(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平に形成された水管と、水管の両側面に設けた熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールの外側面に設けたフィン基板と、フィン基板の外側面に設けたフィンとからなる発電ユニットを、風胴内に複数個積層配置してなる発電装置において、上記複数の発電ユニットのそれぞれが、個々に装脱できるようにして相互に接合されていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
発電ユニットの水管の長手方向両側部に設けた水出入口を、互いに隣接する発電ユニットの相互で個々に断続可能にして連結部材を介して接合したことを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温空気または、高温の燃焼ガス等の高温ガスの保有熱を利用して熱電素子で直接発電するようにした発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の発電装置としては、本発明の出願人が先に実開昭６２−９４６６１号として提案したものがある。この発電装置は図１，図２に示すようになっていて、扁平形状の水管ａの上面と下面に熱電素子モジュールｂを接着あるいはロー付けにて固着し、さらに、この両熱電子モジュールｂにガス通路となるフィンｃを一体に固着して構成した発電ユニットｄを図２に示すように風胴ｅ内に各水管ａの両端部に設けてある水出入口ｆを互いに接続して積層配置する構成となっている。そして各水管ａは風胴ｅ内の上下に設けた基板ｇにわたって貫通する取り付けロングボルトｈにて一体状に固着されている。
【０００３】
この構成において、風胴ｅに流入した高温ガスは各発電ユニットｄの上下面に設けたフィンｃ，ｃを通って下流側へ排出され、この間に発電ユニットｄの熱電素子モジュールｂの一側面を加熱する。一方各発電ユニットｄの水管ａには水が循環していることにより、熱電素子モジュールｂの他側面を冷却する。これにより、各熱電素子モジュールｂには厚さ方向に温度差が生じ、このときのゼーベック効果等により電力が発生し、これを取り出して利用するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の発電装置にあっては、個々の発電ユニット相互が各水管の水出入口を連続することにより積層配置し、その全体をロングボルトにて風胴側の基板に固着されていて、発電ユニットを個々に係脱自在に積み重ねて構成するようになっていなかった。そのため、各発電ユニットを、例えば１個だけを取り替える等のメンテナンス作業ができなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明は上記した従来の発電装置の問題点を解決するためになされたもので、本発明に係る発電装置は、扁平に形成された水管と、水管の両側面に設けた熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールの外側面に設けたフィン基板と、フィン基板の外側面に設けたフィンとからなる発電ユニットを、風胴内に複数個積層配置してなる発電装置において、上記複数の発電ユニットのそれぞれが、個々に装脱できるようにして相互に接合されている構成となっており、風胴を流れる高温ガスは各発電ユニットのフィンを通って下流側へ排出される。この間にフィンにガス流の熱が吸収され、その熱がフィン基板を介して熱電素子モジュールの一側面に伝達される。一方水管には水が水出入口より流出入されて流れていて、これに当接している熱電素子モジュールの他側面が冷却され、これにより熱電素子モジュールにて発電される。発電装置を構成する各発電ユニットは必要に応じて、発電装置に対して個々に装脱される。
【０００６】
そして、この発電装置において、発電ユニットの水管の長手方向両側部に設けた水出入口を、互いに隣接する発電ユニットの相互で個々に断続可能にして連結部材を介して接合したことにより、上記発電ユニットの装脱は各発電ユニットの水管の水出入口の部分で断続して行われる。
【０００７】
このように本発明に係る発電装置にあっては、この発電装置を構成する複数の発電ユニットは、個々に装脱することができることにより、個々の発電ユニットで熱電素子モジュールの取り替えたりするメンテナンス作業が容易になる。また、発電装置を構成する発電ユニットの数の増減を簡単に図ることができ、発電装置の容量を簡単に変えることができる。さらに、各発電ユニットは共通部品として量産することができ、コスト的にも有利である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図３以下に基づいて説明する。
図中１は断面形状が矩形状になっている風胴であり、この風胴１内に複数の発電ユニット２，２，…が風胴１の風路に対して直角方向（上下方向）に一定間隔をおいて積層配置されている。
【０００９】
この発電ユニット２は図４に示すようになっていて、風胴１の開口幅方向に長くした扁平にして、かつ上，下面を平坦にした水管３と、この水管３の上，下面に接着等の手段にて固着された熱電素子モジュール４と、この各熱電素子モジュール４の他面に当接させるフィン基板５と、このフィン基板５の他面に風胴１の風路方向に向けて固着したフィン７とからなっている。そして上記両フィン基板５，５の幅は、水管３の風路方向の幅より長くなっていて、それぞれの風路方向の両端部がボルト８，８にて結合されており、これにより、両フィン基板５，５は熱電素子モジュール４に当接して水管３を挟んだ状態でこの水管３に結合されている。
