CN104641546A - 气冷热电发电装置及使用气冷热电发电装置的太阳热能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供气冷热电发电装置和使用了气冷热电发电装置的太阳热能发电装置。一种太阳热能发电装置，其包括利用太阳光的照射对热介质进行加热的太阳热能聚热装置、气冷热电发电装置以及用于输送加热后的热介质的热介质输送用管，其中，气冷热电发电装置包括：壳体，其具有吸入空气的空气入口；以及气冷热电发电单元，其利用热介质的热量进行发电；气冷热电发电单元包括利用温度差进行发电的热电发电元件和对热电发电元件的温度进行散热的散热板，利用被加热后的热介质提高热电发电元件的任意的面的温度，利用从空气入口吸入的空气和散热板使热电发电元件的与加热面不同的面的温度比加热面的温度低，从而利用热电发电元件进行发电。

Description

气冷热电发电装置及使用气冷热电发电装置的太阳热能发电装置

技术领域

本发明涉及气冷热电发电装置及使用了气冷热电发电装置的太阳热能发电装置。

背景技术

由于对环境的保护意识提高，因此灵活利用自然能量的发电备受关注。作为灵活利用了自然能量的发电，公知有太阳光能发电、太阳热能发电、地热发电、波力发电等。但是，这些发电方法大多需要大型的装置，停留于仅太阳光能发电装置是唯一小型化且在家庭中也有普及的水平。

但是，在太阳光能发电的情况下，具有夜间无法发电等缺点。为此，期望有一种即使在家庭中也能够设置的利用了自然能量的发电装置。因此，近年来，作为与太阳光能发电相同地利用太阳的发电方式的太阳热能发电也受到注目。

太阳热能发电主要有以下3种方式。第1种是塔式太阳热能发电，第2种是槽式太阳热能发电，第3种是碟式太阳热能发电。

塔式太阳热能发电以如下方式进行：利用设置于塔周边的多个平面镜使太阳光集中于设置在中央的塔上部所具有的聚热器，使聚热器加热，将因此而被加热后的热介质向塔下部输送，通过使水蒸发并使蒸气涡轮机转动来进行发电。在专利文献1、非专利文献1中示出了在塔式太阳热能发电中使用的发电装置的一例。

槽式太阳热能发电是以如下方式进行的：通过在太阳热能聚热装置中设置供热介质流动的管来对热介质进行加热，通过将被加热后的热介质向蒸气涡轮机进行输送来使水蒸发并使蒸气涡轮机转动而进行发电。在专利文献2中示出了在槽式太阳热能发电中使用的发电装置的一例。

碟式太阳热能发电是以如下发电方式进行的：以成为抛物曲面的方式设置反射镜，通过使太阳光集中于设置于抛物曲面的焦点的斯特令发动机等来进行发电。在专利文献3、非专利文献2中示出了在碟式太阳热能发电中使用的发电装置的一例。

不管使用塔式太阳热能发电、槽式太阳热能发电中的哪一种方式使蒸气涡轮机旋转，都需要大型的发电装置。另一方面，在碟式太阳热能发电中能够使太阳热能发电装置比塔式太阳热能发电、槽式太阳热能发电的太阳热能发电装置小型化，但是必须将反射镜设置为抛物曲面状等，小型化存在限度。另外，若不出太阳，则无法进行发电，也具有与太阳光能发电相同的缺点。

因此，为了小型化以及即使在不出太阳的情况下也能够进行发电，例如如专利文献4所示，也考虑有一种使用了热电发电元件的新的太阳热能发电方式。使用了热电发电元件的太阳热能发电是利用在热电发电元件的相对的面上产生了温度差的情况下进行发电的特性而进行的发电，通过使用太阳热能对一个面进行加热来产生该温度差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－117411公报

专利文献2：日本特开2007－132330公报

专利文献3：日本特开2009－79510公报

专利文献4：日本特开2011－87416公报

非专利文献

非专利文献1：日本经济新闻社，“太阳热能发电的商业化，在欧美陆续开展”，[在线]，网址<URL：http：//www.nikkei.com/article/DGXNASFK17030_X11C10A1000000/>

非专利文献2：Sandia National Laboratories，スターリングエネルギー.システム，“Sandia，Stirling Energy Systems set new world record forsolar-to-grid conversion efficiency”，[在线]，网址<URL：https：//share.sandia.gov/news/resources/releases/2808/solargrid.html>

发明内容

发明要解决的问题

在使用了专利文献4的热电发电元件的太阳热能发电的情况下，在抛物面型的反射面板的焦点位置配置具有热电发电元件的热发电部，太阳光聚光于此并对热电发电元件的与反射面板相对的面进行加热。然后，在热电发电元件的与被加热的面相反侧的面上配置供冷却水流动的管，对热电发电元件的加热面的相反面进行冷却。由此，在热电发电元件的相对的两个面产生温度差，并进行发电。

在专利文献4的结构的情况下，由于利用抛物面型的反射面板进行聚光并对热电发电元件进行加热，因此与太阳光能发电相同地无法在没有太阳光的夜间进行发电。而且，由于采用通过向管内流入冷却水来对热电发电元件进行冷却的、所谓的水冷方式，因此必须使冷却水自身冷却，因此具有易于使设备大型化的缺点。

