(57)【要約】【課題】発電性能を効果的に高めることが可能な熱電発電装置および熱電発電システムを提供すること。【解決手段】熱電発電装置１は、両面の温度差により発電する熱電変換モジュール１３と、熱電変換モジュール１３の両面に設けられる熱伝導材料と、熱電変換モジュール１３を熱伝導材料を介して挟むように設けられ、互いに温度が異なる流体を流す高温チャンバー１１Ａおよび低温チャンバー１１Ｂと、高温チャンバー１１Ａおよび低温チャンバー１１Ｂの熱電変換モジュール１３に対する締め付け圧を調節可能にする複数の締め付け用冶具５０とを有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面の温度差により発電する熱電変換モジュールと、
前記熱電変換モジュールの両面に設けられる熱伝導材料と、
前記熱電変換モジュールを前記熱伝導材料を介して挟むように設けられ、互いに温度が異なる流体を流す第１のチャンバーおよび第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの前記熱電変換モジュールに対する締め付け圧を調節可能にする複数の締め付け用冶具と
を具備することを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記締め付け用冶具は、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーにおける前記熱電変換モジュールとの接合面以外の面に取り付けられる金具と、金具同士を引き寄せて締め付けるねじ機構とを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。
【請求項３】
前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとが交互に配置され、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーのうち流体温度が低い方のチャンバーが最外側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電発電装置。
【請求項４】
前記第１のチャンバー内を流体が流れる方向と、前記第２のチャンバー内を流体が流れる方向とが、対向流を成していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項５】
前記第１のチャンバーの下側を通じて流体を供給する第１の供給用配管と、
前記第２のチャンバーの下側を通じて流体を供給する第２の供給用配管と、
前記第１のチャンバーの上側を通じて流体を排出する第１の排出用配管と、
前記第２のチャンバーの上側を通じて流体を排出する第２の排出用配管と
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記第１の供給用配管を通じて流体を前記第１のチャンバーの各々に均等に供給する第１の供給用ヘッダと、
前記第２の供給用配管を通じて流体を前記第２のチャンバーの各々に均等に供給する第２の供給用ヘッダと、
前記第１の排出用配管を通じて前記第１のチャンバーの各々から排出される流体を受け入れる第１の排出用ヘッダと、
前記第２の排出用配管を通じて前記第２のチャンバーの各々から排出される流体を受け入れる第２の排出用ヘッダと
をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの少なくとも一方は、内壁面にナノ粒子を用いたナノ構造伝熱層を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項８】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの少なくとも一方は、内壁面にフィンを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項９】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの少なくとも一方は、内壁面に金属アルコキシドを塗布して焼付けたものを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの少なくとも一方は、内壁面もしくは外壁面に防食処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１１】
前記熱電変換モジュールは、材料としてＢｉＴｅ系もしくはＦｅ２ＶＡｌ系のホイスラー合金が使用されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１２】
