(57)【要約】【課題】  発電量の低下を抑えること。【解決手段】  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を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１１Ａ及び低温チャンバ１１Ｂとを具備し、高温チャンバ１１Ａまたは低温チャンバ１１Ｂに水を流通させる熱電発電装置において、高温チャンバ１１Ａまたは低温チャンバ１１Ｂの底面から前記水を流出させることができるように構成したことを特徴とする。【選択図】図４
2015073400.tif 000002
【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を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及び低温チャンバとを具備し、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに水を流通させる熱電発電装置において、
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの底面から前記水を流出させ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】
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を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及び低温チャンバとを具備し、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに水を流通させる熱電発電装置において、
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの天井面から前記水を流出させ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３】
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を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及び低温チャンバとを具備し、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに水を流通させる熱電発電装置において、
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの底面に流体抜き流路を設けかつ前記流路に開閉弁を設けたことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項４】
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を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及び低温チャンバとを具備し、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに水を流通させる熱電発電装置において、
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの天井面に流体抜き流路を設けかつ前記流路に開閉弁を設けたことを特徴とする熱電発電装置。
【請求項５】
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの下流に流量調節弁を具備し、前記開閉弁を開く前に前記流量調節弁の開度を小さくし、前記開閉弁を閉じる前には前記流量調節弁の開度を戻すように運転することを特徴とする請求項３又は４に記載の熱電発電装置。
【請求項６】
前記開閉弁を開いた後、第２の所定時間経過後に閉じるように運転することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項７】
前記開閉弁を閉じた後、第１の所定時間経過後に開くように運転することを特徴とする請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項８】
前記開閉弁を、発電出力が第１の所定値より小さければ開くように運転することを特徴とする請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項９】
前記開閉弁を、発電出力が第１の所定値より小さければ開き、第２の所定値より大きければ閉じるように運転することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１０】
前記低温チャンバの側面の表面温度を計測する第１の温度センサを１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサが計測した温度値が所定個数にて第１の所定温度より高ければ開くように運転することを特徴とする請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項１１】
前記高温チャンバの側面の表面温度を計測する第１の温度センサを１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサが計測した温度値が所定個数にて第１の所定温度より低ければ開くように運転することを特徴とする請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項１２】
前記低温チャンバの側面の表面温度を計測する第１の温度センサを１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサが計測した温度値が所定個数にて第１の所定温度より高ければ開き、第２の所定温度より低ければ閉じるように運転することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１３】
前記高温チャンバの側面の表面温度を計測する第１の温度センサを１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサが計測した温度値が所定個数にて第１の所定温度より低ければ開き、第２の所定温度より高ければ閉じるように運転することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１４】
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの側面にて、上下方向に異なる高さの位置にそれぞれ表面温度を計測する第１の温度センサ、第２の温度センサをそれぞれ１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサがそれぞれ計測した温度値の差が所定組合せ数以上にて、第１の所定温度差より大きければ開くように運転することを特徴とする請求項６に記載の熱電発電装置。
【請求項１５】
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの側面にて、上下方向に異なる高さの位置にそれぞれ表面温度を計測する第１の温度センサ、第２の温度センサをそれぞれ１個以上設置し、前記開閉弁を、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサがそれぞれ計測した温度値の差が所定組合せ数以上にて、第１の所定温度差より大きければ開き、第２の所定温度差より小さければ閉じるように運転することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１６】
前記開閉弁の開閉動作を自動制御装置により実施することを特徴とする請求項６乃至１５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項１７】
前記開閉弁を開いた際、前記流体抜き流路を通って流出する流体を目視できる構造を具備し、前記開閉弁を開いた際に流出する前記流体に固体物が混在しないことを目視した後に前記開閉弁を閉じるように運転することを特徴とする請求項３又は５に記載の熱電発電装置。
【請求項１８】
前記開閉弁を開いた際、前記流体抜き流路を通って流出する流体を目視できる構造を具備し、前記開閉弁を開いた際に流出する前記流体に気体が混在しないことを目視した後に前記開閉弁を閉じるように運転することを特徴とする請求項４又は５に記載の熱電発電装置。
【請求項１９】
前記流体抜き流路を、前記底面において、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの内部の水の流れ方向に関して２ヶ所以上に設置したことを特徴とする請求項３乃至１６のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項２０】
前記流体抜き流路を、前記天井面において、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの内部の水の流れ方向に関して２ヶ所以上に設置したことを特徴とする請求項３乃至１６のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項２１】
前記流体抜き流路それぞれに設けた前記開閉弁を２つ以上同時に開かないように運転することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の熱電発電装置。
【請求項２２】
前記開閉弁を開いた際、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに流入した前記水から前記流体を除いた後に、それぞれ前記高温チャンバまたは前記低温チャンバから流出した水に、前記流体抜き流路を通って流出する流体を合流させる構造を具備することを特徴とする請求項３乃至２１のいずれか１項に記載の熱電発電装置。
【請求項２３】
前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの下流でかつ前記合流が実施される場所より上流に流量調節弁を具備し、前記開閉弁を開く前に前記流量調節弁の開度を小さくし、前記開閉弁を閉じる前には前記流量調節弁の開度を戻すように運転することを特徴とする請求項２２に記載の熱電発電装置。
【請求項２４】
前記底面に前記流体抜き流路を具備し、前記流体抜き流路より下流でかつ前記合流が実施される場所より上流に第１のタンクを具備し、前記流体抜き流路を流通する流体に含んでいた固体を前記第１のタンクに堆積させるようにしたことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の熱電発電装置。
【請求項２５】
前記天井面に前記流体抜き流路を具備し、前記流体抜き流路より下流でかつ前記合流が実施される場所より上流に第２のタンクを具備し、前記流体抜き流路を流通する流体に含んでいた気体を前記第２のタンクに滞留させるようにしたことを特徴とする請求項２２又は２３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。従来技術の一例として特許文献１に示される熱電発電装置を、図２６〜図３２を用いて説明する。
【０００３】
図２６に示す熱電発電装置１は高温熱流体を流す直方体型の高温チャンバ１１Ａと低温チャンバ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２６には図示せず）を隣接するチャンバ間にそれぞれ挟んだ構造を有する。高温チャンバ１１Ａと低温チャンバ１１Ｂを合わせてチャンバ１１と称する。図２６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２６に示したように、高温チャンバ１１Ａ内を高温熱流体が流れる方向と、低温チャンバ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１１の片方の端部には、熱流体を取り込むための配管が設けられ、当該チャンバ１１のもう片方の端部には、熱流体を排出するための配管が設けられる。隣接するチャンバ１１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１３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。切替装置２は、所望の電流及び電圧が得られるように熱電変換モジュール１３の各々を電気的に直列接続及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。直列接続する熱電変換モジュール１３の数と並列接続する熱電変換モジュール１３の数とを切り替えることにより、出力される電流及び電圧を変更することができる。制御装置３は、切替装置２を通じて得られる電力の蓄電及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等を備えている。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等の負荷に供給される。
【０００４】
図２７は、高温チャンバ１１Ａと低温チャンバ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。図２７に示されるように、高温チャンバ１１Ａ及び低温チャンバ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。熱電変換モジュール１３は配線１４により、例えばチャンバ長手方向へ電気的に直列接続される。
【０００５】
図２８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。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１１ｂ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。
【０００６】
高温チャンバ１１Ａ及び低温チャンバ１１Ｂは図２９のように配置され、後述する複数の締め付け用治具５０（図２９には図示せず）が取り付けられている。当該締め付け用治具５０によって、高温チャンバ１１Ａと低温チャンバ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。図２９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１１Ａ、１１Ｂとの密着性を高めて、接触熱抵抗を低減させることもできる。高温チャンバ１１Ａ及び低温チャンバ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成る。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。
【０００７】
次に、図３０〜図３２を参照して、熱電変換装置１の詳細な構成について説明する。図３０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３１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時の構成を示す図である。図３２は熱電発電装置１を上側から見た時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、幾つかの要素（配線など）の図示を省略している部分がある。熱電発電装置１は、前述した高温チャンバ１１Ａ、低温チャンバ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、高温供給用配管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、高温排出用配管整合部４３Ａ、低温排出用配管接合部４３Ｂ、高温排出用ヘッダ接合分４４Ａ、低温排出用ヘッダ接合部４４Ｂ、締め付け用治具５０などを備えている。図３０〜図３２の例では、高温チャンバ１１Ａ、低温チャンバ１１Ｂはそれぞれ４個で、チャンバは計９個である。また隣接するチャンバ１組が挟んでいる熱電モジュール１３は、チャンバ１組に対して、チャンバ長手方向に１７個、上下方向に２個で合計３４個である。各部品の詳細な説明は、特許文献１の「発明を実施するための形態」の欄に記述されている。
【０００８】
さて、低温熱流体として水を用いる場合、飲料水のように不純物のない水である必要はないので、例えば大地からの土砂を含んだ湧き水のように不純物をある程度含む水を用いてもよい。湧き水を用いる場合、水道水と異なり無料であり、さらに、湧き場所より高度の低い場所に熱電発電装置１を設置しておけば、高低差により搬送できるので、ポンプが不要になり消費電力もないという利点がある。また、熱源である高温熱流体は不純物として温泉水を用いる場合、熱電発電装置１で利用した後に排出した温泉水は、まだ温泉向け湯として利用できる。温泉井戸より高度の低い場所に熱電発電装置１を設置しておけば、高低差により搬送できるので、ポンプが不要になり消費電力もないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
前記のように、低温熱流体として湧き水のように、土砂のような不純物をある程度含む水を用いる場合、熱電発電装置１には以下のような課題がある。
【００１１】
第１の課題を図３３〜図３５を用いて説明する。
【００１２】
図３３は高温チャンバ１１Ａと低温チャンバ１１Ｂの配列を示す概略図である。低温チャンバ１１Ｂを流通する低温流体は水７であり、流入水８として低温チャンバ１１Ｂに流入する。高温チャンバ１１Ａを流通する高温流体を、図３３では温水３８としているが、これは大地からの温泉水でも太陽熱で加熱した温水でもよい。低温チャンバ１１Ｂの１つを取り出したときの概略図を図３４に示す。流入水８は流入流路１６を通って低温チャンバ１１Ｂに流入し、低温チャンバ１１Ｂの壁面から加熱された後、流出水９として流出経路１７を通って流出する。熱電変換モジュール１３は、低温チャンバ１１Ｂの１つの側面について２個のみを点線で描いており、２個以外は図示していない。低温チャンバ１１Ｂの断面の概略図を図３５に示す。熱電変換モジュール１３は、低温チャンバ１１Ｂの１つの側面について４個のみを点線で描いており、４個以外は図示していない。さて、仮に冷水６５として湧き水を使用すると、土や砂が含まれており、低温チャンバ１１Ｂの底面に沈殿していき堆積物２４となる。
【００１３】
水７は低温チャンバ１１Ｂの壁面を冷却し、その壁面からの熱伝導により熱電変換モジュール１３の冷熱側を冷却する。しかし、堆積物２４が充分な量、存在すると、前記壁面と水７との接触面積が減り、また、堆積物２４は伝熱しにくいので、前記壁面の内、堆積物２４で覆われた部分は冷却されにくくなる。また、熱電変換モジュール１３の内、堆積物２４に対して前記壁面の裏側に配置された熱電変換モジュール１３（図３５に図示した４個においては、下側の２個が相当する）は、その近くの前記壁面があまり冷却されていないために、前記壁面から冷却されにくくなる。堆積物２４は時間経過とともに増えていき、堆積物２４の上面が実線位置から点線位置に上がるようになるので、堆積物２４が限界量まで堆積するまでは、熱電変換モジュール１３の冷熱側の温度は時間経過とともに高くなる。熱電変換モジュール１３の冷熱側の温度が高くなると、熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が低下する。
【００１４】
ところで、流入流路１６かそれより上流にフィルタを設置することで、土や砂の低温チャンバ１１Ｂへの流入を抑制できるが、フィルタの格子より小さい土や砂は、低温チャンバ１１Ｂの内部に流入して堆積する。また、フィルタを充分に機能させるには格子を充分に細かくする必要があり、圧力損失が大きくなるため、流入水８が充分に流れにくくなる。その上、フィルタを通過しなかった土や砂はフィルタ上流側の面に堆積し、圧力損失をさらに増やしそして目詰まりさせるので、流入水８が流れなくなる。なお、堆積物２４は土や砂とは限らず如何なる物質であっても同様の状態に到る。よって、フィルタを設置することは避けたい。
【００１５】
次に、第２の課題を図３３、図３４、図３６を用いて説明する。
【００１６】
図３３、図３４の説明は第１の課題での説明と同じである。低温チャンバ１１Ｂの断面の概略図を図３６に示す。熱電変換モジュール１３は、低温チャンバ１１Ｂの１つの側面について４個のみを点線で描いており、４個以外は図示していない。さて、仮に冷水６５として湧き水を使用すると、流入水８に気体が混入している場合がある。これは湧き水を大地から採取する時点で気体と一緒に採取されている場合もあるし、湧き水の静圧低下に伴い、湧き水に溶存していた物質が気体となって出現する場合もある。湧き水を高低差により搬送している場合では、湧き水配管途中の接続部から大気がリークインすることもある。低温チャンバ１１Ｂは流入流路１６より流路断面積が大きいため、水７の流速はより小さくなるので、水７より密度の小さい気体は流入流路１６から流入した後、重力方向上側へも流れていこうとする。よって、流入した気体が全て低温チャンバ１１Ｂから流出流路１７に押し出されるとは限らず、一部の気体は滞留気体３６として天井面に滞留する。
【００１７】
水７は低温チャンバ１１Ｂの壁面を冷却し、その壁面からの熱伝導により熱電変換モジュール１３の冷熱側を冷却する。しかし、滞留気体３６が充分な量、存在すると、前記壁面と水７との接触面積が減り、また、滞留気体３６は伝熱しにくいので、前記壁面の内、滞留気体３６で覆われた部分は冷却されにくくなる。また、熱電変換モジュール１３の内、滞留気体３６に対して前記壁面の裏側に配置された熱電変換モジュール１３（図３６に図示した４個においては、上側の２個が相当する）は、その近くの前記壁面があまり冷却されていないために、前記壁面から冷却されにくくなる。滞留気体３６は時間経過とともに増えていき、滞留気体３６の下面が実線位置から点線位置に下がるようになるので、滞留気体３６が限界量まで滞留するまでは、熱電変換モジュール１３の冷熱側の温度は時間経過とともに高くなる。熱電変換モジュール１３の冷熱側の温度が高くなると、熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が低下する。なお、流入流路１６にフィルタを設置する等して、気体の低温チャンバ１１Ｂへの流入を抑制することはできない。滞留気体３６は空気とは限らず如何なる物質であっても同様の状態に到る。
【００１８】
次に、第３の課題を図３３〜図３５を用いて説明する。
【００１９】
図３３の説明は第１の課題での説明と同じだが、高温チャンバ１１Ａを流通する高温流体である温水３８は大地からの温泉水である。高温チャンバ１１Ａの１つを取り出したときの概略図を図３４に示す。流入水８は流入流路１６を通って高温チャンバ１１Ａに流入し、高温チャンバ１１Ａの壁面から冷却された後、流出水９として流出経路１７を通って流出する。熱電変換モジュール１３は、高温チャンバ１１Ａの１つの側面について２個のみを点線で描いており、２個以外は図示していない。また、高温チャンバ１１Ａの断面の概略図を図３５に示す。熱電変換モジュール１３は、高温チャンバ１１Ａの１つの側面について４個のみを点線で描いており、４個以外は図示していない。さて、水７として温泉水を使用すると、湯の花が含まれている場合があり、高温チャンバ１１Ａの底面に沈殿していき堆積物２４となる。なお湯の花とは、温泉水の不溶性成分が析出した物である。
【００２０】
水７は高温チャンバ１１Ａの壁面を加熱し、その壁面からの熱伝導により熱電変換モジュール１３の温熱側を加熱する。しかし、堆積物２４が充分な量、存在すると、前記壁面と水７との接触面積が減り、また、堆積物２４は伝熱しにくいので、前記壁面の内、堆積物２４で覆われた部分は加熱されにくくなる。また、熱電変換モジュール１３の内、堆積物２４に対して前記壁面の裏側に配置された熱電変換モジュール１３（図３２に図示した４個においては、下側の２個が相当する）は、その近くの前記壁面があまり加熱されていないために、前記壁面から加熱されにくくなる。堆積物２４は時間経過とともに増えていき、堆積物２４の上面が実線位置から点線位置に上がるようになるので、堆積物２４が限界量まで堆積するまでは、熱電変換モジュール１３の温熱側の温度は時間経過とともに低くなる。熱電変換モジュール１３の温熱側の温度が低くなると、熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が低下する。
【００２１】
ところで、流入流路１６にフィルタを設置することで、湯の花の高温チャンバ１１Ａへの流入を抑制できるが、第１の課題での説明と同様に、フィルタを設置することは避けたい。
【００２２】
次に、第４の課題を図３３、図３４、図３６を用いて説明する。
【００２３】
図３３の説明は第１の課題での説明と同じだが、高温チャンバ１１Ａを流通する高温流体である温水３８は大地からの温泉水である。高温チャンバ１１Ａの１つを取り出したときの概略図を図３４に示す。また、高温チャンバ１１Ａの断面の概略図を図３６に示す。熱電変換モジュール１３は、高温チャンバ１１Ａの１つの側面について４個のみを点線で描いており、４個以外は図示していない。さて、温水３８として温泉水を使用すると、流入水８に気体が混入している場合がある。これは温泉水を大地から採取する時点で気体と一緒に採取されている場合もあるし、温泉水の静圧低下に伴い、温泉水に溶存していた物質が気体となって出現する場合もある。温泉水を高低差により搬送している場合では、温泉水配管途中の接続部から大気がリークインすることもある。高温チャンバ１１Ａは流入流路１６より流路断面積が大きいため、水７の流速はより小さくなるので、水７より密度の小さい気体は流入流路１６から流入した後、重力方向上側へも流れていこうとする。よって、流入した気体が全て高温チャンバ１１Ａから流出流路１７に押し出されるとは限らず、一部の気体は滞留気体３６として天井面に滞留する。
【００２４】
水７は高温チャンバ１１Ａの壁面を加熱し、その壁面からの熱伝導により熱電変換モジュール１３の温熱側を加熱する。しかし、滞留気体３６が充分な量、存在すると、前記壁面と水７との接触面積が減り、また、滞留気体３６は伝熱しにくいので、前記壁面の内、滞留気体３６で覆われた部分は加熱されにくくなる。また、熱電変換モジュール１３の内、滞留気体３６に対して前記壁面の裏側に配置された熱電変換モジュール１３（図３６に図示した４個においては、上側の２個が相当する）は、その近くの前記壁面があまり加熱されていないために、前記壁面から加熱されにくくなる。滞留気体３６は時間経過とともに増えていき、滞留気体３６の下面が実線位置から点線位置に下がるようになるので、滞留気体３６が限界量まで滞留するまでは、熱電変換モジュール１３の温熱側の温度は時間経過とともに低くなる。熱電変換モジュール１３の温熱側の温度が低くなると、熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が低下する。なお、流入流路１６にフィルタを設置する等して、気体の高温チャンバ１１Ａへの流入を抑制することはできない。滞留気体３６は空気とは限らず如何なる物質であっても同様の状態に到る。
【００２５】
以上のことから、前記の第１〜第４の課題それぞれに対策を施して、発電量の低下を抑えることが望まれる。
【００２６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、発電量の低下を抑えることが可能な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】
【００２７】
一実施形態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を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及び低温チャンバとを具備し、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバに水を流通させる熱電発電装置において、前記高温チャンバまたは前記低温チャンバの底面または天井面から前記水を流出させることができるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、発電量の低下を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２】第２の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図３】第１、第２の実施形態を改善した構成の一例を示す概略図。
【図４】第３の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図５】第４の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図６】第５、第６の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図７】第７の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図８】第８の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図９】第９の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１０】第１０の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１１】第１１の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１２】第１２の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１３】第１３の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１４】第１４の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１５】第１５の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１６】第１６の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１７】第１７、第１８の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１８】第１９の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図１９】第２０の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２０】第２１の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２１】第２２の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２２】第２３の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２３】第２４の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２４】第２５の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２５】第２６の実施形態の熱電発電装置のチャンバ部分の構成を示す概略図。
【図２６】従来の熱電発電システムの概略構成を示す概念図。
【図２７】従来の熱電変換モジュールの配置の一例を示す図。
【図２８】従来の熱電変換モジュールの断面形状を示す図。
【図２９】従来のチャンバ構成を示す図。
【図３０】従来の熱電発電装置の全体構成を示す斜視図。
【図３１】従来の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時の構成を示す図。
【図３２】従来の熱電発電装置を上側から見た時の構成を示す図。
【図３３】従来の熱電発電システムのチャンバ部分の配列を示す概略図。
【図３４】従来の低温チャンバの概略図。
【図３５】従来技術の第１の課題を示す概略図。
【図３６】従来技術の第２の課題を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
＜第１の実施形態＞  （請求項１に対応）
第１の実施形態を図１を用いて説明する。ここでは、課題１を抱えた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、課題１を抱えた従来技術と異なる部分のみ説明する。
【００３２】
図１は、第１の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００３３】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【００３４】
低温チャンバ１１Ｂの底面に流出流路１７を設け、水７を流出流路１７から流出させるように構成する。このようにすれば、水７に含まれる固体物は流出水９とともに流出流路１７から流出するので、堆積物２４は堆積しないかあるいは充分に少なくなり、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００３５】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００３６】
高温チャンバ１１Ａの底面に流出流路１７を設け、水７を流出流路１７から流出させるように構成する。このようにすれば、従来なら課題３が発生する状況でも、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになり、発電量の低下が抑制される。
【００３７】
＜第２の実施形態＞  （請求項２に対応）
第２の実施形態を図２を用いて説明する。ここでは、課題２を抱えた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、課題２を抱えた従来技術と異なる部分のみ説明する。
【００３８】
図２は、第２の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００３９】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【００４０】
低温チャンバ１１Ｂの天井面に流出流路１７を設け、水７を流出流路１７から流出させるように構成する。このようにすれば、水７に含まれる気体は流出水９とともに流出流路１７から流出するので、気体は滞留しなくなり、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００４１】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００４２】
高温チャンバ１１Ａの天井面に流出流路１７を設け、水７を流出流路１７から流出させるように構成する。このようにすれば、従来なら課題４が発生する状況でも、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになり、発電量の低下が抑制される。
【００４３】
＜第３の実施形態＞  （請求項３、６〜９、１６に対応）
第３の実施形態を図３及び図４を用いて説明する。ここでは、課題１を抱えた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、課題１を抱えた従来技術と異なる部分のみ説明する。
【００４４】
図３は、第１、第２の実施形態を改善した構成の一例を示す概略図である。図４は、第３の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００４５】
まず、第１の実施形態において水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【００４６】
水７は高低差により流通しているが、湧き水の発生状況には変動があり、湧き水の発生が少なくて湧き水溜めからの取水位置が水面より下になることがある。この場合、流入流路１６から流入水８ではなく空気が流入していき、低温チャンバ１１Ｂが水７で満たされないで、全体あるいは充分な容積が空気になる。そのため、低温チャンバ１１Ｂの壁面が全くあるいは充分に冷却されない状態になり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が全くあるいは充分に冷却されない状態になる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が激しく低下する。また、湧き水の発生が回復しても、低温チャンバ１１Ｂ内部に入った空気は自然には抜けない。
【００４７】
前述の説明では第１の実施形態における水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００４８】
第１の実施形態において、水７は高低差により流通しているが、温泉水の発生状況には変動があり、温泉水の発生が少なくて温泉水溜めからの取水位置が水面より下になることがある。この場合、流入流路１６から流入水８ではなく空気が流入していき、高温チャンバ１１Ａが水７で満たされないで、全体あるいは充分な容積が空気になる。そのため、高温チャンバ１１Ａの壁面が全くあるいは充分に加熱されない状態になり、熱電変換モジュール１３の温熱側が全くあるいは充分に加熱されない状態になる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が小さくなり、発電量が激しく低下する。また、温泉水の発生が回復しても、高温チャンバ１１Ａ内部に入った空気は自然には抜けない。
【００４９】
さらに第１の実施形態の水７が湧き水、温泉水どちらであっても、流出流路９が底面にあると、水７が流出水９となる際、曲がり水流６４のように屈曲した流れとなるため、一部の熱電変換モジュール１３（図１では最も左上に位置した物）の近くは、水７が淀んでおり熱伝達率が低く伝熱量が小さい。そのため、当該熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されない状態になり発電量が低下する。
【００５０】
そこで、図３のように、流出流路１７を従来技術の図３５のようにした上で、一旦上方に屈曲させ、低温チャンバ１１Ｂあるいは高温チャンバ１１Ａの内部の水７より高い位置まで到達した後に下方に屈曲させれば、湧き水や温泉水の発生量が減っても、低温チャンバ１１Ｂあるいは高温チャンバ１１Ａの内部は水７で満たされ続け、大気が流入することはない。その上、大きな淀みが発生するような曲がり水流６４は存在しない。しかし、第１の実施形態の持つ課題は解決されるが、課題１、３は解決できない。
【００５１】
そこで、第３の実施形態では、図４のように、従来技術（図３５）における低温チャンバ１１Ｂの底面に底面抜き出し流路１８を設け、かつ底面抜き出し流路１８に開閉弁１９を設ける。熱電発電装置１は原則、開閉弁１９を全閉しておく。熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。
【００５２】
開閉弁１９の開閉動作を実施する第１、第２の基準を説明する。第１の基準では、開閉弁１９を第１の所定時間経過後に開き、第２の所定時間経過後に閉じることを繰り返す。この時、第１の所定時間とは堆積物２４が充分に堆積するのにかかる時間であり、第２の所定時間とは堆積物２４が充分に排出される時間であり、ともに事前に試してみることで時間値を定めておく。次に第２の基準を説明する。第２の基準では、開閉弁１９を、熱電発電装置１の発電出力が第１の所定値より低下したら開き、第２の所定値より上昇したら閉じる。第１、第２の所定値は事前に試してみて定めておく。
【００５３】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００５４】
また、第１、第２の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００５５】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００５６】
従来技術における高温チャンバ１１Ａの底面に底面抜き出し流路１８を設け、かつ底面抜き出し流路１８に開閉弁１９を設ける。熱電発電装置１は原則、開閉弁１９を全閉しておく。熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず高温チャンバ１１Ａに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、開閉弁１９の開閉動作を実施する第１、第２の基準は、前記と同じとする。これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００５７】
第１の実施形態と比較すると、湧き水や温泉水の発生量が減っても、低温チャンバ１１Ｂあるいは高温チャンバ１１Ａの内部は水７で満たされ続け、大気が流入することはない上、大きな淀みが発生するような曲がり水流６４は存在しないので、発電量は低下しない。流出水９は水利用先４８にて利用されるが、水利用先４８やそこに到るまでの流出水９の流路には充分な圧力損失があるので、第１の実施形態における土砂あるいは湯の花が流出していく流路は充分な圧力損失がある。それと比較すると第１の実施形態における底面抜き出し物３９の流路は、原則、外界への排出であるため圧力損失は小さく流量も大きくでき、堆積物２４を排出しやすい。
【００５８】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第１、第２の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００５９】
＜第４の実施形態＞  （請求項３、５、１６に対応）
第４の実施形態を図５を用いて説明する。ここでは、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３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００６０】
図５は、第４の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００６１】
第１の実施形態では開閉弁１９を開いた際、底面抜き出し物３９を外界に流出させるが、流速が充分に小さくて堆積物２４を排出しにくい場合がある。そこで、流出流路１７に流量調節弁３７を設置し、開閉弁１９を開く前には流量調節弁３７の開度を小さくし、開閉弁１９を閉じる前には流量調節弁３７の開度を戻す。流量調節弁３７の開度は全閉まで小さくしてもよい。
【００６２】
開閉弁１９が開かれている時は流量調節弁３７の開度が小さいため、流出水１７の流速が低下するが、底面抜き出し物３９の流速は大きくなり底面抜き出し物３９が流出しやすくなる。
【００６３】
さらに、図示していない自動制御装置により、流量調節弁３７の開度調節を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００６４】
＜第５の実施形態＞  （請求項３、１０、１２、１６に対応）
第５の実施形態を図６を用いて説明する。ここでは、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３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００６５】
図６は、第５の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００６６】
水７は湧き水である。低温チャンバ１１Ｂの側面に第１の温度センサ２５を設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図６中の点線は第１の温度センサ２５の信号線１組を束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図６のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、堆積物２４が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。堆積物２４が付近に存在しなくても、堆積物２４が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。
【００６７】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、第３の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第３、第４の基準を以下のように設ける。第３の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５が計測した温度値が第１の所定温度より大きくなったら開き、第２の所定時間経過後に閉じる。第４の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５が計測した温度値が第１の所定温度より高くなったら開き、第２の所定温度より低ければ閉じる。第１、第２の所定温度は事前に試してみて定めておく。なお、図６では温度センサは１個だが、何個設置してもよい。複数個設置した場合は、所定個数を事前に定めておき、所定個数以上の温度センサについて計測値と第１、第２の所定温度を比較して第３、第４の基準に適用する。
【００６８】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００６９】
また、第３、第４の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００７０】
＜第６の実施形態＞  （請求項３、１１、１３、１６に対応）
第６の実施形態を図６を用いて説明する。ここでは、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５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００７１】
図６は、第６の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００７２】
水７は温泉水である。高温チャンバ１１Ａの側面に第１の温度センサ２５を設置し、設置した位置における高温チャンバ１１Ａの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図６中の点線は第１の温度センサ２５の信号線１組を束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように高温チャンバ１１Ａより外側に取り出す。図６のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、堆積物２４が存在すると、その付近の壁面は加熱されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は低くなる。堆積物２４が付近に存在しなくても、堆積物２４が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は低くなっていく。
【００７３】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず高温チャンバ１１Ａに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、第４、第５の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第５、第６の基準を以下のように設ける。第５の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５が計測した温度値が第１の所定温度より小さくなったら開き、第２の所定時間経過後に閉じる。第６の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５が計測した温度値が第１の所定温度より低くなったら開き、第２の所定温度より高ければ閉じる。第１、第２の所定温度は事前に試してみて定めておく。なお、図６では温度センサは１個だが、何個設置してもよい。複数個設置した場合は、所定個数を事前に定めておき、所定個数以上の温度センサについて計測値と第１、第２の所定温度を比較して第５、第６の基準に適用する。
【００７４】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００７５】
また、第５、第６の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００７６】
＜第７の実施形態＞  （請求項３、１４、１５、１６に対応）
第７の実施形態を図７を用いて説明する。ここでは、第３〜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３〜第６の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００７７】
図７は、第７の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００７８】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【００７９】
低温チャンバ１１Ｂの側面に上下方向に異なる高さの位置の表面温度を計測するために、第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６をそれぞれ下の方、上の方に設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６の低温チャンバ１１Ｂの長手方向についての位置は、図７のように同じであるのが望ましいが、低温チャンバ１１Ｂの表面温度における流入流路１６に近い側と流出流路１７に近い側の温度差と比較して、堆積物２４の影響に起因する温度差の方が充分に大きいので、同じである必要はない。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図３中の点線２つは、第１の温度センサ２５の信号線１組と第２の温度センサ２６の信号線１組をそれぞれ束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図７のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、堆積物２４が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。堆積物２４が付近に存在しなくても、堆積物２４が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。それに対して第２の温度センサ２６の設置場所の温度は堆積物２４の影響を受けにくいために、計測温度値は変化がないか少ししか高くならない。そのため第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度の差は、大きくなっていく。
【００８０】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、第３〜第６の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第７、第８の基準を以下のように設ける。第７の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差が、第１の所定温度差より大きくなったら開き、第２の所定時間経過後に閉じる。第８の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差が、第１の所定温度差より大きくなったら開き、第２の所定温度差より小さくなったら閉じる。第１、第２の所定温度差は事前に試してみて定めておく。
【００８１】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００８２】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００８３】
高温チャンバ１１Ａの側面に上下方向に異なる高さの位置の表面温度を計測するために、第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６をそれぞれ下の方、上の方に設置する。低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、開閉弁１９の開閉動作を第７、第８の基準で実施する。これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００８４】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第７、第８の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００８５】
＜第８の実施形態＞  （請求項３、１４、１５、１６に対応）
第７の実施形態とは異なる第８の実施形態を図８を用いて説明する。ここでは、第３〜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３〜第７の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００８６】
図８は、第８の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００８７】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【００８８】
低温チャンバ１１Ｂの側面に上下方向に異なる高さの位置の表面温度を計測するために、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７を下の方に、第２の温度センサ２６を上の方に設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６、第３の温度センサ２７は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図８中の点線３つは、第１の温度センサ２５の信号線１組と第２の温度センサ２６の信号線１組と第３の温度センサ２７の信号線１組をそれぞれ束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図８のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、堆積物２４が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。堆積物２４が付近に存在しなくても、堆積物２４が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。それに対して第２の温度センサ２６の設置場所の温度は堆積物２４の影響を受けにくいために、計測温度値は変化がないか少ししか高くならない。そのため第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度の差は、大きくなっていく。
【００８９】
第３の温度センサ２７は第１の温度センサ２５の位置が同じ高さであったとしても、図８のように堆積物２４の堆積高さに分布があり、堆積物２４が第１の温度センサ２５の近くにあるが第３の温度センサ２７の近くにない場合だと、第１の温度センサ２５の計測温度値が高くなっても第３の温度センサ２７の計測温度値は高くならないか少ししか高くならない。そのため、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７がそれぞれ計測した温度の差は、大きくならないか少ししか大きくならない。仮に堆積物２４の堆積高さの分布が図８のようではなく、堆積物２４が第３の温度センサ２７の近くにあるが第１の温度センサ２５の近くにない場合だと、第３の温度センサ２７の計測温度値が高くなっても第１の温度センサ２５の計測温度値は高くならないか少ししか高くならない。なお、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７の低温チャンバ１１Ｂの長手方向についての位置は、図８のように異なるため、低温チャンバ１１Ｂの表面温度における流入流路１６に近い側と流出流路１７に近い側の温度差が現れるが、それと比較して、堆積物２４の影響に起因する温度差の方が充分に大きい。
【００９０】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、堆積物２４を底面抜き出し物３９として底面抜き出し流路１８から流出させる。この場合、第３〜第７の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第９、第１０の基準を以下のように設ける。第９の基準では、開閉弁１９を第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差と、第３の温度センサ２７と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差の内、少なくとも１つが、第１の所定温度差より大きくなったら開き、第２の所定時間経過後に閉じる。第１０の基準では、第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差と、第３の温度センサ２７と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度値の差の内、少なくとも一方が、第１の所定温度差より大きくなったら開き、第２の所定温度差より小さくなったら閉じる。第１、第２の所定温度差は事前に試してみて定めておく。なお、図８では下の方、上の方に設置した温度センサがそれぞれ２個、１個だが、それぞれ何個設置してもよい。複数個設置した場合は、上の方に設置した温度センサの計測値と下の方に設置した温度センサの計測値の組合せは多数あるのだが、複数個設置した場合は、所定組合せ数を事前に定めておき、所定組合せ数以上の組合せと第１、第２の所定温度を比較して第９、第１０の基準を適用する。
【００９１】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００９２】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【００９３】
高温チャンバ１１Ａに対して同様の構成とし、第９、第１０の基準を適用する。これにより熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００９４】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第９、第１０の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【００９５】
＜第９の実施形態＞  （請求項３、１７に対応）
第９の実施形態を図９を用いて説明する。ここでは、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３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００９６】
図９は、第９の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【００９７】
開閉弁１９を開いた際、底面抜き出し流路１８を通って流出する底面抜き出し物３９を目視できるように透明部分あり流路２８を設ける。図９では透明部分あり流路２８が、開閉弁１９より下流に位置しているが、上流に位置してもよい。開閉弁１９を開いた際に流出する底面抜き出し物３９は、水７と堆積物２４の混合物であるが、堆積物２４が充分に排出されると、堆積物２４がこれ以上排出されない状態になり、水７のみが排出されるようになる。第３〜第８の実施形態では、まだ排出している途中であっても開閉弁１９を閉じることもありえるが、それとは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第１１の基準を以下のように設ける。開閉弁１９を開く基準は第１〜第１０の基準のどれかとし、閉じる基準は、底面抜き出し物３９に堆積物２４が混在しないことを目視したら、開閉弁１９を閉じることとする。
【００９８】
これにより堆積物２４が確実に全部あるいは充分に多く排出されると、水７が湧き水である場合は、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになるし、水７が温泉水である場合は、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【００９９】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第１１の基準により、堆積物２４を排出可能量の全てを排出させるように開閉弁１９を開閉動作することができる。
【０１００】
＜第１０の実施形態＞  （請求項３、１９、２１に対応）
第１０の実施形態を図１０を用いて説明する。ここでは、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３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１０１】
図１０は、第１０の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１０２】
水７は湧き水、温泉水どちらであってもよい。開閉弁１９を開いた際、底面抜き出し物３９が流出する底面抜き出し流路１８とは別に、第２の開閉弁４６を開いた際、第２の底面抜き出し物４７が流出する第２の底面抜き出し流路４５を設ける。この時、水７の流れに関して、底面におけるより下流側に底面抜き出し流路１８を、より上流側に第２の底面抜き出し流路４５を設ける。
【０１０３】
第３の実施形態にて開閉弁１９を開いた際に流出する底面抜き出し物３９は、水７と堆積物２４の混合物であるが、堆積物２４が充分に排出されると、堆積物２４がこれ以上排出されない状態になり、水７のみが排出されるようになる。この時、堆積物２４の性状や水７の流れ状態によっては、底面抜き出し流路１８から遠い場所にて堆積物２４が排出されずに充分に残る場合がある。開閉弁１９を開く直前と比較すると、発電量は増加しているが、堆積物２４が全く堆積していない状態と比較すると、残った堆積物２４の存在のために発電量は少ない。なお、第１の実施形態でも流出流路１７から遠い場所にて堆積物２４が排出されずに充分に残る場合があり、残った堆積物２４の存在のために発電量は少ない。
【０１０４】
そこで、第１０の実施形態では、開閉弁１９を開き底面抜き出し物３９を充分に排出させて堆積物２４が図１０のような状態になった後、開閉弁１９を閉じ、第２の開閉弁４６を開く。あるいは開閉弁１９と第２の開閉弁４６を同時に開く。これにより、開閉弁１９に遠い場所に堆積した堆積物２４も全部あるいは充分に多く排出される。水７が湧き水である場合は、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになるし、水７が温泉水である場合は、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１０５】
図１０では底面抜き出し流路の機能を持つ流路は２箇所に設けられているが３箇所以上でもよい。また、第１０の実施形態の技術は第３〜第９の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。この場合、２箇所設けられた当該流路にそれぞれ設けられた開閉弁の開閉動作を実施する基準は前記第１〜第１１の基準のいずれかとする。開閉弁を複数同時に開かない場合は、開閉弁を１つずつ順番に開く。なお、開閉弁を複数同時に開く場合より１つのみ開いた場合の方が、底面抜き出し物の流速が大きいので、堆積物２４を流出させやすい。ここで言う底面抜き出し物とは、開閉弁１９のみ開いた時は底面抜き出し物３９であり、第２の開閉弁４６のみ開いた時は第２の底面抜き出し物４７である。
【０１０６】
＜第１１の実施形態＞  （請求項３、１４、１５、１９、２１に対応）
第１１の実施形態を図１１を用いて説明する。ここでは、第８、第１１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８、第１１の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１０７】
図１１は、第１１の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１０８】
水７は湧き水、温泉水どちらであってもよい。第１１の実施形態では、第８の実施形態の技術と第１０の実施形態の技術とを組み合わせて実施する。これにより、第８の実施形態と第１０の実施形態の両方の効果が得られる。図１１では底面抜き出し流路は２箇所に設けられているが３箇所以上でもよい。また、第１１の実施形態の技術は第３〜第９の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０１０９】
＜第１２の実施形態＞  （請求項３、２２に対応）
第１２の実施形態を図１２を用いて説明する。ここでは、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３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１０】
図１２は、第１２の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１１１】
大地からの湧き水は、洗浄、冷却、植物用、等に利用されるが、流入水８が湧き水ならば当然、流出水９は湧き水の組成のままであり、同様に利用できる。温泉水は入浴、洗浄、加熱、等に利用されるが、流入水８が温泉水ならば当然、流出水９は温泉水の組成のままであり、同様に利用できる。底面抜き出し物３９は水７と堆積物２４の混合物であるため、底面抜き出し物３９を河川などに廃棄すると、底面抜き出し物３９に含まれる水７の分だけ、利用できる流出水９の総量が減ってしまう。そこで、第１２の実施形態では、底面抜き出し流路１８を流出流路１７に接続し、開閉弁１９を開いた際、底面抜き出し流路１８を通って流出する底面抜き出し物３９を、流出流路１７内の合流地点２９にて流出水９に合流させ、合流水３０とする。合流地点２９は、水７が湧き水であれば低温排出用ヘッダ４２Ｂでもよく、水７が温泉水であれば高温排出用ヘッダ４２Ａでもよい。
【０１１２】
これにより、底面抜き出し物２４に含まれる水７も、合流水３０に合流させることで流出水９と同様に、利用可能となる。第１２の実施形態の技術は第３〜第１１の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０１１３】
＜第１３の実施形態＞  （請求項３、２２、２３に対応）
第１３の実施形態を図１３を用いて説明する。ここでは、第３、第１２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３、第１２の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１４】
図１３は、第１３の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１１５】
第３の実施形態における底面抜き出し物３９の流路は、原則、外界への排出であるため圧力損失は小さく流量も大きくでき、堆積物２４を排出しやすいが、第１２の実施形態では、底面抜き出し物３９は流出水９と合流した合流水３０として水利用先４８にて利用されるため、水利用先４８やそこに到るまでに充分な圧力損失があるので、より排出しにくい。そこで第６の実施形態にて流出流路１７にて、合流地点２９より上流に流量調節弁３７を具備し、開閉弁１９を開く前に流量調節弁３７の開度を小さくし、開閉弁１９を閉じる前には流量調節弁３７の開度を戻す。
【０１１６】