虽然如上所述对能够进行利于环境保护的发电的发电方式的关注增加，但是现状是，在作为除太阳光能发电以外的发电方式的太阳热能发电、地热发电、波力发电等中无法进行装置的小型化，不能够将发电装置设置在家庭中。但是，在太阳光能发电中具有上述缺点。为此，期望有一种消除了太阳光能发电中的缺点的、也能够设置在家庭中的、能够进行利于环境保护的发电的发电装置。

用于解决问题的方案

本发明人鉴于上述课题，在使用了热电发电元件的发电方式中，通过采用所谓的气冷方式，从而发明出了能够小型化的气冷热电发电装置及使用了气冷热电发电装置的太阳热能发电装置。

第1技术方案是一种太阳热能发电装置，其包括利用太阳光的照射对热介质进行加热的太阳热能聚热装置、气冷热电发电装置以及用于输送上述加热后的热介质的热介质输送用管，其中，上述气冷热电发电装置包括：壳体，其具有吸入空气的空气入口；以及气冷热电发电单元，其利用上述热介质的热量进行发电；上述气冷热电发电单元包括利用温度差进行发电的热电发电元件和对上述热电发电元件的温度进行散热的散热板，利用上述被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用从上述空气入口吸入的空气和上述散热板使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。

像本技术方案这样，利用由太阳热能加热后的热介质对热电发电元件的某一面进行加热，利用在壳体的内侧流动的空气对热电发电元件的其他面进行冷却，从而使热电发电元件产生温度差，其结果，能够进行发电。根据这种结构，能够使发电装置小型化。另外，由于利用热介质对热量进行保温，因此即使在没有太阳光照射的情况下，也不会马上无法进行发电，能够进行一定时间的发电，能够消除太阳光能发电的缺点。而且，与水冷式的热电发电装置不同，由于是气冷式，因此也能够使发电装置小型化。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电单元在上述热介质的周边设置上述热电发电元件，在上述热电发电元件的与加热面不同的面上设置上述散热板。

通过将散热板设置于与加热面不同的面，从而易于产生温度差。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电单元在用于积存上述输送过来的热介质的积存部的周边设置上述热电发电元件，在上述热电发电元件的与加热面不同的面的比上述积存部和上述热电发电元件靠上述壳体的内壁面侧的位置设置上述散热板。

通过构成得像本技术方案这样，从而进一步易于产生热电发电元件的温度差。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电单元还包括：流动管，其用于积存在上述热介质输送用管内流动的上述热介质；以及隔热材料，其覆盖上述流动管的外侧面的一部分；上述热电发电元件设置于上述流动管的外侧面中的、未被上述隔热材料覆盖的外侧面，上述散热板设置于上述热电发电元件的与上述流动管侧的面不同的面。

通过构成得像本技术方案这样，从而能够抑制热介质的温度下降，因此能够更长时间地进行发电。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述热介质输送用管贯穿上述流动管，在上述热介质输送用管中的、位于上述流动管的内侧的部分设有多个孔，上述热介质能够在上述热介质输送用管与上述流动管之间流入流出。

通过构成得像本技术方案这样，从而能够抑制热量不均的产生，能够产生质量较好的电力。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电装置的上述空气入口设置于上述壳体的下方附近，上述壳体的上表面敝开。

由于本技术方案的气冷热电发电装置是气冷式，因此通过敝开上表面，能够促进空气的排出。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：在上述壳体的敝开的上表面附近具有风扇。

风扇利用上升气流自然旋转，由此，进一步促进空气的排出，能够提高冷却效果。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电装置在上述壳体的内壁面具有螺旋状的整流片。

通过像本技术方案这样在壳体的内壁面具有螺旋状的整流片，从而能够缓慢地产生上升气流，因此能够防止紊流。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电装置具有在上述壳体的内侧产生空气的流动的电风扇。

通过构成得像本技术方案这样，从而能够在壳体的内侧人工产生空气的流动，因此能够提高冷却效果。因此，热电发电元件中的温度差变大，能够提高发电效率。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述气冷热电发电装置在上述壳体的上方具有用于喷出冷却水雾的喷雾装置。

通过构成得像本技术方案这样，从而能够人工冷却散热片。因此，热电发电元件中的温度差变大，能够提高发电效率。

在上述技术方案中，也能够以如下方式构成太阳热能发电装置：上述太阳热能发电装置还具有蓄热装置，该蓄热装置用于积存在上述太阳热能聚热装置中加热后的热介质，上述太阳热能聚热装置、上述蓄热装置以及上述气冷热电发电装置利用上述热介质输送用管相连结，能够供上述热介质循环。

通过构成得像本技术方案这样，从而能够积存热介质并进行蓄热，因此能够抑制热介质的温度降低，即使是没有太阳光照射的时间段，也能够继续进行长时间的发电。

也能够构成为使用了太阳热能发电装置的发电方法，其使用了上述各个技术方案中的太阳热能发电装置，其中，将上述太阳热能聚热装置设置于屋顶，将上述气冷热电发电装置设置于院中，利用上述热介质输送用管将上述太阳热能聚热装置与上述气冷热电发电装置之间连结起来而使上述热介质循环，从而进行太阳热能发电。

