JP2019213402A - 温度差発電装置及び測定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】高温流体が腐食性を有する流体であっても長期間に亘って温度差発電を継続することが可能な温度差発電装置及び測定システムの提供。【解決手段】温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電交換素子１０と、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂに熱的に接続され、外気に触れる放熱フィン２０と、熱電交換素子１０の高温部側１０ａに熱的に接続され、内部に外気よりも高温な温水が流通可能なパイプ３０と、を有する、温度差発電装置１を採用する。【選択図】図２
Description
本発明は、温度差発電装置及び測定システムに関するものである。
従来から温度差発電装置として、例えば、特許文献１に記載されているような発電システムが知られている。この発電システムは、温泉等の排熱エネルギーの温度差を利用して電気エネルギーに変換する装置であり、トムソン効果、ペルチェ効果、ゼーベック効果などを伴う熱電変換素子を組み込んでいる。温泉等の排熱エネルギーで発電する比較的小規模な発電装置では、この中で特にゼーベック効果を伴う熱電変換素子を組み込んだ装置が注目されている。ゼーベック効果とは、物体の温度差を電力に変換させる現象の効果をいう。これは熱エネルギーの高温部と低温部の間にゼーベック素子即ち、ｐ型熱電材料とｎ型熱電材料を交互に配置して構成される素子に、熱エネルギーの温度差が生じたときに電子が活性化され、ｎ型熱電材料は高温側、ｐ型熱電材料は低温側へ拡散し電流が流れ、電気エネルギーに変換される現象をいう。
特許文献１に記載の発電システムは、温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、前記熱電変換素子を挟んで張り合わされ、且つ高温側流体に設置される第１ヒートパイプと、前記熱電変換素子を挟んで張り合わされ、且つ前記第１ヒートパイプに対峙し低温側流体に設置される第２ヒートパイプと、前記熱電変換素子を前記第１ヒートパイプと前記第２ヒートパイプに保持する保持体と、前記第１ヒートパイプの浸される前記高温側流体と前記第２ヒートパイプの浸される前記低温側流体とを遮断する隔壁体とからなる発電システムであって、前記高温側流体と前記低温側流体は、温度の異なる同一温水であり、前記低温側流体は、前記高温側流体の水位より相対的に低い水位に配置され、自然流で高温側から低温側に流れる流体である、ことを特徴としている。
ところで、上記従来技術では、自然流で高温側から低温側に流れる温水の温度差を利用するため、温泉が流れる温泉流路（河川または水路）に発電システムを設置している。しかしながら、当該温泉流路では、強酸性あるいは強アルカリ性の温水が湯気として立ち上っており、熱電交換素子、ヒートパイプ、及び放熱フィンなどが腐食し易く、例えば１カ月ほどの短期間でメンテナンスや交換を要することが課題となっている。
本発明は、上記課題点に鑑みてなされたものであり、高温流体が腐食性を有する流体であっても長期間に亘って温度差発電を継続することが可能な温度差発電装置及び測定システムの提供を目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電交換素子と、前記熱電交換素子の低温部側に熱的に接続され、外気に触れる放熱フィンと、前記熱電交換素子の高温部側に熱的に接続され、内部に前記外気よりも高温な高温流体が流通可能なパイプと、を有する、温度差発電装置を採用する。
この構成によれば、熱電交換素子は、パイプを流通する高温流体と、当該高温流体に対して比較的低温の外気との温度差により、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。高温流体は、パイプの内部を流通するため、熱電交換素子や放熱フィンが高温流体の湯気に曝されることはない。このため、熱電交換素子や放熱フィンが腐食し難くなり、長期間に亘って温度差発電を継続することができる。
