JP2003219671A - 熱電発電システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】熱電モジュールの低温側に冷却手段を設けた熱
電発電モジュールを有する熱電変換部と、ダクトを流れ
る高温流体により熱媒体を加熱して該熱媒体の蒸気を生
成する蒸発部とを備え、熱媒体の蒸気によって熱電モジ
ュールの高温側を加熱し、熱電モジュールの低温側と高
温側との温度差によって発電するよう構成したサーモサ
イフォン型の熱電発電装置を具備して成る熱電発電シス
テムを提供する 【解決手段】熱電発電システム１は、各々沸点の異なる
熱媒体Ｗ１、Ｗ２を使用する第１の熱電発電装置１０と
第２の熱電発電装置２０とを、相対的に沸点の高い熱媒
体Ｗ１を使用している第１の熱電発電装置１０から、相
対的に沸点の低い熱媒体Ｗ２を使用している第２の熱電
発電装置２０に、順次、高温流体を流通させる態様で互
いに並設することにより構成され，高温流体の熱を有効
に利用して効率良く発電する。
電発電モジュールを有する熱電変換部と、ダクトを流れ
る高温流体により熱媒体を加熱して該熱媒体の蒸気を生
成する蒸発部とを備え、熱媒体の蒸気によって熱電モジ
ュールの高温側を加熱し、熱電モジュールの低温側と高
温側との温度差によって発電するよう構成したサーモサ
イフォン型の熱電発電装置を具備して成る熱電発電シス
テムを提供する 【解決手段】熱電発電システム１は、各々沸点の異なる
熱媒体Ｗ１、Ｗ２を使用する第１の熱電発電装置１０と
第２の熱電発電装置２０とを、相対的に沸点の高い熱媒
体Ｗ１を使用している第１の熱電発電装置１０から、相
対的に沸点の低い熱媒体Ｗ２を使用している第２の熱電
発電装置２０に、順次、高温流体を流通させる態様で互
いに並設することにより構成され，高温流体の熱を有効
に利用して効率良く発電する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーモサイフォン
型の熱電発電装置を具備して成る熱電発電システムに関
する。 【０００２】 【従来の技術】熱電発電システムを構成する熱電発電装
置の一態様として、図２に示す如きサーモサイフォン型
の熱電発電装置がある。 【０００３】この熱電発電装置Ａは、蒸発部Ｂと熱電変
換部Ｃとを具備しており、上記蒸発部Ｂは、ダクトＢａ
を流通する高温流体（例えば、ディーゼルエンジン等か
らの排ガス）で伝熱管Ｂｂ、Ｂｂ…を炙り、貯留部Ｂｃ
に貯留された熱媒体Ｗを加熱することで、熱媒体の蒸気
を生成するものである。 【０００４】一方、熱電変換部Ｃは、上記蒸発部Ｂと連
通するチャンバＣａに熱電発電モジュールＤを収容して
成り、この熱電発電モジュールＤは、熱電モジュールＥ
と水冷板(冷却手段)Ｆとを備えている。 【０００５】熱電発電モジュールＤを構成する熱電モジ
ュールＥは、図３に示す如く、Ｐ型半導体ＳｐとＮ型半
導体Ｓｎとを、電極Ｔｈと電極Ｔｃとによって電気的に
直列(熱源に対して並列)に接続した熱電素子集合体であ
り、上記水冷板Ｆは熱電モジュールＥの低温側(電極Ｔ
ｃ側)にグリース等を介して結合されている。 【０００６】上述した熱電発電装置Ａにおいて、蒸発部
Ｂで生成された熱媒体の蒸気は、熱電変換部Ｃのチャン
バＣａ内に供給され、図２中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如
く、熱電発電モジュールＤ(熱電モジュールＥ)の表面に
倣って上昇して行く。 【０００７】そして、熱媒体の蒸気が熱電発電モジュー
ルＤの表面に触れて凝縮する際、熱を放出して熱電モジ
ュールＥの高温側を加熱することにより、水冷板Ｆで冷
却されている熱電モジュールＥの低温側(電極Ｔｃ側)と
の温度差に基づいて、熱電モジュールＥを構成するＰ型
半導体ＳｐおよびＮ型半導体Ｓｎが動作して発電が行わ
れる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した熱
