JPH1141863A - ヒートパイプを用いた熱電発電装置 - Google Patents
ヒートパイプを用いた熱電発電装置Info
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- JPH1141863A JPH1141863A JP9189986A JP18998697A JPH1141863A JP H1141863 A JPH1141863 A JP H1141863A JP 9189986 A JP9189986 A JP 9189986A JP 18998697 A JP18998697 A JP 18998697A JP H1141863 A JPH1141863 A JP H1141863A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒートパイプを用いた熱電発電装置におい
て、発電効率の向上と熱電素子の過熱による性能劣化を
防止する。 【解決手段】 ヒートパイプ４０は、第１の部分４０Ａ
が熱源１０の中に配置され、第２の部分４０Ｂが熱源の
外に配置され、第２の部分の熱放出部４２にて熱電モジ
ュール３０の高温側接触部３１を加熱する。ヒートパイ
プの第２の部分には、熱電モジュールの高温側接触部へ
の熱供給温度を制御するための温度制御手段６０が設け
られており、温度制御手段は、ヒートパイプの第２の部
分の管路に配備された弁装置６５と、熱電モジュールの
高温側接触部に接続された温度検知器６２と、弁装置及
び温度検知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて
弁装置の開閉を指令する温度制御器６４を具えている。
て、発電効率の向上と熱電素子の過熱による性能劣化を
防止する。 【解決手段】 ヒートパイプ４０は、第１の部分４０Ａ
が熱源１０の中に配置され、第２の部分４０Ｂが熱源の
外に配置され、第２の部分の熱放出部４２にて熱電モジ
ュール３０の高温側接触部３１を加熱する。ヒートパイ
プの第２の部分には、熱電モジュールの高温側接触部へ
の熱供給温度を制御するための温度制御手段６０が設け
られており、温度制御手段は、ヒートパイプの第２の部
分の管路に配備された弁装置６５と、熱電モジュールの
高温側接触部に接続された温度検知器６２と、弁装置及
び温度検知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて
弁装置の開閉を指令する温度制御器６４を具えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートパイプを用
いた熱電発電装置に関する。
いた熱電発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱電発電装置は熱電モジュールにより発
電される装置である。熱電モジュールは、一般的には、
ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が電極板を介して電気的に
直列となるように接合されたもので、ｐｎ素子対の接合
部間に温度差を与えると電位差が発生する。この現象は
ゼーベック効果として知られており、熱電モジュールは
各種熱源を利用した熱電発電装置に広く利用されてい
る。
電される装置である。熱電モジュールは、一般的には、
ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が電極板を介して電気的に
直列となるように接合されたもので、ｐｎ素子対の接合
部間に温度差を与えると電位差が発生する。この現象は
ゼーベック効果として知られており、熱電モジュールは
各種熱源を利用した熱電発電装置に広く利用されてい
る。
【０００３】この熱電発電装置として、図４に示す如
く、熱電モジュールの高温側接触部(31)にヒートパイプ
(40)を取り付けたものがある。図４を参照すると、ヒー
トパイプ(40)は、熱源(10)の中に位置する第１の部分(4
0A)と、熱源(10)の外に位置する第２の部分(40B)に分け
られている。所望の熱量を確保するために、通常は、複
数本のヒートパイプ(40)が準備され、第２の部分(40B)
中、熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)を加熱する
熱放出部(42)は、熱伝導率にすぐれる銅ブロック(43)に
中に収容されている。ヒートパイプ(40)の内部には作動
流体が封入されており、第１の部分(40A)で受熱した作
動流体は気化して第２の部分(40B)へ移送され、銅ブロ
ック(43)を介して、熱電モジュール(30)の高温側接触部
(31)と熱交換が行われて凝縮し、第１の部分(40A)へ戻
される。
く、熱電モジュールの高温側接触部(31)にヒートパイプ
