JP6358737B2 - Hollow tube and power generator - Google Patents
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Description
本発明は、光、及び廃熱を利用して発電を行う中空管、及びその中空管を用いた発電装置、並びに燃焼装置の排気管等の内部に熱量を有した流体を流す中空管に取り付ける発電装置に関する。 The present invention relates to a hollow tube for generating power using light and waste heat, a power generation device using the hollow tube, and a hollow channel for flowing a fluid having a heat quantity inside an exhaust pipe of a combustion device. The present invention relates to a power generator attached to a pipe.
近年、震災の影響もあって、自然エネルギーを利用した発電の重要性が高まってきている。そのような中、工場、プラントにおいて太陽光により電力を発電する太陽光発電システムが普及してきている。その太陽光発電システムにおける太陽光パネルは、工場、プラントの建物の屋根に設置されることが提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。 In recent years, the importance of power generation using natural energy has increased due to the effects of the earthquake disaster. Under such circumstances, solar power generation systems that generate electric power from sunlight in plants and plants have become widespread. It has been proposed that solar panels in the solar power generation system be installed on the roofs of factories and plant buildings (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
上記従来の太陽光発電システムにおける太陽光パネルは、装置が大きいため設置箇所が限られる。また、太陽光パネルの設置箇所の補強も必要なことが多々あり、多大なコストを要する。上記従来の太陽光発電システムでは、上記問題点をはじめとする様々な問題点があり、新たな発電システムを構築する必要がある。 The solar panel in the conventional solar power generation system is limited in installation location because the device is large. Moreover, there are many cases where reinforcement of the installation location of the solar panel is necessary, which requires a great deal of cost. The conventional solar power generation system has various problems including the above problems, and it is necessary to construct a new power generation system.
そのような中、本願発明者は、特に投入電力の大きい、電気炉等を保有した工場、プラントに注目した。電気炉等から排出される高温ガスなどは、排気管などを介して大気に排出され、その排気管などを通じて熱エネルギーが放出される。また、排気管は屋外に設置されている部分が多く、太陽光エネルギーを受けやすい位置にある。そのような電気炉等を保有した工場、プラントなどは、電気料金の節約から日中はその操業を停止し、その設備の稼働を深夜に実施している場合が多い。したがって、上記工場、プラントなどは、日中は太陽光エネルギー、夜は熱エネルギーと一日中エネルギーを得られる状況にある。 Under such circumstances, the inventor of the present application particularly paid attention to factories and plants having an electric furnace or the like having a large input power. Hot gas discharged from an electric furnace or the like is discharged to the atmosphere through an exhaust pipe or the like, and thermal energy is released through the exhaust pipe or the like. In addition, the exhaust pipe is often located outdoors and is in a position where it is susceptible to sunlight energy. In many cases, factories, plants, and the like that possess such an electric furnace are stopped during the daytime to save electricity charges and operate their facilities late at night. Therefore, the factories and plants are in a situation where they can obtain solar energy during the day and heat energy and all day energy at night.
以上のような事情を鑑み、本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換、及び排熱による熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換を行う中空管、及びその中空管を利用した発電装置、並びに燃焼装置の排気管等の内部に熱量を有した流体を流す中空管に取り付ける発電装置を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, the present invention utilizes a photoelectric conversion that converts light energy into electrical energy, a hollow tube that performs thermoelectric conversion that converts heat energy generated by exhaust heat into electrical energy, and the hollow tube. Another object of the present invention is to provide a power generation device that is attached to a hollow pipe that allows a fluid having a heat quantity to flow inside an exhaust pipe or the like of the combustion power generation apparatus.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の中空管は、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、前記熱電変換素子に熱エネルギーを与える流体を流す中空管本体と、を具備し、前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とするものである。これにより、光をエネルギー源とした光電変換、及び排熱による熱電変換を効率よく行わせるという作用をもたらす。特に、本発明の中空管を電気炉等の燃焼装置の排気管として屋外に配置すれば、一日中連続的に発電させることができる。また、上記中空管本体の同一外周上において上記光電変換シートを受光しやすい位置のみに配置したり等設置場所を工夫すれば、配線抵抗を減少させることができるため、発電効率向上を実現でき、さらに、単位体積(設置スペース)当たりでの発電量向上も実現させることができる。
The present invention has been made to solve the above problems, and the hollow tube of the present invention includes at least one photoelectric conversion element in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate. A sheet, at least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate, and a hollow tube body through which a fluid for applying thermal energy to the thermoelectric conversion element flows. And the thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube main body when viewed in cross section of the hollow tube main body and is disposed at a position capable of receiving the thermal energy of the fluid. So that the photoelectric conversion sheet covers at least part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed. Take the body Vignetting, the photoelectric conversion sheet, and the thermoelectric conversion sheet, when viewed cross-section of the hollow tube body, is characterized in that mounted so as not to overlap with each other on the same circumference. This brings about the effect | action of performing efficiently the photoelectric conversion which used light as an energy source, and the thermoelectric conversion by waste heat. In particular, if the hollow tube of the present invention is disposed outdoors as an exhaust tube of a combustion apparatus such as an electric furnace, power can be generated continuously throughout the day. In addition, if the photoelectric conversion sheet is arranged only on the same outer periphery of the hollow tube main body, or if the installation location such as the device is devised, the wiring resistance can be reduced, so that the power generation efficiency can be improved. In addition, an improvement in the amount of power generation per unit volume (installation space) can be realized.
また、本発明の中空管において、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、少なくとも一部が前記熱電変換シートを覆うように重なり合うことを特徴とする。熱電変換シートを光電変換シートよりも中空管本体の外周表面近くに配置させることにより、熱電変換シートに中空管本体の熱を伝導させやすくさせるという作用をもたらす。また、光電変換シートを熱電変換シートよりも外周外側に配置させるため、光電変換シートは光を受けやすくさせるという作用をもたらす。これにより、熱電変換シート、及び光電変換シートの発電効率をより向上させることができる。
In the hollow tube of the present invention, the photoelectric conversion sheet overlaps so that at least part of the photoelectric conversion sheet covers the thermoelectric conversion sheet when a cross section of the hollow tube main body is viewed . By disposing the thermoelectric conversion sheet closer to the outer peripheral surface of the hollow tube body than the photoelectric conversion sheet, the thermoelectric conversion sheet has an effect of easily conducting the heat of the hollow tube body. Moreover, since a photoelectric conversion sheet is arrange | positioned on the outer periphery outer side rather than a thermoelectric conversion sheet, the photoelectric conversion sheet brings about the effect | action of making it easy to receive light. Thereby, the power generation efficiency of a thermoelectric conversion sheet and a photoelectric conversion sheet can be improved more.
