CN109154253B - 热电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供使发电效率提高的热电发电装置。本发明的热电发电装置(1A)具备将一个面设置于加热部(3)且将另一个面设置于冷却部(4)的热电元件(2)，该热电发电装置具备配置于供高温流体流动的流路(5)配置的导热管(6)，加热部(3)和导热管(6)分别具有相互连通的内部空间(9a、9b)，加热部(3)的内部空间(9a)和导热管(6)的内部空间(9b)形成供热介质循环的循环路径(9)，供热介质排出的导热管(6)的出口(6b)设置于比供热介质流入的导热管(6)的入口(6a)高的位置，导热管(6)的入口(6a)设置于比热电元件(2)的最下端部低的位置，导热管(6)利用高温流体的热而使在循环路径(9)流动的热介质蒸发，加热部(3)使蒸发后的热介质冷凝。

Description

热电发电装置
技术领域
本发明涉及热电发电装置。
背景技术
专利文献1公开了一种热电发电装置，通过在热电元件的高温侧设置以发动机的废气作为热源的热源部且在低温侧设置冷却水容器，利用温度差而进行发电。
专利文献1：日本特开2005-83251号公报
发明内容
近年来，对于热电发电装置，谋求发电效率的提高。
本发明解决了所述课题，提供一种能够使发电效率提高的热电发电装置。
本发明的一个方式涉及的热电发电装置具备将一个面设置于热部且将另一个面设置于冷却部的热电元件，其中，
具备配置于供高温流体流动的流路的导热管，
所述加热部和所述导热管分别具有互相连通的内部空间，
所述加热部的内部空间和所述导热管的内部空间形成供热介质循环的循环路径，
供所述热介质排出的所述导热管的出口设置于比供所述热介质流入的所述导热管的入口高的位置，
所述导热管的入口设置于比所述热电元件的最下端部低的位置，
所述导热管利用所述高温流体的热而使在所述循环路径流动的所述热介质进行蒸发，
所述加热部使蒸发后的所述热介质进行冷凝。
发明的效果
如上所述，根据本发明的热电发电装置，能够提高发电效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的热电发电装置的概略结构的图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的热电发电装置的加热部的概略结构的图。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的热电发电装置的冷却部的概略结构的图。
图4是使用本发明的实施方式1涉及的热电发电装置的热电发电***的电气***的概略图。
图5是使用本发明的实施方式1涉及的热电发电装置的热电发电***的热介质***的概略图。
图6是表示本发明的实施方式2涉及的热电发电装置的概略结构的图。
图7是表示本发明的实施方式2涉及的热电发电装置的变形例的概略结构的图。
图8是表示本发明的实施方式3涉及的热电发电装置的概略结构的图。
图9是表示本发明的实施方式3涉及的热电发电装置的变形例的概略结构的图。
图10是表示本发明的实施方式4涉及的热电发电装置的概略结构的图。
具体实施方式
(发明人的见解)
本发明的发明人开发了一种热电发电装置，即，将热介质封入在加热部以及导热管的内部形成的循环路径，通过交替地进行热介质的蒸发和冷凝而使热介质进行自然循环，由此对热电元件进行加热。对于上述结构的热电发电装置，冷凝后的液体的热介质滞留于加热部内。本发明的发明人新发现了如下课题，即，在加热部内滞留的液体的热介质会使热电元件的热阻增大，妨碍基于热电元件进行的发电。因此，本发明为了解决该课题而得到了以下发明。
本发明的一个方式涉及的热电发电装置具备将一个面设置于热部且将另一个面设置于冷却部的热电元件，其中，
具备配置于供高温流体流动的流路的导热管，
所述加热部和所述导热管分别具有互相连通的内部空间，
所述加热部的内部空间和所述导热管的内部空间形成供热介质循环的循环路径，
供所述热介质排出的所述导热管的出口设置于比供所述热介质流入的所述导热管的入口高的位置，
所述导热管的入口设置于比所述热电元件的最下端部低的位置，
所述导热管利用所述高温流体的热而使在所述循环路径流动的所述热介质进行蒸发，
所述加热部使蒸发后的所述热介质进行冷凝。