本技术方案的太阳热能发电装置由于易于实现小型化，因此与太阳光能发电装置相同地能够设置在家中等。因此，像本技术方案这样设置结构也能够进行私宅中的发电。

本技术方案是一种气冷热电发电装置，其使用热电发电元件进行发电，其中，上述气冷热电发电装置包括：壳体，其形成为供空气在内侧空间内流动；以及热电发电元件，其利用使用了热介质的热量而产生的温度差进行发电；利用被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用在上述壳体的内侧流动的空气使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。

像本技术方案这样，利用被加热后的热介质对热电发电元件的某一面进行加热，利用在壳体的内侧流动的空气对热电发电元件的其他面进行冷却，从而使热电发电元件产生温度差，其结果，能够进行发电。根据这种结构，能够使发电装置小型化。另外，由于利用热介质对热量进行保温，因此即使无法进行热介质的加热，也不会马上无法进行发电，能够进行一定程度的时间的发电，能够消除太阳光能发电的缺点。而且，与水冷式的热电发电装置不同，由于是气冷式，因此也能够使发电装置小型化。

上述气冷热电发电装置能够利用太阳热能对热介质进行加热。即，一种气冷热电发电装置，其用在太阳热能发电中，其中，上述气冷热电发电装置包括：壳体，其具有吸入空气的空气入口；以及气冷热电发电单元，其利用热介质的热量进行发电；上述气冷热电发电单元包括利用温度差进行发电的热电发电元件和对上述热电发电元件的温度进行散热的散热板，利用被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用从上述空气入口吸入的空气和上述散热板使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。

即使构成得像本技术方案这样，也能够达到相同的技术效果。

发明的效果

根据本发明的气冷热电发电装置，能够消除太阳光能发电中的缺点，并且能够实现小型化。

另外，通过将本发明的气冷热电发电装置应用于太阳热能发电，从而能够使以往大型的太阳热能发电装置小型化而成为例如能够设置于家庭中那样的大小。而且，由于不是直接利用太阳光的照射，而是对热介质进行加热来进行发电，因此即使没有太阳光的照射，也能够在利用热介质蓄热的期间进行发电。

附图说明

图1是表示气冷热电发电装置的基本结构的外观的图。

图2是图1的气冷热电发电装置的纵剖视图。

图3是太阳热能发电装置的一例的概略立体图。

图4是太阳热能发电装置的一例的结构图。

图5是太阳热能聚热装置的纵剖视图。

图6是图5的A附近的放大图。

图7是表示气冷热电发电装置的一例的图。

图8是气冷热电发电装置的侧视图。

图9是气冷热电发电装置的上部附近的纵剖视图。

图10是图9的α－α线的横截面图。

图11是示意性表示从设置于气冷热电发电装置的壳体的下部的空气入口流入的空气被螺旋状的整流片整流的状态的图。

图12是示意性表示气冷热电发电单元中的空气的流动的图。

图13是气冷热电发电单元的另一实施方式的上部附近的纵剖视图。

图14是图13的β－β线的横截面图。

图15是图14的γ－γ线的纵剖视图。

图16是设置了冷却用电风扇时的气冷热电发电装置的纵剖视图。

图17是设置了喷雾装置时的气冷热电发电装置的纵剖视图。

图18是太阳热能发电装置的另一实施方式的概略立体图。

图19是太阳热能发电装置的另一实施方式的结构图。

图20是太阳热能发电装置的另一实施方式的结构图。

图21是表示将太阳热能发电装置设置在了家中时的一例的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的使用了热电发电元件B的气冷热电发电装置A的基本结构。表示该基本结构的概况的是图1。另外，图2中表示图1的气冷热电发电装置的纵剖视图。

本发明的气冷热电发电装置A的基本结构包括壳体C和热电发电元件B，该壳体C形成为供空气在其内侧流动；该热电发电元件B位于该壳体C的内侧。在壳体C上，例如通过敝开上表面的一部分或全部（或者在上部附近设置开口部），敝开下表面的一部分或全部（或者在下部附近设置开口部），从而空气在壳体C的内侧流动。另外，在敝开下表面的情况下，为了使空气向壳体C的内侧流动，设置为壳体C的下表面未直接接触地面、架台等。

而且，将利用加热装置（未图示）加热后的乙基糖原、甘油、油、水等热介质E积存于壳体C的内侧的积存部D，在其周边对热电发电元件B的任意的面进行加热。该加热装置只要能够对热介质E进行加热，就可以是任意装置。例如如后所述，具有太阳热能聚热装置，但是并不限定于此。

另一方面，热电发电元件B的与加热面不同的面（优选与加热面相反的面）被在壳体C的内侧流动的空气冷却。

根据这种结构，在热电发电元件B中，在被热介质E加热的面与被空气冷却的面之间产生温度差，因此产生电力，能够进行发电。

本发明的气冷热电发电装置A通过利用各种方法对热介质E进行加热而能够进行发电。例如利用太阳热能对热介质E进行加热、对热介质E进行输送并积存于积存部D是其代表例，但是并不限定于此。例如也能够利用太阳光能、地热、高温的蒸气等对热介质进行加热。