また、本発明の中空管において、上記光電変換シート、及び上記熱電変換シートは、断熱材、又は放熱材を介して上記中空管本体の外周に取り付けられたことを特徴とする。これにより、耐熱を超える高温から上記光電変換シート、及び上記熱電変換シートを保護し、効率よく発電させるという作用をもたらす。 In the hollow tube of the present invention, the photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached to the outer periphery of the hollow tube main body via a heat insulating material or a heat dissipation material. Thereby, the said photoelectric conversion sheet and the said thermoelectric conversion sheet are protected from the high temperature exceeding heat resistance, and the effect | action of generating electric power efficiently is brought about.
また、本発明の中空管において、少なくとも1つの上記光電変換シートにより構成された光電変換回路で発電された電力、並びに少なくとも1つの上記熱電変換シートにより構成された熱電変換回路で発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路をさらに設けたことを特徴とする。また、本発明の中空管において、少なくとも1つの上記光電変換シートにより構成された光電変換回路で発電された電力を外部に出力する光電変換出力回路と、少なくとも1つの上記熱電変換シートにより構成された熱電変換回路で発電された電力を外部に出力する熱電変換出力回路をさらに設けたことを特徴とする。また、本発明の中空管において、少なくとも1つの上記光電変換シートにより構成された光電変換回路で発電された電力、並びに少なくとも1つの上記熱電変換シートにより構成された熱電変換回路で発電された電力を外部に出力する出力回路をさらに設けたことを特徴とする。これにより、光電変換回路、熱電変換回路で発電された電力をそれぞれの回路に対応する別個の出力回路(複数あってもよい)に処理させて出力させたり、それぞれの回路で発電された電力を1つの出力回路に処理させて出力させたりするという作用をもたらす。 Moreover, in the hollow tube of the present invention, the power generated by the photoelectric conversion circuit configured by at least one of the photoelectric conversion sheets, and the power generated by the thermoelectric conversion circuit configured by at least one of the thermoelectric conversion sheets Is further provided with at least one output circuit. Further, in the hollow tube of the present invention, the hollow tube of the present invention is constituted by a photoelectric conversion output circuit that outputs electric power generated by the photoelectric conversion circuit constituted by at least one of the photoelectric conversion sheets, and at least one thermoelectric conversion sheet. And a thermoelectric conversion output circuit for outputting the electric power generated by the thermoelectric conversion circuit to the outside. Moreover, in the hollow tube of the present invention, the power generated by the photoelectric conversion circuit configured by at least one of the photoelectric conversion sheets, and the power generated by the thermoelectric conversion circuit configured by at least one of the thermoelectric conversion sheets Is further provided. As a result, the electric power generated by the photoelectric conversion circuit and the thermoelectric conversion circuit can be processed and output to separate output circuits (which may be plural) corresponding to the respective circuits, or the electric power generated by the respective circuits can be output. This brings about the effect that the output is processed by one output circuit.
また、本発明の発電装置は、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、前記熱電変換素子に熱エネルギーを与える流体を流す中空管本体と、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路とを具備し、前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とするものである。これにより、光をエネルギー源とした光電変換、及び排熱による熱電変換を効率よく行わせるという作用をもたらす。
The power generation device of the present invention includes at least one photoelectric conversion sheet in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate, and at least one on the flexible sheet-like substrate. At least one thermoelectric conversion sheet on which a thermoelectric conversion element is formed, a hollow tube main body for flowing a fluid that gives thermal energy to the thermoelectric conversion element, the photoelectric conversion sheet, and the electric power generated by the thermoelectric conversion sheet And the thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed, and the thermoelectric conversion sheet attached to said hollow tube body to be disposed thermal energy to the receiving position capable the photoelectric conversion sheet, when viewed cross-section of the hollow tube body, the hollow tube present The photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached to each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed. It is attached so that it may not overlap . This brings about the effect | action of performing efficiently the photoelectric conversion which used light as an energy source, and the thermoelectric conversion by waste heat.
また、本発明の発電装置は、燃焼装置の排気管としての中空管本体に取り付ける発電装置であって、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路とを具備し、前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記燃焼装置の燃焼により生ずる熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とするものである。これにより、光をエネルギー源とした光電変換、及び排熱による熱電変換を効率よく行わせるという作用をもたらす。
Moreover, the power generator of the present invention is a power generator attached to a hollow tube main body as an exhaust pipe of a combustion device, wherein at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate. Two photoelectric conversion sheets, at least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate, the photoelectric conversion sheet, and the electric power generated by the thermoelectric conversion sheet At least one output circuit that outputs to the outside, and the thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed, and the combustion The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube main body so as to be disposed at a position where the thermal energy generated by the combustion of the apparatus can be received. Occasionally, attached to the hollow tube body so as to cover at least a portion of an outer periphery of said hollow tube body, the photoelectric conversion sheet, and the thermoelectric conversion sheet, when viewed cross-section of the hollow tube body Further, they are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery . This brings about the effect | action of performing efficiently the photoelectric conversion which used light as an energy source, and the thermoelectric conversion by waste heat.
