基部11的安装，只要是在第1输出电线251和第2输出电线252安装于基部11之后，也可以在其它时间进行。

[热电转换装置的工作]

下面，对本实施方式的热电转换装置1的工作进行说明。

再者，在初始状态下，在设置于热电转换装置1的基部11的直线贯穿孔113中，经由两个水路用接头16使冷却用的水流动。

如果由于未图示的热源使盖部12的顶板部121的周围温度上升，则从盖部12经由高温侧传热部件42和高温侧绝缘部件32，将热电转换部20的高温侧电极24加热。

另一方面，如果由于在直线贯穿孔113内流动的水使基部11温度下降，则从基部11经由低温侧传热部件41和低温侧绝缘部件31，将热电转换部20的低温侧电极23冷却。

其结果，在热电转换部20的高温侧电极24与低温侧电极23之间产生大的温度差(热能)，构成热电转换部20的各n型热电转换元件21和p型热电转换元件22进行热电转换，由此产生电动势。并且，热电转换部20产生的电动势，经由与第1取出电极231连接的第1输出电线251和与第2取出电极232连接的第2输出电线252，被取出到热电转换装置1的外部。

[总结]

该热电转换装置1中，在基部11的表面11a与盖部12的凸缘部123之间，遍及凸缘部123的一周而夹持气密环13的状态下，使用压环14和12个螺丝15将盖部12的凸缘部123向基部11侧按压，由此将盖部12相对于基部11固定。即，在本实施方式中，不是使用多个螺丝15将基部11和盖部12直接固定，而是使用压环14和多个螺丝15进行间接固定。

此时，在热电转换装置1中配置热电转换部20的内部空间，即基部11的表面11a与盖部12的顶板部121和侧壁部122的内侧被气密环13包围的区域中，顶板部121经由传热部40(低温侧传热部件41和高温侧传热部件42)和绝缘部30(低温侧绝缘部件31和高温侧绝缘部件32)将热电转换部20向基部11的表面11a侧按压。

由此，能够提高经由低温侧绝缘部件31和低温侧传热部件41的热电转换部20的低温侧(低温侧电极23侧)与基部11的密合度。另外，能够经由高温侧绝缘部件32和高温侧传热部件42，提高热电转换部20的高温侧(高温侧电极24侧)与盖部12的密合度。

因此，通过采用这样的结构，能够使热电转换装置1的热电转换效率提高。

另外，本实施方式的热电转换装置1中，通过分别变更经由压环14将基部11和盖部12的位置固定的12个螺丝拧入量，能够调整热电转换部20受到的压力和压力分布。

由此，能够抑制热电转换部20受到的载荷以及构成热电转换部20的各热电转换元件(多个n型热电转换元件21和多个p型热电转换元件22)受到的载荷的偏差，进而能够抑制由载荷的偏差引起的热电转换效率的降低以及一部分热电转换元件的损伤。

另外，该热电转换装置1中，将构成壳体10的盖部12的顶板部121设为圆形。

因此，例如与采用通过将顶板部121设为多边形而在顶板部121设置角部的结构的情况相比，能够进一步抑制从盖部12赋予热电转换部20的载荷的偏差。

另外，该热电转换装置1中，相对于贯穿基部11的表面11a和侧面11c的第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115，在侧面11c侧的开口部分别安装电流输出端子17。并且，作为被设置成贯穿第1弯曲贯穿孔114和第2弯曲贯穿孔115的第1输出电线251和第2输出电线252，使用在铜的单线上被覆了绝缘层而得到的电线，由此提高了各电流输出端子17与第1输出电线251和第2输出电线252的接触部位的气密性。

由此，能够提高热电转换装置1中配置热电转换部20的内部空间的气密性。并且，通过向该内部空间填充Ar，能够抑制由温度变化引起的热电转换部20(n型热电转换元件21和p型热电转换元件22)的劣化(热劣化)。

另外，该热电转换装置1中，由氧化铝制成从热电转换部20观察时设置于盖部12侧的高温侧绝缘部件32，由氮化铝制成从热电转换部20观察时设置于基部11侧的低温侧绝缘部件31。在此，氮化铝与氧化铝相比，热传导率高但在高温环境下容易发生气体的脱离，氧化铝与氮化铝相比，热传导率低但在高温环境下难以发生气体的脱离。

因此，本实施方式中，能够使用绝缘部30确保壳体10与热电转换部20之间的绝缘性以及从壳体10到热电转换部20的热传导性，并且抑制由温度上升引起的从高温侧绝缘部件32的气体的产生。其结果，能够抑制由内部空间存在Ar以外的气体(例如氧气等)引起的、热电转换部20(n型热电转换元件21和p型热电转换元件22)的劣化(热劣化)。

