JP2005529573A - 改良された熱電発電システム - Google Patents
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Abstract
Description
他の応用では、加圧された空気および燃料が、発電装置内において燃焼される。自動車の廃棄電力変換装置などさらに他の応用では、熱は、排気装置により発電装置に給送される。これらの装置では、廃熱は、外部ファンによる冷却剤の供給か、またはフィン付きラジエーターによる自由対流によって除去される。
Claims (43)
- 少なくとも1つの熱電モジュールを有する少なくとも1つの回転熱電アセンブリを備え、
前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、少なくとも1つの作動流体を受け入れ、前記作動流体からの熱を電気に変換する熱電発電装置。 - 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、少なくとも1つの高温側熱交換器および少なくとも1つの低温側熱交換器を備える請求項1に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの高温側熱交換器は、前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの高温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの高温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器のフィンと、
を少なくとも備える請求項2に記載の熱電発電装置。 - 前記少なくとも1つの低温側熱交換器は、前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの低温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの低温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器のフィンと、
を少なくとも備える請求項3に記載の熱電発電装置。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、前記ヒートパイプは、前記回転熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項3に記載の熱電発電装置。
- 前記低温側ヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電モジュールとの境界面の少なくとも一部分において液相であり、前記高温側ヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電気モジュールとの境界面の少なくとも一部分において気相である請求項5に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの低温側熱交換器は、
前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの低温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの低温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器のフィンと、
を少なくとも備える請求項2に記載の熱電発電装置。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が、前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項7に記載の熱電発電装置。 - 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリを回転させるように前記回転熱電アセンブリに連結されたモータをさらに備える請求項2に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリを回転させることによって、前記熱交換器の少なくとも1つを通ってかつ/または横切って前記作動流体が流出入される請求項9に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの作動流体は、前記少なくとも1つの熱電アセンブリを回転させる請求項1に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの高温側熱交換器は、前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの高温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの高温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器のフィンと、
を備える請求項11に記載の熱電発電装置。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が、前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項12に記載の熱電発電装置。 - 少なくとも1つの低温側熱交換器は、前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの低温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの低温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器のフィンと、
を備える請求項11に記載の熱電発電装置。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項14に記載の熱電発電装置。 - 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、複数の熱電モジュールを備え、前記熱電モジュールの少なくともいくつかは、前記熱電モジュールのその他のいくつかから断熱されている請求項1に記載の熱電発電装置。
- 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、少なくとも1つの高温側熱交換器を備え、
前記高温側熱交換器は、前記高温側熱交換器の他の部分から実質的に断熱された複数の部分を有する請求項1に記載の熱電発電装置。 - 前記少なくとも1つの作動流体回転熱電アセンブリは、さらに、廃熱を除去するために低温作動流体を受け入れる請求項1に記載の熱電発電装置。
- 少なくとも1つの熱電モジュールを有する、少なくとも1つの熱電アセンブリで発電する方法は、
前記少なくとも1つの熱電アセンブリを回転させるステップと、
電気を生成するように少なくとも1つの熱電モジュール全体に温度勾配を作り出すために、少なくとも第1の作動流体を、前記少なくとも1つの熱電アセンブリの第1の側を通ってかつ/または横切って流すステップと、
前記少なくとも1つの熱電モジュールから電気を伝達するステップと、
