熱電發(fā)電單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱電發(fā)電單元，該熱電發(fā)電單元具有：由導(dǎo)熱體形成的底板及熱交換部件、夾在底板與熱交換部件之間的熱電發(fā)電模塊及隔墊物部件、設(shè)置成覆蓋底板與熱交換部件之間的側(cè)壁，并且在由底板、熱交換部件及側(cè)壁圍成的空間內(nèi)收納有電路基板，該電路基板上載置有通過由熱電發(fā)電模塊得到的電力進(jìn)行驅(qū)動的電路。
【專利說明】熱電發(fā)電單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有利用塞貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的熱電發(fā)電模塊的熱電發(fā)電單元?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]熱電發(fā)電模塊使用利用了塞貝克效應(yīng)的熱電發(fā)電元件，將熱能轉(zhuǎn)換為電能。近年來，利用這種熱電發(fā)電模塊來有效利用廢熱的技術(shù)備受矚目，例如能夠在工廠及工廠設(shè)備等的流通有高溫流體的管道壁面上安裝這種熱電發(fā)電模塊并將來自管道的熱量轉(zhuǎn)換為電力加以利用。
[0003]作為與熱電發(fā)電模塊相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，可以舉出以下專利文獻(xiàn)。
[0004]日本國特開2007-110082號公報
[0005]日本國特開平11-312828號公報
[0006]日本國特開2006-234250號公報
[0007]日本國實用新案登錄第3171039號
[0008]日本國特開2001-144337號公報
[0009]關(guān)于如何利用通過熱電發(fā)電模塊得到的電力，可以考慮各種方式。例如，通過在用于對熱源(上述例中的管道等)進(jìn)行溫度監(jiān)測的傳感器及向規(guī)定目的地傳輸該傳感器的輸出信號的傳輸電路的驅(qū)動中利用該電力，從而構(gòu)筑不需要外部電源的溫度監(jiān)測系統(tǒng)等，其中所述熱源加熱熱電發(fā)電模塊的高溫側(cè)(吸熱面)。然而，使用者通常難以簡單地構(gòu)筑這樣的不需要外部電源的系統(tǒng)，其原因如下。
[0010]首先，第一方面，在利用熱電發(fā)電模塊發(fā)電的情況下，如果與吸熱面相反一側(cè)的散熱面散熱不充分，則發(fā)電效率降低。因此，需要在熱電發(fā)電模塊的散熱面適當(dāng)?shù)匕惭b大小合適的熱交換部件(例如散熱器等)，但是對于普通的使用者來說，針對熱電發(fā)電模塊選擇大小合適的熱交換部件或適當(dāng)?shù)匕惭b熱交換部件是困難的。
[0011]第二方面，因為利用熱電發(fā)電模塊得到的電力通常較弱，所以需要通過升壓電路等進(jìn)行升壓后提供給傳輸電路。也就是說，對于構(gòu)筑不需要外部電源的系統(tǒng)，需要電子電路相關(guān)的知識，從這一點來看，對于普通的使用者來說也是困難的。
[0012]進(jìn)而，第三方面，熱電發(fā)電模塊通常難以抗拒沖擊，為了免遭沖擊等，需要將熱電發(fā)電模塊收納在框體中，但是另一方面，又需要盡可能地不妨礙熱源向熱電發(fā)電模塊的導(dǎo)熱以及熱電發(fā)電模塊向熱交換部件的導(dǎo)熱，對于普通使用者來說，同時滿足上述兩個方面是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明鑒于上述問題而提出，目的在于提供能夠利用熱電發(fā)電模塊簡單地構(gòu)筑不需要外部電源的系統(tǒng)的技術(shù)。
[0014]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種熱電發(fā)電單元，其特征在于，具有:熱交換部件、底板、熱電發(fā)電模塊、側(cè)壁及電路基板，其中底板由導(dǎo)熱體形成；熱電發(fā)電模塊夾在所述底板與所述熱交換部件之間；側(cè)壁設(shè)置成覆蓋所述底板與所述熱交換部件之間；在電路基板上載置有通過由所述熱電發(fā)電模塊得到的電力進(jìn)行驅(qū)動的電路，并且所述電路基板收納在由所述熱交換部件、所述底板及所述側(cè)壁劃分的空間內(nèi)。
