JP4008392B2 - Alkali metal thermoelectric generator - Google Patents

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Description

本発明は、高速増殖炉、高温ガス炉、火力発電所、ゴミ焼却炉、地熱、化学プラント等、様々な熱発生プラントからの高温排熱を利用したアルカリ金属熱電発電装置に関し、特に、液化アルカリ金属を凝縮器側から加熱器側に循環するための循環機構に関する。   The present invention relates to an alkali metal thermoelectric generator using high-temperature exhaust heat from various heat generation plants such as a fast breeder reactor, a high-temperature gas reactor, a thermal power plant, a garbage incinerator, a geothermal plant, and a chemical plant, and more particularly, a liquefied alkali The present invention relates to a circulation mechanism for circulating metal from a condenser side to a heater side.

上記のアルカリ金属熱電発電装置は、β”−アルミナ等、アルカリ金属イオン伝導性を有する固体電解質の両側にアルカリ金属蒸気の濃度差（即ち、蒸気圧）を与えて発電を行う一種の濃淡電池である。   The alkali metal thermoelectric generator is a kind of concentration cell that generates electricity by giving a difference in concentration of alkali metal vapor (that is, vapor pressure) on both sides of a solid electrolyte having alkali metal ion conductivity, such as β ″ -alumina. is there.

図２は、係るアルカリ金属熱電発電装置２０の基本構成を示している。
図２において、金属ナトリウムＮａ等のアルカリ金属が貯留される密封容器が、例えば、β”−アルミナの固体電解質３と多孔性電極４とで成る発電部を間に介在して、上部の高圧側（加熱器１）と、その下部の低圧側（凝縮器２）とに分離されている。 FIG. 2 shows a basic configuration of the alkali metal thermoelectric generator 20.
In FIG. 2, a sealed container in which an alkali metal such as metallic sodium Na is stored has a power generation unit composed of, for example, a solid electrolyte 3 of β ″ -alumina and a porous electrode 4 interposed therebetween, and the upper high pressure side. It is separated into a (heater 1) and a lower pressure side (condenser 2).

高圧側の加熱器１には、外部熱源により加熱されて、溶融した液体ナトリウムが貯留されており、一方、低圧側の凝縮器２には、ヒートシンク等の冷却手段にて冷却されたナトリウム蒸気が凝縮・液化し、液体ナトリウムとして貯留されている。そして、この液体ナトリウムは、凝縮器２と加熱器１を連通する戻り管５を通して加熱器１側に送り込まれるようになっており、この戻り管５には液体ナトリウムを循環するための電磁ポンプ６が配設されている。   The high-pressure side heater 1 stores liquid sodium that has been heated and melted by an external heat source, while the low-pressure side condenser 2 contains sodium vapor cooled by cooling means such as a heat sink. It is condensed and liquefied and stored as liquid sodium. And this liquid sodium is sent to the heater 1 side through the return pipe | tube 5 which connects the condenser 2 and the heater 1, and the electromagnetic pump 6 for circulating liquid sodium in this return pipe | tube 5 Is arranged.

また、この密封容器は、低圧側の多孔性電極４から引き出された正極端子７と、高圧側の液体ナトリウムから引き出された負極端子８を備えており、これら正極端子７と負極端子８の間には、外部負荷９が接続されている。   The sealed container includes a positive electrode terminal 7 drawn out from the low-pressure side porous electrode 4 and a negative electrode terminal 8 drawn out from the high-pressure side liquid sodium, and between the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 8. Is connected to an external load 9.