(40)を取り付けたものがある。図４を参照すると、ヒー
トパイプ(40)は、熱源(10)の中に位置する第１の部分(4
0A)と、熱源(10)の外に位置する第２の部分(40B)に分け
られている。所望の熱量を確保するために、通常は、複
数本のヒートパイプ(40)が準備され、第２の部分(40B)
中、熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)を加熱する
熱放出部(42)は、熱伝導率にすぐれる銅ブロック(43)に
中に収容されている。ヒートパイプ(40)の内部には作動
流体が封入されており、第１の部分(40A)で受熱した作
動流体は気化して第２の部分(40B)へ移送され、銅ブロ
ック(43)を介して、熱電モジュール(30)の高温側接触部
(31)と熱交換が行われて凝縮し、第１の部分(40A)へ戻
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】熱電モジュールによる
発電量は熱電素子対の温度差の約２乗に比例するため、
発電効率を高めるには、高温側接触部(31)の温度を高く
し、低温側接触部(32)の温度を低くして、熱電素子対の
温度差をできるだけ大きくすることが望ましい。
発電量は熱電素子対の温度差の約２乗に比例するため、
発電効率を高めるには、高温側接触部(31)の温度を高く
し、低温側接触部(32)の温度を低くして、熱電素子対の
温度差をできるだけ大きくすることが望ましい。
【０００５】ところで、熱電素子の熱起電力特性と最高
使用温度は、熱電素子の材料によって異なる。例えば、
Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料の場合、常温〜約３００℃の温度
範囲で良好な熱起電力特性を示すが、３００℃を越える
と、素子材料の劣化を招く。それゆえ、良好な熱起電力
特性と高い発電効率を得るには、熱電モジュールの高温
側接触部の温度を約２５０〜３００℃の範囲で操業する
ことが望まれる。しかし、熱電発電装置の操業において
は、熱源として、工業炉又は焼却炉などの廃ガスが用い
られることが多く、熱源温度の変動は不可避である。こ
のため、約２５０〜３００℃の温度範囲での操業を計画
しても、熱源温度の変動により、熱電素子の温度が３０
０℃を越えることがしばしばあり、熱電素子の劣化を招
く問題があった。かかる不都合を避けるために、熱電モ
ジュールの高温側接触部の温度を約２００〜２５０℃の
低温域で操業するように設計すると、熱電素子の劣化は
防止できても、低温側接触部との温度差が小さくなる結
果、発電効率が著しく低下する。
使用温度は、熱電素子の材料によって異なる。例えば、
Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料の場合、常温〜約３００℃の温度
範囲で良好な熱起電力特性を示すが、３００℃を越える
と、素子材料の劣化を招く。それゆえ、良好な熱起電力
特性と高い発電効率を得るには、熱電モジュールの高温
側接触部の温度を約２５０〜３００℃の範囲で操業する
ことが望まれる。しかし、熱電発電装置の操業において
は、熱源として、工業炉又は焼却炉などの廃ガスが用い
られることが多く、熱源温度の変動は不可避である。こ
のため、約２５０〜３００℃の温度範囲での操業を計画
しても、熱源温度の変動により、熱電素子の温度が３０
０℃を越えることがしばしばあり、熱電素子の劣化を招
く問題があった。かかる不都合を避けるために、熱電モ
ジュールの高温側接触部の温度を約２００〜２５０℃の
低温域で操業するように設計すると、熱電素子の劣化は
防止できても、低温側接触部との温度差が小さくなる結
果、発電効率が著しく低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、高温側接触部及び低温側接触部を有する
熱電モジュールと、熱源の中に配置される第１の部分と
熱源の外に配置される第２の部分を有し、第２の部分の
熱放出部にて熱電モジュールの高温側接触部を加熱する
ヒートパイプと、熱電モジュールの低温側接触部を冷却
する冷却装置を具え、熱電モジュールの高温側接触部と
低温側接触部との間に生じた温度差により熱電発電を行
なう熱電発電装置において、ヒートパイプの第２の部分
に、熱電モジュールの高温側接触部への熱供給温度を制
御するための温度制御手段を設けたものである。
に、本発明は、高温側接触部及び低温側接触部を有する
熱電モジュールと、熱源の中に配置される第１の部分と
熱源の外に配置される第２の部分を有し、第２の部分の
熱放出部にて熱電モジュールの高温側接触部を加熱する
ヒートパイプと、熱電モジュールの低温側接触部を冷却
する冷却装置を具え、熱電モジュールの高温側接触部と
低温側接触部との間に生じた温度差により熱電発電を行
なう熱電発電装置において、ヒートパイプの第２の部分
