JP2008288535A - 熱電発電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール荷重の低下や不均一に拘わらず、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態を常に安定して確保することができる熱電発電モジュールを提供する。
【解決手段】熱電発電モジュール１０の熱電発電中における吸熱部材Ｈや放熱部材Ｃの熱変形や熱歪により、ケーシング１１の受熱板１１Ａと放熱板１１Ｂとの間に作用するモジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、モジュール荷重とは独立した各圧縮コイルばね１３の弾性復元力により、各高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面にそれぞれ導通材１８，１８を介して密着する。その結果、各列の熱電発電素子群を構成するパイ接合の各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的導通状態が確実に確保される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換する熱電発電モジュールに関するものである。

熱電発電モジュールは、ゼーベック効果により温度差に応じた熱起電力を発生する２種類の極性の異なる熱電発電素子、すなわち、ｎ型熱電発電素子およびｐ型熱電発電素子を交互に直列に接続した構造を有し、熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換することができる。

このような熱電発電モジュールとしては、一群の熱電発電素子を前後左右に並べて配列した平板状の熱電発電モジュールが従来一般に知られている。この種の熱電発電モジュールにおいて、隣接する２種類の熱電発電素子の低温側端部は、これにハンダやロウ付けなどで接合された電極板を介して相互に電気的に接続されるのが一般的であり、同様に、高温側端部もハンダやロウ付けなどで接合された電極板を介して相互に電気的に接続される。

ところで、熱電発電素子の高温側端部に電極板が接合された構造では、熱電発電素子の熱膨張と電極板の熱膨張との相違から、両者の間に熱応力が発生する。そして、例えば熱電発電素子の高温側端部が５００℃以上となる熱電発電モジュールの使用条件下では、熱電発電素子の高温側端部と電極板との間に大きな熱応力が発生して両者の接合部が損傷する恐れがある。

このような技術的背景から、熱電発電素子の高温側端部（吸熱側端面）と電極板（吸熱側電極）とを非接合として両者の間に弾性変形可能な金属細線網を介設し、この金属細線網を挟んで両者を電気的に接触させることで電気的導通状態を確保するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−６４４５７号公報（段落番号１８、図１）

ところで、特許文献１に記載の技術では、熱電変換装置（熱電発電モジュール）の吸熱側（高温側）と放熱側（低温側）との間に作用するモジュール荷重のみによって熱電発電素子と電極とを押圧しており、このモジュール荷重のみで熱電発電素子の吸熱側端面（高温側端部）と吸熱側電極（電極板）とを金属細線網により電気的に接触させている。

このため、熱電変換装置（熱電発電モジュール）の周辺部品の熱変形や熱歪によりモジュール荷重が低下し、あるいは不均一になると、熱電発電素子の吸熱側端面（高温側端部）と金属細線網との間、または、金属細線網と吸熱側電極（電極板）との間に電気的な接触不良が発生し、隣接する２種類の熱電発電素子の高温側端部の間に電気的導通不良が発生する恐れがある。

そこで、本発明は、モジュール荷重の低下や不均一に拘わらず、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態を常に安定して確保することができる熱電発電モジュールを提供することを課題とする。

本発明に係る熱電発電モジュールは、吸熱部材と放熱部材との間に挟持されてモジュール荷重を受けるケーシング内に、モジュール荷重が軸方向に作用する向きで極性の異なる２種類の熱電発電素子が交互に直列に接続されて配列されており、放熱部材に放熱する熱電発電素子の低温側端部が交互に接合状態で電気的に導通され、吸熱部材から吸熱する熱電発電素子の高温側端部が交互に非接合の接触状態で電気的に導通される熱電発電モジュールであって、熱電発電素子の交互に電気的に導通される各対の高温側端部間に配置される弾性体の弾性復元力により、各対の高温側端部間の導通状態を個別に確保する弾性導通手段を備えていることを特徴とする。

本発明に係る熱電発電モジュールでは、吸熱部材と放熱部材との間に挟持されたケーシングから各熱電発電素子の軸方向にモジュール荷重が作用することで、熱電発電中における各熱電発電素子の高温側端部から低温側端部への熱流が確保される。そして、隣接する２種類の熱電発電素子の低温側端部が交互に接合状態で電気的に導通され、かつ、隣接する２種類の熱電発電素子の高温側端部が弾性導通手段の弾性体の弾性復元力により、非接合の接触状態で交互に電気的に導通されることで、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態が確保される。

ここで、熱電発電モジュールの熱電発電中における吸熱部材や放熱部材の熱変形や熱歪により、各熱電発電素子に作用するモジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、これに関係なく、弾性導通手段の弾性体の弾性復元力により、熱電発電素子の各対の高温側端部間の導通状態が個別に確保されるため、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態が確実に確保される。

本発明に係る熱電発電モジュールにおいて、弾性導通手段は、熱電発電素子の各対の高温側端部に圧接して両者の間を導通させる弾性電極を弾性体として有する構成であってもよい。また、弾性導通手段は、弾性体の弾性復元力により熱電発電素子の各対の高温側端部に押圧されて両者の間を導通させる電極を有する構成であってもよい。

弾性体は圧縮コイルばねで構成し、この圧縮コイルばねの両端部が電極に押圧荷重を付与するように構成することができる。また、弾性体は導電性を有する圧縮コイルばねで構成し、この圧縮コイルばねの両端部が電極に押圧荷重を付与しつつ電極に電気的に接続するように構成することができる。

ここで、弾性導通手段は、熱電発電素子の各対の高温側端部の側面間に配置される板ばねで電極を構成し、この板ばねの長手方向中央部に捩じりトルクを付与する捩じり棒ばねで弾性体を構成することができる。この場合、捩じり棒ばねの捩じりトルクにより、板ばねの両端部が熱電発電素子の各対の高温側端部の側面にそれぞれ押圧され、この板ばねを介して熱電発電素子の各対の高温側端部間の導通状態が個別に確保される。

また、弾性導通手段は、熱電発電素子の各対の高温側端部のそれぞれの側面に一端部が押圧され、各対の高温側端部のそれぞれの端面に他端部が押圧されるように交差状態で配置された一対のベルクランクで電極を構成し、この一対のベルクランクに押圧荷重を付与する圧縮コイルばねで弾性体を構成することができる。この場合、圧縮コイルばねの押圧荷重により、一対のベルクランクは、熱電発電素子の各対の高温側端部に対し、それぞれの側面に一端部が押圧され、それぞれの側面に他端部が押圧される。そして、この一対のベルクランクを介して熱電発電素子の各対の高温側端部間の導通状態が個別に確保される。

さらに、弾性導通手段は、熱電発電素子の各対の高温側端部のそれぞれの端面に押圧される一対のベルクランクで電極を構成し、この一対のベルクランクに接触して引張荷重を付与する導電性の引張コイルばねで弾性体を構成することができる。この場合、引張コイルばねの引張荷重により、一対のベルクランクが熱電発電素子の各対の高温側端部の端面にそれぞれ押圧され、この一対のベルクランクおよび引張コイルばねを介して熱電発電素子の各対の高温側端部間の導通状態が個別に確保される。