[0015]導(dǎo)熱體是具有易于傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)的原材料，作為其中的一例，可以例舉出銅或鋁等金屬。在本發(fā)明的熱電發(fā)電單元中，熱電發(fā)電模塊夾在分別由導(dǎo)熱體形成的底板與熱交換部件之間。因此，如果預(yù)先選擇大小合適的部件作為熱交換部件來構(gòu)成熱電發(fā)電單元，那么該熱電發(fā)電單元的使用者就不需要費心選擇相對于熱電發(fā)電模塊大小合適的熱交換部件及適當(dāng)?shù)匕惭b該熱交換部件，另外，也不需要為了不阻礙熱電發(fā)電模塊向熱交換部件的導(dǎo)熱而費心。并且，因為底板由導(dǎo)熱體形成，所以只通過將該熱電發(fā)電單元設(shè)置成底板與熱源緊貼，就能夠確保熱源向熱電發(fā)電模塊的導(dǎo)熱。
[0016]另外，在本發(fā)明的熱電發(fā)電單元中，因為熱電發(fā)電模塊收納在由底板、側(cè)壁及熱交換部件形成的框體中，所以使用者不需要另外考慮為免遭沖擊等的保護(hù)。
[0017]除此之外，在本發(fā)明的熱電發(fā)電單元中，因為在上述框體內(nèi)搭載了通過利用熱電發(fā)電模塊得到的電力進(jìn)行驅(qū)動的電路的電路基板(即在熱電發(fā)電單元中內(nèi)置有該電路基板)，所以在使用該熱電發(fā)電單元時，也不需要電子電路相關(guān)的知識。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1A是表示本發(fā)明第一實施方式的熱電發(fā)電單元的立體圖；圖1B表示本發(fā)明第一實施方式的熱電發(fā)電單兀的側(cè)面剖視圖；圖1C是表不本發(fā)明第一實施方式的熱電發(fā)電單元的俯視剖面圖；
[0019]圖2A是表不第一實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖，圖2B是表不第一實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖；圖2C是表示第一實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖；
[0020]圖3A是表第一實施方式的其他變形例的側(cè)面剖視圖；圖3B是是表第一實施方式的其他變形例的側(cè)面剖視圖；圖3C是表示第一實施方式的其他變形例的側(cè)面剖視圖；
[0021]圖4是表示本發(fā)明第二實施方式的熱電發(fā)電單元的側(cè)面剖視圖；
[0022]圖5A是表示第二實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖；圖5B是是表示第二實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖；圖5C是表示第二實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖；
[0023]圖6是表示本發(fā)明第三實施方式的熱電發(fā)電單元的側(cè)面剖視圖；
[0024]圖7A是表不第二實施方式的變形例的側(cè)面首I]視圖；圖7B是表不第二實施方式的變形例的側(cè)面剖視圖。
【具體實施方式】
[0025]以下參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0026](第一實施方式)
[0027]圖1A是表示本發(fā)明第一實施方式的熱電發(fā)電單元IA的外觀立體圖，圖1B是表示圖1A所示的Z-X平面上的熱電發(fā)電單元IA的截面的側(cè)面剖視圖。
[0028]如圖1A及圖1B所示，本實施方式的熱電發(fā)電單元IA具有由薄板狀底板12及側(cè)壁14形成的盒體，在該盒體內(nèi)設(shè)置有隔墊物部件30、熱電發(fā)電模塊40及電路基板50。該盒體的開口由熱交換部件20堵塞，從而構(gòu)成熱電發(fā)電單元1A。也就是說，底板12、側(cè)壁14及熱交換部件20起到熱電發(fā)電單元IA的框體的作用。熱電發(fā)電模塊40的吸熱面(圖1B的下表面)與隔墊物部件30導(dǎo)熱地連接，熱電發(fā)電模塊40的散熱面(圖1B的上表面)與熱交換部件20導(dǎo)熱地連接。
