(57)【要約】【課題】  フレアスタックの排熱を回収して発電に利用できるようにすること。【解決手段】  熱電発電装置２は、可燃性ガスを扱うプラントに設置されたフレアスタック１の燃焼排ガスもしくは火炎からの輻射熱を受熱し、両面の温度差により発電する熱電変換モジュール３の高温側を前記受熱した熱を用いて加熱するように構成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスを扱うプラントに設置されたフレアスタックの燃焼排ガスもしくは火炎からの輻射熱を受熱し、両面の温度差により発電する熱電変換モジュールの高温側を前記受熱した熱を用いて加熱するように構成したことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項２】
前記熱電変換モジュールの低温側を大気により冷却するように構成した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】
前記熱電変換モジュールの低温側を、送風機により送風された大気により冷却するように構成した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４】
前記熱電変換モジュールの低温側を水により冷却するように構成した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５】
前記熱電変換モジュールを前記フレアスタック付近の地面に設置した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】
前記熱電変換モジュールを前記フレアスタックの架橋に設置した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７】
前記熱電変換モジュールを前記フレアスタックの燃焼排ガスもしくは火炎の上方に設置した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８】
前記熱電変換モジュールに防雨措置を施した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】
前記熱電変換モジュールに防爆措置を施した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。
【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優しい発電機である。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ており、停電時に備えたバックアップ電源への蓄電を行なったりする用途に用いることができる。
【０００３】
図１７は、１つの熱電変換モジュール２の詳細な断面形状を示す図である。熱電変換モジュール２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（導電体）２０ａもしくは第２の電極（導電体）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。熱電変換モジュールの材料として、例えばＢｉＴｅ系もしくはＦｅ２ＶＡｌ系のホイスラー合金が使用される。熱電変換材料間の接合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。このような構成において、熱電変換モジュール２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、例えば水や大気を用いた対流冷却により低温になると、熱電変換モジュール２の両面において温度差を生じ、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、発電が行なわれるようになっている。熱電変換モジュール２の高温側は、輻射熱によって加熱することも可能であり、製鉄所の連続鋳造設備にスラブからの輻射熱を利用した熱電発電の実証試験を実施している例もある。
【０００４】
さて、石油精製、石油化学、等に関連して可燃性ガスを扱うプラントに設置される保安設備の１つに、図１５に示すようなフレアスタック１がある。これは原油採掘・生産施設、ガス処理施設、液化天然ガスの受入貯蔵基地、集油所、製油所、等で、製品として出荷するか自家燃料として使用する以外の余剰ガスを焼却するための塔である。例えば、石油を精製する製油所などの生産・処理プラントでは原油を熱分解してガソリンや軽油を作る際にメタン等の炭化水素ガスが発生するが、可燃性ガスはそのまま大気中に放散すると危険であり、特に硫化水素のような有毒ガスを含むこともある。また、そのまま大気中に放散すると、臭いが強かったり環境汚染につながるガスもある。余剰ガスを回収して何らかの用途に使用する考え方もあるが、本来排出するガスを保有しておくと引火による爆発の可能性もあるので、高い塔の先で燃焼することでプラント内での引火の危険を低減し、またコストを抑える。そこで生産・処理施設から充分安全な距離に設置したフレアスタック１に導き、筒の先で燃焼させ無害化処理する。他に停電などの緊急時に精溜塔内の圧力が急上昇してガスが異常発生することがあり、安全弁だけで賄え切れない場合にもフレアスタック１を使い、ガスを放出させることもある。プラントのスタートアップ時など、大量の余剰ガスを放出させる必要がある場合にも使われる。なお、ガス量の多少に関わらず、常時燃焼を続けており、ガス供給が一時的に止まってもパイロットが着火しており、燃焼が中断しないようになっている。
【０００５】