本発明に係る熱電発電モジュールでは、熱電発電中における吸熱部材や放熱部材の熱変形や熱歪により、各熱電発電素子に作用するモジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、これに関係なく、弾性導通手段の弾性体の弾性復元力により、熱電発電素子の各対の高温側端部間の導通状態が個別に確保されるため、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態が確実に確保される。

従って、本発明の熱電発電モジュールによれば、モジュール荷重の低下や不均一に拘わらず、一群の熱電発電素子の相互間の電気的導通状態を常に安定して確保することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る熱電発電モジュールの各実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は第１実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造をケーシングの一部を破断して示す斜視図、図２は図１に示した熱電発電モジュールの要部構造を拡大して示す断面図である。

まず、図１および図２を参照して第１実施形態の熱電発電モジュール１０を説明する。この熱電発電モジュール１０は、中空板状に形成されたケーシング１１内に、極性の異なる２種類の熱電発電素子であるｐ型熱電発電素子Ｐとｎ型熱電発電素子Ｎとが交互に直列に接続されて配列された構造を備えている。

ケーシング１１は、高温の吸熱部材Ｈに面接触する伝熱性の高い肉薄の受熱板１１Ａと、低温の放熱部材Ｃに面接触する伝熱性の高い肉薄の放熱板１１Ｂと、両者の周縁部にそれぞれ接合される剛性の高い肉厚の周壁部１１Ｃとで中空板状に形成されている。

このケーシング１１の内部は、ｐ型熱電発電素子Ｐやｎ型熱電発電素子Ｎ、および後述の高温側電極や低温側電極などが高温下で酸化するのを防止するため、不活性ガスが充填された密封状態とされている。そして、このケーシング１１は、吸熱部材Ｈと放熱部材Ｃとの間に受熱板１１Ａおよび放熱板１１Ｂが挟持されることで、所定のモジュール荷重を受熱板１１Ａおよび放熱板１１Ｂで受けるようなっている。

ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、断面形状が例えば四角形の柱状に形成されており、その軸方向にモジュール荷重が作用する向きでケーシング１１内に交互に縦横に配列されている。すなわち、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、それらの高温側端面が受熱板１１Ａの内面に対向し、それらの低温側端面が放熱板１１Ｂの内面に対向するように配列されている。

ｐ型熱電発電素子Ｐは、ゼーベック効果により温度差に応じた熱起電力を発生し、その際、受熱板１１Ａ側の高温側端部が−極となり、放熱板１１Ｂ側の低温側端部が＋極となる。反対に、ｎ型熱電発電素子Ｎは、ゼーベック効果により温度差に応じた熱起電力を発生し、その際、受熱板１１Ａ側の高温側端部が＋極となり、放熱板１１Ｂ側の低温側端部が−極となる。

そこで、ｎ型熱電発電素子Ｎの−極となる低温側端部と、例えばその右側に配置されたｐ型熱電発電素子Ｐの＋極となる低温側端部とが相互に電気的に導通するように、ｎ型熱電発電素子Ｎの低温側端面とｐ型熱電発電素子Ｐの低温側端面とに跨って肉厚の板状の低温側電極１２がハンダやロウ付けなどで接合されている。すなわち、ｎ型熱電発電素子Ｎの低温側端面とｐ型熱電発電素子Ｐの低温側端面とが低温側電極１２を介して接合された所謂パイ接合の複数の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎが構成されている。

一方、熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎにおけるｎ型熱電発電素子Ｎの＋極となる高温側端部と、例えばその左側に配置された他の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎおけるｐ型熱電発電素子Ｐの−極となる高温側端部とは、両者の間に配設される圧縮コイルばね１３およびその両側の左右一対の高温側電極１４，１４を介して非接合の接触状態で電気的に導通される。そのための構造として、隣接する一方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部と、他方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部との相互に対面する部位には、その側面から端面にわたる角部に切欠き部Ｐ１，Ｎ１がそれぞれ形成されている（図２参照。）

圧縮コイルばね１３は、本発明における弾性導通手段の弾性体を構成するものであり、導電性を有する適宜の金属材料で構成されている。この圧縮コイルばね１３は、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部にそれぞれ形成された切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面に両端部が対面するように横向きに配置されている。

左右一対の高温側電極１４，１４は、本発明における弾性導通手段の電極を構成するものであり、導電性を有する適宜の金属材料で構成されている。この高温側電極１４，１４は、図３に示すように、圧縮コイルばね１３の端部が圧接する縦片部１４Ａ，１４Ａと、この縦片部１４Ａ，１４Ａに対して略直角に屈曲する横片部１４Ｂ，１４Ｂとが一体に形成されたカギ形の縦断面形状を有する。この高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａには、圧縮コイルばね１３の端部の内周にそれぞれ嵌まり込むことで圧縮コイルばね１３を位置決めする円形の位置決め突部１４Ｃ（一方のみ図示）が形成されている。

図２に示すように、左右一対の高温側電極１４，１４のうち左方の高温側電極１４は、その縦片部１４Ａがｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の切欠き部Ｐ１内の側面に対面し、その横片部１４Ｂがｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の端面に対面している。同様に、右方の高温側電極１４は、その縦片部１４Ａがｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｎ１内の側面に対面し、その横片部１４Ｂがｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の端面に対面している。

一方、パイ接合の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを構成するｎ型熱電発電素子Ｎとｐ型熱電発電素子Ｐとの間には、絶縁板１５が挟み込まれている。また、隣接する一方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｐ型熱電発電素子Ｐと、他方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｎ型熱電発電素子Ｎとの間には、他の絶縁板１６が挟み込まれている。そして、図２の左右方向に配列された各列の熱電発電素子群の左右の端部に配置されたｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎは、それぞれ絶縁板１６より薄い他の絶縁板（符号省略）を介してケーシング１１の周壁部１１Ｃの内面に当接している。

また、パイ接合の各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを構成する各ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎに流れる電流がケーシング１１側へリークするのを防止するため、放熱板１１Ｂの内面には絶縁シート１７が添設され、受熱板１１Ａの内面にも同様の絶縁シート１７が添設されている。

そして、左右一対の高温側電極１４，１４における左方の高温側電極１４とｐ型熱電発電素子Ｐの切欠き部Ｐ１との接触面間、および、右方の高温側電極１４とｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｎ１との接触面間には、その電気的な接触性を良好にするために、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料からなる弾力のある柔軟な導通材１８，１８がカギ形に屈曲した状態でそれぞれ挟み込まれている。なお、導通部材１８，１８は、金属板で構成してもよいし、柔軟性のある金属細線網のマットで構成してもよい。

