JPH08222771A

JPH08222771A - 熱電発電素子及び熱電発電装置

Info

Publication number: JPH08222771A
Application number: JP7046468A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Echigo; 亮三越後; Hideo Yoshida; 英生吉田; Motoi Furuta; 基古田; Hiroshi Kikuchi; 啓菊地
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【構成】相異なる二種の熱電発電材料の多孔性シ−トの
端部を交互に溶接して多数つなぎあわせ、この両多孔性
シ−トの間にポ−ラス状の電気絶縁材料を介在させてな
ることを特徴とする熱電発電素子及びこれを用いた熱電
発電装置。【効果】本発明の熱電発電素子及び発電装置によれば、
急峻且つきわめて高い温度差△Ｔを得ることができ、こ
れによって発電電力Ｗ及び熱電変換効率η（＝Ｗ／Ｑ）
を飛躍的に向上させ、有効な電力を取り出すことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱電発電素子及びこれ
を用いた熱電発電装置に関し、より具体的には特に急峻
で大きな温度差の生成を可能とし、高い熱電変換効率を
得ることができる熱電発電素子及びこれを用いた熱電発
電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電発電（熱電気発電）は、ゼ−ベック
効果すなわち相異なる二種の金属やｐ型半導体とｎ型半
導体等の相異なる熱電発電材料を熱的に並列に置き、電
気的に直列に接続して、接合部間に温度差を与えると、
両端に熱起電力が発生する熱電効果を利用して、熱エネ
ルギ−を直接電力に変換する技術であり、外部に負荷を
接続して閉回路を構成することにより回路に電流が流
れ、電力を取り出すことができる。この技術は僻地用電
源、宇宙用電源、軍事用電源等として一部で実用化され
ている。

【０００３】図１は、その熱電発電素子の一態様を原理
的に説明する模式図であり、ｎ型半導体とｐ型半導体と
を組合せたものである。図１中、１はｐ型半導体、２は
ｎ型半導体、３は高温側接合部、４は低温側接合部であ
り、Ｑは高温熱源、Ｔｈは高温側温度、Ｔｃは低温側温
度を示し、またＳは絶縁空間である。図示のとおり高温
側接合部には高温側電極５を共通に設け、低温側接合部
には低温側電極６、７が別個に設けられている。この態
様の熱電発電素子において、高温側接合部３と低温側接
合部４との間に温度差ΔＴ＝Ｔｈ−Ｔｃを与えると、両
電極間（５と６及び７との間）に電圧が発生する。それ
故低温側の両電極６と７との間に負荷（Ｒ）を接続する
と電流（Ｉ）が流れ、電力（Ｗ）として取り出すことが
できる。

【０００４】この種の熱電発電素子において、その電気
出力Ｗは次式（１）で表わされる。ここで式（１）中、
Ｉ：電流、Ｒ：負荷抵抗、α：熱電能、ΔＴ＝Ｔｈ−Ｔ
ｃ、ｒ：内部抵抗、ｍ＝Ｒ／ｒである。

【０００５】

【数１】

【０００６】式（１）から明らかなとおり、電気出力Ｗ
は、高温側温度と低温側温度との差に大きく依存し、Δ
Ｔの２乗に比例している。ところが材料の一端を加熱し
たときにΔＴがどのくらい得られるかは、材料の熱電導
率ｋ（及び入熱Ｑ、材料サイズ）によって決ってしま
う。このためΔＴを飛躍的に大きくすることはできず、
ΔＴをより大きくする工夫としては、せいぜい低温側の
放熱を促進させるぐらいのものである。

【０００７】一方、そこで用いられる熱電素子材料自体
については、これまでｎ−Ｂｉ₈₈Ｓｂ₁₂、ｎ−ＰｂＴｅ
（０．０５５ｍｏｌ％ＰｂＩ₂ ）、ｐ−Ｂｉ₂Ｔｅ₃（５
５）＋Ｓｂ₂Ｔｅ₃（４５）その他各種のものが知られて
いるが、これらの熱電素子材料は、通常、以下に述べる
とおりの性能指数Ｚ（又は無次元性能指数ＺＴ）によっ
て評価される。