このようなアルカリ金属熱電発電装置２０では、加熱器１内において、高温に加熱された液体ナトリウムが固体電解質３の表面でＮａ+ イオンと電子ｅ- に解離し、Ｎａ+ イオンは高温側と低温側のナトリウム蒸気の圧力差による駆動力で固体電解質３内を移動・通過すると共に、電子ｅ- は負極端子８から外部負荷９を通過して正極端子７より多孔性電極４に導かれ、当多孔性電極４の境界面でＮａ+ イオンと結合し、発電が行われる。 In such an alkali metal thermoelectric generator 20, in the heater 1, Na + ions and electrons e in the heated liquid sodium surface of the solid electrolyte 3 in a high temperature - dissociated, Na + ions are the high temperature side and the low temperature While moving and passing through the solid electrolyte 3 by the driving force due to the pressure difference of the sodium vapor on the side, the electron e − passes through the external load 9 from the negative electrode terminal 8 and is guided to the porous electrode 4 from the positive electrode terminal 7. Electricity is generated by combining with Na + ions at the boundary surface of the porous electrode 4.

そして、電子ｅ- と結合したＮａ+ イオンは中性化してナトリウム蒸気となり、凝縮器２内で凝縮・液化して再度液体ナトリウムに戻る。凝縮器２の底面に溜まった液体ナトリウムを電磁ポンプ６により戻り管５を介して逐次上部の加熱器１に循環することにより発電が継続される。 The Na + ions combined with the electron e − are neutralized to become sodium vapor, condensed and liquefied in the condenser 2, and returned to liquid sodium again. The liquid sodium accumulated on the bottom surface of the condenser 2 is successively circulated to the upper heater 1 via the return pipe 5 by the electromagnetic pump 6 to continue power generation.

尚、このようなアルカリ金属熱電発電装置の先行技術として、下記の特許文献１、特許文献２等が開示されている。
特開平６−５４５６６号公報 特開平６−１６３０８９号公報 In addition, the following patent document 1, patent document 2, etc. are disclosed as a prior art of such an alkali metal thermoelectric generator.
JP-A-6-54566 JP-A-6-163089

ところで、アルカリ金属熱電発電装置２０では、低圧側で凝縮・液化したアルカリ金属を高圧側に循環させるために電磁ポンプ６等が使用されることは既述の通りであるが、電磁ポンプ６による循環機構はポンプ駆動用の外部動力源を必要とし、そのための電力負担が発電システムの効率低下を招く要因となっていた。   Incidentally, in the alkali metal thermoelectric generator 20, as described above, the electromagnetic pump 6 or the like is used to circulate the alkali metal condensed and liquefied on the low pressure side to the high pressure side. The mechanism requires an external power source for driving the pump, and the power burden for that causes the efficiency of the power generation system to decrease.

また、別の循環機構として、このような駆動用の外部電力を要しないウイックも使用されているが、ウイックは微細な繊維質による毛細管現象を利用した流路構造であるため、その流路径は５０μｍ程度と非常に細いものであり、高圧側に循環できる金属ナトリウムの流量も少ないものとなる。   In addition, as another circulation mechanism, a wick that does not require such external power for driving is also used, but since the wick is a flow channel structure utilizing capillary action due to fine fibers, the flow channel diameter is It is very thin, about 50 μm, and the flow rate of metallic sodium that can be circulated to the high pressure side is small.

加えて、ウイックは、金属ナトリウム中に含有する固体不純物等で流路が閉塞し、液化アルカリ金属の循環機能が好適に作動しなくなる可能性があるため、固体不純物等が生成される可能性の高い中型・大型の発電プラントへの適用には不向きであって、その適用は主に液化アルカリ金属の循環量が少なくて済む極小型の熱発生プラントに限られていた。このように、現状では中型・大型の熱発生プラントにおいて、外部動力源を用いずに熱電発電を行うことは極めて困難な状況にあった。   In addition, since the wick may block the flow path due to solid impurities contained in metallic sodium and the circulation function of the liquefied alkali metal may not work properly, there is a possibility that solid impurities etc. may be generated. It is unsuitable for application to high-medium-sized and large-scale power plants, and its application has been limited mainly to ultra-small heat generation plants that require a small amount of liquefied alkali metal circulation. Thus, at present, it has been extremely difficult to perform thermoelectric power generation without using an external power source in a medium-sized or large-scale heat generation plant.

