JP4366114B2 - 熱電発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電発電装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、例えばエンジンから排出される排気ガスによりフッ素系不活性液体等の凝縮熱媒体の蒸気を生成し、この蒸気によって熱電モジュールの凝縮面を加熱するとともに、冷却面を冷却水によって冷却することにより、当該熱電モジュールの凝縮面および冷却面の温度差によって発電するようにしたサーモサイフォン型の熱電発電装置の開発が行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような熱電発電装置では、排気ガスが流れるダクトを利用して凝縮熱媒体を蒸発させる蒸発部が設けられている。蒸発部の構造を具体的にいうと先ず、ダクトは排気ガスが略水平方向に流れるように設けられ、このダクトには排気ガスの水平な流れに対して直交する向き（上下方向）に伝熱管が貫通している。そして、貯留された凝縮熱媒体中にダクトが浸されていることにより、伝熱管は外周側から排気ガスで加熱されるとともに、この加熱によって伝熱管の内部に入り込む凝縮熱媒体が蒸発する。また、蒸発部においては、複数の伝熱管が排気ガスの流れ方向およびダクトの幅方向に沿って等ピッチで配置されている。
【０００４】
これに対して熱電モジュールは中空板体の両面に配置され、表面の凝縮面が蒸気によって加熱される一方で、板体に密着した冷却面が板体内を通る冷却水で冷却される。この際、熱電モジュールが配置された板体は、排気ガスの流れ方向またはダクトの幅方向に沿って等ピッチで複数枚配置されている。そして、加熱に用いられた凝縮熱媒体の蒸気は、熱電モジュールの凝縮面上で凝縮し、凝縮熱媒体の貯留部に滴り落ちて戻る。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７２１５２号公報（図１、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の熱電発電装置では、その蒸発部において伝熱管が排気ガスの特に流れ方向において等ピッチで配置されているため、ダクトの入口側に近い伝熱管ほど排気ガスから受ける熱量が大きくて加熱されやすく、凝縮熱媒体の蒸発量も多いのであるが、下流に向かうほど排気ガスの温度が低くなるために、伝熱管が容易に加熱されずに凝縮熱媒体の蒸発量も少なくなる。
このため、排気ガスの流れ方向での凝縮熱媒体の蒸発量にムラが生じ、その略直上に並設された熱電モジュールにおいても、上流側の熱電モジュールでは最大発電能力を越えて蒸気が過剰に供給され、下流側の熱電モジュールでは蒸気の量が少なくて十分に発電されない結果となり、装置全体の発電効率を下げるという問題があった。
なお、図１７には、蒸発部での排気ガスの流れ方向での位置と蒸発量との関係が示されており、下流に向かうに従って蒸発量が減少することがわかる。
【０００７】
本発明の目的は、発電効率を確実に向上させることができる熱電発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る熱電発電装置は、所定方向に流れる高温媒体により凝縮熱媒体の蒸気を生成する蒸発部と、この蒸発部からの前記凝縮熱媒体の蒸気によって加熱される凝縮面を有した熱電モジュールとを備え、前記熱電モジュールが前記高温媒体の流れ方向の上流側において下流側よりも密に配置されていることで、前記熱電モジュールの凝縮面での前記凝縮熱媒体の凝縮量の分布は、前記蒸発部における前記高温媒体の流れ方向での前記凝縮熱媒体の蒸発量に応じて設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、高温媒体の流れ方向に沿った熱電モジュール側の凝縮量の分布を、蒸発部側の蒸発量の分布に応じて設定するのであるが、このためには、例えば上流側での蒸発量が多く、下流側で少ない場合には、上流側に大きな凝縮面が確保されるように熱電モジュールを配置し、下流側に小さな凝縮面が確保されるように熱電モジュールを配置すればよい。こうすることにより、熱電モジュールの凝縮面に対して蒸気が過剰に供給されたり、反対に十分に供給されなかったりといったムラがなくなるので、蒸気の供給量に対する発電効率が確実に向上する。