【０００８】まず熱電変換素子の最大効率η_maxは次式
（２）で与えられる。但し、式（２）中、Ｚ＝α²／ρ
λ、α＝ゼ−ベック係数、ρ＝電気抵抗率、λ＝熱伝導
率、Ｔｈ＝高温側温度、Ｔｃ＝低温側温度、Ｔ＝（Ｔｈ
＋Ｔｃ）／２である。

【０００９】

【数２】

【００１０】上記式（２）において、例えばＴｈ＝１３
００Ｋ、Ｔｃ＝３００Ｋであるとすると、ＺＴ＝１の場
合、η_max ＝１３．８％となり、また同じ温度差１００
０Ｋで、ＺＴ＝２の場合にはη_max ＝２１．９％とな
る。図２はこれまで知られている種々の熱電材料につい
ての性能指数（Ｚ）と温度変化の関係を示すものである
が〔昭和６３年２月２８日、（社）電気学会発行「新版
電気工学ハンドブック」第８４８頁〕、その性能は概ね
ＺＴ＝１の壁を超えてはいない。この理由は、前記α、
ρ、λは、本質的にすべてキャリヤ濃度の関数であり、
独立に変化させることは極めて難しいという事情による
ものである。

【００１１】ところで式（２）から明らかなとおり、熱
電変換素子の最大効率η_max は、高温側温度Ｔｈと低温
側温度Ｔｃ間の温度差ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｃ）にも大きく
依存している。しかし熱電変換素子の高温側と低温側と
は通常微小な距離しか取れないため、両接合部間におい
てこの温度差を大きくすることはなかなか難かしい。の
みならず発生した電力を取り出すに際して、熱電発電素
子内にジュ−ル発熱が起こり、これにより熱損失を増加
させるという事情もある。このためジュ−ル発熱を小さ
くなるように熱電発電素子の材料として導電率σの大き
いものを選択すると、熱伝導率λも大きくなって、結果
的に低温側接合部の温度Ｔｃを押し上げてΔＴが小さく
なり、ゼ−ベック効果の低下を招くことになってしま
う。

【００１２】本発明者は、このような諸問題点を解決す
るものとして、多孔質媒体の内部における燃焼現象とし
て、往復動燃焼法という燃焼法により多孔質媒体内に急
峻な温度勾配が得られる点に着目し、これを利用する新
規且つ有用な技術を先に開発し、提案しているが（特開
平６−３０２８６７号）、さらに研究、検討を進めてい
るうち、有効な温度差ΔＴを得る手法として特定の材質
からなる通気性の多孔質燃焼体を巧みに利用し応用する
ことにより、優れた熱電発電素子とすることができるこ
とを見い出し、本発明に到達するに至ったものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明は、
相異なる二種の金属やｎ型半導体とｐ型半導体等の相異
なる熱電発電材料を特殊、特定の形状として交互に接合
し、その間に特殊、特定の通気性多孔質燃焼体すなわち
ポ−ラス状の電気絶縁材料を介在させることにより、こ
のポ−ラス状電気絶縁材料にガスを通過させるととも
に、その表面部で燃焼を起こさせるようにしてなる熱電
発電素子及びこれを用いた熱電発電装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、相異なる二種
の熱電発電材料の多孔性シ−トの端部を交互に接合して
多数つなぎあわせ、該両多孔性シ−トの間にポ−ラス状
の電気絶縁材料を介在させてなることを特徴とする熱電
発電素子を提供するものである。

【００１５】また本発明は、燃料ガスと空気又は酸素
（本明細書中「燃焼用ガス」という）との混合ガス供給
管及び排気ガス排出管を備える筒状ケ−シング内に、相
異なる二種の熱電発電材料の多孔性シ−トの端部を交互
に接合して多数つなぎあわせ、該両多孔性シ−トの間に
ポ−ラス状の電気絶縁材料を介在させてなる熱電発電素
子を配置、固定し、その素子両端部に導線を連結してな
ることを特徴とする熱電発電装置を提供する。