また、本発明の発電装置は、内部に熱エネルギーを有した流体を流す中空管本体に取り付ける発電装置であって、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路とを具備し、前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とするものである。これにより、光をエネルギー源とした光電変換、及び排熱による熱電変換を効率よく行わせるという作用をもたらす。
The power generation device of the present invention is a power generation device that is attached to a hollow tube main body through which a fluid having thermal energy flows. At least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate. Further, at least one photoelectric conversion sheet, at least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate, the photoelectric conversion sheet, and the thermoelectric conversion sheet generate electric power. The thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed. The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube main body so as to be disposed at a position where the thermal energy of the fluid can be received, and when the cross section of the hollow tube main body is viewed The photoelectric conversion sheet, when viewed cross-section of the hollow tube body, attached to the hollow tube body so as to cover at least a portion of an outer periphery of said hollow tube body, the photoelectric conversion sheet, and the The thermoelectric conversion sheets are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed . This brings about the effect | action of performing efficiently the photoelectric conversion which used light as an energy source, and the thermoelectric conversion by waste heat.
本発明によれば、光をエネルギー源とした光電変換、及び排熱による熱電変換を効率よく行うことができるという優れた効果を奏し得る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the outstanding effect that the photoelectric conversion which used light as the energy source, and the thermoelectric conversion by waste heat can be performed efficiently can be show | played.
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態における中空管100を示す図である。中空管100は、図1(a)に示すように、中空管本体10と、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部材の一態様である光電変換シート20と、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部材の一態様である熱電変換シート30とを備える。中空管本体10は、例えば円筒形状が想定されるが、これに限るものではなく、その他の形状であってもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a
光電変換シート20は、可撓性を有するフレキシブルなシート状基板を基板として、光電変換素子が形成されたものである。光電変換シート20は、中空管本体10の外周に少なくとも1つ取り付けられる。光電変換シート20は、可撓性を有していてフレキシブルであるため、中空管本体10の形状に沿って取り付けることができる。また、例えば、中空管本体10の温度が、光電変換シート20の耐熱温度を超える高温になることが想定される場合、光電変換シート20は、断熱材40又は(図示しない)放熱材を介して中空管本体10の外周に取り付けるようにしてもよい。断熱材40又は(図示しない)放熱材として、どのような材質のものを用いるかは、光電変換シート20の耐熱温度や中空管本体10の温度など様々な要素を考慮して決定する。
The
また、熱電変換シート30は、可撓性を有するフレキシブルなシート状基板を基板として、熱電変換素子が形成されたものである。熱電変換シート30は、中空管本体10の外周に少なくとも1つ取り付けられる。熱電変換シート30は、可撓性を有していてフレキシブルであるため、中空管本体10の形状に沿って取り付けることができる。また、例えば、中空管本体10の温度が、熱電変換シート30の耐熱温度を超える高温になることが想定される場合、熱電変換シート30も、断熱材40又は(図示しない)放熱材を介して中空管本体10の外周に取り付けるようにしてもよい。断熱材40又は(図示しない)放熱材として、どのような材質のものを用いるかは、熱電変換シート30の耐熱温度や中空管本体10の温度など様々な要素を考慮して決定する。
Moreover, the
光電変換シート20、及び熱電変換シート30の中空管本体10の外周への取り付け態様(以下、中空管本体外周取り付け態様と呼ぶ。)として、例えば、図1(a)に示すように、中空管本体10の外周に沿って、同一外周上においてそれぞれが外周の半分ずつを覆うように取り付ける態様(光電変換シート20、及び熱電変換シート30の中空管本体10の外周を覆う割合が1:1)が一例として挙げられるが、これに限るものではない。なお、上記同一外周上とは、2次元的な同一外周上のみならず、3次元的な同一外周上をも含むものである。光電変換シート20は、図1(a)に示すように、中空管本体10の外周の中でも照射される光を多く受けられるような位置に配置し、熱電変換シート30は中空管本体10を通じて伝導される熱を効率よく受け取れるような位置に配置する。この観点からすれば、中空管本体10の同一外周上において光電変換シート20、及び熱電変換シート30が外周の一部(受光しやすい場所等)のみを覆う態様も本発明に含まれる。このようにすれば、配線抵抗を減少させることができるため、発電効率向上を実現できる。また、上記のようにすれば、単位体積(設置スペース)当たりでの発電量向上も実現させることができる。
For example, as shown in FIG. 1A, the
その他の中空管本体外周取り付け態様として、光電変換シート20、及び熱電変換シート30の中空管本体10の外周を覆う割合を1:1以外にしてもよい。また、その他の中空管本体外周取り付け態様として、図1(b)の中空管100の断面図に示すように、中空管本体10の外周を一周するような態様で熱電変換シート30を中空管本体10に取り付け、その熱電変換シート30の上から光電変換シート20を中空管本体10の外周に取り付けるようにしてもよい。なお、必ずしも光電変換シート20、及び熱電変換シート30は、中空管本体10の外周を一周してもしなくても、又、互いに重なり合わなくてもよいが、層状になるようにして取り付ける。また、熱電変換シート30は、光電変換シート20よりも内側外周(内側層)に取り付けることが好ましい。これにより、熱電変換シート30を光電変換シート20よりも中空管本体10の外周表面近くに配置させることになり、熱電変換シート30に中空管本体10の熱を伝導させやすくなる。また、光電変換シート20を熱電変換シート30よりも外周外側に配置させるため、光電変換シート20は光を受けやすくなる。この場合、光電変換シート20と、熱電変換シート30との間に断熱材40又は(図示しない)放熱材を入れるようにしてもよい。
As another hollow tube main body outer periphery attachment aspect, you may make the ratio which covers the outer periphery of the hollow tube
