(57)【要約】【課題】  温度差発電装置において、堆肥等の自己発酵熱有機素材から効率よく発電する。さらに、発電した電気によりモーターファンを駆動し、堆肥化の促進を図る。【解決手段】  堆肥の深部に温度差発電装置を埋設し、温感部材９と冷却部材２との間に熱電変換素子８をおき、冷却部材には冷却水を上部から供給し、熱電変換素子８の上面を冷却する。発生した電気により、モーターファン６を駆動し、空気吸入ホース５から堆肥外部より空気を吸入し、堆肥深部から空気を噴出させ、堆肥菌の活性化を行う事で堆肥化の促進と良質堆肥製造を可能とするシステム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温熱源を授与される受熱ブロックと冷熱源を供給される冷感ブロックとを接続分離可能に設け、該両ブロックの分離面のいずれかに熱電変換発電素子を埋め込んだ状態で、該両ブロックを接続して一体の発電ブロックに構成したことを特徴とする温度差発電装置。
【請求項２】
堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設したことを特徴とする請求項１記載の温度差発電装置。
【請求項３】
堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設すると共に堆肥等の自己発酵熱の誘起を促進する外気供給ファンを設けたことを特徴とする請求項２記載の温度差発電装置。
【請求項４】
ボイラー、ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したことを特徴とする請求項１記載の温度差発電装置。
【請求項５】
温感ブロックに熱電変換発電素子を組み込み、冷感ブロックに冷却水を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の温度差発電装置。
【請求項６】
冷感ブロックの冷却水の入り口側を高く出口側を低くしたことを特徴とする請求項５記載の温度差発電装置。
【請求項７】
冷感ブロック内において冷却水の流れを斜め横断若しくは迂回するようにして所定時間に亘って冷却滞留するように構成したことを特徴とする請求項５記載の温度差発電装置。
【請求項８】
温感ブロックを天然ゼオライトの焼成物で形成したことを特徴とする請求項１記載の温度差発電装置。
【請求項９】
温感ブロックを透水性の多孔質部材で形成したことを特徴とする請求項１記載の温度差発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子等の熱電変換発電素子を組み込んでなる温度差発電装置に関するものであり、殊に堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設するようにした場合には自然資源の有効活用が図れる温度差発電装置の提供ができるものである。
【背景技術】
【０００２】
ペルチェ素子等の熱電変換発電素子を組み込んだ発電装置は、例えば、特許文献１に示されるように筒状の部材の間に多数の熱電変換発電素子を位置させたものが提案されている。また、特許文献２に示されるように堆肥等の自己発酵熱誘起素材を活用するものは、発酵に伴う有機ガスを利用して発電するものが一般的であった。
【特許文献１】特許第３１６３２９０号公報
【特許文献２】特許第３３０３９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のものは発電効率に優れているが装置の組立加工性に相当の熟練と工夫を要する点があった。また特許文献２のものは装置が大型になり高価となる傾向にあった。
そこで、本特許出願人はこれらの課題を解決するために、堆肥等の自己発酵熱誘起素材を直接的に活用することを着想し、図７に示すように外枠７に収納した堆肥の発酵熱を伝達する筒状の伝達容器１４内で温水を発生させ、該伝達容器１４の上方にペルチェ素子等の熱電変換素子８を付設しその外方に冷却水貯水器１５を重合するようにしたものを開発して実験に至った。このものは発酵熱により水を温水にして、該温水を温熱源とするもので、一応の発電作用は現出したものの温熱源を効率良く吸収して発電に変換するための発電効率向上のために更に工夫が必要であることが判明した。
【０００４】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、組立性に優れて且つどのような使用状況においても発電効率の良い温度差発電装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述の課題解決のために、第一に、温熱源を授与される温感ブロックと冷熱源を供給される冷感ブロックとを接続分離可能に設け、該両ブロックの分離面のいずれかに熱電変換発電素子を埋め込んだ状態で、該両ブロックを接続して一体の発電ブロックに構成したことを特徴とし、発電ブロックの組立を簡単にしてコンパクトな構成にし、且つ熱電変換発電素子を埋め込んだ状態にすることで受熱効率を向上させて発生起電力の増大を図ることができる。