【００１６】図３〜図４は、本発明に係る熱電発電素子
構成上の一態様を示すものである（なお、ここでは熱電
発電材料としてｐ型及びｎ型半導体を用いた場合を記載
しているが、異種の金属を組合せた場合等についても同
様である）。図３（ａ）中、Ａ・・・はｐ型半導体の箔
状メッシュ、Ｂ・・・はｎ型半導体の箔状メッシュ、Ｃ
・・・は両者の接合部である。図示のとおりｐ型半導体
の箔状メッシュＡ・・・及びｎ型半導体の箔状メッシュ
Ｂ・・・を交互に配置し、接合部Ｃ・・・により接合す
る。この接合は、素子製作時や後述発電操作時に歪みや
剥がれが等が生じない手法により行う必要があり、この
ような手法であれば適用できるが、その例としては好ま
しくは溶接により行うことができる。

【００１７】なお、図３（ａ）の場合はｐ型半導体の箔
状メッシュＡ・・・とｎ型半導体の箔状メッシュＢ・・
・とを直かに接合する態様であるが、両箔状メッシュ間
の接合部位に導電性のスペ−サ−を配置、介在させて接
合し、断面コ字状に構成することもでき、これにより両
箔状メッシュ間に、ポ−ラス状の電気絶縁材料を両メッ
シュによる歪みをより少なくして、挟持、介在させるこ
とができる。

【００１８】ここで本発明における上記相異なる熱電発
電材料の組み合わせとしては、特に限定はないが、例え
ばアルメル合金（ｎ型）−クロメル合金（ｐ型）、
鉄シリサイド（ＦｅＳｉ₂ ）、シリコン−ゲルマニウ
ム（Ｓｉ−Ｇｅ）等を挙げることができる。このうち
アルメル−クロメルの場合には、ｎ型のアルメル合金と
ｐ型のクロメル合金の組み合わせとなるが、鉄シリサ
イド（ＦｅＳｉ₂ ）の場合には、Ｍｎ又はＣｒをド−プ
したｐ型鉄シリサイド〔ＦｅＳｉ₂（ＭｎｏｒＣｒ）〕
とＣｏをド−プしたｎ型鉄シリサイド〔ＦｅＳｉ₂（Ｃ
ｏ）〕の組み合わせとして、またシリコン−ゲルマニ
ウム（Ｓｉ−Ｇｅ）の場合には、ホウ素（Ｂ）をド−プ
したｐ型シリコン−ゲルマニウム〔Ｓｉ−Ｇｅ（Ｂ）〕
とリン（Ｐ）ド−プのｎ型シリコン−ゲルマニウム〔Ｓ
ｉ−Ｇｅ（Ｐ）〕の組み合わせとして使用する。

【００１９】また、本発明では、相異なる熱電発電材料
をともに多孔性シ−トとして適用するが、この形態とし
ては熱電発電材料のシ−トをパンチングしたもの（パ
ンチングシ−ト）、細線状又は繊維状の熱電発電材料
素材を織布又は不織布に編成してシ−ト状のメッシュと
したもの（シ−トメッシュ）、粒子状又は粉末状にし
た熱電発電材料をプレス処理し、焼結してシ−ト状メッ
シュとしたもの（焼結処理により、粉粒体の一部が相互
に溶着し合い、しかも粉粒体の間に微細な空隙ができ
る）等、各種態様で適用することができる。

【００２０】図４は、このうちパンチングシ−トの場
合を示しているが、パンチング孔自体の形状としては円
孔形とは限らず、三角形、四角形等、ガスが通過し得る
形状であれば足りる。またその孔径や各孔相互の配置、
間隔等については双方の熱発電材料シ−ト間にポ−ラス
状の電気絶縁材料を挟んで保持し得る程度に構成するこ
とができ、そして双方の熱発電材料シ−ト間にポ−ラス
状の電気絶縁材料を挟んで保持し得る程度に構成する点
は上記〜のようなシ−トメッシュの場合についても
同様である。

