WO2015015688A1 - 熱発電ユニットおよび熱発電システム - Google Patents

熱発電ユニットおよび熱発電システム Download PDF

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WO2015015688A1
WO2015015688A1 PCT/JP2014/003091 JP2014003091W WO2015015688A1 WO 2015015688 A1 WO2015015688 A1 WO 2015015688A1 JP 2014003091 W JP2014003091 W JP 2014003091W WO 2015015688 A1 WO2015015688 A1 WO 2015015688A1
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thermoelectric
thermoelectric generation
container
tubes
thermoelectric generator
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PCT/JP2014/003091
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草田　英夫
勉 菅野
章裕 酒井
宏平 高橋
洋正 玉置
山田　由佳
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • thermoelectric generator unit including a thermoelectric conversion element that converts heat into electric power.
  • present disclosure also relates to a thermoelectric generation system including a plurality of thermoelectric generation units.
  • thermoelectric conversion element is an element that can convert heat into electric power or electric power into heat.
  • a thermoelectric conversion element formed from a thermoelectric material exhibiting the Seebeck effect can obtain thermal energy from a heat source having a relatively low temperature (for example, 200 ° C. or less) and convert it into electric power. According to the thermoelectric generation technology using such a thermoelectric conversion element, it is possible to recover and effectively use the heat energy that has been discarded in the surrounding environment in the form of steam, hot water, exhaust gas, etc. Is possible.
  • thermoelectric generator a thermoelectric conversion element formed from a thermoelectric material
  • a general thermoelectric generator has a so-called “ ⁇ -type structure” in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor having different electrical polarities of carriers are combined (for example, Patent Document 1).
  • a “ ⁇ -type structure” thermoelectric generator a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are electrically connected in series and thermally in parallel.
  • the direction of the temperature gradient and the direction in which the current flows are parallel or antiparallel to each other. For this reason, it is necessary to provide an output terminal on the electrode on the high temperature heat source side or the low temperature heat source side. Therefore, in order to electrically connect a plurality of thermoelectric generators each having a “ ⁇ -type structure” in series, a complicated wiring structure is required.
  • Patent Document 2 discloses a thermoelectric generator having a laminate in which a bismuth layer and a metal layer made of a metal different from bismuth are alternately laminated between a first electrode and a second electrode facing each other. Yes.
  • the laminated surface is inclined with respect to the direction of a straight line connecting the first electrode and the second electrode.
  • Patent Document 3 and Non-Patent Documents 1 and 2 disclose tube-type thermoelectric generators.
  • JP 2013-016685 A International Publication No. 2008/056466 International Publication No. 2012/014366
  • thermoelectric generator unit and system using thermoelectric generation technology A practical thermoelectric generator unit and system using thermoelectric generation technology is desired.
  • thermoelectric generator unit has an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and a flow path defined by the inner peripheral surface, and a temperature difference between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • a plurality of thermoelectric generation tubes configured to generate an electromotive force in the axial direction of each thermoelectric generation tube, and a container that accommodates the plurality of thermoelectric generation tubes therein, and a fluid for flowing a fluid therein
  • a container having an inlet and a fluid outlet, a plurality of openings into which each thermoelectric generation tube is inserted, a plurality of conductive members that electrically connect the plurality of thermoelectric generation tubes, a fluid inlet, and a plurality of thermoelectric generation tubes And the shock absorbing member changes the flow direction of the fluid flowing into the container from the fluid inlet.
  • thermoelectric generator unit includes an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and a flow path defined by the inner peripheral surface, and a temperature difference between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • a plurality of thermoelectric generation tubes configured to generate an electromotive force in the axial direction of each thermoelectric generation tube, and a container that accommodates the plurality of thermoelectric generation tubes inside, for flowing a fluid therein
  • a container having a fluid inlet and a fluid outlet, a plurality of openings into which the respective thermoelectric generation tubes are inserted, a conduit having one end connected to the fluid inlet, and a plurality of conductive members electrically connecting the plurality of thermoelectric generation tubes
  • the container has a body portion that surrounds the plurality of thermoelectric generation tubes, and the conduit has an extension line of a central axis of the conduit passing between the plurality of thermoelectric generation tubes and the inner wall of the body portion. Has been placed.
  • thermoelectric generator unit includes an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and a flow path defined by the inner peripheral surface, and a temperature between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • a plurality of thermoelectric generation tubes configured to generate an electromotive force in the axial direction of each thermoelectric generation tube due to a difference, and a container that accommodates the plurality of thermoelectric generation tubes inside, for flowing a fluid therein
  • a container having a fluid inlet and a fluid outlet, a plurality of openings into which the thermoelectric generation tubes are inserted, and a plurality of conductive members that electrically connect the plurality of thermoelectric generation tubes.
  • thermoelectric generator system of the present disclosure is a thermoelectric generator system including a plurality of thermoelectric generator units including a first thermoelectric generator unit and a second thermoelectric generator unit, and each of the first and second thermoelectric generator units includes: A thermoelectric generator unit according to any one of the above, wherein a plurality of first openings communicating with the flow paths of the plurality of thermoelectric generator tubes in the first thermoelectric generator unit, and a plurality of thermoelectric generator tubes in the second thermoelectric generator unit And a plurality of second openings communicating with the flow path.
  • thermoelectric generation unit and system of the present disclosure the practicality of thermoelectric generation is improved.
  • thermoelectric generation tube T which can be used for an exemplary thermoelectric generation unit by this indication.
  • 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an exemplary thermoelectric generator unit 100 according to the present disclosure.
  • FIG. It is a block diagram which shows the example of the structure for giving a temperature difference between the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube T by this indication.
  • thermoelectric generation tube T1 shows typically the example of the electrical connection of the thermoelectric generation tubes T1-T10.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the thermoelectric generator unit 100A shown in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the thermoelectric generator unit 100A shown in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view when the body portion 32 of the container 30 and the first conduit 72a are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the buffer member 70.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the buffer member 70.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the buffer member 70.
  • FIG. It is a perspective view which shows the other example of the buffer member 70.
  • FIG. It is a perspective view which shows the other example of the buffer member 70.
  • FIG. It is a front view which shows the thermoelectric generator unit by other embodiment of this indication. It is a left view of the thermoelectric generator unit 100B shown by FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view when the body portion 32 of the container 30 and the first conduit 72a are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T. It is sectional drawing which shows the aspect of the other connection of the 1st conduit
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a thermoelectric generator unit according to still another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a thermoelectric generator unit according to still another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view when the body portion 32 of the container 30 and the first conduit 72a are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view when the body portion 32 and the second conduit 72b of the container 30 are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T. It is typical sectional drawing which shows the modification of an internal partition. It is a figure (here right view) which shows one of the side surfaces of 100 A of thermoelectric generator units shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing one exemplary shape of the conductive ring-shaped member 56.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the shape of another example of the conductive ring-shaped member 56.
  • thermoelectric generation tube T1 shows the electroconductive ring-shaped member 56 and the thermoelectric generation tube T1.
  • 4 is a cross-sectional view showing a state where an end of a thermoelectric generation tube T1 is inserted into a conductive ring-shaped member 56.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the state by which the edge part of the thermoelectric generation tube T1 was inserted in the electroconductive ring-shaped member 56 and the electroconductive member J1.
  • It is sectional drawing which shows the state by which the elastic part 56r of the conductive ring-shaped member 56 was inserted in the through-hole Jh1 of the conductive member J1.
  • thermoelectric generation tube T which has the chamfering part Cm in an edge part. It is a figure which shows typically the electric current which flows through the thermoelectric generation tube T electrically connected in series. It is a figure which shows typically the electric current which flows through the thermoelectric generation tube T electrically connected in series. It is a figure which shows typically the direction of the electric current in two opening part A61, A62 and its vicinity. It is a perspective view which shows the thermoelectric generation tube which has a polar display on an electrode. It is a perspective view which shows the thermoelectric generation tube which has a polar display on an electrode. It is a figure (left side view) which shows another one of the side surfaces of the thermoelectric generation unit 100A shown by FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a structure for separating a medium in contact with an outer peripheral surface of a thermoelectric generation tube T and a medium in contact with an inner peripheral surface of each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 so as not to be mixed.
  • thermoelectric generation system provided with several thermoelectric generation units.
  • thermoelectric generation system provided with several thermoelectric generation units.
  • thermoelectric generation system provided with several thermoelectric generation units.
  • thermoelectric generation system provided with several thermoelectric generation units.
  • thermoelectric generation system provided with several thermoelectric generation units.
  • thermoelectric power generation system provided with a some thermoelectric power generation unit. It is a figure which shows the other structural example of a thermoelectric power generation system provided with a some thermoelectric power generation unit. It is a figure which shows the other structural example of a thermoelectric power generation system provided with a some thermoelectric power generation unit. It is a block diagram showing an example of composition of an electric circuit with which a thermoelectric generator system by this indication is provided. It is a block diagram which shows the structural example of the form by which the thermoelectric generation system by this indication is used.
  • thermoelectric generation unit of the present disclosure includes a plurality of thermoelectric generation tubes, and each thermoelectric generation tube is defined by an outer peripheral surface, an inner peripheral surface, and an inner peripheral surface. And a flow path.
  • Each thermoelectric generation tube is configured to generate an electromotive force in the axial direction of each thermoelectric generation tube due to a temperature difference between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • the thermoelectric generator unit further includes a container that houses a plurality of thermoelectric generation tubes therein and a plurality of conductive members that electrically connect the plurality of thermoelectric generation tubes.
  • the container has a fluid inlet and a fluid outlet for flowing a fluid therein, and a plurality of openings into which the thermoelectric generation tubes are inserted.
  • a buffer member is provided between the fluid inlet of the container and the plurality of thermoelectric generation tubes. This buffer member changes the flow direction of the fluid flowing into the container from the fluid inlet.
  • the thermoelectric generator unit comprises a conduit having one end connected to the fluid inlet.
  • the container has a body portion surrounding the plurality of thermoelectric generation tubes, and the conduit connected to the fluid inlet has an extension line of the central axis of the conduit between the plurality of thermoelectric generation tubes and the inner wall of the body portion. It is arranged to pass through.
  • the container includes a body portion that surrounds the plurality of thermoelectric generation tubes, and an internal partition that is disposed between the plurality of thermoelectric generation tubes and the body portion.
  • thermoelectric generator unit includes a plurality of thermoelectric generator tubes.
  • a temperature difference is given between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of each thermoelectric generation tube, an electromotive force is generated in the axial direction of each thermoelectric generation tube.
  • each thermoelectric generation tube is accommodated in a container filled with a cold heat medium (for example, cold water), and each heat supply medium (for example, hot water) is supplied to a flow path defined by the inner peripheral surface of each thermoelectric generation tube.
  • the thermoelectric generation tube can generate electric power.
  • heat exchange between the cooling medium and the heating medium is also performed at the same time.
  • the terms “hot” and “cool” in “hot medium” or “cool medium” are not specific levels of the respective media, but relative temperatures between them. Indicates that there is a difference.
  • the “medium” is typically a fluid composed of a gas, a liquid, or a mixture thereof.
  • the “medium” may include a solid such as a powder dispersed in a fluid.
  • the interior of the container that accommodates each thermoelectric generator tube is typically filled with a liquid such as hot water or cold water.
  • the liquid may be discharged from the inside of the container, such as during maintenance of the thermoelectric generator unit, and the container may become empty. Further, immediately after the thermoelectric generator unit is introduced, the container is not filled with the liquid and is empty.
  • empty state refers not only to a state in which the liquid is hardly present in the container, but also to a state in which at least a portion of the thermoelectric generation tube is exposed from the liquid. Including.
  • thermoelectric generator unit container is empty for maintenance.
  • a liquid such as hot water or cold water is introduced into the container in order to resume the operation of the thermoelectric generator unit.
  • the air inside the container is typically discharged by introducing liquid into the container with a relatively high pressure. That is, the flow rate of the liquid introduced into the container when the operation of the thermoelectric generator unit is resumed is relatively large.
  • the flow rate of the liquid introduced into the container of each thermoelectric generator unit is larger than that of the thermoelectric generator unit alone.
  • thermoelectric generation tube When the liquid is introduced into the container while the container is empty, if the pressure of the liquid flowing into the container is high, the flowing liquid may damage the thermoelectric generation tube. Therefore, it is beneficial to prevent the thermoelectric generation tube from being damaged by the liquid flowing into the container. Thereby, for example, when the operation of the thermoelectric generator unit after maintenance is resumed, it is possible to prevent the occurrence of problems due to damage to the thermoelectric generator tube, and the practicality of thermoelectric generation is improved.
  • thermoelectric generator unit Before describing an embodiment of a thermoelectric generator unit according to the present disclosure, a basic configuration and operation principle of a thermoelectric generator used in the thermoelectric generator unit will be described. As will be described later, a tubular thermoelectric generator is used in the thermoelectric generator unit of the present disclosure. However, the operation principle of the tubular thermoelectric generator can be explained for a thermoelectric generator having a simpler shape, which is easier to understand.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a thermoelectric generator 10 having a substantially rectangular parallelepiped shape
  • FIG. 1B is a top view of the thermoelectric generator 10.
  • FIGS. 1A and 1B show an orthogonal X axis, Y axis, and Z axis.
  • the illustrated thermoelectric generator 10 has a structure (laminated body) in which metal layers 20 and thermoelectric material layers 22 are alternately stacked in an inclined state.
  • the shape of the laminate is a rectangular parallelepiped, but the operation principle is the same for other shapes.
  • the first electrode E ⁇ b> 1 and the second electrode E ⁇ b> 2 are provided so as to sandwich the above laminate from the left and right.
  • the laminated surface is inclined by an angle ⁇ (0 ⁇ ⁇ radians) with respect to the Z-axis direction.
  • thermoelectric generator 10 having such a configuration, when a temperature difference is given between the upper surface 10a and the lower surface 10b, heat is preferentially transmitted through the metal layer 20 having higher thermal conductivity than the thermoelectric material layer 22. Therefore, a Z-axis direction component is generated in the temperature gradient of each thermoelectric material layer 22. For this reason, an electromotive force in the Z-axis direction is generated in each thermoelectric material layer 22 by the Seebeck effect, and the electromotive force is superimposed in series in the stacked body. As a result, the first electrode E1 and the second electrode E2 as a whole A large potential difference occurs between them.
  • a thermoelectric generator having the laminate shown in FIGS. 1A and 1B is disclosed in Patent Document 2. The entire disclosure of Patent Document 2 is incorporated herein by reference.
  • FIG. 2 shows a state in which the high temperature heat source 120 is in contact with the upper surface 10a of the thermoelectric generator 10 and the low temperature heat source 140 is in contact with the lower surface 10b.
  • heat Q flows from the high-temperature heat source 120 to the low-temperature heat source 140 via the thermoelectric generator 10, and electric power P can be extracted from the thermoelectric generator 10 via the first electrode E1 and the second electrode E2.
  • the temperature gradient direction (Y-axis direction) and the current direction (Z-axis direction) are orthogonal to each other, and between the pair of electrodes E1 and E2 for taking out electric power. There is no need to give a temperature difference.
  • FIG. 1 shows a state in which the high temperature heat source 120 is in contact with the upper surface 10a of the thermoelectric generator 10 and the low temperature heat source 140 is in contact with the lower surface 10b.
  • heat Q flows from the high-temperature heat source 120 to the low-temperature heat source 140 via the thermoelectric generator 10
  • electric power P can be extracted from the thermoelectric generator 10
  • a mode that the electric power P flows from the left side of a figure toward the right side is shown typically.
  • the flow direction of the electric power P may be opposite to that in FIG. 2 by changing the type of thermoelectric material used.
  • thermoelectric generator Tubular Thermoelectric Generator
  • tube is not distinguished from the term “pipe”, and is interpreted to include both “tube” and “pipe”.
  • thermoelectric generator unit ⁇ Outline of thermoelectric generator unit>
  • FIG. 3A is a perspective view showing an example of the thermoelectric generation tube T.
  • the thermoelectric generation tube T includes a tube body Tb and a pair of electrodes E1 and E2 that are alternately stacked with the metal layer 20 having a through hole in the center and the thermoelectric material layer 22 inclined.
  • a method of manufacturing such a thermoelectric generation tube T is disclosed in Patent Document 3, for example. According to the method disclosed in Patent Document 3, by alternately superposing metal cups having holes at the bottom and thermoelectric material cups having holes at the bottom, and performing plasma sintering in that state, Combine both.
  • the entire disclosure of Patent Document 3 is incorporated herein by reference.
  • thermoelectric generation tube T in FIG. 3A is connected to an internal flow path (hereinafter, also referred to as “internal flow path”) defined by the inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube T, for example, so that a heating medium flows. .
  • internal flow path defined by the inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube T
  • the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube T is brought into contact with the cooling medium.
  • the shape of the thermoelectric generation tube T may be a tube shape and is not limited to a cylinder. In other words, when the thermoelectric generation tube T is cut along a plane perpendicular to the axis of the thermoelectric generation tube T, the shape of the “outer peripheral surface” and the “inner peripheral surface” on the cut surface does not have to be a circle. Any closed curve such as a polygon may be used.
  • the axis of the thermoelectric generation tube T is typically a straight line, but is not limited to a straight line.
  • FIG. 3B is a perspective view illustrating a schematic configuration of an exemplary thermoelectric generator unit 100 according to the present disclosure.
  • the thermoelectric generator unit 100 shown in FIG. 3B includes a plurality of thermoelectric generation tubes T, a container 30 that houses these thermoelectric generation tubes T, and a plurality of conductive members J that electrically connect the thermoelectric generation tubes T. And.
  • ten thermoelectric generation tubes T1 to T10 are housed inside the container 30.
  • the ten thermoelectric generation tubes T1 to T10 are typically arranged substantially parallel to each other, but the manner of arrangement is not limited to this.
  • each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 has an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and an internal flow path defined by the inner peripheral surface.
  • Each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 is configured to generate an electromotive force in the axial direction due to a temperature difference between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface. That is, in each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10, electric power is taken out from the thermoelectric generation tubes T1 to T10 by giving a temperature difference between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
  • thermoelectric generation tubes T1 to T10 For example, from the thermoelectric generation tubes T1 to T10, a thermal medium is brought into contact with the internal flow path in each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10, and a cooling medium is brought into contact with the outer peripheral surface of each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10. Electric power can be taken out. Conversely, the cold medium may be brought into contact with the inner peripheral surface of each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10, and the hot medium may be brought into contact with the outer peripheral surface.
  • the medium in contact with each other is supplied through separate pipes (not shown) and separated so as not to mix.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a configuration for giving a temperature difference between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube T.
  • An arrow H indicated by a broken line in FIG. 4 schematically shows the flow of the heating medium
  • an arrow L indicated by a solid line schematically shows the flow of the cooling medium.
  • the hot medium and the cold medium are circulated by pumps P1 and P2, respectively.
  • a hot medium is supplied to the internal flow paths of the thermoelectric generation tubes T1 to T10, and a cold medium is supplied to the inside of the container 30.
  • heat is supplied to the hot medium from a high-temperature heat source (not shown) (for example, a heat exchanger), and heat is supplied to the low-temperature heat source (not shown) from the cold medium.
  • a high-temperature heat source for example, a heat exchanger
  • the low-temperature heat source it is possible to use steam, hot water, exhaust gas, or the like, which has been conventionally unused and discarded in the surrounding environment at a relatively low temperature (for example, 200 ° C. or less).
  • a relatively low temperature for example, 200 ° C. or less.
  • a higher temperature heat source may be used.
  • the hot and cold media are circulated by the pumps P1 and P2, respectively, but the thermoelectric generator unit of the present disclosure is not limited to such an example.
  • One or both of the hot medium and the cold medium may be discarded from each heat source to the surrounding environment without constituting a circulation system.
  • high-temperature hot spring water that springs out of the ground may be provided as a thermal medium to the thermoelectric generator unit 100, and then used as a hot spring water with a lowered temperature for purposes other than power generation or may be discarded as it is.
  • the cooling medium groundwater, river water, and seawater may be pumped and supplied to the thermoelectric generator unit 100. After these are used as a cooling medium, they may be lowered to an appropriate temperature as necessary and returned to the original water source or discarded in the surrounding environment.
  • thermoelectric generator unit 100 a plurality of thermoelectric generator tubes T are electrically connected via the conductive member J.
  • two thermoelectric generation tubes T arranged adjacent to each other are connected by individual conductive members J.
  • the plurality of thermoelectric generation tubes T are electrically connected in series.
  • the right end portions of the two thermoelectric generation tubes T3 and the thermoelectric generation tube T4 that are most visible in FIG. 3B are connected to each other by the conductive member J3.
  • the left ends of these two thermoelectric generation tubes T3, T4 are connected to other thermoelectric generation tubes T2, T5 by conductive members J2, J4, respectively.
  • FIG. 5 schematically shows an example of electrical connection of the thermoelectric generation tubes T1 to T10.
  • each of the conductive members J1 to J9 electrically connects two thermoelectric generation tubes.
  • the conductive members J1 to J9 are arranged so that the thermoelectric generation tubes T1 to T10 are electrically connected in series as a whole.
  • the circuit formed from the thermoelectric generation tubes T1 to T10 and the conductive members J1 to J9 is traversable.
  • the circuit may include a thermoelectric generator tube connected in part to the circuit, and it is not essential that the circuit be a single stroke.
  • thermoelectric generation tube T1 flows from the thermoelectric generation tube T1 to the thermoelectric generation tube T10.
  • the current may flow from the thermoelectric generation tube T10 to the thermoelectric generation tube T1.
  • the direction of this current is the type of thermoelectric material used for the thermoelectric generation tube T, the direction of the heat flow generated between the inner and outer peripheral surfaces of the thermoelectric generation tube T, the direction of the inclination of the laminated surface in the thermoelectric generation tube T, etc.
  • the connection of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 is determined so that the electromotive forces generated in each of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 are not offset but are superimposed.
  • thermoelectric generation tubes T1 to T10 and the flow direction of the medium (heat medium or cold medium) flowing through the internal flow paths of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 are independent of each other.
  • the flow direction of the medium flowing through the internal flow paths of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 may be common to all, for example, from the left side to the right side in the drawing.
  • FIG. 6A is a perspective view showing one of the thermoelectric generation tubes T provided in the thermoelectric generation system 100 (here, the thermoelectric generation tube T1).
  • the thermoelectric generation tube T1 includes a tube main body Tb1, and a first electrode E1 and a second electrode E2 provided at both ends of the tube main body Tb1, respectively.
  • the tube body Tb1 has a configuration in which the metal layers 20 and the thermoelectric material layers 22 are alternately stacked.
  • the direction of a straight line connecting the first electrode E1 and the second electrode E2 may be referred to as a “stacking direction”. This “stacking direction” coincides with the axial direction of the thermoelectric generation tube.
  • FIG. 6B shows a cross section when the thermoelectric generation tube T1 is cut along a plane including the axis (central axis) of the thermoelectric generation tube T1.
  • the thermoelectric generation tube T1 has an outer peripheral surface 24 and an inner peripheral surface 26.
  • a region defined by the inner peripheral surface 26 forms the flow path F1.
  • each of the outer peripheral surface 24 and the inner peripheral surface 26 has a circular cross-sectional shape perpendicular to the axial direction.
  • these shapes are not limited to a circle, and may be an ellipse or It may be a polygon.
  • the size of the cross-sectional area of the flow path when cut along a plane perpendicular to the axial direction is not particularly limited.
  • the cross-sectional area of the flow path or the number of thermoelectric generation tubes may be appropriately set according to the flow rate of the medium supplied to the internal flow path of the thermoelectric generation tube T.
  • the first electrode E1 and the second electrode E2 each have a cylindrical shape, but the shapes of the first electrode E1 and the second electrode E2 are not limited thereto.
  • Each of the first electrode E1 and the second electrode E2 is electrically connected to at least one of the metal layer 20 and the thermoelectric material layer 22 at or near both ends of the tube body Tb1, and does not block the flow path F1. It can have the shape of In the example shown in FIGS. 6A and 6B, the outer peripheral surfaces of the first electrode E1 and the second electrode E2 are aligned with the outer peripheral surface 24 of the tube body Tb1, but the outer peripheral surfaces of the first electrode E1 and the second electrode E2 It is not necessary for the outer peripheral surface 24 of the tube body Tb1 to be aligned.
  • the diameters (outer diameters) of the outer peripheral surfaces of the first electrode E1 and the second electrode E2 may be larger or smaller than the diameter (outer diameter) of the outer peripheral surface 24 of the tube body Tb1.
  • the cross-sectional shapes of the first electrode E1 and the second electrode E2 cut along a plane perpendicular to the axial direction may be different from the cross-sectional shape of the outer peripheral surface 24 of the tube body Tb1 cut along a plane perpendicular to the axial direction.
  • the first electrode E1 and the second electrode E2 are made of a conductive material, typically a metal.
  • the 1st electrode E1 and the 2nd electrode E2 may be comprised from the one or several metal layer 20 located in the both ends of the tube main body Tb1, or its vicinity. In that case, a part of the tube body Tb1 functions as the first electrode E1 and the second electrode E2.
  • the first electrode E1 and the second electrode E2 may be formed from a metal layer or a ring-shaped metal member provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the tube main body Tb1, and the inside of the tube main body Tb1
  • a pair of cylindrical metal members may be partially fitted into the flow path F1 from both ends of the tube main body Tb1 so as to be in contact with the peripheral surface.
  • thermoelectric generation tube T1 As shown in FIG. 6B, the metal layers 20 and the thermoelectric material layers 22 are alternately stacked in an inclined state.
  • the thermoelectric generation tube having such a configuration basically operates on the same principle as described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2. Therefore, when a temperature difference is applied between the outer peripheral surface 24 of the thermoelectric generator tube T1 and the inner peripheral surface 26 of the thermoelectric generator tube T1, a potential difference is generated between the first electrode E1 and the second electrode E2.
  • the general direction of the temperature gradient at this time is the radial direction (direction perpendicular to the stacking direction) of the thermoelectric generation tube T1.
  • the inclination angle (hereinafter simply referred to as “inclination angle”) ⁇ of the laminated surface in the tube main body Tb1 can be set within a range of 5 ° to 60 °, for example.
  • the inclination angle ⁇ may be not less than 20 ° and not more than 45 °.
  • the appropriate range of the inclination angle ⁇ differs depending on the combination of the material constituting the metal layer 20 and the thermoelectric material constituting the thermoelectric material layer 22.
  • the ratio of the thickness of the metal layer 20 to the thickness of the thermoelectric material layer 22 in the tube body Tb1 can be set in the range of 20: 1 to 1: 9, for example.
  • the thickness of the metal layer 20 means a thickness in a direction perpendicular to the laminated surface (a thickness indicated by an arrow Th in FIG. 6B).
  • the thickness of the thermoelectric material layer 22 means a thickness in a direction perpendicular to the lamination surface.
  • stacking of the metal layer 20 and the thermoelectric material layer 22 can be set suitably.
  • the metal layer 20 can be formed of any metal material, for example, nickel or cobalt. Nickel and cobalt are examples of metallic materials that exhibit high thermoelectric generation characteristics.
  • the metal layer 20 may contain silver or gold.
  • the metal layer 20 may contain these exemplified metal materials alone or as an alloy. When the metal layer 20 is formed from an alloy, the alloy may include copper, chromium, or aluminum. Examples of such alloys are constantan, chromel or alumel.
  • thermoelectric material layer 22 can be formed of any thermoelectric material depending on the operating temperature.
  • thermoelectric materials that can be used for the thermoelectric material layer 22 include thermoelectric materials composed of a single element such as bismuth and antimony, alloy-based thermoelectric materials such as BiTe, PbTe, and SiGe, Ca x CoO 2 , and Na x CoO 2. And oxide-based thermoelectric materials such as SrTiO 3 .
  • the “thermoelectric material” in this specification means a material having an Seebeck coefficient of 30 ⁇ V / K or more and an electric resistivity of 10 m ⁇ cm or less. Such a thermoelectric material may be crystalline or amorphous. When the temperature of the heating medium is about 200 ° C.
  • thermoelectric material layer 22 can be formed of, for example, a dense body of bismuth antimony tellurium.
  • a typical chemical composition of bismuth antimony tellurium is Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 , but is not limited thereto.
  • Bismuth antimony tellurium may contain a dopant such as selenium. The composition ratio of bismuth and antimony can be adjusted as appropriate.
  • thermoelectric material constituting the thermoelectric material layer 22 examples include bismuth telluride and lead telluride.
  • the thermoelectric material layer 22 is composed of bismuth telluride, 2 ⁇ X ⁇ 4 when the chemical composition of bismuth telluride is expressed as Bi 2 Te X.
  • a typical chemical composition is Bi 2 Te 3 .
  • Bi 2 Te 3 may contain antimony or selenium.
  • the chemical composition of bismuth telluride containing antimony is expressed as (Bi 1-Y Sb Y ) 2 Te X. At this time, 0 ⁇ Y ⁇ 1 is sufficient, and 0.6 ⁇ Y ⁇ 0.9 is more preferable.