第二に、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設したことを特徴とし、堆肥等の熱源中を移動可能となり、熱伝導経路の距離を可及的に最小限とし、堆肥発酵熱を効率よく受熱可能として受熱効率を向上させた。
【０００６】
第三に、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設すると共に堆肥等の自己発酵熱の誘起を促進する外気供給ファンを設けたことを特徴とし、堆肥等の内部から空気の供給を行い、発酵の促進を可能とした。
第四に、ボイラー、ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したことを特徴とし、温度計による温度測定に伴う発電量の定量的測定を可能とした。
第五に、温感ブロックに熱電変換発電素子を組み込み、冷感ブロックに冷却水を供給するようにしたことを特徴とし、冷却水量を水量調整機で調整可能とし位置エネルギー利用の自然落下方式とした。
【０００７】
第六に、冷感ブロックの冷却水の入口側を高く出口側を低くしたことを特徴とし、冷却水の流れを位置エネルギーの落差を利用する事でスムーズにした。
第七に、冷感ブロック内において冷却水の流れを斜め横断若しくは迂回するようにして所定時間に亘って冷却滞留するように構成したことを特徴とし、冷却効率を上昇させた。
第八に、温感ブロックを天然ゼオライトの焼成物で形成したことを特徴とし、堆肥発酵熱を熱源とする遠赤外線効果による放射エネルギーを利用し、堆肥等の温度上昇を助長し、発酵促進を可能にした。
第九に、温感ブロックを透水性の多孔質部材で形成したことを特徴とし、堆肥からの熱伝導性を向上させた。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、構成が簡単で組立性に優れたコンパクトな発電ブロックを得て温熱源を効率よく吸収して電気に変換するための発電効率の向上を可能にした。
請求項２の発明によれば、発電ブロックを埋設する事により、堆肥等の断熱効果を利用するため、断熱材が不必要となり、発電効率の向上を可能にした。
請求項３の発明によれば、発電ブロックを埋設し、発電した電気により外気供給ファンを設ける事により、空気を堆肥内に外部から取り入れ、堆肥の発酵促進を可能にした。  
【０００９】
請求項４の発明によれば、ボイラー・ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したことで、多種の熱源を利用できる事を確認し、使用形態の多様性を示した。
請求項５の発明によれば、温感ブロックは熱源を吸収し、一方の冷感ブロックへは貯水タンク内の冷却水を水量調整機により調整可能とし、ペルチェ素子の上面に冷却水を通過させ、冷却効率の上昇を可能とした。  
請求項６の発明によれば、冷感ブロック内の冷却水貯水部を移動する冷却水に対し、入口と出口に高低落差を設け、冷却水の滞留防止を可能とした。
【００１０】
請求項７の発明によれば、冷却水がペルチェ素子上面の冷却部を斜め横断する事で、冷却水の通過面積を大きくし、冷却効果の向上を可能とした。
請求項８の説明によれば、温感ブロックを天然ゼオライトの焼成物で形成した事により、天然ゼオライトの遠赤外線効果を利用し、堆肥温度の上昇に寄与する事を可能とした。
請求項９の発明によれば、温感ブロックを透水性の多孔質部材で形成したことで、温熱源が水又は水蒸気である場合の感受性の向上を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すものは本発明に係る温度差発電装置の全体構成を示すものであり、温熱源を授与される平板状の受熱ブロック９と冷熱源を供給される箱形形状の冷感ブロック２とをボルトＢ等を介して接続分離可能に設け、該冷感ブロック２の分離面側に熱電変換発電素子８を嵌合係止できる埋設空間部Ｋを形成し、該埋設空間部Ｋに熱電変換発電素子８を組み込んで埋め込んだ状態にして、該両ブロック２、９を合わせてボルトＢを締めこんで接続して一体の発電ブロックＨに構成されている。熱電変換発電素子８は埋設空間部Ｋに嵌合するだけで熱電変換発電素子８の周辺が摩擦係止される構成であるので組み込みが容易であると共に、発電ブロックＨの接続組立時に不用意に熱電変換発電素子８が脱落することがなく作業が確実にできる。
上記熱電変換発電素子８の埋設空間部Ｋは、冷感ブロック２側に代えて受熱ブロック９側に構成してもよいものである。
【００１２】
温度差発電装置の受熱ブロック９は金属、セラミックス等からなり平板状に形成されており、畜糞等から生成される堆肥Ｔの深部に埋設し、堆肥Ｔの発酵熱（約摂氏８０度程度）を吸収する。一方、ペルチェ素子からなる熱電変換発電素子８上面には冷却部となる金属、樹脂、セラミックス等からなる冷感ブロック２が配置され、該冷感ブロック２には水槽の吊り下げ台１に取り付けた水槽１Ａより開閉バルブ等の水量調整機１Ｂで調整された冷却水が冷却水ホース３を通り、冷感ブロック２の冷却水入口１０Ａから冷却水貯水室１０に至り、熱電変換発電素子８の上面を通って、熱電変換発電素子８の片面を冷却しながら冷却水出口１０Ｂから冷却水出口ホース４を通り外部に放出される。
該冷却水貯水室１０は前記の熱電変換発電素子８を嵌合係止できる埋設空間部Ｋの背面に空間形成されており、熱電変換発電素子８の組み込みを容易にしながら熱電変換発電素子８片面の冷却を効率よく行うことができるものである。
また、熱電変換発電素子８に発生した電気により配線８Ａを介してモーターファン６を駆動し、堆肥外の空気（外気）が空気吸入ホース５を通り、堆肥外枠７に囲まれた堆肥Ｔの深部に引き込まれ、堆肥菌に空気を供給する事で堆肥Ｔの発酵活性化を促進するシステムである。これにより温感ブロック９周辺の温度をより高熱に維持できるものである。
尚、上記の冷却水は水道水、井戸水、河川水等を循環利用するようにしても良い。
【００１３】
図２は温度差発電装置の外観斜視図である。図３は熱電変換発電素子８上面の冷却水室１０の平面図であり、冷却水が斜め横断して通過するために多くの面積を冷却可能とした。図４はゼオライトの焼成物で形成した受熱ブロック９と熱電変換発電素子８の上面に接する冷感ブロック２の断面図である。冷感ブロック２の中央部に位置する冷却水貯水室１０は冷却水入口１０Ａと冷却水出口１０Ｂに位置落差ｈを設け、冷却水の回遊移動をスムーズにし熱電変換素子８の冷却を効率良くした。
【００１４】
図５はモーターファン６により、堆肥Ｔ外からの空気（外気）を吸収し、堆肥深部から空気を噴出する装置である。ペルチェ素子からなる熱電変換発電素子８に発生した電気でモーターファン６のファンＦがモータ１１で駆動回転され空気吸入ホース５から導入された空気は堆肥深部に埋設した部分から空気噴出口１２より堆肥菌に空気を供給し、堆肥の発酵化を促進し高熱を誘起する。
【００１５】
図６は本発明の他の実施態様を示し、例えば調理用ヒーター、ストーブ、ボイラー等の高熱源部材Ｋに受熱ブロック９を接触配置したものである。高熱源部材Ｋの上面に水の貯水器１３を載置し、該貯水器１３に貯水した水を熱して高熱源とし、温度差発電装置を機能させ、モーターファン６を駆動するシステムである。水を熱することにより高熱源の温度を摂氏１００度前後に維持できて熱電変換発電素子８の構成部品の超高熱による劣化損傷等を防止しながら一定電力の発電ができる利点がある。
図７は本特許出願の発明者が本出願に至るまでに手掛けていた温度差発電システムの開発経緯であり、堆肥発酵熱の伝達容器１４に貯水した水が堆肥の発酵熱で温まる事で高熱源とした。一方の冷却水貯水器１５に水を蓄え冷熱源として高熱源と冷熱源の間にペルチェ素子からなる熱電変換発電素子８を配置した結果、一応の発電作用は現出したものの発電効率向上のために、さらに工夫が必要であることが判明した。
【実施例１】
【００１６】
堆肥の発酵熱を利用して発電する発電ブロックの埋設により効率よく発電した。発電した電気を用いてモーターファンを回転させ、堆肥中に堆肥外から空気を引き込む事で堆肥発酵菌の活性を促し、良質堆肥製造に関しての効率の向上を可能とした。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、堆肥等の自己発酵熱誘起素材の中に、発電ブロックを埋設するものを主体にして説明したが、焼却炉のボイラー、暖房用のストーブや調理用ヒーター等の高熱源部材に温感ブロックを接触配置したものでも良く同様の類似思想の高熱源を利用することは本発明の技術思想の範囲内にて変更可能なものであり、温度差発電装置の使用形態は、本発明実施形態のものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】温度差発電システムの全体構成を示す側面図である。
【図２】温度差発電装置の外観を示す斜視図である。
【図３】熱電変換素子上側の冷感ブロック内の冷却水室の平面図である。
【図４】温度差発電システムの側面図である。
【図５】モーターファンによる吸入空気の噴出装置を示す側面図である。
【図６】一般の熱源として水の温度上昇に伴う温度差発電装置を示す側面図である。
【図７】温度差発電システムの開発初期の側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  水槽の吊り下げ台
２  冷感ブロック
３  冷却水入口ホース
４  冷却水出口ホース    
５  空気の吸入ホース
６  モーターファン
７  堆肥の外枠
８  熱電変換素子
９  受熱ブロック
１０  冷却水貯水室
１１  モーター
１２  空気噴出口
１３  水の貯水器
１４  堆肥発酵熱の伝達容器
１５  冷却水貯水器
【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】
2005204442.tif 000008
【図７】
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