また、従来では、固体電解質を通過したアルカリ金属を凝縮するために、凝縮器内を極低圧（例えば、真空に近い状態）に維持するのが一般的であるが、極低圧環境下においては、ステンレス中のＣｒ、Ｍｎ等の微量元素が気化し易くなっており、配管や凝縮器にステンレス材料等を用いると、これがナトリウム中に溶出して、発電部（固体電解質、電極）等を劣化させるという問題を有していた。 このため、現状では、数千時間以上の連続発電は不可能であり、この面からも、長時間発電が前提とされる中型・大型発熱プラントへの適用は極めて困難な状況にあった。   In addition, conventionally, in order to condense the alkali metal that has passed through the solid electrolyte, it is common to maintain the inside of the condenser at an extremely low pressure (for example, a state close to a vacuum). Trace elements such as Cr and Mn in stainless steel are easily vaporized. When stainless steel material is used for piping and condensers, it elutes into sodium and degrades the power generation part (solid electrolyte, electrode), etc. Had the problem. For this reason, continuous power generation for thousands of hours or more is impossible at present, and from this point of view, it has been extremely difficult to apply to medium-sized and large-scale heat generation plants that are premised on long-time power generation.

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて成されたもので、発電の効率化と発電システムの高寿命化を図ると共に、中型・大型の熱発生プラントへの適用を可能とするアルカリ金属熱電発電装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is an alkali metal that can improve the efficiency of power generation and extend the life of a power generation system, and can be applied to medium-sized and large-scale heat generation plants. The object is to provide a thermoelectric generator.

すなわち、請求項１に記載の本発明では、アルカリ金属を加熱して溶融状態に保持する加熱器と、ガス化したアルカリ金属が固体電解質内を通過して発電する発電部と、当該固体電解質を通過したアルカリ金属を凝縮・液化して回収する凝縮器とを備えたアルカリ金属熱電発電装置において、前記発電部を介在して低温側の前記凝縮器が高温側の前記加熱器の上部に配置され、かつ、前記凝縮器は、下方に向かって径を細くしたロート状を成し、その縮径先端部において前記加熱器と連通されて、連通部分に幅狭の循環流路が形成されており、当該凝縮器に回収した液化アルカリ金属を、そのヘッド圧を利用して、前記循環流路を通して前記加熱器に循環することを特徴としている。 That is, in the present invention described in claim 1, a heater that heats an alkali metal and maintains the molten state, a power generation unit that generates gas by passing the gasified alkali metal through the solid electrolyte, and the solid electrolyte in the alkali metal thermoelectric generator that includes a condenser for recovering condensed and liquefied alkali metal which has passed through the low temperature side of the condenser is located above the heater on the high temperature side by interposing the power generating unit And, the condenser has a funnel shape whose diameter is reduced downward, and is communicated with the heater at the reduced diameter tip portion, and a narrow circulation channel is formed in the communicating portion. The liquefied alkali metal recovered in the condenser is circulated to the heater through the circulation channel using the head pressure.

本構成では、アルカリ金属を循環するための外部動力源が不要であり、そのための余分な電力消費を抑えて、発電システムの効率化が図れる。
また、本構成の場合、ヘッド圧は低温側と高温側の内部圧力差（即ち、アルカリ金属の飽和蒸気圧差）以上とする必要があることから、アルカリ金属の貯留用容器は、この圧力差を生じ得る深さを必要とする。必要なヘッド圧を得るためには凝縮器内に貯留されるアルカリ金属の深さを十分深くする必要があり、自ずと装置自体も大型化することから、特に、中型・大型の熱発生プラントへの適用に最適である。 In this configuration, an external power source for circulating the alkali metal is not necessary, and the power consumption can be reduced and the power generation system can be made more efficient.
In the case of this configuration, the head pressure needs to be equal to or greater than the internal pressure difference between the low temperature side and the high temperature side (that is, the saturated vapor pressure difference of the alkali metal). Requires a possible depth. In order to obtain the required head pressure, it is necessary to deepen the depth of the alkali metal stored in the condenser, and the equipment itself will naturally increase in size. Ideal for application.