根据上述结构，能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部的内部空间，因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件的热阻的增大。其结果，冷凝后的热介质不会妨碍热电元件的发电，因此能够提高发电效率。
也可以是，对所述加热部的底部设置使得在所述加热部的内部空间流动的所述热介质向所述加热部的出口流动的坡度。
根据上述结构，在加热部的内部空间流动的冷凝后的热介质向加热部的出口流动，因此能够容易地将在加热部的内部空间冷凝后的热介质向导热管排出。因此，能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部的内部，进一步抑制热电元件的热阻的增大。
也可以是，所述加热部的出口设置于比所述导热管的入口高的位置。
根据上述结构，在加热部受到冷凝后的热介质容易向导热管排出。由此，能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部的内部空间。因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件的热阻的增大，热电元件能够不受冷凝后的热介质妨碍地进行发电。
也可以是，还具备在所述加热部的下部对在所述加热部受到冷凝后的热介质进行贮存的贮液部，
所述贮液部与所述加热部的出口和所述导热管的入口连接。
根据上述结构，能够使在加热部的内部空间冷凝后的热介质向贮液部流动，因此能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部的内部空间。因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件的热阻的增大，热电元件能够不受冷凝后的热介质妨碍地进行发电。
也可以是，对所述贮液部的底部设置使所述热介质向所述导热管的入口流动的坡度。
根据上述结构，容易将贮存于贮液部的热介质向导热管排出。因此，能够容易地抑制冷凝后的热介质滞留于加热部内。
也可以是，在所述加热部的底部设置有多个所述加热部的出口，
在所述加热部的下部设置有将所述加热部的多个出口和所述导热管的入口连接的连接管。
根据上述结构，能够使在加热部冷凝后的热介质从在加热部的底部设置的多个出口通过连接管而向导热管的入口流动，因此，能够抑制热介质滞留于加热部的内部。因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件的热阻的增大，热电元件能够不受冷凝后的热介质妨碍地进行发电。
下面，参照附图对实施方式进行说明。另外，在各附图中，为了容易进行说明，夸张地示出各要素。
(实施方式1)
[整体结构]
对实施方式1涉及的热电发电装置的整体结构进行说明。
图1表示实施方式1涉及的热电发电装置1A的概略结构。此外，图1中的X、Y、Z方向分别表示热电发电装置1A的纵向、横向、高度方向。纵向、横向、高度方向分别代表热电发电装置1A的长度方向、宽度方向、上下方向。。
如图1所示，热电发电装置1A具备将一个面设置于加热部3且将另一个面设置于冷却部4的热电元件2。另外，热电发电装置1A具备在供高温流体流动的流路5配置的导热管6。加热部3和导热管6分别具有相互连通的内部空间9a、9b，内部空间9a、9b形成供热介质循环的循环路径9。供热介质排出的导热管6的出口6b设置于比供热介质流入的导热管6的入口6a高的位置。导热管6的入口6a设置于比热电元件2的最下端部低的位置。
在实施方式1中，加热部3和导热管6经由第2连接管8和第1连接管7连接，该第1连接管7使热介质从导热管6向加热部3流入，该第2连接管8将热介质从加热部3向导热管6排出。另外，加热部3以及导热管6从Y方向观察时向重力方向倾斜。
＜热电元件＞
热电元件2是具有设置于加热部3的一个面(高温侧)、及设置于冷却部4的另一个面(低温侧)这两个面的元件。热电元件2利用加热部3对一个面进行加热并且利用冷却部4对另一个面进行冷却，由此利用上述温度差而进行发电。热电元件2的厚度设计得比热电元件2的一个面以及另一个面的大小(宽度)小。具体而言，热电元件2形成为板状。在实施方式1中，串联连接有多个热电元件2的热电模块2粘贴于加热部3。具体而言，具有4列×5行共20个热电元件2的热电模块20粘贴于加热部3。此外，热电元件2的数量并不限定于此。例如，热电发电装置1A也可以是在加热部3的两面各粘贴1个热电元件2的结构。