に、熱電モジュールの高温側接触部への熱供給温度を制
御するための温度制御手段を設けたものである。
【０００７】温度制御手段は、ヒートパイプの第２の部
分の管路に配備された弁装置と、熱電モジュールの高温
側接触部に接続された温度検知器と、弁装置及び温度検
知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて弁装置の
開閉を指令する温度制御器を具えたものが望ましい。
分の管路に配備された弁装置と、熱電モジュールの高温
側接触部に接続された温度検知器と、弁装置及び温度検
知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて弁装置の
開閉を指令する温度制御器を具えたものが望ましい。
【０００８】
【作用及び効果】熱電モジュールの高温側接触部の操業
温度の設定は、温度制御器で行われる。温度検知器で測
定された温度が温度制御器の設定温度よりも低いとき、
弁装置は全開状態となり、熱源で加熱された高温の作動
流体が熱源モジュールの高温側接触部へ移送される。温
度検知器で測定された温度が温度制御器の設定温度より
も高いときは、高温側接触部への作動流体の移送量が少
なくなるように、弁装置の開度が調節される。
温度の設定は、温度制御器で行われる。温度検知器で測
定された温度が温度制御器の設定温度よりも低いとき、
弁装置は全開状態となり、熱源で加熱された高温の作動
流体が熱源モジュールの高温側接触部へ移送される。温
度検知器で測定された温度が温度制御器の設定温度より
も高いときは、高温側接触部への作動流体の移送量が少
なくなるように、弁装置の開度が調節される。
【０００９】このように、熱電モジュールの高温接触部
の温度に応じて、ヒートパイプ内の作動流体の移送量を
変えることにより、高温接触部の温度調節を行なうこと
ができるから、熱電素子の最高使用温度に温度に操業温
度を設定しても、熱電素子の最高使用温度を越えること
は殆んどなく、熱電素子の過熱による性能劣化を招くこ
とはない。この結果、熱電モジュールの高温接触部の温
度を可及的に高い温度に設定できるから、低温接触部と
の温度差を大きくすることが可能となり、発電効率の向
上を達成できる。
の温度に応じて、ヒートパイプ内の作動流体の移送量を
変えることにより、高温接触部の温度調節を行なうこと
ができるから、熱電素子の最高使用温度に温度に操業温
度を設定しても、熱電素子の最高使用温度を越えること
は殆んどなく、熱電素子の過熱による性能劣化を招くこ
とはない。この結果、熱電モジュールの高温接触部の温
度を可及的に高い温度に設定できるから、低温接触部と
の温度差を大きくすることが可能となり、発電効率の向
上を達成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のヒートパイプを用いた熱
電発電装置の具体的構成を図面を参照して詳細に説明す
る。本発明の熱電発電装置は、図４に示す基本的な熱電
発電装置と同様、高温側接触部(31)及び低温側接触部(3
2)を有する熱電モジュール(30)と、熱電モジュールの高
温側接触部(31)へ熱を供給するヒートパイプ(40)と、熱
電モジュールの低温側接触部(32)を冷却する冷却装置(5
0)を具えており、熱電モジュール(30)で発生した熱起電
力は、例えばインバータ(22)(図１参照)に送られ、商用
電源の電圧に変換される。
電発電装置の具体的構成を図面を参照して詳細に説明す
る。本発明の熱電発電装置は、図４に示す基本的な熱電
発電装置と同様、高温側接触部(31)及び低温側接触部(3
2)を有する熱電モジュール(30)と、熱電モジュールの高
温側接触部(31)へ熱を供給するヒートパイプ(40)と、熱
電モジュールの低温側接触部(32)を冷却する冷却装置(5
0)を具えており、熱電モジュール(30)で発生した熱起電
力は、例えばインバータ(22)(図１参照)に送られ、商用
電源の電圧に変換される。
【００１１】熱電モジュール(30)の一例として、図２に
示されるように、一対の電極板(33)(33)の間に接合され
たｐ型熱電素子(34)とｎ型熱電素子(35)が平板状に縦横
に並べられ、隣り合う電極板どうしが半田(36)により電
気的に直列接続されたものが使用される。電極板(33)(3
3)の上には、セラミック等からなる基板が接合され、高
温側接触部(31)と低温側接触部(32)を構成している。電
気的直列回路の基端と終端となる熱電素子には、リード
線(37)が取り付けられる。
示されるように、一対の電極板(33)(33)の間に接合され
たｐ型熱電素子(34)とｎ型熱電素子(35)が平板状に縦横
に並べられ、隣り合う電極板どうしが半田(36)により電
気的に直列接続されたものが使用される。電極板(33)(3
3)の上には、セラミック等からなる基板が接合され、高