電発電装置Ａにおいて、使用されている熱媒体Ｗの沸点
が２１５℃であり、ダクトＢａを流通する高温流体の温
度が５００℃であった場合、上記ダクトＢａに流入した
５００℃の高温流体は、熱媒体Ｗを沸騰させてダクトＢ
ａを通過した時点で、上記熱媒体Ｗの沸点近くにまで温
度が降下することとなる。 【０００９】ここで、ダクトＢａを通過した後の高温流
体の温度が熱媒体Ｗの沸点近傍であると言うことは、ダ
クトＢａに流入する以前の５００℃の高温流体における
熱量のうち、６０％前後の熱量が熱媒体Ｗを沸騰させる
のに使用されるものの、残りの４０％前後の熱量は無為
に捨てられていることとなり、熱源である高温流体から
の熱の利用効率は、決して大きいものとは言えないのが
現状であった。 【００１０】本発明は上記実状に鑑みて、高温流体の熱
を有効に利用して効率良く発電することの可能な熱電発
電システムの提供を目的とするものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するべく、本発明に関わる熱電発電システムは、熱電
モジュールの低温側に冷却手段を設けた熱電発電モジュ
ールを有する熱電変換部と、ダクトを流れる高温流体に
より熱媒体を加熱して該熱媒体の蒸気を生成する蒸発部
とを備え、熱媒体の蒸気によって熱電モジュールの高温
側を加熱し、熱電モジュールの低温側と高温側との温度
差によって発電するよう構成したサーモサイフォン型の
熱電発電装置を具備して成る熱電発電システムであっ
て、各々沸点の異なる熱媒体を使用する２機以上の熱電
発電装置を、相対的に沸点の高い熱媒体を使用している
熱電発電装置から、相対的に沸点の低い熱媒体を使用し
ている熱電発電装置に、順次、高温流体を流通させる態
様で互いに並設したことを特徴としている。上記構成に
よれば、沸点の高い熱媒体を使用する熱電発電装置を通
過して温度の低下した高温流体を、次いで沸点の低い熱
媒体を使用する熱電発電装置に供給することで、各々の
熱電発電装置において高温流体の熱量を高い効率で回収
することができ、もって本発明の熱電発電システムによ
れば、高温流体の熱を有効に利用して効率良く発電する
ことが可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に関わる
熱電発電システムの一実施例を示しており、この熱電発
電システム１は、後に詳述する態様で互いに並設され
た、第１の熱電発電装置１０と、第２の熱電発電装置２
０とを具備している。 【００１３】上記第１の熱電発電装置１０は、蒸発部１
１と熱電変換部１２とを具備しており、上記蒸発部１１
は、ダクト１１ｄの内部に設けられて熱媒体Ｗ１を貯留
する貯留部１１ｔと、該貯留部１１ｔを貫通する多数の
伝熱管１１ｐ、１１ｐ…とを備え、ダクト１１ｄを流通
する高温流体（例えば、ディーゼルエンジン等からの排
ガス）によって伝熱管１１ｐ、１１ｐ…を炙り、貯留部
１１ｔに貯留されている熱媒体Ｗ１を加熱することで、
該熱媒体Ｗ１の蒸気を生成するよう構成されている。 【００１４】ここで、第１の熱電発電装置１０において
は、５００℃の高温流体に対して、沸点が２１５℃のフ
ロリナート(登録商標：フッ素系不活性液体)が、熱媒体
Ｗ１として使用されている。 【００１５】上記熱電変換部１２は、上記蒸発部１１と
連通するチャンバ１２ｃを備え、該チャンバ１２ｃの内
部には熱電発電モジュール１２ｅが収容されており、こ
の熱電発電モジュール１２ｅは、水冷板（冷却手段）１
２ｊの両面に熱電モジュール１２ｍ，１２ｍを設置する
ことにより構成されている。 【００１６】なお、熱電発電モジュール１２ｅにおける
熱電モジュール１２ｍの構成、および熱電発電モジュー
ル１２ｅによる発電の原理に関しては、図２および図３
に示した従来の熱電発電モジュールＤと基本的に変わる
ところはないので、詳細な説明は省略する。 【００１７】一方、上記第２の熱電発電装置２０は、上
