(57)【要約】【課題】取水を停止した場合でも、熱電発電手段が船体周囲の水に曝されることで、熱電発電手段の冷却を安定して行える船舶用熱電発電システム及び船舶を提供すること。【解決手段】本発明に対応した船舶用熱電発電システムは、船舶１の内燃機関１０から排出される排気ガスの通る排気ガス経路２０と、内燃機関１０を冷却する冷却水の通る冷却水経路３０と、高温部で排気ガス経路２０から受熱し、低温部で冷却水経路３０の取水部３１又は喫水以下の船体２に放熱することにより発電を行なう熱電発電手段４０とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の内燃機関から排出される排気ガスの通る排気ガス経路と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の通る冷却水経路と、
高温部で前記排気ガス経路から受熱し、低温部で前記冷却水経路の取水部又は喫水以下の船体に放熱することにより発電を行なう熱電発電手段と
を備えたことを特徴とする船舶用熱電発電システム。
【請求項２】
前記冷却水を前記排気ガス経路の前記排気ガスに混合させるミキサ手段と、
前記ミキサ手段で供給する前記冷却水を調節して前記高温部における温度を制御する温度制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項３】
前記熱電発電手段の使用上限温度に基づいて前記温度制御手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項４】
前記高温部における前記温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度制御手段が前記温度検出手段の検出値と前記使用上限温度とに基づいて前記ミキサ手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項５】
前記温度制御手段は、前記使用上限温度以下の温度で前記高温部と前記低温部との温度差を調節して前記熱電発電手段の発電出力を制御することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項６】
前記ミキサ手段は、前記熱電発電手段よりも上流の前記排気ガス経路に開口する開口部を有し、前記開口部から前記冷却水を前記排気ガスの流れ方向に噴射することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項７】
前記開口部は、多孔構造となっており、前記冷却水をシャワー状に噴射することを特徴とする請求項６に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項８】
前記冷却水は、少なくとも前記内燃機関の運転中に前記取水部により連続的に取水され、前記内燃機関を冷却した後に連続的に排出されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項９】
前記開口部から噴射する前記冷却水は、取水した前記冷却水の一部を用いたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１０】
前記温度制御手段は、前記冷却水経路に設けた流量調節バルブを調節して前記冷却水の流量を制御することを特徴とする請求項２から請求項９のいずれかに記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１１】
前記熱電発電手段は、前記排気ガス経路の周囲に複数の熱電発電素子を配置し、更に前記熱電発電素子を前記取水部又は喫水以下の前記船体に伝熱的に連接して構成したことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１２】
前記熱電発電素子が配置された前記排気ガス経路の内面、及び／又は前記熱電発電素子が配置された前記取水部若しくは喫水以下の前記船体に伝熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１１に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１３】
前記熱電発電素子の周囲に圧縮性と耐熱性を有したシール材を設け、前記シール材を前記排気ガス経路と前記取水部又は喫水以下の前記船体とで挟持したことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１４】
前記温度制御手段は、前記内燃機関の運転停止前に前記冷却水の供給量を増すように調節することを特徴とする請求項２から請求項１３のいずれかに記載の船舶用熱電発電システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載した船舶用熱電発電システムを搭載したことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼーベック効果を利用した熱電発電素子を用いて、船舶の内燃機関から排出される排気ガスの熱を電気に変換する船舶用熱電発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、船舶に搭載される水冷エンジンの発電装置が開示されている。特許文献１では、発電装置は熱発電素子によって構成され、水冷エンジンは、互いに近接している排気通路と冷却水通路との間を、壁によって仕切り、この壁の中に熱発電素子を備えている。この熱発電素子は、高温部を排気通路に近接させ、低温部を冷却水通路に近接させている。従って、熱発電素子は、高温部と低温部との間の温度差に応じて、起電力が発生し、温度差を利用して発電する。