实施例1

以下，进一步说明具体的实施例。在以下说明中，作为对热介质进行加热的方法说明了利用太阳热能的情况，但是如上所述并不限定于此。

说明作为太阳热能发电装置2使用了本发明的气冷热电发电装置1的情况。太阳热能发电装置2通过利用太阳热能聚热装置3对太阳光能进行聚热来对热介质进行加热，通过利用热电发电元件的两面的温度差来进行发电。

太阳热能发电装置2根据各个装置的结构而具有多个实施方式，因此以下对各实施方式进行说明。另外，太阳热能发电装置2并不限于以下各个实施方式，在本发明的技术思想的范围内能够进行各种变形。另外，也可以组合各个实施例的结构来构成太阳热能发电装置2。

首先，将第1实施例的太阳热能发电装置2的概略立体图表示在图3中。另外，将太阳热能发电装置2的结构图表示在图4中。

太阳热能发电装置2包括太阳热能聚热装置3、气冷热电发电装置1、热介质输送用管4、循环泵5、膨胀罐6、温度传感器17、支承架8以及架台9。

太阳热能聚热装置3是对太阳热能进行聚热的面板，在其内部具有供热介质流动的热介质输送用管4c。热介质输送用管4连结有热介质输送用管4a～热介质输送用管4d，能够热介质利用循环泵5进行循环。因此，在配置于太阳热能聚热装置3的热介质输送用管4c内流动的热介质被太阳热能加热，并循环，从而热介质整体的温度上升。太阳热能聚热装置3只要是能够利用太阳热能对该热介质输送用管4c内的热介质进行加热的装置，就可以是任意结构。

将太阳热能聚热装置3的纵剖视图表示在图5中。另外，图5的A附近的放大图是图6。太阳热能聚热装置3包括壳体31、透光板32、聚热部33、板固定件34、密封件35以及密封件36。

壳体31形成为箱状，其一个面开口，以便能够接受太阳光的照射。另外，在壳体31中的、开口部分的外周，朝向外侧形成有边缘部312，并成为在将后述的透光板32安装于壳体31时利用板固定件34进行固定的部位。

在壳体31的内部设置有聚热部33。聚热部33是对太阳热能进行聚热的部位。聚热部33以金属线和/或碳丝为经纱、纬纱并设为双层织物的构造，在其间夹入热介质输送用管4c。另外，聚热部33只要能够对热介质输送用管4c进行加热即可，因此并不限定于双层织物的构造，而且也可以不设置聚热部33。

热介质输送用管4c与用于使热介质在后述的气冷热电发电装置1之间循环的热介质输送用管4a、4b相连结。夹着热介质输送用管4c的聚热部33利用设置于壳体31的内壁面的聚热部固定器具311进行固定。

以覆盖壳体31的开口部的方式设置透光板32，将壳体31的开口部闭塞。另外，以利用日文假名コ字状的板固定件34夹住透光板32的边缘部与壳体31的边缘部312的方式固定透光板32的边缘部与壳体31的边缘部312。另外，为了提高透光板32的边缘部与壳体31的边缘部312之间的密合程度，分别利用橡胶等的密封件35、36使透光板32与边缘部312之间、透光板32与板固定件34之间密合。利用透光板32的边缘部、壳体31的边缘部312、密封件35、36以及板固定件34形成的是鳍状突起部37。

在如此构成的太阳热能聚热装置3中，为了提高聚热效果，在壳体31上设置真空阀（未图示），若在此安装真空泵并将壳体31的内部设为真空，则利用聚热部33会聚的热量难以自透光板32等跑掉。另外，由于鳍状突起部37利用板固定件34、密封件35、36等密合固定，因此空气也难以自间隙跑掉，能够提高聚热效果。

气冷热电发电装置1是使用在太阳热能聚热装置3中加热的热介质进行发电的装置。将气冷热电发电装置1的一例表示在图7中。在图7中，为了表示内部构造而示出了壳体11的上方的一部分敝开的状态，但是实际上该部分也被后述的壳体11覆盖。图8是气冷热电发电装置1的侧视图。另外，将气冷热电发电装置1的上部附近的纵剖视图表示在图9中，将图9的α－α线的横截面图表示在图10中。

气冷热电发电装置1包括圆柱或棱柱的壳体11和位于其内侧的一个或多个气冷热电发电单元12。在壳体11的下部附近，用于向壳体11的内侧吸入空气的多个开口部设为空气入口13。另外，在壳体11的上部附近设置有风扇15和用于支承风扇15的支承构件16a、16b。风扇15借助于从空气入口13吸入的空气的上升气流而自然旋转，促进排出被吸入到壳体11的内侧的空气。

壳体11的外侧利用金属或树脂制的气冷用导管110形成，在气冷用导管110的内壁面上安装导管用隔热材料111，进行隔热。另外，沿着壳体11的内壁面（导管用隔热材料111）安装螺旋状的整流片14。借助于螺旋状的整流片14，从空气入口13吸入的空气成为沿着整流片14被整流的上升气流，防止紊流，进一步促进排出。