述した第１の熱電発電装置１０と同様に、蒸発部２１と
熱電変換部２２とを具備しており、上記蒸発部２１は、
ダクト２１ｄの内部に設けられて熱媒体Ｗ２を貯留する
貯留部２１ｔと、この貯留部２１ｔを貫通する多数の伝
熱管２１ｐ、２１ｐ…とを備え、ダクト２１ｄを流通す
る高温流体によって伝熱管２１ｐ、２１ｐ…を炙り、貯
留部２１ｔに貯留されている熱媒体Ｗ２を加熱すること
で、該熱媒体Ｗ２の蒸気を生成するよう構成されてい
る。 【００１８】ここで、第２の熱電発電装置２０において
は、５００℃の高温流体に対して、沸点が１５５℃のフ
ロリナート(登録商標：フッ素系不活性液体)が、熱媒体
Ｗ２として使用されている。すなわち、第２の熱電発電
装置２０においては、第１の熱電発電装置１０で使用さ
れている熱媒体Ｗ１よりも沸点の低い熱媒体Ｗ２が使用
されている。 【００１９】上記第２の熱電発電装置２０における熱電
変換部２２は、上述した蒸発部２１と連通するチャンバ
２２ｃを備え、該チャンバ２２ｃの内部には熱電発電モ
ジュール２２ｅが収容されており、この熱電発電モジュ
ール２２ｅは、水冷板（冷却手段）２２ｊの両面に熱電
モジュール２２ｍ，２２ｍを設置することにより構成さ
れている。 【００２０】なお、熱電発電モジュール２２ｅにおける
熱電モジュール２２ｍの構成、および熱電発電モジュー
ル２２ｅによる発電の原理に関しては、図２および図３
に示した従来の熱電発電モジュールＤと基本的に変わる
ところはないので、詳細な説明は省略する。 【００２１】ここで、上述した第２の熱電発電装置２０
における蒸発部２１のダクト２１ｄは、第１の熱電発電
装置１０における蒸発部１１のダクト１１ｄの下流側
（図中左側）に接続されている。 【００２２】すなわち、上記第１の熱電発電装置１０と
第２の熱電発電装置２０とは、沸点の高い熱媒体Ｗ１を
使用する第１の熱電発電装置１０におけるダクト１１ｄ
を流通した高温流体が、次いで沸点の低い熱媒体Ｗ２を
使用する第２の熱電発電装置２０におけるダクト２１ｄ
を流通する態様で互いに並設されている。 【００２３】上述した如き熱電発電システム１の稼働
時、図示していないディーゼルエンジン等から排出され
る高温流体(排ガス)が、図中に矢印ｈで示す如く第１の
熱電発電装置１０における蒸発部１１のダクト１１ｄに
導入されると、該ダクト１１ｄを流通する高温流体が伝
熱管１１ｐ、１１ｐ…を炙り、貯留部１１ｔに貯留され
た熱媒体Ｗ１を加熱することで該熱媒体Ｗ１の蒸気が生
成される。 【００２４】蒸発部１１で生成された熱媒体Ｗ１の蒸気
は、熱電変換部１２のチャンバ１２ｃ内に供給され、図
中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如く上昇して行き、熱電発電
モジュール１２ｅ(熱電モジュール１２ｍ)の表面に触れ
て凝縮する際、熱を放出して熱電モジュール１２ｍの高
温側を加熱することにより、水冷板１２ｊで冷却されて
いる熱電モジュール１２ｍの低温側との温度差に基づい
て発電が行われる。 【００２５】このとき、上記第１の熱電発電装置１０に
使用されている熱媒体Ｗ１の沸点が２１５℃であること
から、上記ダクト１１ｄに流入する前に５００℃であっ
た高温流体は、図中の矢印ｉで示す如く上記ダクト１１
ｄを通過した時点で、熱媒体Ｗ１の沸点近傍にまで温度
が降下するよう熱的設計が為されている。 【００２６】次いで、上述したように熱媒体Ｗ１の沸点
近傍にまで温度の降下した高温流体（排ガス）が、図中
に矢印ｊで示す如く第２の熱電発電装置２０における蒸
発部２１のダクト２１ｄに導入されると、該ダクト２１
ｄを流通する高温流体が伝熱管２１ｐ、２１ｐ…を炙
り、貯留部２１ｔに貯留された熱媒体Ｗ２を加熱するこ
とで該熱媒体Ｗ２の蒸気が生成される。 【００２７】蒸発部２１で生成された熱媒体Ｗ２の蒸気
は、熱電変換部２２のチャンバ２２ｃ内に供給され、図
