JPH0515157B2 - - Google Patents
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- JPH0515157B2 JPH0515157B2 JP60084688A JP8468885A JPH0515157B2 JP H0515157 B2 JPH0515157 B2 JP H0515157B2 JP 60084688 A JP60084688 A JP 60084688A JP 8468885 A JP8468885 A JP 8468885A JP H0515157 B2 JPH0515157 B2 JP H0515157B2
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- alkali metal
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体電解質の間にアルカリ金属、望ま
しくはナトリウムを電気化学的に膨張させること
によつて、熱エネルギーを熱源から直接電気エネ
ルギーへ変換する熱電変換装置に関するものであ
る。特に、本発明は熱電変換装置内の陽極と熱電
式発電機の外部の負荷との間にある電気伝導体線
に対して完全に密封された貫通口
（Feedthrough）構造を有するような熱電変換装
置に関する。本発明の貫通口構造は、同一電位で
はない隣接の導体から当該電導体線を電気的に絶
縁する。
しくはナトリウムを電気化学的に膨張させること
によつて、熱エネルギーを熱源から直接電気エネ
ルギーへ変換する熱電変換装置に関するものであ
る。特に、本発明は熱電変換装置内の陽極と熱電
式発電機の外部の負荷との間にある電気伝導体線
に対して完全に密封された貫通口
（Feedthrough）構造を有するような熱電変換装
置に関する。本発明の貫通口構造は、同一電位で
はない隣接の導体から当該電導体線を電気的に絶
縁する。
本発明の背景
熱電式発電機（熱電変換装置）の例とその作動
原理は米国特許第3404036号および 第4094877号とに記載されておりそれらの開示
するところを本明細書において参考として編入す
るものとする。「ナトリウム熱エンジン」とは固
体電解質の間にナトリウム金属を電気化学的に膨
張させる熱電式発電機に共通に与えられている名
称である。本発明の変換装置には他のアルカリ金
属も使用し得るので、ナトリウム熱エンジンはこ
こではこれらの変換装置の例示として記載される
ものである。
原理は米国特許第3404036号および 第4094877号とに記載されておりそれらの開示
するところを本明細書において参考として編入す
るものとする。「ナトリウム熱エンジン」とは固
体電解質の間にナトリウム金属を電気化学的に膨
張させる熱電式発電機に共通に与えられている名
称である。本発明の変換装置には他のアルカリ金
属も使用し得るので、ナトリウム熱エンジンはこ
こではこれらの変換装置の例示として記載される
ものである。
ナトリウム熱エンジンは固体電解質で第１と第
２の反応域に分離されている密閉容器から成つて
いるのが一般的である。液体ナトリウム金属は第
１の反応域（つまり固体電解質の片側）に存在
し、この第１の反応域はこの装置の作動中は第２
の反応域の圧力より高い圧力に維持されている。
より低圧の第２の反応域では電導性の透過性電極
がこの固体電解質と接触している。ナトリウム熱
エンジンの作動中には、熱源が第１の反応域中の
液体ナトリウムの温度をある高温（T2）まで上
げ、それに対応する高い蒸気圧（P2）が固体電
解質間にナトリウム蒸気の差圧を発生させる。こ
の差圧に対応してナトリウム元素はナトリウム金
属に接している電極に電子を放出する。そしてそ
の結果発生するナトリウムイオンは固体電解質を
通つて移動する。外部負荷を通過してきた電子
は、透過性金属電極と固体電解質との界面でナト
リウム陽イオンを中和する。ナトリウム金属元素
は透過性電極から蒸発し、低温（T1）凝縮器へ
の真空空間を通つて移動する。凝縮した液体ナト
リウムは次に、例えば戻り回路の手段および電極
ポンプによつて第１の反応域内でより高い温度の
反応域へ戻され、完全に閉じたサイクルを形成し
得る。かくして、本装置の作動中には、ナトリウ
ムは第１の反応域から第２の反応域へ通過し、こ
の装置は第１の反応域へナトリウムを戻す手段を
含むのでナトリウムは循環サイクルを完結する。
電解質間およびナトリウムと電解質問、電極と電
解質問との界面において起る過程は温度T2にて
圧力P2からP1までのアルカリ金属の等温膨張に
ほぼ同等である。機械的可動部分の必要はなくこ
の過程の仕事の出力は電気のみである。
２の反応域に分離されている密閉容器から成つて
いるのが一般的である。液体ナトリウム金属は第
１の反応域（つまり固体電解質の片側）に存在
し、この第１の反応域はこの装置の作動中は第２
の反応域の圧力より高い圧力に維持されている。
より低圧の第２の反応域では電導性の透過性電極
がこの固体電解質と接触している。ナトリウム熱
エンジンの作動中には、熱源が第１の反応域中の
液体ナトリウムの温度をある高温（T2）まで上
げ、それに対応する高い蒸気圧（P2）が固体電
解質間にナトリウム蒸気の差圧を発生させる。こ
の差圧に対応してナトリウム元素はナトリウム金
属に接している電極に電子を放出する。そしてそ
の結果発生するナトリウムイオンは固体電解質を
通つて移動する。外部負荷を通過してきた電子
は、透過性金属電極と固体電解質との界面でナト
リウム陽イオンを中和する。ナトリウム金属元素
は透過性電極から蒸発し、低温（T1）凝縮器へ
の真空空間を通つて移動する。凝縮した液体ナト
リウムは次に、例えば戻り回路の手段および電極
ポンプによつて第１の反応域内でより高い温度の
反応域へ戻され、完全に閉じたサイクルを形成し
得る。かくして、本装置の作動中には、ナトリウ
ムは第１の反応域から第２の反応域へ通過し、こ
の装置は第１の反応域へナトリウムを戻す手段を
含むのでナトリウムは循環サイクルを完結する。
電解質間およびナトリウムと電解質問、電極と電
解質問との界面において起る過程は温度T2にて
圧力P2からP1までのアルカリ金属の等温膨張に
ほぼ同等である。機械的可動部分の必要はなくこ
の過程の仕事の出力は電気のみである。
これらの発電機（熱電変換装置）から電力を抜
出すためには、低圧空間の透過性電極から外部負
荷へ電気伝導性の線を引く必要がある。つまり、
電線が低圧空間を規定する壁を通過しなければな
らない。完全密封の貫通口構成がこの熱電式発電
機の壁を貫通して、導線を通すために用いられ、
一般には電線と同電位ではない壁からその電線を
電気的に絶縁する。貫通口構造は高温のアルカリ
金属とその蒸気に対して耐食性でなければなら
ず、またここに採用される密封手段は、発電機の
運転の間繰り返される熱サイクルに対してもつね
に完全密封状態を保つている必要がある。そのよ
うな貫通口に対して共通なものは、高密度で、耐
火性で、しかも高温のアルカリ金属に十分に不活
性である絶縁材、つまり高密度の純粋な酸化アル
ミニウムのようなものを使用することである。ス
テンレス鋼のような耐食性の金属のような、金属
部品もまた、電気の供給貫通口中の絶縁材と併用