【０００３】
特許文献２には、船舶等の内燃機関冷却用水冷式熱交換器にペルチエ素子モジュールを設けて廃熱を電気エネルギーに変換する構成が開示されている。特許文献２では、熱媒液放熱管と放熱フィンの間にペルチエ素子モジュールを挟設することで、ペルチエ素子モジュールの一方を高温の熱媒液で過熱し他方を大気又は海水で冷却して発電する。
【０００４】
特許文献３には、エンジンからの排気が流れる排気管と、冷却水ポンプによって冷却水が循環する冷却水循環路とに熱電発電素子を取り付ける装置が開示されている。特許文献３では、複数の熱電発電素子を、排気管及び冷却水管に取り付ける場合に、冷却水管中の冷却水の流れが、排気管を流れる排気の方向と対向するように設計することにより、下流側の熱電発電素子での排気管及び冷却水管の温度差が大きくなるので、各熱電発電素子での発電量差が低減されて、全体の発電量が向上する。
【０００５】
特許文献４には、エンジン内からの冷却水を熱電発電ユニットに供給することで、熱電発電ユニットで熱電発電を行う装置が開示されている。特許文献４では、エンジンが高温になっている場合には、エンジン内からの冷却水を、熱電用冷却水通路に循環させないことで、エンジンのオーバーヒートを抑止している。
【０００６】
特許文献５には、高温側熱源をエンジンからの排気ガスとし、低温側熱源をラジエータによって冷却されるエンジンの冷却水として、熱電素子によって発電を行う熱電発電装置が開示されている。特許文献５では、熱電素子に生ずる温度差が大きくなるように、熱電素子への排気ガスあるいは冷却水の少なくとも一方の供給条件を可変する可変手段を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２４２７００号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８２７６号公報
【特許文献３】特開２００５−２９９４１７号公報
【特許文献４】特開２００５−３０７８８６号公報
【特許文献５】特開２００４−３６０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１から特許文献５に開示されているように、内燃機関から排出される排気ガスと、内燃機関を冷却する冷却水とを利用して発電を行う熱電発電装置が知られている。
しかし、これらの熱電発電装置に用いる熱電変換素子は、接合材の条件や材料の酸化等から仕様的に最高使用温度の制限を受ける。
例えば、ビスマス・テルル系（Ｂｉ−Ｔｅ系）を利用した熱電変換素子では、最高使用温度は２３０℃程度、鉛・テルル系（Ｐｂ−Ｔｅ系）を利用した熱電変換素子では、最高使用温度は５３０℃程度である。
従って、６００℃を超えるような内燃機関の排気ガスを用いて排熱回収を行う場合に、安定した長期の発電運転を維持するためには、熱電変換素子の高温部の表面温度を適切な温度に調整する必要がある。また、使用する熱電変換素子の最高使用温度に対応して、高温部の表面温度を最高使用温度以下の適切な温度に維持することが望まれる。
特に、内燃機関を冷却する冷却水を用いる場合には、内燃機関の運転停止によって熱電変換素子への冷却水の供給が停止され、その結果、熱電変換素子の表面温度が最高使用温度を超えてしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明は、取水を停止した場合でも、熱電発電手段が船体周囲の水に曝されることで、熱電発電手段の冷却を安定して行える船舶用熱電発電システム及び船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の本発明に対応した船舶用熱電発電システムにおいては、船舶の内燃機関から排出される排気ガスの通る排気ガス経路と、内燃機関を冷却する冷却水の通る冷却水経路と、高温部で排気ガス経路から受熱し、低温部で冷却水経路の取水部又は喫水以下の船体に放熱することにより発電を行なう熱電発電手段とを備えたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、取水を停止した場合でも、熱電発電手段が船体周囲の水に曝されるため、熱電発電手段の冷却を安定して行える。