中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如く上昇して行き、熱電発電
モジュール２２ｅ(熱電モジュール２２ｍ)の表面に触れ
て凝縮する際、熱を放出して熱電モジュール２２ｍの高
温側を加熱することにより、水冷板２２ｊで冷却されて
いる熱電モジュール２２ｍの低温側との温度差に基づい
て発電が行われる。 【００２８】このとき、上記第２の熱電発電装置２０に
使用されている熱媒体Ｗ２の沸点が１５５℃であること
から、上記ダクト２１ｄに流入する前に熱媒体Ｗ１の沸
点近傍であった高温流体は、図中の矢印ｋで示す如く上
記ダクト２１ｄを通過した時点で、熱媒体Ｗ２の沸点近
傍にまで温度が降下することとなる。 【００２９】ここで、第２の熱電発電装置２０における
ダクト２１ｄを通過した後の高温流体の温度が熱媒体Ｗ
２の沸点近傍であると言うことは、第１の熱電発電装置
１０におけるダクト１１ｄに流入する以前に５００℃で
あった高温流体の熱量のうち、７５％前後もの熱量が第
１の熱電発電装置１０と第２の熱電発電装置２０とにお
いて発電に使用されたことに他ならない。 【００３０】このように、上述した構成の熱電発電シス
テム１によれば、沸点の高い熱媒体Ｗ１を使用する第１
の熱電発電装置１０を通過して温度の低下した高温流体
を、次いで沸点の低い熱媒体Ｗ２を使用する第２の熱電
発電装置２０に供給することで、各々の熱電発電装置１
０、２０において高温流体の熱量を高い効率で回収する
ことができ、もって高温流体の熱を有効に利用して効率
良く発電することが可能となる。 【００３１】なお、上述した実施例の熱電発電システム
１では、第１の熱電発電装置１０に沸点が２１５℃の熱
媒体Ｗ１、第２の熱電発電装置２０に沸点が１５５℃の
熱媒体Ｗ２を使用しているが、熱源としての高温流体に
おける温度等の諸条件に鑑みて、各々の熱電発電装置
(１０、２０)において適宜な沸点の熱媒体を採用し得る
ことは勿論である。 【００３２】また、上述した実施例の熱電発電システム
１は、沸点の異なる熱媒体（Ｗ１、Ｗ２）を使用した２
機の熱電発電装置（１０、２０）を併設することによっ
て構築されているが、熱源としての高温流体における温
度等、諸条件によっては各熱電発電装置に使用される熱
媒体の沸点を適宜に設定することにより、３機以上の熱
電発電装置を並設して熱電発電システムを構築すること
も可能である。 【００３３】さらに、上述した実施例では、熱媒体(Ｗ
１、Ｗ２)としてフロリナート（登録商標：フッ素系不
活性液体）を採用しているが、熱伝導率および潜熱の大
きく所望する沸点を選択し得るものであれば、例えばガ
ルデン（登録商標：フッ素系不活性液体）や水(純水)
等、適宜な液体を熱媒体として採用し得ることは言うま
でもない。
型の熱電発電装置を具備して成る熱電発電システムに関
する。 【０００２】 【従来の技術】熱電発電システムを構成する熱電発電装
置の一態様として、図２に示す如きサーモサイフォン型
の熱電発電装置がある。 【０００３】この熱電発電装置Ａは、蒸発部Ｂと熱電変
換部Ｃとを具備しており、上記蒸発部Ｂは、ダクトＢａ
を流通する高温流体（例えば、ディーゼルエンジン等か
らの排ガス）で伝熱管Ｂｂ、Ｂｂ…を炙り、貯留部Ｂｃ
に貯留された熱媒体Ｗを加熱することで、熱媒体の蒸気
を生成するものである。 【０００４】一方、熱電変換部Ｃは、上記蒸発部Ｂと連
通するチャンバＣａに熱電発電モジュールＤを収容して
成り、この熱電発電モジュールＤは、熱電モジュールＥ
と水冷板(冷却手段)Ｆとを備えている。 【０００５】熱電発電モジュールＤを構成する熱電モジ
ュールＥは、図３に示す如く、Ｐ型半導体ＳｐとＮ型半
導体Ｓｎとを、電極Ｔｈと電極Ｔｃとによって電気的に
直列(熱源に対して並列)に接続した熱電素子集合体であ
り、上記水冷板Ｆは熱電モジュールＥの低温側(電極Ｔ
