JP2012231099A - 熱電発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一度蓄熱された熱を無用に外気に放出することなく、有効に熱電素子に印加して発電効率を向上させた熱電発電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 表面が光反射材でコーティングされた断熱材により上側面を構成し、該上面は太陽光を受光するに必要最小限の光透過性部材による受光窓を設けて箱状空間を形成し、該箱状空間の底面に蓄熱板を密封固着して外気と蓄熱部の接触を遮断可能な構造とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱電素子を用いた熱電発電装置に関する。

太陽熱を熱電素子に印加して発電する試みは従来から多数提案実行されており、例えば特開２００８−２８３７７０、特開２００８−３０１６３０及び特開平５−１６７１０４が存在する。

これらの提案はいずれも発電効率を改善しようとするものであるが、全て蓄熱部が外気に露出する構造となっている。

特開２００８−２８３７７０ 特開２００８−３０１６３０ 特開平５−１６７１０４

以上に記した従来の熱電発電装置では、蓄熱部が外気に露出する構造となっているため、蓄熱部は太陽熱を吸収すると同時に、蓄熱された熱を外気に無用に放出して発電効率低下を生じさせていた。

本発明は、このような従来の熱電発電装置が有していた問題を解決しようとするものであり、一度蓄熱された熱を無用に外気に放出することなく、発電効率を向上させた熱電発電装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、表面が光反射材でコーティングされた断熱材により上側面を構成し、該上面は太陽光を受光するに必要最小限の光透過性部材による受光窓を設けて箱状空間を形成し、該箱状空間の底面に蓄熱板を密封固着して外気と蓄熱部の接触を遮断可能な構造とした。

更に前記箱状空間は表面が光反射材でコーティングされた断熱材により構成されているので、熱を反射させ外部に熱を漏らさない構造になっている。

本発明によれば前記したごとく、一度蓄熱された熱は殆ど外気に放出されることなく、大部分が有効に熱電素子に印加されるので、従来の熱電発電装置よりも高効率の熱電発電装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施例で、一部断面で示す概略図ある。 本発明の一実施例を示す外観図である。 本発明の一実施例で、一部断面で示す概略図ある。 本発明の一実施例で、一部断面で示す概略図ある。 本発明の一実施例を示す外観図である。 水冷式ヒートシンクを使用したときの概略図である。

本発明は、表面が光反射材でコーティングされた断熱材により上側面を構成し、該上面は太陽光を受光するに必要最小限の光透過性部材による受光窓を設けて箱状空間を形成し、該箱状空間の底面に蓄熱板を密封固着して高効率熱電発電装置を実現した。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態例について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す一部断面で表した概略図であるが、表面がアルミ箔４でコーティングされた断熱材３が内側全面に貼付された四角錐の耐熱プラスチック外郭２の上面には透明ガラス１が固着され、底面には黒色塗装された銅製の蓄熱板６が密封固着されている。

蓄熱材６の裏面には熱電素子５の高温側接合部が貼付され、熱電素子５の低温側接合部は空冷式の放熱板７に貼付されている。

放熱板７は金属ビス８で外郭２と、プラスチックビス９で蓄熱板６と固着されている。放熱板７と蓄熱板６との結合をプラスチックビス９で行った理由は、放熱板７と蓄熱板６の熱結合を避ける理由からである。

前記説明のとおり構成された熱電発電装置では、透明ガラス１を介して太陽熱を蓄熱した蓄熱板６の熱は、アルミ箔４でコーティングされた断熱材３による反射と断熱効果及び外気遮断構造により、外気に無用に放出されることがなく、蓄熱された熱の大部分が熱電素子５を介し放熱板７から放熱されるので、発電効率を高めることが可能となる。

図２は前記実施例による熱電発電装置を太陽光追尾台に取り付けたときの外観図で、符号の示す内容は図１と同一であるが、本実施例では１、１１併記部は１を優先する。

台板１３の上に水平方向に回転自在な先頭部がＹ字型に分離したポール１２を設け、Ｙ字部分に前記熱電発電装置を仰角方向に回転可能に挟持させたものである。

従って図示する矢印の如く、水平角度と仰角を任意に調節することが可能なので、常に太陽光が蓄熱板６の平面に垂直に当たる状態を維持することができる。また光センサーとモーターを組み合わせれば、自動で太陽光追尾をすることも可能である。（図示せず）

図３は本発明の一実施例を示す一部断面で表した概略図であるが、表面がアルミ箔４でコーティングされた断熱材３が内側全面に貼付された四角錐の耐熱プラスチック外郭２の上面には集光レンズ１１が固着され、底面には黒色塗装された銅製の蓄熱板６が密封固着されている。集光レンズ１１の焦点はこの蓄熱板６上に結像されるよう配置されている。

集光レンズ１１と蓄熱板６の間にはアルミ箔４でコーティングされた断熱材３により中間壁が設けられており、その中間壁の中央には円形の透明ガラス１が固着され、受光窓を形成している。

蓄熱材６の裏面には熱電素子５の高温側接合部が貼付され、熱電素子５の低温側接合部は空冷式の放熱板７に貼付されている。

放熱板７は金属ビス８で外郭２と、プラスチックビス９で蓄熱板６と固着されている。放熱板７と蓄熱板６との結合をプラスチックビス９で行った理由は、放熱板７と蓄熱板６の熱結合を避ける理由からである。

前記説明のとおり構成された熱電発電装置では、集光レンズ１１により太陽光が集光されるので、中間壁に設けられた円形の透明ガラス１による受光窓の開口部を小さくすることが可能となり、受光窓の開口部を介して外気に放出する熱を少なくすることができる。

