(57)【要約】      （修正有）【課題】受熱部の更なる高温化を図ることなくイオン駆動力を増大し、βアルミナ固体電解質部材（ＢＡＳＥ）の単位容積当たりの発電電圧を高くする。【解決手段】高温流体に曝される受熱部Ｂと低温流体に曝される放熱部Ｃとを有し、これらを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定された密閉容器１２と、循環路の受熱部に対応する部分である高温部において循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように密閉容器１２内に配置されたβアルミナ固体電解質部材３０と、高温部上流側に配置された陰極部材３４と、高温部下流側に配置された陽極部材３１とを有するアルカリ金属熱電気変換器１０であって、遠心力によってβアルミナ固体電解質部材３０の両側の圧力差が増大するように回転軸線Ａ周りに密閉容器１２を回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温流体に曝される受熱部と低温流体に曝される放熱部とを有し、前記受熱部と前記放熱部とを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定された密閉容器と、
前記循環路の前記受熱部に対応する部分である高温部において前記循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように前記密閉容器内に配置されたβアルミナ固体電解質部材と、
前記高温部上流側に配置された陰極部材と、
前記高温部下流側に配置された陽極部材とを有するアルカリ金属熱電気変換器であって、
遠心力によって前記アルカリ金属の前記高温部下流側における圧力に対する前記高温部上流側における圧力の差が増大するように所定の回転軸線周りに前記密閉容器を回転させる回転装置を有するアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項２】
前記高温部上流側は、前記低温部よりも前記回転軸線の径方向外方に配置されている部分を含んでいる請求項１に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項３】
前記低温部が前記高温部上流側に連通する部分は、当該低温部が前記高温部下流側に連通する部分に対して前記回転軸線の径方向外方に配置されている請求項１または２に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項４】
前記高温部下流側は前記βアルミナ固体電解質部材の配置位置より前記回転軸線の径方向内方において前記低温部に連通している請求項１から３の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電変換器。
【請求項５】
前記高温部は前記密閉容器の前記回転軸線に沿う方向における一側に配置され、
前記低温部は前記密閉容器の前記回転軸線に沿う方向における他側に配置されている請求項１から４の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電変換器。
【請求項６】
前記高温部は前記低温部に対して鉛直上方側に配置されている請求項５に記載のアルカリ金属熱電変換器。
【請求項７】
βアルミナ固体電解質部材の前記高温部上流側の面に凸部が一体形成されている請求項１から６の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項８】
前記密閉容器は、
円盤状中空部を内部に画定する円盤部と、
前記円盤部の一方の盤面側の外周部から軸線方向に突出するように周方向に間隔をおいて配置され、前記円盤状中空部に連通する第１の円柱状中空部を内部に画定する複数の外側筒部と、
前記円盤部の他方の盤面側の中心部から軸線方向に突出し、前記円盤状中空部に連通する第２の円柱状中空部を内部に画定する中心筒部と、
前記円盤状中空部を、それぞれ、前記一方の盤面側及び前記他方の盤面側に位置する第１の円盤状中空部及び第２の円盤状中空部に区画する円盤状内部隔壁と、
前記円盤状内部隔壁の中心部から、前記中心筒部の内部を径方向に区分するように、前記中心筒部の突出端近傍に至るまで延出し、前記第１の円盤状中空部を前記第２の円柱状中空部の突出端近傍に連通させる筒状内部隔壁とを有し、
前記βアルミナ固体電解質部材は、前記円盤状内部隔壁から前記第１の円柱状中空部内に、前記外側筒部の内部を径方向に区分するように突出し、かつ、先端を閉じられ、前記第２の円盤状中空部に連通する内室を有する筒体により構成される請求項１から７の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項９】
前記中心筒部は前記回転軸線と同心に配置されている請求項８に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項１０】
前記第１の円盤状中空部と前記中心筒部の内部との連通部に、前記アルカリ金属の流れを絞る絞り部が形成されている請求項８または９に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項１１】
前記中心筒部は、円筒体により構成され、内周面が前記円盤部の側から突出端側に向かうに従って内径が小さくなるテーパ形状になっている請求項８から１０の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項１２】
前記筒状内部隔壁は、円筒体により構成され、内周面が前記円盤状内部隔壁の側から延出端側に向かうに従って内径が大きくなるテーパ形状になっている請求項７から１１の何れか一項に記載のアルリ金属熱電気変換器。
【請求項１３】
前記受熱部が内燃機関の排気ガスと熱交換可能に配置された請求項１から１２の何れか一項に記載のアルカリ金属熱電気変換器。
【請求項１４】
高温流体に曝される受熱部と低温流体に曝される放熱部とを有し、前記受熱部と前記放熱部とを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定された密閉容器と、
前記循環路の前記受熱部に対応する部分である高温部において前記循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように前記密閉容器内に配置されたβアルミナ固体電解質部材と、
前記高温部上流側に配置された陰極部材と、
前記高温部下流側に配置された陽極部材とを有するアルカリ金属熱電気変換器の運転方法であって、