  • the material which comprises the 1st electrode E1 and the 2nd electrode E2 is arbitrary if it is a material excellent in electroconductivity.
  • the first electrode E1 and the second electrode E2 can be formed of a metal such as copper, silver, molybdenum, tungsten, aluminum, titanium, chromium, gold, platinum, and indium.
  • titanium nitride (TiN), indium tin oxide (ITO) may be formed from a nitride or oxide such as tin oxide (SnO 2).
  • the first electrode E1 or the second electrode E2 may be formed from solder, silver solder, conductive paste, or the like. When both ends of the tube body Tb1 are the metal layers 20, the first electrode E1 and the second electrode E2 can be substituted by the metal layer 20 as described above.
  • thermoelectric generation tube an element including a configuration in which metal layers and thermoelectric generation material layers are alternately stacked has been described.
  • the structure of a thermoelectric generation tube that can be used in the present disclosure is described below. It is not limited to such an example.
  • the metal layer 20 and the thermoelectric material layer 22 are examples of the first layer and the second layer, respectively.
  • FIG. 7 is a front view illustrating a thermoelectric generator unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • the thermoelectric generator unit 100 ⁇ / b> A in this aspect includes a plurality of thermoelectric generator tubes T and a container 30 that houses the plurality of thermoelectric generator tubes T therein.
  • the plurality of tubes merely function as conduits through which fluid flows, and no electrical connection is necessary.
  • the thermoelectric generator unit of the present disclosure is required to achieve a stable electrical connection between tubes that is not required for a heat exchanger in practice.
  • thermoelectric generator unit 100A As described with reference to FIG. 4, a thermal medium and a cold medium are supplied to the thermoelectric generator unit 100A.
  • the thermal medium is supplied to the internal flow paths of the thermoelectric generation tubes T1 to T10 through the plurality of openings A.
  • a cold medium is supplied into the container 30 through a fluid inlet described later. Thereby, a temperature difference is given between the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube T.
  • heat is exchanged between the hot and cold media, and electromotive force is generated in the respective axial directions in each of the thermoelectric generator tubes T1 to T10.
  • the container 30 includes a cylindrical body portion (shell) 32 that surrounds the thermoelectric generation tube T, and a pair of plates 34 that are provided so as to close both open ends of the body portion 32. , 36.
  • the plate 34 is fixed to the left end of the body portion 32, and the plate 36 is fixed to the right end of the body portion 32.
  • the plates 34 and 36 are provided with a plurality of openings A into which the respective thermoelectric generation tubes T are inserted, and the corresponding openings A of the plates 34 and 36 are respectively connected to both ends of the thermoelectric generation tubes T. Part is inserted.
  • the plates 34 and 36 have a function of supporting a plurality of tubes (thermoelectric generation tubes T) in a spatially separated state, similar to a tube plate (tube sheet) in a shell-and-tube heat exchanger. ing.
  • the plurality of thermoelectric generation tubes T are typically arranged in parallel in the container 30.
  • the plurality of thermoelectric generation tubes T need not be in a parallel relationship, and may be in a “non-parallel” or “twisted” relationship, but here, the plurality of thermoelectric generation tubes T are parallel in the container 30. The case where it is arrange
  • positioned is illustrated.
  • the plates 34 and 36 further have an electrical connection function that is not provided in the tube plate of the heat exchanger.
  • the plate 34 has a first plate portion 34 a fixed to the body portion 32, and a second plate portion 34 b detachably attached to the first plate portion 34 a. is doing.
  • the plate 36 includes a first plate portion 36a fixed to the body portion 32, and a second plate portion 36b attached to the first plate portion 36a so as to be detachable.
  • the openings A provided in the plates 34 and 36 penetrate the first plate portions 34a and 36a and the second plate portions 34b and 36b, respectively, and open the flow paths of the respective thermoelectric generation tubes T to the outside of the container 30. ing.
  • Examples of the material constituting the container 30 are metals such as stainless steel, Hastelloy (registered trademark), and Inconel (registered trademark). Other examples of the material constituting the container 30 include vinyl chloride resin and acrylic resin.
  • drum 32 and the plates 34 and 36 may be formed from the same material, and may be formed from a different material. When the trunk
  • fluid cold medium or hot medium
  • the inside of the container 30 needs to be kept airtight or watertight.
  • a seal for maintaining airtightness or watertightness in a state where the end of the thermoelectric generation tube T is inserted is realized.
  • the container 30 has a fluid inlet 38a and a fluid outlet 38b for flowing a fluid therein.
  • the fluid inlet 38 a and the fluid outlet 38 b are disposed on the upper portion of the container 30.
  • the arrangement of the fluid inlet 38 a is not limited to the upper part of the container 30, and the fluid inlet 38 a may be arranged, for example, at the lower part of the container 30.
  • Each of the fluid inlet port 38 a and the fluid outlet port 38 b can be, for example, an opening provided on the side surface of the body portion 32 of the container 30.
  • a first conduit 72a and a second conduit 72b are connected to the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b, respectively.
  • a buffer member 70 is provided inside the container 30. As shown in FIG. The buffer member 70 is disposed between the fluid inlet 38 a and the plurality of thermoelectric generation tubes T. As will be described in detail later, the buffer member 70 is configured to change the flow direction of the fluid flowing into the container 30. Note that the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b do not have to be used as fixed fluid inlets and outlets, respectively, and the fluid inlets and outlets may be reversed or used at regular intervals. . The flow direction of the fluid need not be fixed. Therefore, another buffer member may be disposed between the fluid outlet 38b and the plurality of thermoelectric generation tubes T.
  • each of the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b is not limited to one, and one or both of the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b may be plural.
  • a plurality of buffer members can be arranged inside the container 30.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of the flow directions of the hot and cold media introduced into the thermoelectric generator unit 100A.
  • the heating medium HM is supplied to the internal flow paths of the thermoelectric generation tubes T1 to T10, and the cooling medium LM is supplied to the inside of the container 30.
  • the thermal medium HM is introduced into the internal flow path of each thermoelectric generation tube via the opening A provided in the plate 34.
  • the heating medium HM introduced into the internal flow path of each thermoelectric generation tube is in contact with the inner peripheral surface of each thermoelectric generation tube.
  • the cold medium LM is introduced into the container 30 from the fluid inlet 38a.
  • the cooling medium LM introduced into the container 30 is in contact with the outer peripheral surface of each thermoelectric generator tube.
  • the heating medium HM exchanges heat with the cooling medium LM while flowing through the internal flow path of each thermoelectric generation tube. Heat exchange with the cooling medium LM is performed, and the heating medium HM whose temperature is lowered is discharged to the outside of the thermoelectric generator unit 100A through the opening A provided in the plate 36.
  • the cooling medium LM exchanges heat with the heating medium HM while flowing inside the container 30. Heat exchange with the heat medium HM is performed, and the heat medium LM whose temperature has risen is discharged from the fluid outlet 38b to the outside of the thermoelectric generator unit 100A.
  • the flow direction of the heating medium HM and the flow direction of the cooling medium LM shown in FIG. 8 are merely examples. Either one or both of the hot medium HM and the cold medium LM may flow from the right side to the left side of the drawing.
  • the thermal medium HM for example, hot water
  • the cold medium LM for example, cooling water
  • a cooling medium LM for example, cooling water
  • a heating medium HM for example, warm water
  • FIG. 9 shows a schematic cross section of the thermoelectric generator unit 100A shown in FIGS.
  • FIG. 9 schematically shows a cross section when cut along a plane that includes, for example, the central axis of the body portion 32 formed in a cylindrical shape and is perpendicular to the horizontal plane.
  • the buffer member 70 is fixed to, for example, the inner wall of the container 30 so as to be positioned between the fluid inlet 38 a and the plurality of thermoelectric generation tubes T. Therefore, in a state where the interior of the container 30 is not filled with fluid, the fluid that has flowed from the fluid inlet 38 a first collides with the buffer member 70, and then heads toward the bottom of the container 30. Thereby, it can prevent that the fluid which flowed in from the fluid inlet_port
  • each thermoelectric generation tube T is supported in the container 30 by inserting both ends into the corresponding pair of openings A of the plates 34 and 36. That is, in the example shown in FIGS. 7 to 9, each thermoelectric generation tube T is supported only at both ends. Therefore, when the fluid directly collides with the thermoelectric generation tube T in a state where the inside of the container 30 is not filled with the fluid, a mechanical load is applied to the tube main body Tb, and the tube main body Tb is broken and the outer peripheral surface is worn. It tends to occur. In particular, such a malfunction is assumed in the thermoelectric generator tube T disposed near the fluid inlet 38a. In the state where the inside of the container 30 is almost filled with fluid, the fluid in the container 30 plays a role of a cushion. Therefore, during the continuous operation of the thermoelectric generator unit 100A, it is unlikely that the thermoelectric generator tube T is damaged due to the introduction of the fluid into the container 30.
  • the shock applied to the thermoelectric generator tube T is mitigated by the buffer member 70 changing the flow direction of the fluid flowing into the container 30.
  • the buffer member 70 only needs to reduce the momentum of the fluid flowing from the fluid inlet 38a.
  • FIG. 10 schematically shows a cross section when the body 32 of the container 30 and the first conduit 72a are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the cross section shown in FIG. 10 corresponds to the AA cross section of FIG.
  • the flow direction of the fluid is schematically indicated by broken-line arrows. Also in the following description, unless otherwise specified, the flow direction of the fluid is schematically indicated by broken-line arrows.
  • a flat buffer member 70a is disposed between the fluid inlet 38a and the thermoelectric generation tube T2 disposed immediately below the fluid inlet 38a.
  • the buffer member 70a is disposed inside the container 30 so as to cover at least a part of the thermoelectric generation tube T2.
  • the fluid in the first conduit 72a flows downward in the figure along the vertical direction and flows into the container 30 through the fluid inlet 38a.
  • the fluid that has flowed into the container 30 collides with the buffer member 70a, and the direction of flow is changed by the buffer member 70a. That is, the fluid that has collided with the buffer member 70a flows along the surface of the buffer member 70a except for the rebound.
  • the flow direction of a part of the fluid flowing into the container 30 changes from the direction along the vertical direction to the left-right direction (horizontal direction) in the drawing. This prevents the fluid flowing into the container 30 from directly colliding with the thermoelectric generation tube T arranged below the fluid inlet 38a.
  • the width direction in the cross section perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T, the direction perpendicular to the fluid flow direction at the fluid inlet 38a is referred to as “width direction”.
  • the length in the width direction may be simply referred to as “width”.
  • the width of the buffer member 70a (the length indicated by the arrow W1 in FIG. 10) is typically larger than the outer diameter of the thermoelectric generation tube T. Therefore, in the illustrated example, the buffer member 70a causes the fluid flowing into the container 30 to directly collide with the thermoelectric generation tube T (here, the thermoelectric generation tube T2) disposed below the buffer member 70a. To prevent.
  • the buffer member 70a has a predetermined length in the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the length of the buffer member 70a in the axial direction of the thermoelectric generation tube T is, for example, the length of the trunk portion 32 in the axial direction of the thermoelectric generation tube T (indicated by the arrow in FIG. 9). (Length indicated by L2).
  • a part of the fluid that has flowed into the container 30 collides with the buffer member 70a, then flows over the buffer member 70a along the axial direction of the thermoelectric generation tube T, and in the axial direction of the thermoelectric generation tube T, It flows down from the end of the buffer member 70a.
  • the buffer member 70 is disposed so as to cover at least one of the thermoelectric generation tubes T inside the container 30.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another example of the buffer member 70.
  • the buffer member 70 may have a shape that shields the plurality of thermoelectric generation tubes T from the fluid flowing into the container 30 from the fluid inlet 38 a.
  • the length of the buffer member in the axial direction of the thermoelectric generation tube T (the length indicated by the arrow L1 in FIG. 9) is the trunk portion 32 in the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the length is shorter than the length (the length indicated by the arrow L2 in FIG. 9) is also included.
  • thermoelectric generation tubes T1, T2 and T3 are They are arranged along the vertical direction of the figure in a spatially separated state. Also in each set, the thermoelectric generation tubes are spatially separated from each other.
  • the width of the buffer member 70b is larger than the maximum length in the width direction of the region where the thermoelectric generation tube T is disposed (the length indicated by the arrow W3 in FIG. 11).
  • thermoelectric generation tube T in the cross section perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T, since no thermoelectric generation tube T is arranged on the extension line in the fluid flow direction at the end of the buffer member 70b, it collides with the buffer member 70b. It is possible to prevent the fluid from flowing toward the thermoelectric generation tube T. Therefore, after colliding with the buffer member 70b, it is possible to prevent the occurrence of damage due to the fluid whose direction of flow has been changed colliding with the thermoelectric generation tube T.
  • the buffer member 70c shown in FIG. 12 is bent at the center, and the center portion projects toward the fluid inlet 38a.
  • the buffer member 70d shown in FIG. 13 is formed in a semi-cylindrical shape, and a central portion protrudes toward the fluid inlet 38a. That is, the cross-sectional shapes of the buffer member 70c and the buffer member 70d in the plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T are shapes protruding toward the fluid inlet port 38a.
  • the buffer member 70c and the buffer member 70d have a shape that shields the plurality of thermoelectric generation tubes T from the fluid flowing into the container 30 from the fluid inlet 38a. That is, in the illustrated example, the relationship of W1> W3 is satisfied.
  • the buffer member 70 may have a shape protruding toward the fluid inlet 38a. Since the buffer member 70 is formed in a shape protruding toward the fluid inlet 38a, the fluid flowing into the container 30 from the fluid inlet 38a can be more effectively dispersed. Further, a mechanical load on the buffer member 70 itself is reduced.
  • the buffer member 70c and the buffer member 70d are both open on the side opposite to the fluid inlet 38a.
  • the cross-sectional shape of the buffer member 70c and the buffer member 70d in a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T may be a shape that surrounds the plurality of thermoelectric generation tubes T.
  • the inside of the container 30 can be filled with the fluid introduced from the fluid inlet 38a.
  • 14 and 15 are perspective views showing still other examples of the buffer member 70, respectively. 14 and 15 show a case where one thermoelectric generation tube T is disposed below the buffer member 70 in order to avoid complexity. However, this is merely an example, and a plurality of thermoelectric generation tubes T may be disposed below the buffer member 70.
  • the buffer member 70e shown in FIG. 14 has a rectangular flat plate portion 70p and two wall portions 70s that rise vertically from the flat plate portion 70p. Of the outer edges of the flat plate portion 70p, two outer edges are parallel to the axial direction of the thermoelectric generator tube T, and the remaining two outer edges are perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generator tube T.
  • the two wall portions 70s extend upward from an outer edge perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generator tube T among the outer edges of the flat plate portion 70p.
  • the wall portion 70s guides the flow of fluid after colliding with the buffer member 70e in a direction perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T. Therefore, the fluid colliding with the buffer member 70e can be prevented from flowing down in the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the shock-absorbing member 70f shown in FIG. 15 has a bowl-like shape, and is arranged such that a cross-sectional shape in a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T is a shape protruding toward the fluid inlet 38a. Yes. Also in this case, it is possible to prevent the fluid colliding with the buffer member 70f from flowing down in the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the shape and size of the buffer member 70 can be arbitrarily set.
  • the shape of the buffer member 70 may be, for example, a plate shape, a rod shape, a conical shape, a bowl shape, a saw shape, or a mesh shape.
  • a part of the buffer member 70 may be curved.
  • the shape of the buffer member 70 may be a semi-cylindrical shape or a propeller shape.
  • the buffer member 70 may have a movable part.
  • the surface of the buffer member 70 on the fluid inlet 38a side may not be a flat surface, and grooves, fins, or the like may be formed on the surface of the buffer member 70.
  • the buffer member 70 may be a porous body or may have a hole.
  • the material for forming the buffer member 70 can also be selected arbitrarily.
  • FIG. 16 is a front view illustrating a thermoelectric generator unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • the thermoelectric generator unit 100B in this aspect includes a plurality of thermoelectric generator tubes T and a container 30 that accommodates the plurality of thermoelectric generator tubes T in the same manner as the above-described thermoelectric generator unit 100A.
  • the description of the configuration and operation common to the configuration and operation described for thermoelectric generator unit 100A will not be repeated.
  • FIG. 17 shows a left side view of the thermoelectric generator unit 100B shown in FIG. In FIG. 17, the second plate portion 34b of the plate 34 is not shown.
  • the fluid inlet 38a is provided on the back side of the thermoelectric generator unit 100B, and a first conduit 72a is connected to the fluid inlet 38a.
  • the fluid outlet 38b is provided on the front side of the thermoelectric generator unit 100B, and a second conduit 72b is connected to the fluid outlet 38b.
  • each of the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b may be disposed, for example, in the upper part of the container 30 in the same manner as the thermoelectric generator unit 100A.
  • the first conduit 72a is arranged so that the flow direction of the fluid at the fluid inlet 38a faces the inner wall of the trunk portion 32 instead of the plurality of thermoelectric generator tubes T. More specifically, the first conduit 72 a is arranged such that an extension of the central axis of the first conduit 72 a passes between the plurality of thermoelectric generation tubes T and the inner wall of the trunk portion 32. Thereby, the ratio of the fluid which collides directly with the thermoelectric generation tube T among the fluid which flowed into the inside of the container 30 via the fluid inlet port 38a can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of damage to the thermoelectric generation tube T due to the fluid directly colliding with the thermoelectric generation tube T. As shown in FIG. 17, the second conduit 72 b is arranged such that the extension line of the central axis of the second conduit 72 b passes between the plurality of thermoelectric generation tubes T and the inner wall of the trunk portion 32. Also good.
  • FIG. 18 schematically shows a cross section when the trunk portion 32 of the container 30 and the first conduit 72a are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the cross section shown in FIG. 18 corresponds to the BB cross section of FIG.
  • the first conduit 72 a has an extension line (indicated by a broken line CA in FIG. 18) of the central axis of the first conduit 72 a and a plurality of thermoelectric generation tubes T and the inner wall of the trunk portion 32. It is arranged to pass between.
  • the extension line of the central axis of the first conduit 72a is on the left side of the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube T10 located on the leftmost side among the plurality of thermoelectric generation tubes T accommodated in the container 30.
  • the central axis of the first conduit 72a means the central axis of the first conduit 72a at the fluid inlet 38a.
  • the extension line is a fluid inlet of a cross section in which the contour of the inner wall of the first conduit 72a is a closed curve when the first conduit 72a is cut in a plane perpendicular to the central axis of the first conduit 72a. It is parallel to a straight line perpendicular to the one closest to 38a (here, the CC cross section in FIG. 18).
  • the flow direction of the fluid flowing into the container 30 through the fluid inlet 38a at the fluid inlet 38a may be considered to be a direction substantially parallel to the extension line of the central axis of the first conduit 72a. Therefore, most of the fluid that has flowed into the container 30 through the fluid inlet 38 a first collides with the inner wall of the trunk portion 32 in the container 30.
  • the first conduit 72 a is connected so that the inner wall of the first conduit 72 a and the inner wall of the cylindrical body 32 are smoothly connected at these connection portions tg. Connected to the fluid inlet 38a. Thereby, the fluid that has flowed into the container 30 from the fluid inlet 38a can flow along the inner wall of the trunk portion 32, and after the fluid that has flowed into the container 30 rebounds on the inner wall of the trunk portion 32, The ratio of the fluid that collides with the thermoelectric generation tube T can be reduced.
  • FIG. 19 shows another connection aspect of the first conduit 72a to the fluid inlet 38a.
  • the cross-sectional shape of the trunk portion 32 b in a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T is a polygonal shape.
  • the first conduit 72a is arranged such that the extension line CA of the central axis of the first conduit 72a passes between the plurality of thermoelectric generation tubes T and the inner wall of the trunk portion 32b. Yes.
  • FIG. 19 shows another connection aspect of the first conduit 72a to the fluid inlet 38a.
  • the fluid that has flowed into the container 30 through the fluid inlet 38a first collides with the inclined surface LP located below the thermoelectric generation tube T on the inner wall surface of the trunk portion 32b. Most of the fluid colliding with the inclined surface LP flows along the inclined surface LP.
  • FIG. 20 shows yet another aspect of connection of the first conduit 72a to the fluid inlet 38a.
  • the first conduit 72 a is arranged such that the extension line CA of the central axis of the first conduit 72 a passes between the plurality of thermoelectric generation tubes T and the inner wall of the trunk portion 32. Yes.
  • the extension line CA of the central axis of the first conduit 72 a is the thermoelectric generation tubes T9, T7, and T5 located at the lowest position among the plurality of thermoelectric generation tubes T accommodated in the container 30. It passes below the outer peripheral surface.
  • such a connection mode may be employed.
  • the buffer member 70 as described above is provided between the fluid inlet 38a and the plurality of thermoelectric generation tubes T. May be arranged.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a thermoelectric generator unit according to still another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 21 schematically shows a cross section when cut along a plane that includes the central axis of the body portion 32 formed in a cylindrical shape and is perpendicular to the horizontal plane, for example.
  • the thermoelectric generation unit 100C in this aspect includes a plurality of thermoelectric generation tubes T and a container 30 that accommodates the plurality of thermoelectric generation tubes T in the same manner as the thermoelectric generation units 100A and 100B described above. .
  • the description of the configuration and operation common to the configuration and operation described for thermoelectric generation unit 100A or thermoelectric generation unit 100B will not be repeated.
  • the container 30 has an internal partition wall 33a.
  • the inner partition wall 33 a is disposed inside the container 30 between the plurality of thermoelectric generation tubes T and the body portion 32 surrounding the plurality of thermoelectric generation tubes T.
  • the inner partition wall 33a is disposed so as to surround the plurality of thermoelectric generation tubes T. That is, the space inside the container 30 is separated into two spaces by the internal partition wall 33a. One of the two spaces is a space inside the inner partition wall 33 a, and the other is a space formed between the inner partition wall 33 a and the inner wall of the trunk portion 32.
  • the fluid inlet port 38a communicates with a space formed between the internal partition wall 33a and the inner wall of the body portion 32.
  • the fluid flowing into the container 30 through the fluid inlet 38a first collides with the internal partition wall 33a.
  • entrance 38a collides with the thermoelectric generation tube T directly. Therefore, generation
  • the internal partition wall 33a has a plurality of hole portions fa. Therefore, the fluid that has flowed into the container 30 from the fluid inlet 38a flows into the space inside the internal partition wall 33a through the plurality of holes fa.
  • the fluid inlet 38a is arranged so that the fluid flows into the space inside the internal partition wall 33a through the plurality of holes fa. Thereby, the mechanical load with respect to each thermoelectric generation tube T at the time of the introduction of the fluid into the container 30 can be reduced.
  • the size, number, and arrangement of the plurality of holes fa can be appropriately set according to, for example, the flow rate of the fluid introduced into the container 30 from the fluid inlet 38a.
  • the container 30 has a partition plate S12.
  • the partition plate S12 separates the space between the body portion 32 and the internal partition wall 33a into a first space CE1 and a second space CE2.
  • the first space CE1 is a space surrounded by the first plate portion 34a of the plate 34, the internal partition wall 33a, the inner wall of the body portion 32, and the partition plate S12.
  • the second space CE2 is a space surrounded by the first plate portion 36a of the plate 36, the internal partition wall 33a, the inner wall of the trunk portion 32, and the partition plate S12.
  • FIG. 22 schematically shows a cross section of the body 32 of the container 30 and the first conduit 72a cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • FIG. 23 schematically shows a cross section when the body 32 and the second conduit 72b of the container 30 are cut along a plane perpendicular to the axial direction of the thermoelectric generation tube T.
  • the cross section shown in FIG. 22 and the cross section shown in FIG. 23 correspond to the DD cross section and the EE cross section of FIG. 21, respectively.
  • the two spaces separated by the internal partition wall 33a are both filled with the fluid introduced from the fluid inlet 38a.
  • the fluid inlet 38a and the fluid outlet 38b communicate with the first space CE1 and the second space CE2, respectively. Accordingly, the fluid that has flowed into the container 30 from the fluid inlet 38a flows into the space inside the internal partition wall 33a from the first space CE1 through the plurality of holes fa. Thereby, the fluid (for example, cold medium) which flowed in in container 30 from fluid inlet port 38a can be made to contact with the peripheral face of each thermoelectric generation tube T.
  • the fluid that has flowed into the space inside the internal partition wall 33a flows into the second space CE2 from the space inside the internal partition wall 33a via the plurality of hole portions fa, and flows into the second space CE2 through the fluid outlet 38b. It is discharged outside.
  • FIG. 24 shows a modification of the internal partition.
  • the cross section shown in FIG. 24 corresponds to the DD cross section of FIG.
  • the cross-sectional shape of the internal partition wall 33b is a hexagonal shape.
  • the cross-sectional shape when the internal partition wall is cut along a plane perpendicular to the axis of the thermoelectric generation tube T is not limited to a circle, and may be an ellipse, a polygon, or the like.
  • a plurality (six in this case) of flat plate-like members may be arranged inside the container 30, and a set of these flat plate-like members may be used as the internal partition wall 33b. At this time, a gap may be provided between adjacent members.
  • the internal partition may have one or more slits instead of the plurality of holes.
  • the flat plate member may have a plurality of holes.
  • thermoelectric generation unit 100A ⁇ Aspect of Electrical Connection Between Seal for Fluid and Thermoelectric Generation Tube> 25 is a diagram (here, a right side view) illustrating one of the side surfaces of the thermoelectric generator unit 100A illustrated in FIG.
  • sticker with respect to fluid and the thermoelectric generation tube T is common to the thermoelectric generation unit 100A, the thermoelectric generation unit 100B, and the thermoelectric generation unit 100C which were mentioned above.
  • the thermoelectric generation unit 100A will be described with respect to a seal against fluid and an electrical connection between the thermoelectric generation tubes T.
  • the plate 36 is provided with ten openings A.
  • ten openings A are provided in the plate 34.
  • the opening A of the plate 34 and the opening A of the plate 36 are in a mirror-symmetric arrangement, and ten straight lines connecting the center points of the corresponding pair of openings A are parallel to each other. is there. According to such a configuration, the thermoelectric generation tubes T can be supported in parallel by the corresponding pair of openings A.
  • the plate 36 may be referred to as a channel (hereinafter referred to as “connection groove”) formed so as to interconnect at least two of the openings A provided in the plate 36. ) C
  • the channel C61 connects the opening A61 and the opening A62 to each other.
  • two of the openings A provided in the plate 36 are connected to each other.
  • a conductive member is accommodated in each of the channels C61 to C65.
  • FIG. 26A is a view showing a cross section of a part of the plate 36.
  • FIG. 26 (a) schematically shows a cross section when cut along a plane including the central axes of both the thermoelectric generation tube T1 and the thermoelectric generation tube T2.
  • FIG. 26A shows two openings A61 and A62 and a structure in the vicinity thereof among the plurality of openings A of the plate 36.
  • FIG. FIG.26 (b) shows the external appearance of the electroconductive member J1 when it sees from the direction shown by arrow V 1 in Fig.26 (a).
  • the conductive member J1 has two through holes Jh1 and Jh2. More specifically, the conductive member J1 includes a first ring portion Jr1 having a through hole Jh1, a second ring portion Jr2 having a through hole Jh2, and a connecting portion Jc that connects these ring portions Jr1 and Jr2. have.
  • thermoelectric generation tube T1 As shown in FIG. 26 (a), the end (second electrode side) of the thermoelectric generation tube T1 is inserted into the opening A61 of the plate 36, and the opening A62 includes the end of the thermoelectric generation tube T2. An end (first electrode side) is inserted. In this state, the end of the thermoelectric generator tube T1 and the end of the thermoelectric generator tube T2 are inserted into the through holes Jh1 and Jh2 of the conductive member J1, respectively. The end portion (second electrode side) of the thermoelectric generation tube T1 and the thermoelectric generation tube T2 (first electrode side) are electrically connected by the conductive member J1.
  • a conductive member that electrically connects two thermoelectric generation tubes may be referred to as a “connection plate”.
  • the shapes of the first ring portion Jr1 and the second ring portion Jr2 are not limited to an annular shape. If the electrical connection with the thermoelectric generation tube can be ensured, the shape of the through hole Jh1 or Jh2 may be a circle, an ellipse, or a polygon. For example, the shape of the through hole Jh1 or Jh2 may be different from the cross-sectional shape of the first electrode E1 or the second electrode E2 when cut through a plane perpendicular to the axial direction. In the present specification, the term “ring” includes shapes other than an annular shape.
  • the first plate portion 36a is provided with a recess R36 corresponding to the openings A61 and A62.
  • the recess R36 includes a groove portion R36c that connects the opening A61 and the opening A62.
  • the connecting portion Jc of the conductive member J1 is located in the groove portion R36c.
  • the second plate portion 36b is provided with a recess R61 corresponding to the opening A61 and a recess R62 corresponding to the opening A62.