【００１０】
上記各発電ユニット２は風胴１内において、この風胴１を通る高温ガスの流路中に配置され、この高温ガスが各発電ユニット２の上下ににあるフィン７を通ることになるが、このとき各発電ユニット２の水管３と両フィン基板５，５の合計厚さ分の面積が上記高温ガスの流路の妨げとなる。
【００１１】
そこで、各発電ユニット２の上流側と下流側に整流板９，１０を取り付ける。上流側の整流板９は先端部を比較的大きな、例えば発電ユニット２のフィン７を除く厚さの１／２の半径の半円形にした形状になっており、下流側の整流板１０は風胴１の下流側へ長く延長された形状となっている。この両整流板９，１０はフィン基板５，５の側端面に接着剤にて、またはビス（図示せず）にて固着されている。
【００１２】
上記水管３の長手方向両端部には水出入口１１，１１が設けてある。この各水出入口１１は図５に示すように、水管３の上側に固着したねじ付き接管１２と、下側に固着した段付き接管１３とからなっている。そして、段付き接管１３にはこれの段部に嵌合すると共に、上記ねじ付き接管１２に螺合するナット部材１４が遊嵌されている。
【００１３】
各発電ユニット２の相互は、各水管１の水出入口１１を当接させて重ね合わせ、上側の水管１のナット部材１４を下側の水管１のねじ付き接管１２に螺合することにより順次積層結合される。そして最上側の発電ユニットのねじ付き接管１２が風胴１側に固着された固定接管１５に、これに遊嵌されているナット部材１４にて結合される。また最下側の発電ユニットの水管３の水出入口１１の下側は閉じられていて、この部分に固着した支持台１６が風胴１側に固着されるようになっている。図中１７は断熱材、１８はシール部材である。このようにして各発電ユニット２，２，…は、これの各水管３の水出入口１１を重ね合わせてこれの相互をナット部材１４にて結合することにより風胴１内に積層配置される。
【００１４】
上記構成において、風胴１に流入した高温ガスは各発電ユニット２，２，…にあたり、これのフィン７を通って流出していく。このとき、各発電ユニット２の上流側に整流板９があるので、上記高温ガス流は発電ユニット２の側端部で乱されることなくスムーズな流れとなってフィン７部に流入される。またこのフィン７を出たガス流は、発電ユニット２の下流側に取り付けられている整流板１０に沿って渦流となっていることなくスムーズな流れとなって風胴１の下流側へ排出されていく。このときの高温ガスの熱はフィン７よりフィン基板５に伝達され、発電素子モジュール４の一側面が加熱される。
【００１５】
一方各熱電ユニット２，２，…の水管３には、これの一方の水出入口１１より水が供給され、他方の水出入口１１より流出して水が循環しているので、上記熱電素子モジュール４の他面が冷却され、これにより、この熱電素子モジュール４にはこれの上下面の温度差による起電が生じて発電される。
【００１６】
上記実施の形態において、フィン基板５はフィン７からの熱を熱電素子モジュール４に効率よく伝導するために、熱伝導率のよい、例えばアルミが用いられる。一方整流板９，１０は軽く、かつ断熱性を有している方がいいので、ベークライト等の合成樹脂やセラミックが用いられる。なおアルミにしてフィン基板５と一体状に構成してもよい。
【００１７】
この整流板９，１０の形状は、流体の流れを乱さないような形なら特に限定されない。そして上流側の整流板９の先端は丸みがあった方が流体の流れの方向が多少ずれてもこれを許容できて流れが乱れることがない。またこの上流側の整流板９も長い方が流れが滑らかになってよいが、コンパクトにするために上流側を短くした。
【００１８】
そして上記構成において、風胴１内に積層配置される複数の発電ユニット２のそれぞれは、それぞれの水管３の水出入口１１の上側と下側に固着したねじ付き接管１２、段付き接管１３と、上下に隣接する発電ユニットのそれぞれの接管とを接続するためのナット部材１４をゆるめることにより、個々に風胴１内より離脱することができる。そしてこの離脱した発電ユニットのかわりに他の発電ユニットを装入し、上記とは逆の手順にて風胴１内に装着することができる。
【００１９】
なお、上記発電ユニット２の水管３の水出入口１１部の接続は、上記したねじ止め以外に、当接する接管相互にフランジを設け、この両フランジ部をクリップ等の挾持部材で挾持して接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の発電装置の発電ユニットを示す一部破断分解斜視図である。
【図２】従来の発電装置を示す一部破断分解斜視図である。
【図３】本発明に係る発電装置を示す側面図である。
【図４】本発明に係る発電装置の要部を示す断面図である。
【図５】本発明に係る発電装置の水管の接続部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…風胴
２…発電ユニット
３…水管
４…熱電素子モジュール
５…フィン基板
７…フィン
８…ボルト
９，１０…整流板
１１…水出入口
１２…ねじ付き接管
１３…段付き接管
１４…ナット部材
１５…固定接管
１６…支持台
１７…断熱材
ａ…水管
ｂ…熱電素子モジュール
ｃ…フィン
ｄ…発電ユニット
ｅ…風胴
ｆ…水出入口
ｇ…基板
ｈ…ロングボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003676011.tif 000005
【図５】
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