JPH05343751A

JPH05343751A - 熱発電装置

Info

Publication number: JPH05343751A
Application number: JP4144386A
Authority: JP
Inventors: Masato Itakura; 倉正人板
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本発明は、熱発電素子の放熱効率向上を目的
とする。【構成】熱発電素子１１の集熱面１７に集熱装置２２
を熱的に結合し、熱発電素子１１の放熱面１６に大気圧
に開放される冷却水タンク２３を熱的に結合する。そし
て、水道口から冷却水タンクにフロート弁２７を介して
冷却水を供給することで、冷却水タンク内の冷却水量を
一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱発電装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係わる従来技術として、例えば
実開昭６３−１７５１４９号公報に開示された「転炉の
放熱回収装置」がある。この従来技術を説明すると、製
鋼用の転炉の外壁面周囲に転炉を覆うように冷却水路を
形成する。そして、転炉の外壁面上に熱発電素子の集熱
面を熱的に接触させ、熱発電素子の放熱面を冷却水路と
熱的に接触させる。従って、製鋼時の高熱によって熱発
電素子の集熱面が高温まで加熱され、冷却水路を流れる
冷却水によって熱発電素子の放熱面が低温に冷却され
る。この結果、熱発電素子の放熱面と集熱面との間には
ある温度差が生じ、熱発電素子の出力ライン間に電力が
発生する。

【０００３】ところが、転炉の発生熱量は非常に大きく
冷却水路には多量の冷却水が供給されなければならず、
外部にポンプ等の冷却水供給装置が必要となる。また、
冷却水を循環させて使用するためには外部に冷却水の放
熱器が必要となり、その構成が複雑になるおそれがあ
る。更に、熱発電素子が出力する電力を単なる信号源と
して用いる場合には特に問題ないが、電源として利用す
るためには外部にポンプのようなエネルギー損失源があ
ると、システム全体で電力の発生効率が低下するという
不具合を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では熱
発電素子の発電効率向上を、その技術的課題とする。

【０００５】

【発明の構成】

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、集
熱面および放熱面を有する熱発電素子と、集熱面と熱的
に結合する集熱装置と、放熱面と熱的に結合し、大気圧
に開放される冷却水タンクと、冷却水タンクに冷却水を
供給する水道口と、水道口を開閉し、冷却水タンクの冷
却水面を一定に保つ弁手段とからなる熱発電装置を構成
したことである。

【０００７】

【作用】上述した本発明の技術的手段によれば、水道口
から供給された冷却水が冷却水タンクに貯められ、冷却
水の沸騰により熱発電素子の放熱面が冷却される。同時
に、集熱面は集熱装置により昇温するため、放熱面と集
熱面との間に温度差が生じ、熱発電素子に電力が発生す
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。

【０００９】図１において、熱発電素子１１は、Ｐ型半
導体１２とＮ型半導体１３を２枚の基板１４上に形成さ
れた電極１５を用いて直列に接続（一般に複数組）して
構成されている。ここで、図示上側の基板１４が放熱面
１６として、図示下側の基板１４が集熱面１７として作
用する。そして、放熱面１６と集熱面１７との間に任意
の温度差を与えることで電極１５の両端に接続された出
力ライン１８，１９間に電位差が発生する。また、Ｐ型
半導体１２およびＮ型半導体１３は例えば鉛・テルル系
の半導体で形成され、基板１４は例えばアルミナ等を混
ぜたセラミックスによって形成され電気的絶縁性を有
し、電極１５は例えば銅等の熱伝導性，電気伝導性に優
れた材料から形成される。但し、Ｐ型半導体１２および
Ｎ型半導体１３の材質は、用いられる温度領域に応じて
適宜使い分けられる。

【００１０】以上のような構成をもつ熱発電素子１１が
以下に説明する各実施例に共通して用いられる。

【００１１】図２に示す第１実施例の熱発電装置２０に
おいて、熱発電素子１１の放熱面１６には放熱装置２１
が熱的に結合し、集熱面１７には集熱装置２２が熱的に
結合している。放熱装置２１において、熱発電素子１１
の放熱面１６側の基板１４は冷却水タンク２３の下底面
を一体的に形成している。但し、基板１４と別体で形成
された冷却水タンク２３を基板１４と接着やその他の方
法で熱的に結合してもよい。冷却水タンク２３は大気開
放とされ、冷却水が１００℃で沸騰するように構成され
ている。そして、冷却水タンク２３は接続管２４を介し
てサブ冷却水タンク２５と連通している。サブ冷却水タ
ンク２５には例えば上水道の水道口２６が開口してお
り、フロート弁（弁手段）２７により冷却水タンク２３
およびサブ冷却水タンク２５の冷却水面が一定となるよ
うに開閉制御される。フロート弁２７は公知のもので、
冷却水面の上下動に追従するフロート２８，レバー２９
および水道管３０内の図示しない弁体からなる。

【００１２】一方、集熱装置２２において、集熱面１７
と金属製で半球状の集熱器３５とが接着やその他の方法
で熱的に結合している。但し、集熱器３５の材質は熱伝
導率が高ければ何でもよく、金属製の場合には例えばア
ルミや銅などが用いられる。