通常のフレアスタック１は、図１５、図１６のように地面２９に直立した細長い塔状になっており、先端から火炎３が見え、先端付近には燃焼排ガス２８が存在している。図１５、図１６に示すフレアスタック１は、それぞれ自立型と、ワイヤ２６により支持されたワイヤ支持型である。細長い塔状になっているのは、狭い敷地でスペースを活用するとともに、１千℃を越えることもある燃焼排ガス２８からの輻射熱を高さ方向の距離で軽減させ、さらに大気中に充分拡散させるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９４５６４９号公報
【特許文献２】特許第３５６４２７４号公報
【特許文献３】特開平１０−１９００７３号公報
【特許文献４】特開２００９−２４７０５０号公報
【特許文献５】特開２０１２−８０７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
流路から大気に放出された流体である燃焼排ガス２８や、火炎２７からは、熱交換器を構成する流路壁が存在できないために、伝導や対流といった伝熱形態による熱回収は実施しにくい。そのため、フレアスタック１からは高温の熱が大量に利用されないまま捨てられているが、この排熱を回収して利用できるようにすることが望まれる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、フレアスタックの排熱を回収して発電に利用することができる熱電発電装置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】
【０００９】
一実施形態による熱電発電装置は、可燃性ガスを扱うプラントに設置されたフレアスタックの燃焼排ガスもしくは火炎からの輻射熱を受熱し、両面の温度差により発電する熱電変換モジュールの高温側を前記受熱した熱を用いて加熱するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フレアスタックの排熱を回収して発電に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の熱電発電装置の配置を示す概略図。
【図２】同実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図３】同実施形態の熱電発電装置における熱電変換モジュールの電気配線接続を示す断面図。
【図４】第２の実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図５】第３の実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図６】同実施形態の熱電発電装置の一部の外観を示す斜視図。
【図７】第４の実施形態の熱電発電装置の配置を示す概略図。
【図８】第５の実施形態の熱電発電装置の配置を示す概略図。
【図９】同実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図１０】第６の実施形態の熱電発電装置の配置を示す概略図。
【図１１】同実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図１２】第７の実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図１３】第８の実施形態の熱電発電装置の構成を示す概略図。
【図１４】同実施形態の熱電発電装置の外観を示す斜視図。
【図１５】フレアスタックの構成を示す概略図。
【図１６】図１５と異なるフレアスタックの構成を示す概略図。
【図１７】熱電変換モジュールの断面を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１の実施形態＞  （請求項１、２、５、８に対応）
第１の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。ここでは、従来技術と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、従来技術と異なる部分のみ説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態の熱電発電装置２の配置を示す概略図である。図２は、同実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。図３は、同実施形態の熱電発電装置２における熱電変換モジュール３の電気配線接続を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、熱電変換モジュール３を用いた熱電発電装置２をフレアスタック１の近くの地面２９に設置し、フレアスタック１の燃焼排ガス２８や火炎２７からの輻射熱９を受熱する。
【００１６】
第１の実施形態による熱電変換装置２の構成を図２に示す。熱電変換モジュール３を受熱板４と冷却板５で挟み込み、受熱板４が輻射熱９を浴びる方向になるように配置する。なお、図２では受熱板４が水平上向きになるように配置しているが、傾斜していてもよい。この時、熱電変換モジュール３の温熱側、冷熱側をそれぞれ受熱板４、冷却板５が接するようにし、指示脚８で地面２９と離す。受熱板４は輻射熱９を受熱し加熱され、熱電変換モジュール３の温熱側を温度上昇させる。冷却板５は大気３０の自然対流により冷却され、熱電変換モジュール３の冷熱側を温度低下させる。なお、図１では冷却板５に放熱フィン７が設けられているが、設けなくてもよい。
【００１７】
熱電発電装置２の冷却板５に水平な断面を図３に示す。熱電変換モジュール３は縦横に亘り並べられ、隣の熱電変換モジュール３との間を電気配線１０で接続する。図３は接続の一例であり、この例では全ての熱電変換モジュール３が正極と負極が結線されることで直列に接続されている。熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差により発電し、電気配線１０の一部を含む電力ケーブル６により外部に送電される。
【００１８】
なお、降雨降雪の際、熱電変換モジュール３に水分が接触しないように、受熱板４は雨よけを兼ねている。
【００１９】
第１の実施形態によれば、輻射熱９により作動流体を加熱し、その作動流体により受熱板４を加熱するのではなく、作動流体を介さず受熱板４を直接加熱するので、輻射熱９を回収しやすい。また、熱量総量が大きいが円筒の先の１千℃以上のガスのみが発熱していて伝導、対流で熱回収しにくかった排熱を、輻射熱９を通じて回収することで発電することができる。
【００２０】
＜第２の実施形態＞  （請求項１、２、３、５、８に対応）
第２の実施形態を図４を用いて説明する。ここでは、第１の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００２１】
図４は、第２の実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。
【００２２】
図４に示すように、送風機１１を設けて空気流１２を発生させる。冷却板５は空気流１２による強制対流で冷却される。なお、図４では冷却板５に放熱フィン７を設けていないが、図１と同様に設けてもよい。
【００２３】
第２の実施形態によれば、冷却板５は強制対流で冷却されるため、第１の実施形態よりも冷却が促進され、熱電変換モジュール３の冷熱側の温度は低下する。これにより、熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差が増加するので、第１の実施形態よりも発電量が増加する。なお、送風機１１は電動である場合が多いが、送風機１１の消費電力は、送風機による発電量増加と比較して充分に小さいので、利用可能な発電量は第１の実施形態よりも増加する。
【００２４】
＜第３の実施形態＞  （請求項１、４、５、８に対応）
第３の実施形態を図５、図６を用いて説明する。ここでは、第１、第２の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１、第２の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００２５】
図５は、第３の実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。図６は、同実施形態の熱電発電装置２の一部の外観を示す斜視図である。
【００２６】
第１、第２の実施形態では冷却板５を大気３０または空気流１２により冷却したが、第３の実施形態では冷却水１４により冷却する。熱電変換モジュール３を受熱板４と冷却水チャンバ１７で挟み込み、受熱板４が輻射熱９を浴びる方向になるように配置する。この時、熱電変換モジュール３の温熱側、冷熱側をそれぞれ受熱板４、冷却水チャンバ１７が接するようにする。冷却水チャンバ１７には、流入管１６と流出管１８が接続されている。その部分のみを取り出した斜視図を図６に示す。
【００２７】
流入管１６から流入冷却水１３が、冷却水チャンバ１７に流入し、冷却水チャンバ１７が冷却水１４による強制対流により冷却され、冷却水チャンバ１７と接している熱電変換モジュール３の冷熱側を温度低下させる。熱電変換モジュール３からの熱伝導により加熱された冷却水チャンバ１７により冷却水１４は加熱され、流出管１８から流出冷却水１５として流出する。
【００２８】
図５では、冷却水チャンバ１７の内、熱電変換モジュール３と接触する面以外の外表面と、流入管１６や流出管１８の外表面を、太線で描いているが、ここでは保温材で覆うなどして断熱性を保有させており、輻射熱９による温度上昇や熱電変換モジュール３との接触面以外との伝熱を極力減らすようにしている。
【００２９】
第３の実施形態によれば、冷却水チャンバ１７は冷却水１４による強制対流で冷却されるため、第２の実施形態における空気流１２による冷却板５の冷却よりも冷却が促進され、熱電変換モジュール３の冷熱側の温度はより低下する。これにより、熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差が増加するので、第１、第２の実施形態よりも発電量が増加する。なお、冷却水１４を搬送するポンプは図示していないが、ポンプの消費電力は、冷却水１４による発電量増加と比較して小さいので、利用可能な発電量は第１、第２の実施形態よりも増加する。
【００３０】
また、流出冷却水１５は温水でありかつ下流側に搬送されているので、この温水や温水熱を利用できる。例えば、温水洗浄などに用いる給湯にしたり、温水熱を回収して燃焼用空気を予熱したりすること等が可能である。
【００３１】
＜第４の実施形態＞  （請求項１、２、３、４、６、８に対応）
第４の実施形態を図７を用いて説明する。ここでは、第１〜第３の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１〜第３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００３２】
図７は、第４の実施形態の熱電発電装置２の配置を示す概略図である。
【００３３】
図７に示されるのは、図１５、図１６にそれぞれ示した自立型、ワイヤ支持型ではない、架構支持型のフレアスタック１である。図７に示すように、熱電変換モジュール３を用いた熱電発電装置２をフレアスタック１の架構の上に設置し、フレアスタック１の燃焼排ガス２８や火炎２７からの輻射熱９を受熱する。冷却については大気３０の自然対流によっても空気流１２や冷却水１４による強制対流によってもよい。
【００３４】