光電変換シート20、及び熱電変換シート30で得られた電力が出力回路50へ供給されるよう光電変換シート20、及び熱電変換シート30と出力回路50とを接続する。なお、出力回路50は、光電変換シート20と、熱電変換シート30で発電された電力を外部に出力するものである。すわなち、出力回路50は、光電変換シート20と、熱電変換シート30で発電された電力に所定の処理を行なって所定の電力を負荷に供給する。所定の処理として、昇圧したり、又は直流―交流変換を行ったりすることが一例として挙げられるが、これに限るものではなく、その他様々な処理を含ませるようにしてもよい。すなわち、出力回路50は、昇圧回路のみの態様でもよいし、昇圧回路及びインバータ回路まで含ませるようにしてもよいし、それ以外の回路でもよく、様々な出力回路50の態様が想定され、そのような全ての態様が本発明に含まれる。
The
また、本発明においては図1(c)に示すように、光電変換シート20、及び熱電変換シート30で得られた電力をそれぞれ別個の出力回路51及び出力回路52へ供給されるよう光電変換シート20、及び熱電変換シート30と出力回路51及び出力回路52とを接続するようにしてもよい。また、光電変換シート20、及び熱電変換シート30それぞれに複数の出力箇所を設け、それに対応する出力回路を設けてもよい。すなわち、本発明においては、光電変換シート20、及び熱電変換シート30との電気的な接続態様、及び出力態様は様々な態様をも含む。
Moreover, in this invention, as shown in FIG.1 (c), the
また、本発明においては中空管100の構成要素に出力回路50、又は出力回路51及び出力回路52も含めて中空管100として捉えるようにしてもよい。また、本発明においては中空管100と出力回路50、又は出力回路51及び出力回路52とを別要素として捉え、中空管100と出力回路50、又は出力回路51及び出力回路52とで発電装置を構成していると捉えてもよい。
In the present invention, the components of the
また、内部に熱量を有した流体を流す中空管(例えば、電気炉やボイラー装置等の燃焼装置における排気管)として中空管100を用いてその中空管100を屋外に配置すれば、中空管100を流れる排気ガス等の流体の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と、同時に、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。なお、本発明において燃焼装置とは、電気炉やボイラー装置のみならず燃焼に伴って熱エネルギーを有する流体を排出する全ての装置を言う。
Moreover, if the
特に、電気炉等を保有した工場、プラントなどは、電気料金の節約から日中はその操業を停止し、その設備の稼働を深夜に実施していることが多い事情を鑑みると、本発明の中空管100を用いれば、日中は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電を行い、夜間は廃熱の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電を容易に行うことができる。この場合、中空管本体外周取り付け態様を図1(b)に示すような態様(断熱材40がない場合も含む)にすれば、排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができると同時に、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。なお、中空管本体10を内部に熱量を有した流体を流す中空管(例えば、燃焼装置が備えた排気管)と捉えれば、光電変換シート20と、熱電変換シート30と、出力回路50とを内部に熱量を有した流体を流す中空管に取り付ける発電装置として捉えることもできる。
In particular, factories and plants that have electric furnaces, etc., stop operating during the day to save electricity costs, and in view of the fact that the facilities are often operated at midnight, If the
また、光電変換シート20は拡散光でも発電可能である。したがって、内部に熱量を有した流体を流す中空管(例えば、電気炉やボイラー装置等の燃焼装置における排気管)として中空管100を用いてその中空管100を屋内に配置しても、屋内に光があれば光電変換シート20で発電可能である。これにより、中空管100を屋内外のいずれに配置しても、排気管を流れる排気ガス等の流体の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と、同時に、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
Moreover, the
図2は、本発明の実施の形態における光電変換シート20に形成された光電変換素子21の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態における光電変換シート20に形成された光電変換素子21の構成として、図2に示すような基板22上に正極23、正孔輸送層24、光電変換層25、負極26が順次設けられた構成が一例として挙げられる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
本発明の実施の形態における光電変換シート20に形成された光電変換素子において、光が入射すると、光電変換層25において励起子が生成され、更に、電子と正孔とが発生する。そして、電子は負極26側へ、正孔は正孔輸送層24(正極23)へ移動する。その結果、正極23、負極26に接続された(図示しない)外部回路に、電流(光励起電流)が流れる。
In the photoelectric conversion element formed on the
基板22は、可撓性を有するフレキシブルな材質により構成され、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)のような樹脂材料により形成された透明フィルム基板が一例として挙げられるが、これに限るものではない。また、基板22の材質の選択において、例えば中空管本体10が電気炉やボイラー装置のような燃焼装置における排気管として利用される場合、耐久温度も考慮され、そのような材質も本発明に含まれる。
The
光電変換層25に十分な光を入射させるため、正極23、負極26の少なくともいずれか一方は、可視光に対して透明なものを使用する。可視光に対して透明な材料として、公知の材料を用いてもよく、適宜選択して正極23、負極26の材料として用いる。可視光に対して透明な材料として、具体的には、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、アルミドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)等の導電性金属酸化物が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
In order to allow sufficient light to enter the
正孔輸送層24は、光電変換層25で発生した電荷をより効率的に取り出すことを可能にさせる。正孔輸送層を構成する材料としては、例えば、低分子化合物であればNTCDAに代表される芳香族環状酸無水物等が一例として挙げられ、高分子化合物であればポリ(3,4−エチレンジオキシ)チオフェン等に代表される公知の導電性高分子等が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
The
光電変換層25は、p型有機半導体材料とn型半導体材料とを含有している。光電変換層25においてp型有機半導体材料とn型半導体材料とは、平面的な接合界面を形成させても、三次元的に混合させたバルクへテロ接合を形成させてもよい。p型有機半導体として、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物、ポリフェニレン化合物等の高分子材料、及び、各種ポルフィリンやフタロシアニン等の低分子材料が一例として挙げられるが、これに限るものではない。また、n型有機半導体として、フラーレン、及び、フラーレン誘導体が一例として挙げられるが、これに限るものではない。また、n型半導体としては有機半導体だけではなく、酸化物半導体を用いてもよく、例えば酸化亜鉛や酸化チタンの無機化合物粒子が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
The
なお、以上の光電変換素子は一例であって、可撓性を有するフレキシブルなシート状基板上に形成させることができれば、全ての公知の光電変換素子も本発明に含まれる。 In addition, the above photoelectric conversion element is an example, and if it can be formed on a flexible flexible sheet-like substrate, all known photoelectric conversion elements are also included in the present invention.