【００１０】
本発明の熱電発電装置は、所定方向に流れる高温媒体により凝縮熱媒体の蒸気を生成する蒸発部と、前記蒸発部からの前記凝縮熱媒体の蒸気によって加熱される凝縮面を有した熱電モジュールとを備え、前記蒸発部に配置される伝熱管が前記高温媒体の上流側において下流側よりも粗に配置されていることで、前記熱電モジュールの凝縮面での前記凝縮熱媒体の凝縮量の分布は、前記蒸発部における前記高温媒体の流れ方向での前記凝縮熱媒体の蒸発量に応じ設定されていることを特徴とする。
本発明の熱電発電装置では、前記伝熱管の伝熱面積を流れ方向の前記高温媒体の上流側より下流側において大きくすることが望ましい。
本発明の熱電発電装置では、前記伝熱管の長さ寸法を前記高温媒体の流れ方向の上流側よりも下流側において大きくしてもよい。
本発明の熱電発電装置では、前記伝熱管の伝熱面積を当該伝熱管の外周または内周に設けられるフィンの有無により、高温媒体の流れ方向の上流側よりも下流側において大きくしてもよい。
【００１１】
熱電発電装置では、装置内部を真空にすることが凝縮面での凝縮効率を向上させるうえで優位とされているが、この場合には真空装置等が必要になって構造が複雑になり、かつ高価になる。そこで現実には、装置内部を連通孔を介して大気開放し、常時大気圧に保持することが行われる。しかし、前述のように蒸発部からの蒸発量にムラがあると、動作開始直後に装置内の空気の一部が連通孔からスムーズに抜けきれず、装置内に滞留して蒸気が凝縮しにくくなる。
これに対して本発明では、伝熱管が高温媒体の上流側において下流側よりも粗に配置されていることにより、蒸発部からの蒸発量を流れ方向に沿って略均一になるので、蒸気が流れ方向で均一な量で立ちのぼるようになるとともに、装置内の空気が蒸気によって偏りなくスムーズに排気されるようになり、蒸気の凝縮が阻害される心配がなくなって発電効率が良好に維持される。
【００１２】
ここで、下流に向かうに従って温度が低くなる高温媒体に対し、流れ方向の蒸発量を略均一化するためには、蒸発部での蒸発量に係る実効伝熱面積を大きくすることが有効である。すなわち、蒸発量Ｑは、高温媒体と伝熱管内の凝縮熱媒体との間の熱通過率をＵ、伝熱面積をＦ、高温媒体と伝熱管内の凝縮熱媒体との間の温度差を（Ｔｆ−Ｔｓ）とすれば、Ｑ＝ＵＦ（Ｔｆ−Ｔｓ）で与えられるから、温度差も小さくなる下流側では伝熱面積Ｆと熱通過率Ｕを大きくすればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降において、以下の第１実施形態で説明する構成部材と同じ部材および同じ機能部材には同一符号を付し、第２実施形態以降でのそれらの説明を省略または簡略化する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態に係る熱電発電装置１の概略全体を示す側断面図。図２は、（Ａ）が熱電発電装置１の熱電変換部２０を示す平断面図、（Ｂ）が熱電発電装置１の蒸発部１０を示す平断面図である。
【００１５】
図１において、熱電発電装置１は、例えばエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス等を高温媒体（黒矢印参照）として蒸発部１０に流通させて加熱するとともに、この蒸発部１０によりフッ素系不活性液体等の凝縮熱媒体の蒸気を生成して上方の熱電変換部２０に供給し、この熱電変換部２０にて蒸気の熱エネルギを電気エネルギに変換して発電する装置であり、概略これら蒸発部１０および熱電変換部２０をハウジング３０で覆った構成である。