して用いられ得る。絶縁材と金属部品とを結合す
る貫通口密封手段中のストレスを最小にするため
には、金属と絶縁材の部品の熱的な等膨張性がよ
く一致することが望ましい。それが一致していな
い密封手段は熱的サイクルにより破壊に比較的も
ろいものである。簡単な従来的貫通口は、容器の
壁の開口部に密封された短い絶縁管より成るもの
でよい。電線は絶縁管中の開口部を貫通し、真ち
ゆう物質が管を密封するのに用いられる。
出すためには、低圧空間の透過性電極から外部負
荷へ電気伝導性の線を引く必要がある。つまり、
電線が低圧空間を規定する壁を通過しなければな
らない。完全密封の貫通口構成がこの熱電式発電
機の壁を貫通して、導線を通すために用いられ、
一般には電線と同電位ではない壁からその電線を
電気的に絶縁する。貫通口構造は高温のアルカリ
金属とその蒸気に対して耐食性でなければなら
ず、またここに採用される密封手段は、発電機の
運転の間繰り返される熱サイクルに対してもつね
に完全密封状態を保つている必要がある。そのよ
うな貫通口に対して共通なものは、高密度で、耐
火性で、しかも高温のアルカリ金属に十分に不活
性である絶縁材、つまり高密度の純粋な酸化アル
ミニウムのようなものを使用することである。ス
テンレス鋼のような耐食性の金属のような、金属
部品もまた、電気の供給貫通口中の絶縁材と併用
して用いられ得る。絶縁材と金属部品とを結合す
る貫通口密封手段中のストレスを最小にするため
には、金属と絶縁材の部品の熱的な等膨張性がよ
く一致することが望ましい。それが一致していな
い密封手段は熱的サイクルにより破壊に比較的も
ろいものである。簡単な従来的貫通口は、容器の
壁の開口部に密封された短い絶縁管より成るもの
でよい。電線は絶縁管中の開口部を貫通し、真ち
ゆう物質が管を密封するのに用いられる。
米国特許第3847675号においてシヤルマ
（Sharma）は、溶融塩電池の容器を貫通する電
気リード線のまわりを囲むAl2O3のセラミツク製
鞘を使用することを開示している。この鞘は内部
では導線の表面に、外部では底面壁の表面に接し
ている。ジヨンセン（Jonssen）に与えられた米
国特許第3005865号によれば、電池を貫通する導
線のまわりを囲む金属製管が金属部品と導線との
間に、絶縁の目的で管状のガラス挿入物を有して
いることが開示されている。米国特許第1379854
号においてデイニン（Dinin）は壁面を貫通する
導線のまわりを密接して囲むスリーブまたは管を
開示しており、ここではこの管はセルロイドのよ
うな物質で形成されている。米国特許第687121号
においてカレンダー（Callender）は、電池のま
わりに同心円的に配置されしかも電池と炭素製シ
リンダーとの間にはさまれている絶縁管を示して
いる。
（Sharma）は、溶融塩電池の容器を貫通する電
気リード線のまわりを囲むAl2O3のセラミツク製
鞘を使用することを開示している。この鞘は内部
では導線の表面に、外部では底面壁の表面に接し
ている。ジヨンセン（Jonssen）に与えられた米
国特許第3005865号によれば、電池を貫通する導
線のまわりを囲む金属製管が金属部品と導線との
間に、絶縁の目的で管状のガラス挿入物を有して
いることが開示されている。米国特許第1379854
号においてデイニン（Dinin）は壁面を貫通する
導線のまわりを密接して囲むスリーブまたは管を
開示しており、ここではこの管はセルロイドのよ
うな物質で形成されている。米国特許第687121号
においてカレンダー（Callender）は、電池のま
わりに同心円的に配置されしかも電池と炭素製シ
リンダーとの間にはさまれている絶縁管を示して
いる。
低圧空間を規定する壁面のそれぞれ異なつた部
分は熱源に接せられる時には高温（700°〜1000
℃）に、あるいは凝縮器または熱のシンク部分で
ある時は低温（100°〜500℃）になり得る。通常
の型の貫通口を用いる時にはより低いストレスし
か金属と絶縁体との密封材にかからないので、
「冷い」壁に貫通口を位置させることが有利にな
る。しかしアルカリ金属の蒸気が凝縮して、絶縁
材を横切つて導線から壁面までを橋渡しする電導
性液膜が形成され得る。導体は電極の正電位側で
あり、壁面は通常電池の負電位側であるので、こ
の液膜は電池をシヨートさせてしまうことにな
る。一方、貫通口を「熱い」壁面に位置させる
と、従来的絶縁材部品の間にシヨートを起させる
ような液体アルカリ金属が凝縮するようなことは
全くなくなるが高温のために貫通口構成品がこん
どはより大きな熱ストレスや空気とナトリウム蒸
気による腐食を受けるようになる。
分は熱源に接せられる時には高温（700°〜1000
℃）に、あるいは凝縮器または熱のシンク部分で
ある時は低温（100°〜500℃）になり得る。通常
の型の貫通口を用いる時にはより低いストレスし
か金属と絶縁体との密封材にかからないので、
「冷い」壁に貫通口を位置させることが有利にな
る。しかしアルカリ金属の蒸気が凝縮して、絶縁
材を横切つて導線から壁面までを橋渡しする電導
性液膜が形成され得る。導体は電極の正電位側で
あり、壁面は通常電池の負電位側であるので、こ
の液膜は電池をシヨートさせてしまうことにな
る。一方、貫通口を「熱い」壁面に位置させる
と、従来的絶縁材部品の間にシヨートを起させる
ような液体アルカリ金属が凝縮するようなことは
全くなくなるが高温のために貫通口構成品がこん
どはより大きな熱ストレスや空気とナトリウム蒸
気による腐食を受けるようになる。
本発明の概要説明
本発明は、外室１と、内筒２と、アルカリ金属
７と、加熱器６と、返送管路１４と、正極導線１
０と、負極導線８と、完全密封貫通口構造とを有
する固体電解質型熱電変換装置であつて、 外室璧１は、上部にアルカリ金属導入口を、下
部にアルカリ金属導出口および金属溶接フランジ
２８を有し、内筒２を収納し、 外室璧１の内璧と内筒２の外壁の間に第二反応
域を区画し、 内筒２は、アルカリ金属に対しては不透過性で
あるがアルカリ金属陽イオンに対しては透過性の
固体電解質からなり、内筒２の内璧により特定す
る第一反応域にアルカリ金属を収納し、内筒２の
外周部に接触する電極３を有し、 正極１０は該電極３と第２金属管２４とを結合
し、 負極８は該アルカリ金属７と接触して負極とし
て働くものであり、 返送管路１４は金属導入口９ａと金属導出口１
ａをつなぐものであり、返送管路１４が負極導線
を兼ねる場合は内筒２内のアルカリ金属７と接触
しており、 負極導線を兼ねない場合には、負極８は独立に
存在し、負極の一端はアルカリ金属７に接し、他
端は外室１の外に導出され、 完全密封貫通口構造は、電気絶縁セラミツク管
２１と、第一金属管２３と、第二金属管２４と、
密封材２７とを有し、第一金属管に結合する金属
溶接フランジ２８を介して外室１の外に導出さ
れ、 正極導線１０は、電気絶縁セラミツク管１１，
２１に包皮され、正極導線の一端が電極３に接続
され、他端が第二金属管との間で密封材により密
封され、 電気絶縁セラミツク管はその末端が第２反応域
中の十分加熱される位置まで伸びており、その結
果熱電変換装置の運転中少なくとも該セラミツク
管の該末端がその上でアルカリ金属が凝縮するの
が防止される温度に加熱され、 電気絶縁性管の中央部が第一金属管で覆われ、