前記アルカリ金属の前記高温部下流側における圧力に対する前記高温部上流側における圧力の差が増大するように、前記密閉容器を所定の回転軸線周りに回転させ、前記アルカリ金属に遠心力を与える運転方法。
【請求項１５】
前記密閉容器を前記βアルミナ固体電解質部材の配置位置に対して回転半径方向に離れた位置にある回転軸線周りに回転させる請求項１４に記載のアルカリ金属熱電気変換器の運転方法。
【請求項１６】
前記遠心力によって前記βアルミナ固体電解質部材の上流側と下流側との前記アルカリ金属の圧力差を高め、前記βアルミナ固体電解質部材の陰極側における前記アルカリ金属のイオンと電子との分離を促進するように前記遠心力の大きさを設定する請求項１４または１５に記載のアルカリ金属熱電気変換器の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属熱電気変換器およびその運転方法に関し、さらに詳細には、βアルミナ固体電解質部材を用いたアルカリ金属熱電気変換器およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電気変換器として、ナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属のイオン伝導性を有するβアルミナ固体電解質部材を用いたアルカリ金属熱電気変換器（ＡＭＴＥＣ）が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＡＭＴＥＣは、高温流体に曝される受熱部と低温流体に曝される放熱部とを有する真空の密閉容器を有し、当該密閉容器内に前記受熱部と前記放熱部とを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定され、前記循環路の前記受熱部に対応する部分である高温部において当該循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように前記密閉容器内にβアルミナ固体電解質部材（ＢＡＳＥ）が配置され、前記高温部上流側には陰極部材が配置され、前記高温部下流側には陽極部材が配置されている。
【０００４】
ＡＭＴＥＣの動作原理は、アルカリ金属が陰極部材側、すなわち高温部上流側でイオンと電子とに分離し、イオンのみがＢＡＳＥ中を移動し、電子は陰極部材に接続されている外部負荷で電力を発生して陽極部材へ向かう。ＢＡＳＥを通過したイオンはＢＡＳＥの高温部下流側において陽極部材上の電子と再結合して元のアルカリ金属になる。高温部下流側のアルカリ金属は、低温部において凝縮した後、毛細管力を利用したウィックポンプや電磁ポンプによってＢＡＳＥの高温部上流側に連続的に輸送され、循環されている。
【０００５】
ＡＭＴＥＣの発電効率は、ＢＡＳＥを通過するアルカリ金属イオンの量に大きく依存する。アルカリ金属イオンがＢＡＳＥを通過する駆動力（イオン駆動力）は、ＢＡＳＥの両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差に決まる。
【０００６】
従来のＡＭＴＥＣでは、上述の圧力差は、専ら密閉容器の受熱部と放熱部とにおけるアルカリ金属の蒸気圧差、つまり受熱部と放熱部との温度差によって与え、その上で、連続発電のために、毛細管力を利用したウィックポンプや電磁ポンプによってアルカリ金属をＢＡＳＥの高温部上流側に連続的に輸送することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６０１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＡＭＴＥＣにおいて、大型化を図らずに、ＢＡＳＥの単位容積当たりの発電電圧（出力密度）を高くするには、前記圧力差を更に大きくしてイオン駆動力を増大する必要がある。このことに対して従来のＡＭＴＥＣでは、イオン駆動力を増大させるために、アルカリ金属の飽和蒸気圧を利用して受熱部の更なる高温化を図る必要がある。しかし、密閉容器等を構成する材料の熱的耐久性の観点から受熱部の更なる高温化には限界があり、廃熱利用によって受熱部を高温化する場合には、高温の廃熱が必要で、利用できる廃熱源が限られることにもなる。
【０００９】
圧力差を大きくする方法としては、ウィックポンプや電磁ポンプのポンプ能力を大きくすることが考えられる。しかし、ウィックポンプには表面張力に限界があり、電磁ポンプ（〜１気圧）では高効率化が課題になり、また電磁発熱によるエネルギ損失を伴う。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、受熱部の更なる高温化を図ることなくイオン駆動力を増大し、ＢＡＳＥの単位容積当たりの発電電圧を高くすること、また、これまでは大きい圧力差を得ることが困難であった低温熱源の利用を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、高温流体に曝される受熱部（Ｂ）と低温流体に曝される放熱部（Ｃ）とを有し、前記受熱部（Ｂ）と前記放熱部（Ｃ）とを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定された密閉容器（１２）と、前記循環路の前記受熱部（Ｂ）に対応する部分である高温部において前記循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように前記密閉容器（１２）内に配置されたβアルミナ固体電解質部材（３０）と、前記高温部上流側に配置された陰極部材（３４）と、前記高温部下流側に配置された陽極部材（３１）とを有するアルカリ金属熱電気変換器であって、遠心力によって前記アルカリ金属の前記高温部下流側における圧力に対する前記高温部上流側における圧力の差が増大するように所定の回転軸線（Ａ）周りに前記密閉容器（１２）を回転させる回転装置（４２）を有する。
【００１２】
この構成によれば、遠心力を利用してβアルミナ固体電解質部材（３０）の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高くなり、アルカリ金属のイオンがβアルミナ固体電解質部材（３０）を通過する駆動力が増大する。これに伴いβアルミナ固体電解質部材（３０）の陰極側におけるアルカリ金属のイオンと電子との分離が促進され、受熱部（Ｂ）の更なる高温化を図ることなくβアルミナ固体電解質部材（３０）の単位容積当たりの発電電圧が高くなる。
【００１３】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記高温部上流側は、前記低温部よりも前記回転軸線Ａの径方向外方に配置されている部分を含んでいる。