＜加热部＞
加热部3由导热性优异的金属材料形成。加热部3形成为与热电元件2的一个面接触的板状。加热部3和导热管6分别具有相互连通的内部空间9a、9b。在加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b封入有热介质。另外，加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b形成供热介质循环的循环路径9。在实施方式1中，加热部3经由第1连接管7以及第2连接管8与导热管6连接。第1连接管7以及第2连接管8构成循环路径9的一部分。
导热管6利用在流路5流动的高温流体的热而使在作为循环路径9的一部分的内部空间9b流动的热介质蒸发。即，导热管6作为使热介质蒸发的蒸发部起作用。加热部3使在导热管6的内部空间9b蒸发后的热介质进行冷凝。即，加热部3作为使热介质冷凝的热介质冷凝部起作用。在实施方式1中，作为热介质，使用水。另外，流路5是供高温的废气流动的发动机的废气管路。在流路5中，高温流体向图1A的纸面方向、即Y方向流动。此外，对于流路5，除了发动机的废气管路以外，例如只要是产业废物处理炉或生物质锅炉等的高温环境即可，可以是并非必须进行对流的辐射场所。
图2表示热电发电装置1A的加热部3以及导热管6的概略结构。如图2所示，在加热部3的内部形成有使得热介质向与热电元件2接触的整个加热面扩散的热介质流路。具体而言，将经由第1连接管7而从导热管6流入热介质的入口3a设置于加热部3的上部，将经由第2连接管8而向导热管6排出热介质的出口3b设置于加热部3的下部。即，加热部3的入口3a与加热部3的内部空间9a的上游侧连接，加热部3的出口3b与加热部3的内部空间9b的下游侧连接。在加热部3的内部空间9a形成有作为循环路径9的一部分而在Z方向上延伸的多个热介质流路。此外，加热部3的内部空间9a的热介质流路只要使得热介质向重力方向流动即可，例如也可以向X方向等倾斜。
对加热部3的底部设置使得在加热部3的内部空间9a流动的热介质朝向加热部3的出口3b而流动的坡度。具体而言，加热部3的底部具有规定的角度θ的坡度，以使得加热部3的内部空间9a内的热介质经由第2连接管8而向导热管6的入口6a流动。规定的角度θ是为了使冷凝后的热介质朝向加热部3的出口3b流动而从Y方向观察时使加热部3向重力方向倾斜的角度。这样，从Y方向观察，以使得位于导热管6侧的加热部3的下端低于位于导热管6的相反侧的加热部3的下端的方式使加热部3向重力方向倾斜，由此，冷凝后的热介质不会滞留于加热部3内部而是经由第2连接管8向导热管6排出。
＜导热管＞
导热管6配置于供高温流体流动的流路5，利用高温流体的热而使在循环路径9流动的热介质进行蒸发。如图2所示，导热管6构成为，从高温流体流动的方向、即Y方向观察时，与在流路5流动的高温流体的接触面积较大。具体而言，导热管6具有：从Y方向观察时在X方向上延伸的多个管状部件61；以及将多个管状部件61相互连结的多个弯折部62。多个管状部件61从Y方向观察时在Z方向具有规定的间隔而排列，并且通过弯折部62将端部连结。这样，导热管6通过利用弯折部62将多个管状部件61连结而构成具有多个弯曲部的连续的配管。
在实施方式1中，在流路5中，导热管6的一端侧的管状部件61与另一端侧的管状部件61相比构成得较长。由此，导热管6配置成在向重力方向倾斜。此外，导热管6的一端侧的管状部件61是指，配置于高度方向(Z方向)上最高位置的管状部件。导热管6的另一端侧的管状部件61是指，配置于高度方向(Z方向)上最低位置的管状部件。
导热管6的入口6a以及出口6b设置于对流路5进行划分的壁部。具体而言，导热管6的入口6a设置于将另一端侧的管状部件61和流路5的壁部连接的部位。另外，导热管6的出口6b设置于将一端侧的管状部件61和流路5的壁部连接的部位。这样，导热管6的出口6b设置于比入口6a高的位置。
导热管6的入口6a设置于比热电元件2的最下端部低的位置。在实施方式1中，导热管6的入口6a设置于比在热电模块20中的最低位置配置的热电元件2的最下端部低的位置。
＜第1连接管＞