[0029]由底板12及側(cè)壁14構(gòu)成的盒體以底板12與側(cè)壁14 一體構(gòu)成的方式由導(dǎo)熱體成形。在本實施方式中，底板12成形為SOmmXSOmm的矩形板狀，側(cè)壁14成形為其高度是在隔墊物部件30的厚度上增加熱電發(fā)電模塊40的厚度后的高度(例如為20?30mm)。
[0030]熱交換部件20是具有多個散熱片(在本實施方式中為六十四片棱柱狀散熱片)的散熱器，與底板12等同樣地由導(dǎo)熱體形成。在本實施方式中，熱交換部件20的底面(未設(shè)有散熱片一側(cè)的面)形成在與底板12具有相同大小的矩形上。
[0031]熱交換部件20的底面與側(cè)壁14通過焊接或粘貼進(jìn)行接合以使塵埃及水分等不會侵入熱電發(fā)電單元IA的框體內(nèi)。
[0032]在本實施方式中，將熱電發(fā)電單元IA的框體大小按照如上所述設(shè)置的理由是因為從同時滿足下述三個要求的觀點出發(fā)，認(rèn)為是適合的。
[0033](I)確保能夠用于安裝電路基板50的容積；
[0034](2)確保對熱電發(fā)電模塊40充分冷卻的能力(換言之，確保對安裝在電路基板50上的各電路的驅(qū)動提供足夠的發(fā)電的能力)；
[0035](3)使熱電發(fā)電單元IA小型化。
[0036]需要說明的是，根據(jù)安裝熱電發(fā)電單元IA的物體的不同，有時外部氣體的溫度較高，在這種情況下，將熱交換部件20能夠作為吸熱用散熱片使用。
[0037]圖1C是從Z軸方向看到的將熱交換部件20拆下后的狀態(tài)的熱電發(fā)電單元IA的剖視圖。如圖1C所示，隔墊物部件30是從底板12的中央設(shè)置到四個側(cè)面中的一個側(cè)面的塊狀部件，與熱電發(fā)電單元IA的框體一樣由導(dǎo)熱體構(gòu)成，在該隔墊物部件30上設(shè)置有薄板狀熱電發(fā)電模塊40，使之位于熱電發(fā)電單元IA的框體中央。在本實施方式中，作為熱電發(fā)電模塊40,使用厚度為數(shù)mm的14mmX 14mm尺寸的模塊。
[0038]如圖1B所示，隔墊物部件30與熱電發(fā)電模塊40設(shè)置成夾在底板12與熱交換部件20之間。將熱電發(fā)電模塊40設(shè)置在熱電發(fā)電單元IA的框體中央是為了使從熱源向底板12傳遞的熱量經(jīng)由隔墊物部件30均勻地傳遞到熱電發(fā)電模塊40并且使熱電發(fā)電模塊40散放的熱量均勻地傳遞到熱交換部件20。
[0039]需要說明的是，在本實施方式中，在隔墊物部件30上只設(shè)置了一個熱電發(fā)電模塊40，但是也可以根據(jù)所需要的電力大小在隔墊物部件30上排列多個熱電發(fā)電模塊。
[0040]在本實施方式中，設(shè)置隔墊物部件30的理由如下。通常，熱電發(fā)電模塊40越厚價格越高，如果在底板12與熱交換部件20之間僅以熱電發(fā)電模塊40的厚度來確保足夠的高度以安裝電路，那么熱電發(fā)電單元IA的價格將非常高。
[0041]為了不阻礙從底板12向熱電發(fā)電模塊40傳導(dǎo)熱量，并且抑制熱電發(fā)電單元IA價格上漲，還確保用于電路安裝的足夠的高度，設(shè)置有隔墊物部件30。需要說明的是，如果僅以熱電發(fā)電模塊40的厚度就能夠確保足夠的高度來安裝電路，并且能夠?qū)犭姲l(fā)電單元IA的價格抑制為較低，也可以不設(shè)置隔墊物部件30，將熱電發(fā)電模塊40設(shè)置成夾在底板12及熱交換部件20之間。
[0042]如圖1C所示，電路基板50形成為外形尺寸與底板12大致相同(更正確地說為比底板12小一圈的尺寸)的矩形狀，在電路基板50上，為了避開隔墊物部件30 (如果是省略了隔墊物部件30的結(jié)構(gòu)，則要避開熱電發(fā)電模塊40)而設(shè)有“ 口 ”形切口。