【００１６】
蒸発部１０は、ハウジング３０内を高温媒体が通過するようにダクト１１を備えている。ダクト１１内には、図２（Ｂ）にも示すように、高温媒体の流れ方向に対して上下に直交する方向に複数の伝熱管１２が貫通配置されている。伝熱管１２の本数は特に限定されず、所望する蒸発量によって適宜設定されてよい。また、本実施形態では、高温媒体の流れ方向に沿った伝熱管１２のピッチは均等であり、ダクト１１の幅方向に沿ったピッチも均等とされている。
【００１７】
このようなダクト１１は、ハウジング３０内においては、その略上面まで凝縮熱媒体中に浸されている。つまり、ダクト１１が貫挿している部分は、ハウジング３０内に設けられた凝縮熱媒体の貯留部３１になっている。貯留部３１の凝縮熱媒体は、図１中最上流の一本の伝熱管１２に代表して示されているように当該伝熱管１２内に入り込むのであるが、伝熱管１２が高温媒体で加熱されているために、この伝熱管１２内で蒸気となって上方に立ちのぼる。この際、ダクト１１の入口側では高温媒体の温度が約５００℃程度と高く、出口側では約２５０℃程度まで下がるため、蒸発部１０からの蒸発量は上流側が多く、下流に向かって徐々に少なくなる。すなわち、図１７で説明したような蒸発量の分布が得られる。
【００１８】
一方の熱電変換部２０は、高温媒体の流れ方向に沿って並設された複数の発電プレート２１を備えている。発電プレート２１は、中空板状の冷却板２２の表裏両面に複数の熱電モジュール２３を配置した構成であり、冷却水が図示しない冷却水循環手段から冷却板２２内に供給されて熱電モジュール２３の冷却面２３Ａを冷却する。これに対して、熱電モジュール２３の表面は凝縮面２３Ｂとなっており、蒸発部１０からの蒸気が凝縮面２３Ｂを加熱するとともに、この凝縮面２３Ｂ上で凝縮する。そして、この時の冷却面２３Ａおよび凝縮面２３Ｂの温度差に応じて熱電モジュール２３で発電される。
【００１９】
これらの発電プレート２１は、熱電モジュール２３の凝縮面２３Ｂが高温媒体の流れ方向に対して直角となるように垂設されており、流れ方向での各発電プレート２１のピッチが上流側で小さく、下流に向かうに従って大きくなっている。つまり、上流側で密に配置され、下流に向かって粗になるように配置されているのである。これにより、上流で生成される多くの蒸気に対しては、より大きな凝縮面２３Ｂで受け、下流で生成される少ない蒸気に対して、より小さな凝縮面２３Ｂで受けることが可能であり、上流から下流にかけての凝縮面２３Ｂでの凝縮量も、図１７に示した曲線のような分布となる。
【００２０】
そして、凝縮面２３Ｂ上で凝縮した凝縮熱媒体は、貯留部３１に落下して戻り、再び蒸発部１０で加熱されて蒸発し、この蒸発、凝縮を繰り返す。
ところで、ハウジング３０の上部中央には、熱電変換部２０（ハウジング３０内）と外部とを連通させる連通孔３２が設けられている。この連通孔３２は、ハウジング３０内を略大気圧に保つ役目を有しており、熱電発電装置１の動作開始時においては、ハウジング３０内にある空気が蒸発部１０からの蒸気で上方に追いやられ、連通孔３２から外部に排気される。
【００２１】
なお、図示しないが、連通孔３２には、空気を通過させるが、蒸気を通過させないフィルタ等が設けられており、蒸気が排出されないようになっている。また、ハウジング３０内を大気圧ではなく、予め設定された所定の圧力に維持したい場合などには、連通孔３２に圧力調整弁等を設けてもよい。
【００２２】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、熱電発電装置１によれば、蒸発部１０で蒸発する凝縮熱媒体の蒸発量は、高温媒体の流れ方向において、図１７に示す曲線カーブにならった分布を示すのであるが、熱電変換部２０にあっても、発電プレート２１が上下流にかけて密、粗に配置されていることにより、熱電モジュール２３の凝縮面２３Ｂ上での凝縮量もやはり、蒸発量の分布に応じた同様な分布にできる。従って、上流においては、凝縮面２３Ｂに対して蒸気が過剰に供給されたり、また、下流においては、十分に供給されないといったムラをなくすことができ、蒸気の供給量に対する発電効率を確実に向上させることができる。