在壳体11的上部和下部设有供热介质输送用管4穿过的孔112（112aa、112b），穿过该孔112，热介质输送用管4d沿上下方向穿过壳体11的中心附近。以热介质输送用管4d为中心，在上下方向上安装有一个或多个气冷热电发电单元12。

气冷热电发电单元12包括流动管120、热电发电元件121、隔热材料122、123以及散热板126。

流动管120例如由中空状的金属制的圆柱或棱柱形成，在上表面和底面的中心附近设有供热介质输送用管4d贯穿的孔。在气冷热电发电单元12内的热介质输送用管4d上设有多个孔40，热介质能够在热介质输送用管4d与流动管120之间出入。借助于该孔40，热介质从热介质输送用管4d流入流动管120，从流动管120流入热介质输送用管4d，积存于流动管120的热介质和在热介质输送用管4d内流动的热介质的温度变均匀。另外，在此，示出了热介质输送用管4d贯穿流动管120、热介质通过热介质输送用管4d的孔40流入流出的情况，但是也可以是热介质输送用管4d与流动管120的上表面的孔和底面的孔相连结，热介质输送用管4d未贯穿流动管120的内侧，而是与流动管120一体地形成。

另外，流动管120的上表面和底面被形成为凹面状的、发泡聚苯乙烯、树脂等隔热材料123覆盖。另外，在隔热材料123与流动管120之间存在有硅涂层、硬质聚氨酯等较薄的隔热材料122的层，覆盖着流动管120的周围。即，从中心起由流动管120、隔热材料122、隔热材料123各个层形成。

另外，在流动管120的外壁面上，沿纵向隔开规定间隔地设置有热电发电元件121。即，在流动管120的外壁面上，优选安装有热电发电元件121、隔热材料122、123。为了提高隔热效果，流动管120的除安装热电发电元件121的部位以外的外壁面被隔热材料122、123覆盖较好。在本实施例中，在纵向上未连续配置热电发电元件121，但是在使用难以受到其他热电发电元件121的热量影响的热电发电元件121的情况下，也可以在纵向上连续地（在纵向上不夹着隔热材料122、123地）配置热电发电元件121。

在热电发电元件121和隔热材料123的外侧安装金属（例如铝制、铜制等）或碳等材料的散热板126。散热板126中的、靠热电发电元件121和隔热材料123侧的部分以沿着这些构件的形状的方式形成为凹凸状。另外，热电发电元件121与散热板126形成为相嵌合的大小，隔热材料123与散热板126形成为能够在它们之间设置间隙而形成空气层124的大小。

散热板126的靠壳体11的内壁面侧的部分沿垂直方向形成为片状，利用在壳体11的内侧流动的空气对热电发电元件121的靠散热板126侧的面进行冷却。

安装于流动管120的外壁侧面的散热板126、隔热材料123利用散热板紧固螺钉125进行固定。

像以上那样形成的气冷热电发电单元12被安装于壳体11的内壁面的单元支承部127支承。

沿着热介质输送用管4d在纵向上设置一个或多个这种气冷热电发电单元12。

循环泵5使在热介质输送用管4内流动的热介质在太阳热能聚热装置3与气冷热电发电装置1之间循环。

膨胀罐6通过加热热介质而膨胀，因此是用于暂时积存热介质的罐。

温度传感器7测量气冷热电发电装置1内的热介质的温度，控制循环泵5的动作的打开（on）、关闭（off）。即，在气冷热电发电装置1内的热介质达到恒定温度以下的情况下打开循环泵5，热介质在热介质输送用管4内循环。另外，在达到预先确定的温度以上的情况下关闭循环泵5，使热介质在热介质输送用管4内的循环中止。

支承架8是用于支承太阳热能聚热装置3的框架。

架台9用于支承支承架8和太阳热能聚热装置3并固定于设置场所的基座。

接着，说明使用了太阳热能发电装置2的发电。

例如如图3所示那样设置太阳热能发电装置2中的太阳热能聚热装置3与气冷热电发电装置1。然后，利用热介质输送用管4（4a～4d）连结太阳热能聚热装置3与气冷热电发电装置1，构成为使热介质在该各个装置之间循环。

另外，在具有多个气冷热电发电装置1的情况下，利用热介质输送用管4将该气冷热电发电装置1彼此之间连结起来，构成为使热介质在多个气冷热电发电装置1和太阳热能聚热装置3之间循环。

在如此构成的太阳热能发电装置2中，若利用太阳热能聚热装置3对太阳热能进行聚热，则在配设于太阳热能聚热装置3的热介质输送用管4c内流动的热介质被加热。该热介质在热介质输送用管4a或4b内流动，并流到热介质输送用管4d，从而热介质的温度升高。

与此相伴，在气冷热电发电装置1内的热介质输送用管4d与流动管120之间出入的热介质的温度也升高，因此设置于流动管120的外壁面的热电发电元件121的靠流动管120侧的面被加热。