【００１４】
この構成によれば、回転軸線（Ａ）周りの密閉容器（１２）の回転による遠心力によって、低温部から高温部上流側へアルカリ金属が輸送され、βアルミナ固体電解質部材（３０）の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高まる。
【００１５】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記低温部が前記高温部上流側に連通する部分は、当該低温部が前記高温部下流側に連通する部分に対して前記回転軸線（Ａ）の径方向外方に配置されている。
【００１６】
この構成によれば、回転軸線（Ａ）周りの密閉容器（１２）の回転による遠心力によって、低温部から高温部上流側へアルカリ金属が輸送され、βアルミナ固体電解質部材（３０）の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高まる。
【００１７】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記高温部下流側は前記βアルミナ固体電解質部材（３０）の配置位置より前記回転軸線（Ａ）の径方向内方において前記低温部に連通している。
【００１８】
この構成によれば、低温部を回転軸線（Ａ）の径方向に延在させることができる。なお、高温部下流側ではアルカリ金属は密度が低い気体であるため、遠心力の影響を受け難く、高温部下流側から低温部へと移動することができ、アルカリ金属の循環は阻害されない。
【００１９】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記高温部は前記密閉容器（１２）の前記回転軸線（Ａ）に沿う方向における一側に配置され、前記低温部は前記密閉容器の前記回転軸線（Ａ）に沿う方向における他側に配置されている。
【００２０】
この構成によれば、高温部と低温部とが一つの回転軸線（Ａ）上に存在するから、密閉容器（１２）が回転軸線（Ａ）周りに回転しても、高温部及び低温部の回転軸線（Ａ）に沿う方向の位置が変わることがなく、受熱部は常に高温流体に曝される定位置に、放熱部は常に高温流体に曝される定位置に各々配置される。
【００２１】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記高温部は前記低温部に対して鉛直上方側に配置されている。
【００２２】
この構成によれば、高温部から低温部へのアルカリ金属の流れに重力が作用し、高温部から低温部へのアルカリ金属の流れが円滑になると共に、再始動に備えてアルカリ金属を低温部に溜められる。
【００２３】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、βアルミナ固体電解質（３０）の前記高温部上流側の面に凸部（３３、３７）が一体形成されている。
【００２４】
この構成によれば、凸部（３３、３７）によってβアルミナ固体電解質（３０）の高温部上流側、つまりアノード側におけるβアルミナ固体電解質（３０）とアルカリ金属との接触面積が増大する。それに伴いβアルミナ固体電解質（３０）を通過するイオン量が増加することに応じてアノード側で分離する電子量が増え、発電容量が増大する。
【００２５】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記密閉容器（１２）は、円盤状中空部（１６）を内部に画定する円盤部（１４）と、前記円盤部（１４）の一方の盤面側の外周部から軸線方向に突出するように周方向に間隔をおいて配置され、前記円盤状中空部に連通する第１の円柱状中空部（２０）を内部に画定する複数の外側筒部（１８）と、前記円盤部（１４）の他方の盤面側の中心部から軸線方向に突出し、前記円盤状中空部（１６）に連通する第２の円柱状中空部（２４）を内部に画定する中心筒部（２２）と、前記円盤状中空部（１６）を、それぞれ、前記一方の盤面側及び前記他方の盤面側に位置する第１の円盤状中空部（１６Ａ）及び第２の円盤状中空部（１６Ｂ）に区画する円盤状内部隔壁（２６）と、前記円盤状内部隔壁（２６）の中心部から、前記中心筒部（２２）の内部を径方向に区分するように、前記中心筒部（２２）の突出端近傍に至るまで延出し、前記第１の円盤状中空部（１６Ａ）を前記第２の円柱状中空部（２４）の突出端近傍に連通させる筒状内部隔壁（２８）とを有し、前記βアルミナ固体電解質部材（３０）は、前記円盤状内部隔壁（２６）から前記第１の円柱状中空部（２０）内に、前記外側筒部（１８）の内部を径方向に区分するように突出し、かつ、先端を閉じられ、前記第２の円盤状中空部（１６Ｂ）に連通する内室（２０Ａ）を有する筒体により構成される。
【００２６】
この構成によれば、回転する一つの密閉容器（１２）に複数個のβアルミナ固体電解質部材（３０）が組み込まれていることにより、発電電圧が高い変換器が得られる。
【００２７】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記中心筒部（２２）は前記回転軸線（Ａ）と同心に配置されている。
【００２８】
この構成によれば、密閉容器（１２）の回転軸線（Ａ）周りの回転において、偏心荷重による回転バランスの不均衡が生じない。
【００２９】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記第１の円盤状中空部（１６Ａ）と前記中心筒部（２２）の内部との連通部に、前記の流れを絞る絞り部（３２）が形成されている。
【００３０】
この構成によれば、密閉容器（１２）の回転時に、中心筒部（２２）内のアルカリ金属が第１の円盤状中空部（１６Ａ）へ逆流することが抑制される。
【００３１】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記中心筒部（２２）は、円筒体により構成され、内周面（２２Ｂ）が前記円盤部（１４）の側から突出端側に向かうに従って内径が小さくなるテーパ形状になっている。
【００３２】
この構成によれば、遠心力によって内周面（２２Ｂ）に押し付けられたアルカリ金属に上向きの流れ成分が与えられ、中心筒部（２２）内より円盤部（１４）の側へ向かうアルカリ金属の流れが円滑になる。
【００３３】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、好ましくは、前記筒状内部隔壁（２８）は、円筒体により構成され、内周面（２８Ａ）が前記円盤状内部隔壁（２６）の側から延出端側に向かうに従って内径が大きくなるテーパ形状になっている。
【００３４】