[0043]使電路基板50具有上述尺寸并且設(shè)置有“〕”形切口的理由是因為電路基板50越大，越能夠安裝更多的電路，因此在將電路基板50收納在熱電發(fā)電單元IA的框體中且不妨礙將熱電發(fā)電模塊40設(shè)置于中央的范圍內(nèi)，優(yōu)選使電路基板50盡可能地大。需要說明的是，在使用一個熱電發(fā)電模塊40能夠得到足夠電力的情況下，可以使用立方體狀的部件作為隔墊物部件30，并且可以使用在中央以避開隔墊物部件30的方式具有矩形狀切口的電路基板50。在這種情況下，能夠使熱量非常均衡地從底板12向熱交換部件20移動，并且能夠擴(kuò)大配置電路基板50的空間。另外，在電路基板50上不需要搭載多個電路的情況下，當(dāng)然也可以進(jìn)一步縮小電路基板50的尺寸，只要是與設(shè)置在框體中央的隔墊物部件30不發(fā)生干涉的大小與形狀，就不必在電路基板50上設(shè)置切口?？傊?，只要是收納在熱電發(fā)電單元IA的框體中且不會妨礙在該框體中央設(shè)置熱電發(fā)電模塊40 (或設(shè)置搭載有熱電發(fā)電模塊40的隔墊物部件30時)的大小及形狀，電路基板50可以是任意的大小及形狀。
[0044]這樣，優(yōu)選熱電發(fā)電模塊40配置在底板12的中央，電路基板50具有與底板12大致相同的外形尺寸，并且在電路基板50上以避開熱電發(fā)電模塊40的方式設(shè)有切口。這是因為認(rèn)為如果將熱電發(fā)電模塊40配置在底板12的中央，那么從熱源向底板傳遞的熱量能夠均勻地傳遞到熱電發(fā)電模塊。
[0045]另外，因為電路基板50越大，越能夠安裝更多的電路，所以，優(yōu)選電路基板50的大小在收納在上述框體內(nèi)且不妨礙設(shè)置熱電發(fā)電模塊40的范圍內(nèi)盡可能地大。
[0046]此外，優(yōu)選在底板12上設(shè)置由導(dǎo)熱體形成的隔墊物部件30，并且將熱電發(fā)電模塊40設(shè)置成夾在該隔墊物部件30與熱交換部件20之間。通常，熱電發(fā)電模塊40的厚度越厚，其價格越高，因此如果只使用熱電發(fā)電模塊40來確保底板12與熱交換部件20之間具有足夠的高度來安裝電路，那么熱電發(fā)電單元的價格將非常高。對此，通過本方式，能夠在不阻礙底板12 (或熱交換部件20)與熱電發(fā)電模塊40之間的導(dǎo)熱的情況下，確保足夠的高度來安裝電路，進(jìn)而能夠?qū)犭姲l(fā)電單元的價格抑制在較低。
[0047]需要說明的是，在使用上述隔墊物部件30的情況下，可以在電路基板50上以避開該隔墊物的方式設(shè)置切口。
[0048]另外，為了能夠使熱源與底板12之間的熱交換可靠地進(jìn)行，可以在底板12上設(shè)置突出部，該突出部由導(dǎo)熱體形成，向由底板12、側(cè)壁14及熱交換部件劃分的空間外突出。
[0049]如圖1C所示，在電路基板50上設(shè)有溫度傳感器55、用來無線傳送溫度傳感器55的輸出信號的無線通信部56、控制無線通信部56的工作的控制部57、將熱電發(fā)電模塊40的輸出電壓升高并提供給無線通信部56及控制部57的升壓電路58。
[0050]如圖1B所示，在電路基板50的背面設(shè)有多個由橡膠等絕緣體形成的腳52，設(shè)置這些腳52是為了使電路基板50的背面與底板12分開，從而使電路基板50與底板12絕緣。需要說明的是，關(guān)于設(shè)置這些腳52的位置及數(shù)量，可以在使電路基板50與底板12穩(wěn)定且可靠地絕緣的目的范圍內(nèi)適當(dāng)確定。另外，腳52也具有使底板12與電路基板不直接進(jìn)行熱交換的作用。在底板12處于可能影響電路基板50程度的高溫的情況下，可以將電路基板50固定在熱交換部件20的底面。
[0051]上述為本實施方式的熱電發(fā)電單元IA的構(gòu)成。[0052]因為形成了上述結(jié)構(gòu)，所以本實施方式的熱電發(fā)電單元IA的使用者通過將熱電發(fā)電單元IA設(shè)置成使底板12緊貼在對熱電發(fā)電模塊40的高溫側(cè)(吸熱面)而言成為熱源且需要監(jiān)測溫度的物體的適當(dāng)位置(例如，工廠的流有高溫流體的管道的側(cè)面、橋梁或鐵道軌道的側(cè)面、檢查井的井蓋背側(cè)、冰箱等家用電器或計算機(jī)裝置等的背面等)上，能夠構(gòu)筑在不需要外部電源的情況下對該物體進(jìn)行溫度監(jiān)測的系統(tǒng)。在這樣測量物體的溫度的情況下，只要在電路基板50上配置溫度傳感器使溫度傳感器的檢測部與底板12接觸即可。
