JPS60249878A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って、熱エ
ネルギーを熱源から直接電気エネルギーへ変換り−る熱
電式発電機に関するものである。特に、本発明は熱電式
発電機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貞通口（Ｆ　
ｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）構造を有するような熱雷式発電
機に関する。本発明の貫通目構造は、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 熱電式発電機の例とその作動原理は米国特許第３．４０
４．０３６号および 第４，０９４．．８７７号とに記載されておりそれらの
開示覆るところを水門ｍ書において参考として編入する
ものとづる。［ナトリウム熱エンジン−１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
発電機には仙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発電機の例示として
記載されるものである。

す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っているのが一般的
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の反応域中の液体す１
〜リウムの温度をある高温（［２）までＬげ、それに対
応する高い恭気圧（Ｐ２）が固体電解質問にナトリウム
蒸気の差圧を発生させる。この差圧に対応してす１−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ずるナトリウムイオンは固
体電解質を通って移動覆る。外部負荷を通過してぎた電
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っ
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磁ポンプによって第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。電解質問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Ｐｌ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。

これらの発電機から電力を抜出づためには、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雷式発
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。

貫通目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っている必要がある。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
のを使用づ−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
とを結合する貫通ロ密ト１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１ノ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、真ちゅう物質が管を密封するのに用
いられる。

米国特許第３．８４７．６７５号においてシャルマ（Ｓ
ｈａｒｍａ　）は、溶融塩電池の容器をＤ通りる電気リ
ード線のまわりを囲む△１２０３のセラミック製鞘を使
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。ジョンセ
ン（Ｊ　ｏｎｓｓｅｎ）に勺えられた米国特許第３，０
０５，８６５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１，３７９．８５４号においてデイニン
（［）　１ｎｉｎ）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
国特狛第６８７，１２１号においてカレンダー（（：、
　ａＪｌｅｎｄｅｒ）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。　−１低圧空間を規定する
壁面のそれぞれ異った部分は熱源に接「られる時には高
温（７００°〜１０００’ｃ）に、あるいは凝縮器また
は熱のシンり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、１−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
切っ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
池の員電位側であるので、この液膜は電池をショー１−
さけ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ョー１へを
起させるような液体アルカリ金属が凝縮りるようなこと
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１ヘ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。

本発明の詳細説明 第２反応域を少なくとも部分的には囲む壁より成る第２
反応域を囲む手段、（３）（ａ）第１と第２の反応域を
分離しそれらを実質的に完全に包囲づるものであって、
しかも（ｂ）アルカリ金属元素とその化合物に本質的に
不透過性であるが当該アルカリ金属の陽イオンに関して
はイＡーン的に伝導性であるイオン透過性固体電解質よ
りなる反応域分離板、（４）第１反応域内にありまた固
体電解質内を通過する流体（すなわち、液および／また
はガス）中にあるアルカリ金属元素、（５）固体電解質
と電気的に接触しておりかつアルカリ金属蒸気を通過さ
せるに十分に透過性である、第２反応器内の電極、（６
）第１反応域内のアルカリ金属元素と第２反応域内の正
の電極との間の電子の流れを通り手段であつＣ、この手
段は正の電極と第２反応域への外部負荷との間に位置す
る導線より成る手段、（７）第１の反応域へアルカリ金
属を導入する手段、（８）第２反応域の最低温度より、
少なくども１００℃高い第１反応域温１印を維持する手
段、および（９）導線に対する完全密封の貫通口より成
り、この貫通口は、 （ａ　）　導線のまわりに実質的に同心円的に置かれた
電気絶縁セラミック管であって、しかも（１）壁から突
出ており（ｉｉ＞発電機の操作中にアルカリ金属の凝縮
を防ぐために熱源に４一分近くの第２反応域にその端を
位置させているセラミック管、 （ｂ）　それぞれ電気的には接触していず、セラミック
管の外部表面のまわりに望ましくは同心円的に配列され
た第１と第２の金属管であって、しかも第１の金属管は
（ｉ）発電機の壁の外の一点から壁を通してセラミック
管の軸上に沿って伸びており（　ｉｉ）発電機の外側の
一点においてセラミック管に完全に密封されており、第
２の金属管は第１の金属管から軸上に間隔をおいて配置
され、壁の外部に位置されしかもその第２の金属管の一
端はセラミック管の外端にごく近接して位置され、その
他端はけラミック管へ完全に密封されているが如き第１
と第２の金属管、および （Ｃ）　第２の金属管の一端に電線を完全に１１止する
ための、望ましくは金属のキャップより成る手段、より
成ることを特徴とする熱源から電気エネルギーへ熱エネ
ルギーを変換するのに適用される熱電式発電機に関り−
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。