この構成によれば、遠心力によって内周面（２８Ａ）に押し付けられたアルカリ金属に下向きの流れ成分が与えられ、中心筒部（２２）内を降下するアルカリ金属の流れが円滑になる。
【００３５】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、一つの使用例として、前記受熱部が内燃機関の排気ガスと熱交換可能に配置され、排気ガスを熱源として動作する。
【００３６】
この使用例によれば、廃熱利用によってアルカリ金属熱電気変換器が動作する。
【００３７】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の運転方法は、高温流体に曝される受熱部（Ｂ）と低温流体に曝される放熱部（Ｃ）とを有し、前記受熱部（Ｂ）と前記放熱部（Ｃ）とを通過するようにアルカリ金属の循環路が画定された密閉容器（１２）と、前記循環路の前記受熱部（Ｂ）に対応する部分である高温部において前記循環路を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るように前記密閉容器（１２）内に配置されたβアルミナ固体電解質部材（３０）と、前記高温部上流側に配置された陰極部材（３４）と、前記高温部下流側に配置された陽極部材（３１）とを有するアルカリ金属熱電気変換器の運転方法であって、前記アルカリ金属の前記高温部下流側における圧力に対する前記高温部上流側における圧力の差が増大するように、前記密閉容器（１２）を所定の回転軸線（Ａ）周りに回転させ、前記アルカリ金属に遠心力を与える。
【００３８】
この運転方法によれば、遠心力を利用してβアルミナ固体電解質部材（３０）の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高くなり、アルカリ金属のイオンがβアルミナ固体電解質部材（３０）を通過する駆動力が増大する。これに伴いβアルミナ固体電解質部材（３０）の陰極側におけるアルカリ金属のイオンと電子との分離が促進され、受熱部（Ｂ）の更なる高温化を図ることなくβアルミナ固体電解質部材（３０）の単位容積当たりの発電電圧が高くなる。
【００３９】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の運転方法は、好ましくは、前記密閉容器（１２）を前記βアルミナ固体電解質部材（３０）の配置位置に対して回転半径方向に離れた位置にある回転軸線（Ａ）周りに回転させる。
【００４０】
この運転方法によれば、密閉容器（１２）の回転軸線（Ａ）周りの回転によってβアルミナ固体電解質部材（３０）の配置位置に遠心力が作用し、βアルミナ固体電解質部材（３０）の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高くなる。
【００４１】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の運転方法は、好ましくは、前記遠心力によって前記βアルミナ固体電解質部材（３０）の上流側と下流側との前記アルカリ金属の圧力差を高め、前記βアルミナ固体電解質部材（３０）の陰極側における前記アルカリ金属のイオンと電子との分離を促進するように前記遠心力の大きさを設定する。
【００４２】
この運転方法によれば、遠心力によってβアルミナ固体電解質部材（３０）の陰極側における前記アルカリ金属のイオンと電子との分離が促進される。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器によれば、遠心力を利用してβアルミナ固体電解質部材の両側の高温部上流側と高温部下流側との圧力差が高くなり、アルカリ金属のイオンがβアルミナ固体電解質部材を通過する駆動力が増大する。受熱部の更なる高温化を図ることなくβアルミナ固体電解質部材の単位容積当たりの発電電圧が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】第１の実施形態によるアルカリ金属熱電気変換器の平面図。
【図３】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第２の実施形態を示す断面図。
【図４】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第３の実施形態を示す断面図。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った拡大断面図。
【図６】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第４の実施形態を示す断面図。
【図７】第４の実施形態によるアルカリ金属熱電気変換器の平面図。
【図８】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の使用例を示す概略構成図。
【図９】本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の他の実施形態を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第１の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。
【００４６】
アルカリ金属熱電気変換器（ＡＭＴＥＣ）１０は、外殻をなす密閉容器１２を有する。密閉容器１２は、ステンレス鋼等、高熱伝導性と高耐熱性とを備えた金属により構成されている。
【００４７】
密閉容器１２は水平に配置された一つの円盤部１４を有する。円盤部１４は円盤状中空部１６を内部に画定している。
【００４８】
円盤部１４の上方の盤面側（上側盤面）には、当該円盤部１４の外周部から軸線方向上側に鉛直に突出した複数の外側円筒部１８が周方向に等間隔をおいて、円盤部１４の中心に対して点対称の位置に配置されている。複数の外側円筒部１８は、各々、上端を上部端壁１８Ａによって閉じられ、下端側にて円盤状中空部１６に連通する第１の円柱状中空部２０を内部に画定している。
【００４９】
円盤部１４の下方の盤面側（下側盤面）には、当該円盤部１４の中心部から軸線方向下側に鉛直に突出した一つの中心円筒部２２が配置されている。中心円筒部２２は、下端を下部端壁２２Ａによって閉じられ、上端側にて円盤状中空部１６に連通する第２の円柱状中空部２４を内部に画定している。
【００５０】
円盤部１４内には円盤状内部隔壁２６が水平に設けられている。円盤状内部隔壁２６は、円盤状中空部１６を、上方の盤面側に位置する上側円盤状中空部（第１の円盤状中空部）１６Ａと、下方の盤面側に位置する下側円盤状中空部（第２の円盤状中空部）１６Ｂとに区画している。
【００５１】