  • various members for realizing sealing and electrical connection are arranged in a space formed by the recess R36 and the recesses R61 and R62.
  • the space forms a channel C61 that accommodates the conductive member J1, and the opening A61 and the opening A62 are connected by the channel C61.
  • the first O-ring 52a, the washer 54, the conductive ring-shaped member 56, and the second O-ring 52b are accommodated in the channel C61.
  • the ends of each thermoelectric generation tube T1 and thermoelectric generation tube T2 pass through the holes of these members.
  • the first O-ring 52a disposed on the side close to the body 32 of the container 30 is in contact with the seating surface Bsa formed on the first plate portion 36a, and the fluid supplied to the inside of the body 32 is in the channel C61.
  • the seal is realized so as not to enter the interior.
  • the second O-ring 52b disposed on the side far from the body portion 32 of the container 30 is in contact with the seating surface Bsb formed on the second plate portion 36b and exists outside the second plate portion 36b.
  • the seal is realized so that the fluid does not enter the inside of the channel C61.
  • the O-rings 52a and 52b are ring-shaped sealing parts having an O-shaped (circular) cross section.
  • the O-rings 52a and 52b are formed of rubber, metal, plastic, or the like, and have a function of preventing the outflow or inflow of fluid from the gap between components.
  • a space communicating with the flow path of each thermoelectric generation tube T is located on the right side of the second plate portion 36b, and a fluid constituting a heating medium or a cooling medium exists in the space. ing.
  • the member shown in FIG. 26 it is possible to realize electrical connection of the thermoelectric generation tube T and sealing against the fluid constituting the heating medium and the cooling medium.
  • the details of the structure and function of the conductive ring member 56 will be described later.
  • a configuration similar to the configuration described for the plate 36 is also provided in the plate 34.
  • the relationship between the opening A of the plate 34 and the opening A of the plate 36 is mirror-symmetrical, but a groove that connects the two openings A is formed in the plate 34 and the plate 36. The position is not mirror symmetric. If the arrangement pattern of the conductive members that electrically connect the thermoelectric generation tubes T in the plate 34 and the arrangement pattern of the conductive members that electrically connect the thermoelectric generation tubes T in the plate 36 are mirror-symmetric, a plurality of Cannot be connected in series.
  • drum 32 contains the 1st plate part (36a) and the 2nd plate part (36b), each of several opening part A in a 1st plate part (36a).
  • the plates 34 and 36 do not need to have the configuration shown in FIG. 26.
  • the plate 36 does not need to be divided into the first plate portion 36a and the second plate portion 36b. If the conductive member J1 is pressed by another member instead of the second plate portion 36b, the first O-ring 52a presses the first seating surface (Bsa), thereby realizing a seal.
  • thermoelectric generation tube T1 a conductive ring-shaped member 56 is interposed between the thermoelectric generation tube T1 and the conductive member J1.
  • another conductive ring-shaped member 56 is interposed between the thermoelectric generator tube T2 and the conductive member J1.
  • the conductive member J1 is typically formed from metal.
  • Examples of the material constituting the conductive member J1 are copper (oxygen-free copper), brass, aluminum and the like. From the viewpoint of preventing corrosion, nickel plating or tin plating may be applied.
  • the conductive member J here J1
  • the thermoelectric generation tubes here T1 and T2
  • an insulating coating may be applied to a part of the conductive member J. That is, the conductive member J may have a main body made of metal and an insulating coat that covers at least a part of the surface of the main body.
  • the insulating coat may be formed from a resin such as Teflon (registered trademark).
  • Teflon registered trademark
  • an insulating oxide film as an insulating coating may be formed on a part of the surface.
  • FIG. 27A is an exploded perspective view of the vicinity of the channel C61 that houses the conductive member J1.
  • the first O-ring 52a, the conductive ring-shaped member 56, the conductive member J1, and the second O-ring 52b are respectively formed from the outside of the container 30 to the opening A61 and the opening A62. Inserted inside.
  • a washer 54 is disposed between the first O-ring 52a and the conductive ring-shaped member 56 as necessary.
  • the washer 54 can also be disposed between the conductive member J1 and the second O-ring 52b.
  • the washer 54 is inserted between a flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 described later and the O-ring 52a (or 54b).
  • FIG. 27B shows a portion corresponding to the openings A61 and A62 in the sealing surface of the second plate portion 36b (the surface facing the first plate portion 36a).
  • the openings A61 and A62 in the second plate portion 36b have the seating surface Bsb that receives the second O-ring 52b. Accordingly, when the sealing surface of the first plate portion 36a and the sealing surface of the second plate portion 36b are opposed to each other and the first plate portion 36a and the second plate portion 36b are joined by flange joining or the like, the inside of the first plate portion 36a The first O-ring 52a can be pressed against the seating surface Bsa.
  • the second seating surface Bsb presses the first O-ring 52a against the seating surface Bsa via the second O-ring 52b, the conductive member J1, and the conductive ring-shaped member 56. Thereby, the conductive member J1 can be sealed from the hot and cold media.
  • first plate portion 36a and the second plate portion 36b are formed of a conductive material such as metal
  • the seal side surfaces of the first plate portion 36a and the second plate portion 36b can be coated with an insulating material.
  • the region that contacts the conductive member J during operation may be insulated so as to be electrically insulated from the conductive member J.
  • a fluororesin coat by fluorine spray may be formed on the seal-side surfaces of the first plate portion 36a and the second plate portion 36b.
  • FIG. 28A is a perspective view showing one exemplary shape of the conductive ring-shaped member 56.
  • the conductive ring-shaped member 56 in FIG. 28A includes a ring-shaped flat portion 56f and a plurality of elastic portions 56r.
  • the flat portion 56f has a through hole 56a.
  • Each of the plurality of elastic portions 56r protrudes from the periphery of the through hole 56a of the flat portion 56f and is urged by an elastic force toward the center of the through hole 56a.
  • Such a conductive ring-shaped member 56 can be easily manufactured by processing a single metal plate (having a thickness of, for example, 0.1 mm to several mm).
  • the conductive member J can be easily manufactured by processing one metal plate (thickness is, for example, 0.1 mm to several mm).
  • thermoelectric generator tube T The end (the first electrode or the second electrode) of the thermoelectric generator tube T is inserted into the through-hole 56a of the conductive ring-shaped member 56.
  • the shape and size of the through hole 56a of the ring-shaped flat portion 56f are designed to match the shape and size of the outer peripheral surface of the end portion (first electrode or second electrode) of the thermoelectric generator tube T. .
  • FIG. 29A is a cross-sectional view showing a part of the conductive ring-shaped member 56 and the thermoelectric generation tube T1.
  • FIG. 29B is a cross-sectional view showing a state where the end portion of the thermoelectric generation tube T1 is inserted into the conductive ring-shaped member 56.
  • FIG. 29C is a cross-sectional view showing a state where the end portion of the thermoelectric generation tube T1 is inserted into the through holes of the conductive ring member 56 and the conductive member J1.
  • 29A, 29B, and 29C show cross sections when the thermoelectric generation tube T1 is cut along a plane including the axis (central axis) of the thermoelectric generation tube T1.
  • the outer peripheral surface of the end portion (first electrode or second electrode) of the thermoelectric generation tube T1 is a cylindrical surface having a diameter D.
  • the through hole 56a of the conductive ring-shaped member 56 is formed to have a circular shape with a diameter of D + ⁇ 1 ( ⁇ 1> 0) so that the end of the thermoelectric generation tube T1 can pass through.
  • each of the plurality of elastic portions 56r is formed such that an elastic force is urged toward the center of the through hole 56a.
  • Each of the plurality of elastic portions 56r is formed to be inclined toward the center of the through hole 56a, for example, as shown in FIG. 29A.
  • the elastic portion 56r circumscribes the outer peripheral surface of the cylinder whose cross-sectional diameter is smaller than D (the diameter of the outer peripheral surface is D- ⁇ 2 ( ⁇ 2> 0)). Has been processed.
  • each of the plurality of elastic portions 56r has an end portion of the thermoelectric generation tube T1 as shown in FIG. 29B. Physical contact with the outer peripheral surface of the part.
  • each of the plurality of elastic portions 56r since each of the plurality of elastic portions 56r is urged toward the center of the through hole 56a, each of the plurality of elastic portions 56r has an outer peripheral surface at the end of the thermoelectric generation tube T1. Press with elastic force.
  • the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube T1 inserted into the through hole 56a realizes stable physical and electrical contact with the plurality of elastic portions 56r.
  • the conductive member J1 contacts the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 in the opening A provided in the plates 34 and 36. More specifically, when the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J1 are attached to the end portion of the thermoelectric generation tube T1, as shown in FIG. 29C, the surface of the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 and The surface of the ring-shaped portion Jr1 of the conductive member J1 comes into contact. Thus, the electrical connection between the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J1 can be made by contact between planes.
  • the contact between the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J1 is a contact between flat surfaces, a contact area sufficient to flow the current generated in the thermoelectric generation tube T1 can be ensured.
  • the width W of the flat portion 56f can be set as appropriate so that a contact area sufficient to allow the current generated in the thermoelectric generation tube T1 to flow can be obtained.
  • the surface of the flat portion 56f or the surface of the ring-shaped portion Jr1 of the conductive member J1 has an uneven shape. Also good.
  • FIG. 30A is a cross-sectional view showing a part of the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J1.
  • FIG. 30B is a cross-sectional view showing a state where the elastic portion 56r of the conductive ring-shaped member 56 is inserted into the through hole Jh1 of the conductive member J1.
  • 30A and 30B show cross sections when the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J1 are cut along a plane including the axis (central axis) of the thermoelectric generation tube T1.
  • the through hole of the conductive member J satisfies D ⁇ 2Rr so that the end of the thermoelectric generation tube T1 can pass through.
  • the through hole of the conductive member J is configured so that the surface of the flat portion 56f and the surface of the ring-shaped portion Jr1 are surely in contact with each other. It is formed so as to satisfy 2Rr ⁇ 2Rf.
  • the chamfered part Cm may be formed in the edge part of the thermoelectric generation tube T.
  • the conductive ring-shaped member 56 When the conductive ring-shaped member 56 is inserted into the end portion of the thermoelectric generation tube T1, for example, the elastic portion 56r of the conductive ring-shaped member 56 and the end portion of the thermoelectric generation tube T come into contact with each other. The end of T may be damaged. Since the thermoelectric generation tube T has the chamfered portion Cm at the end portion, damage to the end portion of the thermoelectric generation tube T due to contact between the elastic portion 56r and the end portion of the thermoelectric generation tube T is suppressed.
  • the chamfered portion Cm may have a curved surface shape as shown in FIG. 31 or a planar shape.
  • the conductive member J1 contacts the flat portion 56f of the conductive ring member 56 in the opening A provided in the plate. More specifically, the surface of the first ring portion Jr1 (or the second ring portion Jr2) of the conductive member J1 and the surface of the flat portion 56f of the conductive ring member 56 are in contact with each other. Thus, the conductive member J1 is electrically connected to the outer peripheral surface at the end of the thermoelectric generator tube T via the conductive ring-shaped member 56.
  • the first plate portion 36a and the second plate portion 36b by connecting the first plate portion 36a and the second plate portion 36b, a stable electrical contact between the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member J is achieved, and The above-described seal can be realized.
  • thermoelectric generator tube T Next, an example of a method for fitting the conductive ring-shaped member 56 into the thermoelectric generator tube T will be described.
  • thermoelectric generation tubes T1 and T2 are inserted into the openings A61 and A62 of the first plate portion 36a, respectively. Thereafter, the first O-ring 52a and, if necessary, the washer 54 are fitted from the tip of the thermoelectric generation tube and moved to the back of the openings A61 and A62. Next, the conductive ring-shaped member 56 is fitted from the tip of the thermoelectric generation tube and moved to the back of the openings A61 and A62. Thereafter, the conductive member J1 and, if necessary, the washer 54 and the second O-ring 52b are fitted from the tip of the thermoelectric generation tube, and moved to the back of the openings A61 and A62.
  • the sealing surface of the second plate portion 36b is opposed to the first plate portion 36a, and the tip of the thermoelectric generation tube is inserted into the opening of the second plate portion 36b, so that the first plate portion 36b and the first plate portion 36b are inserted into the first plate portion 36b.
  • the plate portion 36a is coupled.
  • flange bonding can be applied.
  • the second plate portion 36b and the first plate portion 36a are coupled to each other through bolts 36bh provided in the second plate portion 36b and holes provided in the first plate portion 36a shown in FIG. And can be done with nuts.
  • connection between the conductive ring-shaped member 56 and the thermoelectric generation tube T is not permanent, and the conductive ring-shaped member 56 can be attached to and detached from the thermoelectric generation tube T.
  • the thermoelectric generation tube T is replaced with a new thermoelectric generation tube T
  • an operation reverse to the operation of fitting the conductive ring member 56 into the thermoelectric generation tube T may be performed.
  • the conductive ring-shaped member 56 can be used repeatedly, or may be replaced with a new conductive ring-shaped member 56.
  • the shape of the conductive ring-shaped member 56 is not limited to the example shown in FIG. 28A.
  • the ratio between the width (the size in the radial direction) of the flat portion 56f and the radius of the through hole 56a is also arbitrary.
  • the individual elastic portions 56r can have various shapes, and the number of the plurality of elastic portions 56r is arbitrary.
  • FIG. 28B is a perspective view showing another example of the shape of the conductive ring-shaped member 56.
  • the conductive ring-shaped member 56 shown in FIG. 28B also includes a ring-shaped flat portion 56f and a plurality of elastic portions 56r.
  • the flat portion 56f has a through hole 56a.
  • Each of the plurality of elastic portions 56r protrudes from the periphery of the through hole 56a of the flat portion 56f and is urged by an elastic force toward the center of the through hole 56a.
  • the number of elastic portions 56r is four.
  • the number of elastic portions 56r may be two, but is preferably three or more.
  • the number of elastic portions 56r is set to 6 or more, for example.
  • thermoelectric generation tube inserted in this A gap is allowed between the two. For this reason, even when the thermoelectric generator tube is formed of a brittle material, the ring-shaped portion Jr1 of the conductive member J can realize a stable connection without damaging the thermoelectric generator tube.
  • the conductive member (connection plate) is accommodated in the channel C formed so as to connect at least two of the openings A provided in the plate 36 to each other.
  • the conductive ring member 56 in the channel C may be omitted.
  • the end portions of the two thermoelectric generation tubes can be electrically connected by, for example, a cord, a conductor rod, a conductive paste, or the like.
  • the ends of the two thermoelectric generator tubes are electrically connected by electrically connecting the ends of the two thermoelectric generator tubes with a conductive member housed inside the channel C.
  • the conductive member J1 can be more reliably electrically connected.
  • the electrical resistance between the two thermoelectric generation tubes can be reduced as compared with the case where a cord or the like is used.
  • a terminal etc. are not fixed to the edge part of the thermoelectric generation tube T, replacement
  • the plate (34 or 36) is provided with a channel C formed so as to connect at least two of the openings A to each other. No electrical connection function is realized.
  • the first O-ring 52a and the second O-ring 52b can be configured to press the seating surfaces Bsa and Bsb, respectively, air or water tightness can be achieved with the end of the thermoelectric generation tube T inserted. A seal to maintain is realized.
  • the channel C in the plate (34 or 36) even if the conductive ring-shaped member 56 is omitted, the electrical connection between the ends of the two thermoelectric generation tubes and the thermal It is possible to realize a seal against the fluid constituting the medium and the cold medium.
  • thermoelectric generator tube T ⁇ Relationship between direction of heat flow and direction of inclination of laminated surface>
  • the relationship between the direction of the heat flow in the thermoelectric generator tube T and the direction of inclination of the laminated surface in the thermoelectric generator tube T will be described with reference to FIGS. 32A and 32B.
  • FIG. 32A is a diagram schematically showing the current flowing through the thermoelectric generation tubes T electrically connected in series.
  • FIG. 32A schematically shows a cross section of three (T1 to T3) of the thermoelectric generation tubes T1 to T10.
  • the conductive member K1 is connected to one end (for example, the end portion on the first electrode side) of the thermoelectric generation tube T1, and the other end (for example, the end portion on the second electrode side) of the thermoelectric generation tube T1. Is connected to a conductive member (connection plate) J1.
  • the conductive member J1 is also connected to one end (end portion on the first electrode side) of the thermoelectric generation tube T2, whereby the thermoelectric generation tube T1 and the thermoelectric generation tube T2 are electrically connected.
  • the other end (end on the second electrode side) of the thermoelectric generator tube T2 and one end (end on the first electrode side) of the thermoelectric generator tube T3 are electrically connected by the conductive member J2. .
  • thermoelectric generation tube T1 and the direction of inclination of the laminated surface in the thermoelectric generation tube T2 are opposite to each other.
  • the direction of inclination of the laminated surface in the thermoelectric generator tube T2 is opposite to the direction of inclination of the laminated surface in the thermoelectric generator tube T3. That is, in the thermoelectric generator unit 100A, each of the thermoelectric generator tubes T1 to T10 is opposite to the thermoelectric generator tube connected to itself via the connecting plate in the direction of the inclination of the laminated surface.
  • thermoelectric generation tube T1 for example, a current flows from the right side to the left side in the figure.
  • thermoelectric generation tube T2 the direction of inclination of the laminated surface is opposite to that of the thermoelectric generation tube T1, and thus current flows from the left side to the right side in the figure.
  • FIG. 33 is a diagram schematically showing the direction of current in the two openings A61 and A62 and in the vicinity thereof.
  • FIG. 33 is a diagram corresponding to FIG. In FIG. 33, the direction of current flow is schematically indicated by a broken-line arrow.
  • the current generated in the thermoelectric generation tube T1 is heated through the ring-shaped conductive member 56 on the opening A61 side, the conductive member J1, and the ring-shaped conductive member 56 on the opening A62 side in this order. It flows toward the power generation tube T2.
  • the current flowing into the thermoelectric generation tube T2 is superimposed on the current generated in the thermoelectric generation tube T2 and flows toward the thermoelectric generation tube T3.
  • FIG. 33 is a diagram schematically showing the direction of current in the two openings A61 and A62 and in the vicinity thereof.
  • FIG. 33 is a diagram corresponding to FIG. In FIG. 33, the direction of current flow is schematically indicated by a broken-line arrow.
  • the current generated in the thermoelectric generation tube T1
  • thermoelectric generation tube T3 is opposite to the thermoelectric generation tube T2 in the direction of inclination of the laminated surface. Therefore, in the thermoelectric generator tube T3, a current flows from the right side to the left side in FIG. 32A. Therefore, the electromotive force generated in each of the thermoelectric generation tubes T1 to T3 is superimposed without being canceled. Thus, a larger voltage can be taken out from the thermoelectric generator unit by connecting the plurality of thermoelectric generator tubes T in order so that the directions of inclination of the laminated surfaces are alternately opposite.
  • FIG. 32B schematically shows the current flowing through the thermoelectric generation tubes T electrically connected in series, as in FIG. 32A. Also in FIG. 32B, similar to the example shown in FIG. 32A, the thermoelectric generation tubes T1 to T3 are connected in order so that the inclination directions of the laminated surfaces are alternately opposite. Also in this case, since the directions of inclination of the laminated surfaces of the two thermoelectric generation tubes connected to each other are opposite to each other, the electromotive forces generated in each of the thermoelectric generation tubes T1 to T3 are superimposed without being canceled out. Is done.
  • thermoelectric generation tubes T1 to T3 when the cold medium LM is brought into contact with the inner peripheral surface of each of the thermoelectric generation tubes T1 to T3 and the hot medium HM is brought into contact with the outer peripheral surface, the heat generation tubes T1 to T3 are generated.
  • the polarity of the voltage to be reversed is opposite to that shown in FIG. 32A.
  • the polarity of the electromotive force in each thermoelectric generation tube (which may be referred to as the direction of the current flowing through each thermoelectric generation tube) is inverted. . Therefore, for example, in order to allow a current to flow from the conductive member K1 side to the conductive member J3 side as in the case shown in FIG.
  • thermoelectric generation tubes T1 to T3 The two electrode side may be opposite to that shown in FIG. 32A.
  • the current directions shown in FIGS. 32A and 32B are merely examples. Depending on the material constituting the metal layer 20 and the thermoelectric material constituting the thermoelectric material layer 22, the current direction may be opposite to the current direction shown in FIGS. 32A and 32B.
  • thermoelectric generation tube T the polarity of the voltage generated in the thermoelectric generation tube T depends on the inclination direction of the laminated surface in the thermoelectric generation tube T. Therefore, for example, when the thermoelectric generation tube T is replaced, the thermoelectric generation tube T is appropriately arranged in consideration of the temperature gradient between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube T in the thermoelectric generation unit 100A. There is a need to.
  • FIG. 34A and FIG. 34B are perspective views showing a thermoelectric generation tube having polarity indication on the electrodes, respectively.
  • a mold (uneven shape) Mp for identifying the polarity of the voltage generated in the thermoelectric generation tube is formed on the first electrode E1a and the second electrode E2a.
  • the first electrode E1b and the second electrode E2b indicate which side of the laminated surface of the thermoelectric generator tube T is inclined to the first electrode E1b or the second electrode E2b.
  • Mark Mk is attached. Molds or marks may be combined with each other. The mold or mark may be applied to the tube body Tb, or may be applied to only one of the first electrode and the second electrode.
  • a mold or a mark can be given to the first electrode and the second electrode in order to identify the polarity of the voltage generated in the thermoelectric generation tube T. Thereby, it can be judged from the external appearance of the thermoelectric generation tube T whether the laminated surface in the thermoelectric generation tube T inclines to which side of the 1st electrode E1a and the 2nd electrode E2a.
  • the first electrode and the second electrode may have different shapes. For example, the length, thickness, or cross-sectional shape perpendicular to the axial direction may be different between the first electrode and the second electrode.
  • thermoelectric generation tubes T1 to T10 are electrically connected in series by conductive members J1 to J9.
  • the connection of the two thermoelectric generation tubes T by each of the conductive members J1 to J9 is as described above.
  • an example of an electrical connection structure for taking out electric power from the two power generation tubes T1 and T10 located at both ends of the series circuit to the outside of the thermoelectric generation unit 100A will be described.
  • FIG. 35 is a diagram (left side view) showing another one of the side surfaces of the thermoelectric generator unit 100A shown in FIG. FIG. 25 shows the configuration on the plate 36 side, whereas FIG. 35 shows the configuration on the plate 34 side.
  • the description of the configuration and operation common to the configuration and operation described for plate 36 will not be repeated.
  • the channels C42 to C45 connect at least two of the openings A provided in the plate 34 to each other.
  • a channel may be referred to as an “interconnect portion”.
  • the conductive member accommodated in each interconnection part has the same configuration as that of the conductive member J1.
  • the channel C41 provided in the plate 34 is provided so as to extend from the opening A41 in the plate 34 to the outer edge.
  • a channel provided so as to extend from an opening provided in a plate to an outer edge may be referred to as a “terminal connection portion”.
  • Channels C41 and C46 shown in FIG. 35 are terminal connection portions.
  • a conductive member that functions as a terminal for connecting to an external circuit is accommodated in the terminal connection portion.
  • FIG. 36A is a diagram showing a cross section of a part of the plate 34.
  • FIG. 36 (a) schematically shows a section taken along a plane including the central axis of the thermoelectric generator tube T1, and corresponds to a cross-sectional view taken along the line RR in FIG.
  • FIG. 36A shows the structure of the opening A41 and the vicinity thereof among the plurality of openings A of the plate 34.
  • FIG. FIG. 36B shows the appearance of the conductive member K1 when viewed from the direction indicated by the arrow V2 in FIG.
  • the conductive member K1 has a through hole Kh at one end.
  • the conductive member K1 includes a ring portion Kr having a through hole Kh and a terminal portion Kt extending from the ring portion Kr toward the outside of the ring portion Kr.
  • the conductive member K1 is typically made of metal, like the conductive member J1.
  • the end portion (first electrode side) of the thermoelectric generation tube T1 is inserted into the opening A41 of the plate 34.
  • the end portion of the thermoelectric generator tube T1 is inserted into the through hole Kh of the conductive member K1.
  • the conductive member (J, K1) is a conductive plate having at least one hole through which the thermoelectric generation tube T passes.
  • the structure of the opening A410 and the vicinity thereof is the same as the structure of the opening A41 and the vicinity thereof except that the end of the thermoelectric generation tube T10 is inserted into the opening A410 of the plate 34.
  • the first plate portion 34a is provided with a recess R34 corresponding to the opening A41.
  • the recess R34 includes a groove portion R34t that extends from the opening A41 to the outer edge of the first plate portion 34a.
  • the terminal portion Kt of the conductive member K1 is located in the groove portion R34t.
  • a space formed by the concave portion R34 and the concave portion R41 provided in the second plate portion 34b forms a channel that accommodates the conductive member K1.
  • FIG. 26A in the example shown in FIG.
  • the first O-ring 52a realizes a seal so that the fluid supplied into the body portion 32 does not enter the channel C41.
  • the second O-ring 52b realizes a seal so that the fluid existing outside the second plate portion 34b does not enter the channel C41.
  • FIG. 37 is an exploded perspective view of the vicinity of the channel C41 that houses the conductive member K1.
  • the first O-ring 52a, the washer 54, the conductive ring-shaped member 56, the conductive member K1, the washer 54, and the second O-ring 52b are inserted into the opening A41 from the outside of the container 30.
  • the sealing surface of the second plate portion 34b (the surface facing the first plate portion 34a) has substantially the same configuration as the sealing surface of the second plate portion 36b shown in FIG. 27B. That is, by joining the first plate portion 34a and the second plate portion 34b, the second seating surface Bsb of the second plate portion 34b becomes the second O-ring 52b, the conductive member K1, and the conductive ring shape. Via the member 56, the first O-ring 52a is pressed against the seating surface Bsa of the first plate portion 34a. Thereby, the conductive member K1 can be sealed from the hot and cold media.
  • the ring portion Kr of the conductive member K1 contacts the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 in the opening A provided in the plate 34.
  • the conductive member K1 is electrically connected to the outer peripheral surface at the end of the thermoelectric generator tube T via the conductive ring-shaped member 56.
  • one end (terminal portion Kt) of the conductive member K1 protrudes to the outside of the plate 34 as shown in FIG. Therefore, the portion of the terminal portion Kt that protrudes outside the plate 34 can function as a terminal for connecting the thermoelectric generator unit and the external circuit.
  • a portion of the terminal portion Kt that protrudes outside the plate 34 may be formed in a ring shape.
  • a conductive member in which a thermoelectric generation tube is inserted at one end and the other end projects to the outside may be referred to as a “terminal plate”.
  • thermoelectric generator tube T1 and the thermoelectric generator tube T10 are respectively connected to the two terminal plates accommodated in the terminal connection portion. Further, the plurality of thermoelectric generation tubes T1 to T10 are electrically connected in series between the two terminal plates via a connecting plate accommodated in a channel interconnection portion. Therefore, the electric power generated by the plurality of thermoelectric generation tubes T1 to T10 can be taken out through the two terminal plates whose one ends protrude outside the plate.
  • the arrangement of the conductive ring-shaped member 56 and the conductive members (J, K1) can be appropriately changed in the channel C.
  • the conductive ring-shaped member 56 and the conductive member may be arranged so that the elastic portion 56r of the conductive ring-shaped member 56 is inserted into the through hole (Jh1, Jh2, or Kh) of the conductive member.
  • the end of the thermoelectric generator tube T and the conductive member K1 may be electrically connected in a manner in which the conductive ring-shaped member 56 is omitted.
  • a part of the flat portion 56f of the conductive ring member 56 can be extended to substitute for the terminal portion Kt of the conductive member K1. In this case, the conductive member K1 may be omitted.
  • the channel C is formed from the recess provided in the first plate portion and the recess provided in the second plate portion.
  • the channel C is provided in either the first plate portion or the second plate portion.
  • the channel C may be formed from the formed recess.
  • an insulating coating may be applied to the inside of the channel C so that the conductive member (connection plate, terminal plate) and the container 30 are not electrically connected.
  • the plate 34 (34a and 34b) may have a main body formed of metal and an insulating coat that covers at least a part of the surface of the main body.
  • the plate 36 (36a and 36b) may have a main body made of metal and an insulating coat covering at least a part of the surface of the main body.
  • an insulating coating is applied to the surface of the recess provided in the first plate portion and the surface of the recess provided in the second plate portion, the insulating coating on the surface of the conductive member can be omitted.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view showing an example of a structure for separating the medium in contact with the outer peripheral surface of the thermoelectric generator tube T and the medium in contact with the inner peripheral surface of each of the thermoelectric generator tubes T1 to T10 so as not to mix. .
  • the bushing 60 is inserted from the outside of the container 30, thereby realizing separation of the hot medium and the cold medium and electrical connection between the thermoelectric generation tube and the conductive member.
