JPH1155974A - Thermal power generation unit - Google Patents
Thermal power generation unitInfo
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- JPH1155974A JPH1155974A JP9217174A JP21717497A JPH1155974A JP H1155974 A JPH1155974 A JP H1155974A JP 9217174 A JP9217174 A JP 9217174A JP 21717497 A JP21717497 A JP 21717497A JP H1155974 A JPH1155974 A JP H1155974A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱発電素子を絶縁物を介して挟持する高・低
熱源の密着性を広範囲に渡って向上させること。
【解決手段】 温度差に基づいて起電力を発生する導電
性の高い熱発電素子１２と、この熱発電素子１２を挟持
して、これに温度差を与える高熱源１３及び低熱源１４
と、前記熱発電素子と高熱源及び低熱源との接触面とを
それぞれ電気絶縁する絶縁物１５とを備えており、これ
ら熱発電素子１２及び絶縁物１５を貫通する挿通部１９
を形成し、この挿通部に固定手段を挿通して、高熱源１
３及び低熱源１４を絶縁物１５を介して熱発電素子に密
着させている。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the adhesion of a high / low heat source sandwiching a thermoelectric generator element via an insulator over a wide range. SOLUTION: A thermoelectric element 12 having high conductivity which generates electromotive force based on a temperature difference, and a high heat source 13 and a low heat source 14 which sandwich the thermoelectric element 12 and give a temperature difference thereto.
And an insulator 15 that electrically insulates the thermoelectric element from the contact surface between the high heat source and the low heat source, respectively, and an insertion portion 19 penetrating the thermoelectric element 12 and the insulator 15.
Is formed, and a fixing means is inserted through the insertion portion to form a high heat source 1.
3 and the low heat source 14 are in close contact with the thermoelectric generator via the insulator 15.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性の高い熱発
電素子を電気絶縁物を介して高・低熱源で挟持する熱発
電ユニットに係り、特に高・低熱源が均一に密着するよ
うに構造を改良した熱発電ユニットに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric power generation unit in which a thermoelectric power generation element having high conductivity is sandwiched between high and low heat sources via an electrical insulator, and in particular, such that the high and low heat sources are uniformly adhered. The present invention relates to a thermoelectric generation unit having an improved structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】熱発電素子は熱エネルギーを電気エネル
ギーに変換する半導体であり、熱起電力が大きくて電気
伝導度が大きく、かつ熱伝導度が小さいことが要求され
る。このような熱発電素子としては、Ｂｉ2 Ｔｅ3 系，
ＰｂＴｅ系，ＳｉＧｅ系，ＦｅＳｉ2 系などのものが挙
げられる。2. Description of the Related Art A thermoelectric element is a semiconductor that converts heat energy into electric energy, and is required to have a large thermoelectromotive force, a large electric conductivity, and a small heat conductivity. As such a thermoelectric generator, Bi 2 Te 3 series,
PbTe type, SiGe type, FeSi 2 type and the like can be mentioned.
【０００３】図７は、従来の熱発電ユニットを示す斜視
図である。図において、熱発電ユニット１は、熱発電素
子２をプレート状の高・低熱源３，４とで挟持したもの
である。この熱発電素子２は、Ｂｉ2 Ｔｅ3 系の熱発電
素子であり、不純物ドーピングによる過剰電子のＮ型半
導体と、不足電子のＰ型半導体とによって構成されてい
る。FIG. 7 is a perspective view showing a conventional thermoelectric generator unit. In the figure, a thermoelectric generation unit 1 is obtained by sandwiching a thermoelectric generation element 2 between plate-shaped high and low heat sources 3 and 4. The heat generating element 2 is a heat generating element of Bi 2 Te 3 system, and the N-type semiconductor of excess electrons by impurity doping, is constituted of a P-type semiconductor lack electrons.
【０００４】上述したように、熱発電素子２は高熱源３
と低熱源４との間に挟持されるが、特にＢｉ2 Ｔｅ3 系
の熱発電素子は導電性が高いので、高・低熱源３，４と
直接に接触させることはできない。従って、熱発電素子
２と高熱源３又は低熱源４との間には、熱伝導性が良好
な固体の電気絶縁物５，５が介設されている。[0004] As described above, the thermoelectric generator 2 has a high heat source 3.
And the low heat source 4, the Bi 2 Te 3 based thermoelectric generator cannot be directly contacted with the high and low heat sources 3 and 4 because of its high conductivity. Therefore, between the thermoelectric generator 2 and the high heat source 3 or the low heat source 4, the solid electrical insulators 5, 5 having good thermal conductivity are interposed.
【０００５】即ち、絶縁物５，５を介設しても、高・低
熱源３，４から熱発電素子２への熱伝導は妨げられない
ので、Ｎ型半導体とＰ型半導体との間に閉回路を形成す
れば、高熱源３と低熱源４との温度差によって、熱発電
素子２から起電力が得られる。尚、Ｂｉ2 Ｔｅ3 系の熱
発電素子２では、高熱源３の温度は約摂氏２５０度に設
定され、低熱源４の温度は約摂氏３０度に設定される。That is, even if the insulators 5 and 5 are interposed, the heat conduction from the high and low heat sources 3 and 4 to the thermoelectric generator 2 is not hindered. If a closed circuit is formed, an electromotive force is obtained from the thermoelectric generator 2 due to the temperature difference between the high heat source 3 and the low heat source 4. In the Bi 2 Te 3 -based thermoelectric generator 2, the temperature of the high heat source 3 is set to about 250 degrees Celsius, and the temperature of the low heat source 4 is set to about 30 degrees Celsius.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱発電素子
２から得られる起電力は極小であるため、例えばモータ
を駆動することができる程度の大電力を得るには、単位
発電素子としての熱発電素子２同志を直列に接続し、熱
発電素子２の面積を大きくする必要がある。そこで、従
来の熱発電ユニット１では、大電力を得るべく、大きな
面積の熱発電素子２を、従来と同じように、絶縁物５，
５を介して、より大きな面積の高・低熱源３，４で挟持
する。そして、高熱源３及び低熱源４の四隅にネジ孔を
形成し、相対向するネジ孔にネジ６を挿通させてナット
７で締結することにより、高・低熱源３，４を絶縁物
５，５を介して熱発電素子２に密着させようとすると、
図８に示すように、使用中に高熱源３と低熱源４との温
度差によって、高熱源３及び低熱源４が反り返ることが
あった。However, since the electromotive force obtained from the thermoelectric generator 2 is extremely small, for example, in order to obtain a large electric power enough to drive a motor, it is necessary to use a thermoelectric generator as a unitary electric generator. It is necessary to connect the elements 2 in series to increase the area of the thermoelectric generator 2. Therefore, in the conventional thermoelectric generation unit 1, in order to obtain large power, the thermoelectric generation element 2 having a large area is replaced with the insulator 5,
5 and sandwiched between high and low heat sources 3 and 4 having a larger area. Then, screw holes are formed at the four corners of the high heat source 3 and the low heat source 4, and the screws 6 are inserted into the opposing screw holes and fastened with the nuts 7, so that the high and low heat sources 3 and 4 are insulated from the insulator 5. When trying to make close contact with the thermoelectric element 2 through 5,
As shown in FIG. 8, the high heat source 3 and the low heat source 4 may warp due to a temperature difference between the high heat source 3 and the low heat source 4 during use.
