JP2005204442A - Electric generator utilizing temperature difference - Google Patents
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Description
本発明は、ペルチェ素子等の熱電変換発電素子を組み込んでなる温度差発電装置に関するものであり、殊に堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設するようにした場合には自然資源の有効活用が図れる温度差発電装置の提供ができるものである。 The present invention relates to a temperature difference power generation device in which a thermoelectric conversion power generation element such as a Peltier element is incorporated, and particularly when a power generation block is embedded in a self-fermentation heat inducing material such as compost. It is possible to provide a temperature difference power generation device that can effectively use natural resources.
ペルチェ素子等の熱電変換発電素子を組み込んだ発電装置は、例えば、特許文献1に示されるように筒状の部材の間に多数の熱電変換発電素子を位置させたものが提案されている。また、特許文献2に示されるように堆肥等の自己発酵熱誘起素材を活用するものは、発酵に伴う有機ガスを利用して発電するものが一般的であった。
特許文献1のものは発電効率に優れているが装置の組立加工性に相当の熟練と工夫を要する点があった。また特許文献2のものは装置が大型になり高価となる傾向にあった。
そこで、本特許出願人はこれらの課題を解決するために、堆肥等の自己発酵熱誘起素材を直接的に活用することを着想し、図7に示すように外枠7に収納した堆肥の発酵熱を伝達する筒状の伝達容器14内で温水を発生させ、該伝達容器14の上方にペルチェ素子等の熱電変換素子8を付設しその外方に冷却水貯水器15を重合するようにしたものを開発して実験に至った。このものは発酵熱により水を温水にして、該温水を温熱源とするもので、一応の発電作用は現出したものの温熱源を効率良く吸収して発電に変換するための発電効率向上のために更に工夫が必要であることが判明した。
Although the thing of
Therefore, in order to solve these problems, the present applicant has conceived of directly utilizing a self-fermentation heat-inducing material such as compost, and fermenting compost stored in the
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、組立性に優れて且つどのような使用状況においても発電効率の良い温度差発電装置を提供する点にある。 In view of the above-described situation, the present invention intends to provide a temperature difference power generation device that is excellent in assemblability and has high power generation efficiency in any use situation.
本発明は、前述の課題解決のために、第一に、温熱源を授与される温感ブロックと冷熱源を供給される冷感ブロックとを接続分離可能に設け、該両ブロックの分離面のいずれかに熱電変換発電素子を埋め込んだ状態で、該両ブロックを接続して一体の発電ブロックに構成したことを特徴とし、発電ブロックの組立を簡単にしてコンパクトな構成にし、且つ熱電変換発電素子を埋め込んだ状態にすることで受熱効率を向上させて発生起電力の増大を図ることができる。
第二に、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設したことを特徴とし、堆肥等の熱源中を移動可能となり、熱伝導経路の距離を可及的に最小限とし、堆肥発酵熱を効率よく受熱可能として受熱効率を向上させた。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly provides a warming sensation block to which a heat source is given and a cooling sensation block to which a cooling source is supplied so as to be connectable and separable. The thermoelectric conversion power generation element is characterized in that the two electric power generation elements are embedded in one of the two blocks and connected to form an integral power generation block. The assembly of the power generation block is simplified and the structure is compact, and the thermoelectric conversion power generation element As a result, the heat receiving efficiency can be improved and the generated electromotive force can be increased.
Second, self-fermentation heat-inducing material such as compost is characterized by the embedded power generation block, which can be moved through heat sources such as compost, minimizing the distance of the heat conduction path as much as possible, The heat receiving efficiency was improved by making it possible to efficiently receive the compost fermentation heat.
第三に、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設すると共に堆肥等の自己発酵熱の誘起を促進する外気供給ファンを設けたことを特徴とし、堆肥等の内部から空気の供給を行い、発酵の促進を可能とした。
第四に、ボイラー、ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したことを特徴とし、温度計による温度測定に伴う発電量の定量的測定を可能とした。
第五に、温感ブロックに熱電変換発電素子を組み込み、冷感ブロックに冷却水を供給するようにしたことを特徴とし、冷却水量を水量調整機で調整可能とし位置エネルギー利用の自然落下方式とした。
Third, it is characterized by the fact that a power generation block is embedded in the self-fermenting heat-inducing material such as compost and an outside air supply fan is provided to promote the induction of self-fermenting heat such as compost. It was possible to promote fermentation.