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、冷却水を排気ガス経路の排気ガスに混合させるミキサ手段と、ミキサ手段で供給する冷却水を調節して高温部における温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、ミキサ手段で供給する冷却水を調節して高温部における温度を制御する温度制御手段を備えたことで、熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整し、安定した長期の発電運転を維持することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、熱電発電手段の使用上限温度に基づいて温度制御手段を制御することを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、用いる熱電発電手段の仕様に応じて、熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整することができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、高温部における温度を検出する温度検出手段を備え、温度制御手段が温度検出手段の検出値と使用上限温度とに基づいてミキサ手段を制御することを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、熱電発電手段を、使用上限温度を超えた高温にさらすことなく、安定した長期の発電運転を維持することができる。
【００１４】
請求項５記載の本発明は、請求項３又は請求項４に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、温度制御手段は、使用上限温度以下の温度で高温部と低温部との温度差を調節して熱電発電手段の発電出力を制御することを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、発電量を向上させることができる。
【００１５】
請求項６記載の本発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムにおいて、ミキサ手段は、熱電発電手段よりも上流の排気ガス経路に開口する開口部を有し、開口部から冷却水を排気ガスの流れ方向に噴射することを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、排気ガスの温度を迅速に低下できるとともに、排気ガスの流れを阻害しないことで、内燃機関への悪影響を防止できる。
【００１６】
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、開口部は、多孔構造となっており、冷却水をシャワー状に噴射することを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、シャワー状に噴射することで、更に排気ガスの温度を迅速に低下できる。
【００１７】
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムにおいて、冷却水は、少なくとも内燃機関の運転中に取水部により連続的に取水され、内燃機関を冷却した後に連続的に排出されることを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、冷却水を循環させる場合と比べて、安定して冷却効果を得ることができる。
【００１８】
請求項９記載の本発明は、請求項６又は請求項７に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、開口部から噴射する冷却水は、取水した冷却水の一部を用いたことを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、冷却水経路に流す冷却水とは別にミキサ手段に冷却水を供給することができ、内燃機関の冷却効果を損なうことが防止できる。
【００１９】
請求項１０記載の本発明は、請求項２から請求項９のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムにおいて、温度制御手段は、冷却水経路に設けた流量調節バルブを調節して冷却水の流量を制御することを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、排気ガスの温度低下量を調整できるため、発電量を低下させることなく熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整できる。
【００２０】
請求項１１記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムにおいて、熱電発電手段は、排気ガス経路の周囲に複数の熱電発電素子を配置し、更に熱電発電素子を取水部又は喫水以下の船体に伝熱的に連接して構成したことを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、排気ガス経路からの受熱と、冷却水経路への放熱を効率よく行える。
【００２１】
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、熱電発電素子が配置された排気ガス経路の内面、及び／又は熱電発電素子が配置された取水部若しくは喫水以下の船体に伝熱フィンを設けたことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、排気ガス経路からの受熱量を増やすことができ、取水部又は喫水以下の船体からの放熱量を増やすことができる。