【０００７】このように、高・低熱源３，４が反り返る
と、高・低熱源３，４から熱発電素子２へ均一に熱伝達
されなくなる。また、高・低熱源３，４と絶縁物５，５
との隙間Ｓ，Ｓに空気層が存在し、この空気層が高・低
熱源３，４からの熱伝達を妨げる熱抵抗となる。従っ
て、高・低熱源３，４から熱発電素子２への熱伝達が良
好に行われず、発電効率が低下するので、大電力が得ら
れないという問題があった。この点について、本発明者
等は、さらにその原因を調査したところ、特に次の点が
明らかとなった。すなわち、上述のように、大電力を得
ようとして熱発電素子の面積を大きくするために、熱発
電素子２の領域を除いて、その周囲の四隅をネジ６にて
締めつける構造としているため、中央部に隙間Ｓが生じ
てしまう。また、特に、熱発電素子を構成するものにＢ
ｉ2 Ｔｅ3 系（ＰｂＴｅ系）を用いる場合には、ＳｉＧ
ｅ系，ＦｅＳｉ2 系と異なり、熱による体積変化を生じ
ることが判明した。As described above, when the high and low heat sources 3 and 4 warp, heat is not uniformly transferred from the high and low heat sources 3 and 4 to the thermoelectric generator 2. In addition, high and low heat sources 3, 4 and insulators 5, 5
, An air layer exists in the gaps S, S, and this air layer has a thermal resistance that hinders heat transfer from the high and low heat sources 3, 4. Therefore, there is a problem in that heat cannot be satisfactorily transferred from the high and low heat sources 3 and 4 to the thermoelectric generator 2 and power generation efficiency is reduced, so that large power cannot be obtained. Regarding this point, the present inventors have further investigated the cause, and found the following points in particular. That is, as described above, in order to increase the area of the thermoelectric generator in order to obtain a large power, the four corners around the thermoelectric generator 2 are tightened with the screws 6 except for the region of the thermoelectric generator 2. A gap S is generated in the portion. In particular, B constituting the thermoelectric generator
When using i 2 Te 3 (PbTe), SiG
It has been found that unlike e-type and FeSi 2 -type, volume changes due to heat occur.
【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、熱発電素子を絶縁物を介して挟持する高・
低熱源の密着性を広範囲に渡って向上させることによ
り、発電効率の低下を防止し、大電力を得ることができ
る熱発電ユニットを提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has been made in view of the problem that a thermoelectric element is sandwiched between insulators.
It is an object of the present invention to provide a thermoelectric power generation unit capable of preventing a decrease in power generation efficiency and obtaining high power by improving the adhesion of a low heat source over a wide range.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、温度差に基づいて起電力を発生する導電性の高い
熱発電素子と、この熱発電素子を挟持して、これに温度
差を与える高熱源及び低熱源と、前記熱発電素子と高熱
源及び低熱源との接触面とをそれぞれ電気絶縁する絶縁
物とを備えており、これら熱発電素子及び絶縁物を貫通
する挿通部を形成し、この挿通部に固定手段を挿通し
て、高熱源及び低熱源を絶縁物を介して熱発電素子に密
着させた、熱発電ユニットにより、達成される。According to the present invention, there is provided a thermoelectric generator having a high conductivity which generates an electromotive force based on a temperature difference, and a thermoelectric generator which is sandwiched between the thermoelectric generator and a thermoelectric generator. A high heat source and a low heat source for providing a difference, and an insulator for electrically insulating a contact surface between the thermoelectric generator and the high heat source and the low heat source, respectively, and an insertion portion penetrating the thermoelectric generator and the insulator. This is achieved by a thermoelectric power generation unit in which a fixing means is inserted through the insertion portion, and a high heat source and a low heat source are brought into close contact with the thermoelectric element via an insulator.
【００１０】好ましくは、前記挿通部が、貫通孔または
隙間である熱発電ユニットにより、達成される。[0010] Preferably, the insertion part is achieved by a thermoelectric power generation unit having a through hole or a gap.
【００１１】また、好ましくは、前記挿通部に挿通固定
される固定手段が、熱発電素子と電気絶縁されている熱
発電ユニットにより、達成される。Preferably, the fixing means inserted and fixed to the insertion portion is achieved by a thermoelectric generator unit electrically insulated from the thermoelectric generator.
【００１２】さらに、好ましくは、前記高熱源が、給湯
器又は風呂釜のバーナで加熱されるフィン付き加熱プレ
ートによって形成され、前記低熱源が、給湯器又は風呂
釜の給水管で水冷される冷却プレートによって形成され
ている熱発電ユニットにより、達成される。Further, preferably, the high heat source is formed by a finned heating plate heated by a burner of a water heater or a bath, and the low heat source is water-cooled by a water supply pipe of the water heater or the bath. This is achieved by a thermoelectric unit formed by plates.
【００１３】本発明によれば、熱発電ユニットを構成す
る熱発電素子及び絶縁物を貫通する挿通部を形成し、こ
の挿通部に固定手段を挿通固定して、高熱源及び低熱源
を絶縁物を介して熱発電素子に密着させたので、高熱源
と低熱源との温度差によって高熱源及び低熱源が反り返
ろうとしても、熱発電素子及び絶縁物を貫通する固定手
段がその反り返りを抑制する。According to the present invention, an insertion portion is formed to penetrate the thermoelectric generator and the insulator constituting the thermoelectric generation unit, and the fixing means is inserted and fixed in the insertion portion to connect the high heat source and the low heat source to the insulator. The fixing means that penetrates through the thermoelectric element and the insulator suppresses the warping even if the high and low heat sources attempt to warp due to the temperature difference between the high and low heat sources. I do.
【００１４】従って、熱発電素子の面積を大きく形成し
ても、高熱源及び低熱源が絶縁物を介して熱発電素子に
均一かつ広範囲に密着するので、高・低熱源から熱発電
素子への熱伝達が良好に行われる。さらに、高・低熱源
と絶縁物との間に隙間が形成されず、熱抵抗となる空気
層が存在しえないので、高熱源又は低熱源から熱発電素
子に良好に熱伝達される。即ち、高熱源及び低熱源の密
着性の向上により、高・低熱源から熱発電素子への熱伝
達が良好に行われ、発電効率の低下が防止されるので、
大電力を得ることができる。Therefore, even if the area of the thermoelectric generator is made large, the high heat source and the low heat source are uniformly and widely adhered to the thermoelectric generator through the insulator. Good heat transfer. Further, since no gap is formed between the high / low heat source and the insulator, and there is no air layer serving as thermal resistance, heat can be favorably transferred from the high or low heat source to the thermoelectric generator. That is, by improving the adhesion between the high heat source and the low heat source, heat transfer from the high / low heat source to the thermoelectric generator is performed well, and a decrease in power generation efficiency is prevented.
High power can be obtained.
【００１５】上記挿通部は、熱発電素子、絶縁物及び高
・低熱源を貫通する貫通孔として形成しても良いし、そ
の一部を熱発電素子同士を隔てた隙間により形成しても
良い。The insertion portion may be formed as a through hole penetrating the thermoelectric generator, the insulator and the high / low heat source, or a part thereof may be formed by a gap separating the thermoelectric generators. .
【００１６】また、上記固定手段を熱発電素子と電気絶
縁することにより、熱発電素子及び絶縁物を貫通する挿
通部に固定手段を挿通固定しても、熱発電素子の電気絶
縁性が確実に保持されるものである。Further, by electrically insulating the fixing means from the thermoelectric element, even if the fixing means is inserted and fixed to the insertion portion penetrating the thermoelectric element and the insulator, the electrical insulation of the thermoelectric element is ensured. It is what is kept.
【００１７】さらに、高熱源を給湯器又は風呂釜のバー
ナで加熱されるフィン付き加熱プレート、低熱源を給湯
器又は風呂釜の給水管で水冷される冷却プレートによっ
て形成したので、これらの温度差に基づいて熱発電素子
から得られる起電力を、給湯器又は風呂釜の排気ファン
を駆動させる予備電力として積極的に使用することがで
きる。Further, since the high heat source is formed by a finned heating plate heated by a water heater or a burner of a bath pot, and the low heat source is formed by a cooling plate cooled by a water supply pipe of a water heater or a bath pot, the temperature difference between the heat plates is formed. , The electromotive force obtained from the thermoelectric generator can be positively used as reserve power for driving the exhaust fan of the water heater or the bathtub.