図3は、本発明の実施の形態における熱電変換シート30に形成された熱電変換素子の構成の一例を示す図である。図3(a)は、熱電変換素子31の構成を示す図である。本発明の実施の形態における熱電変換シート30に形成された熱電変換素子31の構成として、図3(a)に示すような基板32上に熱電変換層33、電極34a、電極34bが順次設けられた構成が一例として挙げられる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the thermoelectric conversion element formed on the
熱電変換層33は、例えば、図3(a)に示すようにp型半導体とn型半導体とを接合させた態様が一例として挙げられる。p型半導体とn型半導体を接合して、電極34a、電極34bを通じて(図示しない)外部負荷と電気的に接続する。そして、接合部33aを高温にするとともに電極34a、電極34b側を低温にする。これにより、接合部33aと電極34a、電極34b側との間に温度差ができ、その温度差により電極34a、電極34b間に起電力が生じ、熱電変換素子31は発電する。
As an example of the thermoelectric conversion layer 33, a mode in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are joined as shown in FIG. A p-type semiconductor and an n-type semiconductor are joined and electrically connected to an external load (not shown) through the
p型半導体及びn型半導体は、熱電変換材料として使用可能な全て半導体材料を使用することができ、上記光電変換層の作製に用いられる高分子化合物と低分子化合物の他に、無機系材料を用いることができる。無機系材料として、例えば、BiTe系材料やPbTe系材料が一例として挙げられるが、これに限るものではない。電極34a、電極34bは、電極として機能するように十分な導電性を有する材料で形成されればよく、その材質として、例えば、アルミ、銀、白金、銅等が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
As the p-type semiconductor and the n-type semiconductor, any semiconductor material that can be used as a thermoelectric conversion material can be used. Can be used. Examples of inorganic materials include BiTe materials and PbTe materials, but are not limited thereto. The
また、本発明の実施の形態における熱電変換シート30に形成された別の熱電変換素子35の構成として、図3(b)に示すような基板36上にキャリア輸送層37と、キャリア発生層38と、電極39a及び電極39bが順次設けられた構成も一例として挙げられる。
Further, as another
キャリア輸送層37は、高いキャリア移動度を有する真性有機半導体材料により構成さえることが想定される。上記真性有機半導体材料として、例えばペンタセン若しくはその誘導体、アントラセン若しくはその誘導体、テトラセン若しくはその誘導体、ペンタセンの誘導体、ルブレン若しくはその誘導体、フラーレン若しくはその誘導体、グラフェン若しくはその誘導体、ピセン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリアセチレン若しくはその誘導体、ポリジアセチレン若しくはその誘導体等が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
It is assumed that the
キャリア発生層38は、キャリア輸送層37に所定のキャリアを供給するものである。キャリア発生層38を構成する材質として、例えば、アクセプター型材料としてなら、ジクロロジシアノベンゾキノン(DDQ)、三酸化モリブデン(MoO3)、三酸化タングステン(WO3)、ドナー型材料としてなら、ジベンゾテトラチアフルバレン(DB−TTF)、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン(BEDT−TTF)、ビスシクロペンタジエニルの金属錯体若しくはその誘導体、アクリジンオレンジベース(AOB)、炭酸セシウム(CsCO3)、フッ化リチウム(LiF)が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
The
電極39a、電極39bは、電極として機能するように十分な導電性を有する材料で形成されればよく、その材質として、例えば、アルミ、銀、白金、銅等が一例として挙げられるが、これに限るものではない。
The
なお、以上の熱電変換素子は一例であって、可撓性を有するフレキシブルなシート状基板上に形成させることができれば、全ての公知の熱電変換素子も本発明に含まれる。 The thermoelectric conversion elements described above are merely examples, and all known thermoelectric conversion elements are also included in the present invention as long as they can be formed on a flexible sheet-like substrate having flexibility.
図4は、本発明の実施の形態における中空管100を含む発電装置200を示す図である。なお、図4において光電変換シート20、及び熱電変換シート30には、それぞれ2つの光電変換素子、及び2つの熱電変換素子しか配置していないが、これは一例であって、光電変換シート20、及び熱電変換シート30に形成させる光電変換素子、及び熱電変換素子の数、面積等は設計事項であり、それらは適宜様々な要素から決定されるものである。
FIG. 4 is a diagram showing a
発電装置200は、中空管100と、出力回路110とを備える。中空管100は、図1において説明したように、中空管本体10と、少なくとも1つの光電変換シート20と、少なくとも1つの熱電変換シート30とを備える。
The
図4において、各々の光電変換シート20上には、複数の光電変換素子21が直列に接続されるように形成されている。なお、光電変換シート20は、複数の光電変換素子21が並列に接続されるように形成されたものであってもよいし、複数の光電変換素子21が直列、及び並列が混在して接続されるよう形成されたものであってもよい。必要とする電力の大きさ等様々な要素を考慮して、光電変換シート20上における光電変換素子21の接続態様(回路設計)は決定される。
In FIG. 4, a plurality of
また、それぞれの光電変換素子21には、図4に示すように、バイパスダイオード61を並列に接続させるようすることが好ましい。バイパスダイオード61は、光電変換素子21に光が当たらなかったり、光電変換素子21に不具合が生じた場合に電流をバイパスさせるからである。
Further, as shown in FIG. 4, it is preferable to connect a bypass diode 61 in parallel to each
また、光電変換シート20は、例えば、図4に示すように、中空管本体10に沿って複数配置され、それぞれを直列に接続させるようにしてもよい。なお、図4のように複数の光電変換シート20を接続させて光電変換シート20の面積を増やす構成以外にも、1つの光電変換シート20にたくさんの光電変換素子21を形成させて実現させてもよい。これは、光電変換シート20をどのように設計するかの設計事項の問題であり、本発明にはそのような設計事項の全てが含まれる。そして、光電変換シート20の最終出力には逆流防止ダイオード62を設けることが好ましい。
Moreover, for example, as shown in FIG. 4, a plurality of
図4において、各々の熱電変換シート30上には、複数の熱電変換素子31が直列に接続されるように形成されている。なお、熱電変換シート30は、複数の熱電変換素子31が並列に接続されるように形成されたものであってもよいし、複数の熱電変換素子31が直列、及び並列が混在して接続されるよう形成されたものであってもよい。必要とする電力の大きさ等様々な要素を考慮して、熱電変換シート30上における熱電変換素子31の接続態様(回路設計)は決定される。