また、請求項２に記載の本発明では、請求項１に記載のアルカリ金属熱電発電装置において、アルカリ金属熱電発電装置の内圧が任意に設定可能であることを特徴としている。   Further, in the present invention described in claim 2, in the alkali metal thermoelectric generator according to claim 1, the internal pressure of the alkali metal thermoelectric generator can be arbitrarily set.

本構成では、低温側の凝縮器と高温側の加熱器に所定の圧力差が維持できれば、発電システム全体の圧力は任意に設定することができる。従って、装置内の圧力を高真空〜大気圧〜大気圧以上の任意の圧力に設定可能であり、必ずしも凝縮器の内圧を極低圧にする必要はなくなる。   In this configuration, as long as a predetermined pressure difference can be maintained between the low-temperature side condenser and the high-temperature side heater, the pressure of the entire power generation system can be arbitrarily set. Therefore, the pressure in the apparatus can be set to any pressure from high vacuum to atmospheric pressure to atmospheric pressure or higher, and the internal pressure of the condenser does not necessarily need to be extremely low.

また、請求項３に記載の本発明では、請求項１または請求項２の何れかに記載のアルカリ金属熱電発電装置において、前記凝縮器の内圧を略大気圧としたことを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the alkali metal thermoelectric generator according to the first or second aspect, the internal pressure of the condenser is set to a substantially atmospheric pressure.

本構成では、低温側の凝縮器と高温側の加熱器に所定の圧力差が維持できれば、発電システム全体の圧力は任意に設定することができる。従って、凝縮器内の圧力を略大気圧に設定し、加熱器内の圧力を大気圧よりも高圧に設定することも可能であり、これにより、従来、低温側の極低圧使用で問題となっていたステンレス材等からの微量元素の溶出で生じる発電部の劣化を防止して、アルカリ金属熱電発電装置の高寿命化が図れる。   In this configuration, as long as a predetermined pressure difference can be maintained between the low-temperature side condenser and the high-temperature side heater, the pressure of the entire power generation system can be arbitrarily set. Therefore, it is possible to set the pressure in the condenser to approximately atmospheric pressure and the pressure in the heater to be higher than atmospheric pressure, which has been a problem in the conventional use of extremely low pressure on the low temperature side. It is possible to prevent the deterioration of the power generation section caused by the elution of trace elements from the stainless steel and the like, and to extend the life of the alkali metal thermoelectric generator.

請求項１に記載の本発明によれば、低温側の凝縮器を高温側の加熱器の上部に配置し、当凝縮器に回収したアルカリ金属を、そのヘッド圧を利用して加熱器に循環するように構成したので、液化アルカリ金属を循環するための電磁ポンプ等の外部動力源を用いずに熱電発電を行うことが可能であり、余分な電力消費を抑えて発電システムの効率化が図れる。
また、本構成の場合、凝縮器に必要なヘッド圧を得るため、熱電発電装置自体も大型化することから、特に、中型・大型の熱発生プラントへの適用が好適である。 According to the first aspect of the present invention, the low-temperature side condenser is disposed above the high-temperature side heater, and the alkali metal recovered in the condenser is circulated to the heater using the head pressure. Therefore, it is possible to perform thermoelectric power generation without using an external power source such as an electromagnetic pump for circulating the liquefied alkali metal, and the power generation system can be made more efficient by suppressing excessive power consumption. .
Further, in the case of this configuration, since the thermoelectric power generation device itself is enlarged in order to obtain a head pressure necessary for the condenser, it is particularly suitable for application to a medium-sized / large-sized heat generation plant.