外室１の外部で密封材により密封され、電気絶縁
性管の外部（下部）が第二金属管に包皮されて密
封材により密封され、 加熱器６は第一反応域の温度を第二反応域より
少なくとも100℃高い温度に加熱し、第一反応域
と、第二反応域との間でアルカリ金属の蒸気圧の
差を作りだし、 それにより、超電反応に応じて内筒２の外方に
浸出されたアルカリ金属イオンは電導性電極３を
介して電子を受け取り、アルカリ金属に還元され
て外室１の下部に溜まるものである。固体電解質
型熱電変換装置に関するものである。
７と、加熱器６と、返送管路１４と、正極導線１
０と、負極導線８と、完全密封貫通口構造とを有
する固体電解質型熱電変換装置であつて、 外室璧１は、上部にアルカリ金属導入口を、下
部にアルカリ金属導出口および金属溶接フランジ
２８を有し、内筒２を収納し、 外室璧１の内璧と内筒２の外壁の間に第二反応
域を区画し、 内筒２は、アルカリ金属に対しては不透過性で
あるがアルカリ金属陽イオンに対しては透過性の
固体電解質からなり、内筒２の内璧により特定す
る第一反応域にアルカリ金属を収納し、内筒２の
外周部に接触する電極３を有し、 正極１０は該電極３と第２金属管２４とを結合
し、 負極８は該アルカリ金属７と接触して負極とし
て働くものであり、 返送管路１４は金属導入口９ａと金属導出口１
ａをつなぐものであり、返送管路１４が負極導線
を兼ねる場合は内筒２内のアルカリ金属７と接触
しており、 負極導線を兼ねない場合には、負極８は独立に
存在し、負極の一端はアルカリ金属７に接し、他
端は外室１の外に導出され、 完全密封貫通口構造は、電気絶縁セラミツク管
２１と、第一金属管２３と、第二金属管２４と、
密封材２７とを有し、第一金属管に結合する金属
溶接フランジ２８を介して外室１の外に導出さ
れ、 正極導線１０は、電気絶縁セラミツク管１１，
２１に包皮され、正極導線の一端が電極３に接続
され、他端が第二金属管との間で密封材により密
封され、 電気絶縁セラミツク管はその末端が第２反応域
中の十分加熱される位置まで伸びており、その結
果熱電変換装置の運転中少なくとも該セラミツク
管の該末端がその上でアルカリ金属が凝縮するの
が防止される温度に加熱され、 電気絶縁性管の中央部が第一金属管で覆われ、
外室１の外部で密封材により密封され、電気絶縁
性管の外部（下部）が第二金属管に包皮されて密
封材により密封され、 加熱器６は第一反応域の温度を第二反応域より
少なくとも100℃高い温度に加熱し、第一反応域
と、第二反応域との間でアルカリ金属の蒸気圧の
差を作りだし、 それにより、超電反応に応じて内筒２の外方に
浸出されたアルカリ金属イオンは電導性電極３を
介して電子を受け取り、アルカリ金属に還元され
て外室１の下部に溜まるものである。固体電解質
型熱電変換装置に関するものである。
望ましくは、入口手段は返送管路と第２反応域
で凝縮したアルカリ金属を第１反応域へ戻すポン
プ手段とから成るのである。
で凝縮したアルカリ金属を第１反応域へ戻すポン
プ手段とから成るのである。
回路がシヨートする危険がないようにして貫通
口構造を冷い壁面に位置させることが出来ると有
利である。貫通口を冷い壁面に位置させると、し
ばしば従来的貫通口の密封を破壊するような発電
機の高温と常温との間の熱サイクルに対して金属
と絶縁体との密封が影響をより少なく受けるよう
になる。さらに本発明の貫通口の金属と絶縁材と
の間の密封部は容器壁の外側に位置しており、こ
れは密封部の熱サイクルの程度を減殺させる。貫
通口の位置を「冷い壁」におくことと同時に発電
機の壁の外側に密封部を置くことにより、空気と
アルカリ金属とが絶縁材と金属との間の封止部に
対して有する腐食性が減少される。
口構造を冷い壁面に位置させることが出来ると有
利である。貫通口を冷い壁面に位置させると、し
ばしば従来的貫通口の密封を破壊するような発電
機の高温と常温との間の熱サイクルに対して金属
と絶縁体との密封が影響をより少なく受けるよう
になる。さらに本発明の貫通口の金属と絶縁材と
の間の密封部は容器壁の外側に位置しており、こ
れは密封部の熱サイクルの程度を減殺させる。貫
通口の位置を「冷い壁」におくことと同時に発電
機の壁の外側に密封部を置くことにより、空気と
アルカリ金属とが絶縁材と金属との間の封止部に
対して有する腐食性が減少される。
本発明の詳細な説明
本発明は第１図を参照することによつて説明す
ることができる。この図には本発明の貫通口構造
を有する熱電式発電機の一つの態様が垂直断面図
として示されている。この装置は化学的に強い、
たとえばステンレス鋼、セラミツクなどによる筒
（外室）１を含んでいる。筒１の耐真空密封は、
ステンレス鋼また他の化学的に耐性の物質より成
る覆い板９、ネジ歯、ボルト、あるいはここに示
されてはいないが他の従来的固定手段または密封
手段から成る手段によつて作られている。筒１の
内部に位置し、覆い板９に固定されているのは、
内部に固体電解質を含有しているより小さな筒
（内室）２である。筒２には、アルカリ金属７、
望ましくはナトリウムが部分的にあるいは一杯に
充填されている。固体電解質筒２の外表面の部分
には、ナトリウムを通すに十分なほど透過性の、
しかも電気通すに十分な厚みがあり連続的なうす
い電導性電極３が取付けられている。電極３はそ
の位置とその存在を示すに容易にするために他の
部品との関係においては比例的でない厚さで示さ
れている。筒１には、弁５を有する出口導管４が
取付けられている。ここには示されていないが真
空ポンプが筒１の圧力を減ずるために導管４に接
続されている。
ることができる。この図には本発明の貫通口構造
を有する熱電式発電機の一つの態様が垂直断面図
として示されている。この装置は化学的に強い、
たとえばステンレス鋼、セラミツクなどによる筒
（外室）１を含んでいる。筒１の耐真空密封は、
ステンレス鋼また他の化学的に耐性の物質より成
る覆い板９、ネジ歯、ボルト、あるいはここに示
されてはいないが他の従来的固定手段または密封
手段から成る手段によつて作られている。筒１の
内部に位置し、覆い板９に固定されているのは、
内部に固体電解質を含有しているより小さな筒
（内室）２である。筒２には、アルカリ金属７、
望ましくはナトリウムが部分的にあるいは一杯に
充填されている。固体電解質筒２の外表面の部分
には、ナトリウムを通すに十分なほど透過性の、
しかも電気通すに十分な厚みがあり連続的なうす
い電導性電極３が取付けられている。電極３はそ
の位置とその存在を示すに容易にするために他の
部品との関係においては比例的でない厚さで示さ
れている。筒１には、弁５を有する出口導管４が
取付けられている。ここには示されていないが真
空ポンプが筒１の圧力を減ずるために導管４に接
続されている。
この装置はまた熱源から熱を受取るようになつ
ている。特に、熱電変換装置は、筒１の最低温度
の少なくとも100℃高く、筒２内のナトリウム温
度を維持するように熱を受付けるようにされてい
る。図−１に示される装置には筒１の側壁のまわ
りに加熱器６がつけられている。別法としては、
筒の中に配置された加熱装置（図示されていず）
を筒２中のアルカリ金属中に浸しておいてもよ
い。加熱に好適な他の手段も当業者にとつては既
知である。
ている。特に、熱電変換装置は、筒１の最低温度