【００２１】本発明の素子は、異種金属やｐ型半導体と
ｎ型半導体等の相異なる熱電発電材料の多孔性シ−トの
間にポ−ラス状の電気絶縁材料を介在させて構成され
る。この介在のさせ方としては、例えば両シ−ト間にポ
−ラス状の電気絶縁材料を挟んだ後、両端部から圧縮す
る態様で行うことができる。図３（ｂ）は、両多孔性シ
−ト間にポ−ラス状の電気絶縁材料を挟んだ状態を示す
ものであり、図３（ｂ）中、Ｐはそのポ−ラス状の電気
絶縁材料である。図示のとおりポ−ラス状の電気絶縁材
料Ｐは、交互にジグザグ状に接合された相異なる熱電発
電材料の両箔状メッシュＡ・・・及びＢ・・・間に挟
み、その両端部方向から圧縮することで挟持し、介在さ
せる。

【００２２】ここで上記ポ−ラス状の電気絶縁材料Ｐと
しては、マット又はマット状に積層したものを使用する
が、本発明においてはこの電気絶縁材料Ｐに燃料ガスと
燃焼用ガスとの混合ガスを通過させるとともに、この表
面（後述のとおり、排気ガス側の表面）で燃焼を起こさ
せる。この燃焼により、そのマットの両表面間において
通常の固体熱伝導とは比較にならないほど急峻で大きな
温度勾配が得られる。すなわち前述△Ｔが大きくとれる
ため、発電電力Ｗ及び熱電変換効率η（＝Ｗ／Ｑ）を飛
躍的に向上させることができるものである。

【００２３】また、本発明では、このマットの材料とし
て電気絶縁性の材料を使用するが、この材料としては例
えばガラスファイバ−、セラミックファイバ−等を挙げ
ることができる。これらファイバ−（微細繊維）を例え
ば編成して織布とするか、ランダムに積層、層状化し、
ポ−ラス状のマットに形成して適用する。この場合その
ファイバ−の材質、その径（素線径）、またマットとし
たときの気孔率（Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）等は、上記作用す
なわちそのマット中で燃料ガスと燃焼用ガスとの混合ガ
スを通過させるとともに、その表面で燃焼を起こさせ、
平面火炎を有効に形成させ得る限度で適宜設定、選定す
ることができ、例えばファイバ−自体の素線径として数
十μｍ程度、これを織布又はマットとしたときの気孔率
として４０〜６０％程度に構成することができる。

【００２４】次に図５は、本発明に係る熱電発電素子を
使用した熱電発電装置の一態様を示すものである。な
お、図５には縦型の例を示しているが、横型としても適
用できることは勿論である。図５中、１１は筒状の装置
容器すなわちケ−シング、１２は熱電発電素子、１３は
燃料ガス及び燃焼用ガスの供給管、１４は排気ガス導管
であり、熱電発電素子１２は、図示のとおりケ−シング
１１中に層状すなわちベッド状に設置されるが、このと
きその素子１２の外周縁を、これと当接するケ−シング
１１の内周面と気密に配置し、固定する必要がある。

【００２５】上記筒状ケ−シング１１としては、その断
面は矩形とは限らず、円筒状に構成することもできる
が、この場合には熱電発電素子１２の外周縁をその形状
に合わせて構成する。また図５中、１５は導線、Ｒは負
荷であり、導線１５は熱電発電素子１２の両端部に接合
され、負荷Ｒを介して電力Ｗが取り出される。さらに本
装置における燃料ガスとしては、水素、メタン、都市ガ
ス、ＬＰＧその他適宜のガス燃料を使用することがで
き、これに空気、酸素等の燃焼用のガスを混合し、燃焼
させる。この場合、両ガスは均一に混合し且つ素子の全
面に均一に供給して燃焼させる必要があるが、図６はこ
のための一態様を示すものである。