また、請求項２、請求項３に記載の本発明によれば、装置内の圧力を高真空〜大気圧〜大気圧以上の任意の圧力に設定可能であり、従来のように必ずしも凝縮器の内圧を極低圧にする必要はなくなる。特に、凝縮器の内圧を略大気圧としたので、従来、低温側の極低圧使用で問題となっていた凝縮器材料からの微量元素の溶出による発電部の劣化を防止し、アルカリ金属熱電発電装置の高寿命化が図れる。   In addition, according to the present invention described in claims 2 and 3, the pressure in the apparatus can be set to any pressure from high vacuum to atmospheric pressure to atmospheric pressure or higher, and it is not always necessary to The internal pressure need not be extremely low. In particular, since the internal pressure of the condenser is set to approximately atmospheric pressure, alkali metal thermoelectric power generation prevents deterioration of the power generation section due to the elution of trace elements from the condenser material, which has been a problem with the use of extremely low pressure on the low temperature side. The life of the device can be extended.

以下、図面に基づいて本発明のアルカリ金属熱電発電装置の一実施形態を説明する。尚、説明を簡略化するため、以下の説明において従来と共通する部材に付いては同一の符号を用いた。   Hereinafter, an embodiment of an alkali metal thermoelectric generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in order to simplify description, in the following description, the same code | symbol was used about the member which is common in the past.

図１に示すように、実施形態のアルカリ金属熱電発電装置２０（以下、単に熱電発電装置２０と呼ぶ）は、下部に位置する高圧側の加熱器１と、その上部に位置する低圧側の凝縮器２と、加熱器１と凝縮器２との間に配設されて、ガス化したアルカリ金属が固体電解質内を通過して発電する発電部１０と、発電部１０から引き出された電力取り出し用の出力端子１２等を備えている。   As shown in FIG. 1, the alkali metal thermoelectric generator 20 of the embodiment (hereinafter simply referred to as the thermoelectric generator 20) includes a high-pressure heater 1 located at the lower portion and a low-pressure side condenser located at the upper portion thereof. A power generator 10 disposed between the heater 2, the heater 1, and the condenser 2, wherein the gasified alkali metal passes through the solid electrolyte to generate power, and for extracting power drawn from the power generator 10. Output terminal 12 and the like.

加熱器１は円筒状の密封容器であって、内部に溶融したアルカリ金属（例えば、液体ナトリウムＮａ）が貯留されており、例えば、各種熱発生プラントからの高温排熱等、外部からの供給される高熱により、加熱器内の温度は常時６００〜９００℃の状態に保持されている。   The heater 1 is a cylindrical sealed container in which molten alkali metal (for example, liquid sodium Na) is stored. For example, high-temperature exhaust heat from various heat generation plants is supplied from the outside. Due to the high heat, the temperature in the heater is always kept at 600 to 900 ° C.

一方、凝縮器２は、図示しないヒートシンク等の冷却手段によって容器の頂壁が外側から冷却されて、内部温度が約４００℃前後の状態に保持されている。よって、発電部１０（固体電解質内）を移動・通過した液体金属蒸気（ナトリウム蒸気）は、凝縮器２の頂壁に当たる冷却面で冷やされて凝縮・液化し、内壁を伝って落下し、下方の貯留部２ａに液体ナトリウムＮａとして貯留されるようになっている。この貯留部２ａは、下方に向かって径を細くし形成した、所謂、ロート状を成し、その縮径先端部にて加熱器１と連通されて、連通部分に幅数ミリ〜数十ｍ程度の循環流路１１を形成している。   On the other hand, in the condenser 2, the top wall of the container is cooled from the outside by a cooling means such as a heat sink (not shown), and the internal temperature is maintained at about 400 ° C. Therefore, the liquid metal vapor (sodium vapor) that has moved and passed through the power generation unit 10 (in the solid electrolyte) is cooled and condensed and liquefied on the cooling surface that hits the top wall of the condenser 2, falls along the inner wall, and falls down. Is stored as liquid sodium Na in the reservoir 2a. The storage portion 2a is formed in a so-called funnel shape having a diameter that is reduced downward, and is communicated with the heater 1 at the tip of the reduced diameter, and the communication portion has a width of several millimeters to several tens of meters. The circulation channel 11 of the extent is formed.