  • the opening A41 provided in the plate 34u has a female screw portion Th34. More specifically, a screw thread is formed on the wall surface of the recess R34 provided corresponding to the opening A41 of the plate 34u.
  • a bushing 60 having a male screw portion Th60 is inserted into the recess R34.
  • the bushing 60 has a through hole 60a along the axial direction.
  • the end of the thermoelectric generator tube T1 is inserted into the opening A41 of the plate 34u. Accordingly, the through hole 60a communicates with the internal flow path of the thermoelectric generation tube T1 in a state where the bushing 60 is inserted into the recess R34.
  • thermoelectric generation tube T1 is inserted into the holes of these members.
  • the O-ring 52 is in contact with the seating surface Bsa formed on the plate 34u and the outer peripheral surface of the end portion of the thermoelectric generation tube T1.
  • the male screw portion Th60 attaches the O-ring 52 to the seating surface Bsa via the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56 and the conductive plate K1. Press. That is, the seal can be realized so that the fluid supplied to the inside of the trunk portion 32 does not mix with the fluid supplied to the internal flow path of the thermoelectric generation tube T1. Further, since the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube T1 is in contact with the plurality of elastic portions 56r of the conductive ring member 56, and the flat portion 56f of the conductive ring member 56 is in contact with the ring portion Kr of the conductive member K1, The thermoelectric generation tube and the conductive member can be electrically connected.
  • thermoelectric generation tube As described above, by using the member shown in FIG. 38, it is possible to achieve separation of the heating medium and the cooling medium and electrical connection between the thermoelectric generation tube and the conductive member with a simpler configuration.
  • FIG. 39A and FIG. 39B are cross-sectional views showing another example of a structure for realizing the separation of the heating medium and the cooling medium and the electrical connection between the thermoelectric generation tube and the conductive member.
  • O-rings 52b are arranged in order. In the example shown in FIG.
  • the male screw portion Th60 presses the O-ring 52a against the seating surface Bsa via the conductive plate K1 and the flat portion 56f of the conductive ring-shaped member 56.
  • the first O-ring 52a, the conductive member K1, the ring-shaped conductive member 56, and the second O-ring 52b are sequentially arranged from the seating surface Bsa formed on the plate 34u toward the outside of the container 30.
  • a bushing 64 having a through hole 64 a is further inserted into a through hole 60 a formed in the bushing 60.
  • the through hole 64a communicates with the internal flow path of the thermoelectric generation tube T1.
  • the male thread portion Th64 of the bushing 64 presses the second O-ring 52b toward the seating surface Bsa.
  • sealing may be performed for both the fluid constituting the hot medium and the fluid constituting the cold medium.
  • one end of the terminal portion Kt of the conductive member K1 protrudes to the outside of the plate 34u and can function as a terminal for connecting the thermoelectric generator unit and an external circuit.
  • a connecting plate such as a conductive member J1 may be applied instead of the conductive member K1 (terminal plate).
  • the end of the thermoelectric generator tube T1 is inserted into the through hole Jh1.
  • a washer 54 may be disposed between the O-ring and the conductive member.
  • thermoelectric generation system including thermoelectric generation unit Next, an embodiment of a thermoelectric generator system including the thermoelectric generator unit of the present disclosure will be described.
  • thermoelectric generator unit 100A, the thermoelectric generator unit 100B, or the thermoelectric generator unit 100C described above may be used alone, or a plurality of the thermoelectric generator units 100A, the thermoelectric generator unit 100B, or the thermoelectric generator unit 100C may be used in combination. Also good.
  • the thermoelectric generator system includes two thermoelectric generator units 100A, the thermoelectric generator system includes a plurality of first openings that communicate with the flow paths of the thermoelectric generator tubes T in one thermoelectric generator unit 100A, and the other And a plurality of second openings communicating with the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes T in the thermoelectric generation unit 100A.
  • the plurality of thermoelectric generator units 100A can be connected in series or in parallel.
  • thermoelectric generator system in which a plurality of thermoelectric generator units are connected, for example, when the operation is resumed after completion of maintenance, it is necessary to discharge the air inside the container of each thermoelectric generator unit. Therefore, the flow rate of the liquid introduced into the container of each thermoelectric generator unit is set to a larger flow velocity than in the case of the thermoelectric generator unit alone.
  • a liquid with a higher flow velocity is introduced when operation resumes.Therefore, the possibility that the thermoelectric generator tube is damaged by the liquid flowing into the container is It is considered to be higher than the case of a single unit. Therefore, it is more beneficial to prevent the thermoelectric generation tube from being damaged by the liquid flowing into the container of each thermoelectric generation unit.
  • thermoelectric generation system including a plurality of thermoelectric generation units
  • thick solid arrows schematically indicate the flow direction of the medium that is in contact with the outer peripheral surface of the thermoelectric generation tube, that is, the medium that flows in the container 30 (outside the thermoelectric generation tube).
  • dashed thick arrows schematically indicate the flow direction of the medium in contact with the inner peripheral surface of the thermoelectric generation tube, that is, the medium flowing through the through hole (internal flow path).
  • first medium path a pipe line communicating with the fluid inlet and the fluid outlet of each container 30
  • second medium path a pipe line communicating with the flow path of each thermoelectric generation tube
  • thermoelectric generator system shown in FIG. 40A includes a first thermoelectric generator unit 100-1 and a second thermoelectric generator unit 100-2.
  • Each of the first thermoelectric generator unit 100-1 and the second thermoelectric generator unit 100-2 has the same configuration as any of the thermoelectric generator unit 100A, the thermoelectric generator unit 100B, or the thermoelectric generator unit 100C described above. is doing.
  • the above-described buffer members 70, 70a to 70f, internal partition walls 33a, 33b, and the like may be omitted. In the example shown in FIG.
  • thermoelectric generator unit 100-1 a space communicating with the fluid inlet and the fluid outlet of the container 30 in the first thermoelectric generator unit 100-1 and the fluid inlet and the fluid outlet of the container 30 in the second thermoelectric generator unit 100-2. Forms the first medium path.
  • the flow paths of the plurality of thermoelectric generator tubes included in the first thermoelectric generator unit 100-1 are respectively connected to the second thermoelectric generator unit 100- via the relay plate 35. It is connected to the flow path of the several thermoelectric generation tube which 2 has.
  • a second medium path communicating with the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes T in the first thermoelectric generation unit 100-1 and the second thermoelectric generation unit 100-2 is formed.
  • the thermoelectric power generation system shown in FIG. 40B also includes a first thermoelectric generator unit 100-1 and a second thermoelectric generator unit 100-2, as in the example shown in FIG. 40A.
  • the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes included in the first thermoelectric generation unit 100-1 and the flow path of the plurality of thermoelectric generation tubes included in the second thermoelectric generation unit 100-2. are communicated by a conduit 42 for relay.
  • the medium supplied to the inside of the container 30 of the first thermoelectric generator unit 100-1 is supplied to the inside of the container 30 of the second thermoelectric generator unit 100-2 via the conduit 40.
  • the pipes 40 and 42 do not need to be straight and may be bent.
  • thermoelectric generator system shown in FIG. 40C includes a first thermoelectric generator unit 100-1 and a second thermoelectric generator unit 100-2 arranged in parallel.
  • the medium flowing through the thermoelectric generation tube of the first thermoelectric generation unit 100-1 and the medium flowing through the thermoelectric generation tube of the second thermoelectric generation unit 100-2 flow in parallel.
  • the medium supplied into the container 30 of the first thermoelectric generator unit 100-1 is supplied to the container 30 of the second thermoelectric generator unit 100-2.
  • each of the container 30 of the first thermoelectric generator unit 100-1 and the container 30 of the second thermoelectric generator unit 100-2 includes the thermoelectric generator unit 100C shown in FIG. Similarly, it has an internal partition wall 33a.
  • 41A and 41B show a schematic cross section of the body portion of each thermoelectric generator unit.
  • the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes included in the first thermoelectric generation unit 100-1 are connected to the second thermoelectric generation unit 100-2 via the relay plate 37, respectively. It is connected to the flow path of the several thermoelectric generation tube which has.
  • the relay plate 37 is a hole formed at a position corresponding to the fluid outlet 38b of the first thermoelectric generator unit 100-1 and the fluid inlet 38a of the second thermoelectric generator unit 100-2. It has a portion 37h.
  • the fluid in the second space CE2 in the first thermoelectric generator unit 100-1 flows into the first space CE1 in the second thermoelectric generator unit 100-2 through the hole 37h of the relay plate 37. Thereby, the first medium path is formed.
  • the relay plate 37 has a plurality of holes. obtain.
  • thermoelectric generation tubes included in the first thermoelectric generation unit 100-1 and the plurality of channels included in the second thermoelectric generation unit 100-2.
  • the flow paths of the thermoelectric generation tubes are communicated with each other by a conduit 42 for relay.
  • a conduit 44 is sandwiched between the first thermoelectric generator unit 100-1 and the second thermoelectric generator unit 100-2.
  • the pipe line 44 may have an internal partition wall 43 that separates the heating medium and the cooling medium therein.
  • the internal partition wall 43 surrounds the pipeline 42.
  • the fluid in the second space CE2 in the first thermoelectric generator unit 100-1 passes between the inner wall of the pipe 44 and the inner partition wall 43 via the fluid outlet 38b of the first thermoelectric generator unit 100-1. Flow into the space.
  • the fluid that has flowed into the space between the inner wall of the pipe line 44 and the inner partition wall 43 passes through the fluid inlet 38a of the second thermoelectric generator unit 100-2, and the first thermoelectric generator unit 100-2 receives the first It flows into the space CE1. Thereby, the first medium path is formed.
  • the pipe 42 for relay can be omitted.
  • thermoelectric generator system can be made to resemble the appearance of normal piping.
  • the flow path of the hot and cold media can be variously designed.
  • 40A, 40B, 40C, 41A, and 41B are only a few examples, and the first medium path that communicates with the fluid inlet and the fluid outlet of each container and the flow of each thermoelectric generation tube.
  • the second media path communicating with the path can be arbitrarily designed.
  • the second medium path is configured such that fluid flows in the same direction through the channels of the plurality of thermoelectric generation tubes T.
  • the flow direction of the fluid in the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes T is not limited to the same direction.
  • the flow direction of the fluid in the flow paths of the plurality of thermoelectric generation tubes T can be variously set according to the design of the flow path of the hot and cold media.
  • thermoelectric generation system ⁇ Configuration example of electric circuit provided in thermoelectric generation system>
  • the thermoelectric generator system 200 in this embodiment includes an electric circuit 250 that receives electric power output from the thermoelectric generator unit.
  • the thermoelectric generator unit included in the thermoelectric generator system 200 may be any of the thermoelectric generator unit 100A, the thermoelectric generator unit 100B, or the thermoelectric generator unit 100C described above.
  • the thermoelectric generator unit 100A is illustrated.
  • the electric circuit 250 includes a booster circuit 252 that raises the voltage of the electric power output from the thermoelectric generator unit 100A, and DC power output from the booster circuit 252 to AC power (frequency is, for example, 50/60 Hz or other frequency).
  • an inverter (DC-AC inverter) circuit 254 for conversion.
  • the AC power output from the inverter circuit 254 can be supplied to the load 400.
  • the load 400 may be various electric devices or electronic devices that operate using AC power.
  • the load 400 may itself have a charging function, and need not be fixed to the electric circuit 250.
  • the AC power that is not consumed by the load 400 can be connected to the commercial system 410 and
  • the 42 includes a charge / discharge control unit 262 and a power storage unit 264 for accumulating DC power obtained from the thermoelectric generator unit 100A.
  • the power storage unit 264 can be a chemical battery such as a lithium ion secondary battery or a capacitor such as an electric double layer capacitor.
  • the electric power stored in the power storage unit 264 can be supplied to the booster circuit 252 by the charge / discharge control unit 262 as needed, and can be used or sold as AC power through the inverter circuit 254.
  • the magnitude of the electric power obtained from the thermoelectric generator unit 100A may fluctuate periodically or irregularly depending on time.
  • the heat source of the heat medium is waste heat of a factory
  • the temperature of the heat medium fluctuates according to the operation schedule of the factory.
  • the power generation state of the thermoelectric generator unit 100A varies, the voltage and / or current magnitude of the electric power obtained from the thermoelectric generator unit 100A varies. Even if there is such a change in the power generation state, in the thermoelectric power generation system 200 shown in FIG. obtain.
  • the boost ratio of the booster circuit 252 may be adjusted according to fluctuations in the power generation state. Further, it is possible to perform control for detecting or predicting fluctuations in the power generation state, adjusting the flow rate and temperature of the heating medium or cooling medium supplied to the thermoelectric generation unit 100A, and thereby maintaining the power generation state in a steady state. .
  • the flow rate of the heating medium can be adjusted by the pump P1.
  • the flow rate of the cooling medium can be adjusted by the pump P2. It is possible to control the power generation amount of the thermoelectric generation tube by adjusting the flow rate of one or both of the hot medium and the cold medium.
  • the temperature of the heating medium can be controlled by adjusting the amount of heat supplied to the heating medium from a high-temperature heat source (not shown).