【００２３】
〔第２実施形態〕
図３、図４には、本発明の第２実施形態に係る熱電発電装置２が示されている。この熱電発電装置２において、蒸発部１０の構造は前述した第１実施形態と同じであり、熱電変換部２０の構造のみが異なる。
【００２４】
熱電変換部２０では、高温媒体の流れ方向での各発電プレート２１のピッチが均等である。ただし、上下方向の寸法が異なる発電プレート２１が複数種類用いられている。つまり、上流側の発電プレート２１の上下寸法が大きく、下流に向かうに従って小さくなっている。これにより、上流側での熱電モジュール２３の数を増やしてより大きな凝縮面２３Ｂを確保し、下流側での熱電モジュール２３の数を減らす等して凝縮面２３Ｂが小さくなるようにしている。
【００２５】
このような構造でも、上流で生成される多くの蒸気に対しては、より大きな凝縮面２３Ｂで受け、下流で生成される少ない蒸気に対して、より小さい凝縮面２３Ｂで受けることが可能であり、上流から下流にかけての凝縮面２３Ｂでの凝縮量も、図１７に示した曲線のような分布となる。従って、第１実施形態と同様に、上流においては、凝縮面２３Ｂに対して蒸気が過剰に供給されたり、また、下流においては、十分に供給されないといったムラをなくすことができ、蒸気の供給量に対する発電効率を確実に向上させることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、発電プレート２１の上下寸法を変えることで、一枚の発電プレート２１に設けられる熱電モジュール２３の数を変えたり、あるいは大きさの異なる熱電モジュール２３を組み合わせることにより、蒸発量の分布に応じた凝縮量の分布を実現しているのであるが、例えば発電プレート２１の冷却板２２の大きさを全て同じにして発電プレート２１全体の上下寸法を統一した場合でも、これに設けられる熱電モジュール２３の数や大きさを変えることで、本実施形態と同じ効果を得ることができる。また、このような場合では、冷却板２２の種類としては一種類でよいから、その製造コストも低減できる。
【００２７】
〔第３実施形態〕
図５、図６には、本発明の第３実施形態に係る熱電発電装置３が示されている。この熱電発電装置３において、蒸発部１０の構造は前述した第１、第２実施形態と同じであり、熱電変換部２０の構造のみが異なる。
【００２８】
熱電変換部２０では、高温媒体の流れ方向に沿って連続した発電プレート２１を複数用い、これらを熱電変換部２０の幅方向に等ピッチで配置した構造である。そして、各発電プレート２１においては、上流側に設けられる熱電モジュール２３の数を多くしたり、大きさの異なる熱電モジュール２３を組み合わせることでより大きな凝縮面２３Ｂを確保し、下流側での熱電モジュール２３の数を減らす等して凝縮面２３Ｂが小さくなるようにしている。このような構造でも、前述した作用により、第１、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、発電プレート２１の上下寸法が高温媒体の流れ方向で等しく、矩形状とされていたが、熱電モジュール２３の配置形態に基づいて上流側を大きな上下寸法に、下流に向かうに従って小さな上下寸法になるようにし、これにより斜辺部分を有する形状にしてもよい。
【００３０】
〔第４実施形態〕
図７、図８には、本発明の第４実施形態に係る熱電発電装置４が示されている。この熱電発電装置４では、従来と同様に、熱電変換部２０の複数の発電プレート２１が高温媒体の流れ方向に沿って等ピッチで配置されている。このため、蒸発部１０での高温媒体の流れ方向での蒸発量を略均一にすることにより、等ピッチに配置された発電プレート２１側の凝縮面２３Ｂでの凝縮量も高温媒体の流れ方向で均一化となるようにしている。