在此，该热电转换装置1中，作为与热电转换部20接触的绝缘部30(低温侧绝缘部件31和高温侧绝缘部件32)使用硬的陶瓷材料，另一方面，作为与绝缘部30和基部11或盖部12接触的传热部40(低温侧传热部件41和高温侧传热部件42)使用软的石墨片。

由此，柔软的传热部40作为相对于由硬且脆的陶瓷材料制成的热电转换部20和绝缘部30的缓冲层发挥作用，能够抑制这些热电转换部20和绝缘部30的损伤。

本实施方式的热电转换装置1中，随着周围温度的变化，构成壳体10的基部11和盖部12发生热膨胀或热收缩。此时，从基部11的表面11a到盖部12的顶板部121的内壁面的距离(内部空间的高度)有时会发生变化。

与此相对，本实施方式的热电转换装置1中，在设置于基部11的表面11a的6个突起部112的内侧，配置了低温侧传热部件41、低温侧绝缘部件31和热电转换部20。

由此，例如即使由于温度变化，热电转换部20受到的压力随着内部空间的高度增加而降低的情况，也能够抑制热电转换部20向表面11a的面方向的位置偏移。

另外，本实施方式的热电转换装置1中，位于低温侧的基部11的背面11b变得平坦，因此容易安装冷却用的散热片、金属板等。

另外，该热电转换装置1中，如图1和图5所示，在基部11的侧面11c中，从直线贯穿孔113观察时，将第1弯曲贯穿孔114、第2弯曲贯穿孔115和非贯穿孔116偏向于一侧(图4中为下侧)配置。即，在基部11的侧面11c的另一侧(图4中为上侧)不设置开口部。

由此，能够提高安装热电转换装置1的位置的自由度。

[其它]

再者，本实施方式中，经由压环14和12个螺丝15将基部11与盖部12电连接，但并不限定于此。例如，也可以通过由绝缘材料构成压环14和螺丝15的至少任一者，将基部11与盖部12电绝缘。

另外，本实施方式中使用了12个螺丝15，但螺丝15的数量不限于此。

另外，本实施方式中，以作为热电转换元件使用了含有Sb(锑)并且具有填充方钴矿结构的热电半导体的情况为例进行了说明，但并不限定于此，也可以应用于采用以各种热电半导体为材料的热电转换元件的情况。

另外，本实施方式中，以在基部11与盖部12之间配置1个热电转换部20的情况为例进行了说明，但可以在该处配置多个热电转换部20。

Claims (7)

1.一种热电转换装置，包括：

热电转换部，其具备将通过高温侧与低温侧的温度差而产生的热能转换为电能的热电转换元件；

装载部件，其装载所述热电转换部的所述低温侧；

覆盖部件，其将所述装载部件装载的所述热电转换部的所述高温侧覆盖；

夹持部件，其整圈地设置在所述装载部件装载的所述热电转换部的周缘的更外侧，在与所述装载部件之间夹持所述覆盖部件；以及

定位部件，其通过将所述夹持部件固定在所述装载部件，由此相对于该装载部件将所述覆盖部件的位置固定，并且在该装载部件与该覆盖部件之间将所述热电转换部夹持并使其位置固定。

2.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于，

所述装载部件具备装载所述热电转换部的表面、成为该表面的背面侧的背面、以及位于该表面与该背面之间的侧面，

所述装载部件上设有：

一端设置在所述表面并且另一端设置在所述侧面的贯穿孔A，用于将在所述热电转换部产生的电流向外部取出的电线从所述贯穿孔A的内部穿过；以及

一端和另一端都设置在所述侧面的贯穿孔B，用于将该热电转换部的所述低温侧冷却的液体从所述贯穿孔B的内部通过。

3.根据权利要求2所述的热电转换装置，其特征在于，

在所述装载部件设有多个所述贯穿孔A的情况下，

所述装载部件中，基于所述贯穿孔B进行观察时，多个所述贯穿孔A仅配置在该装载部件的所述侧面的一侧。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的热电转换装置，其特征在于，

还包括气密部件，其设置在所述覆盖部件之中被所述夹持部件夹持的部位与所述装载部件之间，具有弹性并且遍及整圈地与该装载部件和该覆盖部件接触，由此提高通过该装载部件和该覆盖部件形成并且收纳所述热电转换部的内部空间的气密性。

5.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于，

还包括低温侧绝缘部件和高温侧绝缘部件，

所述低温侧绝缘部件由氮化铝制成，配置在所述装载部件与所述热电转换部的所述低温侧之间，由此将该装载部件和该热电转换部电绝缘，

所述高温侧绝缘部件由氧化铝制成，配置在所述覆盖部件与所述热电转换部的所述高温侧之间，由此将该覆盖部件和该热电转换部电绝缘。

6.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于，

所述装载部件由铝合金制成，所述覆盖部件和所述夹持部件由不锈钢合金制成。

7.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于，

在所述装载部件的装载所述热电转换部的装载面上，围绕所装载的该热电转换部的周围设有多个突起部。