【００２２】
請求項１３記載の本発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の船舶用熱電発電システムにおいて、熱電発電素子の周囲に圧縮性と耐熱性を有したシール材を設け、シール材を排気ガス経路と取水部又は喫水以下の船体とで挟持したことを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、シール材によって熱電発電素子の結露や塩害を防止することができ、耐久性能を高めることができる。また、それぞれの熱電発電素子にかかる面圧を均等にしやすくなるため、発電効率を高めることができる。
【００２３】
請求項１４記載の本発明は、請求項２から請求項１３のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムにおいて、温度制御手段は、内燃機関の運転停止前に冷却水の供給量を増すように調節することを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、内燃機関の運転停止前に冷却効果を高めておくことで、内燃機関の停止によって冷却水の供給が停止したとしても、熱電発電素子の高温部の表面温度がオーバーシュ―トして使用上限温度を超えないようにできる。
【００２４】
請求項１５記載の本発明に対応した船舶においては、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の船舶用熱電発電システムを搭載したことを特徴とする。請求項１５に記載の本発明によれば、安定した長期の発電運転を維持することができる船舶用熱電発電システムを利用できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、取水を停止した場合でも、熱電発電手段が船体周囲の水に曝されるため、熱電発電手段の冷却を安定して行える。
【００２６】
また、ミキサ手段で供給する冷却水を調節して高温部における温度を制御する温度制御手段を備えた場合には、熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整し、安定した長期の発電運転を維持することができる。
【００２７】
また、熱電発電手段の使用上限温度に基づいて温度制御手段を制御する場合には、用いる熱電発電手段の仕様に応じて、熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整することができる。
【００２８】
また、高温部における温度を検出する温度検出手段を備え、温度制御手段が温度検出手段の検出値と使用上限温度とに基づいてミキサ手段を制御する場合には、熱電発電手段を、使用上限温度を超えた高温にさらすことなく、安定した長期の発電運転を維持することができる。
【００２９】
また、温度制御手段が、使用上限温度以下の温度で高温部と低温部との温度差を調節して熱電発電手段の発電出力を制御する場合には、発電量を向上させることができる。
【００３０】
また、ミキサ手段が、熱電発電手段よりも上流の排気ガス経路に開口する開口部を有し、開口部から冷却水を排気ガスの流れ方向に噴射する場合には、排気ガスの温度を迅速に低下できるとともに、排気ガスの流れを阻害しないことで、内燃機関への悪影響を防止できる。
【００３１】
また、開口部が、多孔構造となっており、冷却水をシャワー状に噴射する場合には、更に排気ガスの温度を迅速に低下できる。
【００３２】
また、冷却水が、少なくとも内燃機関の運転中に取水部により連続的に取水され、内燃機関を冷却した後に連続的に排出される場合には、冷却水を循環させる場合と比べて、安定して冷却効果を得ることができる。
【００３３】
また、開口部から噴射する冷却水は、取水した冷却水の一部を用いた場合には、冷却水経路に流す冷却水とは別にミキサ手段に冷却水を供給することができ、内燃機関の冷却効果を損なうことが防止できる。
【００３４】
また、温度制御手段が、冷却水経路に設けた流量調節バルブを調節して冷却水の流量を制御する場合には、排気ガスの温度低下量を調整できるため、発電量を低下させることなく熱電発電手段の高温部の表面温度を適切な温度に調整できる。
【００３５】
また、熱電発電手段が、排気ガス経路の周囲に複数の熱電発電素子を配置し、更に熱電発電素子を取水部又は喫水以下の船体に伝熱的に連接して構成した場合には、排気ガス経路からの受熱と、冷却水経路への放熱を効率よく行える。
【００３６】
また、熱電発電素子が配置された排気ガス経路の内面、及び／又は熱電発電素子が配置された取水部若しくは喫水以下の船体に伝熱フィンを設けた場合には、排気ガス経路からの受熱量を増やし、取水部又は喫水以下の前記船体からの放熱量を増やすことができる。
【００３７】
また、熱電発電素子の周囲に圧縮性と耐熱性を有したシール材を設け、シール材を排気ガス経路と取水部又は喫水以下の船体とで挟持した場合には、シール材によって熱電発電素子の結露や塩害を防止することができ、耐久性能を高めることができる。また、それぞれの熱電発電素子にかかる面圧を均等にしやすくなるため、発電効率を高めることができる。
【００３８】