この構成によれば、熱電交換素子は、パイプを流通する高温流体と、当該高温流体に対して比較的低温の外気との温度差により、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。高温流体は、パイプの内部を流通するため、熱電交換素子や放熱フィンが高温流体の湯気に曝されることはない。このため、熱電交換素子や放熱フィンが腐食し難くなり、長期間に亘って温度差発電を継続することができる。
また、本発明においては、前記熱電交換素子の高温部側を、前記パイプ側に押し付ける押付機構を有し、前記押付機構には、前記パイプ側からの伝熱を遮断する断熱部が設けられていてもよい。
この場合には、押付機構による押し付けによって熱電交換素子に対するパイプ側からの伝熱効率が向上するため、効率よく発電することが可能となる。また、押付機構には、断熱部が設けられ、パイプ側からの伝熱を遮断するため、押付機構の設置によって熱電交換素子に対するパイプ側からの伝熱効率が低下することはない。
この場合には、押付機構による押し付けによって熱電交換素子に対するパイプ側からの伝熱効率が向上するため、効率よく発電することが可能となる。また、押付機構には、断熱部が設けられ、パイプ側からの伝熱を遮断するため、押付機構の設置によって熱電交換素子に対するパイプ側からの伝熱効率が低下することはない。
また、本発明においては、前記パイプの外周面には、平面部が形成されており、前記熱電交換素子の高温部側が、前記平面部に接していてもよい。
この場合には、熱電交換素子の高温部側とパイプとが密着し易くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
この場合には、熱電交換素子の高温部側とパイプとが密着し易くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
また、本発明においては、前記熱電交換素子の高温部側と前記パイプは、ヒートパイプを介して熱的に接続されていてもよい。
この場合には、ヒートパイプの封入液の気化潜熱を利用して熱を輸送できるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
この場合には、ヒートパイプの封入液の気化潜熱を利用して熱を輸送できるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
また、本発明においては、前記ヒートパイプの一部は、前記パイプに埋設されていてもよい。
この場合には、ヒートパイプと高温流体が流通するパイプとの接触面積が増えるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
この場合には、ヒートパイプと高温流体が流通するパイプとの接触面積が増えるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
また、本発明においては、前記パイプの内周面には、前記高温流体に対する耐腐食性を有するライニング材が内装されており、前記ヒートパイプの一部は、前記パイプを貫通し、前記ライニング材に埋設されていてもよい。
この場合には、ヒートパイプの一部がパイプの内部に挿入されるため、ヒートパイプと高温流体との距離が近くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。また、パイプの内部に挿入されたヒートパイプは、ライニング材に埋設されるため、腐食性の高温流体でも効率よく発電することが可能となる。
この場合には、ヒートパイプの一部がパイプの内部に挿入されるため、ヒートパイプと高温流体との距離が近くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。また、パイプの内部に挿入されたヒートパイプは、ライニング材に埋設されるため、腐食性の高温流体でも効率よく発電することが可能となる。
また、本発明においては、前記熱電交換素子及び前記放熱フィンを含む発電ユニットが、前記パイプの周方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。
この場合には、パイプを長くしなくても発電ユニットを密集して設置できるため、小スペースで高い電圧の発電が可能となる。
この場合には、パイプを長くしなくても発電ユニットを密集して設置できるため、小スペースで高い電圧の発電が可能となる。