流量調節弁１７の開度が小さいと、流出水９は流出しにくくなるが、底面抜き出し物３９は流出しやすくなり、堆積物２４が排出しやすくなる。
【０１１７】
さらに、図示していない自動制御装置により、流量調節弁３７の開度調節を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１１８】
＜第１４の実施形態＞  （請求項３、２２、２４に対応）
第１４の実施形態を図１４を用いて説明する。ここでは、第３、第１２、第１３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３、第１２、第１３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１９】
図１４は、第１４の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１２０】
底面抜き出し流路１８はタンク５４の天井面に接続されており、底面抜き出し物３９をタンク５４へ流入させる。別のチャンバの底面に別チャンバ底面抜き出し流路５２が設置されている場合は、別チャンバ底面抜き出し流路５２もタンク５４の天井面に接続されており、そこを流れる別チャンバ底面抜き出し物５３をタンク５４へ流入させる。ただし、流出水９と別チャンバ流出水５０が、どちらも湧き水であるかあるいはどちらも温泉水である必要がある。別チャンバ底面抜き出し流路５２は何本でもよく、それぞれ別チャンバ開閉弁６７が設けられている。さらに、タンク５４の天井面にて、底面抜き出し流路１８や別チャンバ底面抜き出し流路５２と充分に離れた場所にタンク流出流路６６を設置し、その流路に第３の開閉弁５６を設置する。開閉弁１９と０個以上である別チャンバ開閉弁６７の内、少なくとも１つが開いている時、第３の開閉弁５６は開き、底面抜き出し物３９と別チャンバ底面抜き出し物５３の内、流路が開いている物はタンク５４に流入する。タンク５４に流体が流れている時、タンク５４は容積が大きいので流速が小さくなるため、底面抜き出し物３９と別チャンバ底面抜き出し物５３が含んでいる固体物は沈降していき、タンク５４の底部に沈殿し第２の堆積物５５となる。流入した物の内、第２の堆積物５５を除く大部分は、タンク流出水５１としてタンク流出流路６６から流出する。そしてタンク流出流路６６を流出流路１７に接続し、タンク流出水５１を、流出流路１７内の合流地点２９にて流出水９に合流させ、合流水３０とする。この時、別チャンバ流出流路４９を流出流路１７に接続して、別チャンバ流出水５０を合流地点２９にて合流させてもよい。合流地点２９は、水７が湧き水であれば低温排出用ヘッダ４２Ｂでもよく、水７が温泉水であれば高温排出用ヘッダ４２Ａでもよい。開閉弁１９と０個以上である別チャンバ開閉弁６７の全てが閉じている時、第３の開閉弁５６は閉じる。この時、タンク５４内の流体は流れていないため、流体が含んでいる固体は重力で沈降していき、タンク５４の底部に沈殿し第２の堆積物５５となる。第２の堆積物５５が充分に溜まったら、熱電発電装置１を停止させ、タンク蓋５７を開いて人力により第２の堆積物５５を外部へ排出する。
【０１２１】
これにより、水利用先４８で利用する合流水３０に含んでいる固体物がより少なくなり、利用しやすくなる。
【０１２２】
なお、低温チャンバ１１Ｂや高温チャンバ１１Ａより上流にタンク５４を設けて、含んでいる固体物を減らしてから流入水８を流入させることは可能だが、流入水８はまだ固体物を含んでおり堆積物２４は堆積していくので、第１、３の課題は解決できない。また、流入前に、冷熱や温熱を保有している固体物を分離したり、熱リークの大きい表面積の大きな構成物を設けると、冷熱、温熱の利用の観点からは不利である。
【０１２３】
＜第１５の実施形態＞  （請求項４、６〜９、１６に対応）
第１５の実施形態を図１５を用いて説明する。ここでは、課題２を抱えた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、課題２を抱えた従来技術と異なる部分のみ説明する。
【０１２４】
図１５は、第１５の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１２５】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【０１２６】
第２の実施形態では、流出流路９が天井面にあると、水７が流出水９となる際、曲がり水流６４のように屈曲した流れとなるため、一部の熱電変換モジュール１３（図２では最も左下に位置した物）の近くは、水７が淀んでおり熱伝達率が低く伝熱量が小さい。そのため、当該熱電変換モジュール１３の温冷熱側が充分に加熱されない状態になり発電量が低下する。
【０１２７】
そこで、第１５の実施形態では、図１５のように、従来技術における低温チャンバ１１Ｂの天井面に天井抜き出し流路３５を設け、かつ天井抜き出し流路３５に開閉弁１９を設ける。熱電発電装置１は原則、開閉弁１９を全閉しておく。熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。
【０１２８】
開閉弁１９の開閉動作を実施する第１、第２の基準を説明する。第１の基準では、開閉弁１９を第１の所定時間経過後に開き、第２の所定時間経過後に閉じることを繰り返す。この時、第１の所定時間とは滞留気体３６が充分に滞留するのにかかる時間であり、第２の所定時間とは滞留気体３６が充分に排出される時間であり、ともに事前に試してみることで時間値を定めておく。次に第２の基準を説明する。第２の基準では、開閉弁１９を、熱電発電装置１の発電出力が第１の所定値より低下したら開き、第２の所定値より上昇したら閉じる。第１、第２の所定値は事前に試してみて定めておく。
【０１２９】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１３０】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【０１３１】
従来技術における高温チャンバ１１Ａの天井面に天井抜き出し流路３５を設け、かつ天井抜き出し流路３５に開閉弁１９を設ける。熱電発電装置１は原則、開閉弁１９を全閉しておく。熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず高温チャンバ１１Ａに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、開閉弁１９の開閉動作を実施する第１、第２の基準は、前記と同じとする。
【０１３２】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１３３】
第２の実施形態と比較すると、湧き水、温泉水どちらであっても曲がり水流６４は存在しないので、発電量は低下しない。流出水９は水利用先４８にて利用される。温泉水であれば、流入水８より流出水９は温度低下しているが、入浴用や食物加熱に利用でき、湧き水であれば、流入水８より流出水９は温度上昇しているが冷却用途に利用できる。また湧き水、温泉水ともに洗浄に利用できる。さて水利用先４８やそこに到るまでの流出水９の流路には充分な圧力損失があるので、第２の実施形態における気体の抜き出し流路は充分な圧力損失がある。それと比較すると第１５の実施形態における天井抜き出し物３９の流路は、原則、外界への排出であるため圧力損失は小さく流量も大きくでき、滞留気体３６を排出しやすい。
【０１３４】
また、第１、第２の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１３５】
なお、第１５の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１３６】
＜第１６の実施形態＞  （請求項４、５、１６に対応）
第１６の実施形態を図１６を用いて説明する。ここでは、第１５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１５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１３７】
図１６は、第１６の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１３８】
第１５の実施形態では開閉弁１９を開いた際、天井抜き出し物４０を外界に流出させるが、外界の流体が天井抜き出し流路３５を通って低温チャンバ１１Ｂに流入する場合がある。例えば、外界が大気でかつ高低差を用いて水７を搬送する場合である。そこで、流出流路１７に流量調節弁３７を設置し、開閉弁１９を開く前には流量調節弁３７の開度を小さくし、開閉弁１９を閉じる前には流量調節弁３７の開度を戻す。流量調節弁３７の開度は全閉まで小さくしてもよい。
【０１３９】
開閉弁１９が開かれている時は流量調節弁３７の開度が小さいため、流出水１７の流速が低下し、外界から流体、例えば大気が低温チャンバ１１Ｂに流入せず、外界へ滞留気体３６が流出されるようになる。
【０１４０】
さらに、図示していない自動制御装置により、流量調節弁３７の開度調節を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１４１】
なお、第１６の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１４２】
＜第１７の実施形態＞  （請求項４、１０、１２、１６に対応）
第１６の実施形態を図１７を用いて説明する。ここでは、第１５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１５、第１６の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１４３】
図１７は、第１７の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１４４】
水７は湧き水である。低温チャンバ１１Ｂの側面にて天井近くに第１の温度センサ２５を設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図１７中の点線は第１の温度センサ２５の信号線１組を束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図１７のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、滞留気体３６が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。滞留気体３６が付近に存在しなくても、滞留気体３６が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。
【０１４５】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、第１５の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第３、４の基準を、第５の実施形態で説明した第３、４の基準と同じとして設ける。
【０１４６】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１４７】
また、第３、４の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１４８】
なお、第１７の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１４９】
＜第１８の実施形態＞  （請求項４、１１、１３、１６に対応）
第１８の実施形態を図１７を用いて説明する。ここでは、第１７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１７の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１５０】
図１７は、第１８の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１５１】
水７は温泉水である。高温チャンバ１１Ａの側面にて天井近くに第１の温度センサ２５を設置し、設置した位置における高温チャンバ１１Ａの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図１７中の点線は第１の温度センサ２５の信号線１組を束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように高温チャンバ１１Ａより外側に取り出す。図１７のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、滞留気体３６が存在すると、その付近の壁面は加熱されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は低くなる。滞留気体３６が付近に存在しなくても、滞留気体３６が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は低くなっていく。
【０１５２】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず高温チャンバ１１Ａに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、開閉弁１９の開閉動作を実施する第５、第６の基準を、第６の実施形態で説明した第５、第６の基準と同じとして設ける。
【０１５３】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１５４】
また、第３、４の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１５５】