ｃ側)にグリース等を介して結合されている。 【０００６】上述した熱電発電装置Ａにおいて、蒸発部
Ｂで生成された熱媒体の蒸気は、熱電変換部Ｃのチャン
バＣａ内に供給され、図２中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如
く、熱電発電モジュールＤ(熱電モジュールＥ)の表面に
倣って上昇して行く。 【０００７】そして、熱媒体の蒸気が熱電発電モジュー
ルＤの表面に触れて凝縮する際、熱を放出して熱電モジ
ュールＥの高温側を加熱することにより、水冷板Ｆで冷
却されている熱電モジュールＥの低温側(電極Ｔｃ側)と
の温度差に基づいて、熱電モジュールＥを構成するＰ型
半導体ＳｐおよびＮ型半導体Ｓｎが動作して発電が行わ
れる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した熱
電発電装置Ａにおいて、使用されている熱媒体Ｗの沸点
が２１５℃であり、ダクトＢａを流通する高温流体の温
度が５００℃であった場合、上記ダクトＢａに流入した
５００℃の高温流体は、熱媒体Ｗを沸騰させてダクトＢ
ａを通過した時点で、上記熱媒体Ｗの沸点近くにまで温
度が降下することとなる。 【０００９】ここで、ダクトＢａを通過した後の高温流
体の温度が熱媒体Ｗの沸点近傍であると言うことは、ダ
クトＢａに流入する以前の５００℃の高温流体における
熱量のうち、６０％前後の熱量が熱媒体Ｗを沸騰させる
のに使用されるものの、残りの４０％前後の熱量は無為
に捨てられていることとなり、熱源である高温流体から
の熱の利用効率は、決して大きいものとは言えないのが
現状であった。 【００１０】本発明は上記実状に鑑みて、高温流体の熱
を有効に利用して効率良く発電することの可能な熱電発
電システムの提供を目的とするものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するべく、本発明に関わる熱電発電システムは、熱電
モジュールの低温側に冷却手段を設けた熱電発電モジュ
ールを有する熱電変換部と、ダクトを流れる高温流体に
より熱媒体を加熱して該熱媒体の蒸気を生成する蒸発部
とを備え、熱媒体の蒸気によって熱電モジュールの高温
側を加熱し、熱電モジュールの低温側と高温側との温度
差によって発電するよう構成したサーモサイフォン型の
熱電発電装置を具備して成る熱電発電システムであっ
て、各々沸点の異なる熱媒体を使用する２機以上の熱電
発電装置を、相対的に沸点の高い熱媒体を使用している
熱電発電装置から、相対的に沸点の低い熱媒体を使用し
ている熱電発電装置に、順次、高温流体を流通させる態
様で互いに並設したことを特徴としている。上記構成に
よれば、沸点の高い熱媒体を使用する熱電発電装置を通
過して温度の低下した高温流体を、次いで沸点の低い熱
媒体を使用する熱電発電装置に供給することで、各々の
熱電発電装置において高温流体の熱量を高い効率で回収
することができ、もって本発明の熱電発電システムによ
れば、高温流体の熱を有効に利用して効率良く発電する
ことが可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に関わる
熱電発電システムの一実施例を示しており、この熱電発
電システム１は、後に詳述する態様で互いに並設され
た、第１の熱電発電装置１０と、第２の熱電発電装置２
０とを具備している。 【００１３】上記第１の熱電発電装置１０は、蒸発部１
１と熱電変換部１２とを具備しており、上記蒸発部１１
は、ダクト１１ｄの内部に設けられて熱媒体Ｗ１を貯留
する貯留部１１ｔと、該貯留部１１ｔを貫通する多数の
伝熱管１１ｐ、１１ｐ…とを備え、ダクト１１ｄを流通
する高温流体（例えば、ディーゼルエンジン等からの排
ガス）によって伝熱管１１ｐ、１１ｐ…を炙り、貯留部
１１ｔに貯留されている熱媒体Ｗ１を加熱することで、
該熱媒体Ｗ１の蒸気を生成するよう構成されている。 【００１４】ここで、第１の熱電発電装置１０において