太陽熱を蓄熱した蓄熱板６の熱は、アルミ箔４でコーティングされた断熱材３による反射と断熱効果及び外気遮断構造により、外気に無用に放出されることがなく、蓄熱された熱の大部分が熱電素子５を介し放熱板７から放熱されるので、発電効率を高めることが可能となる。

図２は前記実施例による熱電発電装置を太陽光追尾台に取り付けたときの外観図で、符号の示す内容は図３と同一であるが、本実施例では１、１１併記部は１１を優先する。

台板１３の上に水平方向に回転自在な先頭部がＹ字型に分離したポール１２を設け、Ｙ字部分に熱電発電装置を仰角方向に回転可能に挟持させたものである。

従って図示する矢印の如く、水平角度と仰角を任意に調節することが可能なので、常に太陽光が蓄熱板６の平面に垂直に当たる状態を維持することができる。また光センサーとモーターを組み合わせれば、自動で太陽光追尾をすることも可能である。（図示せず）

図４は本発明の一実施例を示す一部断面で表した概略図であるが、表面がアルミ箔４でコーティングされた断熱材３が上側面に貼付された四角錐の耐熱プラスチック外郭２の上面中央部には円形透明ガラス１が固着され、その上方には集光レンズ１１が配設され、底面には黒色塗装された銅製の蓄熱板６が密封固着されている。集光レンズ１１の焦点はこの蓄熱板６上に結像されるよう配置されている。

蓄熱材６の裏面には熱電素子５の高温側接合部が貼付され、熱電素子５の低温側接合部は空冷式の放熱板７に貼付されている。

放熱板７は金属ビス８で外郭２と、プラスチックビス９で蓄熱板６と固着されている。放熱板７と蓄熱板６との結合をプラスチックビス９で行った理由は、放熱板７と蓄熱板６の熱結合を避ける理由からである。

前記説明のとおり構成された熱電発電装置では、集光レンズ１１により太陽光が集光されるので、上面中央部に設けられた円形透明ガラス１による受光窓の開口部を小さくすることが可能となり、受光窓の開口部を介して外気に放出する熱を少なくすることができる。

太陽熱を蓄熱した蓄熱板６の熱は、アルミ箔４でコーティングされた断熱材３による反射と断熱効果及び外気遮断構造により、外気に無用に放出されることがなく、蓄熱された熱の大部分が熱電素子５を介し放熱板７から放熱されるので、発電効率を高めることが可能となる。

図５は前記実施例による熱電発電装置を太陽光追尾台に取り付けたときの一部断面で表した外観図で、符号の示す内容は図４と同一である。

台板１３の上に水平方向に回転自在な先頭部がＹ字型に分離したポール１２を設け、Ｙ字部分に熱電発電装置を仰角方向に回転可能に挟持させたもので、円形透明ガラス１の上方には支持具１０により懸架された集光レンズ１１が配設されている。

従って図示する矢印の如く、水平角度と仰角を任意に調節することが可能なので、常に太陽光が集光レンズ１１の平面に垂直に当たる状態を維持することができる。また光センサーとモーターを組み合わせれば、自動で太陽光追尾をすることも可能である。（図示せず）

図６は水冷式ヒートシンク７を使用したときの概略図であるが、銅板１７の一方の面に銅製のカラム１４が溶着され、カラム１４の入水側にはバルブ１５を介して冷水が注入され、出水側は温水槽１６に接続されている。また銅板１７のもう一方の面には図１、図３及び図４で示す如く熱電素子５の低温側接合部が貼付されているので、熱電素子５に生じた熱は高効率で除熱され、熱交換された熱は温水となって温水槽１６に蓄えられ、発電と共に温水を得ることが可能となる。

以上説明のとおり、本発明によれば従来にない高効率な熱電発電を可能にすると共に、入浴や炊事洗濯に必要な温水も得られる熱電発電装置を提供することができる。

前記したとおり、発電以外に温水器としての利用価値がある。また蓄熱板の代わりに鍋釜を置けば、高効率な太陽熱利用調理器具として利用できる可能性が存在する。

１ ガラス ２ 外郭 ３ 断熱材 ４ アルミ箔 ５ 熱電素子
６ 蓄熱板 ７ ヒートシンク ８ 金属ビス ９ プラスチックビス
１０ 支持具 １１ 集光レンズ １２ ポール １３ 台板
１４ カラム １５ バルブ １６ 温水槽 １７ 銅板

Claims (3)

1. 高温側接合部と低温側接合部を有する熱電素子と、該熱電素子の高温側接合部を太陽光により加熱する手段と、該熱電素子の低温側接合部を高温側よりも低温に維持する手段を有し、高温側接合部と低温側接合部との温度差によりゼーベック効果を利用して熱電発電を行う装置において、前記高温側接合部に面で接する蓄熱板を配設すると共に、表面が光反射材でコーティングされた断熱材により上側面を構成し、該上面は太陽光を受光するに必要最小限の光透過性部材による受光窓を設けて箱状空間を形成し、該箱状空間の底面に前記蓄熱板を密封固着したことを特徴とする熱電発電装置。
2. 前記箱状空間の上面の前方に集光レンズを配設し、前記蓄熱板上に焦点を結像可能とした請求項１記載の熱電発電装置。
3. 前記低温側接合部を高温側よりも低温に維持する手段を水冷式とし、入水側に冷水を注入し、出水側を温水槽に接続した請求項１又は請求項２記載の熱電発電装置。

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