このような構造により、ケーシング１１内に交互に縦横に配列された各ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎ（図１参照）は、受熱板１１Ａと放熱板１１Ｂとが受けるモジュール荷重によって、その高温側端部の端面が導通材１８，１８、高温側電極１４，１４の横片部１４Ｂ，１４Ｂおよび絶縁シート１７を介して受熱板１１Ａに密着し、その低温側端部の端面が低温側電極１２および他の絶縁シート１７を介して放熱板１１Ｂに密着する。こうして、各ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部から低温側端部への熱流が確保されている。

また、左右方向に配列された各列の熱電発電素子群においては、圧縮コイルばね１３の弾性復元力により、その両端部が左右一対の高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａに押圧荷重を付与しつつ、これに電気的に接続する。このため、高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面にそれぞれ導通材１８，１８を介して密着し、こうして、各列の熱電発電素子群を構成するパイ接合の各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部間の電気的な導通が確保される。

以上のように構成された第１実施形態の熱電発電モジュール１０では、吸熱部材Ｈが高温となり、放熱部材Ｃが低温となると、ケーシング１１の受熱板１１Ａから放熱板１１Ｂに向かう熱流が発生する。そして、この熱流により、各ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部が高温となり、低温側端部が低温となることで、その温度差に応じた熱起電力が各ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎに発生し、こうして熱エネルギーが電気エネルギーに直接変換される。

このような熱電発電モジュール１０の熱電発電中において、吸熱部材Ｈや放熱部材Ｃには全体的あるいは部分的な熱変形や熱歪が発生することがある。そして、この場合、ケーシング１１の受熱板１１Ａと放熱板１１Ｂとの間に作用するモジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生し、ｐ型熱電発電素子Ｐやｎ型熱電発電素子Ｎに作用するモジュール荷重が低下することがある。

しかしながら、第１実施形態の熱電発電モジュール１０においては、モジュール荷重とは独立した各圧縮コイルばね１３の弾性復元力により、各高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面にそれぞれ導通材１８，１８を介して密着する。その結果、各列の熱電発電素子群を構成するパイ接合の各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的導通状態が確実に確保される。

また、図４に示すように、一方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｐ型熱電発電素子Ｐと、他方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｎ型熱電発電素子Ｎとの熱膨張差により、左右一対の高温側電極１４，１４の相互間に位置ずれが発生した場合にも、圧縮コイルばね１３は、高温側電極１４，１４の相互間の位置ずれに拘わらず、高温側電極１４，１４の縦片部１４Ａ，１４Ａに的確な押圧荷重を付与する。その結果、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的導通状態が安定して確保される。

従って、第１実施形態の熱電発電モジュール１０によれば、モジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、各列の熱電発電素子群を構成する熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的な接触状態を安定的に維持し、その電気的導通状態を常に安定して確保することができる。

また、第１実施形態の熱電発電モジュール１０においては、左右一対の高温側電極１４，１４が縦片部１４Ａ，１４Ａに加えて横片部１４Ｂ，１４Ｂを有するため、その分、ｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部およびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部に対する接触面積が増えて電気的な接触状態を得る上で有利である。また、左右一対の横片部１４Ｂ，１４Ｂがｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端面およびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に接触するため、低温側電極１２との電位差を大きくする上で有利である。

ここで、第１実施形態の熱電発電モジュール１０は、図１〜図４に示した構造例に限定されるものではない。例えば、ｐ型熱電発電素子Ｐとｎ型熱電発電素子Ｎとは入れ替えて配列してもよい。また、導通材１８，１８は必須のものではなく、これらは省略してもよい。さらに、低温側電極１２を介してパイ接合される熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの左右方向の剛性が十分に保たれる場合には、各絶縁板１５は省略してもよい。

また、圧縮コイルばね１３と左右一対の高温側電極１４，１４との組み合わせからなる弾性導通手段は、図５〜図１２に示すような種々の弾性導通手段に変更することができる。そして、これらの変更例の弾性導通手段を備える場合にも、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様の作用効果が得られる。

図５に示す弾性導通手段は、相互に平行に配置された２本の導電性を有する圧縮コイルばね１３０，１３０と、その両端側に配置されたブロック状の左右一対の高温側電極１４０，１４０とで構成されている。この高温側電極１４０，１４０は、図５の（ａ）に示すような二等辺三角形（直角二等辺三角形）の縦断面形状と、図５の（ｂ）に示すような等脚台形の横断面形状とを有する。

高温側電極１４０，１４０は、ｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部との対向する側面に形成された凹部Ｐ１０，Ｎ１０に二等辺三角形の二辺の面が面接触した状態で嵌め込まれており、二等辺三角形の底辺の面（等脚台形の下底の面）が圧縮コイルばね１３０，１３０の支持面として対向している。そして、この支持面には、圧縮コイルばね１３０，１３０の端部の内側に嵌まる位置決め突起１４０Ａ，１４０Ａがそれぞれ形成されている。

この図５に示した弾性導通手段では、モジュール荷重とは独立した圧縮コイルばね１３０，１３０の弾性復元力により、高温側電極１４０，１４０がｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の凹部Ｐ１０，Ｎ１０に押圧される。その結果、高温側電極１４０，１４０および圧縮コイルばね１３０，１３０を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

図６に示す弾性導通手段は、図５に示した圧縮コイルばね１３０，１３０と同様の圧縮コイルばね１３１，１３１と、その両端側に配置された左右一対の高温側電極１４１，１４１とで構成されている。この高温側電極１４１，１４１は、圧縮コイルばね１３１，１３１の位置決め突起１４１Ａ，１４１Ａを有する縦片部１４１Ｂ，１４１Ｂと、この縦片部１４１Ｂ，１４１Ｂに対して直角に屈曲する接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃと、両者の間に斜めに突出する傾斜片部１４１Ｄ，１４１Ｄとが一体に形成された左右対称の縦断面形状を有する。

高温側電極１４１，１４１の接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃは、その上面が順勾配の緩い傾斜面に形成されてｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の端面に対面している。また、傾斜片部１４１Ｄ，１４１Ｄは、横片部１４１Ｃ，１４１Ｃに対して４５度前後の挟み角で傾斜している。

これに対応して、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の端面は、高温側電極１４１，１４１の接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃの上面に沿う緩い傾斜面に形成されており、平板状の導通部材１８１，１８１を介して接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃの上面に斜面接触している。また、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部には、高温側電極１４１，１４１の傾斜片部１４１Ｄ，１４１Ｄがそれぞれ摺動自在に嵌合する案内溝Ｐ１１，Ｎ１１が形成されている。

この図６に示した弾性導通手段では、モジュール荷重とは独立した圧縮コイルばね１３１，１３１の弾性復元力により、高温側電極１４１，１４１の傾斜片部１４１Ｄ，１４１Ｄがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの案内溝Ｐ１１，Ｎ１１に沿って斜め上方に摺動し、高温側電極１４１，１４１の接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃがせり上がる。そして、この接触横片部１４１Ｃ，１４１Ｃの上面が導通部材１８１，１８１を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。その結果、高温側電極１４１，１４１および圧縮コイルばね１３１，１３１を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