は、５００℃の高温流体に対して、沸点が２１５℃のフ
ロリナート(登録商標：フッ素系不活性液体)が、熱媒体
Ｗ１として使用されている。 【００１５】上記熱電変換部１２は、上記蒸発部１１と
連通するチャンバ１２ｃを備え、該チャンバ１２ｃの内
部には熱電発電モジュール１２ｅが収容されており、こ
の熱電発電モジュール１２ｅは、水冷板（冷却手段）１
２ｊの両面に熱電モジュール１２ｍ，１２ｍを設置する
ことにより構成されている。 【００１６】なお、熱電発電モジュール１２ｅにおける
熱電モジュール１２ｍの構成、および熱電発電モジュー
ル１２ｅによる発電の原理に関しては、図２および図３
に示した従来の熱電発電モジュールＤと基本的に変わる
ところはないので、詳細な説明は省略する。 【００１７】一方、上記第２の熱電発電装置２０は、上
述した第１の熱電発電装置１０と同様に、蒸発部２１と
熱電変換部２２とを具備しており、上記蒸発部２１は、
ダクト２１ｄの内部に設けられて熱媒体Ｗ２を貯留する
貯留部２１ｔと、この貯留部２１ｔを貫通する多数の伝
熱管２１ｐ、２１ｐ…とを備え、ダクト２１ｄを流通す
る高温流体によって伝熱管２１ｐ、２１ｐ…を炙り、貯
留部２１ｔに貯留されている熱媒体Ｗ２を加熱すること
で、該熱媒体Ｗ２の蒸気を生成するよう構成されてい
る。 【００１８】ここで、第２の熱電発電装置２０において
は、５００℃の高温流体に対して、沸点が１５５℃のフ
ロリナート(登録商標：フッ素系不活性液体)が、熱媒体
Ｗ２として使用されている。すなわち、第２の熱電発電
装置２０においては、第１の熱電発電装置１０で使用さ
れている熱媒体Ｗ１よりも沸点の低い熱媒体Ｗ２が使用
されている。 【００１９】上記第２の熱電発電装置２０における熱電
変換部２２は、上述した蒸発部２１と連通するチャンバ
２２ｃを備え、該チャンバ２２ｃの内部には熱電発電モ
ジュール２２ｅが収容されており、この熱電発電モジュ
ール２２ｅは、水冷板（冷却手段）２２ｊの両面に熱電
モジュール２２ｍ，２２ｍを設置することにより構成さ
れている。 【００２０】なお、熱電発電モジュール２２ｅにおける
熱電モジュール２２ｍの構成、および熱電発電モジュー
ル２２ｅによる発電の原理に関しては、図２および図３
に示した従来の熱電発電モジュールＤと基本的に変わる
ところはないので、詳細な説明は省略する。 【００２１】ここで、上述した第２の熱電発電装置２０
における蒸発部２１のダクト２１ｄは、第１の熱電発電
装置１０における蒸発部１１のダクト１１ｄの下流側
（図中左側）に接続されている。 【００２２】すなわち、上記第１の熱電発電装置１０と
第２の熱電発電装置２０とは、沸点の高い熱媒体Ｗ１を
使用する第１の熱電発電装置１０におけるダクト１１ｄ
を流通した高温流体が、次いで沸点の低い熱媒体Ｗ２を
使用する第２の熱電発電装置２０におけるダクト２１ｄ
を流通する態様で互いに並設されている。 【００２３】上述した如き熱電発電システム１の稼働
時、図示していないディーゼルエンジン等から排出され
る高温流体(排ガス)が、図中に矢印ｈで示す如く第１の
熱電発電装置１０における蒸発部１１のダクト１１ｄに
導入されると、該ダクト１１ｄを流通する高温流体が伝
熱管１１ｐ、１１ｐ…を炙り、貯留部１１ｔに貯留され
た熱媒体Ｗ１を加熱することで該熱媒体Ｗ１の蒸気が生
成される。 【００２４】蒸発部１１で生成された熱媒体Ｗ１の蒸気
は、熱電変換部１２のチャンバ１２ｃ内に供給され、図
中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如く上昇して行き、熱電発電
モジュール１２ｅ(熱電モジュール１２ｍ)の表面に触れ
て凝縮する際、熱を放出して熱電モジュール１２ｍの高
温側を加熱することにより、水冷板１２ｊで冷却されて
いる熱電モジュール１２ｍの低温側との温度差に基づい
て発電が行われる。 【００２５】このとき、上記第１の熱電発電装置１０に