第1连接管7是使热介质从导热管6向加热部3流入的配管。在第1连接管7的内部形成有供热介质流动的热介质流路。第1连接管7的一端与导热管6的出口6b连接。第1连接管7的另一端与加热部3的入口3a连接。
＜第2连接管＞
第2连接管8是从加热部3将热介质向导热管6排出的配管。在第2连接管8的内部形成有供热介质流动的热介质流路。第2连接管8的一端与导热管6的入口6a连接。第2连接管8的另一端与加热部3的出口3b连接。
在实施方式1中，流路5如图1所示使用矩形的废气管路作为例子，因此流路5的壁面形成得平坦。导热管6的入口6a和出口6b设置于流路5的平坦的壁面(与Z方向平行的面)。第1连接管7在与导热管6的一端侧的管状部件61的延伸方向相同的方向上延伸，第2连接管8在与导热管6的另一端侧的管状部件61的延伸方向相同的方向上延伸。另外，第2连接管8的长边方向(X方向)的长度与第1连接管7的长边方向(X方向)的长度相比形成得较长。因此，设置有第2连接管8的部分处的、加热部3和流路5之间的距离(下面，称作“分离距离”)与设置有第1连接管7的部分相比变长。根据上述结构，加热部3能够向重力方向倾斜。通过使加热部3向重力方向倾斜，能够在加热部3的底部设置使热介质朝向加热部3的出口3b流动的坡度。
＜循环路径＞
循环路径9是将加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b连通而形成的。热介质在加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b进行循环。具体而言，如果导热管6受到在流路5流动的高温流体加热，则在导热管6的内部空间9b流动的热介质从液体变为蒸汽。即、在导热管6内部，热介质蒸发，从液体相变为气体。蒸汽从导热管6的一端侧的管状部件61通过第1连接管7而流入至加热部3的内部空间9a的热介质流路的上游侧。流入至加热部3的内部空间9a的热介质流路的上游侧的蒸汽一边被注入至加热部3的加热面一边向重力方向落下，从该加热面进行散热而对热电元件2进行加热，从而该蒸汽冷凝。即、在加热部3的内部空间9a中，热介质从气体相变为液体。冷凝后的热介质从与加热部3的热介质流路的下游侧连接的第2连接管8通过而向导热管6的另一端侧的管状部件61排出。被排出至导热管6的内部空间9b的热介质再次由于在流路5流动的高温流体而受到加热，从液体相变为蒸汽。这样，热介质在形成于加热部3、导热管6、第1连接管7及第2连接管8的内部的循环路径9进行自然循环。换言之，在由加热部3、导热管6、第1连接管7及第2连接管8形成的循环路径9中，即使不使用泵等的动力，也能利用热介质的相变而使热介质反复进行循环。
＜冷却部＞
冷却部4由导热性优异的金属材料形成。冷却部4形成为与热电元件2的另一个面接触的板状。在冷却部4的内部形成有供冷却液流动的冷却液流路。
图3表示热电发电装置1A的冷却部4的概略结构。如图3所示，在冷却部4的内部形成有使得冷却液向与热电元件2接触的冷却部4的整个冷却面扩散的、板状的冷却液流路40。具体而言，冷却液流路40具有在X方向上延伸的多个流路，上述流路相互连接。在冷却液流路40设置有处于较低一侧的冷却液流入管41、以及处于较高一侧的冷却液排出管42。从冷却液流入管41流入至冷却液流路40的冷却液在对与热电元件2的另一个面接触的冷却面进行冷却之后，被从冷却液排出管42排出。此外，在实施方式1中，冷却液流路40形成为使得冷却液向与热电元件2接触的整个冷却面扩散的板状形状，但只要能够对热电元件2的另一个面整体均匀地进行冷却即可，形状并不限定。另外，冷却部4的内部的冷却液流路40的多个流路不仅在X方向上延伸，也可以在Z方向上延伸。在实施方式1中，作为冷却液而使用水。
＜电气***＞
图4表示使用了热电发电装置1A的热电发电***10的电气***的概略图。如图4所示，热电发电***10具备4个热电发电装置1A、逆变器11、电负载12。在热电发电***10中，4个热电发电装置1A并联连接。并联连接的4个热电发电装置1A与逆变器11连接。逆变器11与电负载12连接。在热电发电***10中，由4个热电发电装置1A发电的电力经由逆变器11而向电负载12供给。
＜热介质***＞