另一方面，气冷热电发电装置1像以下这样发挥作用。图11是示意性表示从设置于气冷热电发电装置1的壳体11的下部的空气入口13流入的空气被螺旋状的整流片14整流的状态的图，图12是示意性表示气冷热电发电单元12中的空气的流动的图。

如图11和图12所示，外部气体从设置于气冷热电发电装置1的壳体11的下部的空气入口13流入，朝向壳体11的上方成为上升气流。该上升气流被沿着壳体11的内壁面设置的螺旋状的整流片14整流，以在壳体11的内侧慢慢地旋转、同时顺畅地上升。由此，上升的空气不会引起紊流，而迅速地自壳体11的上部排出。

另外，在热电发电元件121的与流动管120侧的面相反侧的面（靠壳体11的内壁面侧的面）处，热电发电元件121的热量自散热板126散热，并且被流入到壳体11的内侧的上升气流冷却。由此，热电发电元件121的与流动管120侧的面相反侧的面被冷却，温度下降。其结果，在热电发电元件121的流动管120侧的面和与其相反侧的面上产生温度差，产生电力。

像以上那样，通过使用本发明的气冷热电发电装置1构成太阳热能发电装置2，能够使太阳热能发电装置2小型化。另外，通过对热介质进行加热，并使其在热介质输送用管4内循环，从而其温度不会立即下降，因此即使是没有太阳光照射的状态，也能够进行发电。

实施例2

说明太阳热能发电装置2的另一实施例。在实施例1中是流动管120的形状为四棱柱的情况，但是在本实施例中，说明流动管120'的形状为六棱柱的情况。将该情况下的气冷热电发电装置1'的上部附近的纵剖视图表示在图13中。另外，将图13的β－β线的横截面图表示在图14中。另外，将图14的γ－γ线的纵剖视图表示在图15中。

本实施例中的气冷热电发电单元12'包括流动管120'、热电发电元件121、隔热材料122、123以及散热板126'。另外，也有时对与实施例1的气冷热电发电单元12相同结构的部分省略说明。

流动管120'例如由中空状的金属制的六棱柱形成，在上表面和底面的中心附近设有供热介质输送用管4贯穿的孔。在气冷热电发电单元12'中的热介质输送用管4d上设有多个孔40，热介质能够在热介质输送用管4d与流动管120'之间出入。借助于该孔40，热介质从热介质输送用管4d流入流动管120'，从流动管120'流入热介质输送用管4d，流动管120'内侧的热介质与在热介质输送用管4d内流动的热介质的温度变均匀。

另外，流动管120'的上表面和底面被形成为凹面状的隔热材料123覆盖。另外，在隔热材料123与流动管120'之间存在有较薄的隔热材料122的层，并覆盖流动管120'的外侧面。

在流动管120'的外壁面上，在纵向上隔开规定间隔地设置有热电发电元件121。即，在流动管120'的外壁面上，优选安装有热电发电元件121、隔热材料122、123。另外，为了提高隔热效果，流动管120'的除安装有热电发电元件121的部位以外的外壁面被隔热材料122、123覆盖较好。

在热电发电元件121和隔热材料123的外侧安装散热板126'。散热板126'中的、靠热电发电元件121和隔热材料123侧的部分以沿着这些构件的形状的方式形成为凹凸状。另外，热电发电元件121与散热板126'形成为相嵌合的大小，隔热材料123与散热板126'形成为能够在它们之间设置间隙而形成空气层124的大小。

对于散热板126'的靠壳体11的内壁面侧的部分，从与流动管120'的各个顶点对应的位置向6个方向呈放射状形成有散热板126'，在其各个区域中，在与流动管120'的外壁面垂直的方向呈片状进一步形成有放射板126'。由此，利用在壳体11的内侧流动的空气对热电发电元件121的靠散热板126'侧的面进行冷却。

安装于流动管120'的外壁侧面的散热板126'、隔热材料123利用未图示的散热板紧固螺钉125进行固定。像以上那样形成的气冷热电发电单元12'被安装于壳体11的内壁面的单元支承部127支承。

沿着热介质输送用管4d在纵向上设置一个或多个这种气冷热电发电单元12'。

这样，气冷热电发电单元12'也能够像本实施例这样使用六角流动管来形成。另外，流动管120'的形状除此以外也可以是任意的棱柱、圆柱形状，并不限定于该形状。另外，也并不限定材料，但能够高效地传递热量的材料较好。

另外，安装于流动管120'的热电发电元件121、散热板126'也可以不安装于流动管120'的所有的外侧面，而是仅安装于一部分的外侧面。而且，散热板126、126'的散热片的形状并不限定于本说明书的形状。

实施例3

在上述气冷热电发电装置1中设为了自然气冷，但是例如也可以在气冷热电发电单元12的下方设置冷却用电风扇128，使空气从下方向上方流动。将该情况下的壳体11的纵剖视图表示在图16中。另外，由于在设置冷却用电风扇128的情况下也能够使空气从上方向下方流动，因此也可以将冷却用电风扇128设置在热电发电单元12的上方。