温側接触部(31)と低温側接触部(32)を構成している。電
気的直列回路の基端と終端となる熱電素子には、リード
線(37)が取り付けられる。
【００１２】熱電素子の材料は特に限定されるものでな
く、熱源の温度に応じて、約３００〜約６００℃の温度
で良好な熱起電力特性を示すＰｂ−Ｔｅ系の熱電材料、
常温〜約３００℃の温度で良好な熱起電力特性を示すＢ
ｉ−Ｔｅ系の熱電材料などを使用することができる。例
えば、Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料では、ｐ型熱電素子とし
て、(Ｂｉ2Ｔｅ3)1-X(Ｓｂ2Ｔｅ3)Xであり、ｘが０.７
〜０.８５のもの、ｎ型熱電素子として、(Ｂｉ2Te3)1-X
(Ｂｉ2Ｓｅ3)Xであり、ｘが０.０５〜０.１５のものを
用いることができる。
く、熱源の温度に応じて、約３００〜約６００℃の温度
で良好な熱起電力特性を示すＰｂ−Ｔｅ系の熱電材料、
常温〜約３００℃の温度で良好な熱起電力特性を示すＢ
ｉ−Ｔｅ系の熱電材料などを使用することができる。例
えば、Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料では、ｐ型熱電素子とし
て、(Ｂｉ2Ｔｅ3)1-X(Ｓｂ2Ｔｅ3)Xであり、ｘが０.７
〜０.８５のもの、ｎ型熱電素子として、(Ｂｉ2Te3)1-X
(Ｂｉ2Ｓｅ3)Xであり、ｘが０.０５〜０.１５のものを
用いることができる。
【００１３】ヒートパイプ(40)は、熱源(10)の中に配置
される第１の部分(40A)と、熱源(10)の外に配置される
第２の部分(40B)に分かれている。第２の部分(40B)の先
端側は、作動流体の熱により熱電モジュールの高温側接
触部(31)を加熱する熱放出部(42)となる。熱源(10)とし
て、例えば、ごみ焼却炉や工業用加熱炉等の廃ガスを利
用することができる。ヒートパイプ(40)は、熱電モジュ
ールの高温側接触部への熱供給量を確保するために、一
般的には、図３に示されるように複数本を並べて配置さ
れる。ヒートパイプ(40)はインコネル又はステンレス鋼
製であり、熱放出部(42)は、熱伝導率にすぐれる銅ブロ
ック(43)に中に収容されている。銅ブロック(43)の一方
側の全面が熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)に当
てて取り付けられる。ヒートパイプとして、直径約５１
mm(２インチ管)、肉厚３mmのものが一例として考えられ
るが、材質、寸法、配列等については、熱電モジュール
の仕様に応じて適宜定められる。ヒートパイプ(40)の作
動流体として、好ましくはジフェニルエーテルを主成分
とする液体が使用される。
される第１の部分(40A)と、熱源(10)の外に配置される
第２の部分(40B)に分かれている。第２の部分(40B)の先
端側は、作動流体の熱により熱電モジュールの高温側接
触部(31)を加熱する熱放出部(42)となる。熱源(10)とし
て、例えば、ごみ焼却炉や工業用加熱炉等の廃ガスを利
用することができる。ヒートパイプ(40)は、熱電モジュ
ールの高温側接触部への熱供給量を確保するために、一
般的には、図３に示されるように複数本を並べて配置さ
れる。ヒートパイプ(40)はインコネル又はステンレス鋼
製であり、熱放出部(42)は、熱伝導率にすぐれる銅ブロ
ック(43)に中に収容されている。銅ブロック(43)の一方
側の全面が熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)に当
てて取り付けられる。ヒートパイプとして、直径約５１
mm(２インチ管)、肉厚３mmのものが一例として考えられ
るが、材質、寸法、配列等については、熱電モジュール
の仕様に応じて適宜定められる。ヒートパイプ(40)の作
動流体として、好ましくはジフェニルエーテルを主成分
とする液体が使用される。
【００１４】図１を参照すると、冷却装置(50)は、内部
を冷却水が循環する導管(51)と、冷却水を冷却する冷却
塔(54)を具えており、導管(51)は、熱電モジュール(30)
の低温側接触部(32)を冷却するための冷却部(52)を有し
ている。導管(51)には、冷却水を循環させる循環ポンプ
(57)が配備される。導管(51)の冷却部(52)は、熱電モジ
ュール(30)の低温側接触部(32)との接触面積を大きくし
て熱交換効率を高めるために、図３に示される如く蛇行
した管の形態にすることが望ましい。なお、冷却装置(5
0)は、上述の水冷方式に限らず、必要に応じて空冷方式
にすることも可能である。
を冷却水が循環する導管(51)と、冷却水を冷却する冷却
塔(54)を具えており、導管(51)は、熱電モジュール(30)
の低温側接触部(32)を冷却するための冷却部(52)を有し
ている。導管(51)には、冷却水を循環させる循環ポンプ