図７に示す弾性導通手段は、図２に示したｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１，Ｎ１と同様の切欠き部Ｐ１２，Ｎ１２内に嵌め込まれる筒状の高温側電極１４２と、その内側に装着される圧縮コイルばね１３２とで構成されている。高温側電極１４２は、切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面に沿う左右一対の平行な接触縦壁部１４２Ａ，１４２Ａと、この接触縦壁部１４２Ａ，１４２Ａの下端部に連続してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に沿うように屈曲する左右一対の接触横片部１４２Ｂ，１４２Ｂとを有する。

圧縮コイルばね１３２は、高温側電極１４２の左右一対の接触縦壁部１４２Ａ，１４２Ａに両端部が圧接することで、一方の接触縦壁部１４２Ａをｐ型熱電発電素子Ｐの切欠き部Ｐ１の側面に押圧し、他方の接触縦壁部１４２Ａをｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｎ１の側面に押圧している。

この図７に示した弾性導通手段では、モジュール荷重とは独立した圧縮コイルばね１３２の弾性復元力により、高温側電極１４２の左右一対の接触縦壁部１４２Ａ，１４２Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１２，Ｎ１２の側面に押圧される。その結果、高温側電極１４２を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

なお、図７に示した高温側電極１４２の左右一対の接触横片部１４２Ｂ，１４２Ｂは、図８に示すように、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面にそれぞれ略面一に埋設されていてもよい。また、圧縮コイルばね１３２は、導電性を有する金属材料で構成されていてもよいし、導電性のない適宜の材料で構成されていてもよい。

図９に示す弾性導通手段は、相互に平行に配置された２本のコンタクトプローブで構成されている。各コンタクトプローブは、導電性を有する細径の圧縮コイルばね１３３と、この圧縮コイルばね１３３を一端部が突出する状態で収容した有底筒状の内筒と、この内筒に摺動自在に嵌合して圧縮コイルばね１３３の一端部を覆う有底筒状の外筒とを有し、この外筒が一方の高温側電極１４３Ａを構成し、内筒が他方の高温側電極１４３Ｂを構成する。

これに対応して、ｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の側面には、各コンタクトプローブの外筒の一端部が嵌め込まれる嵌合孔Ｐ１３，Ｐ１３が形成されており、ｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の側面には、各コンタクトプローブの外筒の他端部が嵌め込まれる嵌合孔Ｎ１３，Ｎ１３が嵌合孔Ｐ１３，Ｐ１３に対向して形成されている。

この図９に示した弾性導通手段では、モジュール荷重とは独立した各コンタクトプローブの圧縮コイルばね１３３の弾性復元力により、各コンタクトプローブの外筒からなる高温側電極１４３Ａがｐ型熱電発電素子Ｐの嵌合孔Ｐ１３の底面に押圧され、各コンタクトプローブの内筒からなる高温側電極１４３Ｂがｎ型熱電発電素子Ｎの嵌合孔Ｎ１３の底面に押圧される。その結果、各コンタクトプローブを介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

図１０に示す弾性導通手段は、図２に示したｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１，Ｎ１と同様の切欠き部Ｐ１４，Ｎ１４内に嵌め込まれる筒状の高温側電極１４４のみで構成されている。この高温側電極１４４は、弾性のあるばね材で構成された弾性電極であり、長円形の筒状をなす本体１４４Ａと、この本体１４４Ａの短径部の下端部に連続して屈曲する左右一対の接触横片部１４４Ｂ，１４４Ｂとを有する。そして、この高温側電極１４４は、長円形の筒状の本体１４４Ａが短径方向（幅方向）に圧縮された状態で切欠き部Ｐ１４，Ｎ１４内に嵌め込まれており、この状態で左右一対の接触横片部１４４Ｂ，１４４Ｂがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に沿って面接触している。

この図１０に示した弾性導通手段では、高温側電極１４４の本体１４４Ａが短径方向へ拡径する弾性復元力、すなわち、モジュール荷重とは独立した弾性復元力により、高温側電極１４４の本体１４４Ａの短径部がｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１４，Ｎ１４の側面に押圧される。これにより、高温側電極１４４の本体１４４Ａを介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

図１１に示す弾性導通手段は、板ばねをＵ字状に曲げ加工した弾性電極である高温側電極１４５のみで構成されており、この高温側電極１４５は、左右一対の平行な接触縦壁部１４５Ａ，１４５Ａを有する。そして、この高温側電極１４５は、図２に示したｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１，Ｎ１と同様の切欠き部Ｐ１５，Ｎ１５内に嵌め込まれており、この状態で左右一対の平行な接触縦壁部１４５Ａ，１４５Ａが切欠き部Ｐ１５，Ｎ１５の側面に圧接している。

この図１１に示した弾性導通手段では、Ｕ字状に曲げ加工された高温側電極１４５の幅方向に左右一対の接触縦壁部１４５Ａ，１４５Ａが広がる弾性復元力、すなわち、モジュール荷重とは独立した弾性復元力により、左右一対の接触縦壁部１４５Ａ，１４５Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１５，Ｎ１５の側面に圧接する。これにより、高温側電極１４５を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

図１２に示す弾性導通手段は、板ばねをＵ字状に曲げ加工した弾性電極である一対の高温側電極１４６，１４６のみで構成されている。一対の高温側電極１４６，１４６は、それぞれカギ形に屈曲した接触縦壁部１４６Ａ，１４６Ａを両端部に有し、中央部の屈曲部外面が相互に対向する向きで対称に配置されている。そして、一対の高温側電極１４６，１４６は、対向する屈曲部の中央部が連結ピン１４７を介して相互に連結されている。

この一対の高温側電極１４６，１４６は、図２に示したｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１，Ｎ１と同様の切欠き部Ｐ１５，Ｎ１５内に嵌め込まれている。そして、この状態で一対の高温側電極１４６，１４６の片側のカギ形に屈曲した接触縦壁部１４６Ａ，１４６Ａがそれぞれｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の前面および後面から切欠き部Ｐ１６の側面に跨って接触し、、反対側のカギ形に屈曲した接触縦壁部１４６Ａ，１４６Ａがそれぞれｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の前面および後面から切欠き部Ｎ１６の側面に跨って接触している。

この図１２に示した弾性導通手段では、各高温側電極１４６の幅方向に左右両端部の接触縦壁部１４６Ａ，１４６Ａが広がる弾性復元力、すなわち、モジュール荷重とは独立した弾性復元力により、各高温側電極１４６の左右両端部の接触縦壁部１４６Ａ，１４６Ａがｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｐ１６，Ｎ１６の側面に圧接する。これにより、一対の高温側電極１４６，１４６を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部とｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが電気的に導通され、その電気的導通状態が確実に確保される。