另外，也可以不在各个气冷热电发电单元12中设置冷却用电风扇，而是在壳体11的下方或上方设置冷却用电风扇128，在壳体11的内侧产生空气的流动。

通过设为这种结构，能够提高散热片126、126'的冷却效果，因此热电发电元件121的温度差变大，能够带来发电效率的提高。

实施例4

而且，通过在壳体11的上方设置喷雾装置129，也可以提高散热片126、126'的冷却效果。将该情况下的壳体11的纵剖视图表示在图17中。

在图17的喷雾装置129中，在壳体11的侧面设置孔112c，在此穿过供水等喷出的管1291。在管1291的顶端附近穿设有多个较小的孔。在喷雾装置129中设有马达（未图示），利用马达使水等在管1291内流动，从管1291的顶端附近的孔喷雾。由此，散热片126、126'被冷却。

在采用了这种结构的情况下，为了防止散热片126、126'等劣化，对其表面进行涂层较好，以便不产生锈、劣化等。

通过设为这种结构，能够提高散热片126、126'的冷却效果，因此热电发电元件121的温度差变大，能够带来发电效率的提高。

实施例5

说明太阳热能发电装置2的另一实施例。在本实施例中，是在上述各个太阳热能发电装置2中通过在架台9上设置气冷热电发电装置1而能够节省设置空间的结构。将本实施例的太阳热能发电装置2的概略立体图表示在图18中。另外，将该情况下的太阳热能发电装置2的结构图表示在图19中。

在本实施例中，如图18和图19所示，使架台9的骨架组合为立方体或长方体状。然后，在成为上表面的边的骨架上安装支承架8，从而在架台9上设置太阳热能聚热装置3。另外，在利用架台9形成的立方体或长方体的内侧设置气冷热电发电装置1。

通过像以上那样构成太阳热能发电装置2，即使节省空间也能够进行设置。

实施例6

说明太阳热能发电装置2的另一实施例。在上述各个实施例中，在热介质输送用管4中对热介质进行加热，利用热电发电元件121进行了发电，但是由于在太阳光未照射太阳热能聚热装置3的情况下进行聚热是不容易的，因此有时热电发电元件121的发电效率稍微降低。

因此，在本实施例中，说明在上述各个实施例的太阳热能发电装置2中还具有蓄热装置10的情况。另外，在本实施例的以下说明中说明在实施例1中附加了蓄热装置10的情况，但是即使在除此以外的实施例的情况下也同样地能够实现。

将该情况下的太阳热能发电装置2的结构图表示在图20中。在本实施例的太阳热能发电装置2中还具有蓄热装置10。蓄热装置10由隔热构造的壳体构成，以便在其内侧积存热介质，并防止蓄积的热量跑掉。

蓄热装置10连接有热介质输送用管4，以使得热介质能够在太阳热能聚热装置3、气冷热电发电装置1之间循环，借助于循环泵5，热介质能够在太阳热能聚热装置3、气冷热电发电装置1、蓄热装置10之间循环。由此，利用太阳热能聚热装置3聚热的结果是，被加热后的热介质输送用管4内的热介质被循环泵5输送至蓄热装置10。因而，蓄热装置10内的热介质也被加热。然后，蓄热装置10内的热介质被循环泵5输送到气冷热电发电装置1。

根据这种结构，能够在蓄热装置10中蓄存热量，因此即使在太阳热能聚热装置3上没有太阳光照射的情况下，也能够提高气冷热电发电装置1内的热电发电元件121的与流动管120相接触的面的温度，因此能够产生温度差，并进行发电。

另外，关于蓄热装置10中的蓄热，在作为热介质例如使用了水的情况下，除了发电用途以外，例如也能够用于供给热水。

实施例7

通过将本发明的气冷热电发电装置1用于太阳热能发电装置2，从而与以往的太阳热能发电装置2不同，能够实现小型化。因此，例如也能够设置在私宅中。将其一例表示在图21中。

在图21的情况下，是将太阳热能聚热装置3设置于屋顶、另一方面将气冷热电发电装置1和蓄热装置10设置于院中的情况。在本实施例的情况下，优选的是在蓄热装置10中设置用于积存热介质的积存部（未图示），在此使用作为热介质的水。即，在蓄热装置10的积存部中预先积存作为热介质的水，利用经由热介质输送用管4输送到蓄热装置10的热介质（例如乙基糖原等）对积存部进行加热（在该情况下，在积存部的周边配设热介质输送用管4，利用其对积存部进行加热）。由此，作为蓄热装置10内的热介质的水被加热而成为热水。其结果，能够达到维持作为热介质的保温和热介质的利用这样的两个目的。

太阳热能聚热装置3、气冷热电发电装置1、蓄热装置10分别利用热介质输送用管4相连结，热介质利用未图示的循环泵5进行循环。即，被设置于屋顶的太阳热能聚热装置3加热的热介质在沿着屋顶和墙壁配设的热介质输送用管4a、4b内流动而被输送到蓄热装置10。然后，热介质被进一步输送到气冷热电发电装置1，利用气冷热电发电装置1的热电发电元件121进行发电。另外，通过连结在蓄热装置10中积存热介质（水）的积存部和家庭内的自来水管，从而利用蓄热装置10积存的热水自家庭的水龙头流出，也能够作为自来水进行使用。