(57)が配備される。導管(51)の冷却部(52)は、熱電モジ
ュール(30)の低温側接触部(32)との接触面積を大きくし
て熱交換効率を高めるために、図３に示される如く蛇行
した管の形態にすることが望ましい。なお、冷却装置(5
0)は、上述の水冷方式に限らず、必要に応じて空冷方式
にすることも可能である。
【００１５】本発明の熱電発電装置は、図１に示される
ように、ヒートパイプ(40)の第２の部分(40B)に、熱電
モジュールの高温側接触部への熱供給温度を制御するた
めの温度制御手段(60)を設けている。温度制御手段(60)
は、ヒートパイプ(40)の第２の部分(40B)の管路に配備
された弁装置(65)と、熱電モジュール(30)の高温側接触
部(31)に接続された温度検知器(62)と、弁装置及び温度
検知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて弁装置
の開閉を指令する温度制御器(64)を具えている。
ように、ヒートパイプ(40)の第２の部分(40B)に、熱電
モジュールの高温側接触部への熱供給温度を制御するた
めの温度制御手段(60)を設けている。温度制御手段(60)
は、ヒートパイプ(40)の第２の部分(40B)の管路に配備
された弁装置(65)と、熱電モジュール(30)の高温側接触
部(31)に接続された温度検知器(62)と、弁装置及び温度
検知器に連繋され温度検知器の出力信号に応じて弁装置
の開閉を指令する温度制御器(64)を具えている。
【００１６】図１では、５本のヒートパイプ(40)を示し
ており、(a)(b)(c)(d)(e)の符号が付してある。なお、
ヒートパイプの本数は、必要とされる熱量に応じて適宜
定められるものである。また、弁装置(65)は、必ずしも
全てのヒートパイプ(40)に設けなくてもよい。弁装置(6
5)として、電磁シールド型の回転弁、ベローズ型の直線
導入弁を用いることができる。また、弁装置は、ヒート
パイプの本数が多いときはオン−オフ式のものが好まし
く、ヒートポンプの本数が少ないときは弁開度を調節で
きるものを使用することもできる。
ており、(a)(b)(c)(d)(e)の符号が付してある。なお、
ヒートパイプの本数は、必要とされる熱量に応じて適宜
定められるものである。また、弁装置(65)は、必ずしも
全てのヒートパイプ(40)に設けなくてもよい。弁装置(6
5)として、電磁シールド型の回転弁、ベローズ型の直線
導入弁を用いることができる。また、弁装置は、ヒート
パイプの本数が多いときはオン−オフ式のものが好まし
く、ヒートポンプの本数が少ないときは弁開度を調節で
きるものを使用することもできる。
【００１７】次に、図１に示す実施例に基づいて、温度
制御手段(60)の動作を説明する。温度検知器(62)から温
度制御器(64)へ送信される出力信号が設定温度未満のと
き、全ての弁装置(65)(a)、(65)(b)、(65)(c)、(65)
(d)、(65)(e)が開状態となるように設定する。温度検知
器(62)から温度制御器(64)へ送信される出力信号が設定
温度以上のとき、温度制御器(64)から第１の弁装置(65)
(a)に対して「閉」の信号が送られ、第１の弁装置(65)
(a)は閉状態となる。所定時間経過した後、温度検知器
(62)から温度制御器(64)へ送信される出力信号がまだ設
定温度以上のとき、温度制御器(64)は次に第２の弁装置
(65)(b)に対して「閉」の信号を送り、第２の弁装置(6
5)(b)も閉状態となる。一方、温度検知器(62)から温度
制御器(64)へ送信される出力信号が設定温度未満となっ
たとき、温度制御器(64)は第１の弁装置(65)(a)に対し
て、「開」の信号を送り、第１の弁装置(65)(a)は開状
態となる。
制御手段(60)の動作を説明する。温度検知器(62)から温
度制御器(64)へ送信される出力信号が設定温度未満のと
き、全ての弁装置(65)(a)、(65)(b)、(65)(c)、(65)
(d)、(65)(e)が開状態となるように設定する。温度検知
器(62)から温度制御器(64)へ送信される出力信号が設定
温度以上のとき、温度制御器(64)から第１の弁装置(65)
(a)に対して「閉」の信号が送られ、第１の弁装置(65)
(a)は閉状態となる。所定時間経過した後、温度検知器
(62)から温度制御器(64)へ送信される出力信号がまだ設
定温度以上のとき、温度制御器(64)は次に第２の弁装置
(65)(b)に対して「閉」の信号を送り、第２の弁装置(6
5)(b)も閉状態となる。一方、温度検知器(62)から温度
制御器(64)へ送信される出力信号が設定温度未満となっ
たとき、温度制御器(64)は第１の弁装置(65)(a)に対し
て、「開」の信号を送り、第１の弁装置(65)(a)は開状
態となる。
【００１８】前述のＢｉ−Ｔｅ系熱電素子を使用した場