The fourth feature is that a warm block is placed in contact with a high heat source member such as a boiler or a heater, and quantitative measurement of the amount of power generated by temperature measurement with a thermometer is possible.
Fifth, a thermoelectric conversion power generation element is incorporated in the thermal sensation block, and cooling water is supplied to the cooling sensation block. did.
第六に、冷感ブロックの冷却水の入口側を高く出口側を低くしたことを特徴とし、冷却水の流れを位置エネルギーの落差を利用する事でスムーズにした。
第七に、冷感ブロック内において冷却水の流れを斜め横断若しくは迂回するようにして所定時間に亘って冷却滞留するように構成したことを特徴とし、冷却効率を上昇させた。
第八に、温感ブロックを天然ゼオライトの焼成物で形成したことを特徴とし、堆肥発酵熱を熱源とする遠赤外線効果による放射エネルギーを利用し、堆肥等の温度上昇を助長し、発酵促進を可能にした。
第九に、温感ブロックを透水性の多孔質部材で形成したことを特徴とし、堆肥からの熱伝導性を向上させた。
Sixth, the cooling water inlet side of the cooling sensation block is high and the outlet side is low, and the flow of cooling water is made smooth by using the potential energy drop.
Seventh, it is characterized in that the cooling water stays in the cooling sensation block for a predetermined time so as to obliquely cross or bypass the flow of the cooling water, and the cooling efficiency is increased.
Eighth, it is characterized by the formation of a warm block made of burned natural zeolite, using the radiant energy from the far-infrared effect using compost fermentation heat as a heat source, promoting the temperature rise of compost, etc. Made possible.
Ninth, the warm block was formed of a water-permeable porous member, and the thermal conductivity from compost was improved.
請求項1の発明によれば、構成が簡単で組立性に優れたコンパクトな発電ブロックを得て温熱源を効率よく吸収して電気に変換するための発電効率の向上を可能にした。
請求項2の発明によれば、発電ブロックを埋設する事により、堆肥等の断熱効果を利用するため、断熱材が不必要となり、発電効率の向上を可能にした。
請求項3の発明によれば、発電ブロックを埋設し、発電した電気により外気供給ファンを設ける事により、空気を堆肥内に外部から取り入れ、堆肥の発酵促進を可能にした。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to obtain a compact power generation block having a simple configuration and excellent assemblability, and to improve the power generation efficiency for efficiently absorbing the heat source and converting it into electricity.
According to invention of
According to the invention of
請求項4の発明によれば、ボイラー・ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したことで、多種の熱源を利用できる事を確認し、使用形態の多様性を示した。
請求項5の発明によれば、温感ブロックは熱源を吸収し、一方の冷感ブロックへは貯水タンク内の冷却水を水量調整機により調整可能とし、ペルチェ素子の上面に冷却水を通過させ、冷却効率の上昇を可能とした。
請求項6の発明によれば、冷感ブロック内の冷却水貯水部を移動する冷却水に対し、入口と出口に高低落差を設け、冷却水の滞留防止を可能とした。
According to the invention of claim 4, it was confirmed that various heat sources can be used by arranging the thermal block in contact with a high heat source member such as a boiler / heater, and a variety of usage forms was shown.
According to the invention of
According to the sixth aspect of the present invention, the cooling water moving in the cooling water reservoir in the cooling sensation block is provided with a high and low drop at the inlet and outlet to prevent the cooling water from staying.