回路がショー１〜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、しばしば従来釣具通口
の密封を破壊力るような発電機の高温と常温どの間の熱
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
なく受りるようになる。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「
］の位置を１冷い壁」にｄ３　＜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図を参照づ−ることによって説明すること
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
ラミックなどによる筒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、ポルＩ−１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
る手段によって作られている。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２である。

筒２には、アルカリ金属７、望ましくはす１−リウムが
部分的にあるいは一杯に充填され−Ｃいる。固体電解質
筒２の外表面の部分には、ナトリウムを通ずに十分なほ
ど透過性の、しかも電気通ず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ｌ４ｉ３
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坤ざで示されている
。筒１には、弁５を有づ−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
力を減するために導管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っている。

特に、熱電式発電機は、筒１の最低温度の少なくとも１
００℃高く、筒２内のナトリウム温度を維持づるように
熱を受イ」【ノ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器＠（図示
されていす）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っては既知である。

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Ｉａ壁へ取付（プられている。別法としては、負
のリード線は覆い板９から伸びる化学的耐性の金属線（
図示されていず）でもよい。外部回路への正のリード線
１０、例えば銅線は、筒１の底壁を通って外に伸びる電
気的に絶縁されたり１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
どして考えられている。

装置を作動させるにあたっては、導管４を経てポンプ手
段によって筒１が約０．１丁ｏｒｒ　、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。＠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
づることによって上げられる。一方他の発？［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っ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間の電位
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って、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ｌこ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って
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ノＪり金属は、覆い板９がら簡
２へ伸びる返送管路１４から成る手段によって筒２の第
１反応域へ戻してよい。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百２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（Ｔｈｏｍａ
ｓ　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１という名称で共願した米国特許
出願に記載の発明におｔノ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らのならば、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、
セラミック、または多結晶セラミック物質でよい。多く
のセラミックスのうち、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ず
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４．０９４．８７７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っている。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
沢性塗布膜より成ろうすい導電性層、あるいはスパッタ
リング又は参考として水明ｍ書に引用するけイラント （３ａｉｌｌａｎｔ　）らに与えられた米国特許第４．
０４９．８７７号に記載のような手段によって作られた
、モリブデンの膜によっ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−−−〕の実施態様を示１ものである
が、熱電式発電機の他の実ＩＭ態様も同様に有用である
。例えば発電機には丁っ以１−の電解質廿素が直列につ
ながれていてもよく、電線の貫通口と正の導線は壁の仙
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図を参照づることによって最もよく理解さ
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＠された電気絶縁材セラミック管
２１より成る。このセラミック管２１が発電機の壁２２
を貫通している。セラミック管１の外表面一［のまわり
に同軸上に配置されているのは金属管２３ど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は壁を通って発電機の壁２２の外側の点からセ
ラミック管２１に沿って軸方向に伸び、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りられている
。例えは、ステンレス鋼より成る金属溶接フラノン２８
が採用され得るが、これはニッケルベースのろうイ１け
密封利手段によって第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２３
ａでセラミック管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はセラミック管の外端２１ｂに近接して位置し、
この金属管の他端２４ａはセラミック管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はラミック物質のよう
なセラミックと金属との密閉材によって、それぞれ２３
ａＪ３よび２４ａの位置でＬ！シミツク管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
キャッ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ッケルろうのよう
な密封材でできていてしよい。

セラミック管に相対的な管２３ｄ３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ック
管の長さにほぼ等しく、セラミック管のこの部分に構造
的安定性を賦与覆るようにすることが望ましい。管２３
は壁２２の外へ突出しており、そのために管２３とセラ
ミック管との金属−セラミッ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
ック間密封部が受【）るであろう熱リイクルが軽減され
る。さらに、管２３ど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」−分にとら
なければならない。管２４の長さは変つＣもよく、セラ
ミック管２１ｂ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。