また、本発明においては、先に記載の温度差発電装置と、前記高温流体の状態量を測定する測定部、及び、前記測定部の測定結果を外部に提供する通信部を備えるフィールド機器と、を備え、前記温度差発電装置が、前記フィールド機器に電力を供給する、測定システムを採用する。
この構成によれば、高温流体によって自家発電しつつ、発電した電力によって高温流体の状態量を測定し、その測定結果を外部に通信できるため、例えば、高温流体が山奥の僻地で湧き出る場合、当該僻地に電力線を引いたり、人が出向いて行かなくても高温流体の状態量をモニタリングすることが可能となる。
この構成によれば、高温流体によって自家発電しつつ、発電した電力によって高温流体の状態量を測定し、その測定結果を外部に通信できるため、例えば、高温流体が山奥の僻地で湧き出る場合、当該僻地に電力線を引いたり、人が出向いて行かなくても高温流体の状態量をモニタリングすることが可能となる。
上記本発明の態様によれば、高温流体が腐食性を有する流体であっても長期間に亘って温度差発電を継続することができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る温度差発電装置１を有する測定システム１００を示す概略図である。
測定システム１００は、温度差発電装置１と、フィールド機器１０１と、を含んで構成されている。フィールド機器１０１は、通信ネットワーク１０２を介して、端末１０３と接続されている。本実施形態においては、温度差発電装置１及びフィールド機器１０１が、例えば、温泉（温水）が湧き出る山奥の水源近くに設置され、温泉配管１０４を流れる温水（高温流体）の状態量を測定する。ここでいう「高温流体」とは、外気よりも高温な流体を意味する。
測定システム１００は、温度差発電装置１と、フィールド機器１０１と、を含んで構成されている。フィールド機器１０１は、通信ネットワーク１０２を介して、端末１０３と接続されている。本実施形態においては、温度差発電装置１及びフィールド機器１０１が、例えば、温泉（温水）が湧き出る山奥の水源近くに設置され、温泉配管１０４を流れる温水（高温流体）の状態量を測定する。ここでいう「高温流体」とは、外気よりも高温な流体を意味する。
フィールド機器１０１は、測定対象物の状態量を測定する測定部１０１ａと、測定部１０１ａの測定結果を外部に提供する通信部１０１ｂ（フィールド機器本体）と、を有する。本実施形態において、測定部１０１ａは、通信部１０１ｂが取り付けられた配管部を含み、温泉配管１０４を流通する温水の状態量を測定する。このような測定部１０１ａは、例えば、温度センサー、圧力センサー、流量センサー、またはｐＨセンサー等を有してもよい。
通信部１０１ｂと測定部１０１ａとは、伝送線１０１ｃを介して接続されている。なお、図１においては、伝送線１０１ｃは、フィールド機器１０１の本体部および測定部１０１ａの外部を通して配線されているが、これに限られるものではない。伝送線１０１ｃは、フィールド機器１０１の本体部の内部を通して配線されてもよい。
伝送線１０１ｃは、例えば、「４〜２０ｍＡ」のアナログ信号の伝送に用いられる伝送線、「０〜１ｋＨｚ」のパルス信号の伝送に用いられる伝送線、およびフィールド機器１０１の内部に設けられた接点（図示せず）をオン／オフすることによりＨｉｇｈ信号／Ｌｏｗ信号を送信する伝送線を含む。
通信部１０１ｂは、測定部１０１ａから取得した測定値（例えば、温度、圧力、流量、またはｐＨ値等）に基づく測定結果情報を記憶することができる。また、通信部１０１ｂは、記憶した測定結果情報を用いて様々な統計処理を行い、当該統計処理の結果に基づく統計情報を記憶することができる。
端末１０３は、コンピュータ装置、例えば、パーソナルコンピュータ等である。通信部１０１ｂと端末１０３とは、通信ネットワーク１０２（例えば、インターネット、またはＬＡＮ（Ｌｏｃａl Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；構内通信網）等）を介して通信接続されている。
通信部１０１ｂは、通信ネットワーク１０２を介して端末１０３と通信接続するための通信インターフェースとなる。通信部１０１ｂは、無線通信を介して通信ネットワーク１０２に通信接続し、記憶した測定結果情報および統計情報を、端末１０３（外部の機器）へ送信する。なお、ここでいう無線通信は、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、または３Ｇ／ＬＴＥ（登録商標）等の無線通信規格に準拠した無線通信である。