【００１８】前記固定手段が挿通部に通されるネジで構
成され、このネジは、前記熱発電素子の熱膨張率に応じ
て、これと近似する熱膨張率をもつ材質により形成され
ていてもよい。The fixing means may be constituted by a screw passed through the insertion portion, and this screw may be formed of a material having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient according to the coefficient of thermal expansion of the thermoelectric generator. Good.
【００１９】前記固定手段は、前記熱発電素子の熱膨張
によって、前記高熱源及び／又は低熱源の変形を防止す
る変形防止手段を有するようにしてもよい。The fixing means may include a deformation preventing means for preventing deformation of the high heat source and / or the low heat source due to thermal expansion of the thermoelectric generator.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術
的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範
囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記
載がない限り、これらの態様に限られるものではない。Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is a preferred specific example of the present invention, and thus various technically preferable limitations are added. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. The embodiment is not limited to these embodiments unless otherwise stated.
【００２１】図１及び図２は本発明に係る熱発電ユニッ
トの一実施形態を示すものであり、図３はその具体的構
造を示している。図において、本実施形態の熱発電ユニ
ット１１に採用する熱発電素子１１は、例えば、電気抵
抗が小さく、素子同士を直列接続すると高出力の得られ
るＢｉ2Ｔｅ3 系熱発電素子である。Ｂｉ2 Ｔｅ3 系熱
発電素子１２は、不純物ドーピングによる過剰電子のＮ
型半導体１２ａと、不足電子のＰ型半導体１２ｂとによ
って構成されている。図３に示すように、これらＮ型半
導体１２ａ及びＰ型半導体１２ｂは、これらの間に後述
する絶縁物１５の垂直部分１５ｂを挟んで交互に並んで
おり、隣り合うＮ型半導体１２ａ，１２ｂ同志は絶縁物
１５ｂにより絶縁されている。また、これらＮ型半導体
１２ａ及びＰ型半導体１２ｂは、各熱源１３，１４にそ
れぞれ配設された高温側電極１３ａと低温側電極１４ａ
との間に配置されており、これら各電極を挟んで直列接
続されている。このようにＮ型半導体１２ａとＰ型半導
体１２ｂとを直列接続するのは、大きな電圧を得るため
である。FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a thermoelectric generator unit according to the present invention, and FIG. 3 shows a specific structure thereof. In the figure, a thermoelectric generator 11 used in the thermoelectric generator 11 of the present embodiment is, for example, a Bi 2 Te 3 thermoelectric generator that has a small electric resistance and can obtain a high output when the elements are connected in series. The Bi 2 Te 3 -based thermoelectric element 12 generates N 2 of excess electrons due to impurity doping.
It is composed of a type semiconductor 12a and a p-type semiconductor 12b with insufficient electrons. As shown in FIG. 3, the N-type semiconductors 12a and P-type semiconductors 12b are alternately arranged with a vertical portion 15b of an insulator 15 described later interposed therebetween, so that adjacent N-type semiconductors 12a and 12b Are insulated by the insulator 15b. The N-type semiconductor 12a and the P-type semiconductor 12b are respectively composed of a high-temperature side electrode 13a and a low-temperature side electrode
And are connected in series with these electrodes interposed therebetween. The reason why the N-type semiconductor 12a and the P-type semiconductor 12b are connected in series is to obtain a large voltage.
【００２２】この熱発電素子１２を高熱源１３と低熱源
１４との間に挟持すると、熱電対が構成され、高熱源１
３と低熱源１４との温度差に基づいて、熱発電素子１２
からゼーベック効果によって起電力が得られる。しか
し、熱発電素子１２を高熱源１３と低熱源１４との間に
挟持するに際して、Ｂｉ2 Ｔｅ3 系熱発電素子は導電性
が高いので、高熱源１３及び低熱源１４と直接に接触さ
せることはできない。When the thermoelectric generator 12 is sandwiched between the high heat source 13 and the low heat source 14, a thermocouple is formed, and the high heat source 1
3 based on the temperature difference between the heat source 3 and the low heat source 14.
An electromotive force can be obtained from the electric field by the Seebeck effect. However, when the thermoelectric generator 12 is sandwiched between the high heat source 13 and the low heat source 14, the Bi 2 Te 3 based thermoelectric generator has high conductivity, so that the Bi 2 Te 3 -based thermoelectric generator is in direct contact with the high heat source 13 and the low heat source 14. Can not.
【００２３】従って、熱発電素子１２と高熱源１３又は
低熱源１４との間には、電気絶縁物１５，１５を介設し
ている。この電気絶縁物１５，１５は、それぞれ水平に
延びる部分１５ａと、この各水平部１５ａから互いに垂
直に延びる垂直部１５ｂとを有している。図３において
は、特に電気絶縁物１５の水平部１５ａが、熱発電素子
１２と高熱源１３又は低熱源１４との間に配置されてい
る。この絶縁物１５には、例えばアルミナセラミックス
（Ａｌ2 Ｏ3 ）を採用する。アルミナセラミックスは電
気絶縁性に優れているので、例えば厚さ０．３ｍｍ程度
の薄板であれば、電気絶縁性は十分であり、かつ上記の
ようにアルミナセラミックスを介設しても高熱源１３又
は低熱源１４から熱発電素子１１への熱伝導はさほど妨
げられない。Accordingly, between the thermoelectric generator 12 and the high heat source 13 or the low heat source 14, electric insulators 15, 15 are provided. Each of the electric insulators 15 has a horizontally extending portion 15a and a vertical portion 15b extending vertically from each horizontal portion 15a. In FIG. 3, in particular, the horizontal portion 15 a of the electric insulator 15 is disposed between the thermoelectric generator 12 and the high heat source 13 or the low heat source 14. As the insulator 15, for example, alumina ceramics (Al 2 O 3 ) is used. Alumina ceramics have excellent electrical insulation properties. For example, a thin plate having a thickness of about 0.3 mm has sufficient electrical insulation properties, and a high heat source 13 or Heat conduction from the low heat source 14 to the thermoelectric generator 11 is not so hindered.
【００２４】尚、上記絶縁物１５は、本実施形態では、
アルミナセラミックスを採用しているが、電気絶縁性及
び耐熱性が良好で熱伝導性が低いものであれば、樹脂等
の他の材料を用いることができる。また、絶縁物１５の
水平部分１５ａと垂直部分１５ｂを図示のように同じも
のでつくらなくてもよい。絶縁物１５の水平部分１５ａ
は荷重がかかることから、上記のような固体でなければ
ならないが、垂直部分１５ｂは電気絶縁性を有していれ
ば固体でなくてもよく、例えば空気，窒素，アルゴンそ
の他の不活性ガスでもよい。In this embodiment, the insulator 15 is
Although alumina ceramics is used, other materials such as resin can be used as long as they have good electrical insulation and heat resistance and low thermal conductivity. Further, the horizontal portion 15a and the vertical portion 15b of the insulator 15 do not have to be made of the same material as illustrated. Horizontal portion 15a of insulator 15
Since a load is applied, the solid must be solid as described above. However, the vertical portion 15b may not be solid as long as it has an electrical insulation property. For example, air, nitrogen, argon, or other inert gas may be used. Good.