を含む発電方法。 - 少なくとも1つの第2の作動流体を、前記少なくとも1つの熱電アセンブリの第2の側を通ってかつ/または横切って流すステップをさらに含む請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの熱電アセンブリは、少なくとも1つの第1の側の熱交換器、および少なくとも1つの第2の側の熱交換器を有し、前記少なくとも1つの第1の作動流体を流すステップは、前記少なくとも1つの第1の作動流体を、前記第1および/または第2の側の熱交換器を通ってかつ/または通過させて流すステップを含む請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の側の熱交換器は、前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの第1の側のヒートパイプと、
前記少なくとも1つの第1の側のヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器フィンと、
を少なくとも備える請求項21に記載の方法。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記少なくとも1つの熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が、前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項22に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの第2の側の熱交換器は、
前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの第2の側のヒートパイプと、
前記少なくとも1つの第2の側のヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器フィンと、
を少なくとも備える請求項22に記載の方法。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記少なくとも1つの熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が、前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項24に記載の方法。 - 前記第2の側のヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電モジュールとの境界面の少なくとも一部分において液相であり、前記第1の側のヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電モジュールとの境界面の少なくとも一部分において気相である請求項25に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの熱電アセンブリに連結されたモータが、前記熱電アセンブリを回転させる請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも熱電アセンブリを回転させるステップによって、前記少なくとも第1の作動流体が、前記熱交換器を通ってかつ/または横切って流出入する請求項に19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの熱電アセンブリは、複数の熱電モジュールを備え、
本方法は、さらに、前記熱電モジュールの少なくともいくつかを前記熱電モジュールの少なくとも他のいくつかから実質的に断熱するステップを含む請求項19に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの熱電アセンブリは、少なくとも1つの第1の側の熱交換器を備え、
前記第1の側の熱交換器は、複数の部分を有し、前記方法は、さらに、前記複数の部分のいくつかを前記第1の側の熱交換器の前記複数の部分の他のものから実質的に断熱するステップを含む請求項19に記載の方法。 - 前記回転ステップは、前記少なくとも1つの熱電アセンブリを回転させるために前記第1の作動流体を用いることを少なくとも含む請求項19に記載の方法。
- 熱電発電システムは、
少なくとも1つの高温作動流体源と、
少なくとも1つの低温作動流体源と、
少なくとも1つの熱電モジュールを有する少なくとも1つの回転熱電アセンブリであって、当該回転熱電アセンブリは、前記少なくとも1つの高温作動流体を受け入れ、前記高温作動流体からの熱を電気に変換する前記回転熱電アセンブリと、
前記少なくとも1つの高温作動流体および前記少なくとも1つの低温作動流体用の排気部と、
前記回転熱電アセンブリから電気を伝達する少なくとも1つの電気伝達システム。 - 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、少なくとも1つの高温側熱交換器、および少なくとも1つの低温側熱交換器を含む請求項32に記載の熱電発電システム。
- 前記少なくとも1つの高温側熱交換器は、
前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの高温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの高温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器フィンと、
を少なくとも備える請求項32に記載の熱電発電システム。 - 前記少なくとも1つの低温側熱交換器は、
前記少なくとも1つの熱電モジュールと熱伝達する少なくとも1つの低温側ヒートパイプと、
前記少なくとも1つの低温側ヒートパイプと熱伝達する複数の熱交換器フィンと、
を少なくとも備える請求項34に記載の熱電発電システム。 - 前記ヒートパイプは、流体を収容し、
前記ヒートパイプは、前記回転熱電アセンブリの回転による遠心力によって、前記流体の液相が前記ヒートパイプ内の一部分に集まるような向きに配置される請求項35に記載の熱電発電システム。 - 前記低温側ヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電モジュールとの境界面の少なくとも一部分において液相であり、前記高温側ヒートパイプ内の流体は、前記少なくとも1つの熱電モジュールとの境界面の少なくとも一部分において気相である請求項35に記載の熱電発電システム。
- 前記回転熱電アセンブリを回転させるために、前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリに連結されたモータをさらに備える請求項32に記載の熱電発電システム。
- 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリを回転させるステップによって、前記少なくとも1つの高温作動流体が、前記高温側熱交換器を通ってかつ/または横切って流出入される請求項38に記載の熱電発電システム。
- 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、複数の熱電モジュールを含み、前記熱電モジュールの少なくともいくつかは、前記熱電モジュールの他の少なくともいくつかから断熱される請求項32に記載の熱電発電システム。
- 前記少なくとも1つの回転熱電アセンブリは、少なくとも1つの高温側熱交換器を備え、
前記高温側熱交換器は、前記高温側熱交換器の他の部分から実質的に断熱された複数の部分を有する請求項32に記載の熱電発電システム。 - 前記少なくとも1つの回転アセンブリは、さらに、廃熱を除去するために低温作動流体を受け入れる請求項32に記載の熱電発電システム。
- 前記高温および/または低温作動流体は、少なくとも、前記回転熱電アセンブリを回転させる請求項32に記載の熱電発電システム。
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