の少なくとも100℃高く、筒２内のナトリウム温
度を維持するように熱を受付けるようにされてい
る。図−１に示される装置には筒１の側壁のまわ
りに加熱器６がつけられている。別法としては、
筒の中に配置された加熱装置（図示されていず）
を筒２中のアルカリ金属中に浸しておいてもよ
い。加熱に好適な他の手段も当業者にとつては既
知である。
返送管路が筒２中のアルカリ金属元素と電極３
との間に電子流を通す手段の一部として働くこと
が望ましい場合には返送管路は筒２内でアルカリ
金属７と接する。図示されていない外部回路への
負のリード線８はポンプ１３と発電機壁へ取付け
られている。別法としては、負のリード線は覆い
板９から伸びる科学的耐性の金属線（図示されて
いず）でもよい。外部回路への正のリード線１
０、例えば銅線は、筒１の底壁を通つて外に伸び
る電気的に絶縁された貫通口１１中を通る。この
正のリード線は電極３電気的に接触している。別
法としては、この貫通口は第２反応域の側壁また
は頂壁に位置していてもよい。ここでは覆い板９
は発電機の第２反応域の壁面として考えられてい
る。
との間に電子流を通す手段の一部として働くこと
が望ましい場合には返送管路は筒２内でアルカリ
金属７と接する。図示されていない外部回路への
負のリード線８はポンプ１３と発電機壁へ取付け
られている。別法としては、負のリード線は覆い
板９から伸びる科学的耐性の金属線（図示されて
いず）でもよい。外部回路への正のリード線１
０、例えば銅線は、筒１の底壁を通つて外に伸び
る電気的に絶縁された貫通口１１中を通る。この
正のリード線は電極３電気的に接触している。別
法としては、この貫通口は第２反応域の側壁また
は頂壁に位置していてもよい。ここでは覆い板９
は発電機の第２反応域の壁面として考えられてい
る。
装置を作動させるにあたつては、導管４を経て
ポンプ手段によつて筒１が約0.1Torr、望ましく
は約0.001Torrより低い圧力まで真空にされ、次
いで密封される。管２中の例えばナトリウムのよ
うなアルカリ金属は300℃より高温度例えば300°
〜1000℃まで、例えば熱電式発電機の外壁の部分
を炉中で加熱することによつて上げられる。一方
他の発電機部分（例えば筒１の下端）は例えば常
温の空気または他の冷却液との熱交換を含む手段
によつて上記の温度より少なくとも100℃低くな
るように維持される。電解質の二つの面における
アルカリ金属の蒸気圧の差が電解質問の電位差を
生じせしめることになる。電子流が外部回路を流
れるに従つて、アルカリ金属７は陽イオンの形で
電解質２の中を通過し、次いで電極３からの電子
を受取り、ふたたび元素の状態に戻る。
ポンプ手段によつて筒１が約0.1Torr、望ましく
は約0.001Torrより低い圧力まで真空にされ、次
いで密封される。管２中の例えばナトリウムのよ
うなアルカリ金属は300℃より高温度例えば300°
〜1000℃まで、例えば熱電式発電機の外壁の部分
を炉中で加熱することによつて上げられる。一方
他の発電機部分（例えば筒１の下端）は例えば常
温の空気または他の冷却液との熱交換を含む手段
によつて上記の温度より少なくとも100℃低くな
るように維持される。電解質の二つの面における
アルカリ金属の蒸気圧の差が電解質問の電位差を
生じせしめることになる。電子流が外部回路を流
れるに従つて、アルカリ金属７は陽イオンの形で
電解質２の中を通過し、次いで電極３からの電子
を受取り、ふたたび元素の状態に戻る。
筒１の下端部分が十分に低温に維持されるなら
ば、アルカリ金属はそこに凝縮し、外側の筒１の
圧力は、電極３から筒１の冷却壁に至るアルカリ
金属の重量流によつて惹起される蒸気圧力降下分
をアルカリ金属の蒸気圧から差引いて修正される
圧力となる。連続運転においては、発電機の底面
の凝縮アルカリ金属は金属導出口１ａ（図示して
いない）および金属導入口９ａ（図示していない）
を介して覆い板９から筒２へ伸びる返送管路１４
から成る手段によつて筒２の第１反応域へ戻して
よい。ここで、金属導出口１ａは筒１底部にあけ
られた穴であり、金属導入口９ａは覆い板９にあ
けられた穴である。返送管路１４は金属導出口１
ａと金属導入口９ａを介して筒１底部と筒２をつ
ないでいる。電磁ポンプ１３は管路１４中にあ
り、返送管路内のナトリウムを筒２へ送る。望ま
しくは、この返送管路は第２反応域中に位置して
いるのがよく、この方式はトーマス ハント
（Thomas Hunt）が「ナトリウム熱エンジン用
内部一体化ナトリウム返送管路」という名称で共
願した米国特許出願に記載の発明における改良に
従うものである。
ば、アルカリ金属はそこに凝縮し、外側の筒１の
圧力は、電極３から筒１の冷却壁に至るアルカリ
金属の重量流によつて惹起される蒸気圧力降下分
をアルカリ金属の蒸気圧から差引いて修正される
圧力となる。連続運転においては、発電機の底面
の凝縮アルカリ金属は金属導出口１ａ（図示して
いない）および金属導入口９ａ（図示していない）
を介して覆い板９から筒２へ伸びる返送管路１４
から成る手段によつて筒２の第１反応域へ戻して
よい。ここで、金属導出口１ａは筒１底部にあけ
られた穴であり、金属導入口９ａは覆い板９にあ
けられた穴である。返送管路１４は金属導出口１
ａと金属導入口９ａを介して筒１底部と筒２をつ
ないでいる。電磁ポンプ１３は管路１４中にあ
り、返送管路内のナトリウムを筒２へ送る。望ま
しくは、この返送管路は第２反応域中に位置して
いるのがよく、この方式はトーマス ハント
（Thomas Hunt）が「ナトリウム熱エンジン用
内部一体化ナトリウム返送管路」という名称で共
願した米国特許出願に記載の発明における改良に
従うものである。
望ましいアルカリ金属反応物はナトリウムであ
る。しかし用いられる電解質が対応するものなら
ば、カリウムや他のアルカリ金属も使用可能であ
る。本発明の装置における反応域分離板に用いら
れる固体電解質は、ガラス、セラミツク、または
多結晶セラミツク物質でよい。多くのセラミツク
スのうち、本装置に用いてよく、しかもアルカリ
金属による浸食に対して極めて高い抵抗性を示す
ものはベータ・ベーターアルミナである。このよ
うな物質は当業界においては既知であり、参考と
して本明細書に編入される米国特許第4094877号
にも論じられている。電極はアルカリ金属の蒸気
を通過させるに十分なほどの透過性であるが同時
に電気を通すに十分な厚さを持つている。それに
は、例えば塩化プラチナより成るプラチニウムの
光沢性塗布膜より成るうすい導電性層、あるいは
スパツタリング又は参考として本明細書に引用す
るセイラント（Saillant）らに与えられた米国特
許第4049877号に記載のような手段によつて作ら
れた、モリブデンの膜によつて形成されたものを
使うことができる。
る。しかし用いられる電解質が対応するものなら
ば、カリウムや他のアルカリ金属も使用可能であ
る。本発明の装置における反応域分離板に用いら
れる固体電解質は、ガラス、セラミツク、または
多結晶セラミツク物質でよい。多くのセラミツク
スのうち、本装置に用いてよく、しかもアルカリ
金属による浸食に対して極めて高い抵抗性を示す
ものはベータ・ベーターアルミナである。このよ
うな物質は当業界においては既知であり、参考と