第４の実施形態によれば、地面２９に設置されている場合と比較して、より燃焼排ガス２８や火炎２７に近いため、受熱板４が受熱する輻射熱９の単位面積当たりの熱量が大きい。よって、熱電変換モジュール３の温熱側の温度は、より高くなる。これにより、熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差が増加するので、地面２９に設置されている場合よりも発電量が増加する。
【００３５】
＜第５の実施形態＞  （請求項１、２、３、４、５、８に対応）
第５の実施形態を図８、図９を用いて説明する。ここでは、第１〜第４の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１〜第４の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００３６】
図８は、第５の実施形態の熱電発電装置２の配置を示す概略図である。図９は、同実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。
【００３７】
通常のフレアスタック１は、図１５、図１６にそれぞれ示した自立型、ワイヤ支持型のような細長い塔状になっている。これは、狭い敷地でスペースを活用するとともに、１千℃を越えることもある燃焼排ガス２８からの輻射熱９を高さ方向の距離で軽減させ、さらにその付近の大気中に充分拡散させるためである。一方、図８に示すバーンピット型のように燃焼排ガス２８からの輻射熱９を距離方向で軽減させる方法もある。これは石油、天然ガス等の油井随伴ガス等の処理向けで国外に多い。このバーンピット型のフレアスタック１において、熱電変換モジュール３を用いた熱電発電装置２をピット１９の鉛直側面の上方付近の地面２９に設置し、フレアスタック１の燃焼排ガス２８や火炎２７からの輻射熱９を受熱する。
【００３８】
第５の実施形態による熱電変換装置２の構成を図９に示す。受熱板４が輻射熱９を浴びる方向になるように配置する。なお、図９では受熱板４が横向きになるように鉛直に配置しているが、傾斜させてもよい。受熱板４は輻射熱９を受熱し加熱され、熱電変換モジュール３の温熱側を温度上昇させる。冷却板５は大気３０の自然対流により冷却され、熱電変換モジュール３の冷熱側を温度低下させる。なお、図９では冷却板５に放熱フィン７が設けられているが、設けなくてもよい。冷却については大気３０の自然対流によらずに、図４、５にそれぞれ示したような熱電発電装置２を用いて空気流１２や冷却水１４による強制対流によってもよい。
【００３９】
なお、降雨降雪の際、熱電変換モジュール３に水分が接触しないように、受熱板４の上方は、雨よけのためのひさし機能を持った形状になっている。図９では、ひさし部分の底面を太線で描いているが、ここでは保温材で覆うなどして断熱性を保有させており、ひさし部分からの輻射伝熱により、冷却板４や最上方の熱電変換モジュール３が加熱するのを防止する。
【００４０】
第５の実施形態によれば、バーンピット型のフレアスタック１において、熱量総量が大きいが円筒の先の１千℃以上のガスのみが発熱していて伝導、対流で熱回収しにくかった排熱を、輻射熱９を通じて回収することで発電することができる。
【００４１】
＜第６の実施形態＞  （請求項１、２、３、４、７、８に対応）
第６の実施形態を図１０、図１１を用いて説明する。ここでは、第１〜第５の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１〜第５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００４２】
図１０は、第６の実施形態の熱電発電装置２の配置を示す概略図である。図１１は、同実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。
【００４３】
第５の実施形態ではバーンピット型のフレアスタック１にて熱電発電装置２を、ピット１９の鉛直側面の上方付近の地面２９に設置していたが、第６の実施形態では図１０のように火炎２７の上方に設置する。
【００４４】
第６の実施形態による熱電変換装置２の構成を図１１に示す。ピット１９の鉛直側面の上方付近の地面２９に支持板２３を設置し、その上に熱電変換装置２を、受熱板４が輻射熱９を浴びる方向になるように配置する。なお、図１１では受熱板４が水平下向きになるように配置しているが、傾斜していてもよい。受熱板４は輻射熱９を受熱し加熱され、熱電変換モジュール３の温熱側を温度上昇させる。冷却板５は大気３０の自然対流により冷却され、熱電変換モジュール３の冷熱側を温度低下させる。なお、図１１では冷却板５に放熱フィン７が設けられているが、設けなくてもよい。冷却については大気３０の自然対流によらずに、図４、５にそれぞれ示したような熱電発電装置２を用いて空気流１２や冷却水１４による強制対流によってもよい。
【００４５】
なお、降雨降雪の際、熱電変換モジュール３に水分が接触しないように、冷却板４は雨よけを兼ねている。
【００４６】
図１１では、受熱板４と支持板２３の接触面を太線で描いているが、この部分にて受熱板４から支持板２３への伝導伝熱を抑制するために、支持板２３に断熱性の高い材料を用いるか、または太線部分に断熱性の高い材質の板を挟むなどを実施する。
【００４７】
第６の実施形態によれば、ピット１９の鉛直側面の上方付近の地面２９に設置されている第５の実施形態と比較して、より燃焼排ガス２８や火炎２７に近いため、受熱板４が受熱する輻射熱９の単位面積当たりの熱量が大きい。よって、熱電変換モジュール３の温熱側の温度は、より高くなる。これにより、熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差が増加するので、ピット１９の鉛直側面の上方付近の地面２９に設置されている第５の実施形態よりも発電量が増加する。