中心円筒部２２内には当該中心円筒部２２と同心に円筒状内部隔壁２８が鉛直に設けられている。円筒状内部隔壁２８は、中心円筒部２２の内部を径方向に区分するように、円盤状内部隔壁２６の中心部から第２の円柱状中空部２４内を中心円筒部２２の突出端（下端）近傍に至るまで延出し、自身の筒内空間（内側中空部２４Ａ）をもって上側円盤状中空部１６Ａを第２の円柱状中空部２４の突出端（下端）近傍に連通させる。
【００５２】
つまり、円筒状内部隔壁２８は、第２の円柱状中空部２４を、上端側にて上側円盤状中空部１６Ａに連通する内側中空部２４Ａと、上端側にて下側円盤状中空部１６Ｂに連通する外側中空部２４Ｂとに区画している。円筒状内部隔壁２８は下部端壁２２Ａに接合することはなく、円筒状内部隔壁２８の下端と下部端壁２２Ａとの間に間隙があることにより、内側中空部２４Ａと外側中空部２４Ｂとは、円筒状内部隔壁２８の下端側にて互いに連通している。
【００５３】
円盤状内部隔壁２６には円盤状内部隔壁２６から第１の円柱状中空部２０内に鉛直に延出したβアルミナ固体電解質部材（ＢＡＳＥ）３０が取り付けられている。ＢＡＳＥ３０は、好ましいものとして、高温雰囲気中でナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属のイオンを伝導する特性（イオン導電性）を有するβ"アルミナの焼結材によって構成されている。
【００５４】
ＢＡＳＥ３０は、先端（上端）を閉じられた円筒体をなし、外側円筒部１８内に当該外側円筒部１８と同心に配置されて外側円筒部１８内を径方向に区分し、下端側にて下側円盤状中空部１６Ｂに連通する内室２０Ａを有する。ＢＡＳＥ３０の外側には外側円筒部１８との間に下端側にて上側円盤状中空部１６Ａに連通する外室２０Ｂが画定されている。つまりＢＡＳＥ３０は、第１の円柱状中空部２０を、下端側にて下側円盤状中空部１６Ｂに連通する内室２０Ａと、下端側にて上側円盤状中空部１６Ａに連通する外室２０Ｂとに区画している。
【００５５】
外室２０Ｂには導電性と通気性とを有する三次元網目構造の発泡金属体（多孔質金属体）が充填されている。発泡金属体は、ＢＡＳＥ３０の外周面（カソード側）と外側円筒部１８の内周面とに導電関係で接触する円筒部分を含み、陽極（カソード）部材３１をなしている。陽極部材３１は同時にＢＡＳＥ３０を外側円筒部１８内の所定位置に支持する支持部材を兼ねている。
【００５６】
上述したように、密閉容器１２内には、上側円盤状中空部１６Ａ、下側円盤状中空部１６Ｂ、内室２０Ａ、外室２０Ｂ、内側中空部２４Ａ、外側中空部２４Ｂが画成され、これらの空間には、真空雰囲気で、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。なお、図１において、水平破線模様部分は液体のアルカリ金属の存在を、網点模様部分は気体のアルカリ金属の存在を各々示している。
【００５７】
密閉容器１２のうち、内室２０Ａ、外室２０Ｂに対応する部分（外側円筒部１８）、すなわち密閉容器１２の鉛直上方側は、高温流体に曝される受熱部Ｂになっている。これに対して内側中空部２４Ａ、外側中空部２４Ｂに対応する部分（中心円筒部２２）、すなわち密閉容器１２の鉛直下方側は、低温流体に曝される放熱部Ｃになっている。
【００５８】
このようにして、アルカリ金属が内側中空部２４Ａから外側中空部２４Ｂと下側円盤状中空部１６Ｂと内室２０ＡとＢＡＳＥ３０と外室２０Ｂ（陽極部材３１）と上側円盤状中空部１６Ａとを経て内側中空部２４Ａに戻り、途中で放熱部Ｃと受熱部Ｂとを通過する、閉じられたループによるアルカリ金属の循環路が画定される。ＢＡＳＥ３０は、上述の循環路の受熱部Ｂに対応する部分である高温部において、当該循環路を上流側の高温部上流側（内室２０Ａ）と下流側の高温部下流側（外室２０Ｂ）とに区切るように密閉容器１２内に配置されることになる。上側円盤状中空部１６Ａと内側中空部２４Ａとの連通部にはアルカリ金属の流れを絞る絞り部３２が形成されている。
【００５９】
円盤部１４には、高温部上流側、つまり内室２０Ａ内に位置する棒状の陰極（アノード）部材３４が電気絶縁部材３６を介して取り付けられている。陰極部材３４は、内室２０Ａに充満される液体のアルカリ金属の導電性によってＢＡＳＥ３０の内周面（アノード側））に導通接続される。
【００６０】
密閉容器１２の下底部、つまり中心円筒部２２の下部端壁２２Ａには、下部端壁２２Ａから下方に延出した中心円筒部２２と同心の回転中心軸３８が設けられている。回転中心軸３８はカップリング４０によって回転装置である電動モータ４２の回転出力軸（ロータ軸）４４にトルク伝達関係で連結されている。電動モータ４２のステータ側のケーシング４６は、固定側部材４８に固定されている。電動モータ４２は中心円筒部２２の中心を通って鉛直に延在する回転軸線Ａ周りに密閉容器１２を回転させる。ＢＡＳＥ３０は回転軸線Ａより半径方向外方に離れた位置にある。
【００６１】
回転中心軸３８の外周部には電気絶縁部材５０を介して陰極用スリップリング５２が取り付けられている。陰極用スリップリング５２は密閉容器１２の外周面に電気絶縁部材５４を介して形成された導電部５６及びリード線５８によって陰極部材３４に導通接続されている。回転中心軸３８の外周部には陽極用スリップリング６０が直接に取り付けられている。陽極用スリップリング６０は密閉容器１２自体の導電性によって陽極部材３１に導通接続されている。陰極用スリップリング５２と陽極用スリップリング６０とは、各々集電ブラシ（図示省略）が個別に摺接し、回転している密閉容器１２より外部（固定側）に集電できる構造になっており、外部負荷（図示省略）が接続される。
【００６２】
なお、本実施形態では、密閉容器１２自体の導電性を利用して陽極部材３１と陽極用スリップリング６０との電気的導通を取るものにおいて、低温側のアルカリ金属との短絡を避けた電極導通構造が成立するよう、円盤状内部隔壁２６及び円筒状内部隔壁２８は電気絶縁材料によって構成され、円盤部１４が下側円盤状中空部１６Ｂの底面をなす面と中心円筒部２２の内周面２２Ｂは電気絶縁被膜層２３によって絶縁被覆されている。
【００６３】
上述の構成によるＡＭＴＥＣ１０には、密閉容器１２が電動モータ４２によって回転軸線Ａ周りに回転されることにより、遠心力が生じる。ここでは、遠心力によってアルカリ金属の高温部下流側（外室２０Ｂ）における圧力に対する高温部上流側（内室２０Ａ）における圧力の差が増大し、ＢＡＳＥ３０の陰極側におけるアルカリ金属のイオンと電子との分離を促進する大きさの遠心力が得られるように密閉容器１２の回転速度を設定する。
【００６４】