また、温度制御手段が、内燃機関の運転停止前に冷却水の供給量を増すように調節する場合には、内燃機関の運転停止前に冷却効果を高めておくことで、内燃機関の停止によって冷却水の供給が停止しても、熱電発電素子の高温部の表面温度がオーバーシュ―トして使用上限温度を超えないようにできる。
【００３９】
また、本発明の船舶によれば、安定した長期の発電運転を維持することができる船舶用熱電発電システムを利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態による船舶用熱電発電システムの構成図
【図２】同船舶用熱電発電システムの熱電発電手段の斜視図
【図３】同船舶用熱電発電システムのミキサ手段を示す要部拡大断面図及びＡ−Ａ’断面図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明の実施形態による船舶用熱電発電システムについて説明する。
【００４２】
図１は本発明の実施形態による船舶用熱電発電システムの構成図である。
図１に示すように、船舶１は内燃機関１０を搭載している。内燃機関１０から排出される排気ガスは、排気管で構成される排気ガス経路２０を通って排出される。内燃機関１０には、冷却水経路３０から冷却水が供給される。冷却水は、少なくとも内燃機関１０の運転中に取水部３１により連続的に取水され、内燃機関１０を冷却した後に連続的に排出される。
【００４３】
排気ガス経路２０と取水部３１に臨ませて、排気ガス経路２０から受熱し取水部３１に放熱する熱電発電手段４０を設けている。熱電発電手段４０は、加熱ブロック４１と冷却ブロック４２と熱電発電素子４３とで構成される。加熱ブロック４１は、排気ガス経路２０の一部で構成され、冷却ブロック４２は、取水部３１で構成される。取水部３１は、喫水以下の船体２に配置される。
【００４４】
熱電発電手段４０より上流の排気ガス経路２０には、ミキサ手段５０を設けている。ミキサ手段５０では、冷却水経路３０から供給される冷却水を排気ガス経路２０の排気ガスに混合させる。
【００４５】
温度制御手段６１は、冷却水経路３０に設けた流量調節バルブ３３を調節して冷却水の流量を制御し、ミキサ手段５０から供給する冷却水を調節して排気ガス経路２０を流れる排気ガスの温度、すなわち熱電発電手段４０での高温部における温度を制御する。
また、温度制御手段６１は、冷却水経路３０に設けた流量調節バルブ３４を調節して冷却水の流量を制御し、取水部３１を流れる冷却水を調節して、熱電発電手段４０での低温部における温度を制御する。
熱電発電手段４０には、高温部における温度を検出する温度検出手段６２を備えている。なお、温度検出手段６２は、熱電発電手段４０の上流側の排気ガス経路２０を流れる排気ガスの温度を検出し、熱電発電手段４０の高温部の温度を推定してもよい。
【００４６】
温度制御手段６１は、温度検出手段６２の検出値と熱電発電素子４３の使用上限温度に基づいてミキサ手段５０を制御することで、熱電発電素子４３を、使用上限温度を超えた高温にさらすことなく、安定した長期の発電運転を維持することができる。
また、温度制御手段６１は、熱電発電素子４３の使用上限温度以下の温度で高温部と低温部との温度差を調節して熱電発電手段４０の発電出力を制御することで、発電量を向上させることができる。
また、温度制御手段６１は、冷却水経路３０に設けた流量調節バルブ３４を調節して冷却水の流量を制御することで、排気ガスの温度低下量を調整できるため、発電量を低下させることなく熱電発電手段４０の高温部の表面温度を適切な温度に調整できる。
【００４７】
また、温度制御手段６１は、内燃機関１０の運転停止前にミキサ手段５０に供給する冷却水の供給量を増すように調節することが好ましい。例えば、内燃機関１０の起動停止を行う起動停止手段６３が、内燃機関１０の停止指示を行う前に温度制御手段６１に信号を出力することで、内燃機関１０の運転停止前に冷却水の供給量を増すように調節することができる。内燃機関１０の運転停止前に冷却効果を高めておくことで、内燃機関１０の停止によって冷却水の供給が停止しても、熱電発電素子４３の高温部の表面温度がオーバーシュ―トして使用上限温度を超えないようにできる。この運転停止時の熱電発電素子４３の高温部の表面温度のオーバーシュ―トは、熱電発電手段４０を取水部３１に臨ませて周囲の水に放熱しているため比較的少ないが、運転停止前に上記のような制御をすることは、確実に使用上限温度を超えないようする上で好ましい。
【００４８】
冷却水経路３０には、ミキサ手段５０よりも下流側に設けた混合手段への冷却水の流量を調整する流量調節バルブ３５を設けている。流量調節バルブ３５は、温度制御手段６１によって調節される。図示しないが、混合手段は、冷却水経路３０から供給される冷却水を、排気ガス経路２０内に噴射して排気ガスの温度を低下させる。
なお、図１では、内燃機関１０を冷却した冷却水を、流量調節バルブ３３を介してミキサ手段５０に供給しているが、内燃機関１０に供給される前の冷却水を、流量調節バルブ３３を介してミキサ手段５０に供給してもよい。
【００４９】
排気ガス経路２０を構成する加熱ブロック４１の内面には伝熱フィン２２を設けている。それぞれの伝熱フィン２２は、加熱ブロック４１の内面に立設され、それぞれの伝熱フィン２２の間には、排気ガスが流れる流路を形成している。伝熱フィン２２を設けることで、排気ガス経路２０からの受熱量を増やすことができる。