[0053]由此，根據(jù)本實施方式，使用者只要將熱電發(fā)電單元設(shè)置在所希望的位置，就能夠輕松地設(shè)置熱電發(fā)電模塊40及通過由熱電發(fā)電模塊40得到的電力進(jìn)行驅(qū)動的電路。
[0054]例如，在電路基板50上搭載有溫度傳感器55、無線通信部56、控制部57及升壓電路58，其中控制部57執(zhí)行利用該無線通信部定期傳送該溫度傳感器的輸出信號的處理，升壓電路58將熱電發(fā)電模塊40的輸出電壓升高并提供給各電路。通過安裝熱電發(fā)電單元使得上述底板緊貼在對熱電發(fā)電單元而言成為熱源且需要監(jiān)測溫度的物體上，能夠構(gòu)筑在不需要外部電源的情況下對該物體的溫度進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)。由此，根據(jù)本實施方式，能夠利用熱電發(fā)電模塊簡單地構(gòu)筑不需要外部電源的系統(tǒng)。
[0055]此外，在本實施方式的熱電發(fā)電單元IA中，熱電發(fā)電模塊40與由導(dǎo)熱體形成的隔墊物部件30 —起被夾在分別由導(dǎo)熱體形成的底板12與熱交換部件20之間。并且，在本實施方式中，預(yù)先安裝有對熱電發(fā)電模塊40大小合適的部件作為熱交換部件20。因此，熱電發(fā)電單元IA的使用者不必費心地選擇適合于熱電發(fā)電模塊40大小的熱交換部件20，并且適當(dāng)?shù)匕惭b該熱交換部件20，另外也不必為了不阻礙從熱電發(fā)電模塊40向熱交換部件20的導(dǎo)熱而費心。
[0056]并且，在本實施方式中，因為熱電發(fā)電單元IA的底板12由導(dǎo)熱體形成，所以，只要將熱電發(fā)電單元IA設(shè)置成底板12緊貼熱源，就能夠確保從該熱源向熱電發(fā)電模塊40的導(dǎo)熱。另外，因為在熱電發(fā)電單元IA中內(nèi)置有搭載了通過由熱電發(fā)電模塊40得到的電力進(jìn)行驅(qū)動的電路的電路基板50，所以，在使用熱電發(fā)電單元IA時，也無需掌握電子電路的相關(guān)知識。并且，在本實施方式的熱電發(fā)電單元IA中，因為熱電發(fā)電模塊40收納在由底板12、側(cè)壁14及熱交換部件20形成的框體中，所以使用者也不需要額外地考慮免遭沖擊等的保護(hù)。
[0057]由此，根據(jù)本實施方式，只通過設(shè)置熱電發(fā)電單元1A，就能夠簡單地構(gòu)筑不需要外部電源的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。需要說明的是，在本實施方式中，在底板12上放置隔墊物部件30，并且在其上設(shè)置熱電發(fā)電模塊40，但是如圖2A所示，也可以在底板12上設(shè)置熱電發(fā)電模塊40并在其上設(shè)置隔墊物部件30，或者也可以使熱電發(fā)電模塊夾在兩個隔墊物之間。
[0058]在本實施方式中，熱交換部件20的底面與底板12具有相同的面積，但是如圖2B所示，也可以使用底面面積比底板12小的熱交換部件21。在這種情況下，如圖2B所示，只要使用與底板12具有相同大小且由導(dǎo)熱體形成為板狀的蓋部16覆蓋由底板12及側(cè)壁14形成的盒體的開口，并且在蓋部16上設(shè)置熱交換部件21即可。
[0059]另外，如圖2C所示，當(dāng)然也可以使用底面面積比底板12大的熱交換部件22，從至少確保對熱電發(fā)電模塊40具備足夠的冷卻能力(確保用于安裝在電路基板50上的各電路的驅(qū)動的足夠的發(fā)電能力)的觀點出發(fā)，選擇足夠大的熱交換部件構(gòu)成熱電發(fā)電單元即可。
[0060]此外，即使熱電發(fā)電模塊40隨著時間變化等而厚度發(fā)生改變，為了使熱交換部件20的底面也不從熱電發(fā)電模塊40浮起，如圖3A或圖3B所示，可以利用螺釘70在由底板12及側(cè)壁14形成的盒體上螺紋固定熱交換部件20。關(guān)于螺紋固定的位置及數(shù)量，可以在達(dá)到即使熱電發(fā)電模塊40隨著時間變化等而厚度發(fā)生改變，熱交換部件20的底面也不會從熱電發(fā)電模塊40浮起的目的的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。