して本明細書に編入される米国特許第4094877号
にも論じられている。電極はアルカリ金属の蒸気
を通過させるに十分なほどの透過性であるが同時
に電気を通すに十分な厚さを持つている。それに
は、例えば塩化プラチナより成るプラチニウムの
光沢性塗布膜より成るうすい導電性層、あるいは
スパツタリング又は参考として本明細書に引用す
るセイラント（Saillant）らに与えられた米国特
許第4049877号に記載のような手段によつて作ら
れた、モリブデンの膜によつて形成されたものを
使うことができる。
第１図は本発明の一つの実施態様を示すもので
あるが、熱電式発電機の他の実施態様も同様に有
用である。例えば発電機には二つ以上の電解質要
素が直列につながれていてもよく、電線の貫通口
と正の導線は壁の他の部分に位置していてもよ
い。例えば、上記の貫通口は覆い板９を貫いて伸
びていてもよい。
あるが、熱電式発電機の他の実施態様も同様に有
用である。例えば発電機には二つ以上の電解質要
素が直列につながれていてもよく、電線の貫通口
と正の導線は壁の他の部分に位置していてもよ
い。例えば、上記の貫通口は覆い板９を貫いて伸
びていてもよい。
本発明は第２図を参照することによつて最もよ
く理解され得る。この図では第１図の完全密封貫
通口が垂直断面で図示されている。第２図の貫通
口は導線２６のまわりに実質上同心円的に配置さ
れた電気絶縁材セラミツク管２１より成る。この
セラミツク管２１が発電機の壁２２を貫通してい
る。セラミツク管２１の外表面上のまわりに同軸
上に配置されているのは金属管２３と２４であ
り、これらはそれぞれ電気的には接していない。
第１の金属管２３は壁を通つて発電機の壁２２の
外側の点からセラミツク管２１に沿つて軸方向に
伸び、完全封止部を形成する。真空室の壁２２は
一般には金属製であり、既知の方法により第一の
金属筒に密封して取付けられている。例えば、ス
テンレス鋼より成る金属溶接フランジ２８が採用
され得るが、これはニツケルベースのろう付け密
封材手段によつて第１の金属管２３と室の壁２２
に完全に密封される。第１の金属管は発電機の外
側の点２３ａでセラミツク管２１に密封される。
第２の金属管２４は第１の金属管２３からはなれ
て軸方向に設置され、壁２２に対しては外側に位
置している。第２金属管の一端２４ｂはセラミツ
ク管の外端２１ｂに近接して位置し、この金属管
の他端２４ａはセラミツク管２１へ完全に密封さ
れている。金属管２３および２４は、活性金属ろ
う又は絶縁ガラスあるいはガラス状セラミツク物
質のようなセラミツクと金属との密閉材２７によ
つて、それぞれ２３ａおよび２４ａの位置でセラ
ミツク管２１へ完全に密封されている。手段２５
は線２６を第２金属管２４の非固定端２４ｂに完
全に密封するが、これは金属製のキヤツプででき
ているのが望ましい。別法としては、第２金属管
へ線２６を密封する手段はニツケルろうのような
密封材でできていてもよい。
く理解され得る。この図では第１図の完全密封貫
通口が垂直断面で図示されている。第２図の貫通
口は導線２６のまわりに実質上同心円的に配置さ
れた電気絶縁材セラミツク管２１より成る。この
セラミツク管２１が発電機の壁２２を貫通してい
る。セラミツク管２１の外表面上のまわりに同軸
上に配置されているのは金属管２３と２４であ
り、これらはそれぞれ電気的には接していない。
第１の金属管２３は壁を通つて発電機の壁２２の
外側の点からセラミツク管２１に沿つて軸方向に
伸び、完全封止部を形成する。真空室の壁２２は
一般には金属製であり、既知の方法により第一の
金属筒に密封して取付けられている。例えば、ス
テンレス鋼より成る金属溶接フランジ２８が採用
され得るが、これはニツケルベースのろう付け密
封材手段によつて第１の金属管２３と室の壁２２
に完全に密封される。第１の金属管は発電機の外
側の点２３ａでセラミツク管２１に密封される。
第２の金属管２４は第１の金属管２３からはなれ
て軸方向に設置され、壁２２に対しては外側に位
置している。第２金属管の一端２４ｂはセラミツ
ク管の外端２１ｂに近接して位置し、この金属管
の他端２４ａはセラミツク管２１へ完全に密封さ
れている。金属管２３および２４は、活性金属ろ
う又は絶縁ガラスあるいはガラス状セラミツク物
質のようなセラミツクと金属との密閉材２７によ
つて、それぞれ２３ａおよび２４ａの位置でセラ
ミツク管２１へ完全に密封されている。手段２５
は線２６を第２金属管２４の非固定端２４ｂに完
全に密封するが、これは金属製のキヤツプででき
ているのが望ましい。別法としては、第２金属管
へ線２６を密封する手段はニツケルろうのような
密封材でできていてもよい。
セラミツク管に相対的な管２３および２４の長
さは、それぞれがそれ自身と貫通口の各部分との
間の密封状態を良好にし得るに十分な長さである
かぎり臨界的ではない。真空空間の管２３の長さ
が真空空間内のセラミツク管の長さにほぼ等し
く、セラミツク管のこの部分に構造的安定性を賦
与するようにすることが望ましい。管２３は壁２
２の外へ突出しており、そのために管２３とセラ
ミツク管との金属−セラミツク間密封が発電機の
外側で行えるのである。このおかげでそのような
金属−セラミツク間密封部が受けるであろう熱サ
イクルが軽減される。さらに、管２３と２４との
間の軸方向の間隔もこれら金属管間の電気伝導性
を防止するために十分にとらなければならない。
管２４の長さは変つてもよく、セラミツク管２１
ｂの端に対して、端２４ｂは等しいか伸びている
か、あるいは引込んでいるかのいずれかである。
セラミツク管と金属管は反対方向に等質な寸法で
あり、そのために十分な構造上の安定性が得られ
る。これらの部品のそれぞれおよび導線に対する
半径方向に等質な寸法によつてこれらの部品間の
自由空間を最小にし、しかもこの貫通口構造を容
易に組立てることを可能にすることがのぞまし
い。これらの部品の最適な形状寸法を定めること
は当業者の設計的事項である。金属管２４の一端
２４ｂへ導線２６を完全に密封する手段は金属製
キヤツプ２５を有しているのが望ましい。金属キ
ヤツプ２５は例えばステンレス鋼のような好適な
金属でできており、例えばニツケルを基本とする
ろうのような好適な密封材によつて、第２の金属
管および導線両者へ密封して取付けられている。
さは、それぞれがそれ自身と貫通口の各部分との
間の密封状態を良好にし得るに十分な長さである
かぎり臨界的ではない。真空空間の管２３の長さ
が真空空間内のセラミツク管の長さにほぼ等し
く、セラミツク管のこの部分に構造的安定性を賦
与するようにすることが望ましい。管２３は壁２
２の外へ突出しており、そのために管２３とセラ
ミツク管との金属−セラミツク間密封が発電機の
外側で行えるのである。このおかげでそのような
金属−セラミツク間密封部が受けるであろう熱サ
イクルが軽減される。さらに、管２３と２４との
間の軸方向の間隔もこれら金属管間の電気伝導性
を防止するために十分にとらなければならない。
管２４の長さは変つてもよく、セラミツク管２１
ｂの端に対して、端２４ｂは等しいか伸びている
か、あるいは引込んでいるかのいずれかである。
セラミツク管と金属管は反対方向に等質な寸法で
あり、そのために十分な構造上の安定性が得られ
る。これらの部品のそれぞれおよび導線に対する