【００２６】図６中、１６はバッファ−、１７はケ−シ
ング内壁側との間にガス通路１８を設けて配置された多
孔板である。燃料ガスと燃焼用ガスとが予め均一に混合
された可燃性ガスを導管１３から供給すると、バッファ
−１６に突き当たってガス通路１８へ迂回し、次いでケ
−シング１１内周縁部からバッファ−１６と素子表面と
の間の空間に流れる。例えばこのような態様により混合
可燃性ガスを熱電発電素子表面に均一に供給することが
できる。

【００２７】この装置の操作、作動に際しては、ガス供
給管１３から燃料ガス及び燃焼用ガスを均一に混合して
供給すると、熱電発電素子１２の表面（排気ガス側表
面）で着火して面状に燃焼し、平面火炎を発生する。こ
の平面火炎は、上流側（排気ガス側）の熱電発電素子１
２の面及びその表面の極く近傍に形成され、この平面火
炎が素子１２に熱を放出して高温に加熱する。図５中、
Ｔｈはその表面の温度である。またこの加熱、また火炎
安定性を維持するため、その混合ガスについて空気比
（酸素比）、燃焼負荷（発熱量＝燃料ガス消費量）、流
速等を適宜調整し、制御する。

【００２８】一方、熱電発電素子１２への混合ガス流の
供給側の表面は、作動時に熱電発電素子１２の表面（排
気ガス側表面）からの伝熱により加熱されるが、常時混
合ガス流により冷却されており、特にポ−ラス状の電気
絶縁材料Ｐがふく射熱の透過を妨げる役割も担っている
ので、その分高温側から低温側への熱移動が起こりにく
く、実際に大きな温度差が得られる（ふく射伝熱の影響
は極めて少ない）。本発明においては、これらによって
その素子１２表面の温度（Ｔｈ）より非常に低い温度に
維持される。図５中、Ｔｃはその温度である。本発明で
は、これらの構成、作用により、前述式（１）〜（２）
に基づき、この両者間の温度差△Ｔ（＝Ｔｈ−Ｔｃ）を
利用して電力を発生させ、導線１５及び負荷Ｒを介して
電力Ｗを取り出すことができる。

【００２９】本発明における熱電発電素子によれば、こ
のようにその温度差△Ｔ（＝Ｔｈ−Ｔｃ）を格段に増大
させることができ、この素子について実施した実験結果
によると、例えばその熱電発電素子の火炎側表面の温度
（Ｔｈ）：約７００〜１０５０℃、混合ガス供給側表面
の温度（Ｔｃ）：約４００〜７００℃、温度差△Ｔ（＝
Ｔｈ−Ｔｃ）にして約２００〜４００℃を得ることがで
きた。

【００３０】図７はその実測値を示すものである。この
実験では、後述実施例のような素子及び装置を用い、燃
料ガスとして都市ガス１３Ａを、燃焼用ガスとして空気
を用い、ガス流量を０．０１２ｌ／ｓｅｃ（リットル／
秒）として実施している。なお図７中「当量比」とは、
燃焼用ガスに対する燃料ガスの当量比を示している。ま
た図８は、その各当量比（Φ）の場合について、負荷抵
抗（図５中、Ｒ）に対する出力電力（Ｗ／ｍ² ）の変化
を実測したものであるが、図８のとおり、その一例とし
て現実に１００Ｗ／ｍ² もの電力が得られている。

【００３１】上記温度差△Ｔの程度は、その素子構成材
料の材質、組み合わせやその素子の規模（両メッシュの
対数、寸法等）、また混合ガスの空燃比（燃料ガスに対
する燃焼用ガスの比率）等の諸条件により左右される
が、本発明によればこれら条件如何により４００℃以上
の温度差を得ることも可能である。本発明では、このよ
うにして発電電力Ｗ及び熱電変換効率η（＝Ｗ／Ｑ）を
さらに向上させ、有効な電力を取り出すことができるも
のである。