凝縮器２内の貯留部２ａに貯留された液体ナトリウムＮａは、そのヘッド圧（貯留部２ａの循環流路入口に加わる液化ナトリウムＮａの重力）により、循環流路１１を通して下部の加熱器１に送り込まれるようになっている。   The liquid sodium Na stored in the storage unit 2a in the condenser 2 is transferred to the lower heater 1 through the circulation channel 11 by the head pressure (gravity of liquefied sodium Na applied to the circulation channel inlet of the storage unit 2a). It is supposed to be sent.

通常、凝縮器２内は、ほぼ真空状態に保たれており、加熱器１の内部圧力に抗して低圧側より液体ナトリウムＮａを循環するためには、ヘッド圧を低温側と高温側の内部圧力差（即ち、アルカリ金属の飽和蒸気圧差）以上にする必要がある。このため、液体ナトリウムは、凝縮器２内において、この圧力差を生じ得る深さに貯留される必要があり、このため、本実施形態では、貯留部２ａの深さを約１１ｍ以上としている。この場合、液体ナトリウムＮａの密度は０．９ｇ／ｃｍ3 程である。このように、熱電発電装置２０自体が大型化することから、この循環機構は中型・大型の熱発生プラントへの適用に最適である。 Usually, the inside of the condenser 2 is kept in a substantially vacuum state, and in order to circulate liquid sodium Na from the low pressure side against the internal pressure of the heater 1, the head pressure is set inside the low temperature side and the high temperature side. It is necessary to make the pressure difference (that is, the saturated vapor pressure difference of the alkali metal) or more. For this reason, liquid sodium needs to be stored in the condenser 2 at a depth that can cause this pressure difference. For this reason, in the present embodiment, the depth of the storage portion 2a is about 11 m or more. In this case, the density of liquid sodium Na is about 0.9 g / cm 3 . Thus, since the thermoelectric generator 20 itself is increased in size, this circulation mechanism is optimal for application to medium-sized and large-scale heat generation plants.

また、ヘッド圧は貯留された液体ナトリウムＮａの深さのみによって決まり、貯留部分の形状には依存しないことから、凝縮器２を上記のようにロート状に形成して、貯留部２ａを細長くすることにより、凝縮器２全体の体積を小さくできると共に、熱電発電装置２０をコンパクト化し、発電システムのレイアウトに余裕を持たせることが可能になる。 Moreover, since the head pressure is determined only by the depth of the stored liquid sodium Na and does not depend on the shape of the storage portion, the condenser 2 is formed in a funnel shape as described above, and the storage portion 2a is elongated. it result, the volume of the entire condenser 2 can be reduced, the thermoelectric generator 20 and compact, it is possible to provide a margin to the layout of the power generation system.

このように、本実施形態の液化アルカリ金属の循環機構では、従来のような循環用の電磁ポンプ等は一切不要であり、そのための余分な電力消費を抑えることができるため、発電システムの効率化が実現できる。
また、外部電力を要しない従来のウイックとも相違し、液化アルカリ金属の循環流路１１をウイックに比べて大幅に広くすることができるため、液化アルカリ金属の循環流量も多くすることができ、よって、中型・大型の熱発生プラントへの適用が可能となる。加えて、循環流路１１の流路幅を広くできれば、液化アルカリ金属に含まれる固体不純物等により循環流路１１が閉塞する危険性も少なくなり、熱電発電装置２０の信頼性を向上できる。 As described above, the liquefied alkali metal circulation mechanism of the present embodiment does not require a conventional electromagnetic pump for circulation at all, and can suppress excessive power consumption, thereby improving the efficiency of the power generation system. Can be realized.
Also, unlike conventional wicks that do not require external power, the liquefied alkali metal circulation passage 11 can be made significantly wider than the wick, so that the circulation flow rate of the liquefied alkali metal can also be increased. It can be applied to medium and large heat generation plants. In addition, if the flow path width of the circulation flow path 11 can be increased, the risk of the circulation flow path 11 being blocked by solid impurities contained in the liquefied alkali metal is reduced, and the reliability of the thermoelectric generator 20 can be improved.