なお、本実施形態においては、通信部１０１ｂは、無線通信を介して通信ネットワーク１０２に通信接続するものとしたが、有線通信を介して通信ネットワーク１０２に通信接続する構成であっても構わない。
端末１０３は、通信部１０１ｂから送信された情報、例えば、測定部１０１ａによって測定された測定値（例えば、温度、圧力値、流量、またはｐＨ値等）に基づく測定結果情報、および、上述した統計処理の結果に基づく統計情報を受信して、表示することができる。
なお、端末１０３から通信部１０１ｂへの情報の送信は、端末１０３から通信部１０１ｂに対して要求が行われた際に送信が行われるような構成であってもよいし、通信部１０１ｂが自ら定期的に送信を行うような構成であってもよい。
このようなフィールド機器１０１は、その隣に付設された温度差発電装置１から図示しない電力線を介して電力を供給されている。すなわち、フィールド機器１０１は、自前のバッテリーを有せず、また、周辺から電力線を引かずとも、上述した動作を継続することができる。すなわち、フィールド機器１０１と温度差発電装置１との間以外は、配線をする必要がない。但し、フィールド機器１０１は、メンテナンス時や非常用バッテリーとして、バッテリーを搭載していてもよい。
図２は、一実施形態に係る温度差発電装置１の断面構成図である。図３は、図２における矢視Ａ−Ａ図である。
温度差発電装置１は、図２に示すように、熱電交換素子１０と、放熱フィン２０と、パイプ３０と、押付機構４０と、を有する。
温度差発電装置１は、図２に示すように、熱電交換素子１０と、放熱フィン２０と、パイプ３０と、押付機構４０と、を有する。
熱電交換素子１０は、外気（例えば２０℃程度）と温水（例えば９０℃程度）との温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。本実施形態においては、熱電交換素子１０として、ゼーベック効果を伴うゼーベック素子を用いる。熱電交換素子１０の高温部側１０ａは、パイプ３０と熱的に接続されている。また、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂは、高温部側１０ａと反対側にあり、放熱フィン２０と熱的に接続されている。なお、熱電交換素子１０は、トムソン効果やペルチェ効果などを伴う素子であってもよい。
放熱フィン２０は、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂにヒートパイプ２１を介して熱的に接続されている。放熱フィン２０は、高い放熱性を有する金属材、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などから形成するとよい。放熱フィン２０は、矩形板状に形成され、それらが隙間をあけて積層された積層構造を有する。放熱フィン２０は、ヒートパイプ２１の一端部２１ａに支持されている。ヒートパイプ２１の一端部２１ａは、積層された複数の放熱フィン２０を貫通し、複数の放熱フィン２０と接合されている。
ヒートパイプ２１の他端部２１ｂは、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂにベースプレート２２を介して熱的に接続されている。ベースプレート２２は、高い熱伝導率を有する銅や銅合金などから形成するとよい。ベースプレート２２は、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂに接している。図３に示すように、ベースプレート２２の幅は、熱電交換素子１０の幅と略同一である。なお、ベースプレート２２と熱電交換素子１０との間には、放熱グリスなどを塗布するとよい。
ベースプレート２２には、複数のヒートパイプ２１が植設されている。本実施形態においては、ベースプレート２２に４本のヒートパイプ２１が植設され、それら４本のヒートパイプ２１がベースプレート２２の幅方向両側の側端面から幅方向両側に延在し、放熱フィン２０の四隅を支持する構成となっている。なお、ヒートパイプ２１は、ベースプレート２２にさらに複数本設けられていてもよい。