【００２５】上記高熱源１３及び低熱源１４は、本実施
形態では、熱発電素子１２よりも大きな面積を有する矩
形の銅製プレートによって形成されている。銅製プレー
トは熱伝導性に優れており、高熱源１３の場合には後述
するバーナの輻射熱等によって加熱され、低熱源１４の
場合には後述する給水管等との接触によって冷却され
る。本実施形態にあっては、高熱源１３及び低熱源１４
を矩形の銅製プレートによって形成したが、その材質や
形状等はこれに限るものではない。In the present embodiment, the high heat source 13 and the low heat source 14 are formed by rectangular copper plates having a larger area than the thermoelectric generator 12. The copper plate is excellent in heat conductivity, and is heated by a radiant heat of a burner described later in the case of the high heat source 13 and is cooled by contact with a water supply pipe or the like described in the case of the low heat source 14. In the present embodiment, the high heat source 13 and the low heat source 14
Is formed by a rectangular copper plate, but the material, shape and the like are not limited to this.
【００２６】即ち、大きな面積の熱発電素子１２を絶縁
物１５，１５を介して、より大きな面積の高・低熱源１
３，１４で挟持している。そして、高熱源１３及び低熱
源１４の四隅にはネジ孔１６が形成されており、相対向
するネジ孔１６にネジ１７を挿通させてナット１８で締
結している。さらに、上記熱発電素子１２、絶縁物１
５，１５及び高・低熱源１３，１４には、これらを貫通
する複数の挿通部１９が形成されている。図２では、挿
通部１９は貫通孔により形成され、各貫通孔１９には固
定手段としての付け具が挿通固定されている。具体的に
は、貫通孔１９はネジ孔として形成され、各ネジ孔１９
にネジ２０を挿通させてナット２１で締結している。That is, the large-area heat generating element 12 is connected to the large-area high / low heat source 1 via the insulators 15, 15.
It is sandwiched between 3 and 14. Screw holes 16 are formed at the four corners of the high heat source 13 and the low heat source 14, and screws 17 are inserted into the opposing screw holes 16 and fastened with nuts 18. Further, the thermoelectric generator 12, the insulator 1,
Each of the high and low heat sources 13 and 14 has a plurality of insertion portions 19 penetrating therethrough. In FIG. 2, the insertion portion 19 is formed by through holes, and a fixture as fixing means is inserted and fixed in each through hole 19. Specifically, the through holes 19 are formed as screw holes, and each screw hole 19 is formed.
And a nut 21 is fastened.
【００２７】また図３では、挿通部１９は、熱発電素子
１２，１２同士の間の隙間Ｄ内に形成されている。尚、
熱発電素子１２ａ１２ａ同士はこの隙間Ｄを囲んでその
周囲に一体に形成されており、これによりＮ型半導体１
２ａとＰ型半導体１２ｂとの直列接続は妨げられない。
そして、絶縁物１５，１５及び高・低熱源１３，１４に
は、これらを貫通するネジ孔１９（上記挿通部１９に対
応）が形成されており、このネジ孔１９にネジ２０を挿
通させてナット２１で締結している。In FIG. 3, the insertion portion 19 is formed in a gap D between the thermoelectric elements 12, 12. still,
The thermoelectric generators 12a and 12a are integrally formed around the gap D so as to surround the gap D.
The series connection between 2a and P-type semiconductor 12b is not hindered.
The insulators 15, 15 and the high and low heat sources 13, 14 are formed with screw holes 19 (corresponding to the insertion portions 19) penetrating them, and the screws 20 are inserted through the screw holes 19. It is fastened with a nut 21.
【００２８】即ち、高熱源１３及び低熱源１４の四隅を
ネジ締結するだけでなく、高熱源１３及び低熱源１４の
中央部をも複数箇所においてネジ締結しているので、高
熱源１３及び低熱源１４を絶縁物１５，１５を介して熱
発電素子１２に均一かつ広範囲に密着させることができ
る。上記ネジ２０は、熱発電素子１２がＢｉ2 Ｔｅ3 系
である場合には、これとほぼ同じ熱膨張率を示すＳＵＳ
系のネジを用いることが好ましい。また、熱発電素子１
２がＰｂＴｅ系である場合には、同様の理由により、ア
ルミニウム材でなるネジを用いることが好ましい。この
ように、ネジ２０の材質は、熱発電素子１２の熱膨張率
に近似したものを選択することが好ましい。ネジ２０の
材質としては上記の他、例えば熱膨張率の小さいものと
してセラミックス製のものも選択でき、熱膨張率の小さ
い熱発電素子１２と組み合わせて用いることができる。
尚、ネジ２０をＳＵＳ系のネジやアルミニウム材等で形
成する場合、これらの材質は熱伝導率が良好であるか
ら、熱発電素子１２の機能を阻害しないように、ネジ２
０と各熱源１３，１４及び熱発電素子１２の間に断熱手
段を配置する必要がある。この点からすれば、図３の構
造においては、このような断熱手段を用いないのであれ
ば、ネジ２０として用いるのはセラミックス製のものが
適している。That is, not only the four corners of the high heat source 13 and the low heat source 14 are screwed, but also the central portions of the high heat source 13 and the low heat source 14 are screwed at a plurality of locations. 14 can be uniformly and widely adhered to the thermoelectric generator 12 via the insulators 15 and 15. When the thermoelectric generator 12 is of Bi 2 Te 3 type, the screw 20 has a SUS having substantially the same coefficient of thermal expansion as this.
It is preferable to use a system screw. In addition, the thermoelectric generator 1
When 2 is PbTe-based, it is preferable to use a screw made of an aluminum material for the same reason. As described above, it is preferable to select the material of the screw 20 that is close to the coefficient of thermal expansion of the thermoelectric generator 12. In addition to the above, for example, a material made of ceramics having a small coefficient of thermal expansion can be selected as the material of the screw 20, and can be used in combination with the thermoelectric element 12 having a small coefficient of thermal expansion.
When the screw 20 is formed of a SUS-based screw, an aluminum material, or the like, these materials have good thermal conductivity.
It is necessary to arrange a heat insulating means between the heat source 13 and each of the heat sources 13 and 14 and the thermoelectric generator 12. From this point, in the structure of FIG. 3, if such a heat insulating means is not used, the screw 20 is preferably made of ceramics.
【００２９】さらに、挿通部としてのネジ孔１９の内周
部には電気絶縁物２３が被覆されており、ネジ孔１９に
挿通固定される固定手段としてのネジ２０が、熱発電素
子１２と電気絶縁されている。この電気絶縁物２３に
は、例えばアルミナセラミックス（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリ
コン系充填剤（Ｓｉ）を採用する。尚、本実施形態にあ
っては、挿通部としてのネジ孔１９の内周部に電気絶縁
物２３を被覆したが、これに限るものではなく、取付け
具としてのネジ２０自体を電気絶縁物で被覆しても良
い。Further, an electrical insulator 23 is coated on the inner peripheral portion of the screw hole 19 as an insertion portion, and a screw 20 as fixing means inserted through and fixed to the screw hole 19 is electrically connected to the thermoelectric generator 12 and the electric power generating element 12. Insulated. As the electric insulator 23, for example, alumina ceramics (Al 2 O 3 ) or silicon-based filler (Si) is used. In the present embodiment, the inner peripheral portion of the screw hole 19 as the insertion portion is covered with the electric insulator 23. However, the present invention is not limited to this, and the screw 20 itself as a mounting tool is made of an electric insulator. It may be coated.