セラミック管と金属管は反対方向に等質な司法であり、
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ａ３よび導線に対する半径り向に等質な
寸法によっ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４Ｍ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
ャップ２５を右しているのが望ましい。金属キャップ２
５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、例えばニッケルを基本とするろうのような好適な密
封材によって、第２の金属管おＪ、び導線両者へ密封し
て取付けられている。

セラミック管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、少なくともセラミック管の端２１
ａ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
。セラミック管を発電機の第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１トされ、さらに導線と金属管２３との
間に橋がかつて容器をショ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ｔＪ得られる。このセラミック絶縁管は密疫が
高く耐火性で、高温のアル７Ｊり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（Ｋ
ＯＶａｒ）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ど３４はセラミック管３１
のまわりに配置されている。端のキャップ３５は導線３
６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、セラミック管４１は
導線４６のまわりに配置されている。端のキ曳７ツ１４
５は導線４６に完全に密封されている。溶接フランジ４
８は第１の金属＠４３ど発電機壁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’７１−　、ここでは絶縁セラミック管を包
囲する第１と第２の金属管は半径方向に内側へ（第３図
におりるフランジ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４３ａおよび４４ａのように）曲げられた
フランジを有しており、そこのフランジの端においてセ
ラミック管に固着される。これらのフランジのおかげで
、セラミッ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っている。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
態様においでは、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、密封材が金属管フーノンジ
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ック部品の組成は、熱膨
張性がほぼ等しくなるＪ：うに選ばれる。

しかし、本発明の貫通口の設計にｊ；つては、セラミッ
クー金局間の密封部は容器の高い作動温度にさらされな
いので密封部は熱ザ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。従って本発明の導線貫通［
１にお（プる部品の一致性は、従来的貫通口におけるも
のど比べて臨界的でないので、ニッケルやステンレス鋼
のような高膨張性ではあるが、伯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。セラミック管、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図の設計に従っ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（０，Ｄ、）０．２５
０インチ肉厚０．０１０インチであった。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ハ
ーフォールズ゛（１３ｅａｖｅｒ　Ｆａｌｌｓ）　、？
タダネル　レ−ノラクｉ−リ−（Ｍｃ　Ｄａｎｅｌ　Ｒ
ｅｆｒａｃｔｏｔ”ｙ　＞社の９９８級ものであった。

寸法はＯ，Ｄ、が嬬２１９インチ、内径（１，Ｄ、）が
０．１０９インチ、長さが６．０インチであった。中心
の導線１まＯ，Ｄ。

０．１００インチのく無酸素高伝導率の）銅線あった。

端のキャップと溶接フランジ（第３図の３８）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インチであった。

この導線貫通口を組立てるかめに、溶接フランジと端の
キャップがセラミックー金属間密封がなされるべき端か
らそれぞ１．５インチのところで第１と第２のタンタル
管に真空ろう付すされた。