前記熱電変換モジュールは、材料の構成が温度帯域によって異なることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１３】
前記熱伝導材料は、熱伝導シート、熱伝導グリース、および蝋材のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の熱電発電装置と、
所望の電流および電圧が得られるように前記熱電変換モジュールの各々を電気的に直列接続および並列接続する組合せの切り替えを行うための切替装置と、
前記切替装置を通じて得られる電力の蓄電および直流／交流変換を行うための制御装置と
を具備することを特徴とする熱電発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度差により発電する熱電変換モジュールを備えた熱電発電装置および当該熱電発電装置を備えた熱電発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電発電装置は、熱電変換モジュールの両面に温度差をつけることで生じる電力を取り出す、非化石燃料による環境にやさしい発電機である。工場排水や温泉などの熱源からエネルギーを回収し、独立電源として現場の照明や機器へ電力供給したり、停電時に備えたバックアップ電源への蓄電を行ったりする用途に用いることができる。熱電発電装置の実用化のためには、素子性能向上のための材料技術、モジュールの信頼性向上のためのモジュール化技術、システム内の伝熱性能向上のための熱交換技術などが重要とされている。なお、従来の熱電発電システムに関する技術としては、例えば、特許文献１〜３などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５６４２７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１９００７３号公報
【特許文献３】特開２００９−２４７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、熱電発電装置は、受注毎に製作するインデントな製品が多く、熱源の規模や形態に合わせて、その都度、設計しなければならないため、時間やコストが増大する傾向がある。例えば、熱電変換モジュールの熱伝達のばらつきは、熱電発電システムの発電性能の低下を招くため、その対策のために多大な時間やコストがかかっている。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、発電性能を効果的に高めることが可能な熱電発電装置および熱電発電システム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】
【０００６】
本発明の一態様による熱電発電装置は、両面の温度差により発電する熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの両面に設けられる熱伝導材料と、前記熱電変換モジュールを前記熱伝導材料を介して挟むように設けられ、互いに温度が異なる流体を流す第１のチャンバーおよび第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの前記熱電変換モジュールに対する締め付け圧を調節可能にする複数の締め付け用冶具とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電性能を効果的に高めることが可能な熱電発電装置および熱電発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱電発電システムの概略構成を示す概念図。
【図２】高温チャンバーと低温チャンバーとの間に設けられる複数の熱電変換モジュールの配置の一例を示す図。
【図３】１つの熱電変換モジュールの詳細な断面形状を示す図。
【図４】チャンバーの内壁や熱電変換モジュールの表面に設ける層の具体例を説明するための概念図。
【図５】熱電発電装置の全体構成を示す斜視図。
【図６】熱電発電装置を熱流体の流れ方向に垂直な方向から水平に見たときの構成を示す図。
【図７】熱電発電装置を上側から見たときの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る熱電発電システムの概略構成を示す概念図である。
【００１１】
熱電発電システムは、例えば温泉地やごみ焼却設備など、熱電発電に好適な熱流体を得られる場所に設置されるものであり、基本的な要素として熱電発電装置１、切替装置２、および制御装置３を有する。制御装置３には、熱電発電システムから出力される電力を使用する機器として、例えばテレビ装置４、照明機器５、表示装置６などが接続される。