  • the temperature of the cooling medium can be controlled by adjusting the amount of heat released from the cooling medium to a low-temperature heat source (not shown).
  • a valve and a branch path may be provided in at least one of the flow path of the heating medium and the cooling medium, thereby adjusting the flow rate of each medium supplied to the power generation system.
  • thermoelectric generation system ⁇ Another embodiment of thermoelectric generation system>
  • thermoelectric generator system according to the present disclosure
  • thermoelectric power generation unit in the present embodiment, is provided in a general waste disposal facility (a so-called garbage disposal site or a clean center).
  • a general waste disposal facility a so-called garbage disposal site or a clean center.
  • high-temperature and high-pressure steam for example, 400 to 500 ° C., several megapascals
  • thermal energy generated when burning garbage (waste) may be generated from thermal energy generated when burning garbage (waste).
  • Such water vapor energy is converted into electric power by turbine power generation and used for electric power in the facility.
  • the thermoelectric generator system 300 includes at least one thermoelectric generator unit described above.
  • the thermoelectric generator unit included in the thermoelectric generator system 300 may be any of the thermoelectric generator unit 100A, the thermoelectric generator unit 100B, or the thermoelectric generator unit 100C described above.
  • the thermoelectric generator unit 100A is illustrated.
  • the heating medium supplied to the thermoelectric generator unit 100A is generated by obtaining the combustion heat of waste in the waste treatment facility.
  • this system includes an incinerator 310, a boiler 320 that generates high-temperature and high-pressure steam from combustion heat generated in the incinerator 310, and a turbine 330 that is rotated by the high-temperature and high-pressure steam generated in the boiler 320. ing.
  • the rotational energy of the turbine 330 is given to a synchronous generator (not shown) and is converted into AC power (for example, three-phase AC power) by the synchronous generator.
  • the water vapor used for the work rotating the turbine 330 is returned to liquid water by the condenser 360 and supplied to the boiler 320 by the pump 370.
  • This water is a working medium that circulates in a “thermal cycle” constituted by the boiler 320, the turbine 330, and the condenser 360.
  • a part of the heat given to the water in the boiler 320 is given to the cooling water in the condenser 360 after performing the work of rotating the turbine 330.
  • cooling water circulates between the condenser 360 and the cooling tower 350 as indicated by broken arrows in FIG.
  • low-temperature steam or hot water after working in such a turbine 330 can be effectively used as a heat source for the heat medium.
  • heat is obtained from such low-temperature (for example, about 140 ° C.) water vapor by the heat exchanger 340 to obtain, for example, 99 ° C. hot water. Then, this hot water is supplied as a heat medium to the thermoelectric generator unit 100A.
  • the cooling medium for example, a part of cooling water used in a waste treatment facility can be used.
  • the waste treatment facility has a cooling tower 350
  • water at about 10 ° C. for example, can be obtained from the cooling tower 350 and used as a cooling medium.
  • the cooling medium need not be obtained by using a special cooling tower, and can be substituted by using well water or river water in or near the facility.
  • thermoelectric generator unit 100A may be connected to an electric circuit 250 shown in FIG. 42, for example.
  • the electric power generated by the thermoelectric generator unit 100A can be used in the facility or stored in the power storage unit 264.
  • the surplus power can be sold via the commercial system 410 after being converted into AC power.
  • thermoelectric generator unit of the present disclosure has a form in which the thermoelectric generator unit of the present disclosure is incorporated in a waste heat utilization system of a waste treatment facility including a boiler 320 and a turbine 330.
  • the boiler 320, the turbine 330, the condenser 360, and the heat exchanger 340 are not essential components for the operation of the thermoelectric generator unit 100A of the present disclosure. If there is a relatively low temperature gas or hot water that was previously discarded, it can be effectively used directly as a heating medium, or other gas or liquid can be heated via a heat exchanger. However, it can also be used as a heating medium.
  • the system of FIG. 43 is just one practical example.
  • thermoelectric generation tubes inside the container of the thermoelectric generation unit may be arranged in parallel with the horizontal direction, for example.
  • the plurality of thermoelectric generation tubes may be arranged in parallel with the vertical direction, for example.
  • thermoelectric generator unit of the present disclosure a buffer member is disposed between the fluid inlet and the plurality of thermoelectric generator tubes.
  • the buffer member changes the flow direction of the fluid flowing into the container.
  • the conduit having one end connected to the fluid inlet is arranged such that an extension of the central axis of the conduit passes between the plurality of thermoelectric generator tubes and the inner wall of the trunk.
  • the container includes an internal partition wall disposed between the plurality of thermoelectric generator tubes and the trunk portion.
  • thermoelectric generator unit can be used, for example, as a generator that uses heat such as warm water from a hot spring, exhaust gas discharged from a factory, or the like.

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Abstract

　本開示の熱発電ユニットは、複数の熱発電チューブを備える。各熱発電チューブは、内周面によって区画される流路を有し、内周面と外周面との間の温度差によって軸方向に起電力を発生するように構成されている。熱発電ユニットは、複数の熱発電チューブを内部に収容する容器と、複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材とを備える。この容器は、容器の内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する。ある態様では、熱発電ユニットは、緩衝部材を備える。緩衝部材は、流体入口と複数の熱発電チューブとの間に設けられており、流体入口から容器内に流入してきた流体の流れ方向を変える。

Description

熱発電ユニットおよび熱発電システム
　本願は、熱を電力に変換する熱電変換素子を備える熱発電ユニットに関する。また、本開示は、複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムにも関している。
　熱電変換素子（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｅｌｅｍｅｎｔ）は、熱を電力に、あるいは電力を熱に変換することができる素子である。ゼーベック効果を示す熱電材料から形成した熱電変換素子は、比較的低温（例えば２００℃以下）の熱源から熱エネルギーを得て電力に変換することができる。このような熱電変換素子を利用した熱発電技術によれば、従来、蒸気、温水、排気ガスなどの形態で未利用のまま周囲環境に捨てられていた熱エネルギーを回収して有効に活用することが可能になる。
　以下、熱電材料から形成した熱電変換素子を「熱発電素子（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」と称する。一般の熱発電素子は、キャリアの電気的極性が互いに異なるｐ型半導体およびｎ型半導体が組み合わされた、いわゆる「π型構造」を有する（例えば、特許文献１）。「π型構造」の熱発電素子では、ｐ型半導体とｎ型半導体とが電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続される。「π型構造」では、温度勾配の方向と電流の流れる方向とは互いに平行または反平行である。このため、高温熱源側または低温熱源側の電極に出力端子を設ける必要がある。したがって、各々が「π型構造」を有する複数の熱発電素子を電気的に直列に接続するためには、複雑な配線構造が必要になる。
　特許文献２は、互いに対向する第１電極および第２電極の間に、ビスマス層と、ビスマスとは異なる金属からなる金属層とが交互に積層された積層体を有する熱発電素子を開示している。特許文献２に開示される熱発電素子では、第１電極と第２電極とを結ぶ直線の方向に対して積層面が傾斜している。また、特許文献３ならびに非特許文献１および２は、チューブ型熱発電素子を開示している。
特開２０１３－０１６６８５号公報 国際公開第２００８／０５６４６６号 国際公開第２０１２／０１４３６６号
菅野他、第７２回応用物理学会学術講演会　講演予稿集、３０ａ－Ａ－１４「非対角熱電効果を用いたチューブ型発電デバイス」　（２０１１） Ａ．Ｓａｋａｉ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ　２０１２　"Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　（ＴＴＥＧ）"　（２０１２）
　熱発電技術を利用した実用的な熱発電ユニットおよびシステムが望まれている。
　本開示のある実施形態による熱発電ユニットは、各々が、外周面および内周面と、内周面によって区画される流路とを有し、内周面と外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材と、流体入口と複数の熱発電チューブとの間に設けられた緩衝部材とを備え、緩衝部材は、流体入口から容器内に流入してきた流体の流れ方向を変える。
　本開示の他の実施形態による熱発電ユニットは、各々が、外周面および内周面と、内周面によって区画される流路とを有し、内周面と外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、一端が流体入口に接続された導管と、複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材とを備え、容器は、複数の熱発電チューブを取り囲む胴部を有し、導管は、導管の中心軸の延長線が複数の熱発電チューブと胴部の内壁との間を通るように配置されている。
　本開示の更に他の実施形態による熱発電ユニットは、各々が、外周面および内周面と、内周面によって区画される流路とを有し、内周面と外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材とを備え、容器は、複数の熱発電チューブを取り囲む胴部と、複数の熱発電チューブと胴部との間に配置された内部隔壁とを有する。
　本開示の熱発電システムは、第１の熱発電ユニットおよび第２の熱発電ユニットを含む複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムであって、第１および第２の熱発電ユニットの各々は、上記のいずれかに記載の熱発電ユニットであり、第１熱発電ユニットにおける複数の熱発電チューブの流路に連通する複数の第１開口部と、第２熱発電ユニットにおける複数の熱発電チューブの流路に連通する複数の第２開口部とを有する。
　本開示の熱発電ユニットおよびシステムによれば、熱発電の実用性が向上する。
熱発電素子１０の断面図である。 図１Ａの熱発電素子１０の上面図である。 熱発電素子１０の上面１０ａに高温熱源１２０を接触させ、かつ、下面１０ｂに低温熱源１４０を接触させた状態を示す図である。 本開示による例示的な熱発電ユニットに使用され得る熱発電チューブＴの概略構成を示す斜視図である。 本開示による例示的な熱発電ユニット１００の概略構成を示す斜視図である。 本開示による熱発電チューブＴの外周面と内周面との間に温度差を与えるための構成の例を示すブロック図である。 熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の電気的接続の例を模式的に示す図である。 熱発電システム１００が備える熱発電チューブＴのうちの１つ（ここでは熱発電チューブＴ１）を示す斜視図である。 熱発電チューブＴ１の軸（中心軸）を含む平面に沿って熱発電チューブＴ１を切断したときの断面を示す図である。 本開示の実施形態による熱発電ユニットを示す正面図である。 熱発電ユニットに導入された温熱媒体および冷熱媒体の流れ方向の例を模式的に示す図である。 図７および図８に示す熱発電ユニット１００Ａの模式的な断面図である。 熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの模式的な断面図である。 緩衝部材７０の他の例を示す模式的な断面図である。 緩衝部材７０の更に他の例を示す模式的な断面図である。 緩衝部材７０の更に他の例を示す模式的な断面図である。 緩衝部材７０の更に他の例を示す斜視図である。 緩衝部材７０の更に他の例を示す斜視図である。 本開示の他の実施形態による熱発電ユニットを示す正面図である。 図１６に示される熱発電ユニット１００Ｂの左側面図である。 熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの模式的な断面図である。 流体入口３８ａに対する第１の導管７２ａの他の接続の態様を示す断面図である。 流体入口３８ａに対する第１の導管７２ａの更に他の接続の態様を示す断面図である。 本開示の更に他の実施形態による熱発電ユニットの模式的な断面図である。 熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの模式的な断面図である。 熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第２の導管７２ｂを切断したときの模式的な断面図である。 内部隔壁の変形例を示す模式的な断面図である。 図７に示す熱発電ユニット１００Ａの側面のうちの一つを示す図（ここでは右側面図）である。 （ａ）は、プレート３６の一部の断面を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において矢印Ｖ１で示す方向から見たときの導電性部材Ｊ１の外観を示す図である。 導電性部材Ｊ１を収容するチャネルＣ６１近傍の分解斜視図である。 第２プレート部分３６ｂのシール面（第１プレート部分３６ａと対向する面）のうち、開口部Ａ６１およびＡ６２に対応する部分を示す斜視図である。 導電性リング状部材５６の１つの例示的な形状を示す斜視図である。 導電性リング状部材５６の他の例の形状を示す斜視図である。 導電性リング状部材５６および熱発電チューブＴ１を示す断面図である。 導電性リング状部材５６に熱発電チューブＴ１の端部が挿入された状態を示す断面図である。 導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１に熱発電チューブＴ１の端部が挿入された状態を示す断面図である。 導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１の一部を示す断面図である。 導電性部材Ｊ１の貫通孔Ｊｈ１に導電性リング状部材５６の弾性部５６ｒが挿入された状態を示す断面図である。 端部に面取り部Ｃｍを有する熱発電チューブＴの断面図である。 電気的に直列に接続された熱発電チューブＴを流れる電流を模式的に示す図である。 電気的に直列に接続された熱発電チューブＴを流れる電流を模式的に示す図である。 ２個の開口部Ａ６１、Ａ６２およびその近傍における電流の向きを模式的に示す図である。 電極に極性の表示を有する熱発電チューブを示す斜視図である。 電極に極性の表示を有する熱発電チューブを示す斜視図である。 図７に示される熱発電ユニット１００Ａの側面のうちの他の一つを示す図（左側面図）である。 （ａ）は、プレート３４の一部の断面を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において矢印Ｖ２で示す方向から見たときの導電性部材Ｋ１の外観を示す図である。 導電性部材Ｋ１を収容するチャネルＣ４１近傍の分解斜視図である。 熱発電チューブＴの外周面に接する媒体と、各熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内周面に接する媒体とが混ざり合わないように分離するための構造の例を示す断面図である。 温熱媒体と冷熱媒体との分離および熱発電チューブと導電性部材との間の電気的接続を実現するための構造の他の例を示す断面図である。 温熱媒体と冷熱媒体との分離および熱発電チューブと導電性部材との間の電気的接続を実現するための構造の他の例を示す断面図である。 複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの構成例を示す図である。 複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの構成例を示す図である。 複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの構成例を示す図である。 複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの他の構成例を示す図である。 複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの他の構成例を示す図である。 本開示による熱発電システムが備える電気回路の構成例を示すブロック図である。 本開示による熱発電システムが使用される形態の構成例を示すブロック図である。
　本開示の限定的ではない例示的なある熱発電ユニットの一態様は、複数の熱発電チューブを備えており、各熱発電チューブは、外周面および内周面と、内周面によって区画される流路とを有している。各熱発電チューブは、内周面と外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている。
　この熱発電ユニットは、複数の熱発電チューブを内部に収容する容器と、複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材を更に備えている。容器は、その内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有している。
　ある態様では、容器の流体入口と複数の熱発電チューブとの間に緩衝部材が設けられている。この緩衝部材は、流体入口から容器内に流入してきた流体の流れ方向を変える。他の態様では、熱発電ユニットは、一端が流体入口に接続された導管を備えている。また、容器は、複数の熱発電チューブを取り囲む胴部を有しており、流体入口に接続された導管は、導管の中心軸の延長線が複数の熱発電チューブと胴部の内壁との間を通るように配置されている。更に他の態様では、容器は、複数の熱発電チューブを取り囲む胴部と、複数の熱発電チューブと胴部との間に配置された内部隔壁とを有している。
　詳細については後述するように、ある実施形態による熱発電ユニットは、複数の熱発電チューブを備えている。各熱発電チューブの内周面と外周面との間に温度差が与えられると、各熱発電チューブの軸方向に起電力が発生する。例えば冷熱媒体（例えば冷水）で満たされた容器内に各熱発電チューブを収容し、各熱発電チューブの内周面によって区画される流路に温熱媒体（例えば温水）を供給することによって、各熱発電チューブに発電を行わせることができる。このとき、冷熱媒体と温熱媒体との間の熱交換も同時に行われる。なお、本明細書では、「温熱媒体」または「冷熱媒体」における「温熱」および「冷熱」の語は、それぞれの媒体の具体的な温度の高低ではなく、これらの間の相対的な温度に差があることを表す。また、「媒体」は、典型的には、気体、液体、またはこれらの混合体からなる流体である。「媒体」は、流体中に分散した粉末などの固体を含んでいても良い。
　熱発電ユニットの動作時、各熱発電チューブを収容する容器の内部は、典型的には、温水または冷水などの液体によって満たされている。一方、熱発電ユニットのメンテナンス時など、容器の内部から液体が排出されることによって、容器が空の状態となることがある。また、熱発電ユニットを導入した直後などにおいては、容器は液体によって満たされておらず、空の状態である。なお、本明細書において「空の状態」という場合には、容器の内部に液体がほとんど存在しない状態だけでなく、少なくとも１つの熱発電チューブの一部が液体から露出されているような状態も含む。
　例えばメンテナンスのために熱発電ユニットの容器を空の状態とした場合を想定する。メンテナンスの終了後、熱発電ユニットの動作を再開するために、容器の内部に温水または冷水などの液体を導入する。このとき、容器を液体によって満たすには、容器内部の空気を排出する必要がある。容器内部の空気の排出は、典型的には、比較的高い圧力をもって液体を容器の内部に導入することにより行われる。すなわち、熱発電ユニットの動作再開時に容器の内部に導入される液体の流速は比較的大きい。特に、複数の熱発電ユニットを連結した場合には、各熱発電ユニットの容器内部の空気を排出する必要がある。そのため、各熱発電ユニットの容器の内部に導入される液体の流速は、熱発電ユニット単体の場合よりも大きい。
　容器が空の状態において、容器の内部に液体を導入した場合、容器の内部に流入する液体の圧力が高いと、流入した液体によって熱発電チューブが損傷する可能性がある。したがって、容器の内部に流入する液体によって熱発電チューブが損傷を受けないようにすると有益である。これにより、例えばメンテナンス後の熱発電ユニットの動作再開時に、熱発電チューブの損傷に起因する不具合の発生を防止でき、熱発電の実用性が向上する。
　＜熱発電素子の基本構成と動作原理＞
　本開示による熱発電ユニットの実施形態を説明する前に、この熱発電ユニットに使用される熱発電素子の基本構成と動作原理を説明する。後述するように、本開示の熱発電ユニットではチューブ状の熱発電素子が使用される。しかし、チューブ状の熱発電素子の動作原理は、より単純な形状を有する熱発電素子について説明することが可能であり、その方が理解しやすい。
　まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照する。図１Ａは、概略的に直方体の形状を有する熱発電素子１０の断面図であり、図１Ｂは熱発電素子１０の上面図である。参考のため、図１Ａおよび図１Ｂには、直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が示されている。図示されている熱発電素子１０は、金属層２０と熱電材料層２２とが傾斜した状態で交互に積層された構造（積層体）を有している。この例において、積層体の形状は直方体であるが、他の形状であっても動作原理は同じである。
　図示されている熱発電素子１０では、上記の積層体を左右から挟み込むように第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２が設けられている。図１Ａに示される断面において、積層面はＺ軸方向に対して角度θ（０＜θ＜πラジアン）だけ傾斜している。
　このような構成を有する熱発電素子１０では、上面１０ａと下面１０ｂとの間に温度差が与えられると、熱電材料層２２よりも熱伝導性の高い金属層２０を優先的に熱が伝達するため、各熱電材料層２２の温度勾配にＺ軸方向成分が生じる。このため、各熱電材料層２２にはゼーベック効果によってＺ軸方向の起電力が発生し、起電力が積層体内で直列的に重畳される結果、全体として第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に大きな電位差が発生する。図１Ａおよび図１Ｂに示される積層体を有する熱発電素子は、特許文献２に開示されている。特許文献２の開示内容の全体を本願に援用する。
　図２は、熱発電素子１０の上面１０ａに高温熱源１２０を接触させ、かつ、下面１０ｂに低温熱源１４０を接触させた状態を示している。この状態では、高温熱源１２０から低温熱源１４０に熱発電素子１０を介して熱Ｑが流れ、熱発電素子１０から第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２を介して電力Ｐを取り出すことができる。大局的に見た場合、熱発電素子１０では、温度勾配の方向（Ｙ軸方向）と電流の方向（Ｚ軸方向）とは直交しており、電力を取り出すための一対の電極Ｅ１、Ｅ２間に温度差を与える必要がない。なお、図２に示す例では、図の左側から右側に向かって電力Ｐが流れる様子を模式的に示している。しかしながら、これはあくまでも例示である。例えば、使用される熱電材料の種類が変更されることによって、電力Ｐの流れ方向が図２とは反対になることもある。
　簡単のため、熱発電素子１０の積層体の形状が直方体である場合を説明したが、以下の実施形態では、積層体がチューブ形状を有する熱発電素子を用いる。このようなチューブ状の熱発電素子を本明細書では「熱発電チューブ（Ｔｕｂｕｌａｒ　Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」と称する。なお、本明細書において、「チューブ」の用語は「パイプ」の用語とは区別されず、「チューブ」および「パイプ」の両方を含むように解釈される。
　＜熱発電ユニットの概要＞
　以下、本開示による熱発電ユニットの概要を説明する。
　まず、図３Ａおよび図３Ｂを参照する。図３Ａは、熱発電チューブＴの一例を示す斜視図である。熱発電チューブＴは、中央に貫通孔を有する金属層２０および熱電材料層２２が傾斜した状態で交互に積層されたチューブ本体Ｔｂと、一対の電極Ｅ１、Ｅ２とを備えている。このような熱発電チューブＴを製造する方法は、例えば特許文献３に開示されている。特許文献３に開示されている方法によれば、底部に孔を有する金属カップと、同様に底部に孔を有する熱電材料カップとを交互に重ね合わせ、その状態でプラズマ焼結を行うことにより、両者を結合する。特許文献３の開示内容の全体を本願に援用する。
　図３Ａの熱発電チューブＴは、その内周面によって規定される内部の流路（以下、「内部流路」と称することがある。）を、例えば温熱媒体が流れるように配管に接続される。その場合、熱発電チューブＴの外周面は冷熱媒体に接触させられる。こうして、熱発電チューブＴの内周面と外周面との間に温度差が与えられることにより、一対の電極Ｅ１、Ｅ２の間に電位差が発生し、電力を取り出すことが可能になる。
　熱発電チューブＴの形状は、チューブ状であれば良く、円筒に限定されない。言い換えると、熱発電チューブＴの軸に対して垂直な面で熱発電チューブＴを切断したとき、「外周面」および「内周面」の切断面上における形状は円である必要は無く、楕円、多角形などの閉曲線であれば良い。また、熱発電チューブＴの軸は、典型的には直線であるが、直線に限定されない。これらのことは、図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照しながら説明した熱発電の原理から明らかである。
　図３Ｂは、本開示による例示的な熱発電ユニット１００の概略構成を示す斜視図である。図３Ｂに示される熱発電ユニット１００は、複数の熱発電チューブＴと、これらの熱発電チューブＴを内部に収容する容器３０と、熱発電チューブＴを電気的に接続する複数の導電性部材Ｊとを備えている。図３Ｂに示す例では、容器３０の内側に１０本の熱発電チューブＴ１～Ｔ１０が収められている。１０本の熱発電チューブＴ１～Ｔ１０は、典型的には、互いに略平行に配置されるが、配置の態様はこれに限定されない。
　熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々は、前述したように、外周面および内周面と、内周面によって区画される内部流路とを有する。熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々は、内周面と外周面との間の温度差によってそれぞれの軸方向に起電力を発生するように構成されている。すなわち、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々において、外周面と内周面との間に温度差を与えることにより、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０から電力が取り出される。例えば、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々における内部流路に温熱媒体を接触させ、かつ、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々の外周面に冷熱媒体を接触させることにより、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０から電力を取り出すことができる。また、逆に、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々における内周面に冷熱媒体を接触させ、かつ、外周面に温熱媒体を接触させても良い。
　図３Ｂに示す例では、容器３０の内部において熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の外周面に接する媒体と、各熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内部流路において各熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内周面に接する媒体とは、それぞれ別々の配管（不図示）を介して供給され、混ざり合わないように分離されている。