合について説明すると、熱電モジュールの高温側接触部
の操業温度を例えば２９０℃に設定する。温度検知器か
ら温度制御器へ送信される出力信号が２９０℃以上のと
き、第１の弁装置(65)(a)が閉じる。このため、熱電モ
ジュールの高温側接触部へ供給される熱量は少なくな
り、高温側接触部(31)の温度も降下する。所定時間(例
えば、１分)経過した後、再び、温度検知器から温度制
御器へ送信される出力信号が２９０℃以上のとき、さら
に第２の弁装置(65)(b)が閉じられ、熱電モジュールの
高温側接触部(31)へ供給される熱量はさらに少なくな
る。このように、高温接触部の温度が２９０℃以上を越
えるときは、ヒートパイプ(40)の弁装置(65)が順次閉じ
られるので、熱電素子の温度が３００℃を越えることは
殆んどなく、熱電素子の過熱による劣化を防止できる。
一方、温度検知器から温度制御器に対して送信される出
力信号が２９０℃未満のとき、一旦閉じた弁装置(65)が
順次開かれていくので、速やかに設定温度に到達するの
で、低温側接触部(32)との温度差を確保することがで
き、所望の発電効率を確保できる。
合について説明すると、熱電モジュールの高温側接触部
の操業温度を例えば２９０℃に設定する。温度検知器か
ら温度制御器へ送信される出力信号が２９０℃以上のと
き、第１の弁装置(65)(a)が閉じる。このため、熱電モ
ジュールの高温側接触部へ供給される熱量は少なくな
り、高温側接触部(31)の温度も降下する。所定時間(例
えば、１分)経過した後、再び、温度検知器から温度制
御器へ送信される出力信号が２９０℃以上のとき、さら
に第２の弁装置(65)(b)が閉じられ、熱電モジュールの
高温側接触部(31)へ供給される熱量はさらに少なくな
る。このように、高温接触部の温度が２９０℃以上を越
えるときは、ヒートパイプ(40)の弁装置(65)が順次閉じ
られるので、熱電素子の温度が３００℃を越えることは
殆んどなく、熱電素子の過熱による劣化を防止できる。
一方、温度検知器から温度制御器に対して送信される出
力信号が２９０℃未満のとき、一旦閉じた弁装置(65)が
順次開かれていくので、速やかに設定温度に到達するの
で、低温側接触部(32)との温度差を確保することがで
き、所望の発電効率を確保できる。
【００１９】本発明のヒートポンプを用いた熱電発電装
置は、上記のように構成したから、熱電モジュールの高
温側接触部へ常に最大限の熱を供給することができるの
で、高温側接触部と低温側接触部の温度差を大きくする
ことができ、かつ、熱電素子の過熱による性能劣化を防
止できる。
置は、上記のように構成したから、熱電モジュールの高
温側接触部へ常に最大限の熱を供給することができるの
で、高温側接触部と低温側接触部の温度差を大きくする
ことができ、かつ、熱電素子の過熱による性能劣化を防
止できる。
【図１】本発明のヒートパイプを用いた熱電発電装置を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図２】熱電モジュールの概略構成を一部破断して示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】ヒートパイプ、熱電モジュール及び冷却装置の
要部を示す斜視図である。
要部を示す斜視図である。
【図４】ヒートパイプを用いた基本的な熱電発電装置を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
(10) 熱源 (30) 熱電モジュール (31) 高温側接触部 (32) 冷温側接触部 (40) ヒートパイプ (40A) 第１の部分 (40B) 第２の部分 (42) 熱放出部 (50) 冷却装置 (62) 温度検知器 (64) 温度制御器 (65) 弁装置
Claims (2)
- 【請求項１】 高温側接触部(31)及び低温側接触部(32)
を有する熱電モジュール(30)と、熱源(10)の中に配置さ
れる第１の部分(40A)及び熱源(10)の外に配置される第
２の部分(40B)を有し、第２の部分(40B)の熱放出部(42)
にて熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)を加熱する
ヒートパイプ(40)と、熱電モジュール(30)の低温側接触
部(32)を冷却する冷却装置(50)を具え、熱電モジュール
(30)の高温側接触部(31)と低温側接触部(32)との間に生
じた温度差により熱電発電を行なう熱電発電装置におい
て、ヒートパイプ(40)の第２の部分(40B)に、熱電モジ
ュール(30)の高温側接触部(31)への熱供給温度を制御す
るための温度制御手段(60)を設けたことを特徴とするヒ
ートパイプを用いた熱電発電装置。 - 【請求項２】 温度制御手段(60)は、ヒートパイプ(40)
の第２の部分(40B)の管路に配備された弁装置(65)と、