【００１２】
熱電発電装置１は、高温熱流体を流す直方体形の高温チャンバー１１Ａと低温熱流体を流す直方体形の低温チャンバー１１Ｂとを交互に複数台配置し、熱電変換モジュール収納部（スロット）１２に収納される熱電変換モジュール（図示せず）を隣接するチャンバー間にそれぞれ挟んだ構造を有する。外気温に触れる面積の大きい最外側には、低温チャンバー１１Ｂが配置される。
【００１３】
なお、本例では、複数のチャンバーを水平方向に複数台設置しているが、さらに鉛直方向にも複数台設置するようにしてもよい。その場合、設置面積あたりの出力と発電量を増加させることができる。また、本例では、熱流体が水平方向に流れるように各チャンバーを設置しているが、熱流体が鉛直方向もしく一定の勾配をもって流れるように設置するようにしてもよい。その場合、設置面積をさらに小さくすることができる。
【００１４】
図１中の矢印は、熱電発電装置１内を流れる熱流体の流れの向きを示している。図１から分るように、高温チャンバー１１Ａ内を高温熱流体が流れる方向と、低温チャンバー１１Ｂ内を低温熱流体が流れる方向とは、対向流を成している。各チャンバーの片方の端部下側には、熱流体を取り込むための配管が設けられ、当該チャンバーのもう片方の端部上側には、熱流体を排出するための配管が設けられる。このようにすると、各チャンバー内の熱流体が常に満杯の状態となるため、発電性能を向上させることができる。また、隣接するチャンバー内の熱流体の流れが対向流を構成していることから、熱電変換モジュールの両面の温度差が熱流体の供給側から排出側まで長手方向で極力均一になるようにすることができ、発電性能を向上させることができる。
【００１５】
なお、この熱電発電装置１の具体的な構成については、後で詳しく述べる。
【００１６】
切替装置２は、所望の電流および電圧が得られるように熱電変換モジュールの各々を電気的に直列接続および並列接続する組合せの切り替えを行うためのリレー回路である。直接接続する熱電変換モジュールの数と並列接続する熱電変換モジュールの数とを切り替えることにより、出力される電流および電圧を変更することができる。
【００１７】
制御装置３は、切替装置２を通じて得られる電力の蓄電および直流／交流変換を行うための制御盤である。この制御装置３は、蓄電装置としてのバッテリや、バッテリに対する電力の充放電の制御を行うチャージコントローラ、直流から交流への変換を行うインバータなどを備えている。制御装置３の出力は、例えばテレビ装置４、照明機器５、表示装置６などの負荷に供給される。
【００１８】
このような構成により、熱電発電システムは、独立した電源として現場の照明や機器へ電力供給したり、停電時に備えたバックアップ電源への蓄電を行ったりする用途に用いることが可能となる。
【００１９】
図２は、高温チャンバー１１Ａと低温チャンバー１１Ｂとの間に設けられる複数の熱電変換モジュールの配置の一例を示す図である。
【００２０】
図２に示されるように、高温チャンバー１１Ａおよび低温チャンバー１１Ｂの壁面には、複数の熱電変換モジュール１３が所定の間隔で貼り付けられている。
【００２１】
熱電変換モジュール１３は、配線１４により、例えばチャンバー長手方向へ電気的に直列接続される。なお、直列接続される熱電変換モジュール１３の個数は、所望の電圧が得られるよう事前に決定される。そして、直列接続される熱電変換モジュールの個数（占有長さ）とチャンバーの長さの関係で、１段当たりの直列回路数が決まる。配線１４の４つの端部は切替装置２側のそれぞれの接点につながれ、切替装置２側での接点の操作により直接接続する熱電変換モジュールの数と並列接続する熱電変換モジュールの数とが決定される。図２の例では、切替装置２側につながれる配線１４の端部が４つとなっているが、４つ以外の数となるように構成してもよい。
【００２２】
また、図２の例では、熱電変換モジュール１３の配列を２段としているが、段数は１段でも３段以上としてもよい。また、図２の例では、上段の熱電変換モジュール１３と下段の熱電変換モジュール１３とを電気的に分離させて２つの直列接続を構成しているが、分離させずに、上段と下段とを合わせて１つの直列接続を構成してもよい。また、図２の例では、チャンバー長手方向に隣接する熱電変換モジュール同士が接続されているが、上段と下段の隣接する熱電変換モジュール同士が接続される構成が含まれていてもよい。
【００２３】
図３は、１つの熱電変換モジュール１３の詳細な断面形状を示す図である。
【００２４】