　図４は、熱発電チューブＴの外周面と内周面との間に温度差を与えるための構成の例を示すブロック図である。図４に破線で示す矢印Ｈは、温熱媒体の流れを模式的に示し、実線で示す矢印Ｌは、冷熱媒体の流れを模式的に示している。図４に示す例では、温熱媒体および冷熱媒体が、ポンプＰ１およびＰ２によってそれぞれ循環する。例えば、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々の内部流路に温熱媒体が供給され、容器３０の内部に冷熱媒体が供給される。図４では記載が省略されているが、温熱媒体には不図示の高温熱源（例えば熱交換器）から熱が供給され、冷熱媒体からは不図示の低温熱源に熱が供給される。高温熱源としては、従来、未利用のまま周囲環境に捨てられていた比較的低温（例えば２００℃以下）の蒸気、温水、排気ガスなどを使用することができる。もちろん、より高温の熱源を用いても良い。
　図４に示す例では、温熱媒体および冷熱媒体が、それぞれ、ポンプＰ１およびＰ２によって循環しているが、本開示の熱発電ユニットは、そのような例に限定されない。温熱媒体および冷熱媒体の一方または両方が、循環系を構成することなく、各々の熱源から周囲環境に捨てられても良い。例えば、地中から湧き出した高温の温泉水が温熱媒体として熱発電ユニット１００に与えられ、その後、温度が低下した温泉水として発電以外の用途に利用されたり、そのまま捨てられたりしても良い。冷熱媒体についても、地下水、川の水、海水が汲み上げられて熱発電ユニット１００に与えられても良い。これらは、冷熱媒体として利用された後、必要に応じて適当な温度に低下され、元の水源に返されたり、周囲環境に捨てられたりしても良い。
　再び図３Ｂを参照する。本開示における熱発電ユニット１００では、導電性部材Ｊを介して複数の熱発電チューブＴが電気的に接続される。図３Ｂに示す例では、隣接して配置されている２本の熱発電チューブＴが個々の導電性部材Ｊによって接続されている。全体として、複数の熱発電チューブＴは電気的に直列に接続されている。例えば、図３Ｂにおいて最も手前に見える２本の熱発電チューブＴ３および熱発電チューブＴ４の右端部は、導電性部材Ｊ３によって相互に接続されている。一方、これら２本の熱発電チューブＴ３、Ｔ４の左端部は、それぞれ、導電性部材Ｊ２、Ｊ４によって他の熱発電チューブＴ２、Ｔ５に接続されている。
　図５は、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の電気的接続の例を模式的に示している。図５に示すように、導電性部材Ｊ１～Ｊ９の各々は、２本の熱発電チューブを電気的に接続している。導電性部材Ｊ１～Ｊ９は、全体として熱発電チューブＴ１～Ｔ１０を電気的に直列に接続するように配列されている。この例では、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０および導電性部材Ｊ１～Ｊ９から形成される回路は、一筆書き（ｔｒａｖｅｒｓａｂｌｅ）である。この回路は、一部に並列的に接続された熱発電チューブを含んでいて良く、回路が一筆書きであることは必須ではない。
　図５に示す例では、例えば熱発電チューブＴ１から熱発電チューブＴ１０に電流が流れる。電流は、熱発電チューブＴ１０から熱発電チューブＴ１に流れても良い。この電流の向きは、熱発電チューブＴに使用する熱電材料の種類、熱発電チューブＴの内周面と外周面との間で生じる熱流の向き、熱発電チューブＴにおける積層面の傾斜の方向などに依存して決まる。熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の接続は、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々で生じた起電力が相殺されず、重畳されるように決定される。
　なお、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０を流れる電流の向きと、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内部流路を流れる媒体（温熱媒体または冷熱媒体）の流れ方向とは、相互に無関係である。例えば、図５に示す例では、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内部流路を流れる媒体の流れ方向は、全てに共通して例えば図中の左側から右側であっても良い。
　＜熱発電チューブＴの構成の詳細＞
　次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、熱発電チューブＴの構成の詳細を説明する。図６Ａは、熱発電システム１００が備える熱発電チューブＴのうちの１つ（ここでは熱発電チューブＴ１）を示す斜視図である。熱発電チューブＴ１は、チューブ本体Ｔｂ１と、チューブ本体Ｔｂ１の両端にそれぞれ設けられた第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２とを有する。チューブ本体Ｔｂ１は、金属層２０と熱電材料層２２とが交互に積層された構成を有する。本明細書では、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２とを結ぶ直線の方向を「積層方向」と称する場合がある。この「積層方向」は熱発電チューブの軸方向に一致している。
　図６Ｂは、熱発電チューブＴ１の軸（中心軸）を含む平面に沿って熱発電チューブＴ１を切断したときの断面を示す。図６Ｂに示されるように、熱発電チューブＴ１は、外周面２４および内周面２６を有する。内周面２６によって区画される領域が流路Ｆ１を形成している。図示されている例では、外周面２４および内周面２６は、それぞれ、軸方向に垂直な断面の形状が円であるが、これらの形状は前述したように、円に限定されず、楕円または多角形であっても良い。軸方向に垂直な面で切断したときの流路の断面積の大きさは、特に限定されない。熱発電チューブＴの内部流路に供給される媒体の流量に応じて、流路の断面積または熱発電チューブの本数が適宜設定されれば良い。
　図示されている例において、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、それぞれ、円筒形状を有しているが、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の形状はこれに限定されない。第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、それぞれ、チューブ本体Ｔｂ１の両端またはその近傍において、金属層２０および熱電材料層２２の少なくとも一方に電気的に接続され、かつ、流路Ｆ１を閉塞しない任意の形状を有し得る。図６Ａおよび図６Ｂに示す例では、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の外周面がチューブ本体Ｔｂ１の外周面２４に整合しているが、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の外周面とチューブ本体Ｔｂ１の外周面２４とが整合している必要はない。例えば、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の外周面の直径（外径）がチューブ本体Ｔｂ１の外周面２４の直径（外径）よりも大きくても良いし、小さくても良い。また、軸方向に垂直な平面で切った第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の断面形状が、軸方向に垂直な平面で切ったチューブ本体Ｔｂ１の外周面２４の断面形状と異なっていても良い。
　第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、導電性を有する材料、典型的には金属から形成される。第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、チューブ本体Ｔｂ１の両端またはその近傍に位置する１個または複数の金属層２０から構成されていても良い。その場合、チューブ本体Ｔｂ１の一部が第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２として機能する。あるいは、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、チューブ本体Ｔｂ１の外周面の一部を覆うように設けられた金属層または輪帯状金属部材から形成されていても良いし、チューブ本体Ｔｂ１の内周面と接触するようにチューブ本体Ｔｂ１の両端から流路Ｆ１内に部分的に嵌め込まれた一対の円筒状金属部材であっても良い。
　金属層２０および熱電材料層２２は、図６Ｂに示されるように、傾斜した状態で交互に積層されている。このような構成を有する熱発電チューブは、基本的には、図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照しながら説明した原理と同様の原理で動作する。したがって、熱発電チューブＴ１の外周面２４と、熱発電チューブＴ１の内周面２６との間に温度差を与えると、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に電位差が生じる。このときの温度勾配の概略的な方向は、熱発電チューブＴ１の半径方向（積層方向に垂直な方向）である。
　チューブ本体Ｔｂ１における積層面の傾斜角度（以下、単に「傾斜角度」と称する。）θは、例えば、５°以上６０°以下の範囲内に設定され得る。傾斜角度θは、２０°以上４５°以下であっても良い。傾斜角度θの適切な範囲は、金属層２０を構成する材料と熱電材料層２２を構成する熱電材料との組み合わせに依存して異なる。
　チューブ本体Ｔｂ１における金属層２０の厚さと熱電材料層２２の厚さとの比（以下、単に「積層比」と称する。）は、例えば、２０：１～１：９の範囲に設定され得る。ここで、金属層２０の厚さは、積層面に垂直な方向における厚さ（図６Ｂ中、矢印Ｔｈで示す厚さ）を意味する。同様に、熱電材料層２２の厚さは、積層面に垂直な方向における厚さを意味する。なお、金属層２０および熱電材料層２２の積層の総数は適宜設定され得る。
　金属層２０は、任意の金属材料から形成され得、例えばニッケルまたはコバルトから形成され得る。ニッケルおよびコバルトは、高い熱発電特性を示す金属材料の例である。金属層２０は、銀または金を含んでいても良い。金属層２０は、これらの例示された金属材料を単独で含んでいても良いし、合金として含んでいても良い。金属層２０が合金から形成される場合、この合金が、銅、クロムまたはアルミニウムを含んでいても良い。このような合金の例は、コンスタンタン、クロメルまたはアルメルである。
　熱電材料層２２は、使用温度に応じて任意の熱電材料から形成され得る。熱電材料層２２に使用され得る熱電材料の例は、ビスマス、アンチモンなどの単元素からなる熱電材料、ＢｉＴｅ系、ＰｂＴｅ系、ＳｉＧｅ系などの合金系熱電材料、ＣａxＣｏＯ2、ＮａxＣｏＯ2、ＳｒＴｉＯ3などの酸化物系熱電材料を含む。本明細書における「熱電材料」とは、絶対値が３０μＶ／Ｋ以上のゼーベック係数を有し、かつ、電気抵抗率が１０ｍΩｃｍ以下の材料を意味する。このような熱電材料は、結晶でも、非晶質でも良い。温熱媒体の温度が２００℃程度またはそれ以下である場合、熱電材料層２２は、例えばビスマスアンチモンテルルの緻密体から形成され得る。ビスマスアンチモンテルルの代表的な化学組成は、Ｂｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3であるが、これに限定されない。ビスマスアンチモンテルルはセレンなどのドーパントを含んでいても良い。ビスマスとアンチモンの組成比は、適宜調整され得る。
　熱電材料層２２を構成する熱電材料の他の例としては、テルル化ビスマス、テルル化鉛などが挙げられる。熱電材料層２２がテルル化ビスマスから構成される場合、テルル化ビスマスの化学組成をＢｉ2ＴｅXと表記したとき、２＜Ｘ＜４であれば良い。代表的な化学組成は、Ｂｉ2Ｔｅ3である。Ｂｉ2Ｔｅ3は、アンチモンまたはセレンを含有し得る。アンチモンを含有するテルル化ビスマスの化学組成は（Ｂｉ1-YＳｂY）2ＴｅXのように表される。このとき、０＜Ｙ＜１であれば良く、０．６＜Ｙ＜０．９であるとより好ましい。
　第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２を構成する材料は、導電性に優れる材料であれば任意である。第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、銅、銀、モリブデン、タングステン、アルミニウム、チタン、クロム、金、白金、インジウムなどの金属から形成され得る。あるいは、窒化チタン（ＴｉＮ）、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）などの窒化物または酸化物から形成されても良い。ハンダ、銀ロウ、導電性ペーストなどから第１電極Ｅ１または第２電極Ｅ２を形成しても良い。なお、チューブ本体Ｔｂ１の両端が金属層２０である場合、前述したように、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、金属層２０で代用され得る。
　本明細書では、熱発電チューブの典型例として、金属層と熱発電材料層とが交互に積層された構成を備える素子を説明したが、本開示に使用され得る熱発電チューブの構造は、このような例に限定されない。相対的にゼーベック係数が低く熱伝導率が高い第１の材料から形成された第１の層と、相対的にゼーベック係数が高く熱伝導率が低い第２の材料から形成された第２の層とを積層すれば、上述した熱発電は可能である。金属層２０および熱電材料層２２は、それぞれ、上記の第１の層および第２の層の例である。
　＜熱発電ユニットの実施形態＞
　次に、図７を参照する。図７は、本開示の実施形態による熱発電ユニットを示す正面図である。図７に示されるように、この態様における熱発電ユニット１００Ａは、複数の熱発電チューブＴと、複数の熱発電チューブＴを内部に収容する容器３０とを備えている。このような構造は、一見したところ、熱交換器の「シェル・アンド・チューブ構造」に似ている。しかしながら、熱交換器では、複数のチューブは単に流体を流す管路として機能するだけであり、電気的接続は不要である。本開示の熱発電ユニットでは、実用上、熱交換器には要求されないチューブ相互間の安定した電気的接続を達成することが求められる。
　図４を参照しながら説明したように、熱発電ユニット１００Ａには、温熱媒体および冷熱媒体が供給される。例えば、複数の開口部Ａを介して、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々の内部流路に温熱媒体が供給される。一方、容器３０の内部には、後述する流体入口を介して冷熱媒体が供給される。これにより、熱発電チューブＴの外周面と内周面との間に温度差が与えられる。このとき、熱発電ユニット１００Ａにおいて、温熱媒体と冷熱媒体との間の熱交換が行われるとともに、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々において、それぞれの軸方向に起電力が発生する。
　図７に示されている例において、容器３０は、熱発電チューブＴを取り囲む筒状の胴部（シェル）３２と、胴部３２の開放された両端を塞ぐように設けられた一対のプレート３４、３６とを有している。図７に示す例では、プレート３４は胴部３２の左端に固定され、プレート３６は胴部３２の右端に固定されている。プレート３４および３６には、各熱発電チューブＴが挿入される複数の開口部Ａが設けられており、プレート３４、３６の対応する一対の開口部Ａには、それぞれ、熱発電チューブＴの両端部が挿入されている。
　このプレート３４、３６は、シェル・アンド・チューブ型熱交換器における管板（チューブシート）と同様に、複数のチューブ（熱発電チューブＴ）を空間的に分離した状態で支持する機能を有している。複数の熱発電チューブＴは、典型的には、容器３０内において平行に配置される。複数の熱発電チューブＴは平行の関係にある必要はなく、「非平行」または「ねじれ」の関係にあっても良いが、ここでは、複数の熱発電チューブＴは、容器３０内において平行に配置されている場合を例示する。プレート３４、３６は、後に詳しく説明するように、熱交換器の管板には無い電気的接続機能を更に有している。
　図７に示されている例において、プレート３４は、胴部３２に固定された第１プレート部分３４ａと、第１プレート部分３４ａに対して脱着可能に取り付けられた第２プレート部分３４ｂとを有している。同様に、プレート３６は、胴部３２に固定された第１プレート部分３６ａと、第１プレート部分３６ａに対して脱着可能に取り付けられた第２プレート部分３６ｂを有している。プレート３４および３６に設けられた開口部Ａは、それぞれ、第１プレート部分３４ａ、３６ａおよび第２プレート部分３４ｂ、３６ｂを貫通し、各熱発電チューブＴの流路を容器３０の外部に開放している。
　容器３０を構成する材料の例は、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）などの金属である。容器３０を構成する材料の他の例は、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などである。胴部３２およびプレート３４、３６は、同一の材料から形成されていても良いし、異なる材料から形成されていても良い。胴部３２および第１プレート部分３４ａ、３６ａが金属から形成されている場合、第１プレート部分３４ａ、３６ａは、例えば溶接により胴部３２に固定される。胴部３２の両端にフランジが設けられている場合、このフランジに第１プレート部分３４ａ、３６ａが固定されていても良い。
　動作時、容器３０の内部には流体（冷熱媒体または温熱媒体）が導入されるため、容器３０の内部は気密または水密が保たれる必要がある。後述するように、プレート３４、３６の開口部Ａでは、熱発電チューブＴの端部が挿入された状態で気密または水密を保つためのシールが実現される。胴部３２とプレート３４、３６との間で隙間はなく、動作時には気密または水密が保たれる構造が実現される。
　図８に示されるように、容器３０は、その内部に流体を流すための流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂを有している。熱発電ユニット１００Ａでは、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂが、容器３０の上部に配置されている。流体入口３８ａの配置は、容器３０の上部に限定されず、流体入口３８ａが、例えば容器３０の下部に配置されても良い。流体出口３８ｂも同様である。流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂのそれぞれは、例えば、容器３０の胴部３２の側面に設けられた開口部であり得る。図示する例では、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂに、それぞれ、第１の導管７２ａおよび第２の導管７２ｂが接続されている。
　図７および図８に示されるように、容器３０の内部には、緩衝部材７０が設けられている。この緩衝部材７０は、流体入口３８ａと複数の熱発電チューブＴとの間に配置されている。後に詳しく説明するように、緩衝部材７０は、容器３０の内部に流入してきた流体の流れ方向を変えるように構成されている。なお、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂは、それぞれ、流体の入口および出口として固定して使用される必要はなく、流体の入口および出口が定期的または不定期的に反転して用いられても良い。流体の流れ方向が固定されている必要はない。したがって、流体出口３８ｂと複数の熱発電チューブＴとの間に更に他の緩衝部材が配置されることもある。また、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂの各々の個数は１個に限定されず、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂの一方または両方が複数であっても良い。この場合は、複数の緩衝部材が容器３０の内部に配置され得る。
　図８は、熱発電ユニット１００Ａに導入された温熱媒体および冷熱媒体の流れ方向の例を模式的に示す図である。図８に示す例では、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々の内部流路に温熱媒体ＨＭが供給されており、容器３０の内部に冷熱媒体ＬＭが供給されている。図示する例では、プレート３４に設けられた開口部Ａを介して、各熱発電チューブの内部流路に温熱媒体ＨＭが導入される。各熱発電チューブの内部流路に導入された温熱媒体ＨＭは、各熱発電チューブの内周面と接触する。一方、流体入口３８ａから容器３０の内部に冷熱媒体ＬＭが導入される。容器３０の内部に導入された冷熱媒体ＬＭは、各熱発電チューブの外周面と接触する。
　図８に示す例では、温熱媒体ＨＭは、各熱発電チューブの内部流路を流れる間に、冷熱媒体ＬＭと熱の交換を行う。冷熱媒体ＬＭと熱の交換を行い、温度の低下した温熱媒体ＨＭは、プレート３６に設けられた開口部Ａを介して熱発電ユニット１００Ａの外部に排出される。一方、冷熱媒体ＬＭは、容器３０の内部を流れる間に、温熱媒体ＨＭと熱の交換を行う。温熱媒体ＨＭと熱の交換を行い、温度の上昇した冷熱媒体ＬＭは、流体出口３８ｂから熱発電ユニット１００Ａの外部に排出される。なお、図８に示す温熱媒体ＨＭの流れ方向および冷熱媒体ＬＭの流れ方向は、あくまでも例である。温熱媒体ＨＭおよび冷熱媒体ＬＭのいずれか一方またはこれらの両方が、図の右側から左側に向かって流れていても良い。
　ある態様では、熱発電チューブＴの流路に温熱媒体ＨＭ（例えば温水）を導入し、かつ、流体入口３８ａから冷熱媒体ＬＭ（例えば冷却水）を導入して容器３０の内部を冷熱媒体ＬＭで満たすことができる。逆に、熱発電チューブＴの流路には冷熱媒体ＬＭ（例えば冷却水）を導入し、かつ、流体入口３８ａから温熱媒体ＨＭ（例えば温水）を導入して容器３０の内部を温熱媒体ＨＭで満たしても良い。こうして、熱発電チューブＴの各々における外周面２４と内周面２６との間に発電に必要な温度差を与えることができる。
　＜緩衝部材＞
　図９は、図７および図８に示す熱発電ユニット１００Ａの模式的な断面を示す。図９は、例えば円筒状に形成された胴部３２の中心軸を含み、かつ水平面に対して垂直な平面で切断したときの断面を模式的に示している。図９に示されるように、緩衝部材７０は、流体入口３８ａと複数の熱発電チューブＴとの間に位置するように、例えば容器３０の内壁に固定されている。そのため、容器３０の内部が流体で満たされていない状態においては、流体入口３８ａから流れ込んだ流体は、まず緩衝部材７０に衝突し、その後、容器３０の底部に向かう。これにより、流体入口３８ａから流れ込んだ流体が熱発電チューブＴに直接に衝突することを防止できる。
　上述したように、各熱発電チューブＴは、プレート３４、３６の対応する一対の開口部Ａに両端部が挿入されることにより、容器３０内において支持されている。すなわち、図７～図９に示す例では、各熱発電チューブＴは、その両端部のみが支持されている。そのため、容器３０の内部が流体で満たされていない状態において熱発電チューブＴに流体が直接に衝突すると、チューブ本体Ｔｂに機械的な負荷がかかり、チューブ本体Ｔｂの破断、外周面の摩耗などが発生しやすくなる。特に、流体入口３８ａの近くに配置された熱発電チューブＴにおいて、このような不具合の発生が想定される。なお、容器３０の内部が流体によってほぼ満たされている状態においては、容器３０内の流体がクッションの役割を果たす。そのため、熱発電ユニット１００Ａの連続動作時においては、容器３０内に流体を導入することに起因して熱発電チューブＴが損傷する可能性は低い。
　本実施形態では、容器３０の内部に流入してきた流体の流れ方向を緩衝部材７０が変えることにより、熱発電チューブＴに与られる衝撃が緩和される。緩衝部材７０は、流体入口３８ａから流れ込んだ流体がもつ運動量を低減させることができれば良い。
　図１０は、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの断面を模式的に示す。図１０に示す断面は、図９のＡ－Ａ断面に対応する。図１０では、流体の流れ方向が、破線の矢印で模式的に示されている。以下の説明においても、特に断りのない限り、破線の矢印で流体の流れ方向を模式的に示す。
　図１０に示す例では、流体入口３８ａと、流体入口３８ａの直下に配置された熱発電チューブＴ２との間に、平板状の緩衝部材７０ａが配置されている。この緩衝部材７０ａは、容器３０の内部において熱発電チューブＴ２の少なくとも一部を覆うように配置されている。図１０に示す例では、第１の導管７２ａ内の流体は、鉛直方向に沿って図の下向きに流れ、流体入口３８ａを介して容器３０の内部に流入する。容器３０の内部に流入してきた流体は、緩衝部材７０ａに衝突し、緩衝部材７０ａによって流れ方向が変えられる。すなわち、緩衝部材７０ａに衝突した流体は、跳ね返り分を除き、緩衝部材７０ａの表面に沿って流れる。例えば、容器３０の内部に流入してきた流体のうちの一部の流れ方向は、鉛直方向に沿った方向から図の左右方向（水平方向）に変化する。これにより、流体入口３８ａの下方に配置されている熱発電チューブＴに、容器３０の内部に流入してきた流体が直接に衝突することが防止される。
　ここで、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な断面において、流体入口３８ａにおける流体の流れ方向に垂直な方向を「幅方向」と呼ぶことにする。以下では、幅方向における長さを単に「幅」と称することがある。緩衝部材７０ａの幅（図１０中、矢印Ｗ１で示す長さ）は、典型的には、熱発電チューブＴの外径よりも大きい。したがって、図示する例では、緩衝部材７０ａは、容器３０の内部に流入してきた流体が、緩衝部材７０ａの下方に配置された熱発電チューブＴ（ここでは熱発電チューブＴ２）に直接に衝突することを防止する。
　緩衝部材７０ａは、熱発電チューブＴの軸方向において、所定の長さを有している。熱発電チューブＴの軸方向における緩衝部材７０ａの長さ（図９中、矢印Ｌ１で示す長さ）は、例えば、熱発電チューブＴの軸方向における胴部３２の長さ（図９中、矢印Ｌ２で示す長さ）と等しく設定され得る。容器３０の内部に流入してきた流体のうちの一部は、緩衝部材７０ａに衝突した後、熱発電チューブＴの軸方向に沿って緩衝部材７０ａ上を流れ、熱発電チューブＴの軸方向における、緩衝部材７０ａの端部から流れ落ちる。長さＬ１が、長さＬ２とほぼ等しく設定されることにより、緩衝部材７０ａに衝突した後、熱発電チューブＴの軸方向における、緩衝部材７０ａの端部から流れ落ちた流体が、緩衝部材７０ａの下方に配置された熱発電チューブＴ（ここでは熱発電チューブＴ２）に衝突することを防止できる。このように、ある態様では、緩衝部材７０は、容器３０の内部において熱発電チューブＴの少なくとも１つを覆うように配置される。
　図１１は、緩衝部材７０の他の例を示す模式的な断面図である。図１１に示されるように、緩衝部材７０が、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体から複数の熱発電チューブＴを遮蔽する形状を有していても良い。なお、本明細書における「遮蔽」には、熱発電チューブＴの軸方向における緩衝部材の長さ（図９中、矢印Ｌ１で示す長さ）が、熱発電チューブＴの軸方向における胴部３２の長さ（図９中、矢印Ｌ２で示す長さ）より短い場合も含まれる。
　図示する例では、３本の熱発電チューブＴ１、Ｔ２およびＴ３の組、４本の熱発電チューブＴ１０、Ｔ８、Ｔ６およびＴ４の組および３本の熱発電チューブＴ９、Ｔ７およびＴ５の組が、空間的に分離した状態で図の上下方向に沿って配置されている。また、それぞれの組においても、熱発電チューブ同士は、空間的に分離して配置されている。図１１に示す例では、緩衝部材７０ｂの幅は、熱発電チューブＴが配置されている領域の幅方向における最大の長さ（図１１中、矢印Ｗ３で示す長さ）よりも大きい。この場合、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な断面において、緩衝部材７０ｂの端部における流体の流れ方向の延長線上に、いずれの熱発電チューブＴも配置されていないので、緩衝部材７０ｂに衝突した流体が熱発電チューブＴに向かって流れることを防止できる。したがって、緩衝部材７０ｂに衝突した後、流れ方向が変えられた流体が熱発電チューブＴに衝突することによる損傷の発生を防止できる。
　図１２および図１３は、それぞれ、緩衝部材７０の更に他の例を示す模式的な断面図である。図１２に示す緩衝部材７０ｃは、その中央において折れ曲がっており、中央部分が流体入口３８ａに向かって突出している。図１３に示す緩衝部材７０ｄは、半円筒形状に形成されており、中央部分が流体入口３８ａに向かって突出している。すなわち、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な面内における緩衝部材７０ｃおよび緩衝部材７０ｄの断面形状は、流体入口３８ａに向かって突出した形状である。なお、緩衝部材７０ｃおよび緩衝部材７０ｄは、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体から複数の熱発電チューブＴを遮蔽する形状を有している。すなわち、図示する例において、Ｗ１＞Ｗ３の関係が満たされている。
　図１２および図１３に示すように、緩衝部材７０が、流体入口３８ａに向かって突出した形状であっても良い。緩衝部材７０が、流体入口３８ａに向かって突出した形状に形成されることにより、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体をより効果的に分散させることができる。また、緩衝部材７０自身に対する機械的な負荷が低減される。
　図１２および図１３に示す例では、緩衝部材７０ｃおよび緩衝部材７０ｄのいずれも、流体入口３８ａとは反対側が開放されている。しかしながらこれはあくまで例示であり、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な面内における緩衝部材７０ｃおよび緩衝部材７０ｄの断面形状が、複数の熱発電チューブＴを取り囲むような形状であっても良い。この場合、例えば、Ｌ１＜Ｌ２の関係が満たされるようにすれば（図９参照）、流体入口３８ａから導入される流体によって容器３０の内部を満たすことができる。
　図１４および図１５は、それぞれ、緩衝部材７０の更に他の例を示す斜視図である。なお、図１４および図１５では、複雑さを避けるため、緩衝部材７０の下方に１本の熱発電チューブＴが配置されている場合を示している。しかしながら、これはあくまで例示であり、緩衝部材７０の下方に複数の熱発電チューブＴが配置されていても良い。
　図１４に示す緩衝部材７０ｅは、矩形状の平板部７０ｐと、平板部７０ｐから垂直に立ち上がった２つの壁部７０ｓとを有している。平板部７０ｐの外縁のうち、２つの外縁は熱発電チューブＴの軸方向と平行であり、残りの２つの外縁は、熱発電チューブＴの軸方向と垂直である。２つの壁部７０ｓは、平板部７０ｐの外縁のうち、熱発電チューブＴの軸方向と垂直な外縁から上方に向かって延びている。壁部７０ｓは、緩衝部材７０ｅに衝突後の流体の流れを熱発電チューブＴの軸方向と垂直な方向に誘導する。したがって、緩衝部材７０ｅに衝突した流体が熱発電チューブＴの軸方向に流れ落ちることを防止できる。
　図１５に示す緩衝部材７０ｆは、鞍状の形状を有し、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な面内における断面形状が、流体入口３８ａに向かって突出した形状となるように配置されている。この場合も、緩衝部材７０ｆに衝突した流体が熱発電チューブＴの軸方向に流れ落ちることを防止できる。
　このように、緩衝部材７０の形状および大きさは、任意に設定し得る。緩衝部材７０の形状は、例えば、板状、棒状、円錐状、椀状、すのこ状またはメッシュ状であり得る。緩衝部材７０は、その一部が湾曲していても良く、例えば、緩衝部材７０の形状は、半円筒状やプロペラ状であり得る。緩衝部材７０が可動部を有していても良い。緩衝部材７０の流体入口３８ａ側の表面は平坦面でなくとも良く、緩衝部材７０の表面に溝部やフィンなどが形成されていても良い。緩衝部材７０は、多孔質体であっても良いし、孔部を有していても良い。なお、所定の強度を得られる限りにおいて、緩衝部材７０を形成するための材料も任意に選択可能である。
　＜熱発電ユニットの他の実施形態＞
　次に、図１６を参照する。図１６は、本開示の他の実施形態による熱発電ユニットを示す正面図である。この態様における熱発電ユニット１００Ｂは、上述の熱発電ユニット１００Ａと同様に、複数の熱発電チューブＴと、複数の熱発電チューブＴを内部に収容する容器３０とを備えている。以下では、熱発電ユニット１００Ａについて説明した構成および動作と共通する構成および動作の説明は繰り返さない。
　図１７は、図１６に示される熱発電ユニット１００Ｂの左側面図を示す。図１７では、プレート３４の第２プレート部分３４ｂの図示が省略されている。図１７および図１６に示す例では、流体入口３８ａは、熱発電ユニット１００Ｂの背面側に設けられており、流体入口３８ａには、第１の導管７２ａが接続されている。一方、流体出口３８ｂは、熱発電ユニット１００Ｂの正面側に設けられており、流体出口３８ｂには、第２の導管７２ｂが接続されている。しかしながらこれはあくまでも例示であり、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂの各々は、熱発電ユニット１００Ａと同様に、例えば容器３０の上部に配置されても良い。
　熱発電ユニット１００Ｂでは、流体入口３８ａにおける流体の流れ方向が、複数の熱発電チューブＴではなく、胴部３２の内壁に向くように第１の導管７２ａが配置されている。より詳細には、第１の導管７２ａは、第１の導管７２ａの中心軸の延長線が複数の熱発電チューブＴと胴部３２の内壁との間を通るように配置されている。これにより、流体入口３８ａを介して容器３０の内部に流入してきた流体のうち、熱発電チューブＴに直接に衝突する流体の割合を低減することができる。したがって、熱発電チューブＴに流体が直接に衝突することに起因する熱発電チューブＴの損傷の発生を抑制することができる。なお、図１７に示すように、第２の導管７２ｂは、第２の導管７２ｂの中心軸の延長線が複数の熱発電チューブＴと胴部３２の内壁との間を通るように配置されても良い。
　図１８を参照しながら、熱発電ユニット１００Ｂの構成をより詳細に説明する。図１８は、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの断面を模式的に示す。図１８に示す断面は、図１６のＢ－Ｂ断面に対応する。
　図１８に例示する構成において、第１の導管７２ａは、第１の導管７２ａの中心軸の延長線（図１８中、破線ＣＡで示す）が複数の熱発電チューブＴと胴部３２の内壁との間を通るように配置されている。図１８に示す例では、第１の導管７２ａの中心軸の延長線は、容器３０に収容された複数の熱発電チューブＴのうち、最も左側に位置する熱発電チューブＴ１０の外周面よりも左側を通っている。ここで、第１の導管７２ａの中心軸は、流体入口３８ａにおける第１の導管７２ａの中心軸を意味する。上記の延長線は、第１の導管７２ａの中心軸に垂直な平面で第１の導管７２ａを切断したときに、第１の導管７２ａの内壁の輪郭線が閉曲線となる断面のうち、流体入口３８ａに最も近いもの（ここでは図１８のＣ－Ｃ断面）に垂直な直線と平行である。流体入口３８ａを介して容器３０の内部に流入してきた流体の、流体入口３８ａにおける流れ方向は、第１の導管７２ａの中心軸の延長線にほぼ平行な方向であると考えて良い。したがって、流体入口３８ａを介して容器３０の内部に流入してきた流体のほとんどは、容器３０内において、胴部３２の内壁に最初に衝突する。
　図１８に例示する構成では、第１の導管７２ａの内壁と円筒状に形成された胴部３２の内壁とがこれらの接続部分ｔｇにおいて滑らかに接続されるように、第１の導管７２ａが、流体入口３８ａに接続されている。これにより、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体を胴部３２の内壁に沿って流すことができ、容器３０内に流入してきた流体のうち、胴部３２の内壁において跳ね返った後、熱発電チューブＴに衝突する流体の割合を低減することができる。
　なお、第１の導管７２ａの内壁と、例えば円筒状に形成された胴部３２の内壁とが滑らかに接続されていることは必須ではない。図１９は、流体入口３８ａに対する第１の導管７２ａの他の接続の態様を示す。図１９に例示する構成において、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な面内における、胴部３２ｂの断面形状は、多角形状である。図１９に示す例においても、第１の導管７２ａは、第１の導管７２ａの中心軸の延長線ＣＡが複数の熱発電チューブＴと胴部３２ｂの内壁との間を通るように配置されている。図１９に示す例では、流体入口３８ａを介して容器３０内に流入してきた流体は、胴部３２ｂの内壁面のうち、熱発電チューブＴの下方に位置する傾斜面ＬＰに最初に衝突する。傾斜面ＬＰに衝突した流体の多くは、傾斜面ＬＰに沿って流れる。
　図２０は、流体入口３８ａに対する第１の導管７２ａの更に他の接続の態様を示す。図２０に示す例においても、第１の導管７２ａは、第１の導管７２ａの中心軸の延長線ＣＡが複数の熱発電チューブＴと胴部３２の内壁との間を通るように配置されている。図２０に示す例では、第１の導管７２ａの中心軸の延長線ＣＡは、容器３０に収容された複数の熱発電チューブＴのうち、最も下方に位置する熱発電チューブＴ９、Ｔ７およびＴ５の外周面よりも下側を通っている。流体入口３８ａを介して容器３０内に流入する流体の流速によっては、このような接続の態様も採用し得る。
　なお、複数の熱発電チューブＴと胴部３２の内壁との間の空間が十分に確保できない場合には、流体入口３８ａと複数の熱発電チューブＴとの間に、上述したような緩衝部材７０を配置しても良い。
　＜熱発電ユニットの更に他の実施形態＞
　次に、図２１を参照する。図２１は、本開示の更に他の実施形態による熱発電ユニットの模式的な断面図である。図２１は、例えば円筒状に形成された胴部３２の中心軸を含み、かつ水平面に対して垂直な平面で切断したときの断面を模式的に示している。この態様における熱発電ユニット１００Ｃは、上述の熱発電ユニット１００Ａおよび熱発電ユニット１００Ｂと同様に、複数の熱発電チューブＴと、複数の熱発電チューブＴを内部に収容する容器３０とを備えている。以下では、熱発電ユニット１００Ａまたは熱発電ユニット１００Ｂについて説明した構成および動作と共通する構成および動作の説明は繰り返さない。
　図２１に例示する構成において、容器３０は、内部隔壁３３ａを有している。この内部隔壁３３ａは、容器３０の内側において、複数の熱発電チューブＴと、複数の熱発電チューブＴを取り囲む胴部３２との間に配置されている。図示する例では、内部隔壁３３ａは、複数の熱発電チューブＴを取り囲むように配置されている。すなわち、容器３０内部の空間は、内部隔壁３３ａによって２つの空間に分離されている。２つの空間のうちの一方は、内部隔壁３３ａの内側の空間であり、他方は、内部隔壁３３ａと胴部３２の内壁との間に形成された空間である。
　図２１に示されるように、流体入口３８ａは、内部隔壁３３ａと胴部３２の内壁との間に形成された空間に連通している。本実施形態では、流体入口３８ａを介して容器３０の内部に流入してきた流体は、まず内部隔壁３３ａに衝突する。これにより、流体入口３８ａから流れ込んだ流体が熱発電チューブＴに直接に衝突することを防止できる。したがって、熱発電チューブＴに流体が直接に衝突することに起因する熱発電チューブＴの損傷の発生が抑制される。
　図示する例では、内部隔壁３３ａは、複数の孔部ｆａを有している。したがって、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体は、複数の孔部ｆａを介して、内部隔壁３３ａの内側の空間に流入する。このように、流体入口３８ａは、流体が複数の孔部ｆａを介して内部隔壁３３ａの内側の空間に流入するように配置されている。これにより、容器３０内部への流体の導入時における、各熱発電チューブＴに対する機械的な負荷を低減させることができる。複数の孔部ｆａの大きさ、数および配置は、例えば流体入口３８ａから容器３０内に導入される流体の流量に応じて適宜設定され得る。
　図２１に例示する構成において、容器３０は、仕切り板Ｓ１２を有している。仕切り板Ｓ１２は、胴部３２と内部隔壁３３ａとの間の空間を第１の空間ＣＥ１および第２の空間ＣＥ２に分離している。図２１に例示する構成において、第１の空間ＣＥ１は、プレート３４の第１プレート部分３４ａ、内部隔壁３３ａ、胴部３２の内壁および仕切り板Ｓ１２によって囲まれた空間である。また、第２の空間ＣＥ２は、プレート３６の第１プレート部分３６ａ、内部隔壁３３ａ、胴部３２の内壁および仕切り板Ｓ１２によって囲まれた空間である。
　図２２は、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第１の導管７２ａを切断したときの断面を模式的に示す。また、図２３は、熱発電チューブＴの軸方向に垂直な平面で容器３０の胴部３２および第２の導管７２ｂを切断したときの断面を模式的に示す。図２２に示す断面および図２３に示す断面は、それぞれ、図２１のＤ－Ｄ断面およびＥ－Ｅ断面に対応する。
　熱発電ユニット１００Ｃの動作時、内部隔壁３３ａによって分離された２つの空間は、いずれも、流体入口３８ａから導入された流体によって満たされる。図２２および図２３にそれぞれ示されるように、流体入口３８ａおよび流体出口３８ｂは、それぞれ、第１の空間ＣＥ１および第２の空間ＣＥ２に連通している。したがって、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体は、複数の孔部ｆａを介して、第１の空間ＣＥ１から内部隔壁３３ａの内側の空間に流入する。これにより、各熱発電チューブＴの外周面に、流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体（例えば冷熱媒体）を接触させることができる。内部隔壁３３ａの内側の空間に流入した流体は、複数の孔部ｆａを介して、内部隔壁３３ａの内側の空間から第２の空間ＣＥ２に流入し、流体出口３８ｂを介して熱発電ユニット１００Ｃの外部に排出される。
　図２４は、内部隔壁の変形例を示す。図２４に示す断面は、図２１のＤ－Ｄ断面に対応する。図２４に例示する構成において、内部隔壁３３ｂの断面形状は、六角形状である。このように、熱発電チューブＴの軸に対して垂直な平面で内部隔壁を切断したときの断面形状は、円に限られず、楕円、多角形等であっても良い。例えば、複数（ここでは６枚）の平板状の部材を容器３０の内部に配置して、これらの平板状の部材の組を内部隔壁３３ｂとして利用しても良い。このとき、互いに隣接する部材間に隙間を設けても良い。この場合、内部隔壁３３ｂの角部にスリットｆｓが形成される。流体入口３８ａから容器３０内に流入してきた流体は、スリットｆｓを介して、第１の空間ＣＥ１から内部隔壁３３ａの内側の空間に流入する。このように、内部隔壁は、複数の孔部に代えて、１以上のスリットを有していても良い。なお、平板状の部材は、複数の孔部を有していても良い。
　＜流体に対するシールおよび熱発電チューブ間の電気的接続の態様＞
　図２５は、図７に示す熱発電ユニット１００Ａの側面のうちの一つを示す図（ここでは右側面図）である。なお、流体に対するシールおよび熱発電チューブＴ間の電気的接続の態様は、上述した熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂおよび熱発電ユニット１００Ｃに共通である。以下では、説明の重複を避けるため、熱発電ユニット１００Ａについて、流体に対するシールおよび熱発電チューブＴ間の電気的接続の態様を説明する。
　図２５に示されるように、プレート３６には１０個の開口部Ａが設けられている。同様に、プレート３４にも１０個の開口部Ａが設けられている。図７に示す例において、プレート３４の開口部Ａとプレート３６の開口部Ａとは鏡面対称の配置関係にあり、対応する一対の開口部Ａの中心点を結ぶ１０本の直線は互いに平行である。このような構成によれば、対応する一対の開口部Ａによって各熱発電チューブＴが平行に支持され得る。
　プレート３６は、図２５に示されるように、プレート３６に設けられた開口部Ａのうちの少なくとも２つを相互に連結するように形成されたチャネル（以下、「連結溝」と称することがある）Ｃを有する。図２５に示す例では、チャネルＣ６１は、開口部Ａ６１と開口部Ａ６２とを相互に連結している。他のチャネルＣ６２～Ｃ６５についても同様に、プレート３６に設けられた開口部Ａのうちの２つを相互に連結している。後述するように、チャネルＣ６１～Ｃ６５の各々には、導電性部材が収容される。
　図２６（ａ）は、プレート３６の一部の断面を示す図である。図２６（ａ）は、熱発電チューブＴ１および熱発電チューブＴ２の両方の中心軸を含む平面で切断したときの断面を模式的に示している。図２６（ａ）には、プレート３６が有する複数の開口部Ａのうち、２個の開口部Ａ６１、Ａ６２およびその近傍の構造が示されている。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）において矢印Ｖ１で示す方向から見たときの導電性部材Ｊ１の外観を示す。この導電性部材Ｊ１は、２つの貫通孔Ｊｈ１、Ｊｈ２を有している。より詳細には、導電性部材Ｊ１は、貫通孔Ｊｈ１を有する第１リング部分Ｊｒ１と、貫通孔Ｊｈ２を有する第２リング部分Ｊｒ２と、これらのリング部分Ｊｒ１、Ｊｒ２とを接続する連結部Ｊｃとを有している。
　プレート３６の開口部Ａ６１には、図２６（ａ）に示されるように、熱発電チューブＴ１の端部（第２電極側）が挿入されており、開口部Ａ６２には、熱発電チューブＴ２の端部（第１電極側）が挿入されている。この状態において、導電性部材Ｊ１の貫通孔Ｊｈ１およびＪｈ２には、それぞれ、熱発電チューブＴ１の端部および熱発電チューブＴ２の端部が挿入されている。熱発電チューブＴ１の端部（第２電極側）と熱発電チューブＴ２（第１電極側）とは、この導電性部材Ｊ１によって電気的に接続される。本明細書では、２本の熱発電チューブを電気的に接続する導電性部材を「連結プレート」と称する場合がある。
　なお、第１リング部分Ｊｒ１および第２リング部分Ｊｒ２の形状は、円環形状に限定されない。熱発電チューブとの間の電気的接続が確保できれば、貫通孔Ｊｈ１またはＪｈ２の形状は、円、楕円または多角形であっても良い。例えば、貫通孔Ｊｈ１またはＪｈ２の形状が、軸方向に垂直な平面で切断したときの第１電極Ｅ１または第２電極Ｅ２の断面形状と異なっていても良い。本明細書において、「リング」という場合には、円環状以外の形状も含まれる。
　図２６（ａ）に示す例において、第１プレート部分３６ａには、開口部Ａ６１、Ａ６２に対応して凹部Ｒ３６が設けられている。この凹部Ｒ３６は、開口部Ａ６１と開口部Ａ６２との間を連結する溝部分Ｒ３６ｃを含んでいる。この溝部分Ｒ３６ｃには、導電性部材Ｊ１の連結部Ｊｃが位置している。一方、第２プレート部分３６ｂには、開口部Ａ６１に対応した凹部Ｒ６１と開口部Ａ６２に対応した凹部Ｒ６２とが設けられる。この例では、凹部Ｒ３６と凹部Ｒ６１、Ｒ６２とによって形成された空間の内部に、シールおよび電気的接続を実現するための各種の部材が配置されている。当該空間は、導電性部材Ｊ１を収容するチャネルＣ６１を形成しており、チャネルＣ６１によって開口部Ａ６１と開口部Ａ６２とが連結されている。
　図２６（ａ）に示す例では、導電性部材Ｊ１の他に、第１のＯリング５２ａ、座金５４、導電性リング状部材５６、第２のＯリング５２ｂがチャネルＣ６１に収容されており、各熱発電チューブＴ１、熱発電チューブＴ２の端部が、これらの部材の孔を貫いている。容器３０の胴部３２に近い側に配置された第１のＯリング５２ａは、第１プレート部分３６ａに形成された座面Ｂｓａと接し、胴部３２の内部に供給された流体がチャネルＣ６１の内部に進入しないようにシールを実現している。一方、容器３０の胴部３２から遠い側に配置された第２のＯリング５２ｂは、第２プレート部分３６ｂに形成された座面Ｂｓｂと接しており、第２プレート部分３６ｂの外側に存在する流体がチャネルＣ６１の内部に進入しないようにシールを実現している。
　Ｏリング５２ａ、５２ｂは、断面がＯ形（円形）の環型のシール部品である。Ｏリング５２ａ、５２ｂは、ゴム、金属、プラスティックなどから形成され、部品同士の隙間からの流体の流出または流入を防ぐ機能を有している。図２６（ａ）において、第２プレート部分３６ｂの右側には、各熱発電チューブＴの流路と連通する空間が位置し、その空間内には温熱媒体または冷熱媒体を構成する流体が存在している。例えば図２６に示す部材を用いることにより、熱発電チューブＴの電気的接続と、温熱媒体および冷熱媒体を構成する流体に対するシールとを実現することができる。なお、導電性リング状部材５６の構造と機能の詳細については後述する。
　プレート３６について説明した構成と同様の構成がプレート３４にも設けられている。前述したように、プレート３４の開口部Ａとプレート３６の開口部Ａとの関係は鏡面対称にあるが、プレート３４とプレート３６とにおいて、２つの開口部Ａを連結する溝部が形成されている位置は鏡面対称ではない。もしプレート３４において熱発電チューブＴを電気的に接続する導電性部材の配列パターンと、プレート３６において熱発電チューブＴを電気的に接続する導電性部材の配列パターンとが鏡面対称であれば、複数の熱発電チューブＴを直列的に接続できない。
　胴部３２に固定されたプレート（例えばプレート３６）が、第１プレート部分（３６ａ）と第２プレート部分（３６ｂ）とを含む場合、第１プレート部分（３６ａ）における複数の開口部Ａの各々は、第１のＯリング５２ａを受ける第１の座面（Ｂｓａ）を有し、第２プレート部分（３６ｂ）における複数の開口部Ａの各々は、第２のＯリングを受ける第２の座面（Ｂｓｂ）を有する。しかし、プレート３４、３６は、図２６に示されるような構成を有している必要はなく、例えばプレート３６は、第１プレート部分３６ａと第２プレート部分３６ｂとに分かれている必要もない。第２プレート部分３６ｂの代わりに他の部材によって導電性部材Ｊ１を押圧すれば、第１のＯリング５２ａが第１の座面（Ｂｓａ）を押圧してシールが実現され得る。
　なお、図２６（ａ）に示す例では、熱発電チューブＴ１と導電性部材Ｊ１との間に導電性リング状部材５６が介在している。同様に、熱発電チューブＴ２と導電性部材Ｊ１との間にも、もう１つの導電性リング状部材５６が介在している。
　導電性部材Ｊ１は、典型的には、金属から形成される。導電性部材Ｊ１を構成する材料の例は、銅（無酸素銅）、真鍮、アルミニウムなどである。腐食防止の観点から、ニッケルめっきまたは錫めっきが施されても良い。なお、導電性部材Ｊ（ここではＪ１）と、導電性部材Ｊの２つの貫通孔（ここではＪｈ１およびＪｈ２）にそれぞれ挿入される熱発電チューブ（ここではＴ１およびＴ２）との間の電気的接続が確保できる限りにおいて、導電性部材Ｊの一部に絶縁性コーティングが施されていても良い。すなわち、導電性部材Ｊは、金属から形成された本体と、本体の表面の少なくとも一部を覆う絶縁性コートとを有していても良い。例えば、テフロン（登録商標）などの樹脂から絶縁性コートが形成されても良い。導電性部材Ｊの本体がアルミニウムから構成される場合には、表面の一部に絶縁性コートとしての絶縁酸化被膜を形成しても良い。
　図２７Ａは、導電性部材Ｊ１を収容するチャネルＣ６１近傍の分解斜視図である。図２７Ａに示すように、第１のＯリング５２ａ、導電性リング状部材５６、導電性部材Ｊ１、および第２のＯリング５２ｂは、容器３０の外側から開口部Ａ６１および開口部Ａ６２の各々の内部に挿入される。必要に応じて、第１のＯリング５２ａと導電性リング状部材５６との間に座金５４が配置される。座金５４は、導電性部材Ｊ１と第２のＯリング５２ｂとの間にも配置され得る。座金５４は、後述する導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆとＯリング５２ａ（または５４ｂ）との間に挿入される。
　図２７Ｂは、第２プレート部分３６ｂのシール面（第１プレート部分３６ａと対向する面）のうち、開口部Ａ６１およびＡ６２に対応する部分を示す。上述したように、第２プレート部分３６ｂにおける開口部Ａ６１およびＡ６２は、第２のＯリング５２ｂを受ける座面Ｂｓｂを有している。したがって、第１プレート部分３６ａのシール面と第２プレート部分３６ｂのシール面とを対向させて、フランジ接合などにより第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂを結合すると、第１プレート部分３６ａ内の第１のＯリング５２ａを座面Ｂｓａに押圧することができる。より詳細には、第２の座面Ｂｓｂが、第２のＯリング５２ｂ、導電性部材Ｊ１、および導電性リング状部材５６を介して、第１のＯリング５２ａを座面Ｂｓａに押圧する。これにより、温熱媒体および冷熱媒体から導電性部材Ｊ１をシールすることができる。
　第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂが金属などの導電性材料から形成されている場合、第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂのシール側表面は、絶縁材料によってコートされ得る。第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂのうち、動作時に導電性部材Ｊに接触する領域は、導電性部材Ｊから電気的に絶縁されるように絶縁コートされ得る。ある態様では、例えばフッ素スプレーによるフッ素樹脂コートが第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂのシール側表面に形成され得る。
　＜導電性リング状部材の構成の詳細＞
　次に、図２８Ａおよび図２８Ｂを参照しながら、導電性リング状部材５６の構成を詳細に説明する。
　図２８Ａは、導電性リング状部材５６の１つの例示的な形状を示す斜視図である。図２８Ａの導電性リング状部材５６は、リング状の平坦部５６ｆと、複数の弾性部５６ｒとを備える。平坦部５６ｆは、貫通孔５６ａを有する。複数の弾性部５６ｒの各々は、平坦部５６ｆの貫通孔５６ａの周縁から突出し、貫通孔５６ａの中心に向かって弾性力で付勢されている。このような導電性リング状部材５６は、１枚の金属板（厚さは、例えば０．１ｍｍ～数ｍｍ）を加工することによって容易に作製することができる。なお、導電性部材Ｊも、同様に１枚の金属板（厚さは、例えば０．１ｍｍ～数ｍｍ）を加工することによって容易に作製することができる。
　導電性リング状部材５６の貫通孔５６ａには、熱発電チューブＴの端部（第１電極または第２電極）が挿入される。このため、リング状の平坦部５６ｆの貫通孔５６ａの形状およびサイズは、熱発電チューブＴの端部（第１電極または第２電極）における外周面の形状およびサイズに整合するように設計される。
　ここで、図２９Ａ、図２９Ｂおよび図２９Ｃを参照しながら、導電性リング状部材５６の形状をより詳細に説明する。図２９Ａは、導電性リング状部材５６および熱発電チューブＴ１の一部を示す断面図である。図２９Ｂは、導電性リング状部材５６に熱発電チューブＴ１の端部が挿入された状態を示す断面図である。図２９Ｃは、導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１の貫通孔に熱発電チューブＴ１の端部が挿入された状態を示す断面図である。図２９Ａ、図２９Ｂおよび図２９Ｃは、熱発電チューブＴ１の軸（中心軸）を含む平面に沿って熱発電チューブＴ１を切断したときの断面を示している。
　図２９Ａに示すように、例えば、熱発電チューブＴ１の端部（第１電極または第２電極）における外周面が直径Ｄの円筒面であるとする。この場合、導電性リング状部材５６の貫通孔５６ａは、熱発電チューブＴ１の端部が通過可能なように、直径がＤ＋δ１（δ１＞０）である円形を有するように形成される。これに対して、複数の弾性部５６ｒの各々は、貫通孔５６ａの中心に向かって弾性力が付勢されるように形成されている。複数の弾性部５６ｒの各々は、図２９Ａに示すように、例えば、貫通孔５６ａの中心に向かって傾くように形成される。すなわち、弾性部５６ｒは、外力が与えられない限り、断面の直径がＤよりも小さな円筒の外周面（この外周面の直径をＤ－δ２（δ２＞０）とする。）に外接するように加工されている。
　Ｄ＋δ１＞Ｄ＞Ｄ－δ２の関係から、熱発電チューブＴ１の端部が貫通孔５６ａに挿入されたとき、複数の弾性部５６ｒの各々は、図２９Ｂに示すように、熱発電チューブＴ１の端部における外周面と物理的に接触する。このとき、複数の弾性部５６ｒの各々は、貫通孔５６ａの中心に向かって弾性力が付勢されているので、複数の弾性部５６ｒの各々は、熱発電チューブＴ１の端部における外周面を弾性力で押圧する。こうして、貫通孔５６ａに挿入された熱発電チューブＴ１の外周面は、複数の弾性部５６ｒとの間で安定した物理的かつ電気的な接触を実現する。
　次に、図２９Ｃを参照する。導電性部材Ｊ１は、プレート３４、３６に設けられた開口部Ａ内において、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆに接触する。より詳細には、導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１が熱発電チューブＴ１の端部に装着されたとき、図２９Ｃに示すように、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆの表面と、導電性部材Ｊ１のリング状部分Ｊｒ１の表面とが接触する。このように、導電性リング状部材５６と導電性部材Ｊ１との間の電気的な接続は、平面同士の接触によって行われ得る。導電性リング状部材５６と導電性部材Ｊ１との間の接触が平面同士の接触であるので、熱発電チューブＴ１で発生した電流を流すのに十分な接触面積を確保することができる。平坦部５６ｆの幅Ｗは、熱発電チューブＴ１で発生した電流を流すのに十分な接触面積が得られるように適宜設定され得る。なお、導電性リング状部材５６と導電性部材Ｊ１との間の接触面積が確保できる限りにおいて、平坦部５６ｆの表面または導電性部材Ｊ１のリング状部分Ｊｒ１の表面が凹凸形状を有していても良い。例えば、平坦部５６ｆの表面に形成された凹凸形状と、平坦部５６ｆの表面に形成された凹凸形状に対応するような凹凸形状を導電性部材Ｊ１のリング状部分Ｊｒ１の表面に形成することで、より大きな接触面積を確保することもできる。
　次に、図３０Ａおよび図３０Ｂを参照する。図３０Ａは、導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１の一部を示す断面図である。図３０Ｂは、導電性部材Ｊ１の貫通孔Ｊｈ１に導電性リング状部材５６の弾性部５６ｒが挿入された状態を示す断面図である。図３０Ａおよび図３０Ｂは、熱発電チューブＴ１の軸（中心軸）を含む平面に沿って導電性リング状部材５６および導電性部材Ｊ１を切断したときの断面を示している。
　ここで、導電性部材Ｊの貫通孔（ここではＪｈ１）の直径を２Ｒｒとすると、導電性部材Ｊの貫通孔は、熱発電チューブＴ１の端部が通過可能なように、Ｄ＜２Ｒｒを満足するように形成される。また、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆの直径を２Ｒｆとすると、導電性部材Ｊの貫通孔は、平坦部５６ｆの表面と、リング状部分Ｊｒ１の表面とが確実に接触するように、２Ｒｒ＜２Ｒｆを満足するように形成される。
　なお、図３１に示すように、熱発電チューブＴの端部に面取り部Ｃｍが形成されていても良い。導電性リング状部材５６が熱発電チューブＴ１の端部に挿入される時、例えば、導電性リング状部材５６の弾性部５６ｒと熱発電チューブＴの端部とが接触することによって、熱発電チューブＴの端部が損傷することがある。熱発電チューブＴが端部に面取り部Ｃｍを有することで、弾性部５６ｒと熱発電チューブＴの端部とが接触することによる熱発電チューブＴの端部の損傷が抑制される。熱発電チューブＴの端部の損傷が抑制されることで、導電性部材Ｊ１が温熱媒体および冷熱媒体からより確実にシールされる。また、熱発電チューブＴ１の外周面と、弾性部５６ｒとの間の電気的な接触不良が低減される。面取り部Ｃｍは、図３１に示すような曲面状であっても良いし、平面状であっても良い。
　そして、導電性部材Ｊ１は、プレートに設けられた開口部Ａ内において、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆに接触する。より詳細には、導電性部材Ｊ１の第１リング部分Ｊｒ１（または第２リング部分Ｊｒ２）の表面と、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆの表面とが互いに接触する。こうして、導電性部材Ｊ１は、導電性リング状部材５６を介して、熱発電チューブＴの端部における外周面と電気的に接続する。上述した構成例では、第１プレート部分３６ａおよび第２プレート部分３６ｂを結合することにより、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆと導電性部材Ｊとの安定した電気的接触が実現するとともに、前述したシールを実現できる。
　次に、導電性リング状部材５６を熱発電チューブＴに嵌め込む方法の一例を説明する。
　まず、図２７Ａに示されるように、第１プレート部分３６ａの開口部Ａ６１、Ａ６２内に、それぞれ、熱発電チューブＴ１、熱発電チューブＴ２の端部が挿入される。その後、第１のＯリング５２ａと、必要に応じて座金５４を熱発電チューブの先端から嵌め、開口部Ａ６１、Ａ６２の奥に移動させる。次に、導電性リング状部材５６を熱発電チューブの先端から嵌め、開口部Ａ６１、Ａ６２の奥に移動させる。その後、導電性部材Ｊ１と、必要に応じて座金５４および第２のＯリング５２ｂを熱発電チューブの先端から嵌め、開口部Ａ６１、Ａ６２の奥に移動させる。最後に、第２プレート部分３６ｂのシール面を第１プレート部分３６ａに対向させ、第２プレート部分３６ｂの開口部に熱発電チューブの先端が挿入されるようにして第２プレート部分３６ｂと第１プレート部分３６ａとを結合する。この結合には、例えば、フランジ接合を適用できる。この場合、第２プレート部分３６ｂおよび第１プレート部分３６ａの結合は、図２５に示す第２プレート部分３６ｂに設けられた孔３６ｂｈと、第１プレート部分３６ａに設けられた孔とを介してボルトおよびナットで行うことができる。
　導電性リング状部材５６と熱発電チューブＴとの接続は永久的ではなく、導電性リング状部材５６は熱発電チューブＴに対して着脱可能である。例えば、熱発電チューブＴを新しい熱発電チューブＴに交換する場合、上述した導電性リング状部材５６を熱発電チューブＴに嵌め込む動作の逆の動作を行えば良い。導電性リング状部材５６は繰り返して使用することも可能であるし、新しい導電性リング状部材５６に交換されても良い。
　導電性リング状部材５６の形状は、図２８Ａに示す例に限定されない。平坦部５６ｆの幅（半径方向のサイズ）と貫通孔５６ａの半径との比率も任意である。また、個々の弾性部５６ｒは多様な形状を有し得るし、複数の弾性部５６ｒの個数も任意である。
　図２８Ｂは、導電性リング状部材５６の他の例の形状を示す斜視図である。図２８Ｂに示す導電性リング状部材５６も、リング状の平坦部５６ｆと、複数の弾性部５６ｒとを備える。平坦部５６ｆは、貫通孔５６ａを有する。複数の弾性部５６ｒの各々は、平坦部５６ｆの貫通孔５６ａの周縁から突出し、貫通孔５６ａの中心に向かって弾性力で付勢されている。この例では、弾性部５６ｒの個数は４個である。弾性部５６ｒの個数は２個であっても良いが、３個以上であることが好ましい。弾性部５６ｒの個数は例えば６個以上に設定される。
　なお、平板状の導電性部材Ｊを導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆに接触させる構成によれば、導電性部材Ｊのリング状部分における貫通孔と、これに挿入される熱発電チューブとの間に隙間（あそび）が許容される。このため、熱発電チューブが脆い材料から形成されている場合でも、導電性部材Ｊのリング状部分Ｊｒ１が熱発電チューブを損傷することなく安定した接続を実現できる。
　＜連結プレートを介した電気的接続＞
　上述したように、プレート３６に設けられた開口部Ａのうちの少なくとも２つを相互に連結するように形成されたチャネルＣの内部に、導電性部材（連結プレート）が収容される。ここで、導電性リング状部材５６以外の部材を用いて、２本の熱発電チューブの端部を電気的に接続することも可能である。したがって、ある態様では、チャネルＣ内の導電性リング状部材５６は省略され得る。このとき、２本の熱発電チューブの端部は、例えば、コード、導体棒、導電性ペーストなどによって電気的に接続され得る。２本の熱発電チューブの端部がコードを介して相互に電気的に接続される場合、熱発電チューブの端部とコードとは、ハンダ、圧着、ワニ口クリップなどを介して電気的に接続され得る。
　しかしながら、図２６、図２７Ａおよび図２７Ｂに示すように、チャネルＣの内部に収容された導電性部材で２本の熱発電チューブの端部を電気的に接続することによって、熱発電チューブの端部と導電性部材Ｊ１とをより確実に電気的に接続できる。導電性部材Ｊが平板状である場合（例えば、連結部Ｊｃの幅が大きい場合）には、コードなどを用いる場合と比較して、２本の熱発電チューブ間における電気抵抗を低減できる。更に、熱発電チューブＴの端部に端子などが固定されないので、熱発電チューブＴの交換が容易である。導電性リング状部材５６によって、２本の熱発電チューブの端部の固定および電気的接続の両方を実現することも可能である。
　熱発電ユニット１００Ａでは、プレート（３４または３６）に、開口部Ａのうちの少なくとも２つを相互に連結するように形成されたチャネルＣが設けられているので、熱交換器の管板には無い電気的接続機能が実現される。また、第１のＯリング５２ａおよび第２のＯリング５２ｂが、それぞれ、座面ＢｓａおよびＢｓｂを押圧するように構成できるので、熱発電チューブＴの端部が挿入された状態で気密または水密を保つためのシールが実現される。このように、プレート（３４または３６）にチャネルＣを設けることで、導電性リング状部材５６が省略された態様であっても、２本の熱発電チューブの端部の電気的接続と、温熱媒体および冷熱媒体を構成する流体に対するシールとを実現することが可能である。
　＜熱流の向きと積層面の傾斜の方向との間の関係＞
　ここで、図３２Ａおよび図３２Ｂを参照しながら、熱発電チューブＴにおける熱流の向きと、熱発電チューブＴにおける積層面の傾斜の方向との間の関係を説明する。
　図３２Ａは、電気的に直列に接続された熱発電チューブＴを流れる電流を模式的に示す図である。図３２Ａでは、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０のうちの３本（Ｔ１～Ｔ３）の断面を模式的に示している。
　図３２Ａでは、熱発電チューブＴ１の一端（例えば第１電極側の端部）に、導電性部材Ｋ１が接続されており、熱発電チューブＴ１の他端（例えば第２電極側の端部）には、導電性部材（連結プレート）Ｊ１が接続されている。導電性部材Ｊ１は、熱発電チューブＴ２の一端（第１電極側の端部）とも接続されており、これにより、熱発電チューブＴ１と熱発電チューブＴ２とが電気的に接続される。更に、熱発電チューブＴ２の他端（第２電極側の端部）と、熱発電チューブＴ３の一端（第１電極側の端部）とは、導電性部材Ｊ２によって電気的に接続されている。
　このとき、図３２Ａに示すように、熱発電チューブＴ１における積層面の傾斜の方向と、熱発電チューブＴ２における積層面の傾斜の方向とは、互いに反対である。同様に、熱発電チューブＴ２における積層面の傾斜の方向と、熱発電チューブＴ３における積層面の傾斜の方向とは、互いに反対である。すなわち、熱発電ユニット１００Ａでは、熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の各々は、連結プレートを介して自身に接続される熱発電チューブとは、積層面の傾斜の方向が互いに反対である。
　ここで、図３２Ａに示すように、熱発電チューブＴ１～Ｔ３の各々の内周面に温熱媒体ＨＭを接触させ、外周面に冷熱媒体ＬＭを接触させたとする。すると、熱発電チューブＴ１では、例えば図の右側から左側に向かって電流が流れる。これに対して、熱発電チューブＴ２では、熱発電チューブＴ１とは積層面の傾斜の方向が互いに反対であるので、図の左側から右側に向かって電流が流れる。
　図３３は、２個の開口部Ａ６１、Ａ６２およびその近傍における電流の向きを模式的に示す図である。図３３は、図２６（ａ）に対応する図である。図３３では、電流の流れ方向が、破線の矢印で模式的に示されている。図３３に示すように、熱発電チューブＴ１で生じた電流は、開口部Ａ６１側のリング状導電性部材５６、導電性部材Ｊ１および開口部Ａ６２側のリング状導電性部材５６を順に介して熱発電チューブＴ２に向けて流れる。熱発電チューブＴ２に流入した電流は、熱発電チューブＴ２で生じた電流と重畳されて熱発電チューブＴ３に向けて流れる。熱発電チューブＴ３は、図３２Ａに示すように、熱発電チューブＴ２とは積層面の傾斜の方向が互いに反対である。そのため、熱発電チューブＴ３では、図３２Ａにおいて右側から左側に向かって電流が流れる。したがって、熱発電チューブＴ１～Ｔ３の各々で生じた起電力は、相殺されることなく重畳される。このように、積層面の傾斜の方向が交互に反対となるように、複数の熱発電チューブＴを順に接続することによって、熱発電ユニットからより大きな電圧を取り出すことができる。
　次に、図３２Ｂを参照する。図３２Ｂは、図３２Ａと同様に、電気的に直列に接続された熱発電チューブＴを流れる電流を模式的に示している。図３２Ｂにおいても、図３２Ａに示す例と同様に、積層面の傾斜の方向が交互に反対となるように、熱発電チューブＴ１～Ｔ３が順に接続されている。この場合も、相互に接続された２本の熱発電チューブにおいて積層面の傾斜の方向が互いに反対であるので、熱発電チューブＴ１～Ｔ３の各々で生じた起電力は、相殺されることなく重畳される。
　ここで、図３２Ｂに示すように、熱発電チューブＴ１～Ｔ３の各々の内周面に冷熱媒体ＬＭを接触させ、外周面に温熱媒体ＨＭを接触させると、各熱発電チューブＴ１～Ｔ３で発生する電圧の極性は、図３２Ａに示した場合とは逆になる。別の言い方をすれば、各熱発電チューブにおける温度勾配の向きを反転させると、各熱発電チューブにおける起電力の極性（各熱発電チューブを流れる電流の向きといっても良い。）が反転する。したがって、例えば、図３２Ａに示した場合と同様に導電性部材Ｋ１側から導電性部材Ｊ３側に向かって電流が流れるようにするには、各熱発電チューブＴ１～Ｔ３における第１電極側および第２電極側が図３２Ａに示した場合と反対になるようにすれば良い。なお、図３２Ａおよび図３２Ｂに示す電流の向きはあくまで例示である。金属層２０を構成する材料および熱電材料層２２を構成する熱電材料によっては、電流の向きは、図３２Ａおよび図３２Ｂに示す電流の向きと反対になることもある。
　図３２Ａおよび図３２Ｂを参照して説明したように、熱発電チューブＴで発生する電圧の極性は、熱発電チューブＴにおける積層面の傾斜の方向に依存する。そのため、例えば熱発電チューブＴを交換する場合には、熱発電ユニット１００Ａ内における熱発電チューブＴの内周面と外周面との間の温度勾配を考慮して、適切に熱発電チューブＴを配置する必要がある。
　図３４Ａおよび図３４Ｂは、それぞれ、電極に極性の表示を有する熱発電チューブを示す斜視図である。図３４Ａに示す熱発電チューブＴでは、第１電極Ｅ１ａおよび第２電極Ｅ２ａに、熱発電チューブで発生する電圧の極性を識別するためのモールド（凹凸形状）Ｍｐが形成されている。図３４Ｂに示す熱発電チューブＴでは、第１電極Ｅ１ｂおよび第２電極Ｅ２ｂに、熱発電チューブＴにおける積層面が、第１電極Ｅ１ｂおよび第２電極Ｅ２ｂのどちらの側に傾斜しているかを示すマークＭｋが付されている。モールドまたはマークは互いに組み合わされても良い。モールドまたはマークは、チューブ本体Ｔｂに付与されていても良いし、第１電極および第２電極のいずれか一方にのみ付与されていても良い。
　このように、例えば第１電極および第２電極に、熱発電チューブＴで発生する電圧の極性を識別するためモールドまたはマークを付与しておくこともできる。これにより、熱発電チューブＴにおける積層面が、第１電極Ｅ１ａおよび第２電極Ｅ２ａのどちらの側に傾斜しているかを熱発電チューブＴの外観から判断することが可能である。モールドまたはマークを付与することに代えて、第１電極と第２電極とを互いに異なる形状としても良い。例えば、第１電極と第２電極との間で、長さ、太さまたは軸方向に垂直な断面の形状などを異ならせても良い。
　＜熱発電ユニット１００Ａの外部に電力を取り出すための電気的接続構造＞
　再び図５を参照する。図５に示す例では、１０本の熱発電チューブＴ１～Ｔ１０が導電性部材Ｊ１～Ｊ９によって電気的に直列に接続されている。導電性部材Ｊ１～Ｊ９の各々による２つの熱発電チューブＴの接続については、前述した通りである。以下、直列回路の両端に位置する２本の発電チューブＴ１、Ｔ１０から熱発電ユニット１００Ａの外部に電力を取り出すための電気的接続構造の例を説明する。
　まず図３５を参照する。この図３５は、図７に示される熱発電ユニット１００Ａの側面のうちの他の一つを示す図（左側面図）である。図２５がプレート３６の側の構成を示しているのに対して、図３５は、プレート３４の側の構成を示している。プレート３６について説明した構成および動作と共通する構成および動作の説明は繰り返さない。
　図３５に示されるように、チャネルＣ４２～Ｃ４５は、プレート３４に設けられた開口部Ａのうちの少なくとも２つを相互に連結している。本明細書では、このようなチャネルを「相互接続部分」と称する場合がある。各相互接続部分に収容される導電性部材は、導電性部材Ｊ１と同様の構成を有する。これに対して、プレート３４に設けられたチャネルＣ４１は、プレート３４における開口部Ａ４１から外縁まで延びるように設けられている。本明細書では、プレートに設けられた開口部から外縁まで延びるように設けられているチャネルを「端子接続部分」と称する場合がある。図３５に示すチャネルＣ４１およびＣ４６は、端子接続部分である。端子接続部分には、外部回路に接続するための端子として機能する導電性部材が収容される。
　図３６（ａ）は、プレート３４の一部の断面を示す図である。図３６（ａ）は、熱発電チューブＴ１の中心軸を含む平面で切断したときの断面を模式的に示しており、図３５におけるＲ－Ｒ線断面図に相当する。図３６（ａ）には、プレート３４が有する複数の開口部Ａのうち、開口部Ａ４１およびその近傍の構造が示されている。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）において矢印Ｖ２で示す方向から見たときの導電性部材Ｋ１の外観を示す。この導電性部材Ｋ１は、一端に貫通孔Ｋｈを有している。より詳細には、導電性部材Ｋ１は、貫通孔Ｋｈを有するリング部分Ｋｒと、リング部分Ｋｒからリング部分Ｋｒの外側に向かって延びる端子部Ｋｔとを有している。導電性部材Ｋ１は、導電性部材Ｊ１と同様に、典型的には、金属から形成される。
　プレート３４の開口部Ａ４１には、図３６（ａ）に示されるように、熱発電チューブＴ１の端部（第１電極側）が挿入されている。この状態において、導電性部材Ｋ１の貫通孔Ｋｈには、熱発電チューブＴ１の端部が挿入されている。このように、導電性部材（Ｊ、Ｋ１）は、熱発電チューブＴを通す少なくとも１個の孔を有する導電性プレートであるといえる。なお、開口部Ａ４１０およびその近傍の構造は、プレート３４の開口部Ａ４１０に熱発電チューブＴ１０の端部が挿入されること以外は、開口部Ａ４１およびその近傍の構造と同様である。
　図３６（ａ）に示す例において、第１プレート部分３４ａには、開口部Ａ４１に対応して凹部Ｒ３４が設けられている。この凹部Ｒ３４は、開口部Ａ４１から第１プレート部分３４ａの外縁にまで達する溝部分Ｒ３４ｔを含んでいる。この溝部分Ｒ３４ｔには、導電性部材Ｋ１の端子部Ｋｔが位置している。この例では、凹部Ｒ３４と、第２プレート部分３４ｂに設けられた凹部Ｒ４１とによって形成された空間が、導電性部材Ｋ１を収容するチャネルを形成している。図２６（ａ）に示す例と同様に、図３６（ａ）に示す例においても、導電性部材Ｋ１の他に、第１のＯリング５２ａ、座金５４、導電性リング状部材５６、第２のＯリング５２ｂがチャネルＣ４１に収容されており、熱発電チューブＴ１の端部が、これらの部材の孔を貫いている。第１のＯリング５２ａは、胴部３２の内部に供給された流体がチャネルＣ４１の内部に進入しないように、シールを実現する。また、第２のＯリング５２ｂは、第２プレート部分３４ｂの外側に存在する流体がチャネルＣ４１の内部に進入しないように、シールを実現する。
　図３７は、導電性部材Ｋ１を収容するチャネルＣ４１近傍の分解斜視図である。例えば、第１のＯリング５２ａ、座金５４、導電性リング状部材５６、導電性部材Ｋ１、座金５４および第２のＯリング５２ｂが、容器３０の外側から開口部Ａ４１の内部に挿入される。第２プレート部分３４ｂのシール面（第１プレート部分３４ａと対向する面）は、図２７Ｂに示す第２プレート部分３６ｂのシール面とほぼ同様の構成を有する。すなわち、第１プレート部分３４ａおよび第２プレート部分３４ｂを結合することで、第２プレート部分３４ｂの第２の座面Ｂｓｂが、第２のＯリング５２ｂ、導電性部材Ｋ１、および導電性リング状部材５６を介して、第１のＯリング５２ａを第１プレート部分３４ａの座面Ｂｓａに押圧する。これにより、温熱媒体および冷熱媒体から導電性部材Ｋ１をシールすることができる。
　導電性部材Ｋ１のリング部分Ｋｒは、プレート３４に設けられた開口部Ａ内において、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆに接触する。こうして、導電性部材Ｋ１は、導電性リング状部材５６を介して、熱発電チューブＴの端部における外周面と電気的に接続する。ここで、導電性部材Ｋ１の一端（端子部Ｋｔ）は、図３６（ａ）に示すように、プレート３４の外部に突出する。したがって、端子部Ｋｔのうち、プレート３４の外部に突出した部分は、熱発電ユニットと外部回路とを接続するための端子として機能し得る。図３７に示すように、端子部Ｋｔのうち、プレート３４の外部に突出した部分がリング状に形成されていても良い。本明細書では、一端に熱発電チューブが挿入され、他端が外部に突出する導電性部材を「端子プレート」と称することがある。
　このように、熱発電ユニット１００Ａでは、端子接続部分に収容された２個の端子プレートに、熱発電チューブＴ１および熱発電チューブＴ１０がそれぞれ接続されている。また、複数の熱発電チューブＴ１～Ｔ１０は、２個の端子プレートの間において、チャネルの相互接続部分に収容された連結プレートを介して電気的に直列に接続されている。したがって、一端がプレートの外部に突出する２個の端子プレートを介して、複数の熱発電チューブＴ１～Ｔ１０によって生じた電力を外部に取りだすことができる。
　導電性リング状部材５６および導電性部材（Ｊ、Ｋ１）の配置は、チャネルＣ内において適宜変更され得る。このとき、導電性リング状部材５６の弾性部５６ｒが導電性部材の貫通孔（Ｊｈ１、Ｊｈ２またはＫｈ）に挿入されるように、導電性リング状部材５６および導電性部材を配置すれば良い。また、前述したように、導電性リング状部材５６が省略された態様によって、熱発電チューブＴの端部と導電性部材Ｋ１とが電気的に接続されても良い。なお、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆの一部を延長して、導電性部材Ｋ１の端子部Ｋｔの代用とすることもできる。この場合、導電性部材Ｋ１を省略しても良い。
　なお、上述の例では、第１プレート部分に設けられた凹部および第２プレート部分に設けられた凹部からチャネルＣが形成されたが、第１プレート部分および第２プレート部分のいずれか一方に設けられた凹部からチャネルＣが形成されても良い。容器３０が金属から構成される場合、導電性部材（連結プレート、端子プレート）と容器３０とが導通しないように、チャネルＣ内部に絶縁性コーティングが施されていても良い。例えば、プレート３４（３４ａおよび３４ｂ）が、金属から形成された本体と、本体の表面の少なくとも一部を覆う絶縁性コートとを有していても良い。プレート３６（３６ａおよび３６ｂ）も同様に、金属から形成された本体と、本体の表面の少なくとも一部を覆う絶縁性コートとを有していても良い。第１プレート部分に設けられた凹部の表面および第２プレート部分に設けられた凹部の表面に絶縁性コーティングが施されている場合は、導電性部材の表面の絶縁性コーティングを省略できる。
　＜シールおよび電気的接続のための構造の他の例＞
　図３８は、熱発電チューブＴの外周面に接する媒体と、各熱発電チューブＴ１～Ｔ１０の内周面に接する媒体とが混ざり合わないように分離するための構造の例を示す断面図である。図３８に示す例では、容器３０の外側からブッシング６０が挿入されることで、温熱媒体と冷熱媒体との分離および熱発電チューブと導電性部材との間の電気的接続が実現される。
　図３８に示す例において、プレート３４ｕに設けられた開口部Ａ４１は、雌ネジ部Ｔｈ３４を有している。より詳細には、プレート３４ｕの開口部Ａ４１に対応して設けられた凹部Ｒ３４の壁面にネジ山が形成されている。凹部Ｒ３４には、雄ネジ部Ｔｈ６０を有するブッシング６０が挿入される。ブッシング６０は、軸方向に沿って貫通孔６０ａを有している。ここで、プレート３４ｕの開口部Ａ４１に、熱発電チューブＴ１の端部が挿入されている。したがって、貫通孔６０ａは、凹部Ｒ３４にブッシング６０が挿入された状態において熱発電チューブＴ１の内部流路に連通する。
　凹部Ｒ３４とブッシング６０との間に形成された空間の内部には、シールおよび電気的接続を実現するための各種の部材が配置される。図３８に示す例では、プレート３４ｕに形成された座面Ｂｓａから容器３０の外側に向かって、Ｏリング５２、導電性部材Ｋ１およびリング状導電性部材５６が順に配置されている。熱発電チューブＴ１の端部は、これらの部材の孔に挿入されている。Ｏリング５２は、プレート３４ｕに形成された座面Ｂｓａおよび熱発電チューブＴ１の端部の外周面と接する。ここで、雌ネジ部Ｔｈ３４に雄ネジ部Ｔｈ６０が挿入されると、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆおよび導電性プレートＫ１を介して、雄ネジ部Ｔｈ６０がＯリング５２を座面Ｂｓａに押圧する。すなわち、胴部３２の内部に供給された流体が熱発電チューブＴ１の内部流路に供給された流体と混ざり合わないようにシールを実現することができる。また、熱発電チューブＴ１の外周面が導電性リング状部材５６の複数の弾性部５６ｒと接触し、導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆが導電性部材Ｋ１のリング部分Ｋｒと接触するので、熱発電チューブと導電性部材とを電気的に接続することができる。
　このように、図３８に示す部材を用いることによって、より簡易な構成で、温熱媒体と冷熱媒体との分離および熱発電チューブと導電性部材との間の電気的接続を実現することもできる。
　図３９Ａおよび図３９Ｂは、温熱媒体と冷熱媒体との分離および熱発電チューブと導電性部材との間の電気的接続を実現するための構造の他の例を示す断面図である。図３９Ａでは、プレート３４ｕに形成された座面Ｂｓａから容器３０の外側に向かって、第１のＯリング５２ａ、座金５４、リング状導電性部材５６、導電性部材Ｋ１、座金５４および第２のＯリング５２ｂが順に配置されている。図３９Ａに示す例では、導電性プレートＫ１および導電性リング状部材５６の平坦部５６ｆを介して、雄ネジ部Ｔｈ６０がＯリング５２ａを座面Ｂｓａに押圧する。図３９Ｂでは、プレート３４ｕに形成された座面Ｂｓａから容器３０の外側に向かって、第１のＯリング５２ａ、導電性部材Ｋ１、リング状導電性部材５６および第２のＯリング５２ｂが順に配置されている。また、図３９Ｂでは、ブッシング６０に形成された貫通孔６０ａ内に、貫通孔６４ａを有するブッシング６４が更に挿入されている。貫通孔６４ａは、熱発電チューブＴ１の内部流路に連通している。図３９Ｂに示す例では、ブッシング６４の雄ネジ部Ｔｈ６４が、第２のＯリング５２ｂを座面Ｂｓａに向けて押圧する。このように、第１のＯリング５２ａおよび第２のＯリング５２ｂを配置することによって、温熱媒体を構成する流体および冷熱媒体を構成する流体の両方に対するシールを行っても良い。温熱媒体を構成する流体および冷熱媒体を構成する流体の両方に対するシールを行うことで、導電性リング状部材５６の腐食が抑制される。
　上述したように、導電性部材Ｋ１の端子部Ｋｔの一端は、プレート３４ｕの外部に突出し、熱発電ユニットと外部回路とを接続するための端子として機能し得る。図３８ならびに図３９Ａおよび図３９Ｂに示すような態様において、導電性部材Ｋ１（端子プレート）の代わりに、導電性部材Ｊ１のような連結プレートが適用されても良い。この場合は、貫通孔Ｊｈ１に熱発電チューブＴ１の端部が挿入される。必要に応じて、Ｏリングと導電性部材との間などに座金５４が配置されても良い。
　＜熱発電ユニットを備える熱発電システムの実施形態＞
　次に、本開示の熱発電ユニットを備える熱発電システムの実施形態を説明する。
　上述の熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂまたは熱発電ユニット１００Ｃは、単体で使用されても良いし、複数の熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂまたは熱発電ユニット１００Ｃが組み合わされて使用されても良い。例えば、熱発電システムが２つの熱発電ユニット１００Ａを備える場合、この熱発電システムは、一方の熱発電ユニット１００Ａにおける複数の熱発電チューブＴの流路に連通する複数の第１開口部と、他方の熱発電ユニット１００Ａにおける複数の熱発電チューブＴの流路に連通する複数の第２開口部とを有する。複数の熱発電ユニット１００Ａは直列的または並列的に連結され得る。
　複数の熱発電ユニットが連結された熱発電システムでは、例えばメンテナンス終了後の動作再開時、各熱発電ユニットの容器内部の空気を排出する必要がある。そのため、各熱発電ユニットの容器内部に導入される液体の流速は、熱発電ユニット単体の場合よりも大きな流速に設定される。複数の熱発電ユニットが連結された熱発電システムでは、動作再開時に、より大きな流速の液体が導入されるので、容器内部に流入した液体によって熱発電チューブが損傷する可能性は、熱発電ユニットが単体の場合よりも高いと考えられる。そこで、各熱発電ユニットの容器内部に流入する液体によって熱発電チューブが損傷を受けないようにするとより有益である。
　次に、図４０Ａ、図４０Ｂおよび図４０Ｃを参照しながら、複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムの構成例を説明する。図４０Ａ、図４０Ｂおよび図４０Ｃにおいて、実線の太い矢印は、熱発電チューブの外周面と接する媒体、すなわち容器３０の中（熱発電チューブの外側）を流れる媒体の流れ方向を概略的に示している。破線の太い矢印は、熱発電チューブの内周面に接する媒体、すなわち、貫通孔（内部流路）を流れる媒体の流れ方向を概略的に示している。本明細書では、各容器３０の流体入口および流体出口に連通した管路を「第１媒体路」と称し、各熱発電チューブの流路に連通した管路を「第２媒体路」と称する場合がある。
　まず、図４０Ａを参照する。図４０Ａに示されている熱発電システムは、第１の熱発電ユニット１００－１と、第２の熱発電ユニット１００－２とを備えている。第１の熱発電ユニット１００－１および第２の熱発電ユニット１００－２は、それぞれ、前述した熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂまたは熱発電ユニット１００Ｃのいずれかの構成と同一の構成を有している。なお、以下では、上述した緩衝部材７０、７０ａ～７０ｆ、内部隔壁３３ａ、３３ｂなどの図示を省略することがある。図４０Ａに示す例では、第１の熱発電ユニット１００－１における容器３０の流体入口および流体出口、並びに、第２の熱発電ユニット１００－２における容器３０の流体入口および流体出口に連通した空間が、第１媒体路を形成している。また、図４０Ａに示す例では、中継のためのプレート３５を介して、第１の熱発電ユニット１００－１が有する複数の熱発電チューブの流路が、それぞれ、第２の熱発電ユニット１００－２が有する複数の熱発電チューブの流路に連通されている。これにより、第１の熱発電ユニット１００－１および第２の熱発電ユニット１００－２における複数の熱発電チューブＴの流路に連通した第２媒体路が形成される。
　次に、図４０Ｂを参照する。図４０Ｂに示されている熱発電システムも、図４０Ａに示す例と同様に、第１の熱発電ユニット１００－１と、第２の熱発電ユニット１００－２とを備えている。ただし、図４０Ｂに示す例では、第１の熱発電ユニット１００－１が有する複数の熱発電チューブの流路と、第２の熱発電ユニット１００－２が有する複数の熱発電チューブの流路とが、それぞれ、中継のための管路４２によって連通されている。第１の熱発電ユニット１００－１の容器３０の内部に供給された媒体は、管路４０を介して、第２の熱発電ユニット１００－２の容器３０の内部に供給される。この管路４０、４２は、直線的である必要はなく、屈曲していても良い。
　次に、図４０Ｃを参照する。図４０Ｃに示されている熱発電システムは、並列に配置された第１の熱発電ユニット１００－１と第２の熱発電ユニット１００－２とを備えている。図４０Ｃに示す例では、第１の熱発電ユニット１００－１の熱発電チューブを流れる媒体と、第２の熱発電ユニット１００－２の熱発電チューブを流れる媒体とは、並列的に流れる。ただし、第１の熱発電ユニット１００－１の容器３０の内部に供給された媒体は、第２の熱発電ユニット１００－２の容器３０に供給されている。
　図４１Ａおよび図４１Ｂに示されるように、流体入口３８ａまたは流体出口３８ｂは、胴部に固定された一対のプレートに形成されていても良い。図４１Ａおよび図４１Ｂに例示される構成において、第１の熱発電ユニット１００－１の容器３０および第２の熱発電ユニット１００－２の容器３０の各々は、図２１に示す熱発電ユニット１００Ｃと同様に内部隔壁３３ａを有している。なお、図４１Ａおよび図４１Ｂでは、各熱発電ユニットにおける胴部の模式的な断面が示されている。
　図４１Ａに示す例では、中継のためのプレート３７を介して、第１の熱発電ユニット１００－１が有する複数の熱発電チューブの流路が、それぞれ、第２の熱発電ユニット１００－２が有する複数の熱発電チューブの流路に連通されている。なお、図４１Ａに示す例では、中継プレート３７は、第１の熱発電ユニット１００－１の流体出口３８ｂおよび第２の熱発電ユニット１００－２の流体入口３８ａと対応する位置に形成された孔部３７ｈを有している。第１の熱発電ユニット１００－１における第２の空間ＣＥ２内の流体は、中継プレート３７の孔部３７ｈを介して、第２の熱発電ユニット１００－２における第１の空間ＣＥ１内に流れ込む。これにより、第１媒体路が形成されている。第１の熱発電ユニット１００－１が複数の流体出口３８ｂを有し、第２の熱発電ユニット１００－２が複数の流体入口３８ａを有する場合、中継プレート３７は、複数の孔部を有し得る。
　図４１Ｂに示す例では、図４０Ｂに示す例と同様に、第１の熱発電ユニット１００－１が有する複数の熱発電チューブの流路と、第２の熱発電ユニット１００－２が有する複数の熱発電チューブの流路とが、それぞれ、中継のための管路４２によって連通されている。また、図４１Ｂに示す例では、第１の熱発電ユニット１００－１と第２の熱発電ユニット１００－２との間に、管路４４が挟み込まれている。
　図４１Ｂに示されるように、管路４４は、その内部において温熱媒体と冷熱媒体とを分離する内部隔壁４３を有し得る。図４１Ｂに示す例では、この内部隔壁４３は、管路４２を取り囲んでいる。第１の熱発電ユニット１００－１における第２の空間ＣＥ２内の流体は、第１の熱発電ユニット１００－１の流体出口３８ｂを介して、管路４４の内壁と内部隔壁４３との間の空間に流れ込む。管路４４の内壁と内部隔壁４３との間の空間に流れ込んだ流体は、第２の熱発電ユニット１００－２の流体入り口３８ａを介して、第２の熱発電ユニット１００－２における第１の空間ＣＥ１内に流れ込む。これにより、第１媒体路が形成されている。管路４４が内部隔壁４３を有する場合、中継のための管路４２は、省略され得る。
　図４１Ａおよび図４１Ｂに示す例では、例えば図２１に示す第１の導管７２ａおよび第２の導管７２ｂが必要とされない。そのため、熱発電システムの外観を通常の配管の外観に似せることができる。
　このように、複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムでは、温熱媒体および冷熱媒体の流路の設計は多様に可能である。図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ、図４１Ａおよび図４１Ｂは、あくまでも幾つかの例を示すだけであり、各容器の流体入口および流体出口に連通した第１媒体路、および各熱発電チューブの流路に連通した第２媒体路は、任意に設計され得る。図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ、図４１Ａおよび図４１Ｂに例示する実施形態では、第２媒体路が、複数の熱発電チューブＴの流路を同一方向に流体が流れるように構成されている。しかしながら、複数の熱発電チューブＴの流路における流体の流れ方向は、同一方向に限定されない。複数の熱発電チューブＴの流路における流体の流れ方向は、温熱媒体および冷熱媒体の流路の設計に応じて多様に設定可能である。
　＜熱発電システムが備える電気回路の構成例＞
　次に、図４２を参照しながら、本開示による熱発電システムが備える電気回路の構成例を説明する。
　図４２に示す例において、本実施形態における熱発電システム２００は、熱発電ユニットから出力される電力を受け取る電気回路２５０を備えている。熱発電システム２００が備える熱発電ユニットは、上述した熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂまたは熱発電ユニット１００Ｃのいずれであっても良い。ここでは、熱発電ユニット１００Ａを例示する。この電気回路２５０は、熱発電ユニット１００Ａから出力される電力の電圧を上昇させる昇圧回路２５２と、昇圧回路２５２から出力される直流電力を交流電力（周波数は例えば５０／６０Ｈｚまたはその他の周波数）に変換するインバータ（ＤＣ－ＡＣインバータ）回路２５４とを有している。インバータ回路２５４から出力される交流電力は、負荷４００に供給され得る。負荷４００は、交流電力を使用して動作する各種の電気機器または電子機器であり得る。負荷４００は、それ自体が充電機能を有していても良いし、電気回路２５０に固定されている必要も無い。負荷４００で消費されない交流電力は、商用系統４１０に連系されて売電され得る。
　図４２に示す例における電気回路２５０は、熱発電ユニット１００Ａから得られる直流電力を蓄積するための充放電制御部２６２および蓄電部２６４を備えている。蓄電部２６４は、例えばリチウムイオン二次電池などの化学電池や、電気二重層コンデンサなどのキャパシタであり得る。蓄電部２６４に蓄えられた電力は、必要に応じて、充放電制御部２６２によって昇圧回路２５２に与えられ、インバータ回路２５４を介して交流電力として使用または売電され得る。
　熱発電ユニット１００Ａから得られる電力の大きさは、時間に応じて周期的または不定期的に変動する場合がある。例えば、温熱媒体の熱源が工場の廃熱である場合、工場の稼働スケジュールに応じて温熱媒体の温度が変動する可能性がある。そのような場合、熱発電ユニット１００Ａの発電状態が変動するため、熱発電ユニット１００Ａから得られる電力の電圧および／または電流の大きさが変動してしまう。そのような発電状態の変動があっても、図４２に示される熱発電システム２００では、充放電制御回路２６２を介して蓄電部２６４に電力を蓄積すれば、発電量の変動による影響は抑制され得る。
　発電とともにリアルタイムで電力を消費する場合は、発電状態の変動に応じて昇圧回路２５２の昇圧比を調整しても良い。また、発電状態の変動を検知または予測して、熱発電ユニット１００Ａに供給する温熱媒体または冷熱媒体の流量および温度などを調整し、それによって発電状態を定常状態に保持する制御を行っても良い。
　再び図４を参照する。図４に例示されるシステムでは、温熱媒体の流量がポンプＰ１によって調整され得る。同様に、冷熱媒体の流量はポンプＰ２によって調整され得る。温熱媒体および冷熱媒体の一方または両方の流量を調整することにより、熱発電チューブの発電量を制御することが可能である。
　なお、不図示の高温熱源から温熱媒体に供給する熱の量を調整することにより、温熱媒体の温度を制御することも可能である。同様に、冷熱媒体から不図示の低温熱源に放出する熱の量を調整することにより、冷熱媒体の温度を制御することも可能である。
　図４には示されていないが、温熱媒体の流路および冷熱媒体の流路の少なくとも一方に弁および分岐路を設け、それによって発電システムに供給される各媒体の流量を調整しても良い。
　＜熱発電システムの他の実施形態＞
　以下、図４３を参照しながら、本開示による熱発電システムの他の実施形態を説明する。
　本実施形態では、一般廃棄物処理施設（いわゆるごみ処理場またはクリーンセンター）に本開示による熱発電ユニットが設けられている。近年の廃棄物処理施設では、ごみ（廃棄物）を燃焼する際に発生した熱エネルギーから高温高圧水蒸気（例えば４００～５００℃、数メガパスカル）が生成されることがある。このような水蒸気のエネルギーは、タービン発電によって電力に変換され、施設内の電力使用に供されている。
　本実施形態による熱発電システム３００は、前述した少なくとも１つの熱発電ユニットを備えている。熱発電システム３００が備える熱発電ユニットは、上述した熱発電ユニット１００Ａ、熱発電ユニット１００Ｂまたは熱発電ユニット１００Ｃのいずれであっても良い。ここでは、熱発電ユニット１００Ａを例示する。図４３に示す例では、熱発電ユニット１００Ａに供給される温熱媒体が廃棄物処理施設におけるごみの燃焼熱を得て生成されている。より詳細には、このシステムは、焼却炉３１０と、焼却炉３１０で生じた燃焼熱から高温高圧水蒸気を生成するボイラ３２０と、ボイラ３２０で生成された高温高圧水蒸気によって回転するタービン３３０とを備えている。タービン３３０の回転エネルギーは、不図示の同期発電機に与えられ、同期発電機によって交流電力（例えば３相交流電力）に変換される。
　タービン３３０を回転する仕事に使用された水蒸気は、復水器３６０によって液体の水に戻り、ポンプ３７０によってボイラ３２０に供給される。この水は、ボイラ３２０、タービン３３０、復水器３６０によって構成される「熱サイクル」を循環する作動媒体である。ボイラ３２０で水に与えられた熱の一部は、タービン３３０を回転させる仕事をした後、復水器３６０で冷却水に与えられる。図４３中において破線の矢印で示すように、一般的に、冷却水は、復水器３６０と冷却塔３５０との間を循環する。
　このように焼却炉３１０で発生した熱のうち、タービン３３０によって電力に変換されるエネルギーは一部であり、タービン３３０を回転させた後の低温低圧の水蒸気が保有する熱エネルギーは、従来、電気エネルギーに変換して利用されることなく周囲環境に捨てられることが多かった。本実施形態では、このようなタービン３３０で仕事をした後の低温の水蒸気、または熱水を温熱媒体の熱源として有効に利用することができる。本実施形態では、このような低温（例えば１４０℃程度）の水蒸気から熱交換器３４０によって熱を得て、例えば９９℃の温水を得る。そして、この温水を温熱媒体として熱発電ユニット１００Ａに供給する。
　一方、冷熱媒体としては、例えば、廃棄物処理施設で使用される冷却水の一部が利用され得る。廃棄物処理施設が冷却塔３５０を有している場合、この冷却塔３５０から例えば１０℃程度の水を得て、冷熱媒体として使用することができる。冷熱媒体は、特別な冷却塔を利用して得る必要は無く、施設内または近隣の井戸水や川の水を用いて代用することも可能である。
　図４３の熱発電ユニット１００Ａは、例えば図４２に示される電気回路２５０に接続され得る。熱発電ユニット１００Ａで生成された電力は、施設内で使用されたり、蓄電部２６４に蓄えられたりすることができる。余剰電力は、交流電力に変換された後、商用系統４１０を介して売電され得る。
　図４３の熱発電システム３００は、ボイラ３２０およびタービン３３０を備える廃棄物処理施設の廃熱利用システムに本開示の熱発電ユニットを組み込んだ形態を有している。しかし、本開示の熱発電ユニット１００Ａの動作にとって、ボイラ３２０、タービン３３０、復水器３６０、熱交換機３４０は不可欠の構成要素ではない。従来は捨てられていたような比較的低い温度の気体または熱水があれば、それを直接に温熱媒体として有効に利用することもできるし、熱交換器を介して他の気体または液体を加熱し、それを温熱媒体として利用することもできる。図４３のシステムは、実用的な例の１つに過ぎない。
　なお、熱発電ユニットの容器内部における複数の熱発電チューブは、例えば水平方向と平行に配置され得る。複数の熱発電チューブは、例えば鉛直方向と平行に配置されても良い。
　上記の説明から明らかなように、本開示の熱発電ユニットのある実施形態では、流体入口と複数の熱発電チューブとの間に、緩衝部材が配置されている。この緩衝部材は、容器の内部に流入してきた流体の流れ方向を変える。本開示の熱発電ユニットの他の実施形態では、一端が流体入口に接続された導管は、導管の中心軸の延長線が複数の熱発電チューブと胴部の内壁との間を通るように配置されている。本開示の熱発電ユニットの更に他の実施形態では、容器は、複数の熱発電チューブと胴部との間に配置された内部隔壁を有している。本開示の熱発電ユニットの少なくともいずれかの実施形態によれば、空の状態の容器内部に流入する液体によって熱発電チューブが損傷する可能性を低減でき、熱発電の実用性が向上する。
　本開示による熱発電ユニットは、例えば、温泉から出る温水、工場などから排出される排ガスなどの熱を用いた発電機として利用可能である。
１０　　熱発電素子
１０ａ　　上面
１０ｂ　　下面
２０　　金属層
２２　　熱電材料層
２４　　外周面
２６　　内周面
３０　　容器
３２　　胴部
３３ａ、３３ｂ　　内部隔壁
３４、３４ｕ、３６　　プレート
３４ａ　　プレート３４の第１プレート部分
３４ｂ　　プレート３４の第２プレート部分
３５、３７　　中継プレート
３６ａ　　プレート３６の第１プレート部分
３６ｂ　　プレート３６の第２プレート部分
３６ｂｈ　　第２プレート部分３６ｂの孔
３８ａ　　流体入口
３８ｂ　　流体出口
４０、４２、４４　　管路
５２　　Ｏリング
５２ａ　　第１のＯリング
５２ｂ　　第２のＯリング
５４　　座金
５６　　導電性リング状部材
５６ｆ　　リング状の平坦部
５６ｒ　　複数の弾性部
５６ａ　　貫通孔
６０、６４　　ブッシング
６０ａ　　ブッシング６０の貫通孔
６４ａ　　ブッシング６４の貫通孔
７０、７０ａ～７０ｆ　　緩衝部材
７２ａ　　第１の導管
７２ｂ　　第２の導管
１００、１００Ａ～１００Ｃ　　熱発電ユニット
１００－１　　第１の熱発電ユニット
１００－２　　第２の熱発電ユニット
１２０　　高温熱源
１４０　　低温熱源
２５０　　電気回路
２５２　　昇圧回路
２５４　　インバータ回路
２６２　　充放電制御部
２６４　　蓄電部
３１０　　焼却炉
３２０　　ボイラ
３３０　　タービン
３４０　　熱交換器
３５０　　冷却塔
４００　　負荷
４１０　　商用系統
Ａ　　プレート３４、３６の開口部
Ａ４１、Ａ４１０　　プレート３４の開口部
Ａ６１、Ａ６２　　プレート３６の開口部
Ｃ　　プレート３４、３６のチャネル
Ｃ４１～Ｃ４６　　プレート３４のチャネル
Ｃ６１～Ｃ６５　　プレート３６のチャネル
Ｂｓａ　　第１の座面
Ｂｓｂ　　第２の座面
ＣＥ１　　第１の空間
ＣＥ２　　第２の空間
Ｃｍ　　面取り部
Ｅ１、Ｅ１ａ、Ｅ１ｂ　　第１電極
Ｅ２、Ｅ２ａ、Ｅ２ｂ　　第２電極
ｆａ　　孔部
ｆｓ　　スリット
ＨＭ　　温熱媒体
Ｊ　　導電性部材
Ｊ１～Ｊ９　　導電性部材
Ｊｃ　　連結部
Ｊｈ１、Ｊｈ２　　導電性部材Ｊの２つの貫通孔
Ｊｒ１　　導電性部材Ｊの第１リング部分
Ｊｒ２　　導電性部材Ｊの第２リング部分
Ｋ１　　導電性部材
Ｋｈ　　導電性部材Ｋ１の貫通孔
Ｋｒ　　導電性部材Ｋ１のリング部分
Ｋｔ　　導電性部材Ｋ１の端子部
ＬＭ　　冷熱媒体
Ｒ３４、Ｒ３６　　凹部
Ｒ３４ｔ　　溝部分
Ｒ３６ｃ　　溝部分
Ｒ４１、Ｒ６１、Ｒ６２　　凹部
Ｓ１２　　仕切り板
Ｔ　　熱発電チューブ
Ｔ１～Ｔ１０　　熱発電チューブ
Ｔｂ　　チューブ本体
Ｔｂ１　　チューブ本体
Ｔｈ３４　　開口部Ａ４１の雌ネジ部
Ｔｈ６０　　ブッシング６０の雄ネジ部
Ｔｈ６４　　ブッシング６４の雄ネジ部

Claims (16)

  1. 　各々が、外周面および内周面と、前記内周面によって区画される流路とを有し、前記内周面と前記外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、
    　前記複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、前記内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、
    　前記複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材と、
    　前記流体入口と前記複数の熱発電チューブとの間に設けられた緩衝部材と、
    を備え、
    　前記緩衝部材は、前記流体入口から前記容器内に流入してきた前記流体の流れ方向を変える、熱発電ユニット。
  2. 　前記緩衝部材は、前記容器の内部において前記複数の熱発電チューブの少なくとも１つを覆うように配置されている、請求項１に記載の熱発電ユニット。
  3. 　前記緩衝部材は、前記流体入口から前記容器内に流入してきた前記流体から前記複数の熱発電チューブを遮蔽する形状を有する、請求項１または２に記載の熱発電ユニット。
  4. 　前記複数の熱発電チューブの前記軸方向に垂直な面内における前記緩衝部材の断面形状は、前記流体入口に向かって突出した形状である、請求項１から３のいずれかに記載の熱発電ユニット。
  5. 　各々が、外周面および内周面と、前記内周面によって区画される流路とを有し、前記内周面と前記外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、
    　前記複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、前記内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、
    　一端が前記流体入口に接続された導管と、
    　前記複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材と、
    を備え、
    　前記容器は、前記複数の熱発電チューブを取り囲む胴部を有し、
    　前記導管は、前記導管の中心軸の延長線が前記複数の熱発電チューブと前記胴部の内壁との間を通るように配置されている、熱発電ユニット。
  6. 　前記導管の内壁と前記胴部の内壁とが滑らかに接続されている、請求項５に記載の熱発電ユニット。
  7. 　前記導管は、前記流体入口から前記容器内に流入してきた前記流体が前記胴部の内壁に沿って流れるように前記流体入口に接続されている、請求項５または６に記載の熱発電ユニット。
  8. 　各々が、外周面および内周面と、前記内周面によって区画される流路とを有し、前記内周面と前記外周面との間の温度差によって各熱発電チューブの軸方向に起電力を発生するように構成されている、複数の熱発電チューブと、
    　前記複数の熱発電チューブを内部に収容する容器であって、前記内部に流体を流すための流体入口および流体出口と、各熱発電チューブが挿入される複数の開口部とを有する容器と、
    　前記複数の熱発電チューブを電気的に接続する複数の導電性部材と、
    を備え、
    　前記容器は、
    　前記複数の熱発電チューブを取り囲む胴部と、
    　前記複数の熱発電チューブと前記胴部との間に配置された内部隔壁と、
    を有する、熱発電ユニット。
  9. 　前記内部隔壁は、前記複数の熱発電チューブを取り囲み、かつ複数の孔部を有する、請求項８に記載の熱発電ユニット。
  10. 　前記流体入口は、前記流体が前記複数の孔部を介して前記内部隔壁の内側の空間に流入するように配置されている、請求項９に記載の熱発電ユニット。
  11. 　前記容器は、前記胴部と前記内部隔壁との間の空間を第１および第２の空間に分離する仕切り板を更に有する、請求項８から１０のいずれかに記載の熱発電ユニット。
  12. 　前記容器は、
    　前記複数の開口部が設けられた一対のプレートであって、前記複数の導電性部材を収容するチャネルが前記複数の開口部の少なくとも２つを相互に連結するように形成された一対のプレートを有し、
    　各プレートの前記複数の開口部には、それぞれ、各熱発電チューブの端部が挿入されており、前記プレートにおける前記チャネルには、前記複数の導電性部材が収容されている、請求項１から１１のいずれかに記載の熱発電ユニット。
  13. 　前記複数の導電性部材は、前記複数の熱発電チューブを電気的に直列に接続している、請求項１から１２のいずれかに記載の熱発電ユニット。
  14. 　第１の熱発電ユニットおよび第２の熱発電ユニットを含む複数の熱発電ユニットを備える熱発電システムであって、
    　前記第１および第２の熱発電ユニットの各々は、請求項１から１３のいずれかに記載の熱発電ユニットであり、
    　前記第１熱発電ユニットにおける前記複数の熱発電チューブの前記流路に連通する複数の第１開口部と、前記第２熱発電ユニットにおける前記複数の熱発電チューブの前記流路に連通する複数の第２開口部とを有する、熱発電システム。
  15. 　前記第１の熱発電ユニットにおける前記容器の前記流体入口および前記流体出口、並びに、前記第２の熱発電ユニットにおける前記容器の前記流体入口および前記流体出口に連通した第１媒体路と、
    　前記第１および第２の熱発電ユニットにおける前記複数の熱発電チューブの前記流路に連通した第２媒体路と、
    を備える、請求項１４に記載の熱発電システム。
  16. 　前記第２媒体路は、前記複数の熱発電チューブの前記流路を同一方向に流体が流れるように構成されている、請求項１５に記載の熱発電システム。
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