前述した循環路中のアルカリ金属は、放熱部Ｃに対応する低温部である外側中空部２４Ｂにおいて、放熱によって気体より凝縮して液体になる。気体アルカリ金属より高密度である液体アルカリ金属は、遠心力によって中心円筒部２２の内周面２２Ｂに押し付けられながら液面が上昇するようにして中心円筒部２２の内周面２２Ｂに沿って外側中空部２４Ｂを上昇し、下側円盤状中空部１６Ｂに至る。そして液体アルカリ金属は下側円盤状中空部１６Ｂを径方向外方へ流れて高温部上流側である内室２０Ａに輸送される。
【００６５】
内室２０Ａに輸送された液体アルカリ金属は内室２０Ａにおいてアルカリ金属イオンと電子とに分離し、イオンのみがＢＡＳＥ３０中を移動する。分離した電子は、陰極部材３４より陰極用スリップリング５２を経て図示されていない外部負荷へ移動し、外部負荷より陽極用スリップリング６０を経て陽極部材３１へ向かう。ＢＡＳＥ３０を通過したイオンは高温部下流側である外室２０Ｂにおいて陽極部材３１上の電子と再結合し、気体のアルカリ金属になる。
【００６６】
気体アルカリ金属は、陽極部材３１を通過して上側円盤状中空部１６Ａを遠心力に抗して拡散するように径方向内方に移動し、絞り部３２を通過して内側中空部２４Ａを下方に流れ、外側中空部２４Ｂに戻る。この気体アルカリ金属の流れは、遠心力によって外側中空部２４Ｂを上昇するアルカリ金属の流れに引かれるようにして生じる。絞り部３２は、密閉容器１２の回転時及び回転始動時に、内側中空部２４Ａのアルカリ金属が上側円盤状中空部１６Ａへ逆流することを抑制する。
【００６７】
密閉容器１２が回転軸線Ａ周りに回転することにより生じる遠心力は、ＢＡＳＥ３０の高温部上流側（内室２０Ａ）の気体アルカリ金属と高温部下流側（外室２０Ｂ）の気体アルカリ金属との圧力差を高めるように作用する。すなわち、遠心力によって高温部上流側（内室２０Ａ）に十分な液体アルカリ金属が供給されると共に、遠心力によって気体アルカリ金属がＢＡＳＥ３０の界面に集められることによって、アルカリ金属の高温部下流側における圧力に対する高温部上流側における圧力の差が増大する。なお、外室２０Ｂは内室２０Ａより径方向外方に位置する部分を含むが、外室２０Ｂのアルカリ金属は液体より密度が低い気体であるから、この部分の遠心力による圧力上昇は極めて低く、この部分でもアルカリ金属の高温部下流側における圧力に対する高温部上流側における圧力差の増大が図られる。
【００６８】
これにより、ＢＡＳＥ３０の両側の高温部上流側（アノード側）と高温部下流側（カソード側）との圧力差が増大し、イオンがＢＡＳＥ３０を通過する駆動力（イオン駆動力）が増大する。これに伴いＢＡＳＥ３０のアノード側（陰極側）におけるアルカリ金属のイオンと電子との分離が促進され、受熱部Ｂの更なる高温化を図ることなくＢＡＳＥ３０の単位容積当たりの発電電圧が高くなる。
【００６９】
これにより、低温熱源の利用が可能になる。廃熱利用によって受熱部Ｂを加熱する場合には、廃熱の低温化が可能になり、自動車の内燃機関の排気ガス等、利用できる廃熱源が拡大される。
【００７０】
また、密閉容器１２が回転することにより、受熱部Ｂにおける受熱効果と放熱部Ｃにおける放熱効果とが高まり、放熱部Ｃと受熱部Ｂとの温度差の拡大によっても、ＢＡＳＥ３０の高温部下流側における圧力に対する高温部上流側における圧力の差が増大する。このことによってもＢＡＳＥ３０の単位容積当たりの発電電圧が高くなる効果が得られる。
【００７１】
また、アルカリ金属をＢＡＳＥ３０の高温部上流側に輸送する力は遠心力によって得られるので、ウィックポンプや電磁ポンプを省略することができる。
【００７２】
また、高温部上流側（内室２０Ａ）は、放熱部Ｃに対応する低温部、つまり内側中空部２４Ａおよび外側中空部２４Ｂより回転軸線Ａの径方向外方に配置されているので、更には低温部が下側円盤状中空部１６Ｂを介して高温部上流側（内室２０Ａ）に連通する部分（外側中空部２４Ｂ）は、低温部が上側円盤状中空部１６Ａを介して高温部下流側（外室２０Ｂ）に連通する部分（内側中空部２４Ａ）に対して回転軸線Ａの径方向外方に配置されているから、更には、高温部下流側（外室２０Ｂ）は、ＢＡＳＥ３０の配置位置より回転軸線Ａの径方向内方において低温部（内側中空部２４Ａ）に連通しているので、密閉容器１２の回転軸線Ａ周りの回転による遠心力が、ＢＡＳＥ３０の両側の高温部上流側と高温部下流側とのアルカリ金属の圧力差を高めるように効率よく有効に作用する。
【００７３】
また、高温部（受熱部Ｂ）と低温部（放熱部Ｃ）とが一つの回転軸線Ａ上に存在するから、密閉容器１２が回転軸線Ａ周りに回転しても、高温部及び低温部の回転軸線Ａに沿う方向の位置が変わることがなく、高温部は常に高温流体に曝される定位置に、低温部は常に高温流体に曝される定位置に各々配置される。そして、高温部が低温部に対して鉛直上方側に配置されていることにより、高温部から低温部へのアルカリ金属の流れに重力が作用し、高温部から低温部へのアルカリ金属の流れが円滑になると共に、再始動に備えてアルカリ金属を低温部に溜めることができる。
【００７４】
また、回転する一つの密閉容器１２に複数個のＢＡＳＥ３０が組み込まれていることにより、発電電圧が高い変換器が得られる。
【００７５】
また、中心円筒部２２が回転軸線Ａと同心に配置され、しかも、円盤部１４上における複数の外側円筒部１８の配置が回転軸線Ａに対して点対称の配置であることにより、密閉容器１２の回転軸線Ａ周りの回転において、偏心荷重による回転バランスの不均衡を生じることがない。
【００７６】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第２の実施形態を、図３を用いて説明する。なお、図３において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７７】
この実施形態では、中心円筒部２２の内周面２２Ｂが円盤部１４の側から突出端（下端）側に向かうに従って内径が小さくなるテーパ形状になっている。
【００７８】
このテーパ形状により、遠心力によって内周面２２Ｂ側に移動したアルカリ金属に上向きの流れ成分が与えられ、外側中空部２４Ｂを下側円盤状中空部１６Ｂへ向かうアルカリ金属の流れが円滑になる。
【００７９】
また、円筒状内部隔壁２８の内周面２８Ａが円盤状内部隔壁２６の側から延出端（下端）側に向かうに従って内径が大きくなるテーパ形状になっている。
【００８０】
このテーパ形状により、遠心力によって内周面２８Ａ側に移動したアルカリ金属に下向きの流れ成分が与えられ、内側中空部２４Ａを降下するアルカリ金属の流れが円滑になる。
【００８１】