図３に示されるように、熱電変換モジュール１３は、例えば一辺が１ｍｍ以上の直方体ないし立方体形状をしたＰ型半導体素子（熱電変換材料）２２ａとＮ型半導体素子（熱電変換材料）２２ｂとが、第１の電極（導電材）２０ａもしくは第２の電極（導電材）２０ｂを介して直列に接続された構造を有する。第１の電極２０ａは第１の絶縁板（アルミナ等）２１ａで覆われており、第２の電極２０ｂは第２の絶縁板（アルミナ等）２１ｂで覆われている。熱電変換材料間の接合（導電材）や熱電変換材料と絶縁板との接合には、例えば、はんだ材が使用される。また、直列接続構造の両端部にある２つの電極には、図示しない配線もしくはリード線を接続するための電極取出し口２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００２５】
このような構成において、熱電変換モジュール１３の第１の絶縁板２１ａの表面が熱源からの熱により高温となり、第２の絶縁板２１ｂの表面が配管１１を流れる媒体などにより低温になると、熱電変換モジュール１３の両面において温度差が生じ、双方の流体が熱交換する過程で半導体素子群２１，２２において熱電変換が起こり、発電が行われるようになっている。
【００２６】
図４は、チャンバーの内壁や熱電変換モジュールの表面に設ける層の具体例を説明するための概念図である。
【００２７】
高温チャンバー１１Ａおよび低温チャンバー１１Ｂには、後述する複数の締め付け用冶具（図示せず）が取り付けられている。当該締め付け用冶具によって、高温チャンバー１１Ａと低温チャンバー１１Ｂとが熱電変換モジュール１３を両側から圧接し、密着状態が保たれる。このような圧接構造のもとでは、熱電変換モジュール１３の厚みにばらつきがあると、熱伝達の低下を招く。これを抑えるためには、例えば、図４に示すように高熱伝導性材料１５を挟み込むことにより、熱電変換モジュール１３とチャンバー１１Ａ，１１Ｂとの密着性を高めて、接触熱抵抗を低減させることが望ましい。この高熱伝導材料は、シリコーン樹脂ベースの高熱伝導シートであってもよいし、熱伝導グリースであってもよいし、モジュール表面がアルミナ板などで絶縁されていれば蝋材（はんだ）であってもよい。このような高熱伝導性材料１５を設けることにより、熱電変換モジュールの厚みのばらつきを緩和し、チャンバーのモジュールに対する面圧を極力均一にすることができ、熱伝達を向上させることが可能となる。
【００２８】
高温チャンバー１１Ａおよび低温チャンバー１１Ｂは、例えば、炭素鋼、ステンレス、チタン、銅、アルミなどの金属からなる。流体とチャンバー内壁面との熱伝達を促進するために、チャンバー内壁面に、例えばナノ構造伝熱層１６を設けることが望ましい。ナノ伝熱構造面を作製する方法としては、例えば、浸漬塗布法が挙げられる。これは、金属酸化物ナノ粒子およびポリスチレンラテックス粒子を溶媒中に分散させた溶液に金属材料基板を浸漬し、基板を一定速度で引き上げる際の溶媒の流れや毛細管現象、表面張力による自己集積現象を利用し、ナノ粒子を金属板上に堆積させる方法である。これを焼成させることにより、金属板表面上に微小スケールの多孔質を形成する。また、スラリー塗布法によっても、サブミクロンから百ナノメートル程度ナノ多孔質形状の伝熱層を作製できる。現状では長尺ものの構造物に対する加工は難しいが、理論的には、イオンビーム照射でナノ構造伝熱層を作製することも可能である。
【００２９】
ナノ構造伝熱層のほかには、チャンバー内壁に熱流体の流れの向きに対して垂直ないし斜めの方向を向いたフィン１７を備えて乱流を生じさせる方法や、チャンバー内壁面に金属アルコキシド１８を塗布して焼付け、熱流体と内壁面の接触親和性を高めるなどにより、伝熱促進の効果を得ることができる。また、腐食性の流体を流す場合や炭素鋼を用いる場合などは、内壁面ないし外壁面に亜鉛めっきなどの防食処理を施すことが望ましい。
【００３０】
なお、一般的な熱流体は、高温熱流体としてはお湯、低温熱流体としては水であるが、これに限られるものではない。また、高温チャンバーの表面温度が２００℃以下のケースでは、熱電変換モジュール１３としてＢｉＴｅ系を採用すると、効率と出力を高めることができる。また、近年では、ＢｉＴｅ系と同様の低温排熱の温度環境で熱電変換性能が良く、環境に優しい熱電変換材料としてＦｅ２ＶＡｌ系のホイスラー合金が注目されており、これを使用してもよい。また、熱電変換モジュール１３は、熱流体の温度帯域に応じて異なる材料を採用するようにしてもよい。例えば、熱流体の温度帯域に合わせて、２種類以上の材料系の素子ないしモジュールを高熱伝導材料を介して重ね合わせ、該当する温度帯域にて熱電変換性能が高まる素材を形成し、それぞれの素子ないしモジュールにおいて温度差を適度に配分することで出力を高めるようにしてもよい。