このろう伺は材は商品名＃１２５　ニクロブラズ（Ｎ　
１ｃｒｏｂｒａｚ）で、ミシガン州デトロイトのウオー
ル　コルモノイ　コーボレーテイド（ＷａｌｌＣｏｌｍ
ｏｎｏｙ　Ｃａｒｐ　、　）かう入手可能テアル。次ニ
貫通ロ部分が第３図に示されるように組立てられ、銅の
導線が端のキャップの孔へニクロブラズＬＭ（ウオール
　］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ック管との間の空所に流し込
むことによって、アルミナ管へ密着された。ガラスの組
成はＣａ０　３６．４％、Ａｊ！２０３４．５％、Ｍｏ
Ｏ４，７％およびＢａＯ１３，９％であった。密封温度
は約１４００℃であった。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って溶
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、この貫通目部分の密封
部は約２５０℃の温度であった。このｉ置は出力電流２
０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１ユ ような変形のすべては、本発明の範囲の含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による貫通口を右Ｊ−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面図で示して
いる。 第３図と第４図は、本発明の貫通口ＭＩＪ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・・・セラミック管２２・・・発電ｌｌ壁
　２３．２４・・・金属管２５・・・金属製キャップ　
２６・・・導線３２・・・発電機壁　３３．３４・・・
金属管３５・・・キャップ　３６・・・導線 ３７・・・密封材　３８・・・溶接フランジ４１・・・
セラミック管　４２・・・発電機壁４３・・・金属管　
４７・・・密封材 ４８・・・溶接フランジ 代理人　浅　村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　熱源からの熱エネルギーを電気１ネルギーへ転換
   づるのに用いられる熱電式発電機において、（１）　第
   １反応域を囲む手段、 （２）　第２反応域を囲む手段であって、少なくともこ
   の第２反応域を部分的に囲む壁から成っている第２反応
   域を囲む手段、 （３）　（ａ）当該第１反応域と第２反応域の容器を分
   離しかつ実質的にこの容器を完全ならしめ、 （ｂ）　アルカリ金属およびその化合物に対して本質的
   に不透過性であって当該アルカリ金属の陽イオンに関し
   てはイオン的には伝導性である陽イオン伝導性固体電解
   質より成る反応域分離板、 （４）　当該第１反応域にあって当該固体電解質と流体
   的に通ずるアルカリ金属元素、 （５）　第２反応域内にあ゛つて固体電解質と電気的に
   接触し、しかもアルカリ金属蒸気を通過さゼ得るに十分
   な透過性を有する電極、（６）　第１反応域内のアルカ
   リ金属元素と当該電極との間の電子流を伝導する手段で
   あって、当該電極と第２反応域の外側の負荷との間に位
   置づる導線より成る伝導手段、（７）　当該アルカリ金
   属を当該第１反応域へ導入する入［１手段、 （８）　第２反応域の最低温度より少なくとも１００℃
   を超えるように第１反応域の温度を維持する手段、 （９）　当該導線のための完全密封具通口構造であって
   、 （ａ　）　当該導線のまわりに同心円的に置かれｌζ電
   気絶縁セラミック管であって、しかも（１）当該壁から
   突出しており（１１）発電機の操作中に当該アルカリ金
   属の凝縮を防ぐために十分な温度に少なくとも当該セラ
   ミック管の一端が熱せられるように熱源に十分近く第２
   反応域にその端を位置させているセラミック管、 （ｂ）　それぞれ電気的には接触していす、当該セラミ
   ック管の外部表面のまわりに配置された第１と第２の金
   属管であって、しかも当該第１金属管は（１）当該発電
   機の当該壁の外の一点から当該壁を通してセラミック管
   の軸上に沿って伸びており、そしてその壁と完全密封を
   形成しており（１１）当該発ＩＩＩの外側の一点におい
   て当該セラミック管に完全に密封されており、当該第２
   金属管は当該第１金属管から軸上に間隔をおいて配置さ
   れ当該壁の外部の当該セラミック管の軸上に沿って伸ひ
   ておりしかも当該第２金属管の一端は当該セラミック管
   の外端にごく近接して位置され、その細端は当該セラミ
   ック管へ完全に密封されているが如き第１と第２の金属
   管、および （Ｃ）　当該第２金属管の当該一端に当該電線を完全に
   密封するための手段、より成ることを特徴どＪる熱電式
   発電機。 ２、　当該第１ａ３よび第２金属管の端から半径方向に
   外側へフランジが伸びており、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項に記載の発電機。 ３、　当該第１金属管の最も近いところで当該第２金属
   管の端から半径方向の外側へフランジが伸びており、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
   の端から内側へフランジが伸びていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載発電機。 ４、　絶縁セラミック管がアルファ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項に記載の発電Ｉ
   ｌ。 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
   の発電機。 ６、　絶縁ガラス、絶縁ガラス−セラミック、または活
   性金属ろうから選ばれる密月材によって当該第１金属管
   または第２金属管が当該セラミッ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項に記載の発電機。 ７、　絶縁ガラスまたはガラス−セラミックから選択さ
   れる密封Ｉににって当該セラミック管が第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項に記載の発電機。 ８、　導線を第２金属管へ完全に密封する手段が金属製
   の端のキャップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の発電機。 ９、　当該金属製の端のキャッ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項に記載の発電機
   。 １０、当該金属製の端のキャップが第２金属箆・と導線
   とにニッ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　ＩＱに記載の発電機。