【００１３】また、集熱器３５の形状は特に半球状に限
定されるものではなく、集熱効率に優れた形状ならばど
んな形状でもよい。集熱器３５はパラボラ３６と向かい
合っており、パラボラ３６により集められた太陽光が集
熱器３５に集められ、集熱器３５が高温度に加熱され
る。尚、本実施例では集熱装置２２として太陽熱を利用
したものを示したが、集熱装置２２の熱源として太陽熱
に限定するものではなく、放熱装置２１との間に温度差
を形成するものならばどんなものでもよい。

【００１４】以上の構成を有する熱発電装置２０の作動
について説明する。太陽光はパラボラ３６によって集熱
器３５に集められ、集熱器３５が高温度に加熱される。
従って、集熱器３５と熱的に結合している熱発電素子１
１の集熱面１７も高温度に加熱される。一方、フロート
弁２７によって冷却水面が一定に保たれている冷却水タ
ンク２３の冷却作用によって熱発電素子１１の放熱面１
６が集熱面１７に比べて低温度とされる。この結果、熱
発電素子１１の放熱面１６と集熱面１７との間には温度
差が生じ、出力ライン１８，１９間に電位差が発生す
る。

【００１５】また、集熱面１７の高温は熱発電素子１１
内を伝導して放熱面１６側に伝わり放熱面１６の温度が
上昇していくが、冷却水の沸点である１００℃以上には
ならない。そして、放熱面１６温度が１００℃となった
後は、冷却水タンク２３内の冷却水が放熱面１６にて沸
騰するため、このときに放熱面１６から蒸発による気化
潜熱によって熱を奪い放熱面１６を冷却する。なお、冷
却水の蒸発に伴って冷却水タンク２３の冷却水量が減少
するが、フロート弁２７が開くことでサブ冷却水タンク
２５および接続管２４を介してその減少分だけ補給さ
れ、冷却水タンク２３内の冷却水は常時一定量に保持さ
れる。特に、この実施例によれば冷却水が放熱面１６全
体と直接接触しており、放熱面１６の冷却効率が非常に
高い。

【００１６】次に、図３において第２実施例の熱発電装
置４０を示すが、第１実施例の同一の部分については同
一の番号符号を付すことで説明を省略する。尚、本第２
実施例では第１実施例とは逆に、熱発電素子１１の放熱
面１６が下面に集熱面１７が上面に位置している。

【００１７】熱発電素子１１の放熱面１６には放熱装置
４１が熱的に結合し、集熱面１７には集熱装置４２が熱
的に結合している。放熱装置４１において、冷却水タン
ク２３にはスポンジ等の多孔質で弾性を有する材料から
なる保水材４５が浸漬され、熱発電素子１１の放熱面１
６と弾性をもって接触している。一方、集熱装置４２に
おいて、集熱器３５はレンズ４６と向かい合っており、
レンズ４６により集められた太陽光が集熱器３５に集め
られ、集熱器３５が高温度に加熱される。

【００１８】以上の構成を有する熱発電装置２０の作動
について説明するが、第１実施例と実質的に同一の作動
については説明を省略する。太陽光はレンズ４６によっ
て集熱器３５に集められ、集熱器３５および熱発電素子
１１の集熱面１７が高温度に加熱される。一方、冷却水
タンク２３内の冷却水が保水材４５にて毛細管現象によ
り放熱面１６へと吸い上げられ、放熱面１６が集熱面１
７に比べて低温度とされる。この結果、熱発電素子１１
の放熱面１６と集熱面１７との間には温度差が生じ、出
力ライン１８，１９間に電位差が発生する。

【００１９】また、図４に示すように保水材４８の放熱
面１６と接触する端面に溝４９を形成し、溝４９の一端
を保水材４５の水平方向の端面に開放することで、放熱
面１６にて蒸発した冷却水の水蒸気の抜けがよくなる。

【００２０】なお、上述した第１，第２実施例では水道
口２６がサブ冷却水タンク２５に開口していたが、接続
管２４およびサブ冷却水タンク２５を省略して、水道口
２６を冷却水タンク２３に直接開口させてもよい。

【００２１】

【発明の効果】上述したように本発明の熱発電装置で
は、冷却水が加圧されて用いられず冷却水タンク内に一
定量保持されていれば良い上、冷却水の供給には水道を
用いているので、外部にエネルギー損失源を持たない。
従って、熱発電装置の発電効率が向上する。また、冷却
水タンクが大気開放されることで熱発電素子の放熱面は
略１００℃以下に保持され、集熱面温度を１００℃以上
とすれば、放熱面と集熱面との間には確実に温度差が保
持され、熱発電素子の発電が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱発電素子の構成図を示す。

【図２】本発明第１実施例の熱発電装置の構成図を示
す。

【図３】本発明第２実施例の熱発電装置の構成図を示
す。

【図４】図２における要部変形実施例の構成図を示す。

【符号の説明】

１０熱発電装置、１１熱発電素子、１６放熱面、１７集熱面、２２集熱装置、２３冷却水タンク、２６水道口、２７フロート弁（弁手段）、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集熱面および放熱面を有する熱発電素子
と、前記集熱面と熱的に結合する集熱装置と、前記放熱面と熱的に結合し、大気圧に開放される冷却水
タンクと、前記冷却水タンクに冷却水を供給する水道口と、前記水道口を開閉し、前記冷却水タンクの冷却水面を一
定に保つ弁手段とからなる熱発電装置。
【請求項２】前記冷却水タンク内に保水材を浸漬し、
前記保水材を前記放熱面と接触させたことを特徴とする
請求項１記載の熱発電装置。