半径方向に等質な寸法によつてこれらの部品間の
自由空間を最小にし、しかもこの貫通口構造を容
易に組立てることを可能にすることがのぞまし
い。これらの部品の最適な形状寸法を定めること
は当業者の設計的事項である。金属管２４の一端
２４ｂへ導線２６を完全に密封する手段は金属製
キヤツプ２５を有しているのが望ましい。金属キ
ヤツプ２５は例えばステンレス鋼のような好適な
金属でできており、例えばニツケルを基本とする
ろうのような好適な密封材によつて、第２の金属
管および導線両者へ密封して取付けられている。
セラミツク管２１は熱源に十分近い発電機第２
反応域の位置まで伸びており、少なくともセラミ
ツク管の端２１ａは十分な温度にまで加熱されて
おり、発電機の運転中はこの端にアルカリ金属の
凝縮が起るのを防止している。セラミツク管を発
電機の第２反応域内にそのようなやり方で位置さ
せることにより、アルカリ金属がこの端に凝縮す
るのが防止され、さらに導線と金属管２３との間
に橋がかつて容器をシヨートしてしまうことも防
止されている。この利点は貫通口が発電機の「冷
い」壁を通る場合にも得られる。このセラミツク
絶縁管は密度が高く耐火性で、高温のアルカリ金
属に対して実質的に不活性であり、例えば高密度
の純粋な酸化アルミナのような物質からできてい
る。金属管２３および２４はどんな耐アルカリ物
質からできていてもよいがコバール（Kovar）や
タンタルのような物質を含む。
反応域の位置まで伸びており、少なくともセラミ
ツク管の端２１ａは十分な温度にまで加熱されて
おり、発電機の運転中はこの端にアルカリ金属の
凝縮が起るのを防止している。セラミツク管を発
電機の第２反応域内にそのようなやり方で位置さ
せることにより、アルカリ金属がこの端に凝縮す
るのが防止され、さらに導線と金属管２３との間
に橋がかつて容器をシヨートしてしまうことも防
止されている。この利点は貫通口が発電機の「冷
い」壁を通る場合にも得られる。このセラミツク
絶縁管は密度が高く耐火性で、高温のアルカリ金
属に対して実質的に不活性であり、例えば高密度
の純粋な酸化アルミナのような物質からできてい
る。金属管２３および２４はどんな耐アルカリ物
質からできていてもよいがコバール（Kovar）や
タンタルのような物質を含む。
第３図において、金属管３３と３４はセラミツ
ク管３１のまわりに配置されている。端のキヤツ
プ３５は導線３６と第２の金属管３４へ完全に密
封されている。溶接フランジ３８は第１の金属管
３３と発電機壁３２へ完全に密封されている。第
４図において、セラミツク管４１は導線４６のま
わりに配置されている。端のキヤツプ４５は導線
４６に完全に密封されている。溶接フランジ４８
は第１の金属管４３と発電機壁４２に完全に密封
されている。第３図と第４図は本発明の貫通口構
造の望ましい態様を示す。ここでは絶縁セラミツ
ク管を包囲する第１と第２の金属管は半径方向に
内側へ（第３図におけるフランジ３３ａのよう
に）曲げられるか、あるいは半径方向に外側へ
（第３図のフランジ３４ａや第４図のフランジ４
３ａおよび４４ａのように）曲げられたフランジ
を有しており、そこのフランンジの端においてセ
ラミツク管に固着される。これらのフランジのお
かげで、セラミツク管を金属管へより便利に、最
適に完全密封することが可能になつている。第３
図に示されている態様においては、密封材３７が
フランジ３３ａと３４ａとの間に連続的につめこ
まれているので、この密封材は電気的絶縁性のも
のである必要がある。第４図に示される態様にお
いては、密封材４７はフランジ４３ａと４４ａの
間で連続でないので、活性金属ろうを含むどんな
好適な密封材でもよい。しかし、密封材が金属管
フランジの間に連続してつめこまれるならば、例
えばガラスのような絶縁性密封材が用いられる必
要が生じよう。
ク管３１のまわりに配置されている。端のキヤツ
プ３５は導線３６と第２の金属管３４へ完全に密
封されている。溶接フランジ３８は第１の金属管
３３と発電機壁３２へ完全に密封されている。第
４図において、セラミツク管４１は導線４６のま
わりに配置されている。端のキヤツプ４５は導線
４６に完全に密封されている。溶接フランジ４８
は第１の金属管４３と発電機壁４２に完全に密封
されている。第３図と第４図は本発明の貫通口構
造の望ましい態様を示す。ここでは絶縁セラミツ
ク管を包囲する第１と第２の金属管は半径方向に
内側へ（第３図におけるフランジ３３ａのよう
に）曲げられるか、あるいは半径方向に外側へ
（第３図のフランジ３４ａや第４図のフランジ４
３ａおよび４４ａのように）曲げられたフランジ
を有しており、そこのフランンジの端においてセ
ラミツク管に固着される。これらのフランジのお
かげで、セラミツク管を金属管へより便利に、最
適に完全密封することが可能になつている。第３
図に示されている態様においては、密封材３７が
フランジ３３ａと３４ａとの間に連続的につめこ
まれているので、この密封材は電気的絶縁性のも
のである必要がある。第４図に示される態様にお
いては、密封材４７はフランジ４３ａと４４ａの
間で連続でないので、活性金属ろうを含むどんな
好適な密封材でもよい。しかし、密封材が金属管
フランジの間に連続してつめこまれるならば、例
えばガラスのような絶縁性密封材が用いられる必
要が生じよう。
この貫通口の金属およびセラミツク部品の組成
は、熱膨張性がほぼ等しくなるように選ばれる。
しかし、本発明の貫通口の設計によつては、セラ
ミツク−金属間の密封部は容器の高い作動温度に
さらされないので密封部は熱サイクルの大きさに
あまり影響を受ける度合いが少ないのである。従
つて本発明の導線貫通口における部品の一致性
は、従来的貫通口におけるものと比べて臨界的で
ないので、ニツケルやステンレス鋼のような高膨
張性ではあるが、他の点では好適な金属も、より
低膨張性のアルミナ磁性体とともに貫通口に用い
ることができる。セラミツク管、金属管、および
これらの密封材に対する好適な材料の選択は、当
業者の設計範囲内でよくなし得るものであろう。
は、熱膨張性がほぼ等しくなるように選ばれる。
しかし、本発明の貫通口の設計によつては、セラ
ミツク−金属間の密封部は容器の高い作動温度に
さらされないので密封部は熱サイクルの大きさに
あまり影響を受ける度合いが少ないのである。従
つて本発明の導線貫通口における部品の一致性
は、従来的貫通口におけるものと比べて臨界的で
ないので、ニツケルやステンレス鋼のような高膨
張性ではあるが、他の点では好適な金属も、より
低膨張性のアルミナ磁性体とともに貫通口に用い
ることができる。セラミツク管、金属管、および
これらの密封材に対する好適な材料の選択は、当
業者の設計範囲内でよくなし得るものであろう。
実施例
第３図の設計に従つて導線貫通口が組立てられ
た。第１と第２の金属管はタンタルで外径（O.
D.）0.250インチ肉厚0.010インチであつた。絶縁
管は高密度、ガス不透性酸化アルミナでペンシル
ベニア州ビーバーフオールズ（Beaver Falls）、
マクダネル レフラクトリ−（Mc Danel
Refractory）社の998級ものであつた。寸法はO.
D.が0.219インチ、内径（I.D.）が0.109インチ、
長さが6.0インチであつた。中心の導線はO.