【００３２】なお、従来、各種金属材料やセラミック素
材からなる多孔質燃焼体を利用した表面燃焼バ−ナ−が
知られているが、これらはガスがもつエネルギ−を放射
エネルギ−に変換するもので、家庭用放射暖房器や工業
用・業務用放射加熱源として用いられ、また放射加熱を
利用する乾燥炉等への利用のほか、小型ボイラ−のコン
パクト化、低ＮＯｘ化や小型加熱炉への適用も期待され
ている。これに対して本発明では、放射エネルギ−をそ
のように利用するのではなく、その多孔質燃焼体を、そ
の材料として特に熱電材料を使用し、これを通気性多孔
質燃焼体として構成することにより、ガス燃焼を熱電発
電素子における電力発生用の温度差を得るために巧みに
利用し、応用したものである。なお、この場合、熱電変
換用の温度差を得るために利用されたエネルギ−以外の
残りの放射エネルギ−は、従来同様、燃焼熱として利用
することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
がこの実施例に限定されないことは勿論である。本実施
例では、図３に示すような形状の熱電発電素子を作製
し、これを図５に示すような使用態様で適用した。

【００３４】相異なる二種の熱電発電材料からなる多
孔性シ−トとして、クロメル合金の多孔性シ−トとアル
メル合金の多孔性シ−トを使用した。この両シ−トは、
クロメル及びアルメルの各シ−トを、図４に示すように
パンチングすることにより多孔性シ−トとし（パンチン
グメタル、パンチ孔径０．１４ｍｍ、孔ピッチ０．３５
ｍｍ、気孔率３２％）、ともに厚さ６０μｍ、５０ｍｍ
×５０ｍｍの矩形としたものである。

【００３５】これら両多孔性シ−トを各々２００個用
意し、これらをパ−カッション溶接（ｐｅｒｃｕｓｓｉ
ｏｎｗｅｌｄｉｎｇ）により交互に直列に接合し、図
３（ａ）に示すような合計２００対からなるアルメル−
クロメルシ−トの接合体を作製した。引続き、直列に
接合された各対の間に素線径２２μｍのガラスファイバ
−を織布として編製したガラスファイバ−のマット（厚
さ＝０．４９ｍｍ、気孔率＝５０％）を図３（ｂ）のよ
うに挟んだ後、両側からマットを圧潰しないよう注意し
ながら圧縮し、幅５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの
熱電発電素子を構成した。

【００３６】次いで、上記素子を図５のように配置し
た発電装置を構成した。この場合、ケ−シング１１とし
ては断面矩形のステンレス鋼管の内面に断熱内張りをし
たものを使用し、その内径は素子形状に合わせて５０ｍ
ｍ×５０ｍｍとした。操作に際して、導管１３から燃料
ガス及び空気を供給し、燃焼排ガスは導管１４から排気
したが、燃料ガスとして都市ガスを使用し、空気比（当
量比）１となる割合で空気を混合、供給した（発生熱量
として４００ｋＷ／ｍ² ）。この混合ガスの供給速度は
熱電発電素子１２の表面上（排気ガス側の表面）に火炎
を形成させて、この状態を持続させるとともに、逆火が
起らないよう調整、制御した。

【００３７】以上の操作を続けながら、出力電圧を測定
するとともに、熱電発電素子１２の両表面の温度Ｔｈ及
びＴｃを計測したが、出力電圧値＝３．５Ｖ、Ｔｈ＝１
０３０℃、Ｔｃ＝６２８℃を示した。この出力電圧値
３．５Ｖは、ほぼ理論値どおりであり、また前述式
（１）のとおり、電気出力Ｗは温度差△Ｔの２乗に比例
するが、本実施例で得られたその温度差△Ｔは、約４０
０℃（△Ｔ＝Ｔｈ−Ｔｃ＝１０３０−６２８≒４００
℃）にも及んでいる。