つぎに、図１３〜図１８を参照して第２実施形態の熱電発電モジュール２０を説明する。この熱電発電モジュール２０では、図１、図２に示した第１実施形態の熱電発電モジュール１０における圧縮コイルばね１３が捩じり棒ばね（トーションバースプリング）２１に変更されている。これに対応してリーフ電極２２、バインダー２３およびツイスター２４が追加されている。

なお、第２実施形態の熱電発電モジュール２０は、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様の構造部分と、若干異なる構造部分とを備えているため、同様の構造部分については、図１、図２に表示した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略し、若干異なる構造部分については、新たな符号を付して詳細に説明する。

ここで、捩じり棒ばね２１は、低温側電極１２を介してパイ接合された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの相互間に縦向きに配置されている。この捩じり棒ばね２１の上端部には、ツイスター２４から捩じりトルクを受けるための係合ピン２１Ａが貫通状態で装着されている。また、捩じり棒ばね２１の下端部には、リーフ電極２２に捩じりトルクを付与するための二股状の挟持部２１Ｂが形成されている。

リーフ電極２２は、図１４に拡大して示すように、捩じり棒ばね２１と直交する方向に延びる板ばねで構成されており、その長手方向の中央部が捩じり棒ばね２１の下端部の挟持部２１Ｂに図示しない適宜の絶縁材を介して挟み込まれている。このリーフ電極２２の一端部２２Ａは、これに対面するｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の側面側に折り返されており、同様に、リーフ電極２２の他端部２２Ｂは、これに対面するｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の側面側に折り返されている。

そして、捩じり棒ばね２１の弾性復元力により捩じりトルクが付与されたリーフ電極２２は、その一端部２２Ａがｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の側面から底面に沿うように略直角に屈曲する左方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接し、他端部２２Ｂがｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の側面から底面に沿うように略直角に屈曲する右方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接している。

バインダー２３は、低温側電極１２を介してパイ接合された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを位置決めして嵌め込む角穴２３Ａと、各捩じり棒ばね２１を貫通させる丸孔２３Ｂとが形成された絶縁材料からなる厚板で構成されている。このバインダー２３は、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを構成するｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の側面に突出して形成された段部Ｐ２，Ｎ２に係止されて上下方向に位置決めされている。そして、この状態でバインダー２３は、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを所定の相互間隔に配列して保持している。

ツイスター２４は、ケーシング１１の放熱板１１Ｂの内面に接合された金属製のカバー状部材であり、各捩じり棒ばね２１の上端部が挿入される複数の筒状部２４Ａを有する。各筒状部２４Ａには、各捩じり棒ばね２１の上端部に貫通状態で装着された係合ピン２１Ａの両端部を案内する螺旋状のガイド溝２４Ｂが形成されている。

なお、ツイスター２４には、各低温側電極１２の上面および周面を覆う複数の絶縁キャップ２５が装着されている。また、ケーシング１１の周壁部１１Ｃは薄肉に形成されており、その内面はバインダー２３の端部に当接している。

ここで、図１３に示した第２実施形態の熱電発電モジュール２０は、例えば図１５〜図１８に示す各工程を経て組み立てることができる。まず、図１５に示す第１工程では、低温側電極１２を介してパイ接合された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎをケーシング１１の周壁部１１Ｃに接合された受熱板１１Ａの内面側の絶縁シート１７上に配列する。その際、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端面と絶縁シート１７との間には、導通材１８，１８および高温側電極１４，１４を挟み込む。そして、絶縁シート１７上に配列された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの相互間に各リーフ電極２２を配列する。

つぎに、図１６に示す第２工程では、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎにバインダー２３の各角穴２３Ａを嵌合する。そして、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎに形成された段部Ｐ２，Ｎ２にバインダー２３を係止して装着する（図１７参照）。

図１７に示す第３工程では、バインダー２３の各丸孔２３Ｂに各捩じり棒ばね２１を下端部から挿通する。そして、各捩じり棒ばね２１の下端部の挟持部２１Ｂで各リーフ電極２２の長手方向の中央部を挟み込む（図１８参照）。

図１８に示す第４工程では、ケーシング１１の放熱板１１Ｂの内面に接合されているツイスター２４の各筒状部２４Ａに挿入できるように各捩じり棒ばね２１の上端を位置合わせし、この状態でツイスター２４を押し込んで各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの低温側電極１２に被せた後、ケーシング１１の周壁部１１Ｃに放熱板１１Ｂを接合する。

この第４工程により、各捩じり棒ばね２１の上端部に貫通状態で装着された係合ピン２１Ａは、ツイスター２４の各筒状部２４Ａに形成された螺旋状のガイド溝２４Ｂに案内されて各捩じり棒ばね２１の軸周りに回動し、各捩じり棒ばね２１に所定の捩じりトルクを付与する。そして、この捩じりトルクが各捩じり棒ばね２１の下端部の挟持部２１Ｂから各リーフ電極２２に付与されることにより、各リーフ電極２２の一端部２２Ａが図１４に示した左方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接し、各リーフ電極２２の他端部２２Ｂが右方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接する。

以上のように構成された第２実施形態の熱電発電モジュール２０においては、モジュール荷重とは独立した各捩じり棒ばね２１の弾性復元力により、各リーフ電極２２の一端部２２Ａが図１４に示した左方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接し、各リーフ電極２２の他端部２２Ｂが右方の高温側電極１４の縦片部１４Ａに圧接する。その結果、各列の熱電発電素子群を構成するパイ接合の各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的導通状態が確実に確保される。

従って、第２実施形態の熱電発電モジュール２０によれば、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様に、モジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、各列の熱電発電素子群を構成する熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的な接触状態を安定的に維持し、その電気的導通状態を常に安定して確保することができる。

続いて、図１９〜図２５を参照して第３実施形態の熱電発電モジュール３０を説明する。この熱電発電モジュール３０では、図１、図２に示した熱電発電モジュール１０における複数対の高温側電極１４，１４が複数対のベルクランク電極３１，３１に変更されている。これに対応してカギ形に屈曲した導通材１８，１８が平板状の導通材３２，３２に変更されている。また、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの相互間の絶縁板１６が省略され、代わりにバインダー３３が追加されている。

なお、第３実施形態の熱電発電モジュール３０は、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様の構造部分と、若干異なる構造部分とを備えているため、同様の構造部分については、図１、図２に表示した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略し、若干異なる構造部分については、新たな符号を付して詳細に説明する。

ここで、一対のベルクランク電極３１，３１は交差状態で左右対称に配置されている。一方のベルクランク電極３１は、ｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の切欠き部Ｐ１内の側面に対面する縦片部３１Ａを一端部に有し、ｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の端面に対面する横片部３１Ｂを他端部に有する。そして、このベルクランク電極３１は、他端部寄りの中間部がｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に突設された支持部Ｎ３にヒンジピン３１Ｃを介して揺動自在に支持されている。