使用されている熱媒体Ｗ１の沸点が２１５℃であること
から、上記ダクト１１ｄに流入する前に５００℃であっ
た高温流体は、図中の矢印ｉで示す如く上記ダクト１１
ｄを通過した時点で、熱媒体Ｗ１の沸点近傍にまで温度
が降下するよう熱的設計が為されている。 【００２６】次いで、上述したように熱媒体Ｗ１の沸点
近傍にまで温度の降下した高温流体（排ガス）が、図中
に矢印ｊで示す如く第２の熱電発電装置２０における蒸
発部２１のダクト２１ｄに導入されると、該ダクト２１
ｄを流通する高温流体が伝熱管２１ｐ、２１ｐ…を炙
り、貯留部２１ｔに貯留された熱媒体Ｗ２を加熱するこ
とで該熱媒体Ｗ２の蒸気が生成される。 【００２７】蒸発部２１で生成された熱媒体Ｗ２の蒸気
は、熱電変換部２２のチャンバ２２ｃ内に供給され、図
中に矢印ａ，ｂ，ｃで示す如く上昇して行き、熱電発電
モジュール２２ｅ(熱電モジュール２２ｍ)の表面に触れ
て凝縮する際、熱を放出して熱電モジュール２２ｍの高
温側を加熱することにより、水冷板２２ｊで冷却されて
いる熱電モジュール２２ｍの低温側との温度差に基づい
て発電が行われる。 【００２８】このとき、上記第２の熱電発電装置２０に
使用されている熱媒体Ｗ２の沸点が１５５℃であること
から、上記ダクト２１ｄに流入する前に熱媒体Ｗ１の沸
点近傍であった高温流体は、図中の矢印ｋで示す如く上
記ダクト２１ｄを通過した時点で、熱媒体Ｗ２の沸点近
傍にまで温度が降下することとなる。 【００２９】ここで、第２の熱電発電装置２０における
ダクト２１ｄを通過した後の高温流体の温度が熱媒体Ｗ
２の沸点近傍であると言うことは、第１の熱電発電装置
１０におけるダクト１１ｄに流入する以前に５００℃で
あった高温流体の熱量のうち、７５％前後もの熱量が第
１の熱電発電装置１０と第２の熱電発電装置２０とにお
いて発電に使用されたことに他ならない。 【００３０】このように、上述した構成の熱電発電シス
テム１によれば、沸点の高い熱媒体Ｗ１を使用する第１
の熱電発電装置１０を通過して温度の低下した高温流体
を、次いで沸点の低い熱媒体Ｗ２を使用する第２の熱電
発電装置２０に供給することで、各々の熱電発電装置１
０、２０において高温流体の熱量を高い効率で回収する
ことができ、もって高温流体の熱を有効に利用して効率
良く発電することが可能となる。 【００３１】なお、上述した実施例の熱電発電システム
１では、第１の熱電発電装置１０に沸点が２１５℃の熱
媒体Ｗ１、第２の熱電発電装置２０に沸点が１５５℃の
熱媒体Ｗ２を使用しているが、熱源としての高温流体に
おける温度等の諸条件に鑑みて、各々の熱電発電装置
(１０、２０)において適宜な沸点の熱媒体を採用し得る
ことは勿論である。 【００３２】また、上述した実施例の熱電発電システム
１は、沸点の異なる熱媒体（Ｗ１、Ｗ２）を使用した２
機の熱電発電装置（１０、２０）を併設することによっ
て構築されているが、熱源としての高温流体における温
度等、諸条件によっては各熱電発電装置に使用される熱
媒体の沸点を適宜に設定することにより、３機以上の熱
電発電装置を並設して熱電発電システムを構築すること
も可能である。 【００３３】さらに、上述した実施例では、熱媒体(Ｗ
１、Ｗ２)としてフロリナート（登録商標：フッ素系不
活性液体）を採用しているが、熱伝導率および潜熱の大
きく所望する沸点を選択し得るものであれば、例えばガ
ルデン（登録商標：フッ素系不活性液体）や水(純水)
等、適宜な液体を熱媒体として採用し得ることは言うま
でもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる熱電発電システムの実施例を示
す概念図。 【図２】従来の熱電発電装置を示す概念図。 【図３】熱電発電モジュールを示す概念図。 【符号の説明】 １…熱電発電システム、 １０…第１の熱電発電装置、 １１…蒸発部、 １１ｄ…ダクト、 １２…熱電変換部、 １２ｅ…熱電発電モジュール、 １２ｍ…熱電モジュール、 ２０…第２の熱電発電装置、 ２１…蒸発部、 ２１ｄ…ダクト、 ２２…熱電変換部、 ２２ｅ…熱電発電モジュール、 ２２ｍ…熱電モジュール、 Ｗ１…熱媒体、 Ｗ２…熱媒体。