【００３０】また、挿通部を設けることで、熱発電素子
１２を挟んで高熱源１３及び低熱源１４を固定できれ
ば、高熱源１３及び低熱源１４の四隅のネジ締結を行わ
なくてもよい。つまり、例えば挿通部を複数設けること
で、十分な固定強度が得られれば、高熱源１３及び低熱
源１４の四隅のネジ締結は不要となる。さらに、図４
（ａ）に示すように、熱発電ユニット２１の挿通部とし
てのネジ孔２６を貫通孔としない構成であってもよい。
すなわち、高熱源１３側では孔２６ａが貫通している
が、低熱源１４側では孔２６ａが有底の凹部として形成
されており、ネジ孔２６全体としては、貫通孔とはなっ
ていない。この場合であっても、ネジ２７によって熱発
電素子１２、絶縁物１５，１５及び高・低熱源１３，１
４を密着させて固定することができる。Further, if the high heat source 13 and the low heat source 14 can be fixed by sandwiching the thermoelectric generator 12 by providing the insertion portion, it is not necessary to perform screw fastening at the four corners of the high heat source 13 and the low heat source 14. That is, for example, if a sufficient fixing strength is obtained by providing a plurality of insertion portions, it is not necessary to fasten the four corners of the high heat source 13 and the low heat source 14 with screws. Further, FIG.
As shown in (a), the screw hole 26 as the insertion portion of the thermoelectric generation unit 21 may not be a through hole.
That is, the hole 26a penetrates on the high heat source 13 side, but the hole 26a is formed as a bottomed concave portion on the low heat source 14 side, and the screw hole 26 as a whole is not a through hole. Even in this case, the screws 27 are used to secure the thermoelectric generator 12, the insulators 15, 15, and the high / low heat sources 13, 1.
4 can be adhered and fixed.
【００３１】図４（ｂ）は、固定手段のさらに異なる構
成例を示している。図においては、固定手段がネジ２０
と、このネジ２０に緩く嵌め込まれる変形防止手段とし
てのスプリング４５とを有している。つまり、この固定
手段では、ネジ２０の頭の部分と高熱源１３の上面との
間にワッシャ４６を介してスプリング４５が介在し、ネ
ジ２０は貫通した挿通部２６を通って、ナット４７で締
めつけることにより固定されるようになっている。これ
により、変形防止手段としてのスプリング４５はワッシ
ャ４６を介してネジ２０の頭部を図において上方に付勢
している。このネジ２０は、ナット４７により固定され
ているので、結局、熱発電素子１２が温度変化等により
熱膨張した場合に、低熱源１４と高熱源１３とが外側に
押されて変形しようとするとき、低熱源１４と高熱源１
３とを互いに接近する方向に締めつける力として働く。FIG. 4B shows another example of the structure of the fixing means. In the figure, the fixing means is a screw 20.
And a spring 45 as a deformation preventing means loosely fitted into the screw 20. That is, in this fixing means, the spring 45 is interposed between the head portion of the screw 20 and the upper surface of the high heat source 13 via the washer 46, and the screw 20 passes through the penetrating portion 26 and is tightened with the nut 47. It is adapted to be fixed. Thereby, the spring 45 as a deformation preventing means urges the head of the screw 20 upward through the washer 46 in the figure. Since the screw 20 is fixed by the nut 47, when the thermal power generation element 12 is thermally expanded due to a temperature change or the like, the low heat source 14 and the high heat source 13 are pushed outward to deform. , Low heat source 14 and high heat source 1
3 act as a force to tighten them in a direction approaching each other.
【００３２】これによって、スプリング４５は、低熱源
１４と高熱源１３とが外方へ膨らんで変形することを防
止する作用を発揮する。このため、高・低熱源１３，１
４が反り返ることがなく、より一層、熱発電素子１２と
の間に隙間を生じることを有効に防止できる。したがっ
て、変形防止手段としては、このようなスプリング４５
に限らず、同様の作用を発揮するものであれば、種々の
ものが採用できる。同様に、低熱源１４と高熱源１３と
を四隅で締めつけるネジ１７にも変形防止手段としての
スプリング４５を介在させている。尚、固定手段は上記
したネジに限るものではなく、熱発電素子を間に挟ん
で、両側から高熱源及び低熱源を配置して、互いに位置
ずれを生じないものであれば、種々の構成のもが採用で
きる。また、上記の場合に、スプリング４５及びワッシ
ャ４６をセラミックス材で構成すれば、ネジ２０をＳＵ
Ｓ系等の金属材にて構成してもよい。この場合、スプリ
ング４５及びワッシャ４６がネジ２０と高熱源１３及び
低熱源１４に対して断熱手段となるからである。Thus, the spring 45 exerts an effect of preventing the low heat source 14 and the high heat source 13 from expanding outward and deforming. Therefore, the high and low heat sources 13, 1
4 does not warp, and the generation of a gap between the thermoelectric generator 12 and the thermoelectric generator 12 can be further effectively prevented. Therefore, as the deformation preventing means, such a spring 45 is used.
The present invention is not limited to this, and various types can be adopted as long as they exhibit the same function. Similarly, a spring 45 as a deformation preventing means is also interposed in the screw 17 for fastening the low heat source 14 and the high heat source 13 at four corners. The fixing means is not limited to the screws described above, and various configurations may be used as long as the high heat source and the low heat source are arranged from both sides with the thermoelectric generator interposed therebetween and do not cause positional displacement with each other. Can also be adopted. In the above case, if the spring 45 and the washer 46 are made of a ceramic material, the screw 20 can be made of SU.
It may be made of an S-based metal material. In this case, the spring 45 and the washer 46 serve as heat insulating means for the screw 20, the high heat source 13, and the low heat source 14.
【００３３】本発明の実施の形態に係る熱発電ユニット
１１，２１は以上のように構成されるが、絶縁物１５，
１５を介設しても、高・低熱源１３，１４から熱発電素
子１２への熱伝導は妨げられないので、直列接続したＮ
型半導体１２ａとＰ型半導体１２ｂとの間に閉回路を形
成すれば、高熱源１３と低熱源１４との温度差に基づい
て、熱発電素子１２から起電力が得られる。The thermoelectric generation units 11 and 21 according to the embodiment of the present invention are configured as described above.
15 does not hinder the heat conduction from the high / low heat sources 13 and 14 to the thermoelectric generator 12, so that the N
If a closed circuit is formed between the type semiconductor 12a and the P-type semiconductor 12b, an electromotive force can be obtained from the thermoelectric generator 12 based on the temperature difference between the high heat source 13 and the low heat source 14.
【００３４】図５は、本実施形態の熱発電ユニットの給
湯器への組込み状態を示す概略図である。図示する給湯
器３０において、水が供給される給水管３１には、これ
に接触するように冷却プレート３２が取り付けられてい
る。また、この給水管３１は、給湯用熱交換器３３を経
て、給湯管３４に接続されている。さらに、図示してい
ないが、給水管３１にはフローセンサと、入水サーミス
タとが接続されており、給湯管３４には給湯サーミスタ
が接続されている。FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the thermoelectric generator unit of the present embodiment is incorporated in a water heater. In the water heater 30 shown, a cooling plate 32 is attached to a water supply pipe 31 to which water is supplied so as to contact the water supply pipe 31. Further, the water supply pipe 31 is connected to a hot water supply pipe 34 via a hot water supply heat exchanger 33. Furthermore, although not shown, a flow sensor and a water input thermistor are connected to the water supply pipe 31, and a hot water supply thermistor is connected to the hot water supply pipe 34.
【００３５】上記給湯用熱交換器３３は、Ｕ字状の通水
管３３ａと、この通水管３３ａに取り付けられた複数枚
のフィン３３ｂとから構成され、給湯用バーナ３５を収
容する燃焼室３６の上部に設けられている。この燃焼室
３６の一側壁には、給湯用バーナ３５に臨むようにフィ
ン付き加熱プレート３７が取り付けられている。このフ
ィン付き加熱プレート３７は、銅製の加熱プレート上に
直角に複数の銅製フィンを取り付けたものであり、銅製
フィンを給湯用バーナ３５に臨ませている。The heat exchanger 33 for hot water supply is composed of a U-shaped water pipe 33a and a plurality of fins 33b attached to the water pipe 33a. It is provided at the top. A finned heating plate 37 is attached to one side wall of the combustion chamber 36 so as to face the hot water supply burner 35. The finned heating plate 37 has a plurality of copper fins mounted at right angles on a copper heating plate, and the copper fin faces the hot water supply burner 35.