【００３８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の熱電発電素子及
び発電装置によれば、急峻できわめて高い温度差△Ｔを
得ることができ、これによって発電電力Ｗ及び熱電変換
効率η（＝Ｗ／Ｑ）を飛躍的に向上させ、有効な電力を
取り出すことができる。また本発明は、僻地用電源、宇
宙用電源等として適用できるほか、燃焼機器の制御等の
電子回路用電源等としても適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱電発電素子の一態様を原理的に説明する模式
図。

【図２】各種熱電材料についての性能指数（Ｚ）と温度
変化の関係を示す図。

【図３】本発明に係る熱電発電素子の構成態様を示す
図。

【図４】本発明に係る熱電発電素子の構成態様を示す
図。

【図５】本発明に係る熱電発電素子を用いた熱電発電装
置の一態様を示す図。

【図６】図５の熱電発電装置における可燃性ガスの供給
態様を示す図。

【図７】本発明に係る一熱電発電素子についての火炎側
表面温度（Ｔｈ）と混合ガス供給側表面温度（Ｔｃ）の
実測値を示す図。

【図８】本発明に係る一熱電発電素子についての負荷抵
抗に対する出力電力（Ｗ／ｍ² ）変化を実測した図。

【符号の説明】

１ｐ型半導体２ｎ型半導体３高温側接合部４低温側接合部５高温側電極６、７低温側電極Ｓ絶縁空間Ａ・・・ｐ型半導体の箔状メッシュＢ・・・ｎ型半導体の箔状メッシュＣ・・・Ａ・・・とＢ・・・との接合部Ｐポ−ラス状の電気絶縁材料１１ケ−シング１２熱電発電素子１３燃料ガス及び燃焼用ガスの供給管１４排気ガス導管１５導線Ｒ負荷１６バッファ− １７多孔板１８ガス通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相異なる二種の熱電発電材料の多孔性シ−
トの端部を交互に接合して多数つなぎあわせ、該両多孔
性シ−トの間にポ−ラス状の電気絶縁材料を介在させて
なることを特徴とする熱電発電素子。
【請求項２】上記相異なる二種の熱電発電材料が、ｐ型
半導体及びｎ型半導体である請求項１記載の熱電発電素
子。
【請求項３】上記相異なる二種の熱電発電材料が、アル
メル合金及びクロメル合金である請求項１記載の熱電発
電素子。
【請求項４】上記相異なる二種の熱電発電材料の多孔性
シ−トの端部の交互の接合が、溶接により接合されてな
る請求項１、２又は３記載の熱電発電素子。
【請求項５】上記ポ−ラス状の電気絶縁材料が、ガラス
ファイバ−製又はセラミックファイバ−製である請求項
１、２、３又は４記載の熱電発電素子。
【請求項６】燃料ガスと燃焼用ガスの混合ガス供給管及
び排気ガス排出管を備える筒状ケ−シング内に、相異な
る二種の熱電発電材料の多孔性シ−トの端部を交互に接
合して多数つなぎあわせ、該両多孔性シ−トの間にポ−
ラス状の電気絶縁材料を介在させてなる熱電発電素子を
配置、固定し、その素子両端部に導線を連結してなるこ
とを特徴とする熱電発電装置。
【請求項７】上記相異なる二種の熱電発電材料が、ｐ型
半導体及びｎ型半導体である請求項６記載の熱電発電装
置。
【請求項８】上記相異なる二種の熱電発電材料が、アル
メル合金及びクロメル合金である請求項６記載の熱電発
電装置。
【請求項９】上記相異なる二種の熱電発電材料の多孔性
シ−トの端部の交互の接合が、溶接により接合されてな
る請求項６、７又は８記載の熱電発電装置。
【請求項１０】上記ポ−ラス状の電気絶縁材料が、ガラ
スファイバ−製又はセラミックファイバ−製である請求
項６、７、８又は９記載の熱電発電装置。