图5表示使用热电发电装置1A的热电发电***10的热介质***的概略图。在图5中，虚线以及点划线表示热介质的管路，实线表示冷却液的管路。首先，对热介质的流动进行说明。如图5所示，热介质管路L1、L2、L3与热电发电装置1A的加热部3连接。在热介质管路L1、L2、L3上分别设置有阀。在加热部3的内部，在热介质自然循环期间，热介质管路L1、L2、L3的阀关闭。此外，在热介质管路L3设置的阀是压力阀。
热介质管路L1是填充作为热介质的水的管路。在想要将热介质放入至加热部3内部的情况下，打开热介质管路L1的阀，从容器13通过热介质管路L1而向加热部3内部供给热介质。
热介质管路L2是用于利用真空泵14进行抽真空的管路。在未将热介质放入加热部3内部的状态下，经由热介质管路L2并利用真空泵14进行抽真空。在抽真空之后，容器13内的热介质从热介质管路L1通过并向加热部3内部供给。
热介质管路L3是将加热部3内的热介质向容器13排出的管路。如果加热部3内部的蒸汽压力变为大于热介质管路L3的压力阀的容许值，则压力阀打开，将加热部3内部的蒸汽向热介质管路L3排出。从加热部3排出的热介质从热介质管路L3通过，经由热交换器15而排出至容器13。在实施方式1中，热介质以及冷却液都使用水，因此能够将冷却液和热介质贮存于容器13。
接着，对冷却液的流动进行说明。如图5所示，利用泵等使冷却液从容器13通过冷却液管路L4而向冷却部4流动。流过冷却部4的冷却液从冷却液管路L5通过而向冷却设备16流动。冷却设备16例如是对冷却液进行冷却的冷却塔。在冷却设备16中受到冷却的冷却液由容器13贮存。
[效果]
根据实施方式1涉及的热电发电装置1A，能够实现以下的效果。
对于热电发电装置1A，由加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b形成供热介质循环的循环路径9，将导热管6的出口6b设置于比导热管6的入口6a高的位置，将导热管6的入口6a设置于比热电元件2的最下端部低的位置。根据上述结构，冷凝后的热介质不会滞留于加热部3的内部空间9a而是从加热部3向导热管6排出。因此，在热电发电装置1A中，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件2的热阻的增大，热电元件2能够不受冷凝的热介质妨碍地进行发电。其结果，根据热电发电装置1A，能够提高发电效率。
对于热电发电装置1A，对加热部3的底部设置使在加热部3的内部空间9a流动的热介质朝向加热部3的出口3b流动的坡度。根据上述结构，使得流动至加热部3的内部空间9a的下游侧的、被冷凝的液体的热介质容易从加热部3的出口3b向导热管6排出。另外，在实施方式1中，通过使导热管6向重力方向倾斜，从而热介质更容易向导热管6排出。
根据热电发电装置1A，在由加热部3的内部空间9a和导热管6的内部空间9b形成的循环路径9中，能够通过相变使热介质进行循环。因此，即使不使用泵等的动力，也能够使热介质进行循环，能够实现装置的低成本化以及小型化。另外，作为热介质和冷却液，使用水，由此，能够使对热介质和冷却液进行贮存的容器13实现共用，因此能够进一步实现装置的低成本化以及小型化。
此外，在实施方式1中，对热电元件2设置于加热部3的一个面进行了说明，但并不限定于此。例如，热电元件2也可以设置于加热部3的两面，将冷却部4设置为隔着各个热电元件2而与加热部3的两面分别对置。根据上述结构，能够利用加热部3的两面的热而进行基于热电元件2的发电，因此能够进一步提高发电效率。
在实施方式1中，对使加热部3以及导热管6向重力方向倾斜的例子进行了说明，但并不限定于此。热电发电装置1A只要将加热部3的出口3b设置于比热电元件2的最下端部低的位置即可，例如也可以使加热部3向重力方向倾斜而不使导热管6倾斜。
在实施方式1中，对第1连接管7在导热管6的一端侧的管状部件61的延伸方向上延伸的例子、以及第2连接管在导热管6的另一端侧的管状部件61的延伸方向上延伸的例子进行了说明，但并不限定于此。第1连接管7以及第2连接管8也可以在与导热管6的管状部件61的延伸方向不同的方向上延伸。
在实施方式1中，对加热部3和导热管6经由第1连接管7以及第2连接管8而连接的例子进行了说明，但并不限定于此。在热电发电装置1A中，第1连接管7以及第2连接管8不是必须的结构要素，例如加热部3和导热管6也可以不经由第1连接管7以及第2连接管8而直接连接。另外，加热部3和导热管6也可以经由与第1连接管7以及第2连接管8不同的要素进行连接。