【００４８】
＜第７の実施形態＞  （請求項１、２、３、８、９に対応）
第７の実施形態を図１２を用いて説明する。ここでは、第１〜第６の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１〜第６の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００４９】
図１２は、第７の実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。
【００５０】
第７の実施形態では、熱電変換モジュール３を金属容器で覆い、また図示していないが電力ケーブル６を金属管で覆い、防爆措置を施す。即ち、受熱板４と冷却板５とで容器を構成し、ネジ２５により両者を固定する。この時、熱電変換モジュール３の温熱側、冷熱側をそれぞれ受熱板４、冷却板５が接するようにする。また、受熱板４と冷却板５との間に、断熱性の高い材質であるパッキン２４を挟み、受熱板４と冷却板５との伝導伝熱を抑制する。なお、図１２では冷却板５に放熱フィン７を設けていないが、図２と同様に設けてもよい。冷却については空気流１２による強制対流によらずに、大気３０の自然対流によってもよい。
【００５１】
第７の実施形態によれば、電気関連物品等に防爆仕様が所望されている場所においても、熱量総量が大きいが円筒の先の１千℃以上のガスのみが発熱していて伝導、対流で熱回収しにくかった排熱を、輻射熱９を通じて回収することで発電することができる。
【００５２】
＜第８の実施形態＞  （請求項１、４、８、９に対応）
第８の実施形態を図１３、図１４を用いて説明する。ここでは、第１〜第７の実施形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１〜第７の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００５３】
図１３は、第８の実施形態の熱電発電装置２の構成を示す概略図である。図１４は、同実施形態の熱電発電装置２の外観を示す斜視図である。
【００５４】
第８の実施形態では、第７の実施形態と同様に熱電変換モジュール３を金属容器で覆い、また図示していないが電力ケーブル６を金属管で覆い、防爆措置を施す。第７の実施形態が冷却板５を大気３０または空気流１２により冷却するのに対して、第８の実施形態では冷却水１４により冷却する。即ち、受熱板４と冷却水チャンバ１７とで容器を構成し、ネジ２５により両者を固定する。この時、熱電変換モジュール３の温熱側、冷熱側をそれぞれ受熱板４、冷却水チャンバ１７が接するようにする。また、受熱板４と冷却チャンバ１７との間に、断熱性の高い材質であるパッキン２４を挟み、受熱板４と冷却板５との伝導伝熱を抑制する。冷却水チャンバ１７には、流入管１６と流出管１８が接続されている。
【００５５】
図１３では、冷却水チャンバ１７の内、熱電変換モジュール３と接触する面以外の外表面と、流入管１６や流出管１８の外表面を、太線で描いているが、ここでは保温材で覆うなどして断熱性を保有させており、輻射熱９による温度上昇や熱電変換モジュール３との接触面以外との伝熱を極力減らすようにしている。
【００５６】
第８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様に、電気関連物品等に防爆仕様が所望されている場所においても、熱量総量が大きいが円筒の先の１千℃以上のガスのみが発熱していて伝導、対流で熱回収しにくかった排熱を、輻射熱９を通じて回収することで発電することができる。
【００５７】
また、冷却水チャンバ１７は冷却水１４による強制対流で冷却されるため、第７の実施形態における空気流１２による冷却板５の冷却よりも冷却が促進され、熱電変換モジュール３の冷熱側の温度はより低下する。これにより、熱電変換モジュール３は温熱側と冷熱側の温度差が増加するので、第７の実施形態よりも発電量が増加する。なお、冷却水１４を搬送するポンプは図示していないが、ポンプの消費電力は、冷却水１４による発電量増加と比較して小さいので、利用可能な発電量は第７の実施形態よりも増加する。
【００５８】
また、流出冷却水１５は温水でありかつ下流側に搬送されているので、この温水や温水熱を利用できる。例えば、温水洗浄などに用いる給湯にしたり、温水熱を回収して燃焼用空気を予熱したりすること等が可能である。
【００５９】
以上詳述したように、各実施形態によれば、フレアスタック１の排熱を回収して発電に利用することができる。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１…フレアスタック、２…熱電発電装置、３…熱電変換モジュール、４…受熱板、５…冷却板、６…電力ケーブル、７…放熱フィン、８…支持脚、９…輻射熱、１０…電気配線、１１…送風機、１２…空気流、１３…流入冷却水、１４…冷却水、１５…流出冷却水、１６…流入管、１７…冷却水チャンバ、１８…流出管、１９…ピット、２０ａ…第１の電極、２０ｂ…第２の電極、２１ａ…第１の絶縁板、２１ｂ…第２の電極、２２ａ…Ｐ型半導体素子、２２ｂ…Ｎ型半導体素子、２３…支持板、２４…パッキン、２５…ネジ、２６…ワイヤ、２７…火炎、２８…燃焼排ガス、２９…地面、３０…大気。
【図１】
2015076934.tif 000003
【図２】
2015076934.tif 000004
【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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