これらの構成及び効果以外は前述の実施形態と同じであり、前述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８２】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第３の実施形態を、図４、図５を用いて説明する。なお、図４、図５において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８３】
この実施形態では、ＢＡＳＥ３０に、ＢＡＳＥ３０の内周面、つまり高温部上流側の面よりＢＡＳＥ３０の中心に向けて突出して軸線方向（ＢＡＳＥ３０の母線方向）に延在する板状の複数個のフィン３７が円周方向に等間隔をおいて一体形成されている。
【００８４】
このＢＡＳＥ３０によれば、フィン３７によってＢＡＳＥ３０の内周面、つまり高温部上流側であるアノード側の表面積が増大し、この表面積の増大に応じてＢＡＳＥ３０のアノード側が内室２０Ａ内の液体のアルカリ金属と接触する面積が増大する。
【００８５】
ナトリウム等のアルカリ金属が電子を放出してＢＡＳＥ３０内に進入する際のメカニズムは、ＢＡＳＥ３０のアノード側面の近傍に存在するアルカリ金属のうち、一定以上の運動エネルギを有するものが電子を放出してＢＡＳＥ３０内に進入するものと考えられる。そのため、ＢＡＳＥ３０のアノード側面（内周面）とアルカリ金属との接触面積を増大させるほど、高い運動エネルギを有するアルカリ金属がＢＡＳＥ３０のアノード側面に近傍に位置する確率が高くなるため、ＢＡＳＥ３０内へ進入するイオンの数が増大する。これに応じてＢＡＳＥ３０のアノード側にて分離する電子量が増え、このことと、密閉容器１２の回転による遠心力によってＢＡＳＥ３０の高温部上流側（アノード側）と高温部下流側（カソード側）との圧力差を増大することにより、ＢＡＳＥ３０のアノード側におけるアルカリ金属のイオンとほ電子との分離が促進されることとが相まって発電効率が向上し、ＢＡＳＥ３０の大型化や受熱部Ｂの高温化を図ることなく、ＡＭＴＥＣ１０の発電容量が増大する。
【００８６】
アノード側では液体のアルカリ金属を導体として陰極部材３４との導通が取られるから、ＢＡＳＥ３０の内周面がフィン３７によって凹凸を有する形状でも、その形状に拘らずアノード側の導通が取られる。
【００８７】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器の第４の実施形態を、図６、図７を用いて説明する。なお、図６、図７において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８８】
この実施形態では、円盤部１４と中心円筒部２２とが別部材によって構成されている。円盤部１４は、合成樹脂製で、円筒状内部隔壁２８と一体形成されている。中心円筒部２２は、金属製で、回転中心軸３８と一体形成されている。
【００８９】
外側円筒部１８とＢＡＳＥ３０との間に画定された外室２０Ｂは、ＢＡＳＥ３０毎に円盤部１４に放射に形成された入口通路２７によって中心円筒部２２内の内側中空部２４Ａに連通している。ＢＡＳＥ３０内の内室２０Ａは、ＢＡＳＥ３０毎に円盤部１４に放射に形成された出口通路２９によって円筒状内部隔壁２８内の外側中空部２４Ｂに連通している。
【００９０】
この通路構造では、外側中空部２４Ｂより入口通路２７を通って外室２０Ｂに液体のアルカリ金属が供給され、ＢＡＳＥ３０の外周側から内周側へアルカリ金属のイオンが通過し、内室２０Ａより出口通路２９を通って内側中空部２４Ａに気体のアルカリ金属が戻される。
【００９１】
これにより、ＢＡＳＥ３０の外周面がアノード側になり、ＢＡＳＥ３０の内周面がカソード側になる。ＢＡＳＥ３０の外周面にはＢＡＳＥ３０の外周を取り囲むように円盤板状のフィン３３が一体形成されている。フィン３３はＢＡＳＥ３０の軸線方向に間隔をおいて複数個設けられ、各々、ＢＡＳＥ３０の外周面より外方へ突出している。
【００９２】
外側円筒部１８は、陰極部材を兼ねており、リード線５３によって陰極用スリップリング５２に導通接続されている。アノード側では外室２０Ｂに存在する液体のアルカリ金属を導体として陰極部材をなす外側円筒部１８との導通が取られるから、ＢＡＳＥ３０の外周面がフィン３３によって凹凸を有する形状であっても、その形状に拘らずアノード側の導通が取られる。なお、この実施形態では、外室２０Ｂには発泡金属体が装填されておらず、外室２０Ｂは液体のアルカリ金属を満たされる空間になっている。
【００９３】
ＢＡＳＥ３０の内周面、つまり内室２０Ａを画定する内周面は軸線方向の全長に亘って同一横断面形状の円周面であり、この内周面には通気性を有する薄膜構造による陽極層３５がスパッタリング等によって形成されている。内室２０Ａには通気性を有する多孔質（三次元網目構造）の金属による接続部材４５が充填されている。接続部材４５は外周面にて陽極層３５に導通接続されている。円盤部１４には、バルク金属体によって構成された非通気性の接続端子３９が、出口通路２９の下側を密閉容器１２の内外に貫通するように取り付けられている。接続端子３９の一方の端部は内室２０Ａ内に位置して接続部材４５に導通接続されている。接続端子３９の他方の端部は、密閉容器１２外にあり、リード線６１によって陽極用スリップリング６０に導通接続されている。接続端子３９が円盤部１４を貫通する部分には出口通路２９の気密性を保つためのシール部材４１が取り付けられている。なお、接続端子３９が省略されてリード線６１が内室２０Ａ内にまで延長され、リード線６１の延長端が接続部材４５に直接に導通接続されていてもよい。
【００９４】
また、ＡＭＴＥＣ１０の受熱部Ｂである外側円筒部１８の外周には受熱フィン１５が、ＡＭＴＥＣ１０の放熱部Ｃである中心円筒部２２の外周には放熱フィン２５が各々形成されている。
【００９５】
この実施形態でも、密閉容器１２が電動モータ４２によって回転軸線Ａ周りに回転されることにより、ＡＭＴＥＣ１０に遠心力が生じる。密閉容器１２中のアルカリ金属は、放熱部Ｃに対応する低温部である外側中空部２４Ｂにおいて、放熱によって気体より凝縮して液体になる。気体アルカリ金属より高密度である液体アルカリ金属は、遠心力によって中心円筒部２２の内周面２２Ｂに押し付けられながら液面が上昇するようにして中心円筒部２２の内周面２２Ｂに沿って外側中空部２４Ｂを上昇し、入口通路２７に至る。そして液体アルカリ金属は、入口通路２７を径方向外方へ流れ、高温部上流側である外室２０Ｂに輸送される。
【００９６】
外室２０Ｂに輸送された液体アルカリ金属は外室２０Ｂにおいてアルカリ金属イオンと電子とに分離し、イオンのみがＢＡＳＥ３０中を移動する。分離した電子は、陰極部材をなす外側円筒部１８より陰極用スリップリング５２を経て図示されていない外部負荷へ移動し、外部負荷より陽極用スリップリング６０を経て陽極層３５へ向かう。ＢＡＳＥ３０を通過したイオンは高温部下流側である内室２０Ａにおいて陽極層３５上の電子と再結合し、気体のアルカリ金属になり、出口通路２９を通って内側中空部２４Ａへ向かう。