【００３１】
具体的には、蒸発部１０で用いられている伝熱管１２の径寸法を上流側では大きく、下流に向かうに従って小さくしている。ただし、本実施形態では、製造上の便宜を考慮し、径寸法の異なる三種類の伝熱管１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが用いられ、三分割された区画ａ，ｂ，ｃにそれぞれ複数配置されている。そして、各区画ａ，ｂ，ｃでは、区画ａでの伝熱管１２Ａの密度を粗に、区画ｂでの伝熱管１２Ｂの配置を密に、区画ｃでの伝熱管１２Ｃの配置をより密にしてある。これにより、各区画ａ，ｂ，ｃでの伝熱管１２の伝熱面積Ｆの大きさは、区画ａでの伝熱面積Ｆ＜区画ｂでの伝熱面積Ｆ＜区画ｃでの伝熱面積Ｆとなり、結果として、下流に向かうに従って伝熱面積Ｆを大きくして高温媒体の流れ方向での蒸発量を同じにしている。
【００３２】
図１６には、蒸発部１０における高温媒体の流れ方向での位置と蒸発量との関係が示されている。この図によれば、各区画ａ，ｂ，ｃ内において蒸発量の分布が完全に一定（フラット）ではないが、略均一化されており、流れ方向のいずれの部位でも略同じ量の蒸発量が得られるようになっている。なお、蒸発量を完全に一定にする場合には、ダクト１１の幅方向に沿って配列されている伝熱管１２の径寸法を各列毎に異ならせればよいのであるが、それは製造上極めて高価な構造になるため、実用的ではないから、ここでの図示等を省略する。
【００３３】
以上の構造でも、蒸発量の分布が略均一であるのに対して、同じ発電プレート２１が等ピッチで配置されていることで、凝縮面２３Ｂでの凝縮量の分布も高温媒体の流れ方向で略均一になっているため、凝縮量の分布が蒸発量の分布に応じて設定されているといえる。従って、上下流にわたって蒸気をムラなく供給でき、蒸気の供給量に対する発電効率を確実に向上させることができる。
【００３４】
また、蒸発部１０からの蒸発量が流れ方向に沿って略均一であるから、蒸気が流れ方向で均一な量で立ちのぼるようになるとともに、熱電発電装置４内の空気を蒸気によって連通孔３２から偏りなくスムーズに排気でき、空気の滞留によって蒸気の凝縮が阻害されるのを防止でき、発電効率を一層向上させることができる。
【００３５】
〔第５実施形態〕
図９、図１０には、本発明の第５実施形態に係る熱電発電装置５が示されている。この熱電発電装置５において、熱電変換部２０の構造は前述した第４実施形態と同じであり、蒸発部１０の構造のみが異なる。つまり第４実施形態とは別の構造により蒸発量の略均一化を実現している。
【００３６】
本実施形態での蒸発部１０ではやはり、径寸法の異なる三種類の伝熱管１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが用いられているのであるが、各区画ａ，ｂ，ｃでの粗密の違いは第４実施形態ほどではない。勿論、伝熱管１２の径寸法によっては、下流に向かうに従って密であってもよい。そして、各伝熱管１２は、下流に向かうに従って上下の長さ寸法が大きいものが用いられており、こうすることで下流側での伝熱管１２の伝熱面積Ｆを大きくし、高温媒体の流れ方向での蒸発量の均一化を図っている（図１６参照）。
【００３７】
このような構造でも、上下流にわたって蒸気をムラなく供給でき、蒸気の供給量に対する発電効率を確実に向上させることができる。また、空気のスムーズな排気により、発電効率を一層向上させることができるという効果もある。
【００３８】
〔第６実施形態〕
図１１、図１２には、本発明の第６実施形態に係る熱電発電装置６が示されている。この熱電発電装置６において、熱電変換部２０の構造も前述した第４、第５実施形態と同じであり、蒸発部１０の構造のみが異なる。
【００３９】