請求項7の発明によれば、冷却水がペルチェ素子上面の冷却部を斜め横断する事で、冷却水の通過面積を大きくし、冷却効果の向上を可能とした。
請求項8の説明によれば、温感ブロックを天然ゼオライトの焼成物で形成した事により、天然ゼオライトの遠赤外線効果を利用し、堆肥温度の上昇に寄与する事を可能とした。
請求項9の発明によれば、温感ブロックを透水性の多孔質部材で形成したことで、温熱源が水又は水蒸気である場合の感受性の向上を可能とした。
According to the invention of
According to the explanation of
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to improve the sensitivity when the thermal source is water or water vapor because the thermal block is formed of a water-permeable porous member.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示すものは本発明に係る温度差発電装置の全体構成を示すものであり、温熱源を授与される平板状の受熱ブロック9と冷熱源を供給される箱形形状の冷感ブロック2とをボルトB等を介して接続分離可能に設け、該冷感ブロック2の分離面側に熱電変換発電素子8を嵌合係止できる埋設空間部Kを形成し、該埋設空間部Kに熱電変換発電素子8を組み込んで埋め込んだ状態にして、該両ブロック2、9を合わせてボルトBを締めこんで接続して一体の発電ブロックHに構成されている。熱電変換発電素子8は埋設空間部Kに嵌合するだけで熱電変換発電素子8の周辺が摩擦係止される構成であるので組み込みが容易であると共に、発電ブロックHの接続組立時に不用意に熱電変換発電素子8が脱落することがなく作業が確実にできる。
上記熱電変換発電素子8の埋設空間部Kは、冷感ブロック2側に代えて受熱ブロック9側に構成してもよいものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration of a temperature difference power generation device according to the present invention. A flat
The embedded space K of the thermoelectric conversion
温度差発電装置の受熱ブロック9は金属、セラミックス等からなり平板状に形成されており、畜糞等から生成される堆肥Tの深部に埋設し、堆肥Tの発酵熱(約摂氏80度程度)を吸収する。一方、ペルチェ素子からなる熱電変換発電素子8上面には冷却部となる金属、樹脂、セラミックス等からなる冷感ブロック2が配置され、該冷感ブロック2には水槽の吊り下げ台1に取り付けた水槽1Aより開閉バルブ等の水量調整機1Bで調整された冷却水が冷却水ホース3を通り、冷感ブロック2の冷却水入口10Aから冷却水貯水室10に至り、熱電変換発電素子8の上面を通って、熱電変換発電素子8の片面を冷却しながら冷却水出口10Bから冷却水出口ホース4を通り外部に放出される。
該冷却水貯水室10は前記の熱電変換発電素子8を嵌合係止できる埋設空間部Kの背面に空間形成されており、熱電変換発電素子8の組み込みを容易にしながら熱電変換発電素子8片面の冷却を効率よく行うことができるものである。
また、熱電変換発電素子8に発生した電気により配線8Aを介してモーターファン6を駆動し、堆肥外の空気(外気)が空気吸入ホース5を通り、堆肥外枠7に囲まれた堆肥Tの深部に引き込まれ、堆肥菌に空気を供給する事で堆肥Tの発酵活性化を促進するシステムである。これにより温感ブロック9周辺の温度をより高熱に維持できるものである。
尚、上記の冷却水は水道水、井戸水、河川水等を循環利用するようにしても良い。
The
The cooling
Further, the motor fan 6 is driven by the electricity generated in the thermoelectric conversion
The cooling water may be circulated using tap water, well water, river water or the like.