【００３６】この給湯器３０において、熱発電ユニット
１１は、上記冷却プレート３２とフィン付き加熱プレー
ト３７との間に挟持されている。即ち、冷却プレート３
２が低熱源１４、フィン付き加熱プレート３７の加熱プ
レートが高熱源１３の役目を果たし、これらの温度差に
基づいて、熱発電ユニット１１内の熱発電素子１２から
起電力が得られる。In this water heater 30, the thermoelectric generator unit 11 is sandwiched between the cooling plate 32 and the finned heating plate 37. That is, the cooling plate 3
2 serves as the low heat source 14 and the heating plate of the finned heating plate 37 serves as the high heat source 13, and an electromotive force is obtained from the thermoelectric generator 12 in the thermoelectric generator unit 11 based on the temperature difference between them.
【００３７】また、燃焼室３６上には排気ダクト３８が
設けられており、この排気ダクト３８の排気口３８ａに
は外部へ向けて送風する排気ファン３９が設けられてい
る。そして、この排気ファン３９の給電配線４０は中継
基板４１を介して熱発電ユニット１１内の熱発電素子１
２と接続されている。An exhaust duct 38 is provided on the combustion chamber 36, and an exhaust port 38a of the exhaust duct 38 is provided with an exhaust fan 39 for blowing air to the outside. The power supply wiring 40 of the exhaust fan 39 is connected to the thermoelectric generator 1 in the thermoelectric generator 11 via the relay board 41.
2 is connected.
【００３８】すなわち、本実施形態の熱発電ユニット１
１を給湯器３０に組み込む場合には、冷却プレート３２
とフィン付き加熱プレート３７の加熱プレートとの温度
差に基づいて、熱発電ユニット１１内の熱発電素子１２
から得られる起電力により、排気ダクト３８の排気口３
８ａに設けられた排気ファン３９を駆動させるものであ
る。That is, the thermoelectric generation unit 1 of the present embodiment
1 is installed in the water heater 30, the cooling plate 32
Based on the temperature difference between the heating plate 37 and the heating plate of the heating plate 37 with fins.
From the exhaust port 3 of the exhaust duct 38 by the electromotive force obtained from the
This is for driving the exhaust fan 39 provided in 8a.
【００３９】また、図６は、本実施形態の熱発電ユニッ
トの複合型風呂釜への組込み状態を示す概略図である。
この複合型風呂釜５０は、給湯機能を備えた複合器とし
ての自動風呂釜を構成している。図において、風呂釜５
０は、本体内に給湯用熱交換器５１と、風呂用熱交換器
５２とを備えており、図示していないが、給湯管５３か
ら分岐して追焚き管路５４に接続された分岐管路を備え
ている。FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the thermoelectric generator unit of the present embodiment is installed in a combined bath kettle.
This combined bath kettle 50 constitutes an automatic bath kettle as a combined device having a hot water supply function. In the figure, bath kettle 5
Reference numeral 0 denotes a branch pipe which is provided with a heat exchanger 51 for hot water supply and a heat exchanger 52 for bath in the main body, and which is not shown but is branched from a hot water supply pipe 53 and connected to a reheating line 54. It has a road.
【００４０】追焚き管路５４は、図示していないが、浴
槽の循環金具に接続されて追焚き循環管路を形成してお
り、その戻り管には追焚き流水スイッチと、温水循環用
ポンプとを備えている。この循環管路５４の戻り管に
は、風呂用熱交換器５２の入側に風呂サーミスタを備え
ている。Although not shown, the reheating pipe 54 is connected to a circulation fitting of a bathtub to form a reheating circulation pipe, and the return pipe has a reheating water switch and a hot water circulation pump. And The return pipe of the circulation conduit 54 is provided with a bath thermistor on the inlet side of the bath heat exchanger 52.
【００４１】一方、水が供給される給水管５５には、こ
れに接触するように冷却プレート５６が取り付けられて
いる。また、この給水管５５は、給湯用熱交換器５１を
経て、給湯管５３に接続されている。さらに、図示して
いないが、給水管５１にはフローセンサと、入水サーミ
スタとが接続されており、給湯管５３には給湯サーミス
タが接続されている。尚、給湯管５３から分岐した分岐
管路には、注湯電磁弁と、水位検出手段としての圧力セ
ンサとが接続されている。On the other hand, a cooling plate 56 is attached to the water supply pipe 55 to which water is supplied so as to come into contact with the water supply pipe 55. The water supply pipe 55 is connected to the hot water supply pipe 53 via the hot water supply heat exchanger 51. Furthermore, although not shown, a flow sensor and a water input thermistor are connected to the water supply pipe 51, and a hot water supply thermistor is connected to the hot water supply pipe 53. In addition, a pouring solenoid valve and a pressure sensor as water level detecting means are connected to a branch conduit branched from the hot water supply pipe 53.
【００４２】上記給湯用熱交換器５１は、Ｕ字状の通水
管５１ａと、この通水管５１ａに取り付けられた複数枚
のフィン５１ｂとから構成され、給湯用バーナ５７を収
容する給湯用燃焼室５８の上部に設けられている。この
燃焼室５８上には給湯用排気ダクト５９が設けられてい
る。The heat exchanger 51 for hot water supply comprises a U-shaped water pipe 51a and a plurality of fins 51b attached to the water pipe 51a, and a combustion chamber for hot water containing a burner 57 for hot water. It is provided above 58. An exhaust duct 59 for hot water supply is provided on the combustion chamber 58.
【００４３】また、上記風呂用熱交換器５２は、給湯用
熱交換器５１と同様に、Ｕ字状の通水管５２ａと複数枚
のフィン５２ｂとから構成され、風呂用バーナ６０を収
容する風呂用燃焼室６１の上部に設けられている。この
燃焼室６１上には風呂用排気ダクト６２が設けられてお
り、その延出端部は上記給湯用排気ダクト５９に連通さ
れている。The bath heat exchanger 52, like the hot water supply heat exchanger 51, is composed of a U-shaped water pipe 52a and a plurality of fins 52b, and accommodates a bath burner 60. It is provided above the combustion chamber 61 for use. A bath exhaust duct 62 is provided on the combustion chamber 61, and an extended end thereof communicates with the hot water supply exhaust duct 59.
【００４４】さらに、この給湯用排気ダクト５９には、
補助バーナ６３上に設けられた補助排気ダクト６４が連
通されている。この補助排気ダクト６４の一側壁には、
補助バーナ６３に臨むようにフィン付き加熱プレート６
５が取り付けられている。即ち、この補助バーナ６３
は、フィン付き加熱プレートを加熱するための専用バー
ナとして、給湯用バーナ５７及び風呂用バーナ６０とは
別個に設けられている。このフィン付き加熱プレート６
５は、銅製の加熱プレート上に直角に複数の銅製フィン
を取り付けたものであり、銅製フィンを補助バーナ６３
に臨ませている。Further, the hot water supply exhaust duct 59 includes:
An auxiliary exhaust duct 64 provided on the auxiliary burner 63 is in communication. On one side wall of the auxiliary exhaust duct 64,
Heating plate 6 with fins facing auxiliary burner 63
5 is attached. That is, this auxiliary burner 63
Is provided separately from the hot water supply burner 57 and the bath burner 60 as a dedicated burner for heating the finned heating plate. This finned heating plate 6
Reference numeral 5 denotes a copper heating plate on which a plurality of copper fins are attached at right angles.
It is facing.
【００４５】この複合型風呂釜５０において、本実施形
態の熱発電ユニット１１は、冷却プレート５６とフィン
付き加熱プレート６５の加熱プレートとの間に挟持され
ている。上述したように、この冷却プレート５６が低熱
源１３、フィン付き加熱プレート６５の加熱プレートが
高熱源１２の役目を果たし、これらの温度差に基づい
て、熱発電ユニット１１内の熱発電素子１２から起電力
が得られる。In the combined bath kettle 50, the thermoelectric generator unit 11 of this embodiment is sandwiched between the cooling plate 56 and the heating plate of the finned heating plate 65. As described above, the cooling plate 56 serves as the low heat source 13, and the heating plate of the finned heating plate 65 serves as the high heat source 12, and based on the temperature difference between the heat generation element 12 and the thermoelectric generation element 12 in the thermoelectric generation unit 11. An electromotive force is obtained.
【００４６】また、給湯用排気ダクト５９、風呂用排気
ダクト６２及び補助排気ダクト６４を連通して排気する
排気口６６には、外部へ向けて送風する排気ファン６７
が設けられている。そして、この排気ファン６７の給電
配線６８は中継基板６９を介して熱発電ユニット１１内
の熱発電素子１２と接続されている。An exhaust fan 66 for blowing air to the outside is provided at an exhaust port 66 for communicating and exhausting the hot water supply exhaust duct 59, the bath exhaust duct 62 and the auxiliary exhaust duct 64.
Is provided. The power supply wiring 68 of the exhaust fan 67 is connected to the thermoelectric generator 12 in the thermoelectric generator 11 via the relay board 69.
【００４７】すなわち、本実施形態の熱発電ユニット１
１を複合型風呂釜５０に組み込む場合には、冷却プレー
ト５６とフィン付き加熱プレート６５の加熱プレートと
の温度差に基づいて、熱発電ユニット１１内の熱発電素
子１２から得られる起電力により、給湯用排気ダクト５
９、風呂用排気ダクト６２及び補助排気ダクト６４を連
通して排気する排気口６６に設けられた排気ファン６７
を駆動させるものである。That is, the thermoelectric generation unit 1 of the present embodiment
1 is incorporated in the combined bath kettle 50, based on the temperature difference between the cooling plate 56 and the heating plate of the finned heating plate 65, by the electromotive force obtained from the thermoelectric generator 12 in the thermoelectric generator unit 11, Exhaust duct for hot water supply 5
9. An exhaust fan 67 provided at an exhaust port 66 for communicating and exhausting the bath exhaust duct 62 and the auxiliary exhaust duct 64
Is driven.
【００４８】このように本実施形態の熱発電ユニット１
１は、冷却プレート３２，５６とフィン付き加熱プレー
ト３７，６５の加熱プレートとの温度差に基づいて、熱
発電素子１２から得られる起電力を、給湯器３０の排気
ファン３９又は複合型風呂釜５０の排気ファン６７を駆
動させる予備電力として積極的に使用することができる
ので、電気供給のない地域における給湯器３０又は複合
型風呂釜５０の使用を可能にするものである。As described above, the thermoelectric generation unit 1 of the present embodiment
Reference numeral 1 denotes an electromotive force obtained from the thermoelectric generator 12 on the basis of a temperature difference between the cooling plates 32 and 56 and the heating plates 37 and 65 and the exhaust fan 39 of the water heater 30 or a combined bath kettle. Since the water heater 30 can be actively used as a reserve power for driving the exhaust fan 67, the water heater 30 or the combined bathtub 50 can be used in an area where electricity is not supplied.
【００４９】給湯器３０又は複合型風呂釜５０に熱発電
ユニット１１を組み込むに際して、この熱発電ユニット
１１では、熱発電素子１２、絶縁物１５，１５及び高・
低熱源１３，１４を貫通する複数のネジ孔１９を形成
し、各ネジ孔１９にネジ２０を挿通しナット２１を締結
して、高熱源１３及び低熱源１４を絶縁物１５，１５を
介して熱発電素子１２に密着させている。従って、高熱
源１３と低熱源１４との温度差によって、高熱源１３及
び低熱源１４が反り返ろうとしても、熱発電素子１２、
絶縁物１５，１５及び高・低熱源１３，１４を貫通する
ネジ２０及びナット２１がその反り返りを抑制する。When assembling the thermoelectric generator unit 11 into the water heater 30 or the combined bath kettle 50, the thermoelectric generator unit 11 includes the thermoelectric element 12, the insulators 15, 15,
A plurality of screw holes 19 penetrating the low heat sources 13 and 14 are formed, a screw 20 is inserted into each screw hole 19 and a nut 21 is fastened, and the high heat source 13 and the low heat source 14 are interposed through the insulators 15 and 15. It is in close contact with the thermoelectric generator 12. Therefore, even if the high heat source 13 and the low heat source 14 try to warp due to the temperature difference between the high heat source 13 and the low heat source 14, the thermoelectric generator 12,
Screws 20 and nuts 21 penetrating the insulators 15, 15 and the high and low heat sources 13, 14 suppress the warpage.
【００５０】即ち、Ｎ型半導体１２ａとＰ型半導体１２
ｂとを直列接続して熱発電素子１２の面積を大きく形成
しても、高熱源１３及び低熱源１４が絶縁物１５，１５
を介して熱発電素子１２に均一かつ広範囲に密着するこ
とになり、高・低熱源１３，１４から熱発電素子１２へ
の熱伝達が良好に行われる。さらに、高・低熱源１３，
１４と絶縁物１５，１５との間に隙間が形成されず、熱
抵抗となる空気層が存在しえないので、高熱源１３又は
低熱源１４から熱発電素子１２に良好に熱伝達される。
このように高熱源１３及び低熱源１４の密着性を向上さ
せることにより、高・低熱源１３，１４から熱発電素子
１２への熱伝達が良好に行われ、発電効率の低下が防止
されるので、大電力を得ることができるものである。That is, the N-type semiconductor 12a and the P-type semiconductor 12
b is connected in series to increase the area of the thermoelectric generator 12, even if the high heat source 13 and the low heat source 14
The heat generation element 12 is in close contact with the thermoelectric generation element 12 uniformly and over a wide area via the heat generation element 12, and the heat transfer from the high / low heat sources 13 and 14 to the thermoelectric generation element 12 is performed well. Furthermore, high and low heat sources 13,
Since no gap is formed between the insulator 14 and the insulators 15 and there is no air layer serving as thermal resistance, heat can be satisfactorily transferred from the high heat source 13 or the low heat source 14 to the thermoelectric generator 12.
By improving the adhesion between the high heat source 13 and the low heat source 14 in this manner, heat transfer from the high and low heat sources 13 and 14 to the thermoelectric generator 12 is performed well, and a decrease in power generation efficiency is prevented. , A large power can be obtained.
【００５１】また、熱発電素子１２、絶縁物１５，１５
及び高・低熱源１３，１４を貫通するネジ孔１９にネジ
２０を挿通しても、ネジ孔１９の内周部に電気絶縁物２
３を被覆したので、ネジ２０と熱発電素子１２とが電気
絶縁され、熱発電素子１２の電気絶縁性を確実に保持す
ることができるものである。Further, the thermoelectric generator 12, the insulators 15, 15
Even if the screw 20 is inserted into the screw hole 19 passing through the high and low heat sources 13 and 14, the electric insulator 2
3, the screw 20 and the thermoelectric generator 12 are electrically insulated from each other, and the electric insulation of the thermoelectric generator 12 can be reliably maintained.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る熱発電
ユニットによれば、熱発電素子を絶縁物を介して挟持す
る高・低熱源の密着性を広範囲に渡って向上させること
により、発電効率の低下を防止し、大電力を得ることが
できる。As described above, according to the thermoelectric generator unit according to the present invention, the adhesion of the high and low heat sources sandwiching the thermoelectric generator via the insulator is improved over a wide range. A decrease in power generation efficiency can be prevented, and large power can be obtained.