本実施形態での蒸発部１０では、各区画ａ，ｂ，ｃでの伝熱管１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの配置密度は、第５実施形態と同様に粗密の違いがさほどない。また、それらの長さ寸法は全て同じである。しかし、区画ｂ，ｃに配置された伝熱管１２Ａ，１２Ｂの外周には、伝熱面積Ｆを大きくする目的で円環薄板状のフィン１３が設けられている。フィン１３は、伝熱管１２Ｂ，１２Ｃにおいて、その上下方向に間隔をあけて複数設けられているのであるが、管一本当たりのフィン１３の数は伝熱管１２Ｂよりも伝熱管１２Ｃの方が多く、これによって流れ方向での蒸発量の均一化が図られている。
【００４０】
このような構造でも、上下流にわたって蒸気をムラなく供給できるため、第４、第５実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００４１】
〔第７実施形態〕
図１３、図１４には、本発明の第７実施形態に係る熱電発電装置７が示されている。この熱電発電装置７において、熱電変換部２０の構造も前述した第４〜第６実施形態と同じであり、蒸発部１０の構造のみが異なる。
【００４２】
本実施形態での蒸発部１０では、各伝熱管１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの配置密度も、第５、第６実施形態と同様に粗密の違いがさほどない。また、それらの長さ寸法も全て同じである。しかし、区画ｂ，ｃに配置された伝熱管１２Ｂ，１２Ｃの内周には、図１４（Ｃ）にも伝熱管１２Ｂを代表して示すように、伝熱面積Ｆを大きくする目的でヒレ状のフィン１４が設けられている。フィン１４は、伝熱管１２Ｂ，１２Ｃの長さ方向に沿って連続し、かつ等周間隔で複数条設けられており、例えば伝熱管１２Ｂ，１２Ｃがアルミ製の場合など、押出成型（押出形材）により管部分と一体に形成されている。また、管一本当たりのフィン１４の数は伝熱管１２Ｂよりも伝熱管１２Ｃの方が多く、これにより流れ方向での蒸発量の均一化が図られている。
【００４３】
このような構造でも、上下流にわたって蒸気をムラなく供給できるため、第４、第５実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態の蒸発部１０においては、凝縮熱媒体を蒸発させるために断面円形の伝熱管１２が用いられていたが、伝熱管１２の断面形状等は任意であり、断面三角形や四角形等の断面多角形の伝熱管、あるいは断面楕円形の伝熱管など、円形に限定されない。
さらに、このような伝熱管を外周側から高温媒体で加熱するタイプの他、高温媒体を伝熱管内を通して内部から加熱し、その外周面によって凝縮熱媒体を蒸発させるタイプの蒸発部を用いてもよい。
【００４５】
また、本発明に係る蒸発部としては、任意断面形状の伝熱管を用いる他、図１５に示すように、プレートを用いて形成してもよい。この蒸発部１０は、矩形状で上下に細長い開口部１５Ａを有した複数のダクト部１５を備えている。ダクト部１５は略水平方向に連通するように上下部分が塞がれており、この中を高温媒体が流れる（黒矢印参照）。ダクト部１５内には、補強を兼ねたフィン１６が流れ方向に連続して設けられている。
ダクト部１５間はプレート１７で隔てられた蒸気発生部１８となっている。蒸気発生部１８の上下部分は、高温媒体の流れ方向に沿って連続した矩形状の開口部１８Ａとされているとともに、ダクト部１５の開口部１５Ａ間に相当する部分が塞がれており、下側の開口部（不図示）から入り込む凝縮熱媒体を加熱して上側の開口部１５Ａから蒸気として熱電変換部２０に供給する（白抜き矢印参照）。
【００４６】
そして、このような蒸発部１０においても、高温媒体の入口側の開口部１５Ａではその温度が高いのであるが、下流に向かうに従って温度が下がるために蒸発量も少なくなり、高温媒体の流れ方向での蒸発量の部分が図１７に示したようになる。従って、このような蒸発部１０を用いた場合には、前述の第１〜第３実施形態で説明した熱電変換部２０を用いることで、本発明の目的を達成できることになる。