パイプ３０は、図１に示すように、温泉配管１０４と接続され、内部に温水が流通する。このパイプ３０は、温水に対して耐腐食性を有する材料、例えば、ステンレス鋼材などから形成するとよい。なお、パイプ３０は、温水に対して耐腐食性を有する樹脂材などで形成してもよい。このパイプ３０の外周面３０ｂには、図３に示すように、平面部３１が形成されている。平面部３１は、パイプ３０の外周面３０ｂの一部を、外周面３０ｂの接線に対し平行に切り欠いたものである。
熱電交換素子１０の高温部側１０ａは、平面部３１と接している。平面部３１は、鏡面仕上げするとよい。これにより、平面部３１における表面粗さ（凹凸）が小さくなり、熱電交換素子１０の高温部側１０ａとの接触面積が増加する。なお、平面部３１と熱電交換素子１０との間には、放熱グリスなどを塗布するとよい。
押付機構４０は、図２に示すように、熱電交換素子１０の高温部側１０ａを、パイプ３０側に押し付けるものである。押付機構４０は、押付プレート４１と、ネジ部材４２と、樹脂ワッシャー４３（断熱部）と、を有する。押付プレート４１は、図３に示すように、左右のヒートパイプ２１の間を通ってパイプ３０の長手方向に沿って延び、図２に示すように、ベースプレート２２の外側（反熱電交換素子側）を跨ぐように配置されている。
図３に示すように、押付プレート４１の幅は、熱電交換素子１０（ベースプレート２２）の幅よりも大きくするとよい。これにより、熱電交換素子１０の高温部側１０ａの全域を平面部３１に押し付けることができる。この押付プレート４１の両端部には、図２に示すように、パイプ３０側に向かって屈曲する第１曲部４１ａと、第１曲部４１ａの先端からパイプ３０の長手方向に沿って屈曲する第２曲部４１ｂと、が形成されている。
第１曲部４１ａは、パイプ３０の長手方向におけるベースプレート２２の端面に対向し、接している。第２曲部４１ｂは、パイプ３０の長手方向に沿って平行に延び、挿通孔４１ｃが形成されている。挿通孔４１ｃには、ネジ部材４２が挿通されている。ネジ部材４２は、パイプ３０の平面部３１に形成されたネジ孔３２に螺合している。なお、挿通孔４１ｃは、ネジ部材４２のシャフト部よりも径を大きくし、当該シャフト部との間に隙間を確保するとよい。
樹脂ワッシャー４３は、ネジ部材４２のヘッド部の裏側に配置されている。この樹脂ワッシャー４３は、ネジ部材４２と押付プレート４１との間に介在し、パイプ３０からネジ部材４２、押付プレート４１を通り、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂに至る伝熱経路を遮断する。すなわち、パイプ３０から熱電交換素子１０の高温部側１０ａに至る伝熱経路以外の伝熱経路を遮断する。なお、樹脂ワッシャー４３の一部は、ネジ部材４２のシャフト部と挿通孔４１ｃとの隙間に挿入されるように延在していてもよい。また、樹脂ワッシャー４３の代わりに、押付プレート４１ないしネジ部材４２自体が断熱材（樹脂材など）から形成されていてもよい。
上記構成の温度差発電装置１によれば、パイプ３０を流通する温水と、当該温水に対して比較的低温の外気との温度差により、熱電交換素子１０が熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。温水は、パイプ３０の内部を流通するため、熱電交換素子１０や放熱フィン２０などが温水の湯気に曝されることはない。このため、熱電交換素子１０や放熱フィン２０などが腐食し難くなり、長期間に亘ってメンテナスフリーで温度差発電を継続することができる。
また、本実施形態においては、図２に示すように、熱電交換素子１０の高温部側１０ａを、パイプ３０側に押し付ける押付機構４０を有する。この構成によれば、押付機構４０による押し付けによって熱電交換素子１０に対するパイプ３０側からの伝熱効率が向上するため、効率よく発電することが可能となる。また、押付機構４０には、樹脂ワッシャー４３（断熱部）が設けられており、パイプ３０側からネジ部材４２及び押付プレート４１を介した伝熱を遮断するため、熱電交換素子１０に対するパイプ３０側からの伝熱効率が低下することはない。
さらに、本実施形態においては、図３に示すように、パイプ３０の外周面３０ｂには、平面部３１が形成されており、熱電交換素子１０の高温部側１０ａが、平面部３１に接している。この構成によれば、熱電交換素子１０の高温部側１０ａとパイプ３０とが密着し易くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