同様に、他方のベルクランク電極３１は、ｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部の切欠き部Ｎ１内の側面に対面する縦片部３１Ａを一端部に有し、ｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部の端面に対面する横片部３１Ｂを他端部に有する。そして、このベルクランク電極３１は、他端部寄りの中間部がｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端面に突設された支持部Ｐ３にヒンジピン３１Ｃを介して揺動自在に支持されている。

このように交差状態で左右対称に配置されたベルクランク電極３１，３１の縦片部３１Ａ，３１Ａ間には圧縮コイルばね１３が介設されている。この圧縮コイルばね１３の両端部は、縦片部３１Ａ，３１Ａの対向面にそれぞれ形成された円形の位置決め突部３１Ｄ，３１Ｄ（図２１参照）に嵌め込まれて位置決めされている。

バインダー３３は、絶縁材料からなる厚板で構成されており、低温側電極１２を介してパイ接合された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを位置決めして嵌め込む複数の段付き角穴３３Ａを有する。このバインダー３３は、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを構成する低温側電極１２に形成された支持段部１２Ａに段付き角穴３３Ａの段部３３Ｂが係止されることで、上下方向に位置決めされている。そして、この状態でバインダー３３は、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを所定の相互間隔に配列して保持している。

ここで、図１９に示した第３実施形態の熱電発電モジュール３０は、例えば図２１〜図２４に示す各工程を経て組み立てることができる。まず、図２１に示す第１工程では、低温側電極１２を介してパイ接合された熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部にそれぞれヒンジピン３１Ｃ，３１Ｃを介してベルクランク電極３１，３１を枢着する。そして、各対の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎに枢着されたベルクランク電極３１，３１が相互に交差するように各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎを並べる（図２２参照）。

つぎに、図２２に示す第２工程では、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎにバインダー３３の各段付き角穴３３Ａを嵌合する。そして、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの低温側電極１２に形成された支持段部１２Ａに段部３３Ｂを係止してバインダー３３を装着する（図２３参照）。

続いて、図２３に示す第３工程では、各対のベルクランク電極３１，３１の縦片部３１Ａ，３１Ａに形成された位置決め突部３１Ｄ，３１Ｄに各圧縮コイルばね１３の両端部を嵌め込んで縦片部３１Ａ，３１Ａ間にそれぞれ各圧縮コイルばね１３を装着する（図２４参照）。

そして、図２４に示す第４工程では、バインダー３３の装着により所定の相互間隔で配列された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎをケーシング１１の周壁部１１Ｃに接合された受熱板１１Ａの内面側の絶縁シート１７上に配列する。そして、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの低温側電極１２に絶縁シート１７を介してケーシング１１の放熱板１１Ｂを被せ、ケーシング１１の周壁部１１Ｃに放熱板１１Ｂを接合する。

以上のように構成された第３実施形態の熱電発電モジュール３０においては、各対のベルクランク電極３１，３１の一端部の縦片部３１Ａ，３１Ａがモジュール荷重とは独立した各圧縮コイルばね１３の弾性復元力により押圧されることで、各ベルクランク電極３１，３１がヒンジピン３１Ｃ，３１Ｃを中心にそれぞれ揺動し、その他端部の横片部３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

ここで、図２５に示すように、ベルクランク電極３１の一端部の縦片部３１Ａに作用する圧縮コイルばね１３の押圧力をＦ１、押圧力Ｆ１の作用線からヒンジピン３１Ｃまでの腕の長さをＬ１、ベルクランク電極３１の他端部の横片部３１Ｂが例えばｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面から受ける反力をＦ２、反力Ｆ２の作用線からヒンジピン３１Ｃまでの腕の長さをＬ２とすると、Ｆ１・Ｌ１−Ｆ２・Ｌ２＝０のモーメントの釣合い式が成立し、Ｆ２＝Ｆ１・Ｌ１／Ｌ２となる。

すなわち、圧縮コイルばね１３の弾性復元力によってベルクランク電極３１の他端部の横片部３１Ｂが例えばｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される押圧力は、Ｌ１が大きくＬ２が小さい程大きくなる。そして、このように拡大された押圧力により、各ベルクランク電極３１，３１の他端部の横片部３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

ここで、各ベルクランク電極３１，３１の縦片部３１Ａ，３１Ａは、導電性の圧縮コイルばね１３を介して相互に導通されているため、熱電発電モジュール３０においては、隣接する一方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部と、他方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが一対の導通材３２，３２、一対のベルクランク電極３１，３１および圧縮コイルばね１３を介して相互に導通される。

従って、第３実施形態の熱電発電モジュール３０によれば、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様に、モジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、各列の熱電発電素子群を構成する熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的な接触状態を安定的に維持し、その電気的導通状態を常に安定して確保することができる。

なお、第３実施形態の熱電発電モジュール３０において、図１９に示した左右一対のベルクランク電極３１，３１は、例えば図２６〜図２８に示すような種々の形態に変更することができる。

図２６に示す変更例は、左右一対のベルクランク電極３１，３１の中間部を共通の１本のヒンジピン３１Ｃを介して相互に枢着したものである。この変更例では、圧縮コイルばね１３の弾性復元力により、左右一対のベルクランク電極３１，３１が共通のヒンジピン３１Ｃ廻りに揺動することで、その他端部の横片部３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

図２７に示す変更例は、ヒンジピン３１Ｃ，３１Ｃに跨って支持されるように略直角に屈曲する角部３１Ｅ，３１Ｅを左右一対のベルクランク電極３１，３１の中間部に形成したものである。この変形例では、圧縮コイルばね１３の弾性復元力により、左右一対のベルクランク電極３１，３１がヒンジピン３１Ｃ，３１Ｃに跨がる角部３１Ｅ，３１Ｅを中心に揺動することで、その他端部の横片部３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

図２８に示す変更例は、図２７に示した角部３１Ｅ，３１Ｅを有するベルクランク電極３１，３１の縦片部３１Ａ，３１ＡをＵ字状に屈曲する板ばね部３１Ｆにより連続させたものであり、圧縮コイルばね１３は省略されている。この変形例では、板ばね部３１Ｆの弾性復元力により、ベルクランク電極３１，３１がヒンジピン３１Ｃ，３１Ｃに跨がる角部３１Ｅ，３１Ｅを中心に揺動することで、その他端部の横片部３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

つぎに、図２９〜図３５を参照して第４実施形態の熱電発電モジュール４０を説明する。この熱電発電モジュール４０では、図１９に示した熱電発電モジュール３０における導電性の各圧縮コイルばね１３が導電性の引張コイルばね４１に変更されている。これに対応して複数対のベルクランク電極３１，３１が形状の異なる複数対のベルクランク電極４２，４２に変更されている。なお、第４実施形態の熱電発電モジュール４０におけるその他の部分の構造は、図１９に示した熱電発電モジュール３０と同様であるため、図１９に表示した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