In FIG. 4, a plurality of
また、それぞれの熱電変換素子31には、バイパスダイオード63を並列に接続させるようすることが好ましい。バイパスダイオード63は、熱電変換素子31に不具合が生じた場合に電流をバイパスさせるからである。
Moreover, it is preferable to connect the
また、熱電変換シート30は、例えば、図4に示すように、中空管本体10に沿って複数配置され、それぞれを直列に接続させるようにしてもよい。なお、図4のように複数の熱電変換シート30を接続させて熱電変換シート30の面積を増やす構成以外にも、1つの熱電変換シート30にたくさんの熱電変換素子31を形成させて実現させてもよい。これは、熱電変換シート30をどのように設計するかの設計事項の問題であり、本発明にはそのような設計事項の全てが含まれる。そして、熱電変換シート30の最終出力には逆流防止ダイオード64を設けることが好ましい。
Moreover, the thermoelectric conversion sheet |
複数の光電変換シート20により構成された光電変換回路と、複数の熱電変換シート30により構成された熱電変換回路とは、例えば、図4に示すように並列に接続させる。なお、場合によっては上記光電変換回路と、上記熱電変換回路とを直列に接続させた構成であってもよい。また、上記光電変換回路と、上記熱電変換回路とを電気的に接続させなくてもよい。すなわち、上記光電変換回路と、上記熱電変換回路との電気的な接続は回路設計の問題であり、様々な態様が想定され、そのような全ての態様が本発明に含まれる。
The photoelectric conversion circuit comprised of the plurality of
上記光電変換回路と、上記熱電変換回路とで生成された電力は、出力回路110に供給される。出力回路110は、光電変換回路と、上記熱電変換回路とで発電された電力を外部に出力するものである。すわなち、出力回路110は、光電変換回路と、上記熱電変換回路とから供給された電力に所定の処理を行なって所定の電力を外部負荷に供給する。所定の処理として、昇圧したり、又は直流―交流変換を行ったりすることが一例として挙げられるが、これに限るものではなく、その他様々な処理を含ませるようにしてもよい。すなわち、出力回路110は、昇圧回路のみの態様でもよいし、昇圧回路及びインバータ回路まで含ませるようにしてもよいし、それ以外の回路でもよく、様々な出力回路110の態様が想定され、そのような全ての態様が本発明に含まれる。
The electric power generated by the photoelectric conversion circuit and the thermoelectric conversion circuit is supplied to the
また、光電変換回路と、熱電変換回路とで生成された電力は、図1(c)で示したが、それぞれ(図4では図示しない)別個の出力回路に供給されるように構成してもよい。さらに、複数の出力回路と、複数の光電変換シート20と、複数の熱電変換シート30とで様々な回路構成が想定されるが、そのような回路構成も本発明に含まれる。
Moreover, although the electric power produced | generated by the photoelectric conversion circuit and the thermoelectric conversion circuit was shown in FIG.1 (c), you may comprise so that it may be supplied to each separate output circuit (not shown in FIG. 4). Good. Furthermore, various circuit configurations are assumed for the plurality of output circuits, the plurality of
なお、光電変換シート20における光電変換素子21同士の接続態様(回路設計)、及び熱電変換シート30における熱電変換素子31同士の接続態様(回路設計)、並びに光電変換シート20と、熱電変換シート30との接続態様は、所望する電力量や、日照時間、中空管本体10の一日を通じての温度変化の態様など様々な要素を考慮して決定されるものであり、そのような様々な要素を考慮して決定された全ての態様が本発明に含まれる。
In addition, the connection aspect (circuit design) between the
次に、以下において、本発明の実施例を挙げて、本発明の一例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be specifically described with reference to examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited by these examples.
<実施例1>
実施例1では、光電変換シート20における光電変換素子を以下のように作製した。まず、膜厚約150nmのITOがパターニングされたPENフィルムを、有機溶媒、アルカリ洗剤、及び超純水で洗浄し、乾燥させた。そして、フィルジェン製UVオゾンクリーナーUV253Eを用い、上記PENフィルムに紫外線オゾン(UV−O3)処理を施した。
<Example 1>
In Example 1, the photoelectric conversion element in the
次に、SIGMAS ALDRICH社より購入したPoly(3−hexylthiophene−2,5−diyl)(P3HT)と、SIGMAS ALDRICH社より購入したTitanium(IV)isopropoxide97%のそれぞれをクロロベンゼンの重量に対してそれぞれ0.5重量%、1.0重量%となるように添加し、PENフィルム上に発電層(光電変換層)を作製するための塗布溶液を作製した。その塗布溶液中にスターラーチップを投入し、600rpmの回転数で攪拌混合を行った。攪拌混合は温度可変機能付きホットスターラー上で行い、設定温度を80℃とした。その後、PENフィルム上に塗布溶液をスピンコートした後、乾燥を行い、PENフィルム上に発電層を形成させた。その発電層の膜厚は90nmであった。膜厚の測定にはアルバック社製DektakXT−Eを用いた。 Next, Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) purchased from SIGMAS ALDRICH, and Titanium (IV) isopropoxide 97% purchased from SIGMAS ALDRICH, respectively, were added in an amount of 0. It added so that it might become 5 weight% and 1.0 weight%, and the coating solution for producing a power generation layer (photoelectric converting layer) on a PEN film was produced. A stirrer chip was introduced into the coating solution, and stirring and mixing were performed at a rotation speed of 600 rpm. The stirring and mixing was performed on a hot stirrer with a temperature variable function, and the set temperature was 80 ° C. Then, after spin-coating the coating solution on the PEN film, drying was performed to form a power generation layer on the PEN film. The film thickness of the power generation layer was 90 nm. DektakXT-E manufactured by ULVAC, Inc. was used for the measurement of the film thickness.
