JP3626798B2 - 熱電発電設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電発電は、ゼーベック効果を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換するものであり、２種類の異なる金属により環状回路を作って、一方の接点を高温に、他方の接点を低温にすると、この環状回路に電流が流れる。熱電発電は、この現象をいう。
【０００３】
熱電発電は、２種類の金属の代わりに、ｐ型半導体及びｎ型半導体を接続したものを熱電発電素子として使用しており、この半導体素子を利用した熱電発電設備は、可動部分がなく、メンテナンスを必要とせず、静音化、コンパクト化できることから、主にボイジャー、ガリレオ等の宇宙船の電源に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱電発電設備が開発されているが、この半導体熱電発電素子は、変換効率が低くて、大きな発電量を得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処は、変換効率を高くできて、大きな発電量を得ることができる熱電発電設備を提供しようとする点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備において、前記熱電発電ユニットの高温側に排ガス熱交換器の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニットの低温側にジャケット水熱交換器の上流側の冷却水を使用するとともに、これら熱電発電ユニットの高温側および低温側にそれぞれ使用する冷却水が同一の冷却系を循環するように構成している（請求項１）。
【００１０】
また本発明は、ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備において、
前記熱電発電ユニットの高温側に排ガス熱交換器の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニットの低温側にジャケット水熱交換器の下流側の冷却水を使用するとともに、これら熱電発電ユニットの高温側および低温側にそれぞれ使用する冷却水が同一の冷却系を循環するように構成している（請求項２）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の熱電発電設備を図１〜図３に示す実施形態により説明する。図１は熱電発電ユニットを示す斜視図、図２は第１実施形態を示す系統図、図３は第２実施形態を示す系統図である。
【００１７】
先ず熱電発電ユニットを図１により説明すると、１０が熱電発電ユニット、１が熱電発電ユニット本体、２が内管、３が外管、４が高温流体、５が冷却水、６がｐ型半導体、７がｎ型半導体、８が出力電圧で、ｐ型半導体６及びｎ型半導体７を接続したものを熱電発電素子として使用しているが、一対のｐ型半導体６及びｎ型半導体７よりなる熱電発電素子の起電力は、小さいので、図１に示すように多数の対のｐ型半導体６及びｎ型半導体７を直列に接続して、これを内管２の外周面に設ける一方、内管２内（熱電発電ユニット１０の高温側）に高温流体４を流し、外管３内（熱電発電ユニット１０の低温側）に冷却水５を流して、互いの間に熱電発電に必要な温度差を生じさせ、変換効率を高くして、大きな発電量を得るようにしている。
【００１８】
なお高温流体４及び冷却水５には、コージネレーションシステムの排ガス系の排ガス及び冷却系の冷却水がある。
【００２１】
（第１実施形態）
次に本発明の熱電発電設備を図２に示す第１実施形態により説明すると、９がコージネレーションシステムのガスエンジン、１０が半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニット（図１参照）、１１が排ガス熱交換器、１２がジャケット水熱交換器、１３が温水熱交換器、１４が放熱用熱交換器、１５が放熱用冷却塔であり、熱電発電ユニット１０の高温側に排ガス熱交換器１１の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニット１０の低温側にジャケット水熱交換器１３の上流側の冷却水を使用する。
【００２２】
（第２実施形態）
次に本発明の熱電発電設備を図３に示す第２実施形態により説明すると、９がコージネレーションシステムのガスエンジン、１０が半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニット（図１参照）、１１が排ガス熱交換器、１２がジャケット水熱交換器、１３が温水熱交換器、１４が放熱用熱交換器、１５が放熱用冷却塔であり、熱電発電ユニット１０の高温側に排ガス熱交換器１１の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニット１０の低温側にジャケット水熱交換器１２の下流側の冷却水を使用する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は前記のようにガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備において、熱電発電ユニットの高温側に高温流体を流し、熱電発電ユニットの低温側に低温流体を流して、互いの間に熱電発電に必要な温度差を生じさせるので、変換効率を高くできて、大きな発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱電発電設備に使用する熱電発電ユニットの一具体例を示す斜視図である。
【図２】本発明の熱電発電設備の第１実施形態を示す系統図である。
【図３】本発明の熱電発電設備の第２実施形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 熱電発電ユニット本体
２ 内管（高温側）
３ 外管（低温側）
４ 高温流体
５ 冷却水
６ ｐ型半導体
７ ｎ型半導体
８ 出力電圧
９ ガスエンジン
１０ 熱電発電ユニット
１１ 排ガス熱交換器
１２ ジャケット水熱交換器
１３ 温水熱交換器
１４ 放熱用熱交換器
１５ 放熱用冷却塔
Claims (2)
- ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備において、
前記熱電発電ユニットの高温側に排ガス熱交換器の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニットの低温側にジャケット水熱交換器の上流側の冷却水を使用するとともに、これら熱電発電ユニットの高温側および低温側にそれぞれ使用する冷却水が同一の冷却系を循環するように構成したことを特徴とする熱電発電設備。 - ガスエンジン等を用いたコージネレーションシステムの系に配設した半導体熱電発電素子を有する熱電発電ユニットにより、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設備において、
前記熱電発電ユニットの高温側に排ガス熱交換器の下流側の冷却水を使用し、熱電発電ユニットの低温側にジャケット水熱交換器の下流側の冷却水を使用するとともに、これら熱電発電ユニットの高温側および低温側にそれぞれ使用する冷却水が同一の冷却系を循環するように構成したことを特徴とする熱電発電設備。
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