【００９７】
このＢＡＳＥ３０によれば、フィン３３によってＢＡＳＥ３０の外周面、つまり高温部上流側であるアノード側の表面積がカソード側の表面積に比して増大し、この表面積の増大に応じてＢＡＳＥ３０のアノード側が外室２０Ｂ内の液体のアルカリ金属と接触する面積が増大する。
【００９８】
これにより、この実施形態でも、高い運動エネルギを有するアルカリ金属がＢＡＳＥ３０のアノード側面に近傍に位置する確率が高くなるため、ＢＡＳＥ３０内へ進入するイオンの数が増大する。これに応じてＢＡＳＥ３０のアノード側にて分離する電子量が増え、このことと、密閉容器１２の回転による遠心力によってＢＡＳＥ３０の高温部上流側（アノード側）と高温部下流側（カソード側）との圧力差を増大することにより、ＢＡＳＥ３０のアノード側におけるアルカリ金属のイオンとほ電子との分離が促進されることとが相まって発電効率が向上し、ＢＡＳＥ３０の大型化や受熱部Ｂの高温化を図ることなく、ＡＭＴＥＣ１０の発電容量が増大する。
【００９９】
なお、ＢＡＳＥ３０のアノード側の表面積は、カソード側の表面積の２倍以上で、カソード側の表面積より大きいほど、アノード側にて分離する電子量の増加、つまり発電出力の増大に関して好ましい。
【０１００】
図７は、廃熱である内燃機関の排気ガスを熱源とするＡＭＴＥＣ１０の使用例を示している。ＡＭＴＥＣ１０の受熱部Ｂは、内燃機関の排気管１００のメイン通路１０２内にあってメイン通路１０２を流れる排気ガスと熱交換可能に配置されている。これにより、受熱部Ｂは排気ガスによって加熱される。排気ガスによる受熱部Ｂの加熱温度は５００℃以上であればよい。
【０１０１】
ＡＭＴＥＣ１０の放熱部Ｃはメイン通路１０２と並列のバイパス通路１０４内に配置されている。バイパス通路１０４の排気ガス入口１０６は開閉弁１０８によって開閉される構造になっている。バイパス通路１０４には外気取入口１１０が形成されており、外気取入口１１０には外気取入用のリード弁１１２が取り付けられている。なお、この使用例のものでは、ＡＭＴＥＣ１０の受熱部Ｂに受熱フィン１５が、ＡＭＴＥＣ１０の放熱部Ｃに放熱フィン２５が各々形成されている。なお、符号１１４、１１５は各々の気密用の回転シール部である。
【０１０２】
ＡＭＴＥＣ１０の始動時には、放熱部Ｃの予熱のために、開閉弁１０８を開いてバイパス通路１０４に排気ガスを流し、排気ガスによって放熱部Ｃを加熱する。放熱部Ｃの予熱は、低温部において固体となったアルカリ金属を液体化させるために行われる。放熱部Ｃの予熱が完了した後は、開閉弁１０８を閉じ、リード弁１１２によってバイパス通路１０４に外気を取り込み、放熱部Ｃを受熱部Ｂより低い温度に保つ。放熱部Ｃの適正温度は受熱部Ｂの温度により決まり、１００〜５００℃程度であればよい。
【０１０３】
これにより、ＡＭＴＥＣ１０は内燃機関の排気ガスを熱源として動作する。
【０１０４】
以上、本発明を、その好適な形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明は上記実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【０１０５】
例えば、受熱部Ｂにおける高温流体との熱交換効率と、放熱部Ｃにおける低温流体との熱交換効率とを更に高めるために、密閉容器１２の外周部に、受熱フィン、放熱フィンが形成されていてもよい。この場合、密閉容器１２の回転と共に受熱フィン、放熱フィンも回転するので、熱伝達効率が増大し、熱エネルギの授受、放出を促進することが期待できる。
【０１０６】
また、必ずしも高温部上流側の全体が低温部よりも回転軸線Ａの径方向外方に配置されている必要はなく、高温部上流側の少なくとも一部が低温部よりも回転軸線Ａの径方向外方に配置されていればよい。つまり、高温部上流側は低温部よりも回転軸線Ａの径方向外方に配置される部分を含んでいればよい。
【０１０７】
また、ＡＭＴＥＣ１０は、円盤部１４の上側に中心円筒部２２が位置し、円盤部１４の下側に外側円筒部１８が位置する上下反転の配置であっても、上下に傾斜した配置であってもよい。
【０１０８】
本発明によるアルカリ金属熱電気変換器は、図８に示されているように、高温流体に曝される受熱部Ｂと低温流体に曝される放熱部Ｃとを通過するようにアルカリ金属の循環路７２が画定された密閉容器７０を具備し、循環路７２の受熱部Ｂに対応する部分である高温部において循環路７２を上流側の高温部上流側と下流側の高温部下流側とに区切るようにβアルミナ固体電解質部材（ＢＡＳＥ）７４が密閉容器７０内に配置された基本的構成のものにも適用できる。
【０１０９】
この場合には、ＢＡＳＥ７４の配置位置が回転半径の外側位置に位置するように回転中心軸７６を密閉容器７０に取り付け、回転中心軸７６を電動モータ７８によって回転させればよい。なお、ＢＡＳＥ７４の高温部上流側には多孔質金属体によって構成された陰極部材８０が、高温部下流側には多孔質金属体によって構成された陽極部材８２が設けられている。
【０１１０】
また、ＢＡＳＥ３０のアノード側におけるアルカリ金属との接触面積を増大するための凸部は、フィン３３、３７に限られることなく、蛇腹形状であったり、半球状等の突起であってもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  アルカリ金属熱電気変換器（ＡＭＴＥＣ）
１２    密閉容器
１４    円盤部
１６    円盤状中空部
１６Ａ  上側円盤状中空部
１６Ｂ  下側円盤状中空部
１８    外側円筒部
２０    第１の円柱状中空部
２０Ａ  内室
２０Ｂ  外室
２２    中心円筒部
２２Ｂ  内周面
２４    第２の円柱状中空部
２４Ａ  内側中空部
２４Ｂ  外側中空部
２６    円盤状内部隔壁
２８    円筒状内部隔壁
２８Ａ  内周面
３０    βアルミナ固体電解質部材（ＢＡＳＥ）
３１    陽極部材
３３    フィン
３４    陰極部材
３５    陽極層
３７    フィン
【図１】
2014100042.tif 000003
【図２】
2014100042.tif 000004
【図３】
2014100042.tif 000005
【図４】
2014100042.tif 000006
【図５】
2014100042.tif 000007
【図６】
2014100042.tif 000008
【図７】
2014100042.tif 000009
【図８】
2014100042.tif 000010
【図９】
2014100042.tif 000011