次に、Heraeus社より購入したCLEVIOS(登録商標)SV3をバーコーターによりPENフィルム上に塗布し、乾燥させることにより電極を形成させた。そして、エポキシ樹脂(急速硬化型アラルダイト)を封止材として用いてPENフィルムを接着することで封止処理を施し、光電変換素子を得た。この光電変換素子の発電面積は5mm×20mmであった。光電変換素子をアルミ製の中空管にセメダイン株式会社製無機系充てん剤(品番HJ−112)を介してエポキシ樹脂(急速硬化型アラルダイト)を用いて張り付けた。この光電変換素子にソーラシミュレーター(三永電機製作所、商品名:XES−40S1、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電圧を測定した。発電電圧は270mVであった。
Next, CLEVIOS (registered trademark) SV3 purchased from Heraeus was applied onto the PEN film with a bar coater and dried to form an electrode. And the sealing process was given by adhere | attaching a PEN film using an epoxy resin (rapid hardening type Araldite) as a sealing material, and the photoelectric conversion element was obtained. The power generation area of this photoelectric conversion element was 5 mm × 20 mm. The photoelectric conversion element was affixed to an aluminum hollow tube using an epoxy resin (rapid curing type Araldite) through an inorganic filler (product number HJ-112) manufactured by Cemedine Co., Ltd. The photoelectric conversion element was irradiated with constant light using a solar simulator (Minaga Electric Manufacturing Co., Ltd., trade name: XES-40S1,
また、実施例1では、熱電変換シート30における熱電変換素子及びモジュールを以下のように作製した。まず、PENフィルムを、有機溶媒、アルカリ洗剤、及び超純水で洗浄し、乾燥させた。そして、フィルジェン製UVオゾンクリーナーUV253Eを用い、上記PENフィルムに紫外線オゾン(UV−O3)処理を施した。
Moreover, in Example 1, the thermoelectric conversion element and module in the
実施例1の熱電変換素子の発電層は、以下に示す組成物1と組成物2とを重量比1:1で混合させることにより作製した。なお、組成物1は、トルエン0.5gにPolystyrene(ALDRICH社製、average MW〜280,000 By GBC)を0.17g、Elicarb社製Multi−Wall Carbon Nanotuvesを0.02gを添加し、80℃で加熱攪拌を行った組成物である。また、組成物2は、クロロベンゼン0.5gにP3HTを0.025g添加し、80℃で加熱攪拌を行った組成物である。 The power generation layer of the thermoelectric conversion element of Example 1 was produced by mixing the following composition 1 and composition 2 at a weight ratio of 1: 1. The composition 1 was prepared by adding 0.17 g of Polystyrene (ALWICH, average MW to 280,000 By GBC) to 0.5 g of toluene, and 0.02 g of Multi-Wall Carbon Nanotubes from Elicarb, It is the composition which heat-stirred by. Composition 2 is a composition obtained by adding 0.025 g of P3HT to 0.5 g of chlorobenzene and heating and stirring at 80 ° C.
その後、スキージ法を用いて上記PENフィルム上に5mm×20mmの発電層を作製し、更に銀ペーストを用いて4直列の熱電変換モジュールを作製した。そして、エポキシ樹脂(急速硬化型アラルダイト)を封止材として用いてPENフィルムを接着することで封止処理を施し、熱電変換モジュールを得た。 Thereafter, a power generation layer of 5 mm × 20 mm was prepared on the PEN film using a squeegee method, and a 4-series thermoelectric conversion module was prepared using a silver paste. And the sealing process was given by adhere | attaching a PEN film using an epoxy resin (rapid hardening type Araldite) as a sealing material, and the thermoelectric conversion module was obtained.
この熱電変換モジュールに水平方向に150℃の温度差を与えるため、高温源をAS ONE社製ホットスターラーREXIM RSH−1DN,低温源には金属性ラボジャッキを用い、MASTECH社製マルチメーターMAS830Lを用いて発電電圧を測定した。発電電圧は9.2mVであった。ワニ口クリップを用いて同様に作製した4直列熱電変換モジュールを5個直列に接続した。このモジュールをアルミ製の中空管に銅箔を介してエポキシ樹脂(急速硬化型アラルダイト)を用いて張り付けた。モジュールの一部をヒートガンにより加熱し、MASTECH社製マルチメーターMAS830Lを用いて発電電圧を測定した。実施例1の熱電変換モジュールの発電電圧は31mVであった。したがって、実施例1の光電変換素子と熱電変換モジュールの発電電圧の合計は301mV(270mV+31mV)となった。 In order to give a temperature difference of 150 ° C. in the horizontal direction to this thermoelectric conversion module, the hot source is a hot stirrer REXIM RSH-1DN manufactured by ASONE, a metal lab jack is used for the low temperature source, and a multimeter MAS830L manufactured by MASTTECH is used. The generated voltage was measured. The generated voltage was 9.2 mV. Five 4-series thermoelectric conversion modules produced in the same manner using an alligator clip were connected in series. This module was attached to an aluminum hollow tube using a copper foil with an epoxy resin (rapid curing type Araldite). A part of the module was heated with a heat gun, and the generated voltage was measured using a multimeter MAS830L manufactured by MASTECH. The generated voltage of the thermoelectric conversion module of Example 1 was 31 mV. Therefore, the total of the generated voltage of the photoelectric conversion element of Example 1 and the thermoelectric conversion module was 301 mV (270 mV + 31 mV).
<実施例2>
実施例2では、4直列熱電変換モジュールの発電層に、組成物1と組成物2を用いず、Heraeus社製のCLEVIOS(登録商標)SV3のみを用いた。光電変換素子も含むそれ以外のことは実施例1と同様である。実施例1と同様に熱電変換モジュールの発電電圧を測定した結果、実施例2の熱電変換モジュールの発電電圧は22mVであった。したがって、実施例2の光電変換素子と熱電変換モジュールの発電電圧の合計は292mV(270mV+22mV)となった。
<Example 2>
In Example 2, the composition 1 and the composition 2 were not used for the power generation layer of the 4-series thermoelectric conversion module, but only CLEVIOS (registered trademark) SV3 manufactured by Heraeus was used. Other than that including the photoelectric conversion element is the same as in the first embodiment. As a result of measuring the power generation voltage of the thermoelectric conversion module as in Example 1, the power generation voltage of the thermoelectric conversion module of Example 2 was 22 mV. Therefore, the sum of the power generation voltages of the photoelectric conversion element and the thermoelectric conversion module of Example 2 was 292 mV (270 mV + 22 mV).