[0061]另外，可以將底板12及熱交換部件20的底面形成為圓盤狀。在這種情況下，如圖3C所示，可以在熱交換部件23的側(cè)面與側(cè)壁141的內(nèi)側(cè)切開相互嚙合的螺紋槽，從而使熱交換部件23擰緊固定在由底板121及側(cè)壁141形成的盒體的開口部。
[0062](第二實施方式)
[0063]圖4是表示本發(fā)明第二實施方式的熱電發(fā)電單元IB的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖4所示，本實施方式的熱電發(fā)電單元IB與上述第一實施方式的熱電發(fā)電單元IA的不同之處在于:在隔墊物部件30的高度上增加熱電發(fā)電模塊40的厚度之后的高度略微高于側(cè)壁14的高度，從而在側(cè)壁14的上端與熱交換部件20的底面之間存在間隙；利用密封部件60覆蓋該間隙。
[0064]在本實施方式中，密封部件60通過涂布密封材料等方法形成，其中所述密封材料是將具有柔韌性且導(dǎo)熱系數(shù)低于銅或鋁等導(dǎo)熱體的原材料(例如彈性體或橡膠等)形成為凝膠狀的材料。
[0065]利用本實施方式，使用者只要將熱電發(fā)電單元IB安裝成底板12緊貼在對熱電發(fā)電模塊40而言成為熱源且需要監(jiān)測溫度的物體上，就能夠構(gòu)筑在不需要外部電源的的情況下用于對該物體進(jìn)行溫度監(jiān)測的系統(tǒng)。
[0066]除此之外，在本實施方式的熱電發(fā)電單元IB中，通過由導(dǎo)熱系數(shù)低于導(dǎo)熱體的原材料形成的密封部件60，使熱交換部件20的底面與側(cè)壁14的上端接合，因此能夠阻斷從側(cè)壁14向熱交換部件20的導(dǎo)熱，從而使側(cè)壁14與熱交換部件20隔熱地分離。因為側(cè)壁14與熱交換部件20隔熱地分離，所以在熱電發(fā)電單元IB中，底板12與熱交換部件20也隔熱地分離。因此，即使將熱電發(fā)電單元IB設(shè)置成底板12與熱源緊貼，也能夠避免熱量經(jīng)由側(cè)壁14白白地從底板12傳遞到熱交換部件20，從而不會出現(xiàn)熱交換部件20的散熱效率降低，以及由此引起的熱電發(fā)電模塊40的發(fā)電效率降低的問題。另外，因為側(cè)壁14的上端與熱交換部件20的底面的間隙由密封部件60堵塞，所以能夠防止發(fā)生因塵?；蛩值鹊那秩胍鸬墓收?。并且，即使熱電發(fā)電模塊40的厚度隨著時間變化而發(fā)生變化，由于密封部件60由具有柔韌性的原材料形成，因此在密封部件60的接合部分也不會發(fā)生破裂。
[0067]需要說明的是，熱交換部件20的底面與側(cè)壁14的上端之間的間隙也可以是局部的間隙。例如只有一個側(cè)壁14與熱交換部件20的底面直接接觸，其余的側(cè)壁則經(jīng)由上述密封材料與熱交換部件20的底面接觸。在這種情況下，雖然熱交換部件20傾斜，但是能夠防止其接合部分?jǐn)嗔选?br> [0068]這樣，在上述實施方式的熱電發(fā)電單元中，底板12與熱交換20隔熱地分離。利用這樣的方式，具有如下優(yōu)點:能夠避免熱量不經(jīng)由熱電發(fā)電模塊40而直接從底板12傳遞到熱交換部件20，從而不會引起發(fā)電效率降低。在此，作為底板12與熱交換部件20隔熱地分離的具體方式，有經(jīng)由具備上述絕熱性的密封部件60及側(cè)壁，使底板與熱交換部件接合的方式。另外，可以考慮使用橡膠等絕緣性材料(即具有絕熱性的原材料)形成側(cè)壁14并經(jīng)由該側(cè)壁14使底板12與熱交換部件20接合的方式。在前一種方式中，優(yōu)選由具有柔韌性的原材料形成密封部件。
[0069]如果長期使用熱電發(fā)電模塊40，其厚度有可能隨著時間變化而發(fā)生變化。但是，如果由具有柔韌性的原材料形成密封部件60，即使熱電發(fā)電模塊40的厚度發(fā)生變化，在使底板12與熱交換部件20分離的方向上作用有力，也能夠避免因增加該力而引起的上述接合部分的斷裂。
[0070]同樣地，在側(cè)壁14由具有絕熱性的原材料形成的情況下，也優(yōu)選該原材料除絕熱性之外，還具有柔韌性。