【図１】本発明に係る熱発電ユニットの一実施形態を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a thermoelectric generator unit according to the present invention.
【図２】本実施形態の熱発電ユニットを示す側面図であ
る。FIG. 2 is a side view showing the thermoelectric generator unit of the present embodiment.
【図３】本実施形態の熱発電ユニットの具体的構造を示
す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a specific structure of the thermoelectric generator unit of the present embodiment.
【図４】本実施形態の熱発電ユニットの（ａ）第１の変
形例、（ｂ）第２の変形例をそれぞれ示す部分断面図で
ある。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing (a) a first modified example and (b) a second modified example of the thermoelectric generator unit of the present embodiment.
【図５】本実施形態の熱発電ユニットの給湯器への組込
み状態を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the thermoelectric generator unit of the present embodiment is installed in a water heater.
【図６】本実施形態の熱発電ユニットの複合型風呂釜へ
の組込み状態を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the thermoelectric generator unit of the present embodiment is incorporated in a combined bath kettle.
【図７】従来の熱発電ユニットを示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a conventional thermoelectric generator unit.
【図８】従来の熱発電ユニットを示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing a conventional thermoelectric generator unit.
１１ 熱発電ユニット １２ 熱発電素子 １２ａ Ｎ型半導体 １２ｂ Ｐ型半導体 １３ 高熱源 １４ 低熱源 １５ 絶縁物 １６ ネジ孔 １７ ネジ １８ ナット １９ 挿通部 ２０ ネジ ２１ ナット ２３ 電気絶縁物 ３０ 給湯器 ３１ 給水管 ３２ 冷却プレート ３３ 給湯用熱交換器 ３３ａ 通水管 ３３ｂ フィン ３４ 給湯管 ３５ 給湯用バーナ ３６ 燃焼室 ３７ フィン付き加熱プレート ３８ 排気ダクト ３８ａ 排気口 ３９ 排気ファン ４０ 給電配線 ４１ 中継基板 ５０ 複合型風呂釜 ５１ 給湯用熱交換器 ５１ａ 通水管 ５１ｂ フィン ５２ 風呂用熱交換器 ５２ａ 通水管 ５２ｂ フィン ５３ 給湯管 ５４ 追焚き管路 ５５ 給水管 ５６ 冷却プレート ５７ 給湯用バーナ ５８ 給湯用燃焼室 ５９ 給湯用排気ダクト ６０ 風呂用バーナ ６１ 風呂用燃焼室 ６２ 風呂用排気ダクト ６３ 補助バーナ ６４ 補助排気ダクト ６５ フィン付き加熱プレート ６６ 排気口 ６７ 排気ファン ６８ 給電配線 ６９ 中継基板 Reference Signs List 11 thermoelectric generation unit 12 thermoelectric generation element 12a N-type semiconductor 12b P-type semiconductor 13 high heat source 14 low heat source 15 insulator 16 screw hole 17 screw 18 nut 19 insertion portion 20 screw 21 nut 23 electric insulator 30 water heater 31 water supply pipe 32 Cooling plate 33 Hot water supply heat exchanger 33a Water supply pipe 33b Fin 34 Hot water supply pipe 35 Hot water supply burner 36 Combustion chamber 37 Heated plate with fins 38 Exhaust duct 38a Exhaust port 39 Exhaust fan 40 Power supply wiring 41 Relay board 50 Combined bath kettle 51 Hot water supply Heat exchanger 51a water pipe 51b fin 52 bath heat exchanger 52a water pipe 52b fin 53 hot water supply pipe 54 additional heating line 55 water supply pipe 56 cooling plate 57 hot water supply burner 58 hot water supply combustion chamber 59 hot water supply exhaust duct 60 bath Burner 61 Bath Combustion Chamber 62 Exhaust duct for bath 63 Auxiliary burner 64 Auxiliary exhaust duct 65 Heating plate with fin 66 Exhaust port 67 Exhaust fan 68 Power supply wiring 69 Relay board
フロントページの続き (72)発明者 木村 新悟 神奈川県大和市深見台３丁目４番地 株式 会社ガスター内 (72)発明者 菊地 啓 神奈川県川崎市多摩区宿河原２−20−25− 105 (72)発明者 矢加部 久孝 東京都墨田区緑２−13−７−911Continuing on the front page (72) Inventor Shingo Kimura 3-4 Fukamidai, Yamato-shi, Kanagawa Prefecture Inside Gaster Co., Ltd. (72) Inventor Kei Kikuchi 2-20-25- 105 Sukukawara, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 105 (72) Inventor Hisaka Yakabe 2-13-7-911 Midori, Sumida-ku, Tokyo
Claims (6)
性の高い熱発電素子と、 この熱発電素子を挟持して、これに温度差を与える高熱
源及び低熱源と、 前記熱発電素子と高熱源及び低熱源との接触面とをそれ
ぞれ電気絶縁する絶縁物とを備えており、 これら熱発電素子及び絶縁物を貫通する挿通部を形成
し、この挿通部に固定手段を挿通して、高熱源及び低熱
源を絶縁物を介して熱発電素子に密着させたことを特徴
とする、熱発電ユニット。1. A thermoelectric generator having high conductivity which generates an electromotive force based on a temperature difference, a high heat source and a low heat source which sandwich the thermoelectric generator and give a temperature difference thereto, and the thermoelectric generator And an insulator that electrically insulates the contact surface with the high heat source and the low heat source, respectively, and forms an insertion portion that penetrates the thermoelectric generator and the insulator. A thermoelectric power generation unit characterized in that a high heat source and a low heat source are brought into close contact with a thermoelectric element via an insulator.
ことを特徴とする、請求項１に記載の熱発電ユニット。2. The thermoelectric generator unit according to claim 1, wherein the insertion portion is a through hole or a gap.
が、熱発電素子と電気絶縁されていることを特徴とす
る、請求項１または請求項２に記載の熱発電ユニット。3. The thermoelectric generation unit according to claim 1, wherein the fixing means inserted and fixed to the insertion portion is electrically insulated from the thermoelectric generation element.
ナで加熱されるフィン付き加熱プレートによって形成さ
れ、前記低熱源が、給湯器又は風呂釜の給水管で水冷さ
れる冷却プレートによって形成されていることを特徴と
する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱発電
ユニット。4. The high heat source is formed by a finned heating plate heated by a burner of a water heater or bath, and the low heat source is formed by a cooling plate cooled by a water supply pipe of a water heater or bath. The thermoelectric power generation unit according to any one of claims 1 to 3, wherein:
構成され、このネジは、前記熱発電素子の熱膨張率に応
じて、これと近似する熱膨張率をもつ材質により形成さ
れていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれ
かに記載の熱発電ユニット。5. The fixing means is constituted by a screw passed through an insertion portion, and the screw is formed of a material having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient according to the coefficient of thermal expansion of the thermoelectric generator. The thermoelectric generator unit according to any one of claims 1 to 4, wherein:
張によって、前記高熱源及び／又は低熱源の変形を防止
する変形防止手段を有することを特徴とする、請求項１
ないし５のいずれかに記載の熱発電ユニット。6. The fixing means according to claim 1, wherein said fixing means includes deformation preventing means for preventing deformation of said high heat source and / or low heat source due to thermal expansion of said thermoelectric generator.
6. The thermoelectric power generation unit according to any one of claims 1 to 5.
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|---|---|---|---|
| JP9217174A JPH1155974A (en) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | Thermal power generation unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217174A JPH1155974A (en) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | Thermal power generation unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155974A true JPH1155974A (en) | 1999-02-26 |
Family
ID=16700029
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9217174A Pending JPH1155974A (en) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | Thermal power generation unit |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH1155974A (en) |
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