なお、第１８の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１５６】
＜第１９の実施形態＞  （請求項４、１４、１５、１６に対応）
第１９の実施形態を図１８を用いて説明する。ここでは、第１５、第１７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１５、第１７の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１５７】
図１８は、第１９の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１５８】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【０１５９】
低温チャンバ１１Ｂの側面に上下方向にて、第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６をそれぞれ天井近く、天井近く以外に設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６の低温チャンバ１１Ｂの長手方向についての位置は、図１８のように同じであるのが望ましいが、低温チャンバ１１Ｂの表面温度における流入流路１６に近い側と流出流路１７に近い側の温度差と比較して、滞留気体３６の影響に起因する温度差の方が充分に大きいので、同じである必要はない。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図１８中の点線２つは、第１の温度センサ２５の信号線１組と第２の温度センサ２６の信号線１組をそれぞれ束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図１８のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、滞留気体３６が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。滞留気体３６が付近に存在しなくても、滞留気体３６が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。それに対して第２の温度センサ２６の設置場所の温度は滞留気体３６の影響を受けにくいために、計測温度値は変化がないか少ししか高くならない。そのため第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度の差は、大きくなっていく。
【０１６０】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【０１６１】
低温チャンバ１１Ｂの側面に上下方向にて、第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６をそれぞれ天井近く、天井近く以外に設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６の低温チャンバ１１Ｂの長手方向についての位置は、図１８のように同じであるのが望ましいが、低温チャンバ１１Ｂの表面温度における流入流路１６に近い側と流出流路１７に近い側の温度差と比較して、滞留気体３６の影響に起因する温度差の方が充分に大きいので、同じである必要はない。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図１８中の点線２つは、第１の温度センサ２５の信号線１組と第２の温度センサ２６の信号線１組をそれぞれ束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図１８のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、滞留気体３６が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。滞留気体３６が付近に存在しなくても、滞留気体３６が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。それに対して第２の温度センサ２６の設置場所の温度は滞留気体３６の影響を受けにくいために、計測温度値は変化がないか少ししか高くならない。そのため第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度の差は、大きくなっていく。
【０１６２】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、第１５、第１７の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第７、８の基準を第７の実施形態で説明した第７、８の基準と同じとして設ける。
【０１６３】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１６４】
これにより堆積物２４が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１６５】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【０１６６】
高温チャンバ１１Ａの側面に上下方向に異なる高さの位置の表面温度を計測するために、第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６をそれぞれ下の方、上の方に設置する。高温チャンバ１１Ａに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、開閉弁１９の開閉動作を第７、８の基準で実施する。
【０１６７】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１６８】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第７、８の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１６９】
なお、第１９の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１７０】
＜第２０の実施形態＞  （請求項４、１４、１５、１６に対応）
第１９の実施形態とは異なる第２０の実施形態を図１９を用いて説明する。ここでは、第１５〜第１９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１５〜第１９の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１７１】
図１９は、第２０の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１７２】
まず、水７が湧き水であるとした場合を説明する。
【０１７３】
低温チャンバ１１Ｂの側面に上下方向にて、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７を天井近くに、第２の温度センサ２６を天井近く以外に設置し、設置した位置における低温チャンバ１１Ｂの表面温度を計測する。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６、第３の温度センサ２７は例えば熱電対であり、熱電変換モジュール１３と干渉しない位置に設置する。図１９中の点線３つは、第１の温度センサ２５の信号線１組と第２の温度センサ２６の信号線１組と第３の温度センサ２７の信号線１組をそれぞれ束ねたケーブルであり、熱電変換モジュール１３と干渉しないように低温チャンバ１１Ｂより外側に取り出す。図１９のように第１の温度センサ２５が設置している位置について前記壁面の裏側の位置付近に、滞留気体３６が存在すると、その付近の壁面は冷却されにくいので第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなる。滞留気体３６が付近に存在しなくても、滞留気体３６が増えていくに従い、第１の温度センサ２５の計測温度値は高くなっていく。それに対して第２の温度センサ２６の設置場所の温度は滞留気体３６の影響を受けにくいために、計測温度値は変化がないか少ししか高くならない。そのため第１の温度センサ２５と第２の温度センサ２６がそれぞれ計測した温度の差は、大きくなっていく。
【０１７４】
第３の温度センサ２７は第１の温度センサ２５の位置が同じ高さであったとしても、図１９のように低温チャンバ１１Ｂが水平から充分に傾斜しており、滞留気体３６が第１の温度センサ２５の近くにあるが第３の温度センサ２７の近くにない場合だと、第１の温度センサ２５の計測温度値が高くなっても第３の温度センサ２７の計測温度値は高くならないか少ししか高くならない。そのため、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７がそれぞれ計測した温度の差は、大きくならないか少ししか大きくならない。仮に低温チャンバ１１Ｂの傾斜が図１９のようではなく、滞留気体３６が第３の温度センサ２７の近くにあるが第１の温度センサ２５の近くにない場合だと、第３の温度センサ２７の計測温度値が高くなっても第１の温度センサ２５の計測温度値は高くならないか少ししか高くならない。なお、第１の温度センサ２５と第３の温度センサ２７の低温チャンバ１１Ｂの長手方向についての位置は、図１９のように異なるため、低温チャンバ１１Ｂの表面温度における流入流路１６に近い側と流出流路１７に近い側の温度差が現れるが、それと比較して、滞留気体３６の影響に起因する温度差の方が充分に大きい。
【０１７５】
さて、熱電発電装置１の運転中、停止中に関わらず低温チャンバ１１Ｂに流入水８が流入している時に、開閉弁１９を開き、滞留気体３６を天井抜き出し物４０として天井抜き出し流路３５から流出させる。この場合、第１５、第１７〜第１９の実施形態とは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第９、１０の基準を第８の実施形態で説明した第９、１０の基準と同じとして設ける。なお、第２０の実施形態では下の方、上の方に設置した温度センサがそれぞれ２個、１個だが、それぞれ何個設置してもよい。
【０１７６】
これにより滞留気体３６が全部あるいは充分に多く排出されると、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１７７】
前述の説明では水７が湧き水であるとしたが、次に、水７が温泉水であるとした場合を説明する。
【０１７８】
高温チャンバ１１Ａに対して同様の構成とし、第９、１０の基準を適用する。これにより熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１７９】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第９、１０の基準により、開閉弁１９の開閉動作の判断が可能になる。さらに、図示していない自動制御装置により、この開閉動作を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。
【０１８０】
なお、第２０の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１８１】
＜第２１の実施形態＞  （請求項４、１８に対応）
第２１の実施形態を図２０を用いて説明する。ここでは、第１５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１５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１８２】
図２０は、第２１の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１８３】
開閉弁１９を開いた際、天井抜き出し流路３５を通って流出する天井抜き出し物４０を目視できるように透明部分あり流路２８を設ける。図２０では透明部分あり流路２８が、開閉弁１９より下流に位置しているが、上流に位置してもよい。開閉弁１９を開いた際に流出する天井抜き出し物４０は、水７と滞留気体３６の混合物であるが、滞留気体３６が充分に排出されると、滞留気体３６がこれ以上排出されない状態になり、水７のみが排出されるようになる。第１５、第１７〜第２０の実施形態では、まだ排出している途中であっても開閉弁１９を閉じることもありえるが、それとは異なり、開閉弁１９の開閉動作を実施する第１１の基準を以下のように設ける。開閉弁１９を開く基準は第１〜１０の基準のどれかとし、閉じる基準は、天井抜き出し物４０に気体が混在しないことを目視したら、開閉弁１９を閉じることとする。
【０１８４】
これにより滞留気体３６が確実に全部あるいは充分に多く排出されると、水７が湧き水である場合は、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになるし、水７が温泉水である場合は、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１８５】
また、水７が湧き水、温泉水どちらであっても第１１の基準により、滞留気体３６を排出可能量の全てを排出させるように開閉弁１９を開閉動作することができる。
【０１８６】
なお、第２１の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１８７】
＜第２２の実施形態＞  （請求項４、２０、２１に対応）