[0071]以上說明了本發(fā)明的第二實施方式，但是如圖5A所示，也可以使側(cè)壁14的上端形成向內(nèi)側(cè)彎曲的形狀。
[0072]另外，可以不通過涂布密封材料來形成密封部件60，而是如圖5B所示，在側(cè)壁14的上端粘貼由密封材料形成為環(huán)狀的密封部件61，然后在其上載置熱交換部件20。
[0073]另外，在使用底面的尺寸比底板12小的熱交換部件24的情況下，如圖5C所示，以填埋側(cè)壁14的內(nèi)側(cè)與熱交換部件24的側(cè)面之間的間隙的方式涂布密封材料來形成密封部件62即可。在圖5C中，為了得到側(cè)壁14與熱交換部件24的側(cè)面對置而成的間隙，可以使側(cè)壁14向上方延伸。由此，能夠增加能夠注入密封材料的間隙的高度，從而提高上述空間的氣密性。
[0074]另外，底板12與側(cè)壁14可以不是一體成形，而是熱交換部件的底面與側(cè)壁14 一體形成，側(cè)壁14的下端與底板12利用密封材料接合。
[0075]另外，可以不使底板和熱交換部件的底面中的一個與側(cè)壁一體成形，而是作為與底板及熱交換部件分體的部件來設(shè)置側(cè)壁。在這種情況下，在側(cè)壁由導(dǎo)熱體形成的情況下，使用上述密封部件等使側(cè)壁與底板和熱交換部件中的至少一個隔熱地分離即可。
[0076]另外，可以由橡膠、樹脂(丙烯酸、特氟倫(注冊商標(biāo))等)等絕熱材料或?qū)嵯禂?shù)低于導(dǎo)熱體的原材料形成側(cè)壁，從而使底板與熱交換部件隔熱地分離。在這種情況下，可以省略密封材料，也可以使用密封材料來確?？臻g的氣密性。
[0077](第三實施方式)
[0078]圖6是表示本發(fā)明第三實施方式的熱電發(fā)電單元IC的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖6所示，本實施方式的熱電發(fā)電單元IC與上述第一實施方式的熱電發(fā)電單元IA及第二實施方式的熱電發(fā)電單元IB的不同之處在于，為了使隔墊物部件31與熱源直接接觸而在底板122上設(shè)有貫通孔。
[0079]隔墊物部件31設(shè)置在底板122的貫通孔內(nèi)，一部分向由底板122、側(cè)壁14及熱交換部件20劃分的空間外露出。由此，在本實施方式中，因為隔墊物部件31的一部分經(jīng)由上述貫通孔向上述空間外露出，所以能夠直接在隔墊物部件31與熱源之間進(jìn)行熱交換，從而提高發(fā)電效率。
[0080]另外，因為在隔墊物部件31與熱源之間直接進(jìn)行熱交換，所以也能夠由導(dǎo)熱體以外的其他原材料構(gòu)成底板122。例如，如果由樹脂或橡膠等導(dǎo)熱系數(shù)低的原材料(或絕熱材料)構(gòu)成底板122，則能夠避免熱量從熱源向配置在該底板122上的電路基板50傳遞。由此，通過將熱電發(fā)電單元IC的底板122由導(dǎo)熱系數(shù)低的原材料(或絕熱材料)構(gòu)成，即使在熱源溫度達(dá)到可能影響電路基板50上的各電路的高溫的情況下，也不會出現(xiàn)該溫度引起的上述各電路的不良狀況。[0081 ] 為了避免隔墊物部件32從熱電發(fā)電單元IC落下，如圖7A所示，可以在底板123的貫通孔中形成臺階，并且使隔墊物部件32的前端形成為與該臺階嵌合的形狀。
[0082]另外，如圖7B所示，能夠使隔墊物部件33的前端從底板122突出。在這種情況下，能夠使隔墊物部件33與成為熱源的物體可靠地接觸，從而能夠提高發(fā)電效率。
[0083]需要說明的是，在圖7B所示的例子中，使隔墊物部件33的前端從底板122突出，從而使隔墊物部件33的一部分成為向外部突出的突出部。但是，當(dāng)然也可以在圖1B所示結(jié)構(gòu)的熱電發(fā)電單元IA的底板12的中央設(shè)置向外部突出的突出部。例如，可以考慮底板12與突出部由導(dǎo)熱體一體成形，或者在形成為板狀的底板12的中央粘貼比底板12小的板狀導(dǎo)熱體，從而將該板狀體作為突出部。
[0084]由此，在將底板12的中央具有向外部突出的突出部的熱電發(fā)電單元安裝在成為熱源的物體上時，可以將厚度與該物體和底板12的底面之間產(chǎn)生的間隙大小(換言之，為突出部的厚度)同等程度的粘接片等粘貼在突出部的周圍，從而實現(xiàn)該熱電發(fā)電單元的安裝。