熱電モジュール(30)の高温側接触部(31)に接続された温
度検知器(62)と、弁装置(65)及び温度検知器(62)に連繋
され温度検知器(62)の出力信号に応じて弁装置(65)の開
閉を指令する温度制御器(64)を具えている請求項１に記
載のヒートパイプを用いた熱電発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9189986A JPH1141863A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | ヒートパイプを用いた熱電発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9189986A JPH1141863A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | ヒートパイプを用いた熱電発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141863A true JPH1141863A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16250486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9189986A Withdrawn JPH1141863A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | ヒートパイプを用いた熱電発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1141863A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183456B1 (en) * | 2002-05-23 | 2012-05-22 | Jon Murray Schroeder | Thermoelectric device with make-before-break high frequency converter |
| EP2543948A1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-09 | Linde Aktiengesellschaft | Heat exchanger |
| JP2014525226A (ja) * | 2011-06-29 | 2014-09-25 | ローズマウント インコーポレイテッド | ワイヤレスデバイス用一体型熱電発電装置 |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP9189986A patent/JPH1141863A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183456B1 (en) * | 2002-05-23 | 2012-05-22 | Jon Murray Schroeder | Thermoelectric device with make-before-break high frequency converter |
| JP2014525226A (ja) * | 2011-06-29 | 2014-09-25 | ローズマウント インコーポレイテッド | ワイヤレスデバイス用一体型熱電発電装置 |
| JP2017127186A (ja) * | 2011-06-29 | 2017-07-20 | ローズマウント インコーポレイテッド | ワイヤレスデバイス用一体型熱電発電装置 |
| US9755129B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-09-05 | Rosemount Inc. | Integral thermoelectric generator for wireless devices |
| EP2543948A1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-09 | Linde Aktiengesellschaft | Heat exchanger |
| US8763409B2 (en) | 2011-07-07 | 2014-07-01 | Linde Aktiengesellschaft | LNG (liquefied natural gas) and LIN (liquid nitrogen) in transit refrigeration heat exchange system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |