(57)【要約】【課題】本発明は、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を利用し発電機能、製湯機能を併せ持つ温泉蒸気発電・製湯システムを提供する。【解決手段】本発明は、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システム１であって、前記温泉蒸気の流路配管部３に臨ませた前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニット１４と、前記温泉蒸気の流路配管部３の周りに配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して製湯として排出する冷却要素ユニット１７を含む熱電変換・冷却ユニット１１と、製湯を排出する製湯排出管路系４と、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系５と、を有する温泉蒸気発電・製湯ユニット２を備えるものである。【選択図】図２
2020038045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システムであって、
前記温泉蒸気の流路配管部に臨ませた前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニットと、
前記温泉蒸気の流路配管部の周りに配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して製湯として排出する冷却要素ユニットと、
製湯を排出する製湯排出管路系と、
残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系と、
を有する温泉蒸気発電・製湯ユニットを備えることを特徴とする温泉蒸気発電・製湯システム。
【請求項２】
前記流路配管部、ゼーベック素子を用いた熱電変換素子ユニット及び冷却要素ユニットにより熱電変換・冷却ユニットを構成し、この熱電変換・冷却ユニットをクーリングタワー形態で製湯排出管路系、余剰温泉蒸気排出系を含む温泉蒸気発電・製湯ユニットに組み込んで、前記熱電変換・冷却ユニットの前記流路配管部に温泉蒸気を供給し、前記熱電変換素子ユニットにより発電出力を得るとともに、前記冷却要素ユニットにより温泉蒸気を低温化し温泉湯に変換して製湯として排出し、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出するように構成したことを特徴とする請求項１記載の温泉蒸気発電・製湯システム。
【請求項３】
自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システムであって、
前記温泉蒸気を取り込む角型箱状で中空の筐体を備えるクーリングタワーと、
前記筐体の外壁部に配置した前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニット及び冷却要素ユニットと、
前記筐体に配置した前記発電出力を利用して冷却要素ユニットのヒートシンクの冷却を行うクーリングタワーファンと、
前記筐体に配置した製湯を排出する製湯排出管路部と、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路部と、
を有する温泉蒸気発電・製湯ユニットを備えることを特徴とする温泉蒸気発電・製湯システム。
【請求項４】
前記温泉蒸気発電・製湯ユニットを任意段数直列又は並列接続し、発電出力、製湯量の増大を図るように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温泉蒸気発電・製湯システム。
【請求項５】
自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システムであって、
前記温泉蒸気の流路配管部に臨ませた前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニットと、前記温泉蒸気の流路配管部の周りに配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して製湯として排出する冷却要素ユニットと、製湯を排出する製湯排出管路系と、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系と、を有し、クーリングタワー形態とした温泉蒸気発電・製湯ユニットと、
前記温泉蒸気発電・製湯ユニットからの製湯を取り込みストレージ処理を行うストレージタンクと、
前記温泉蒸気発電・製湯ユニットからの余剰温泉蒸気を消費する温泉蒸気消費負荷と、
を有することを特徴とする温泉蒸気発電・製湯システム。
【請求項６】
三面体形態の冷却部と
この冷却部の前後側部を閉塞する閉塞板と、
前記閉塞板に設けた温泉蒸気流入口及び温泉湯排出口と、
前側の閉塞板から冷却部にわたって組み込んだ熱電変換素子を用いた蒸気発電モジュールと、
を具備し、
前記温泉蒸気流入口から流入する温泉蒸気を冷却部により冷却して蒸気発電モジュールに生じる温度差を利用して発電出力を得るとともに、温泉蒸気の冷却により生じた温泉湯を温泉湯排出口から流出させるように構成したことを特徴とする温泉蒸気発電・製湯装置。
【請求項７】
一端側を温泉蒸気流入口、他端側を余剰温泉蒸気排出口とした冷却機能を発揮する丸パイプと、
前記丸パイプの長さ方向任意位置に設けた所要数の温泉湯排出孔と、
前記丸パイプに組み込んだ熱電変換素子を用いた蒸気発電モジュールと、
を具備し、
温泉蒸気流入口から流入する温泉蒸気を丸パイプにより冷却して蒸気発電モジュールに生じる温度差を利用して発電出力を得るとともに、温泉蒸気の冷却により生じた温泉湯を温泉湯排出孔から排出し、余剰温泉蒸気は余剰温泉蒸気排出口から流出させるように構成したことを特徴とする温泉蒸気発電・製湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、温泉蒸気発電・製湯システムに関し、詳しくは自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を利用し発電機能、製湯機能を併せ持つ温泉蒸気発電・製湯システム及び温泉蒸気発電・製湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、クーリングタワー形態に構成した温泉蒸気製湯システムにて、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を冷却することで製湯する例が知られている。【０００３】このようなクーリングタワー形態に構成した温泉蒸気製湯システムの一例を図２８を参照して説明する。【０００４】  従来の温泉蒸気発電・製湯システム１０１は、図２８に示すように、円筒型のクーリングタワー形態に構成されるとともに、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気が供給される温泉蒸気の流路配管部１０３、製湯を排出する製湯排出管路系１０４、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系１０５を備え、基台１０６から立設した例えば４本の支柱１０７により垂直配置に支持された温泉蒸気発電・製湯ユニット１０２と、前記基台１０６上に配置され前記温泉蒸気発電・製湯ユニット１０２の製湯排出管路系１０４を介して供給される製湯用の製湯入口管路１３２を備えるストレージタンク１３１と、前記基台１０６上に配置され前記余剰温泉蒸気排出管路系５を介して供給される余剰温泉蒸気用の余剰温泉蒸気入口管路４２を備える蒸気消費負荷であるスチームクッカー（蒸し器）１４１と、を有している。【０００５】  前記ストレージタンク１３１は、製湯入口管路１３２の他に、温水排水管路１３３、蒸気排出管路１３４、ベンチレーション管路１３５、及び、オーバーフロー処理管路１３６を備えている。【０００６】しかし、このような温泉蒸気製湯システムの場合、温泉蒸気を冷却して製湯するのみで発電機能は無く温泉蒸気の十分な活用が図られておらず、余剰の温泉蒸気は大気中に放出せざるを得ず、非効率なものであった。【０００７】  特許文献１には、自然エネルギー源の一種である温泉水や川からの冷水を利用する温度差発電システムが開示されている。【０００８】  特許文献１の温度差発電システムは、高低差もしくは温泉の自噴力を用いて、温泉からの熱水を取り込むための熱水取込路と、高低差もしくは川の流動力を用いて、川からの冷水を取り込むための冷水取込路と、熱水取込口より熱水を取り込み、熱水排水口より熱水を排水する熱水流路と、冷水取込口より冷水を取り込み、冷水排水口より冷水を排水する冷水流路と、一端部が熱水流路に熱的に接続され、他端部が冷水流路に熱的に接続されたペルチェ素子を含む熱電変換素子と、を備える構成としたものである。【０００９】  しかし、特許文献１の温度差発電システムの場合、温泉からの熱水と川からの冷水との二つの熱媒体を必須とする温度差発電システムであり、温泉蒸気のみを利用し発電機能、製湯機能を併せて実現するようなシステムではない。【００１０】  この他、二つの流体の温度差を利用した温度差発電システムも多く提案されているが、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気のみを利用して発電機能、製湯機能を併せて実現し得るような温泉蒸気発電・製湯システムは見当たらないのが現状である。
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２４７７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気のみを利用し発電機能、製湯機能を併せて実現でき、温泉蒸気の有効利用を図ることができる温泉蒸気発電・製湯システム、及び、温泉蒸気発電・製湯装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明に係る温泉蒸気発電・製湯システムは、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システムであって、前記温泉蒸気の流路配管部に臨ませた前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニットと、前記温泉蒸気の流路配管部の周りに配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して製湯として排出する冷却要素ユニットと、製湯を排出する製湯排出管路系と、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系と、を有する温泉蒸気発電・製湯ユニットを備えることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】  請求項１記載の発明によれば、温泉蒸気を基に温泉蒸気側の高温と冷却要素ユニット側の低温との温度差を利用し、かつ、電動機や電動ポンプ等の動力源を用いない簡略構成で発電機能、製湯機能を併有し、温泉蒸気の有効利用を実現することが可能な温泉蒸気発電・製湯システムを提供することができる。【００１５】  請求項２記載の発明によれば、前記流路配管部、ゼーベック素子を用いた熱電変換素子ユニット及び冷却要素ユニットにより熱電変換・冷却ユニットを構成し、この熱電変換・冷却ユニットをクーリングタワー形態で製湯排出管路系、余剰温泉蒸気排出系を含む温泉蒸気発電・製湯ユニットに組み込んで、前記熱電変換・冷却ユニットの前記流路配管部に温泉蒸気を供給し、前記熱電変換素子ユニットにより発電出力を得るとともに、前記冷却要素ユニットにより温泉蒸気を低温化し温泉湯に変換して製湯として排出し、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する構成の基に、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する温泉蒸気発電・製湯システムを提供することができる。【００１６】  請求項３記載の発明によれば、角型クーリングタワー状の形態で、温泉蒸気により筐体内が暖められ、熱電変換素子ユニットの高温側と冷却要素ユニットの低温側との温度差により発電出力が得られ、かつ、発電出力によって、多数のクーリングタワーファンを回転駆動するように構成しているので、冷却効果さらには発電能を向上させ、温泉蒸気に基づく製湯の生成効率の向上をも図ることができる温泉蒸気発電・製湯システムを提供することができる。【００１７】  請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果を奏するとともに、発電出力、製湯量の増大を図ることも可能な温泉蒸気発電・製湯システムを提供することができる。【００１８】  請求項５記載の発明によれば、クーリングタワー形態とした構成の基に請求項１記載の発明と同様な効果を奏するとともに、製湯のストレージ処理機能、余剰温泉蒸気による温泉蒸気消費負荷の駆動機能をも発揮する温泉蒸気発電・製湯システムを提供することができる。【００１９】  請求項６記載の発明によれば、三面体形態とした構成の基に、発電機能、製湯機能を併有し、温泉蒸気の有効利用を実現することが可能な温泉蒸気発電・製湯装置を提供することができる。【００２０】  請求項７記載の発明によれば、丸パイプ型の形態とした構成の基に、発電機能、製湯機能を併有し、温泉蒸気の有効利用を実現することが可能な温泉蒸気発電・製湯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの全体構成を示す外観斜視図である。
【図２】図２は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムのクーリングタワー形態とした温泉蒸気発電・製湯ユニットの外観構成を示す概略正面図である。
【図３】図３は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムのクーリングタワー形態とした温泉蒸気発電・製湯ユニットの外観構成を示す概略側面図である。
【図４】図４は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおけるクーリングタワー本体の筐体及び温泉蒸気取り入れ管路部、製湯排出管路部、余剰蒸気排出管路部、ヒートシンクを示す正面図である。
【図５】図５は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯ユニットにおけるクーリングタワー本体の筐体及び温泉蒸気取り入れ管路部、製湯排出管路部、余剰蒸気排出管路部、ヒートシンクを示す側面図である。
【図６】図６は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯ユニットにおけるクーリングタワー本体の筐体及び温泉蒸気取り入れ管路部、余剰蒸気排出管路部、筐体に取り付けるクーリングタワーファンを示す平面図である。
【図７】図７は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯ユニットにおけるクーリングタワー本体の筐体及び温泉蒸気取り入れ管路部、製湯排出管路部、筐体に取り付けるクーリングタワーファンを示す概略底面図である。
【図８】図８は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける温泉蒸気発電・製湯ユニットの概略分解斜視図である。
【図９】図９は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける発電系のブロック構成図である。
【図１０】図１０は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける発電モジュール（熱電変換素子ユニット）の配置構成図である。
【図１１】図１１は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける内部を露出状態に図示した熱電変換・冷却ユニットを組み込み製湯管路系、余剰温泉蒸気排出管路系を含む温泉蒸気発電・製湯ユニットを示す概略斜視図である。
【図１２】図１２は図１１に示す温泉蒸気発電・製湯ユニットを並列接続した態様を示す概略斜視図である。
【図１３】図１３は図１１に示す温泉蒸気発電・製湯ユニットを直列接続した態様を示す概略斜視図である。
【図１４】図１４は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける熱電変換・冷却ユニットを構成する蒸気の流路配管部、熱電変換素子ユニット、冷却要素ユニットを示す概略平面図である。
【図１５】図１５は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける熱電変換・冷却ユニットを構成する蒸気の流路配管部、熱電変換素子ユニット、冷却要素ユニットを示す概略正面図である。
【図１６】図１６は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける熱電変換・冷却ユニットを構成する蒸気の流路配管部、冷却要素ユニットを示す概略側面図である。
【図１７】図１７は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける熱電変換・冷却ユニットを構成する蒸気の流路配管部の概略縦断面図である。
【図１８】図１８は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムにおける熱電変換・冷却ユニットを構成する熱電変換素子ユニットの概略側面図である。
【図１９】図１９は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの蒸気に基づく発電性能を試験するための試験システムの概略構成図である。
【図２０】図２０は図１９に示す試験システムにおける試験装置のヒートシンクＡ面、ヒートシンクＢ面を示す平面図である。
【図２１】図２１は図１９に示す試験システムにおける試験前の温度環境を示す図である。
【図２２】図２２は図１９に示す試験システムによる試験データ（負荷：１０列１２０ＬＥＤ）を示す図である。
【図２３】図２３は図１９に示す試験システムによる試験データ（負荷：１０列６０ＬＥＤ）を示す図である。
【図２４】図２４は図１９に示す試験システムの試験確認データ等を示す図である。
【図２５】図２５は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの変形例である三面体形態の温泉蒸気発電・製湯装置の概略斜視図である。
【図２６】図２６は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの変形例である丸パイプ型形態の温泉蒸気発電・製湯装置の概略斜視図である。
【図２７】図２７は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの変形例である円形タワー型形態の温泉蒸気発電・製湯装置の概略斜視図である。
【図２８】図２８従来の温泉蒸気を利用した製湯システムの構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  本発明は、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を利用し発電機能、製湯機能を併せ持つ温泉蒸気発電・製湯システムを提供するという目的を、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気を基に発電出力を得るとともに前記温泉蒸気を温泉湯に変換する温泉蒸気発電・製湯システムであって、前記温泉蒸気の流路配管部に臨ませた前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニットと、前記前記温泉蒸気の流路配管部の周りに配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して製湯として排出する冷却要素ユニットと、製湯を排出する製湯排出管路系と、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系と、を有し、前記流路配管部、ゼーベック素子を用いた熱電変換素子ユニット及び冷却要素ユニットにより熱電変換・冷却ユニットを構成し、この熱電変換・冷却ユニットをクーリングタワー形態で製湯排出管路系、余剰温泉蒸気排出系を含む温泉蒸気発電・製湯ユニットに組み込んで、前記温泉蒸気発電・製湯ユニットの前記流路配管部に温泉蒸気を供給し、前記熱電変換素子ユニットにより発電出力を得るとともに、前記冷却要素ユニットにより温泉蒸気を低温化し温泉湯に変換して製湯として排出し、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する構成により実現した。
【実施例】
【００２３】  以下に図面を参照して、本発明の実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム、及び、温泉蒸気発電・製湯装置について詳細に説明する。【００２４】  本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１について図１乃至図１１を参照して説明する。【００２５】  本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１は、図１に示すように、角筒型のクーリングタワー形態に構成されるとともに、自然エネルギー源の一種である温泉蒸気が供給される温泉蒸気の流路配管部３、製湯を排出する製湯排出管路系４、残余の温泉蒸気を余剰温泉蒸気として排出する余剰温泉蒸気排出管路系５を備え、枠組みされた基台６から立設した例えば４本の支柱７により垂直配置に支持され、かつ、詳細は後述する熱電変換・冷却ユニット１１を内蔵した温泉蒸気発電・製湯ユニット２と、前記温泉蒸気発電・製湯ユニット２の正面側に配置した制御・計測ユニット２１と、前記温泉蒸気発電・製湯ユニット２の側部に配置した交流電源（パワーコンディショナー）ユニット２３と、を有している。【００２６】  次に、前記温泉蒸気発電・製湯ユニット２について図２乃至図９をも参照して詳述する。【００２７】  図１乃至図９に示す温泉蒸気発電・製湯ユニット２は、４本の支柱７により垂直配置に支持された角型のクーリングタワー６１を有している。【００２８】  このクーリングタワー６１における前後左右の四側面部は、図１乃至図３に示すように、４枚の遮熱板６２により覆い角筒状を呈するように構成している。【００２９】  前記４枚の遮熱板６２のうち、例えば正面の遮熱板６２には、図１乃至図３に示すように、温泉蒸気発電・製湯ユニット２全体の制御や動作監視を行うための制御監視盤６３を配置している。【００３０】  前記クーリングタワー６１の角筒状を呈する４枚の遮熱板６２の内部には、図４乃至図８に示すように、キューブ状を呈するクーリングタワー本体７１を配置している。【００３１】  前記クーリングタワー本体７１は、内部を空洞構造とした四角箱型状の筐体７２と、この筐体７２の例えば正面側上部に設けた温泉蒸気取り入れ管部７３と、前記筐体７２の例えば上面部に設けた余剰蒸気排出管部７４と、前記筐体７２の例えば下面部に設けた製湯排出管部７５と、前記遮熱板６２の内側において筐体７２の前後左右各面を覆うように配置した冷却要素ユニット１７を構成する多数のヒートシンク１６と、多数のヒートシンク１６と前記筐体７２との間に配置した熱電変換素子ユニット１４と、前記筐体７２の外側上部、下部に配置した前記ヒートシンク１６の空冷用の所要数のクーリングタワーファン１８と、を具備している。【００３２】  尚、前記遮熱板６２は、例えば太陽光の加熱による冷却要素ユニットの冷却性能低下を防止し、また、クーリングタワーファン１８による空気流の整流機能や、クーリングタワーファン１８の回転による騒音防止機能を発揮する。【００３３】  前記熱電変換素子ユニット１４と、冷却要素ユニット１７とにより図１１に示すような熱電変換・冷却ユニット１１を構成している。【００３４】  また、前記クーリングタワーファン１８は前記熱電変換素子ユニット１４の発電電力を基に回転駆動するように構成している。【００３５】  図９は本実施例���温泉蒸気発電・製湯システム１における発電系のブロック構成を示すものであり、この発電系は、温泉蒸気に基づき発電する熱電変換素子ユニット１４と、冷却要素ユニット１７とを有する熱電変換・冷却ユニット１１と、熱電変換素子ユニット１４からの発電電力（直流電力）を蓄電する蓄電ユニット２２と、熱電変換素子ユニット１４からの発電電力（直流電力）又は蓄電ユニット２２からの発電電力（直流電力）を交流電力に変換する交流電源（パワーコンディショナー）ユニット２３と、熱電変換素子ユニット１４からの電力（直流電力）の前記蓄電ユニット２２への供給又は前記交流電源（パワーコンディショナー）ユニット２３への供給の切り替えを行う切替器２４と、前記各要素を制御し、また所要のデータ計測等を行う制御・計測ユニット２１と、を具備し、前記交流電源（パワーコンディショナー）ユニット２３からの交流電力を基に交流電源として機能する配電盤（出力盤）２５へ供給するように構成している。【００３６】  図１０は、前記熱電変換素子ユニット１４、筐体７２の壁部７２ａ（高温側）、ヒートシンク１６（低温側）の配置関係を示すものである。【００３７】  次に、本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１の動作について説明する。【００３８】  本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１においては、
（１）温泉蒸気を流路配管部３から流入させる。【００３９】（２）温泉蒸気を流入させることにより熱電変換・冷却ユニット１１内は高温（約１００℃）となる。【００４０】（３）すなわち、前記熱電変換・冷却ユニット１１に設置した熱電変換素子ユニット１４（サーモモジコール）の内面が高温（約１００℃）になる。【００４１】（４）また、熱電変換素子ユニット１４の外側の冷却要素ユニット１７であるヒートシンク１６の外面側がクーリングタワーファン１８により冷却され、それにより熱電変換素子ユニット１４の両面には温度差（△ｔ）が生じる。【００４２】  例えば外気温度３０℃であれば強制的な冷却により△ｔ＝７０℃の温度差が生じる。【００４３】（５）この温度差（△ｔ）により熱電変換素子ユニット１４には電流が流れ始め温泉蒸気に基づく発電が開始される（発電量［電力：電圧と電流］は△ｔの値により増減する）。【００４４】  また、同時に熱電変換・冷却ユニット１１内の蒸気は冷却されて製湯（温泉湯）となり製湯排出管路系４から下方に排出されてこれは従来の場合と同様温象湯として利用される。【００４５】（６）温泉蒸気は途切れることなく噴出するため蒸気を図示しないがバルブで止めない限り、熱電変換・冷却ユニット１１内側は一定の高温に保たれ、また、熱電変換素子ユニット１４の外側はクーリングタワーファン７６による風冷（又は、ミスト状の液体噴霧による気化熱、あるいは水冷）により冷却されるが、冷却能力に依り温度差（△ｔ）は変動することになる。【００４６】（７）ここで熱電変換・冷却ユニット１１内外の温度制御が必要となるが、本装置にはこの熱電変換・冷却ユニット１１の内側・外側を監視する温度センサーが設置されモニタリングし、そのモニタリング情報を制御・計測ユニット２１にフィードバックしてクーリングタワーファン７６等の冷却機能を制御するように構成している。この結果、常に一定の温度差（△ｔ）を維持し安定した電力供給を可能としている。【００４７】（８）熱電変換・冷却ユニット１１にて発電した電力は直流電力であるが、発電した直流電力を交流電源ユニット２３により商用電源と同じ単相交流１００Ｖの交流電力に変換する。この交流電力は一般的な照明器具や家電製品用として使用することができる。【００４８】（９）更に安定した発電電力を維持するために蓄電機能を設置することももちろん可能である。【００４９】  次に、本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１の発電能力について言及する。【００５０】  本実施例の温泉蒸気発電・製湯システム１の発電能力は前記熱電変換素子ユニット１４の内外温度差（△ｔ）とその設置面積に依存する。【００５１】  温度範囲としては、３℃から８０℃の温度差（△ｔ）で発電可能であるが、好ましくは温度差（△ｔ）＝６０℃〜７０℃である。【００５２】  最も効率の良い温度差（△ｔ）を維持するために外側の冷却機構が重要となるが、これは温泉蒸気の温度、流量などに応じて、自然空冷、強制空冷、ミスト噴霧冷却、水冷などなどの冷却方法のうちから最適な冷却方法を選択可能である。【００５３】  尚、標準発電能力は、温度差△ｔを７０℃とした場合、一般的なクーリングタワーの大きさでは直流（ＤＣ）３６Ｖで１���５００Ｗｈ（１０．５ｋＷｈ）、交流電源ユニット２３を経由した単相ＡＣ１００Ｖで最大９０００Ｗｈ（９ｋＷｈ）程度が可能であるが、温度差（△ｔ）、大きさ（発電面積）などに依存することになる。【００５４】  図１２、図１３は、図１１に示す熱電変換・冷却ユニット１１を含む温泉蒸気発電・製湯ユニット２を複数台（例えば２台）並列接続（図１２）し、又は、複数台（例えば２台）直列（カスケード）接続（図１３）して、各々前記熱電変換・冷却ユニット１１による発電量、製湯量の増大を図る構成を示すものである。尚、温泉蒸気発電・製湯ユニット２の配列段数は２段の他、３段、４段等さらに多数段とすることももちろん可能である。【００５５】  次に、図１４乃至１８を参照して前記熱電変換・冷却ユニット１１の具体例について説明する。【００５６】  すなわち、熱電変換・冷却ユニット１１は、図１４乃至図１７に示すように、前記温泉蒸気発電・製湯ユニット２側に配置した前記温泉蒸気の流路配管部３の一部を構成する温泉蒸気入口管路部１２から温泉蒸気を受け入れ、この温泉蒸気をユニット内温泉蒸気流通箱部１３内を流通させ、さらに前記余剰温泉蒸気排出管路系５に向けて流通させるように構成するとともに、前記ユニット内温泉蒸気流通箱部１３の外壁面に添着した前記温泉蒸気の熱を利用して発電出力を得る熱電変換素子ユニット１４と、前記ユニット内温泉蒸気流通箱部１３の周り（外側）に配置した前記温泉蒸気の一部を温泉湯に変換して（冷却して）製湯として排出する多数のヒートシンク１６を用いた冷却要素ユニット１７と、を有している。【００５７】  前記熱電変換素子ユニット１４は、例えば図１８に示すように、例えばフィルム状に形成されゼーベック素子１５を３連設状態に構成して一体化することで構成し、前記ユニット内温泉蒸気流通箱部１３の両外壁面と、その両外側のヒートシンク１６との間に挟まれる一対構成の態様で配置している。【００５８】  この熱電変換素子ユニット１４は、前記ユニット内温泉蒸気流通箱部１３内を流れる温泉蒸気による伝達熱に基づく温度と、前記ヒートシンク１６を経て伝達される例えば外気温の温度との温度差を利用して発電出力を得るようにしたものである。【００５９】  次に、図１９乃至図２４を参照して、本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１の蒸気に基づく発電性能を試験するための試験システム５１について説明する。【００６０】  図１９に示す試験システム５１は、温泉蒸気を温泉蒸気噴開閉バルブ５２ａ付きの温泉蒸気供給筒５２を経て蒸気配管５３内を流し、前記熱電変換・冷却ユニット１１と同様に構成し、外周部に多数のヒートシンク１６を用いた冷却要素ユニット１７により囲まれた熱電変換・冷却ユニット１１Ａ（Ｔｈｏｍａｓ試験装置と称する）に供給し、熱電変換・冷却ユニット１１Ａにより発電した発電出力（ＤＣ）をケーブル５４を介して発電負荷５５に伝送するように構成するとともに、熱電変換・冷却ユニット１１Ａに製湯を排水する排水管路５６を設けたものである。【００６１】  前記発電負荷５５としては、１０列１２０ＬＥＤ構成又は１０列６０ＬＥＤ構成を採用している。【００６２】  また、図２０は図１９に示す試験システム５１における多数���ヒートシンク１６のヒートシンクＡ面、ヒートシンクＢ面を示すものであり、図２１は図１９に示す試験システム５１における熱電変換・冷却ユニット１１Ａ、ヒートシンクＡ面、ヒートシンクＢ面の試験前の温度環境を示すものである。【００６３】  次に、図１９に示す試験システム５１による試験データ（負荷：１０列１２０ＬＥＤ）及び試験データ（負荷：１０列６０ＬＥＤ）について図２２、図２３を参照して説明する。【００６４】  図２２は、図１９に示す試験システム５１における熱電変換・冷却ユニット１１Ａ、ヒートシンクＡ面、ヒートシンクＢ面の各温度、及び、温泉蒸気入口（スチーム入口）、温泉蒸気出口（スチーム出口）の各温度と、負荷：１０列１２０ＬＥＤに供給される発電電圧、負荷電流の関係を試験時間の経過に応じて、かつ、空冷時４例と、空冷ミスト併用時３例とに分けて示している。【００６５】  これらの場合、１０列１２０ＬＥＤの負荷に供給される発電電圧はＤＣ８．１〜８．２Ｖ、負荷電流はＤＣ４１〜６３ｍＡの試験データが得られた。【００６６】  図２３は、図１９に示す試験システム５１における熱電変換・冷却ユニット１１Ａ、ヒートシンクＡ面、ヒートシンクＢ面の各温度、及び、温泉蒸気入口（スチーム入口）、温泉蒸気出口（スチーム出口）の各温度と、負荷：１０列６０ＬＥＤに供給される発電電圧、負荷電流の関係を試験時間の経過に応じて、かつ、空冷ミスト併用時３例として示している。【００６７】  この場合、１０列６０ＬＥＤの負荷に供給される発電電圧はＤＣ８．４〜８．７Ｖ、負荷電流はＤＣ２０〜２６ｍＡの試験データが）得られた。【００６８】  図２４は図１９に示す試験システムの試験確認データ等を示すものである。【００６９】（変形例）
図２５は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１の変形例である三面体形態の温泉蒸気発電・製湯装置８１を示すものである。【００７０】  この温泉蒸気発電・製湯装置８１は、三面体形態の例えば金属材からなる冷却部８２を具備し、この冷却部８２の前後側部を閉塞板８３で閉塞して空洞の三角筒体部８４を構成し、前側の閉塞板８３の上部に温泉蒸気流入口８５を、前側の閉塞板８３の下部に温泉湯排出口８６を形成するとともに、前側の閉塞板８３から冷却部８２にわたって熱電変換素子を用いた蒸気発電モジュール８７を組み込み、温泉蒸気流入口８５から流入する温泉蒸気を冷却部８２により冷却して蒸気発電モジュール８７に生じる温度差を利用して発電出力を得るとともに、温泉蒸気の冷却により生じた温泉湯を温泉湯排出口８６から流出させるように構成したものである。【００７１】  尚、余剰温泉蒸気は後側の閉塞板８３から流出させるように構成している。【００７２】  図２６は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システム１の変形例である丸パイプ型形態の温泉蒸気発電・製湯装置９１を示すものである。【００７３】  この温泉蒸気発電・製湯装置９１は、例えば金属材からなり冷却機能を発揮する丸パイプ９２の一端側を温泉蒸気流入口９２ａ、他端側を余剰温泉蒸気排出口９２ｂとして構成するとともに、前記丸パイプ９２の長さ方向任意位置に所要数の温泉湯排出孔９２ｃを設け、さらに、前記丸パイプ９２に熱電変換素子を用いた蒸気発電モジュール９３を組み込むことにより構成している。【００７４】  そして、温泉蒸気流入口９２ａから流入する温泉蒸気を丸パイプ９２により冷却して蒸気発電モジュール９３に生じる温度差を利用して発電出力を得るとともに、温泉蒸気の冷却により生じた温泉湯を温泉湯排出孔９２ｃから排出するとともに、余剰温泉蒸気は余剰温泉蒸気排出口９２ｂから流出させるように構成している。【００７５】  図２７は本実施例に係る温泉蒸気発電・製湯システムの変形例である円形タワー型形態の温泉蒸気発電・製湯装置９６の正面、平面及び側面を示すものである。【００７６】  この温泉蒸気発電・製湯装置９６は、全体として図１１に示す場合と同様に熱電変換・冷却ユニット１１Ｂを構成し、所要数のヒートシンク１６を用いた冷却要素ユニット１７を熱電変換・冷却ユニット１１Ｂの外周部に円形配置したことが特徴である。【００７７】  尚、図２７に示す熱電変換・冷却ユニット１１Ｂにおいて、図１１に示す熱電変換・冷却ユニット１１の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。【００７８】  上述したような三面体形態の温泉蒸気発電・製湯装置８１、丸パイプ型形態の温泉蒸気発電・製湯装置９１、及び、図１１に示す場合と略同様な形態の温泉蒸気発電・製湯装置９６によっても、各々既述した実施例の温泉蒸気発電・製湯システム１における熱電変換・冷却ユニット１１の場合と同様な作用効果を発揮させることができる。【００７９】  既述した本実施例の温泉蒸気発電・製湯システム１において、前記温泉蒸気発電・製湯ユニット２としては、上述した場合の他、形状、サイズ等に関して種々の変形実施が可能である。【００８０】  本発明の温泉蒸気発電・製湯システム１の応用例に言及すると、例えば、常��不要とする遠隔監視手段を付加し、異常時の警報発報を行ったり、人感センサーを配置し、警報発報を行うようにして安全性を高めたり、各種センサーを配置し、蓄電池設備等の電気系統の異常・故障、遮断等の警報発報を行ったり、振動センサー・人感センサー等によりスマートフォン等へ異常を自動通報するように構成したり、データロガーを配置し、発電量（電力、電圧、電流等）、温度等を自動計測したりというような各種応用手段を採用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】  本発明の温泉蒸気発電・製湯システムは、上述した場合の他、温泉蒸気の蒸気供給管を利用した発電や、地熱発電用の蒸気タービン配管系の残熱を利用した発電等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】    １    温泉蒸気発電・製湯システム
２    温泉蒸気発電・製湯ユニット
３    流路配管部
４    製湯排出管路系
５    余剰温泉蒸気排出管路系
６    基台
７    支柱
１１    熱電変換・冷却ユニット
１１Ａ  熱電変換・冷却ユニット
１１Ｂ  熱電変換・冷却ユニット
１２    温泉蒸気入口管路部
１３    ユニット内温泉蒸気流通箱部
１４    熱電変換素子ユニット
１５    ゼーベック素子
１６    ヒートシンク
１７    冷却要素ユニット
１８    クーリングタワーファン
２１    制御・計測ユニット
２２    蓄電ユニット
２３    交流電源（パワーコンディショナー）ユニット
２４    切替器
５１    試験システム
５２    温泉蒸気供給筒
５２ａ  温泉蒸気噴開閉バルブ
５３    蒸気配管
５４    ケーブル
５５    発電負荷
５６    排水管路
６１    クーリングタワー
６２    遮熱板
６３    制御監視盤
７１    クーリングタワー本体
７２    筐体
７２ａ  壁部
７３    温泉蒸気取り入れ管部
７４    余剰蒸気排出管部
７５    製湯排出管部
８１    温泉蒸気発電・製湯装置
８２    冷却部
８３    閉塞板
８４    三角筒体部
８５    温泉蒸気流入口
８６    温泉湯排出口
８７    蒸気発電モジュール
９１    温泉蒸気発電・製湯装置
９２    丸パイプ
９２ａ  温泉蒸気流入口
９２ｂ  余剰温泉蒸気排出口
９２ｃ  温泉湯排出孔
９３    蒸気発電モジュール
９６    温泉蒸気発電・製湯装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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