D.0.100インチの（無酸素高伝導率の）銅線であ
つた。端のキヤツプと溶接フランジ（第３図の３
８）は304ステンレス鋼から機械加工され、それ
らの外径はそれぞれ0.375インチおよび0.800イン
チであつた。
た。第１と第２の金属管はタンタルで外径（O.
D.）0.250インチ肉厚0.010インチであつた。絶縁
管は高密度、ガス不透性酸化アルミナでペンシル
ベニア州ビーバーフオールズ（Beaver Falls）、
マクダネル レフラクトリ−（Mc Danel
Refractory）社の998級ものであつた。寸法はO.
D.が0.219インチ、内径（I.D.）が0.109インチ、
長さが6.0インチであつた。中心の導線はO.
D.0.100インチの（無酸素高伝導率の）銅線であ
つた。端のキヤツプと溶接フランジ（第３図の３
８）は304ステンレス鋼から機械加工され、それ
らの外径はそれぞれ0.375インチおよび0.800イン
チであつた。
この導線貫通口を組立てるために、溶接フラン
ジと端のキヤツプがセラミツク−金属間密封がな
されるべき端からそれぞれ1.5インチのところで
第１と第２のタンタル管に真空ろう付けされた。
このろう付け材は商品名＃125 ニクロブラズ
（Nicrobraz）で、ミシガン州デトロイトのウオ
ール コルモノイ コーポレーテイド（Wall
Colmonoy Corp.）から入手可能である。次に貫
通口部分が第３図に示されるように組立てられ、
銅の導線が端のキヤツプの孔へニクロブラズLM
（ウオール コルモノイ社の商品名）で真空ろう
付けされた。ガラス原料が一本のタンタル管の拡
げられた端で作られた凹所に入れられ、垂直の位
置を保ちながら、両方のタンタル管が、真空中で
加熱器でガラスを熱し、溶融させ、冷却まえに金
属管とセラミツク管との間の空所に流し込むこと
によつて、アルミナ管へ密着された。ガラスの組
成はCaO 36.4％、Ａ2O3 45％、MgO 4.7％お
よびBaO 13.9％であつた。密封温度は約1400℃
であつた。この貫通口は他端凝縮式ナトリウム熱
エンジン容器の底板に溶接フランジによつて溶接
された。この貫通口の中心の銅導線は800℃以上
の電極と常温の負荷との間に接続された。このナ
トリウム熱エンジンが運転されている間、この貫
通口部分の密封部は約250℃の温度であつた。こ
の装置は出力電流20アンペアで全体で11，000時
間以上運転され、運転温度と室温との間で少なく
とも５回のサイクルを経過した。
ジと端のキヤツプがセラミツク−金属間密封がな
されるべき端からそれぞれ1.5インチのところで
第１と第２のタンタル管に真空ろう付けされた。
このろう付け材は商品名＃125 ニクロブラズ
（Nicrobraz）で、ミシガン州デトロイトのウオ
ール コルモノイ コーポレーテイド（Wall
Colmonoy Corp.）から入手可能である。次に貫
通口部分が第３図に示されるように組立てられ、
銅の導線が端のキヤツプの孔へニクロブラズLM
（ウオール コルモノイ社の商品名）で真空ろう
付けされた。ガラス原料が一本のタンタル管の拡
げられた端で作られた凹所に入れられ、垂直の位
置を保ちながら、両方のタンタル管が、真空中で
加熱器でガラスを熱し、溶融させ、冷却まえに金
属管とセラミツク管との間の空所に流し込むこと
によつて、アルミナ管へ密着された。ガラスの組
成はCaO 36.4％、Ａ2O3 45％、MgO 4.7％お
よびBaO 13.9％であつた。密封温度は約1400℃
であつた。この貫通口は他端凝縮式ナトリウム熱
エンジン容器の底板に溶接フランジによつて溶接
された。この貫通口の中心の銅導線は800℃以上
の電極と常温の負荷との間に接続された。このナ
トリウム熱エンジンが運転されている間、この貫
通口部分の密封部は約250℃の温度であつた。こ
の装置は出力電流20アンペアで全体で11，000時
間以上運転され、運転温度と室温との間で少なく
とも５回のサイクルを経過した。
この開示された内容を鑑みると、本発明の多く
の変形が当業者には明らかになるであろう。その
ような変形のすべては、本発明の範囲に含まれ
る。
の変形が当業者には明らかになるであろう。その
ような変形のすべては、本発明の範囲に含まれ
る。
第１図は本発明による貫通口を有する熱電式発
電機の例の系統図であり、一部は断面を示してい
る。第２図は、第１図に示される貫通口構造を垂
直断面図で示している。第３図と第４図は、本発
明の貫通口構造の望ましい態様を断面で示してい
る。 １……筒、２……筒、３……電導性電極、６…
…加熱器、７……アルカリ金属、９……覆い板、
１３……電磁ポンプ、２１……セラミツク管、２
２……発電機壁、２３，２４……金属管、２５…
…金属製キヤツプ、２６……導線、３２……発電
機壁、３３，３４……金属管、３５……キヤツ
プ、３６……導線、３７……密封材、３８……溶
接フランジ、４１……セラミツク管、４２……発
電機壁、４３……金属管、４７……密封材、４８
……溶接フランジ。
電機の例の系統図であり、一部は断面を示してい
る。第２図は、第１図に示される貫通口構造を垂
直断面図で示している。第３図と第４図は、本発
明の貫通口構造の望ましい態様を断面で示してい
る。 １……筒、２……筒、３……電導性電極、６…
…加熱器、７……アルカリ金属、９……覆い板、
１３……電磁ポンプ、２１……セラミツク管、２
２……発電機壁、２３，２４……金属管、２５…
…金属製キヤツプ、２６……導線、３２……発電
機壁、３３，３４……金属管、３５……キヤツ
プ、３６……導線、３７……密封材、３８……溶
接フランジ、４１……セラミツク管、４２……発
電機壁、４３……金属管、４７……密封材、４８
……溶接フランジ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外室１と、内筒２と、アルカリ金属７と、加
熱器６と、返送管路１４と、正極導線１０と、負
極導線８と、完全密封貫通口構造とを有する固体
電解質型熱電変換装置であつて、 外室璧１は、上部にアルカリ金属導入口９ａ
を、下部にアルカリ金属導出口１ａおよび金属溶
接フランジ２８を有し、内筒２を収納し、 外室１の内璧と内筒２の外璧の間に第二反応域
を区画し、 内筒２は、アルカリ金属に対しては不透過性で
あるがアルカリ金属陽イオンに対しては透過性の
固体電解質からなり、内筒２の内璧により特定す
る第一反応域にアルカリ金属を収納し、内筒２の
外周部に接触する電極３を有し、 正極１０は該電極３と第２金属管２４とを結合
し、 負極８は該アルカリ金属７と接触して負極とし
て働くものであり、 返送管路１４は金属導入口９ａと金属導出口１
ａをつなぐものであり、返送管路１４が負極導線
を兼ねる場合は内筒２内のアルカリ金属７と接触
しており、 負極導線を兼ねない場合には、負極８は独立に
存在し、負極の一端はアルカリ金属７に接し、他
端は外室１の外に導出され、 完全密封貫通口構造は、電気絶縁セラミツク管
２１と、第一金属管２３と、第二金属管２４と、
密封材２７とを有し、第一金属管に結合する金属
溶接フランジ２８を介して外室１の外に導出さ
れ、 正極導線１０は、電気絶縁セラミツク管１１，
２１に包皮され、正極導線の一端が電極３に接続
され、他端が第二金属管との間で密封材により密
封され、 電気絶縁セラミツク管はその末端が第２反応域
中の十分加熱される位置まで伸びており、その結
果熱電変換装置の運転中少なくとも該セラミツク
管の該末端がその上でアルカリ金属が凝縮するの
が防止される温度に加熱され、 電気絶縁性管の中央部が第一金属管で覆われ、
外室１の外部で密封材により密封され、電気絶縁
性管の外部（下部）が第二金属管に包皮されて密
封材により密封され、 加熱器６は第一反応域の温度を第二反応域より
少なくとも100℃高い温度に加熱し、第一反応域
と、第二反応域との間でアルカリ金属の蒸気圧の
差を作りだし、 それにより、起電反応に応じて内筒２の外方に
浸出されたアルカリ金属イオンは電導性電極３を
介して電子を受け取り、アルカリ金属に還元され
て外室１の下部に溜まるものである、固体電解質
型熱電変換装置。 ２ 当該第１および第２金属管の端が半径方向外
側に伸びてフランジ（突縁）を形成し、これらの
端はそれぞれに対し軸方向に最も近く位置してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の熱電変換装置。 ３ 当該第１金属管の最も近いところで当該第２
金属管の端が半径方向外側に伸びてフランジ（突
縁）を形成し、そして当該第２金属管の最も近い
ところで当該第１金属管の端が内側に伸びてフラ
ンジ（突縁）を形成していることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の熱電変換装置。 ４ 絶縁セラミツク管がアルフアーアルミナから
成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の熱電変換装置。 ５ 当該第１金属管がタンタルまたはステンレス
鋼から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の熱電変換装置。 ６ 絶縁ガラス、絶縁ガラス−セラミツク、また
は活性金属ろうから選ばれる密封材によつて当該
第１金属管または第２金属管が当該セラミツク管
へ密封されることを特徴とする特許請求の範囲第
２項に記載の熱電変換装置。 ７ 絶縁ガラスまたはガラス−セラミツクから選
択される密封材によつて当該セラミツク管が第１
金属管と第２金属管へ結合されることを特徴とす
る特許請求の範囲第３項に記載の熱電変換装置。 ８ 導線を第２金属管へ完全に密封する手段が金
属製の端のキヤツプを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の熱電変換装置。 ９ 当該金属製の端のキヤツプがステンレス鋼で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の熱電変換装置。 １０ 当該金属製の端のキヤツプが第２金属管と
導線とにニツケルベースのろうで固定されること
を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の熱電
変換装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/614,409 US4505991A (en) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | Sodium heat engine electrical feedthrough |
| US614409 | 1984-05-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249878A JPS60249878A (ja) | 1985-12-10 |