このように、上述の本実施形態によれば、温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電交換素子１０と、熱電交換素子１０の低温部側１０ｂに熱的に接続され、外気に触れる放熱フィン２０と、熱電交換素子１０の高温部側１０ａに熱的に接続され、内部に温水が流通可能なパイプ３０と、を有する、温度差発電装置１を採用することによって、高温流体が腐食性を有する温水であっても長期間に亘って温度差発電を継続することができる。
また、本実施形態の測定システム１００は、図１に示すように、上述の温度差発電装置１と、温水の状態量を測定する測定部１０１ａ、及び、測定部１０１ａの測定結果を外部に提供する通信部１０１ｂを備えるフィールド機器１０１と、を備え、温度差発電装置１が、フィールド機器１０１に電力を供給する。この構成によれば、温水によって自家発電しつつ、発電した電力によって温水の状態量を測定し、その測定結果を外部に通信できるため、例えば、温水が山奥の僻地で湧き出る場合、当該僻地に電力線を引いたり、人が出向いて行かなくても温水の状態量をモニタリングすることが可能となる。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、本発明では、図４〜図１０に示すような形態を採用することができる。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図４に示す形態では、熱電交換素子１０の高温部側１０ａとパイプ３０が、ヒートパイプ５０を介して熱的に接続されている。この構成によれば、ヒートパイプ５０の封入液の気化潜熱を利用して熱を輸送できるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。また、ヒートパイプ５０の一端部５０ａ（一部）は、パイプ３０に埋設するとよい。この構成によれば、ヒートパイプ５０とパイプ３０との接触面積が増えるため、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
なお、この形態では、ヒートパイプ５０以外の伝熱経路を遮断するために、熱電交換素子１０をヒートパイプ５０で支持し、熱電交換素子１０とパイプ３０との間に隙間をあけて（浮かせて）配置するとよい。このヒートパイプ５０の他端部５０ｂは、熱電交換素子１０の高温部側１０ａにベースプレート５１を介して熱的に接続されている。ベースプレート５１は、ベースプレート２２と同様に、高い熱伝導率を有する銅や銅合金などから形成するとよい。
図５に示す形態では、ヒートパイプ５０の一端部５０ａが、パイプ３０を貫通して配置されている。この構成によれば、ヒートパイプ５０を直接温水に接触させることができるため、さらに効率よく発電することができる。なお、この場合、ヒートパイプ５０を耐腐食性の材料から形成するとよい。
図６に示す形態では、ヒートパイプ５０の一端部５０ａが、パイプ３０の内部で折り曲げられている。この構成によれば、図５に示す形態と同様に、ヒートパイプ５０を直接温水に接触させることができると共に、図５に示す形態よりも折り曲げによって温水に接触する面積が増えるため、さらに効率よく発電することができる。なお、ヒートパイプ５０の折り曲げ方向は、温水の流れに対して上流側、下流側のいずれであってもよい。
図７に示す形態では、ヒートパイプ５０の一端部５０ａが折り曲げられた状態で、パイプ３０に埋設されている。この構成によれば、ヒートパイプ５０が直接温水に接触することがないので、ヒートパイプ５０を耐腐食性の材料から形成する必要がない。また、ヒートパイプ５０と温水との距離が近くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
図８に示す形態では、ヒートパイプ５０の一端部５０ａが、パイプ３０を貫通し、パイプ３０に内装されたライニング材６０に埋設されている。ライニング材６０は、温水に対する耐腐食性を有する樹脂材などから形成されている。この構成によれば、パイプ３０の内部に挿入されたヒートパイプ５０は、ライニング材６０に埋設されるため、腐食性の温水でも効率よく発電することが可能となる。また、この構成は、図７に示す形態（例えば鋳造）よりも、安価に製造できる。また、ヒートパイプ５０と温水との距離が近くなり、伝熱効率が向上し、効率よく発電することが可能となる。