产业上的可利用性

根据本发明的发电装置，能够消除太阳光能发电中的缺点，并且能够实现小型化。

另外，通过将本发明的发电装置应用于太阳热能发电，从而能够使以往大型的太阳热能发电装置小型化成例如能够设置于家庭中那样的大小。而且，由于不是直接利用太阳光的照射，而是对热介质进行加热来进行发电，因此即使没有太阳光的照射，也能够在利用热介质蓄热的期间进行发电。

附图标记说明

A：发电装置；B：热电发电元件；C：壳体；D：积存部；E：热介质；1：气冷热电发电装置；2：太阳热能发电装置；3：太阳热能聚热装置；4：热介质输送用管；5：循环泵；6：膨胀罐；7：温度传感器；8：支承架；9：架台；10：蓄热装置；11：壳体；12：气冷热电发电单元；13：空气入口；14：整流片；15：风扇；16：支承构件；31：壳体；32：透光板；33：聚热部；34：板固定件；35：密封件；36：密封件；37：鳍状突起部；40：孔；110：气冷用导管；111：导管用隔热材料；112：孔；120：流动管；121：热电发电元件；122：隔热材料；123：隔热材料；124：空气层；125：散热板紧固螺钉；126：散热板；127：单元支承部；128：冷却用电风扇；129：喷雾装置；1291：管；311：聚热部固定器具；312：边缘部。

Claims (14)

1.一种太阳热能发电装置，其包括利用太阳光的照射对热介质进行加热的太阳热能聚热装置、气冷热电发电装置以及用于输送上述加热后的热介质的热介质输送用管，其特征在于，

上述气冷热电发电装置包括：

壳体，其具有吸入空气的空气入口；以及

气冷热电发电单元，其利用上述热介质的热量进行发电；

上述气冷热电发电单元包括利用温度差进行发电的热电发电元件和对上述热电发电元件的温度进行散热的散热板，

利用上述被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用从上述空气入口吸入的空气和上述散热板使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。

2.根据权利要求1所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电单元在上述热介质的周边设置上述热电发电元件，

在上述热电发电元件的与加热面不同的面上设置上述散热板。

3.根据权利要求1或2所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电单元在用于积存上述输送过来的热介质的积存部的周边设置上述热电发电元件，

在上述热电发电元件的与加热面不同的面的比上述积存部和上述热电发电元件靠上述壳体的内壁面侧的位置设置上述散热板。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电单元还包括：

流动管，其用于积存在上述热介质输送用管内流动的上述热介质；以及

隔热材料，其覆盖上述流动管的外侧面的一部分；

上述热电发电元件设置于上述流动管的外侧面中的、未被上述隔热材料覆盖的外侧面，

上述散热板设置于上述热电发电元件的与上述流动管侧的面不同的面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述热介质输送用管贯穿上述流动管，

在上述热介质输送用管中的、位于上述流动管的内侧的部分设有多个孔，

上述热介质能够在上述热介质输送用管与上述流动管之间流入流出。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电装置的上述空气入口设置于上述壳体的下方附近，

上述壳体的上表面敝开。

7.根据权利要求6所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

在上述壳体的敝开的上表面附近具有风扇。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电装置在上述壳体的内壁面具有螺旋状的整流片。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电装置具有在上述壳体的内侧产生空气的流动的电风扇。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述气冷热电发电装置在上述壳体的上方具有用于喷出冷却水雾的喷雾装置。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

上述太阳热能发电装置还具有蓄热装置，该蓄热装置用于积存在上述太阳热能聚热装置中加热后的热介质，

上述太阳热能聚热装置、上述蓄热装置以及上述气冷热电发电装置利用上述热介质输送用管相连结，能够供上述热介质循环。

12.一种使用了太阳热能发电装置的发电方法，其使用了权利要求1至11中任一项所述的太阳热能发电装置，其特征在于，

将上述太阳热能聚热装置设置于屋顶，

将上述气冷热电发电装置设置于院中，

利用上述热介质输送用管将上述太阳热能聚热装置与上述气冷热电发电装置之间连结起来而使上述热介质循环，从而进行太阳热能发电。

13.一种气冷热电发电装置，其使用热电发电元件进行发电，其特征在于，

上述气冷热电发电装置包括：

壳体，其形成为供空气在内侧空间内流动；以及

热电发电元件，其利用使用了热介质的热量而产生的温度差进行发电；

利用被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用在上述壳体的内侧流动的空气使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。

14.一种气冷热电发电装置，其用在太阳热能发电中，其特征在于，

上述气冷热电发电装置包括：

壳体，其具有吸入空气的空气入口；以及

气冷热电发电单元，其利用热介质的热量进行发电；

上述气冷热电发电单元包括利用温度差进行发电的热电发电元件和对上述热电发电元件的温度进行散热的散热板，

利用被加热后的热介质提高上述热电发电元件的任意的面的温度，利用从上述空气入口吸入的空气和上述散热板使上述热电发电元件的与加热面不同的面的温度比上述加热面的温度低，从而利用上述热电发电元件进行发电。