<比較>
実施例1の光電変換素子のみでは、270mvの発電電圧であった。そこに、実施例1の熱電変換モジュールが加えると、さらに31mVの発電電圧が得られ、合計で301mVの発電電圧が得られる。実施例2の熱電変換モジュールの場合、さらに22mVの発電電圧が得られ、合計で292mVの発電電圧が得られる。以上より、光電変換素子と熱電変換モジュールを一緒に用いれば、より大きな発電電圧が得られることが明らかとなった。工場、プラントのような設備の中の、特に、高温ガス、高温流体などの排管として屋外で本発明の中空管を用いれば、中空管はたくさんの光エネルギーと熱エネルギーを受けるため、本発明の中空管は、それらのエネルギーを素に無駄なくより大きな出力電圧を生成することができるという優れた効果を奏する。
<Comparison>
With only the photoelectric conversion element of Example 1, the generated voltage was 270 mV. If the thermoelectric conversion module of Example 1 is added thereto, a further generated voltage of 31 mV is obtained, and a generated voltage of 301 mV is obtained in total. In the case of the thermoelectric conversion module of Example 2, a further generated voltage of 22 mV is obtained, and a total generated voltage of 292 mV is obtained. From the above, it has been clarified that if a photoelectric conversion element and a thermoelectric conversion module are used together, a larger generated voltage can be obtained. If the hollow tube of the present invention is used outdoors as an exhaust pipe for high-temperature gas, high-temperature fluid, etc. in facilities such as factories and plants, the hollow tube receives a lot of light energy and heat energy. The hollow tube of the present invention has an excellent effect that a large output voltage can be generated without wasting energy.
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。例えば、本発明の中空管を用いた発電システムや、本発明の中空管を高温ガス、流体などの排管として(屋外に配置して)用いた生産設備、建物等の全ての設備も本発明の範囲に含まれる。 The embodiment of the present invention shows an example for embodying the present invention, and the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. . For example, a power generation system using the hollow tube of the present invention, a production facility using the hollow tube of the present invention as an exhaust pipe for hot gas or fluid (arranged outdoors), and all facilities such as buildings It is included in the scope of the present invention.
10 中空管本体
20 光電変換シート
21 光電変換素子
22、32、36 基板
23 正極
24 正孔輸送層
25 光電変換層
26 負極
30 熱電変換シート
31、35 熱電変換素子
33 熱電変換層
33a 接合部
34a、39a 電極
34b、39b 電極
37 キャリア輸送層
38 キャリア発生層
40 断熱材
50、51、52 出力回路
61、63 バイパスダイオード
62、64 逆流防止ダイオード
100 中空管
110 出力回路
200 発電装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、
前記熱電変換素子に熱エネルギーを与える流体を流す中空管本体と、
を具備し、
前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とする、
中空管。 At least one photoelectric conversion sheet in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
At least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
A hollow tube body for flowing a fluid that gives thermal energy to the thermoelectric conversion element;
Comprising
The thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube main body when viewed in cross section of the hollow tube main body, and is disposed at a position where the thermal energy of the fluid can be received. Attached to the hollow tube body;
The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube body so as to cover at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed ,
The photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed .
Hollow tube.
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、
前記熱電変換素子に熱エネルギーを与える流体を流す中空管本体と、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路と
を具備し、
前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とする、
発電装置。 At least one photoelectric conversion sheet in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
At least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
A hollow tube body for flowing a fluid that gives thermal energy to the thermoelectric conversion element;
The photoelectric conversion sheet, and at least one output circuit that outputs the electric power generated by the thermoelectric conversion sheet to the outside,
The thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube main body when viewed in cross section of the hollow tube main body, and is disposed at a position where the thermal energy of the fluid can be received. Attached to the hollow tube body;
The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube body so as to cover at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed ,
The photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed .
Power generation device.
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路と
を具備し、
前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記燃焼装置の燃焼により生ずる熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とする、
発電装置。 A power generator attached to a hollow tube body as an exhaust pipe of a combustion device,
At least one photoelectric conversion sheet in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
At least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
The photoelectric conversion sheet, and at least one output circuit that outputs the electric power generated by the thermoelectric conversion sheet to the outside,
The thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube main body when the cross section of the hollow tube main body is viewed, and is disposed at a position where the thermal energy generated by the combustion of the combustion device can be received. Attached to the hollow tube body as
The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube body so as to cover at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed ,
The photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed .
Power generation device.
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの光電変換素子が形成された少なくとも1つの光電変換シートと、
可撓性を有するシート状基板上に少なくとも1つの熱電変換素子が形成された少なくとも1つの熱電変換シートと、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートで発電された電力を外部に出力する少なくとも1つの出力回路と
を具備し、
前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うと共に、前記流体の熱エネルギーを受け取り可能な位置に配されるように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、前記中空管本体の外周の少なくとも一部を覆うように前記中空管本体に取付けられ、
前記光電変換シート、及び前記熱電変換シートは、前記中空管本体の断面を見たときに、同一外周上に互いが重なり合わないように取付けられることを特徴とする、
発電装置。 A power generation device attached to a hollow tube body for flowing a fluid having thermal energy therein,
At least one photoelectric conversion sheet in which at least one photoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
At least one thermoelectric conversion sheet in which at least one thermoelectric conversion element is formed on a flexible sheet-like substrate;
The photoelectric conversion sheet, and at least one output circuit that outputs the electric power generated by the thermoelectric conversion sheet to the outside,
The thermoelectric conversion sheet covers at least a part of the outer periphery of the hollow tube main body when viewed in cross section of the hollow tube main body, and is disposed at a position where the thermal energy of the fluid can be received. Attached to the hollow tube body;
The photoelectric conversion sheet is attached to the hollow tube body so as to cover at least a part of the outer periphery of the hollow tube body when the cross section of the hollow tube body is viewed ,
The photoelectric conversion sheet and the thermoelectric conversion sheet are attached so as not to overlap each other on the same outer periphery when the cross section of the hollow tube main body is viewed .
Power generation device.
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