図９に示す形態では、熱電交換素子１０、放熱フィン２０、押付機構４０を含む発電ユニット２が、パイプ３０の周方向に間隔をあけて複数（図９の例では４つ）設けられていている。この構成によれば、パイプ３０を長くしなくても発電ユニット２を密集して設置できるため、小スペースで高い電圧の発電が可能となる。なお、この場合、複数の発電ユニット２に対応して、パイプ３０に複数の平面部３１を形成するとよい。
また、上記実施形態では、高温流体として温泉を例示したが、温泉以外の高温流体に対しても本発明を適用することができる。
また、上述した図４〜図８に示す形態では、ヒートパイプ５０の一部がパイプ３０に埋設され、または、ヒートパイプ５０がパイプ３０を貫通して配置されていたが、例えば、ヒートパイプ５０をロウ付けによりパイプ３０の外周面３０ｂに、Ｕ字状ないしΩ字状に巻き付ける形態を採用してもよい。この構成によれば、パイプ３０に貫通孔を設けたり、また、パイプ３０にヒートパイプ５０を埋設しなくても、ヒートパイプ５０とパイプ３０との接触面積を増やし、効率よく発電することが可能となる。
１ 温度差発電装置
２ 発電ユニット
１０ 熱電交換素子
１０ａ 高温部側
１０ｂ 低温部側
２０ 放熱フィン
３０ パイプ
３０ｂ 外周面
３１ 平面部
４０ 押付機構
４２ ネジ部材
４３ 樹脂ワッシャー（断熱部）
５０ ヒートパイプ
６０ ライニング材
１００ 測定システム
１０１ フィールド機器
１０１ａ 測定部
１０１ｂ 通信部
１０１ｃ 伝送線
２ 発電ユニット
１０ 熱電交換素子
１０ａ 高温部側
１０ｂ 低温部側
２０ 放熱フィン
３０ パイプ
３０ｂ 外周面
３１ 平面部
４０ 押付機構
４２ ネジ部材
４３ 樹脂ワッシャー（断熱部）
５０ ヒートパイプ
６０ ライニング材
１００ 測定システム
１０１ フィールド機器
１０１ａ 測定部
１０１ｂ 通信部
１０１ｃ 伝送線
Claims (8)
- 温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電交換素子と、
前記熱電交換素子の低温部側に熱的に接続され、外気に触れる放熱フィンと、
前記熱電交換素子の高温部側に熱的に接続され、内部に前記外気よりも高温な高温流体が流通可能なパイプと、を有する、ことを特徴とする温度差発電装置。 - 前記熱電交換素子の高温部側を、前記パイプ側に押し付ける押付機構を有し、
前記押付機構には、前記パイプ側からの伝熱を遮断する断熱部が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の温度差発電装置。 - 前記パイプの外周面には、平面部が形成されており、
前記熱電交換素子の高温部側が、前記平面部に接している、ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度差発電装置。 - 前記熱電交換素子の高温部側と前記パイプは、ヒートパイプを介して熱的に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度差発電装置。
- 前記ヒートパイプの一部は、前記パイプに埋設されている、ことを特徴とする請求項４に記載の温度差発電装置。
- 前記パイプには、前記高温流体に対する耐腐食性を有するライニング材が内装されており、
前記ヒートパイプの一部は、前記パイプを貫通し、前記ライニング材に埋設されている、ことを特徴とする請求項４に記載の温度差発電装置。 - 前記熱電交換素子及び前記放熱フィンを含む発電ユニットが、前記パイプの周方向に間隔をあけて複数設けられている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度差発電装置。
- 請求項１〜７のいずれか一項に記載の温度差発電装置と、
前記高温流体の状態量を測定する測定部、及び、前記測定部の測定結果を外部に提供する通信部を備えるフィールド機器と、を備え、
前記温度差発電装置が、前記フィールド機器に電力を供給する、ことを特徴とする測定システム。
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