ここで、引張コイルばね４１は、ｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｐ１，Ｎ１の側面に両端部が対面するように横向きに配置されている。この引張コイルばね４１の両端部には、一対のベルクランク電極４２，４２に係合するフック４１Ａ，４１Ａが形成されている。

一対のベルクランク電極４２，４２は、左右対称に配置されている。一方のベルクランク電極４２には、引張コイルばね４１の一端部のフック４１Ａを掛け止める縦片部４２Ａと、この縦片部４２Ａに連続して屈曲することで導通材３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端面に押圧される横片部４２Ｂと、この横片部４２Ｂの端部側から折り返されて斜め上方に延びる前後一対の連結片部４２Ｃとが一体に形成されており、この前後一対の連結片部４２Ｃの端部が縦片部４２Ａの前後の上端部に接合されている。

同様に、他方のベルクランク電極４２には、引張コイルばね４１の他端部のフック４１Ａを掛け止める縦片部４２Ａと、この縦片部４２Ａに連続して屈曲することで導通材３２を介してｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される横片部４２Ｂと、この横片部４２Ｂの端部側から折り返されて斜め上方に延びる前後一対の連結片部４２Ｃとが一体に形成されており、この前後一対の連結片部４２Ｃの端部が縦片部４２Ａの前後の上端部に接合されている。

そして、一方のベルクランク電極４２は、横片部４２Ｂ寄りの中間部がｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端面に突設された支持部Ｐ３にヒンジピン４２Ｄを介して揺動自在に支持されている。同様に、他方のベルクランク電極４２は、横片部４２Ｂ寄りの中間部がｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に突設された支持部Ｎ３にヒンジピン４２Ｄを介して揺動自在に支持されている。

このように左右対称に配置されてそれぞれ揺動自在に支持された一対のベルクランク電極４２，４２の縦片部４２Ａ，４２Ａには、予め所定の引張荷重が付与された引張コイルばね４１の両端部のフック４１Ａ，４１Ａが掛け止められている。

ここで、図２９に示した第４実施形態の熱電発電モジュール４０は、例えば図３１〜図３４に示す各工程を経て組み立てることができる。まず、図３１に示す第１工程では、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎをバインダー３３の各段付き角穴３３Ａに嵌合する。そして、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの低温側電極１２に形成された支持段部１２Ａにバインダー３３の段部３３Ｂを係止してバインダー３３を装着する（図３３参照）。

つぎに、図３２に示す第２工程では、左右一対のベルクランク電極４２，４２の縦片部４２Ａ，４２Ａに引張コイルばね４１の両端部のフック４１Ａ，４１Ａをそれぞれ掛け止める。

続いて、図３３に示す第３工程では、引張コイルばね４１を介して連結された各対のベルクランク電極４２，４２をｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの切欠き部Ｐ１，Ｎ１内に挿入する。そして、各対のベルクランク電極４２，４２の一方のベルクランク電極４２をｐ型熱電発電素子Ｐの支持部Ｐ３にヒンジピン４２Ｄを介して枢着し、他方のベルクランク電極４２をｎ型熱電発電素子Ｎの支持部Ｎ３にヒンジピン４２Ｄを介して枢着する。

そして、図３４に示す第４工程では、バインダー３３の装着により所定の相互間隔で配列された各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎをケーシング１１の周壁部１１Ｃに接合された受熱板１１Ａの内面側の絶縁シート１７上に配置する。そして、各熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの低温側電極１２に絶縁シート１７を介してケーシング１１の放熱板１１Ｂを被せ、ケーシング１１の周壁部１１Ｃに放熱板１１Ｂを接合する。

以上のように構成された第４実施形態の熱電発電モジュール４０においては、各対のベルクランク電極４２，４２の一端部の縦片部４２Ａ，４２Ａがモジュール荷重とは独立した各引張コイルばね４１の弾性復元力により引っ張られることで、各ベルクランク電極４２，４２がヒンジピン４２Ｄ，４２Ｄを中心にそれぞれ揺動し、その他端部の横片部４２Ｂ，４２Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

ここで、図３５に示すように、ベルクランク電極４２の一端部の縦片部４２Ａに作用する引張コイルばね４１の引張力をＦ３、押圧力Ｆ３の作用線からヒンジピン４２Ｄまでの腕の長さをＬ３、ベルクランク電極４２の他端部の横片部４２Ｂが例えばｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面から受ける反力をＦ４、反力Ｆ４の作用線からヒンジピン４２Ｄまでの腕の長さをＬ４とすると、Ｆ３・Ｌ３−Ｆ４・Ｌ４＝０のモーメントの釣合い式が成立し、Ｆ４＝Ｆ３・Ｌ２／Ｌ４となる。

すなわち、引張コイルばね４１の弾性復元力によってベルクランク電極４２の他端部の横片部４２Ｂが例えばｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される押圧力は、Ｌ３が大きくＬ４が小さい程大きくなる。そして、このように拡大された押圧力により、各ベルクランク電極４２，４２の他端部の横片部４２Ｂ，４２Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

ここで、各ベルクランク電極４２，４２の縦片部４２Ａ，４２Ａは、導電性の引張コイルばね４１を介して相互に導通されているため、熱電発電モジュール４０においては、隣接する一方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｐ型熱電発電素子Ｐの高温側端部と、他方の熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎのｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端部とが一対の導通材３２，３２、一対のベルクランク電極４２，４２および引張コイルばね４１を介して相互に導通される。

従って、第４実施形態の熱電発電モジュール４０によれば、第１実施形態の熱電発電モジュール１０と同様に、モジュール荷重に全体的な低下や部分的な不均一が発生しても、各列の熱電発電素子群を構成する熱電発電素子アッセンブリＰ，Ｎの高温側端部の相互間の電気的な接触状態を安定的に維持し、その電気的導通状態を常に安定して確保することができる。

なお、第４実施形態の熱電発電モジュール４０において、図２９に示した左右一対のベルクランク電極４２，４２は、例えば図３６に示すような形態や、図３７に示すような形態に変更することができる。

図３６に示す変更例は、ヒンジピン４２Ｄ，４２Ｄに跨って支持されるように略直角に屈曲する角部４２Ｅ，４２Ｅを左右一対のベルクランク電極４２，４２の中間部に形成したものである。この変形例では、引張コイルばね４１の弾性復元力により、左右一対のベルクランク電極４２，４２がヒンジピン４２Ｄ，４２Ｄに跨がる角部４２Ｅ，４２Ｅを中心に揺動することで、その他端部の横片部４２Ｂ，４２Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