[0085](變形)
[0086]以上說明了本發(fā)明的第一、第二及第三實施方式，但是也可以對這些實施方式增加以下的變形。
[0087](I)在上述各實施方式中，作為搭載在電路基板50上的傳感器的一例,例舉了溫度傳感器，但是也可以根據(jù)監(jiān)測對象的不同，使用濕度傳感器、氣體傳感器、二氧化碳傳感器、振動傳感器等其他種類的傳感器。有時上述傳感器也測量熱電發(fā)電單元周邊的裝置。在這種情況下，可以將傳感器的檢測部從熱電發(fā)電單元向外部引出。另外，對于濕度傳感器、氣體傳感器及二氧化碳傳感器等通過使配置有電路基板50的空間與外部空間連通而能夠應(yīng)對的部件，可以省略上述一部分密封材料或經(jīng)由在側(cè)壁14上形成貫通孔等而設(shè)置的開口部，使配置有電路基板50的空間與外部空間連通。在這種情況下，為了防止灰塵和塵土，可以使用無紡布、日本紙、網(wǎng)絲及紡織品等能夠使氣體通過的部件來覆蓋開口部。
[0088](2)在上述第二實施方式中，說明了作為形成密封部件60的原材料使用具有絕熱性且柔韌的原材料的情況，但是也可以使用除絕熱性及柔韌性之外還具有耐光性的原材料等與使用熱電發(fā)電單元的環(huán)境相適應(yīng)的原材料來形成密封部件60。
[0089](3)也可以在上述各實施方式中的熱電發(fā)電模塊40上涂布硅脂等高導(dǎo)熱性潤滑脂后載置熱交換部件20。
[0090]以上說明了本發(fā)明的若干實施方式，但是這些實施方式都只是作為例子進(jìn)行提示，并不表示對本發(fā)明范圍的限制。這些實施方式能夠通過其他各種方式進(jìn)行實施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換及變更。這些實施方式及其變形包括在本發(fā)明的范圍及主旨內(nèi)，同樣包括在與權(quán)利要求范圍所述的發(fā)明等同的范圍內(nèi)。
[0091]本發(fā)明基于2013年I月17日在日本申請的特愿2013-6334號專利申請主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種熱電發(fā)電單元，其特征在于，具有: 熱交換部件； 底板，由導(dǎo)熱體形成； 熱電發(fā)電模塊，夾在所述底板與所述熱交換部件之間； 側(cè)壁，設(shè)置成覆蓋所述底板與所述熱交換部件之間； 電路基板，配置在由所述熱交換部件、所述底板及所述側(cè)壁劃分的空間內(nèi)，搭載有通過由所述熱電發(fā)電模塊得到的電力驅(qū)動的電路。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電發(fā)電單元，其特征在于，所述底板從所述熱交換部件隔熱地分離。
3.如權(quán)利要求2所述的熱電發(fā)電單元，其特征在于，所述底板經(jīng)由具有絕熱性的密封部件及所述側(cè)壁與所述熱交換部件接合。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的熱電發(fā)電單元，其特征在于，具有隔墊物，所述隔墊物由導(dǎo)熱體形成，與所述熱電發(fā)電模塊構(gòu)成層積結(jié)構(gòu)，所述隔墊物設(shè)置在所述空間內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的熱電發(fā)電單元，其特征在于，具有隔墊物，所述隔墊物由導(dǎo)熱體形成，與所述熱電發(fā)電模塊構(gòu)成層積結(jié)構(gòu)，所述隔墊物的一部分從所述底板突出而設(shè)置在所述空間外。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的熱電發(fā)電單兀,其特征在于,所述熱電發(fā)電模塊配置在所述底板的中央，所述電路基板具有與所述底板大致相同的外形尺寸，在所述電路基板上設(shè)有供所述熱電發(fā)電模塊配置的切口。
【文檔編號】H01L35/02GK103943770SQ201410017434
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】神村直樹, 吉田浩佑 申請人:雅馬哈株式會社