【００３１】
次に、図５〜図７を参照して、熱電発電装置１の詳細な構成について説明する。
【００３２】
図５は、熱電発電装置１の全体構成を示す斜視図である。また、図６は、熱電発電装置１を熱流体の流れ方向に垂直な方向から水平に見たときの構成を示す図である。図７は、熱電発電装置１を上側から見たときの構成を示す図である。なお、各図においては、図面を見易いものとするため、いくつかの要素（配線など）の図示を省略している部分がある。
【００３３】
熱電発電装置１は、前述した高温チャンバー１１Ａ、低温チャンバー１１Ｂ、熱電変換モジュール収納部（スロット）１２、熱電変換モジュール１３、配線１４を備えるほか、シャーシ１０、高温供給用配管３１Ａ、低温供給用配管３１Ｂ、高温供給用ヘッダ３２Ａ、低温供給用ヘッダ３２Ｂ、高温供給用配管接合部３３Ａ、低温供給用配管接合部３３Ｂ、高温供給用ヘッダ接合部３４Ａ、低温供給用ヘッダ接合部３４Ｂ、高温排出用配管４１Ａ、低温排出用配管４１Ｂ、高温排出用ヘッダ４２Ａ、低温排出用ヘッダ４２Ｂ、高温排出用配管接合部４３Ａ、低温排出用配管接合部４３Ｂ、高温排出用ヘッダ接合部４４Ａ、低温排出用ヘッダ接合部４４Ｂ、締め付け用冶具５０などを備えている。そのほか、図示はされていないが、各チャンバーには、チャンバー内に滞留する空気を抜くための空気抜き弁や、装置停止時にチャンバー内の液体や不要物を抜くためのドレン弁などが備えられる。
【００３４】
シャーシ１０は、熱電発電装置１を構成する各種の要素を搭載するための筐体である。
【００３５】
高温供給用配管３１Ａは、高温チャンバー１１Ａの下側を通じて高温熱流体を供給するものである。
【００３６】
低温供給用配管３１Ｂは、低温チャンバー１１Ｂの下側を通じて低温熱流体を供給するものである。
【００３７】
高温供給用ヘッダ３２Ａは、高温供給用配管３１Ａを通じて高温熱流体を高温チャンバー１１Ａの各々に均等に供給するものである。
【００３８】
低温供給用ヘッダ３２Ｂは、低温供給用配管３１Ｂを通じて低温熱流体を低温チャンバー１１Ｂの各々に均等に供給するものである。
【００３９】
高温供給用配管接合部３３Ａは、高温供給用ヘッダ３２Ａ側の高温供給用配管３１Ａと高温チャンバー１１Ａ側の高温供給用配管３１Ａとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４０】
低温供給用配管接合部３３Ｂは、低温供給用ヘッダ３２Ｂ側の低温供給用配管３１Ｂと低温チャンバー１１Ｂ側の低温供給用配管３１Ｂとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４１】
高温供給用ヘッダ接合部３４Ａは、システム外部の配管と高温供給用ヘッダ３２Ａとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４２】
低温供給用ヘッダ接合部３４Ｂは、システム外部の配管と低温供給用ヘッダ３２Ｂとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４３】
高温排出用配管４１Ａは、高温チャンバー１１Ａの上側を通じて高温熱流体を排出するものである。
【００４４】
低温排出用配管４１Ｂは、低温チャンバー１１Ｂの上側を通じて低温熱流体を排出するものである。
【００４５】
高温排出用ヘッダ４２Ａは、高温排出用配管４１Ａを通じて高温チャンバー１１Ａの各々から排出される高温熱流体を受け入れてシステム外部の配管へ送り出すものである。
【００４６】
低温排出用ヘッダ４２Ｂは、低温排出用配管４１Ｂを通じて低温チャンバー１１Ｂの各々から排出される低温熱流体を受け入れてシステム外部の配管へ送り出すものである。
【００４７】
高温排出用配管接合部４３Ａは、高温チャンバー１１Ａ側の高温排出用配管４１Ａと高温排出用ヘッダ４２Ａ側の高温排出用配管４１Ａとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４８】
低温排出用配管接合部４３Ｂは、低温チャンバー１１Ｂ側の低温排出用配管４１Ｂと低温排出用ヘッダ４２Ｂ側の低温排出用配管４１Ｂとを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００４９】
高温排出用ヘッダ接合部４４Ａは、高温排出用ヘッダ４２Ａとシステム外部の配管とを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００５０】
低温排出用ヘッダ接合部４４Ｂは、低温排出用ヘッダ４２Ｂとシステム外部の配管とを接合するものであり、フランジ、パッキン、ボルトなどを用いて実現される。