【００４７】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図２】（Ａ）が第１実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図４】（Ａ）が第２実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図６】（Ａ）が第３実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図８】（Ａ）が第４実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図９】本発明の第５実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図１０】（Ａ）が第５実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図１２】（Ａ）が第６実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る熱電発電装置の概略全体を示す側断面図。
【図１４】（Ａ）が第７実施形態の熱電発電装置の熱電変換部を示す平断面図、（Ｂ）が蒸発部を示す平断面図、（Ｃ）が要部を拡大して示す断面図。
【図１５】本発明の変形例を示す斜視図。
【図１６】前記第４〜第７実施形態の蒸発部における高温媒体の流れ方向での位置と蒸発量との関係を示す図である。
【図１７】従来の蒸発部における高温媒体の流れ方向での位置と蒸発量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１〜７…熱電発電装置、１０…蒸発部、１１…ダクト、１２…伝熱管、２０…熱電変換部、２２…発電プレート、２３…熱電モジュール、２３Ｂ…凝縮面。

Claims (5)

1. 熱電発電装置（１〜３）において、
   所定方向に流れる高温媒体により凝縮熱媒体の蒸気を生成する蒸発部（１０）と、
   この蒸発部（１０）からの前記凝縮熱媒体の蒸気によって加熱される凝縮面（２３Ｂ）を有した熱電モジュール（２３）とを備え、
   前記熱電モジュール（２３）が前記高温媒体の流れ方向の上流側において下流側よりも密に配置されていることで、前記熱電モジュール（２３）の凝縮面（２３Ｂ）での前記凝縮熱媒体の凝縮量の分布は、前記蒸発部（１０）における前記高温媒体の流れ方向での前記凝縮熱媒体の蒸発量に応じて設定されている
   ことを特徴とする熱電発電装置（１〜３）。
2. 熱電発電装置（４〜７）において、
   所定方向に流れる高温媒体により凝縮熱媒体の蒸気を生成する蒸発部（１０）と、
   前記蒸発部（１０）からの前記凝縮熱媒体の蒸気によって加熱される凝縮面（２３Ｂ）を有した熱電モジュール（２３）とを備え、
   前記蒸発部（１０）に配置される伝熱管（１２Ａ）が前記高温媒体の上流側において下流側よりも粗に配置されているとともに、前記熱電モジュール（２３）の凝縮面（２３Ｂ）での前記凝縮熱媒体の凝縮量の分布は、前記蒸発部（１０）における前記高温媒体の流れ方向での前記凝縮熱媒体の蒸発量に応じ設定されている
   ことを特徴とする熱電発電装置（４〜７）。
3. 請求項２に記載の熱電発電装置（５〜７）において、
   前記伝熱管（１２Ａ）の伝熱面積は、流れ方向の前記高温媒体の上流側よりも下流側において大きい
   ことを特徴とする熱電発電装置（５〜７）。
4. 請求項３に記載の熱電発電装置（５）において、
   前記伝熱管（１２Ａ）の長さ寸法は、前記高温媒体の流れ方向の上流側よりも下流側において大きい
   ことを特徴とする熱電発電装置（５）。
5. 請求項３に記載の熱電発電装置（６、７）において、
   前記伝熱管（１２Ａ）の伝熱面積は、当該伝熱管（１２Ａ）の外周または内周に設けられるフィンの有無により、高温媒体の流れ方向の上流側よりも下流側において大きい
   ことを特徴とする熱電発電装置（６、７）。

Images