在实施方式1中，对使用4个热电发电装置1A的热电发电***10进行了说明，但并不限定于此。热电发电***10只要具备1个以上的热电发电装置1A即可。
在实施方式1中，作为热介质以及冷却液，使用水，但并不限定于此。热介质和冷却液也可以不同。作为热介质，只要能够在循环路径9内相变为气体和液体即可。作为冷却液，只要是能够进行冷却的液体即可。
(实施方式2)
[整体结构]
对本发明的实施方式2涉及的热电发电装置进行说明。此外，在实施方式2中，主要对与实施方式1的不同之处进行说明。在实施方式2中，对与实施方式1相同或等同的结构，标注相同的符号进行说明。另外，在实施方式2中，省略与实施方式1重复的记载。
图6表示实施方式2涉及的热电发电装置1B的概略结构。
实施方式2与实施方式1的不同之处在于，将弯曲后的第2连接管8与加热部3的出口3b和导热管6的入口6a连接，由此将加热部3的出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置。
如图6所示，在热电发电装置1B中，使用弯曲后的第2连接管8将加热部3的出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置。在实施方式2中，第2连接管8通过将在导热管6的延伸方向(X方向)上延伸的第2连接管8向高度方向(Z方向)弯曲而与加热部3的出口3b连接。在实施方式2中，加热部3的出口3b设置于比热电元件2的最下端部低的位置的加热部3的侧部。此外，加热部3的出口3b只要处于比热电元件2的最下端部低的位置即可，例如也可以与加热部3的底部连接。
在实施方式2中，将在导热管6的延伸方向(X方向)上延伸的第2连接管8向上方(Z方向)弯折成直角，之后进一步向X方向弯折，由此形成第2连接管8。通过像这样弯曲而得到的形状的第2连接管8，能够将加热部3的出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置。此外，在实施方式2中，第1连接管7能够使用与第2连接管8相同的形状的管。
[效果]
根据实施方式2涉及的热电发电装置1B，能够实现以下的效果。
对于热电发电装置1B，加热部3的出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置。根据上述结构，能够使得从Y方向观察时，与从导热管6的最下端至热介质的液面为止的距离(液面高度)H相比，从导热管6的最下端至加热部3的出口3b为止的距离h更大。此外，在本说明书中，热介质的液面是指，在导热管6内流动的液体的热介质和蒸汽的热介质的边界面。
根据上述结构，在加热部3的内部空间9a中受到冷凝的热介质易于经由第2连接管8向导热管6排出。由此，能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部3的内部空间9a。因此，能够抑制因冷凝后的热介质引起的热电元件2的热阻的增大，热电元件2能够不受冷凝的热介质妨碍地进行发电。其结果，根据热电发电装置1B，能够提高发电效率。
根据热电发电装置1B，对于第1连接管7和第2连接管8能够使用相同形状的部件，因此能够降低制造成本。
此外，在实施方式2中，对向Z方向弯曲成直角的形状的第2连接管8进行了说明，但并不限定于此。对于热电发电装置1B，只要将加热部3的出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置即可，第2连接管8的形状并不限定。例如，第2连接管8可以是从加热部3的出口3b朝向导热管6的入口6a倾斜地延长的形状或圆弧形状等。
在实施方式2中，对第1连接管7与第2连接管8为相同形状的例子进行了说明，但并不限定于此。第1连接管7只要将导热管6的出口6b和加热部3的入口3a连接即可，其形状并不限定。
图7表示热电发电装置1B的变形例的概略结构。如图7所示，也可以对加热部3的底部设置使热介质朝向加热部3的出口3b流动的坡度。即，在实施方式2中，与实施方式1同样地，也可以以使得从Y方向观察时位于导热管6侧的加热部3的下端比与位于导热管6的相反侧的加热部3的下端低的方式而使加热部3向重力方向倾斜。根据上述结构，在加热部3冷凝后的热介质容易朝向加热部3的出口3b流动，能够简单地将冷凝后的热介质向导热管6排出。