図３７に示す変更例は、縦片部４２Ａ，４２Ａの下端部から横片部４２Ｂ，４２Ｂと反対側に突出する連結片部４２Ｆ，４２Ｆを左右一対のベルクランク電極４２，４２に形成し、この連結片部４２Ｆ，４２Ｆを共通の１本のヒンジピン４２Ｄを介して相互に枢着したものである。この変更例では、引張コイルばね４１の弾性復元力により、左右一対のベルクランク電極４２，４２が共通のヒンジピン４２Ｄ廻りに揺動することで、その横片部４２Ｂ，４２Ｂがそれぞれ導通材３２，３２を介してｐ型熱電発電素子Ｐおよびｎ型熱電発電素子Ｎの高温側端面に押圧される。

本発明の第１実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造をケーシングの一部を破断して示す斜視図である。 第１実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造を示す縦断面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の構造を示す分解斜視図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の作用例を示す部分拡大正面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第１変更例を示し、（ａ）はその拡大縦断面図、（ｂ）はその拡大横断面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第２変更例を示し、（ａ）はその拡大縦断面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第３変更例を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第４変更例を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第５変更例を示し、（ａ）はその拡大部分縦断面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第６変更例を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第７変更例を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 図２に示した圧縮コイルばねおよび高温側電極からなる弾性導通手段の第８変更例を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）はその拡大底面図である。 第２実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造を示す図２に対応した縦断面図である。 図１３に示した捩じり棒ばねおよびリーフ電極からなる弾性導通手段の構造を示す部分拡大斜視図である。 図１３に示した第２実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第１工程を示す正面図である。 図１３に示した第２実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第２工程を示す正面図である。 図１３に示した第２実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第３工程を示す正面図である。 図１３に示した第２実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第４工程を示す正面図である。 第３実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造を示す図２に対応した縦断面図である。 図１９に示した圧縮コイルばねおよびベルクランク電極からなる弾性導通手段の構造を示す部分拡大斜視図である。 図１９に示した第３実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第１工程を示す正面図である。 図１９に示した第３実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第２工程を示す正面図である。 図１９に示した第３実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第３工程を示す正面図である。 図１９に示した第３実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第４工程を示す正面図である。 図２０に示した圧縮コイルばねおよびベルクランク電極からなる弾性導通手段の作用を示す部分拡大正面図である。 図１９に示したベルクランク電極の第１変更例を示す部分拡大正面図である。 図１９に示したベルクランク電極の第２変更例を示す部分拡大斜視図である。 図１９に示したベルクランク電極の第３変更例を示す部分拡大斜視図である。 第４実施形態に係る熱電発電モジュールの内部構造を示す図２に対応した縦断面図である。 図２９に示した引張コイルばねおよびベルクランク電極からなる弾性導通手段の構造を示す部分拡大斜視図である。 図２９に示した第４実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第１工程を示す正面図である。 図２９に示した第４実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第２工程を示す正面図である。 図２９に示した第４実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第３工程を示す正面図である。 図２９に示した第４実施形態に係る熱電発電モジュールの組立工程の第４工程を示す正面図である。 図３０に示した引張コイルばねおよびベルクランク電極からなる弾性導通手段の作用を示す部分拡大正面図である。 図２９に示したベルクランク電極の第１変更例を示す部分拡大斜視図である。 図２９に示したベルクランク電極の第２変更例を示す部分拡大正面図である。

符号の説明

１０…熱電発電モジュール、１１…ケーシング、１１Ａ…受熱板、１１Ｂ…放熱板、１１Ｃ…周壁部、１２…低温側電極、１３…圧縮コイルばね、１４…高温側電極、１４Ａ…縦片部、１４Ｂ…横片部、１４Ｃ…位置決め突部、１５…絶縁板、１６…絶縁板、１７…絶縁シート、１８…導通材、Ｐ…ｐ型熱電発電素子、Ｎ…ｎ型熱電発電素子、Ｐ１，Ｎ１…切欠き部、Ｈ…吸熱部材、Ｃ…放熱部材、
２０…熱電発電モジュール、２１…捩じり棒ばね、２１Ａ…係合ピン、２１Ｂ…挟持部、２２…リーフ電極、２２Ａ…一端部、２２Ｂ…他端部、２３…バインダー、２３Ａ…角穴、２３Ｂ…丸孔、２４…ツイスター、２４Ａ…筒状部、２４Ｂ…ガイド溝、Ｐ２，Ｎ２…段部、
３０…熱電発電モジュール、３１…ベルクランク電極、３１Ａ…縦片部、３１Ｂ…横片部、３１Ｃ…ヒンジピン、３１Ｄ…位置決め突部、３２…導通材、３３…バインダー、３３Ａ…段付き角穴、３３Ｂ…段部、Ｐ３，Ｎ３…支持部、
４０…熱電発電モジュール、４１…引張コイルばね、４１Ａ…フック、４２…ベルクランク電極、４２Ａ…縦片部、４２Ｂ…横片部、４２Ｃ…連結片部、４２Ｄ…ヒンジピン。

Claims (8)

1. 吸熱部材と放熱部材との間に挟持されてモジュール荷重を受けるケーシング内に、前記モジュール荷重が軸方向に作用する向きで極性の異なる２種類の熱電発電素子が交互に直列に接続されて配列されており、
   前記放熱部材に放熱する熱電発電素子の低温側端部が交互に接合状態で電気的に導通され、前記吸熱部材から吸熱する熱電発電素子の高温側端部が交互に非接合の接触状態で電気的に導通される熱電発電モジュールであって、
   前記熱電発電素子の交互に電気的に導通される各対の高温側端部間に配置される弾性体の弾性復元力により、各対の高温側端部間の導通状態を個別に確保する弾性導通手段を備えていることを特徴とする熱電発電モジュール。
2. 前記弾性体が前記各対の高温側端部に圧接して両者の間を導通させる弾性電極として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
3. 前記弾性導通手段は、前記弾性体の弾性復元力により前記各対の高温側端部に押圧されて両者の間を導通させる電極を有することを特徴とする請求項１に記載の熱電発電モジュール。
4. 前記弾性体が圧縮コイルばねで構成されており、この圧縮コイルばねの両端部が前記電極に押圧荷重を付与するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電発電モジュール。
5. 前記圧縮コイルばねが導電性を有し、この圧縮コイルばねの両端部が前記電極に電気的に接続されることを特徴とする請求項４に記載の熱電発電モジュール。
6. 前記電極が前記各対の高温側端部の側面間に配置されるに板ばねで構成され、前記弾性体が板ばねの長手方向中央部に捩じりトルクを付与する捩じり棒ばねで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電発電モジュール。
7. 前記各対の高温側端部のそれぞれの側面に一端部が押圧され、各対の高温側端部のそれぞれの端面に他端部が押圧されるように交差状態で配置された一対のベルクランクで前記電極が構成され、前記弾性体が一対のベルクランクの一端部に押圧荷重を付与する圧縮コイルばねで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電発電モジュール。
8. 前記電極が前記各対の高温側端部のそれぞれの端面に押圧される一対のベルクランクで構成され、前記弾性体が一対のベルクランクに接触して引張荷重を付与する導電性の引張コイルばねで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電発電モジュール。

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