第２２の実施形態を図２１を用いて説明する。ここでは、第１５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１５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１８８】
図２１は、第２２の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１８９】
水７は湧き水、温泉水どちらであってもよい。開閉弁１９を開いた際、天井抜き出し物４０が流出する天井抜き出し流路３５とは別に、第２の開閉弁４６を開いた際、第２の天井抜き出し物５９が流出する第２の天井抜き出し流路５８を設ける。この時、水７の流れに関して、天井面におけるより下流側に天井抜き出し流路３５を、より上流側に第２の天井抜き出し流路５８を設ける。
【０１９０】
第１５の実施形態にて開閉弁１９を開いた際に流出する天井抜き出し物４０は、水７と滞留気体３６の混合物であるが、滞留気体３６が充分に排出されると、滞留気体３６がこれ以上排出されない状態になり、水７のみが排出されるようになる。この時、低温チャンバ１１Ｂまたは高温チャンバ１１Ａの水平からの傾斜や水７の流れ状態によっては、天井抜き出し流路３５から遠い場所にて滞留気体３６が排出されずに充分に残る場合がある。開閉弁１９を開く直前と比較すると、発電量は増加しているが、滞留気体３６が全く滞留していない状態と比較すると、残った滞留気体３６の存在のために発電量は少ない。なお、第２の実施形態でも流出流路１７から遠い場所にて滞留気体３６が排出されずに充分に残る場合があり、残った滞留気体３６の存在のために発電量は少ない。
【０１９１】
そこで、第２２の実施形態では、開閉弁１９を開き天井抜き出し物４０を充分に排出させて滞留気体３６が図２１のような状態になった後、開閉弁１９を閉じ、第２の開閉弁４６を開く。あるいは開閉弁１９と第２の開閉弁４６を同時に開く。これにより、開閉弁１９に遠い場所に滞留した滞留気体３６も全部あるいは充分に多く排出される。水７が湧き水である場合は、低温チャンバ１１Ｂの壁面が充分に冷却されるようになり、熱電変換モジュール１３の冷熱側が充分に冷却されるようになるし、水７が温泉水である場合は、高温チャンバ１１Ａの壁面が充分に加熱されるようになり、熱電変換モジュール１３の温熱側が充分に加熱されるようになる。そして熱電変換モジュール１３の温熱側と冷熱側の温度差が大きくなり、発電量の低下が抑制される。
【０１９２】
図２１では天井抜き出し流路の機能を持つ流路は２箇所に設けられているが３箇所以上でもよい。また、第２２の実施形態の技術は第１４〜第２１の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。この場合、２箇所設けられた当該流路にそれぞれ設けられた開閉弁の開閉動作を実施する基準は前記第１〜第９、第１１の基準のいずれかとする。開閉弁を複数同時に開かない場合は、開閉弁を１つずつ順番に開く。なお、開閉弁を複数同時に開く場合より１つのみ開いた場合の方が、天井抜き出し物の流速が大きいので、滞留気体３６を流出させやすい。ここで言う天井抜き出し物とは、開閉弁１９のみ開いた時は天井抜き出し物４０であり、第２の開閉弁４６のみ開いた時は第２の天井抜き出し物５９である。
【０１９３】
なお、第２２の実施形態の技術は、第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施することができる。
【０１９４】
＜第２３の実施形態＞  （請求項４、１４、１５、２０、２１に対応）
第２３の実施形態を図２２を用いて説明する。ここでは、第１５、第２２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１５、第２２の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１９５】
図２２は、第２３の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１９６】
水７は湧き水、温泉水どちらであってもよい。第２３の実施形態では、第１５の実施形態の技術と第２２の実施形態の技術とを組み合わせて実施する。これにより、第１５の実施形態と第２２の実施形態の両方の効果が得られる。図２２では天井抜き出し流路の機能を持つ流路は２箇所に設けられているが３箇所以上でもよい。また、第２３の実施形態の技術は第３〜第１４の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０１９７】
＜第２４の実施形態＞  （請求項４、２２に対応）
第２４の実施形態を図２３を用いて説明する。ここでは、第１５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１５の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１９８】
図２３は、第２４の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０１９９】
大地からの湧き水は、洗浄、冷却、植物用、等に利用されるが、流入水８が湧き水ならば当然、流出水９は湧き水の組成のままであり、同様に利用できる。温泉水は入浴、洗浄、加熱、等に利用されるが、流入水８が温泉水ならば当然、流出水９は温泉水の組成のままであり、同様に利用できる。
【０２００】
天井抜き出し物４０は水７と滞留気体３６の混合物であるため、天井抜き出し物４０を河川などに廃棄すると、天井抜き出し物４０に含まれる水７の分だけ、利用できる流出水９の総量が減ってしまう。そこで、第２４の実施形態では、開閉弁１９を開いた際、天井抜き出し流路３５を通って流出する天井抜き出し物４０を、流出管１７の合流地点２９にて流出水９に合流させ、合流水３０とする。なお、第８の実施形態の技術を第１３の実施形態に組み合わせても、支障はない。合流地点２９は、水７が湧き水であれば低温排出用ヘッダ４２Ｂでもよく、水７が温泉水であれば高温排出用ヘッダ４２Ａでもよい。
【０２０１】
これにより、天井抜き出し物４０に含まれる水７も、合流水３０に合流させることで流出水９と同様に、利用可能となる。第２４の実施形態の技術は、第３〜第２３の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０２０２】
＜第２５の実施形態＞  （請求項４、２２、２３に対応）
第２５の実施形態を図２４を用いて説明する。ここでは、第１５、第２４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７、第１３の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０２０３】
図２４は、第２５の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０２０４】
第４の実施形態における天井抜き出し物４０の流路は、原則、外界への排出であるため圧力損失は小さく流量も大きくでき、天井抜き出し物４０を排出しやすいが、第２４の実施形態では、天井抜き出し物４０は流出水９と合流した合流水３０として水利用先４８にて利用されるため、水利用先４８やそこに到るまでに充分な圧力損失があるので、より排出しにくい。そこで第２５の実施形態にて流出流路１７にて、合流地点２９より上流に流量調節弁３７を具備し、開閉弁１９を開く前に流量調節弁３７の開度を小さくし、開閉弁１９を閉じる前には流量調節弁３７の開度を戻す。
【０２０５】
流量調節弁１７の開度が小さいと、流出水９は流出しにくくなるが、天井抜き出し物４０は流出しやすくなり、滞留気体３６が排出しやすくなる。
【０２０６】
さらに、図示していない自動制御装置により、流量調節弁３７の開度調節を実施してもよい。人間による手動操作を頻繁に実施するのは労働負荷が高いが、自動化により省力化される。第２５の実施形態の技術は、第３〜第２３の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０２０７】
＜第２６の実施形態＞  （請求項４、２２、２５に対応）
第２６の実施形態を図２５を用いて説明する。ここでは、第１５、第２４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１５、第２４の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０２０８】
図２５は、第２６の実施形態の熱電発電装置１のチャンバ部分の構成を示す概略図である。
【０２０９】
天井抜き出し流路３５はタンク５４の底面に接続されており、天井抜き出し物４０をタンク５４へ流入させる。別のチャンバの天井面に別チャンバ天井抜き出し流路６８が設置されている場合は、別チャンバ天井抜き出し流路６８もタンク５４の底面に接続されており、そこを流れる別チャンバ天井抜き出し物６９をタンク５４へ流入させる。ただし、流出水９と別チャンバ流出水５０が、どちらも湧き水であるかあるいはどちらも温泉水である必要がある。別チャンバ天井抜き出し流路６８は何本でもよく、それぞれ別チャンバ開閉弁６７が設けられている。さらに、タンク５４の底面にて、天井抜き出し流路３５や別チャンバ天井抜き出し流路６８と充分に離れた場所にタンク流出流路６６を設置する。タンク流出流路６６に第３の開閉弁５６を設置してもよいが、図２５では設置していない。流出流路１７にて、合流地点２９より上流に流量調節弁３７を設置してもよいが、図２５では設置していない。タンク５４の天井面にタンク抜き出し流路６２を設置し、その流路に第４の開閉弁６１を設置する。第４の開閉弁６１は原則全閉しておく。開閉弁１９と０個以上である別チャンバ開閉弁６７の内、少なくとも１つが開いている時、天井抜き出し物４０と別チャンバ天井抜き出し物６９の内、流路が開いている物はタンク５４に流入する。タンク５４に流体が流れている時、タンク５４は容積が大きいので流速が小さくなるため、天井抜き出し物４０と別チャンバ天井抜き出し物６９が含んでいる気体は浮上していき、タンク５４の天井部に滞留し第２の滞留気体６０となる。流入した物の内、第２の滞留気体６０を除く大部分は、タンク流出水５１としてタンク流出流路６６から流出する。そしてタンク流出流路６６を流出流路１７に接続し、タンク流出水５１を、流出流路１７内の合流地点２９にて流出水９に合流させ、合流水３０とする。この時、別チャンバ流出流路４９を流出流路１７に接続して、別チャンバ流出水５０を合流地点２９にて合流させてもよい。合流地点２９は、水７が湧き水であれば低温排出用ヘッダ４２Ｂでもよく、水７が温泉水であれば高温排出用ヘッダ４２Ａでもよい。第２の滞留気体６０が充分に溜まったら、熱電発電装置１を停止させ、第４の開閉弁６１を開いて第２の滞留気体６０を外部へ排出する。
【０２１０】
これにより、水利用先４８で利用する合流水３０に含んでいる気体がより少なくなり、利用しやすくなる。
【０２１１】
なお、低温チャンバ１１Ｂや高温チャンバ１１Ａより上流にタンク５４を設けて、含んでいる気体を減らしてから流入水８を流入させることは可能だが、流入前に、冷熱や温熱を保有している気体を分離したり、熱リークの大きい表面積の大きな構成物を設けると、冷熱、温熱の利用の観点からは不利である。第２６の実施形態の技術は、第３〜第２３の実施形態の技術と組み合わせて実施してもよい。
【０２１２】
以上詳述したように、各実施形態によれば、発電量の低下を抑えることが可能となる。
【０２１３】
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】
【０２１４】
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…表示機器、７…冷水、８…流入水、９…流出水、１０…シャーシ、１１…チャンバ、１１Ａ…高温チャンバ、１１Ｂ…低温チャンバ、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…高熱伝導材料、１６…流入流路、１７…流出流路、１８…底面抜き出し流路、１９…開閉弁、２０ａ，２０ｂ…電極、２１ａ，２１ｂ…絶縁板、２２ｓ，２２ｂ…半導体素子、２３ａ，２３ｂ…電極取出し口、２４…堆積物、２５…第１の温度センサ、２６…第２の温度センサ、２７…第３の温度センサ、２８…透明部分あり流路、２９…合流地点、３０…合流水、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、３５…天井抜き出し流路、３６…滞留気体、３７…流量調節弁、３８…温水、３９…底面抜き出し物、４０…天井抜き出し物、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、４５…第２の底面抜き出し流路、４６…第２の開閉弁、４７…第２の底面抜き出し物、４８…水利用先、４９…別チャンバ流出流路、５０…別チャンバ流出水、５１…タンク流出水、５２…別チャンバ底面抜き出し流路、５３…別チャンバ底面抜き出し物、５４…タンク、５５…第２の堆積物、５６…第３の開閉弁、５７…タンク蓋、５８…第２の天井抜き出し流路、５９…第２の天井抜き出し物、６０…第２の滞留気体、６１…第４の開閉弁、６２…タンク抜き出し流路、６３…タンク抜き出し気体、６４…曲がり水流、６５…冷水、６６…タンク流出流路、６７…別チャンバ開閉弁、６８…別チャンバ天井抜き出し流路、６９…別チャンバ天井抜き出し物。
【図１】
2015073400.tif 000003
【図２】
2015073400.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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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