(实施方式3)
[整体结构]
对本发明的实施方式3涉及的热电发电装置进行说明。此外，在实施方式3中，主要对与实施方式2的不同之处进行说明。在实施方式3中，对与实施方式2相同或等同的结构，标注相同的符号进行说明。另外，在实施方式3中，省略与实施方式2重复的记载。
图8表示实施方式3涉及的热电发电装置1C的概略结构。
实施方式3与实施方式2的不同之处在于，在加热部3的下部具备对在加热部3受到冷凝后的热介质进行贮存的贮液部30a。
如图8所示，热电发电装置1C在加热部3的下部具备贮液部30a。贮液部30a是用于对在加热部3受到冷凝后的液体的热介质进行贮存的容器。贮液部30a与加热部3的出口3b连接。另外，贮液部30a经由第2连接管8与导热管6的入口6a连接。
在实施方式3中，加热部3的出口3b设置于加热部3的底部，连接于贮液部30a的上部。另外，导热管6的入口6a经由在导热管6的延伸方向(X方向)上延伸的第2连接管8而与贮液部30a的侧部连接。由此，能够将导热管6的入口6a配置于贮液部30a的上表面30aa和下表面30ab之间。即、贮液部30a配置于导热管6内的热介质的液面高度H附近。
这样，加热部3的出口3b和导热管6的入口6a经由贮液部30a和第2连接管8而连接。因此，贮液部30a在加热部3的下部对从加热部3的出口3b流入的液体的热介质进行贮存，能够将贮存的热介质经由第2连接管8排出至导热管6的入口6a。即、贮液部30a构成循环路径9的一部分。
[效果]
根据实施方式3涉及的热电发电装置1C，能够实现以下的效果。
对于热电发电装置1C，在加热部3的下部具备对在加热部3受到冷凝后的热介质进行贮存的贮液部30a。根据上述结构，能够使在加热部3冷凝后的热介质向贮液部30a流动，因此能够抑制热介质在加热部3的内部空间9a中滞留。因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件2的热阻的增大，热电元件2能够不受冷凝后的热介质妨碍地进行发电。其结果，根据热电发电装置1C，能够提高发电效率。
根据热电发电装置1C，导热管6的入口6a经由在导热管6的延伸方向(X方向)延伸的第2连接管8而连接于贮液部30a的侧部。根据上述结构，对于贮液部30a而言，能够将贮液部30a配置于在导热管6的内部空间9b流动的冷凝后的热介质的液面高度附近。因此，贮存于贮液部30a内的热介质容易流入导热管6的内部空间9b，能够抑制冷凝后的热介质在加热部3的内部空间9a中滞留。
此外，在实施方式3中，对将第2连接管8连接于贮液部30a的侧部的例子进行了说明，但并不限定于此。对于贮液部30a，只要至少贮液部30a的上表面30aa配置于比导热管6的入口6a高的位置即可。例如，也可以将贮液部30a配置于更高的位置并将第2连接管8连接于贮液部30a的下表面30ab。在该情况下，第2连接管8向上方(Z方向)弯曲而与贮液部30a的底部的下表面30ab连接。根据上述结构，容易将热介质从贮液部30a向导热管6排出，并且能够抑制热介质从导热管6向贮液部30a倒流。
在实施方式3中，对加热部3的出口3b设置于加热部3的底部的例子进行了说明，但并不限定于此。加热部3的出口3b只要设置于比热电元件2的最下端部低的位置即可，也可以设置于加热部3的侧部。另外，加热部3的出口3b和贮液部30a可以直接连结，也可以经由配管等要素进行连接。
图9表示热电发电装置1C的变形例的概略结构。如图9所示，也可以对贮液部30b的底部设置使得热介质向导热管6的入口6a流动的坡度。根据上述结构，贮存于贮液部30b的热介质变得易于向导热管6排出。由此，能够抑制冷凝后的热介质滞留于加热部3的内部空间9a。
(实施方式4)
[整体结构]
对本发明的实施方式4涉及的热电发电装置进行说明。此外，主要对实施方式4与实施方式2的不同之处进行说明。在实施方式4中，对与实施方式2相同或等同的结构，标注相同的符号进行说明。另外，在实施方式4中，省略与实施方式2重复的记载。
图10表示实施方式4涉及的热电发电装置1D的概略结构。
实施方式4与实施方式2的不同之处在于，在加热部3的底部设置有多个出口3b。
如图10所示，热电发电装置1D在加热部3的底部设置有多个出口3b。加热部3的多个出口3b在加热部3的下部与第2连接管8a连接。