| JPH0515157B2 true JPH0515157B2 (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=24461139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60084688A Granted JPS60249878A (ja) | 1984-05-25 | 1985-04-22 | 熱電変換装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4505991A (ja) |
| EP (1) | EP0162559B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60249878A (ja) |
| CA (1) | CA1241367A (ja) |
| DE (1) | DE3563580D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4820596A (en) * | 1986-08-11 | 1989-04-11 | California Institute Of Technology | Alkali metal-refractory metal biphase electrode for AMTEC |
| JPH0634603B2 (ja) * | 1987-10-02 | 1994-05-02 | 工業技術院長 | 固体電解質型熱電変換装置 |
| JPH0634602B2 (ja) * | 1987-10-02 | 1994-05-02 | 工業技術院長 | 宇宙用固体電解質型熱電変換装置 |
| US4868072A (en) * | 1988-07-28 | 1989-09-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Liquid metal thermal electric converter |
| US4857421A (en) * | 1988-11-14 | 1989-08-15 | Thermacore, Inc. | Alkali metal thermoelectric genreator |
| JPH0719492B2 (ja) * | 1989-03-03 | 1995-03-06 | 東京瓦斯株式会社 | サブマージドポンプのモーターに対する給電装置 |
| US5013612A (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-07 | Ford Motor Company | Braze material for joining ceramic to metal and ceramic to ceramic surfaces and joined ceramic to metal and ceramic to ceramic article |
| DE4033346A1 (de) * | 1989-11-17 | 1991-05-23 | Westinghouse Electric Corp | Thermoelektrische hochleistungs-umwandlungsvorrichtung auf duennschicht-alkalimetall basis |
| US5066337A (en) * | 1990-08-16 | 1991-11-19 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal power transfer system using applied potential difference to sustain operating pressure difference |
| US5089054A (en) * | 1990-11-28 | 1992-02-18 | Westinghouse Electric Corp. | Flat plate alkali metal thermoelectric converter module |
| US5441575A (en) * | 1993-01-11 | 1995-08-15 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | AMTEC vapor-vapor series connected cells |
| US5928436A (en) * | 1997-02-26 | 1999-07-27 | Advanced Modular Power Systems, Inc. | Means for controlling thermal properties of AMTEC cells |
| US5939666A (en) * | 1997-06-17 | 1999-08-17 | Hitachi Maxell, Ltd. | Evaporation front position control in alkali metal thermal electric conversion (AMTEC) cells |
| US6489049B1 (en) * | 2000-07-03 | 2002-12-03 | Johnson Electro Mechanical Systems, Llc | Electrochemical conversion system |
| US6895131B1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-05-17 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Hermetic seal for use in converting optical signals to electrical signals |
| WO2007078831A2 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-12 | Precision Fabrics Group, Inc. | Multi-layered textile structures for flame resistant mattresses |
| DE102019210368B4 (de) * | 2019-07-12 | 2024-05-08 | Vitesco Technologies GmbH | Elektrische Stromdurchführung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US687121A (en) * | 1901-04-17 | 1901-11-19 | James J Callender | Electric battery. |
| US1379854A (en) * | 1918-09-04 | 1921-05-31 | Dinin Alfred | Liquid-tight joint for preventing leakage between the terminal rods and covers of electric accumulators |
| US3404036A (en) * | 1965-10-22 | 1968-10-01 | Ford Motor Co | Energy conversion device comprising a solid crystalline electrolyte and a solid reaction zone separator |
| US3458356A (en) * | 1966-05-02 | 1969-07-29 | Ford Motor Co | Thermo-electric generator |
| US3847675A (en) * | 1972-11-28 | 1974-11-12 | Gen Motors Corp | Insulating seal for molten salt battery |
| US4049877A (en) * | 1975-09-17 | 1977-09-20 | Ford Motor Company | Thermoelectric generator |
| US4071663A (en) * | 1977-04-01 | 1978-01-31 | Interpace Corporation | Battery feedthrough penetrator |
| FR2396234A1 (fr) * | 1977-06-28 | 1979-01-26 | Michelin & Cie | Dispositif comportant un compartiment et un conduit |
| US4326016A (en) * | 1980-12-30 | 1982-04-20 | The Standard Oil Company | Swaged seal for fused salt batteries |
-
1984
- 1984-05-25 US US06/614,409 patent/US4505991A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-03-15 CA CA000476706A patent/CA1241367A/en not_active Expired
- 1985-04-04 EP EP85302386A patent/EP0162559B1/en not_active Expired
- 1985-04-04 DE DE8585302386T patent/DE3563580D1/de not_active Expired
- 1985-04-22 JP JP60084688A patent/JPS60249878A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1241367A (en) | 1988-08-30 |
| DE3563580D1 (en) | 1988-08-04 |
| EP0162559B1 (en) | 1988-06-29 |
| JPS60249878A (ja) | 1985-12-10 |
| US4505991A (en) | 1985-03-19 |
| EP0162559A1 (en) | 1985-11-27 |
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