す概念図。 【図２】従来の熱電発電装置を示す概念図。 【図３】熱電発電モジュールを示す概念図。 【符号の説明】 １…熱電発電システム、 １０…第１の熱電発電装置、 １１…蒸発部、 １１ｄ…ダクト、 １２…熱電変換部、 １２ｅ…熱電発電モジュール、 １２ｍ…熱電モジュール、 ２０…第２の熱電発電装置、 ２１…蒸発部、 ２１ｄ…ダクト、 ２２…熱電変換部、 ２２ｅ…熱電発電モジュール、 ２２ｍ…熱電モジュール、 Ｗ１…熱媒体、 Ｗ２…熱媒体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 熱電モジュールの低温側に冷却手段を
設けた熱電発電モジュールを有する熱電変換部と、ダク
トを流通する高温流体により熱媒体を加熱して該熱媒体
の蒸気を生成する蒸発部とを備え、前記熱媒体の蒸気に
よって前記熱電モジュールの高温側を加熱し、前記熱電
モジュールの低温側と高温側との温度差によって発電す
るよう構成したサーモサイフォン型の熱電発電装置を具
備して成る熱電発電システムであって、 各々沸点の異なる熱媒体を使用する２機以上の熱電発電
装置を、相対的に沸点の高い熱媒体を使用している熱電
発電装置から、相対的に沸点の低い熱媒体を使用してい
る熱電発電装置に、順次、高温流体を流通させる態様で
互いに並設して成ることを特徴とする熱電発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015722A JP2003219671A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 熱電発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015722A JP2003219671A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 熱電発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003219671A true JP2003219671A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27652022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002015722A Pending JP2003219671A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 熱電発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003219671A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006040853B3 (de) * | 2006-08-31 | 2008-02-14 | Siemens Ag | Einrichtung der Thermoelektrik mit einem thermoelektrischen Generator und Mitteln zur Temperaturbegrenzung an dem Generator |
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-
2002
- 2002-01-24 JP JP2002015722A patent/JP2003219671A/ja active Pending
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