図2は温度差発電装置の外観斜視図である。図3は熱電変換発電素子8上面の冷却水室10の平面図であり、冷却水が斜め横断して通過するために多くの面積を冷却可能とした。図4はゼオライトの焼成物で形成した受熱ブロック9と熱電変換発電素子8の上面に接する冷感ブロック2の断面図である。冷感ブロック2の中央部に位置する冷却水貯水室10は冷却水入口10Aと冷却水出口10Bに位置落差hを設け、冷却水の回遊移動をスムーズにし熱電変換素子8の冷却を効率良くした。
FIG. 2 is an external perspective view of the temperature difference power generation device. FIG. 3 is a plan view of the
図5はモーターファン6により、堆肥T外からの空気(外気)を吸収し、堆肥深部から空気を噴出する装置である。ペルチェ素子からなる熱電変換発電素子8に発生した電気でモーターファン6のファンFがモータ11で駆動回転され空気吸入ホース5から導入された空気は堆肥深部に埋設した部分から空気噴出口12より堆肥菌に空気を供給し、堆肥の発酵化を促進し高熱を誘起する。
FIG. 5 shows a device that absorbs air (outside air) from outside the compost T and ejects air from the deep portion of the compost by the motor fan 6. The electric air generated in the thermoelectric conversion
図6は本発明の他の実施態様を示し、例えば調理用ヒーター、ストーブ、ボイラー等の高熱源部材Kに受熱ブロック9を接触配置したものである。高熱源部材Kの上面に水の貯水器13を載置し、該貯水器13に貯水した水を熱して高熱源とし、温度差発電装置を機能させ、モーターファン6を駆動するシステムである。水を熱することにより高熱源の温度を摂氏100度前後に維持できて熱電変換発電素子8の構成部品の超高熱による劣化損傷等を防止しながら一定電力の発電ができる利点がある。
図7は本特許出願の発明者が本出願に至るまでに手掛けていた温度差発電システムの開発経緯であり、堆肥発酵熱の伝達容器14に貯水した水が堆肥の発酵熱で温まる事で高熱源とした。一方の冷却水貯水器15に水を蓄え冷熱源として高熱源と冷熱源の間にペルチェ素子からなる熱電変換発電素子8を配置した結果、一応の発電作用は現出したものの発電効率向上のために、さらに工夫が必要であることが判明した。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, in which a
FIG. 7 shows the development process of the temperature difference power generation system that the inventor of the present patent application worked on until reaching the present application. The water stored in the compost fermentation
堆肥の発酵熱を利用して発電する発電ブロックの埋設により効率よく発電した。発電した電気を用いてモーターファンを回転させ、堆肥中に堆肥外から空気を引き込む事で堆肥発酵菌の活性を促し、良質堆肥製造に関しての効率の向上を可能とした。 Power was generated efficiently by embedding a power generation block that generates power using the fermentation heat of compost. The motor fan was rotated using the generated electricity, and air was drawn into the compost from outside the compost to promote the activity of the compost fermenting bacteria, making it possible to improve the efficiency of producing high-quality compost.
本発明は、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設するものを主体にして説明したが、焼却炉のボイラー、暖房用のストーブや調理用ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したものでも良く同様の類似思想の高熱源を利用することは本発明の技術思想の範囲内にて変更可能なものであり、温度差発電装置の使用形態は、本発明実施形態のものに限定されるものではない。 The present invention has been described mainly with a self-fermentation heat-inducing material such as compost, in which a power generation block is embedded, but a high heat source member such as an incinerator boiler, a heating stove, or a cooking heater is used for heating. It is possible to change the use of a high-temperature heat source having a similar concept, which may be a contact block arranged in contact with each other, within the scope of the technical idea of the present invention. It is not limited to the form.
1 水槽の吊り下げ台
2 冷感ブロック
3 冷却水入口ホース
4 冷却水出口ホース
5 空気の吸入ホース
6 モーターファン
7 堆肥の外枠
8 熱電変換素子
9 受熱ブロック
10 冷却水貯水室
11 モーター
12 空気噴出口
13 水の貯水器
14 堆肥発酵熱の伝達容器
15 冷却水貯水器
1
5 Air Suction Hose 6
Claims (9)
The temperature difference power generator according to claim 1, wherein the warm feeling block is formed of a water-permeable porous member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004009361A JP2005204442A (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Electric generator utilizing temperature difference |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004009361A JP2005204442A (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Electric generator utilizing temperature difference |
Publications (1)
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JP2004009361A Pending JP2005204442A (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Electric generator utilizing temperature difference |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012186870A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Shigetaka Yamahashi | Complex power generation device utilizing sunlight |
CN101413492B (en) * | 2008-11-24 | 2012-10-03 | 杨艺明 | Atmospheric temperature difference electric generator |
JP2013201873A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | Thermoelectric power generation device and thermoelectric power generation system |
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2004
- 2004-01-16 JP JP2004009361A patent/JP2005204442A/en active Pending
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