【００５１】
締め付け用冶具５０は、隣接する２つのチャンバーの熱電変換モジュール１３に対する締め付け圧を調節可能にするものであり、金具５１のほか、金具５１同士を引き寄せて締め付けるためのねじ機構、すなわち、ボルト５２，５３、ばね５４や、ナット、座金などを用いて実現される。
【００５２】
金具５１は、各チャンバーの上面と下面の双方に、チャンバー長手方向に一定の間隔をおいて、溶接等により複数取り付けられる。この金具５１は、３つの開口部を有する。
【００５３】
ボルト５２は、９個のチャンバーのチャンバー長手方向の位置ずれを補正するものであり、チャンバー幅方向に配列される９個の金具５１の中央に位置する開口部の全てに通される。ボルト５３やばね５４は、隣接する２つのチャンバーの間の熱電変換モジュール１３を適度な締め付け圧で締め付けるとともに、当該熱電変換モジュール１３に対する締め付け圧を調節可能とするものである。ボルト５３は、隣接する２つチャンバーの各金具５１の両端に位置する２つの開口部のうちの一方の開口部を通され、さらにばね５４に通される。なお、ボルト５３を通すための開口部は、図５や図７に示されるようにチャンバー単位で交互に替えることが望ましい。これにより、チャンバー幅方向に隣接するボルト５３同士が当たらないようにすることができるとともに、締め付け圧の偏りを防ぐことができる。
【００５４】
このような構成において、熱電発電装置１の稼動時には、高温熱流体がシステム外部の配管から高温供給用ヘッダ３２Ａへ送られ、一方、低温熱流体がシステム外部の配管から低温供給用ヘッダ３２Ｂへ送られる。
【００５５】
高温供給用ヘッダ３２Ａに送られた高温熱流体は、高温供給用配管３１Ａを通じて高温チャンバー１１Ａの各々に均等に供給される。一方、低温供給用ヘッダ３２Ｂに送られた低温熱流体は、低温供給用配管３１Ｂを通じて低温チャンバー１１Ｂの各々に均等に供給される。
【００５６】
高温熱流体がチャンバー１１Ａ内を通り、低温熱流体がチャンバー１１Ｂ内を通ると、熱電変換モジュール１３を挟んで温度差が生じ、熱電変換モジュール１３において電力が発生する。このとき、個々の締め付け用冶具５０によって個々の熱電変換モジュール１３における熱伝達のばらつきは最小限に抑えられているため、装置全体として最大限の電力が引き出されている。
【００５７】
チャンバー１１Ａ内を通り終えた高温熱流体は、高温排出用配管４１Ａを通じて高温排出用ヘッダ４２Ａへ送られ、さらにシステム外部の配管へと送られる。一方、チャンバー１１Ｂ内を通り終えた低温熱流体は、低温排出用配管４１Ｂを通じて低温排出用ヘッダ４２Ｂへ送られ、さらにシステム外部の配管へと送られる。
【００５８】
各熱電変換モジュール１３において発生した電力は、配線１４通じて切替装置２へ送られ、所定の電圧・電流で制御装置３へ送られ、蓄電や直流／交流変換がなされた後、各種の負荷により使用される。
【００５９】
本実施形態によれば、各熱電変換モジュールの熱伝達のばらつきが抑えられるため、伝熱性能が向上するとともに、信頼性が向上し、発電性能を向上させることが可能となる。また、時間やコストを抑えつつ発電性能が高い熱電発電装置や熱電発電システムを実現することができる。
【００６０】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…熱電発電装置、２…切替装置、３…制御装置、４…テレビ装置、５…照明機器、６…表示装置、１０…シャーシ、１１Ａ…高温チャンバー、１１Ｂ…低温チャンバー、１２…熱電変換モジュール収納部（スロット）、１３…熱電変換モジュール、１４…配線、１５…高熱伝導性材料、１６…ナノ構造伝熱層、１７…フィン、１８…金属アルコキシド、２０ａ，２０ｂ…電極、２１ａ，２１ｂ…絶縁板、２２ａ，２２ｂ…半導体素子、２３ａ，２３ｂ…電極取出し口、３１Ａ…高温供給用配管、３１Ｂ…低温供給用配管、３２Ａ…高温供給用ヘッダ、３２Ｂ…低温供給用ヘッダ、３３Ａ…高温供給用配管接合部、３３Ｂ…低温供給用配管接合部、３４Ａ…高温供給用ヘッダ接合部、３４Ｂ…低温供給用ヘッダ接合部、４１Ａ…高温排出用配管、４１Ｂ…低温排出用配管、４２Ａ…高温排出用ヘッダ、４２Ｂ…低温排出用ヘッダ、４３Ａ…高温排出用配管接合部、４３Ｂ…低温排出用配管接合部、４４Ａ…高温排出用ヘッダ接合部、４４Ｂ…低温排出用ヘッダ接合部、５０…締め付け用冶具、５１…金具、５２，５３…ボルト、５４…ばね。
【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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