また、この熱電発電装置２０は、低温側と高温側の圧力差のみで動作可能なことから、低温側の凝縮器２と高温側の加熱器１に所定の圧力差が維持できれば、発電システム全体の圧力は任意に設定することができる。従って、上記説明では、凝縮器２内はほぼ真空状態であるとしたが、凝縮器２の内部圧力を略大気圧に設定し、加熱器１の内部圧力を大気圧よりも高圧に設定することも可能であり、これにより、貯留部２ａを含む凝縮器材料からの微量元素の溶出で生じる発電部１０の劣化を防止することができ、熱電発電装置２０の高寿命化が図れるようになる。   In addition, since the thermoelectric generator 20 can be operated only by the pressure difference between the low temperature side and the high temperature side, if the predetermined pressure difference can be maintained between the low temperature side condenser 2 and the high temperature side heater 1, the entire power generation system can be maintained. The pressure of can be set arbitrarily. Therefore, in the above description, the inside of the condenser 2 is almost in a vacuum state, but the internal pressure of the condenser 2 is set to be substantially atmospheric pressure, and the internal pressure of the heater 1 is set to be higher than atmospheric pressure. As a result, deterioration of the power generation unit 10 caused by elution of trace elements from the condenser material including the storage unit 2a can be prevented, and the lifetime of the thermoelectric power generation apparatus 20 can be increased.

尚、凝縮器２の内部圧力を略大気圧とした場合の高温側の圧力設定は、例えば、加熱器１のカバーガスの抜き加減によって調整可能である。   The pressure setting on the high temperature side when the internal pressure of the condenser 2 is approximately atmospheric pressure can be adjusted by, for example, removing or adjusting the cover gas of the heater 1.

本発明に係るアルカリ金属熱電発電装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the alkali metal thermoelectric power generation apparatus which concerns on this invention. 従来のアルカリ金属熱電発電装置の基本構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the conventional alkali metal thermoelectric generator.

符号の説明Explanation of symbols

１ 加熱器
２ 凝縮器
３ 固体電解質
２０ アルカリ金属熱電発電装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heater 2 Condenser 3 Solid electrolyte 20 Alkali metal thermoelectric generator.

Claims (3)

アルカリ金属を加熱して溶融状態に保持する加熱器と、ガス化したアルカリ金属が固体電解質内を通過して発電する発電部と、当該固体電解質を通過したアルカリ金属を凝縮・液化して回収する凝縮器とを備えたアルカリ金属熱電発電装置において、
前記発電部を介在して低温側の前記凝縮器が高温側の前記加熱器の上部に配置され、かつ、前記凝縮器は、下方に向かって径を細くしたロート状を成し、その縮径先端部において前記加熱器と連通されて、連通部分に幅狭の循環流路が形成されており、当該凝縮器に回収した液化アルカリ金属を、そのヘッド圧を利用して、前記循環流路を通して前記加熱器に循環することを特徴とするアルカリ金属熱電発電装置。 A heater that heats and maintains the alkali metal in a molten state, a power generation unit that generates gas by passing the gasified alkali metal through the solid electrolyte, and condenses and liquefies the alkali metal that has passed through the solid electrolyte. In an alkali metal thermoelectric generator equipped with a condenser,
The condenser on the low temperature side is disposed above the heater on the high temperature side through the power generation unit , and the condenser forms a funnel shape whose diameter is reduced downward, and its diameter is reduced. in communication with the heater at the tip, the circulation flow path of the narrow in communicating portion is formed, the liquefied alkali metal recovered in the condenser, utilizing the head pressure, through the circulation flow path An alkali metal thermoelectric generator that circulates in the heater. アルカリ金属熱電発電装置の内圧が任意に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ金属熱電発電装置。 The alkali metal thermoelectric generator according to claim 1, wherein an internal pressure of the alkali metal thermoelectric generator can be arbitrarily set. 前記凝縮器の内圧を略大気圧としたことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のアルカリ金属熱電発電装置。 The alkali metal thermoelectric generator according to claim 1, wherein an internal pressure of the condenser is set to a substantially atmospheric pressure.
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