在实施方式4中，4个出口3b设置于加热部3的底部。另外，第2连接管8a从导热管6的入口6a向X方向延伸、且在加热部3的下部分支为多个配管。多个配管向上方(Z方向)延伸为与加热部3的多个出口3b分别连接。
在实施方式4中，加热部3的多个出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置。因此，在第2连接管8a的另一端侧分支的多个配管的高度(Z方向的高度)比在导热管6的内部空间9b流动的冷凝后的热介质的液面高度H高。
[效果]
根据实施方式4涉及的热电发电装置1D，能够实现以下的效果。
对于热电发电装置1D，在加热部3的底部设置多个出口3b，加热部3的多个出口3b设置于比导热管6的入口6a高的位置，通过在加热部3的下部设置的第2连接管8a将加热部3的多个出口3b和导热管6的入口6a连接。根据上述结构，能够使在加热部3冷凝后的热介质从加热部3的多个出口3b通过第2连接管8a而向导热管6的入口6a流动，因此能够抑制热介质滞留于加热部3内部。因此，能够抑制因冷凝后的热介质导致的热电元件2的热阻的增大，热电元件2能够不受冷凝后的热介质妨碍地进行发电。其结果，根据热电发电装置1D，能够提高发电效率。
此外，在实施方式4中，对在加热部3的底部设置有4个出口3b的例子进行了说明，但并不限定于此。也可以在加热部3的底部设置有2个以上的出口3b。另外，加热部3的多个出口3b的一部分也可以设置于加热部3的侧部。
在实施方式4中，在第2连接管8的另一端侧设置的多个配管例如可以是弯曲的形状或圆弧形状。
以某种程度的详细性就各实施方式而说明了本发明，但是这些实施方式所公开的内容在结构的细部上可以有所变化。另外，可以在不违背本公开的权利要求书的范围及思想的前提下，实现各实施方式中要素的组合及顺序的变化。
工业上的利用可能性
本发明对于如下热电发电装置是有益的，该热电发电装置使热介质在形成于加热部以及热源部的内部的循环路径中进行循环、并交替地进行热介质的蒸发和冷凝，由此对热电元件进行加热。
符号的说明
1A、1B、1C、1D 热电发电装置
2 热电元件
3 加热部
3a 入口
3b 出口
4 冷却部
40 冷却液流路
41 冷却液流入管
42 冷却液排出管
5 流路
6 导热管
6a 入口
6b 出口
61 管状部件
62 弯折部
7 第1连接管
8、8a 第2连接管
9 循环路径
10 热电发电***
11 逆变器
12 电负载
13 容器
14 真空泵
15 热交换器
16 冷却设备
20 热电模块
30a、30b 贮液部
30aa 上表面
30ab 下表面
L1、L2、L3 热介质管路
L4、L5 冷却液管路

Claims (6)

1.一种热电发电装置，其具备将一个面设置于加热部的外侧且将另一个面设置于冷却部的热电元件，其中，
具备配置于供高温流体流动的流路的导热管，
所述加热部和所述导热管分别具有互相连通的内部空间，
所述加热部的内部空间和所述导热管的内部空间形成供热介质循环的循环路径，
供所述热介质排出的所述导热管的出口设置于比供所述热介质流入的所述导热管的入口高的位置，
所述导热管的入口设置于比所述热电元件的最下端部低的位置，
所述导热管利用所述高温流体的热而使在所述循环路径流动的所述热介质蒸发，
所述加热部使蒸发后的所述热介质冷凝。
2.根据权利要求1所述的热电发电装置，其中，
对所述加热部的底部设置使得在所述加热部的内部空间流动的所述热介质向所述加热部的出口流动的坡度。
3.根据权利要求1或2所述的热电发电装置，其中，
所述加热部的出口设置于比所述导热管的入口高的位置。
4.根据权利要求3所述的热电发电装置，其中，
还具备在所述加热部的下部对在所述加热部受到冷凝后的热介质进行贮存的贮液部，
所述贮液部与所述加热部的出口和所述导热管的入口连接。
5.根据权利要求4所述的热电发电装置，其中，
对所述贮液部的底部设置使所述热介质向所述导热管的入口流动的坡度。
6.根据权利要求3所述的热电发电装置，其中，
在所述加热部的底部设置有多个所述加热部的出口，
在所述加热部的下部设置有将所述加热部的多个出口和所述导热管的入口连接的连接管。
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