また、熱電発電素子４３が配置された取水部３１にも伝熱フィン４２ａを設けている。それぞれの伝熱フィン４２ａは、取水部３１の内面に立設され、それぞれの伝熱フィン４２ａの間には、水が流れる流路を形成している。伝熱フィン４２ａを設けることで、取水部３１への放熱量を増やすことができる。
【００５０】
熱電発電手段４０は、排気ガス経路２０の周囲に複数の熱電発電素子４３を配置し、更に熱電発電素子４３を冷却ブロック４２で挟持して構成される。
熱電発電素子４３は、一方の面が高温部、他方の面が低温部であり、高温部で加熱ブロック４１（排気ガス経路２０）から受熱し、低温部で冷却ブロック４２（取水部３１）へ放熱することにより発電を行なう。
熱電発電素子４３は、排気ガス経路２０と取水部３１との間に挟持されることで、排気ガス経路２０からの受熱と、取水部３１への放熱を効率よく行える。
【００５１】
図２は同船舶用熱電発電システムの熱電発電手段の斜視図である。
図２に示すように、熱電発電素子４３の周囲に圧縮性と耐熱性を有したシール材４４を設けている。シール材４４は加熱ブロック４１と冷却ブロック４２とで挟持される。シール材４４を設けることで、加熱ブロック４１及び冷却ブロック４２への熱電発電素子４３の密着性を高め、熱電発電素子４３の結露や塩害を防止することができ、耐久性能を高めることができる。また、それぞれの熱電発電素子４３にかかる面圧を均等にしやすくなり、発電効率を高めることができる。
【００５２】
図３は同船舶用熱電発電システムのミキサ手段を示す要部拡大断面図及びＡ−Ａ’断面図である。
図３に示すように、ミキサ手段５０は、冷却水経路３０から冷却水を導入する導入口５１と、リング状空間５２と、排気ガス経路２０に開口する開口部５３とを有している。
リング状空間５２は、排気ガス経路２０の外周にリング状に形成されている。開口部５３は、リング状に多数設けており、冷却水を排気ガスの流れ方向に噴射する。
冷却水は、導入口５１からリング状空間５２に導かれ、開口部５３から排気ガス経路２０に噴射される。
リング状に設けた多数の開口部５３から冷却水を排気ガスの流れ方向に噴射することで、排気ガスの温度を迅速に低下できるとともに、排気ガスの流れを阻害しないことで内燃機関１０への負荷を増す悪影響を防止できる。開口部５３は、多孔構造となっており、冷却水をシャワー状に噴射することが好ましい。シャワー状に噴射することで更に排気ガスの温度を迅速に低下できる。
【００５３】
なお、本発明の実施形態では、熱電発電手段４０を取水部３１に設けた場合で説明したが、喫水以下の船体２に設けてもよい。すなわち、熱電発電素子４３を取水部３１の代わりに喫水以下の船体２に伝熱的に連接して構成する。この場合には、熱電発電素子４３が配置された喫水以下の船体２に伝熱フィン４２ａを設けることが好ましい。また、熱電発電素子４３が配置された喫水以下の船体２と排気ガス経路２０（加熱ブロック４１）とはシール材４４で挟持することが好ましい。熱電発電手段４０を喫水以下の船体２に設けることにより取水部３１に設けた場合と同様に、船体２の周囲に無尽蔵にある水を冷却源とすることが可能となる。
また、熱電発電素子４３が防水性を有している場合には直接、熱電発電素子４３を船体２の周囲の水に臨ませ水に曝すことも可能である。
【００５４】
以上のように、本実施形態による船舶用熱電発電システムは、低温部で冷却水経路３０の取水部３１又は喫水以下の船体２に放熱することにより発電を行なう熱電発電手段４０を備えたことで、取水を停止した場合でも、熱電発電手段４０が船体２の周囲の水に曝されるため、熱電発電手段４０の冷却を安定して行える。
また、ミキサ手段５０で供給する冷却水を調節して高温部における温度を制御する温度制御手段６１を備えたことで、熱電発電手段４０の高温部の表面温度を適切な温度に調整し、安定した長期の発電運転を維持することができる。
また、熱電発電手段４０で用いる熱電発電素子４３の使用上限温度に基づいて温度制御手段６１を制御することで、用いる熱電発電素子４３の仕様に応じて、熱電発電手段４０の高温部の表面温度を適切な温度に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の船舶用熱電発電システムを搭載することで、取水を停止した場合でも熱電発電手段の冷却を安定して行え、安定した長期の発電運転を維持することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  船舶
１０  内燃機関
２０  排気ガス経路
３０  冷却水経路
３１  取水部
３３  流量調節バルブ
３４  流量調節バルブ
４０  熱電発電手段
４１  加熱ブロック
４２  冷却ブロック
４３  熱電発電素子
４４  シール材
５０  ミキサ手段
５１  開口部
６１  温度制御手段
６２  温度検出手段
６３  起動停止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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