(57)【要約】【課題】  道路等のアスファルトの過熱を利用することで、電力需要のピークに対応し、需要地と近接した地点に立地可能な、熱電発電による発電装置を提供する。【解決手段】高温熱源となる道路等のアスファルト路面のすぐ下に、これと接する極板Aを設置する。次に、低温熱源となる上下水道管、貯水溝等に接する形で、極板B、極板Cを設置する。極板Bと極板Cは互いに接しないものとする。極板Aと極板Bの間を鉛直方向にｐ型半導体で接続し、極板Aと極板Cの間を鉛直方向にｎ型半導体で接続する。極板B、Cを導線でつなぎ、閉回路を構成する。高温熱源である道路等のアスファルト路面に熱入力があると、低温熱源となる上下水道管等との間に温度差が生じる。これに伴い、ｐ型半導体−＞極板B−＞導線−＞極板C−＞ｎ型半導体−＞極板A−＞ｐ型半導体の向きに直流電流が発生する。以上を特徴とする熱電効果による発電装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水道管、貯水溝等が埋設されたアスファルト路面において、太陽光の照射等で発熱した、地表のアスファルト路面を高温熱源、地中の上下水道管、貯水溝等を
低温熱源とする、温度差を利用した、熱電発電装置。
【請求項２】
上記高温熱源に１つ、上記低温熱源に２つの極板を接触させ、それぞれ、高温接合部と低温接合部とし、上記高温接合部と低温接合部の極板間の１つをp型半導体で、上記極板間のもう１つをn型半導体で接続し、さらに、低温接合部の２つの極板間を導線で接続して閉回路を構成することで、熱電効果による発電を実現する、請求項１記載の熱電発電装置。
【請求項３】
上記熱電発電装置表面を絶縁体で覆うことにより、装置全体を外部から電気的に独立させた、請求項２記載の熱電発電装置。
【請求項４】
上記熱電発電装置において、上記高温接合部の極板と低温接合部の極板間に断熱材を埋設することで断熱層を形成し、上記p型半導体と、n型半導体は、上記断熱層の中を、これを排して鉛直方向に、上記高温接合部と低温接合部の極板間を接続する、請求項２または３記載の熱電発電装置。
【請求項５】
請求項２または３または４記載の熱電発電装置を直列に接続することにより、起電力を増大させた熱電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光の照射等で発熱した道路等の地表のアスファルト面を高温熱源、地中の上下水道管、貯水溝等を低温熱源として、温度差を利用した熱電効果により
発電する熱電発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電発電の技術として、下記の特許文献などが紹介されてきた。また、自然界の温度差を利用する発電方法として、主に次の２通りの発電方法が用いられて
きた。
（１）地熱発電
（２）海洋温度差発電
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２０１０−２０７０７７号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】図解  エネルギー工学  平田哲夫、田中誠、熊野寛之、羽田喜昭  共著  森北出版株式会社
【非特許文献２】熱電変換材料  （社）日本セラミックス協会・日本熱電学会[編]  日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱電発電においては、高温熱源だけでなく、高温熱源と低温熱源をセットにして発電機構に取り込むことが重要なポイントであるが、従来紹介されてきた熱電発電の技術では、自然界に発生する温度差を有効に活用しきれていなかった。
（１）の地熱発電においては、地下のマグマ溜まりの熱で加熱された高温の蒸気や熱水を利用するため、数百から数千メートルのボーリングが必要である。  
（２）の海洋温度差発電においては、表層温水と深層冷水の温度差を大きく取ることが必要であるため、深層冷水を汲み出すためのポンプが、数百から一千ｍ程度必要である。
いずれも電力需要地と遠く離れた場所に立地可能地域が限られ、大規模な機構が必要なものである。また、夏季の高温時には、冷房等の使用により、電力需要にピークが発生するが、このピークに合わせた発電方式は、従来あまり取り入れられてこなかった。本発明は以上の問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の極板に半導体を挟んで閉回路を構成し、上記極板間に温度差を与えると、ゼーベック効果により、上記温度差に比例した起電力が発生する。これを利用するために、上下水道管、貯水溝等が埋設された道路等のアスファルト路面において、まず、太陽光の照射等で発熱したときに高温熱源となるアスファルト路面のすぐ下に、これと接する高温接合部となる極板Aを設置する。次に、低温熱源となる上下水道管、貯水溝等に接する形で、低温接合部となる極板B、極板Cを設置する。極板Bと極板Cは互いに接しないものとする。極板Aと極板Bの間を鉛直方向にｐ型半導体で接続し、極板Aと極板Cの間を鉛直方向にｎ型半導体で接続する。極板B、C間を導線で繋ぎ、閉回路を構成する。高温熱源である道路等のアスファルト路面に熱入力があると、地中で温度が安定している低温熱源となる上下水道管、貯水溝等との間に温度差が生じる。これに伴い、ｐ型半導体−＞極板B−＞導線−＞極板C−＞ｎ型半導体−＞極板A−＞ｐ型半導体の向きに直流電流が発生する熱電発電装置である。上記導線間に適当な電気機器を接続することで、電力を利用できる。
【０００７】
上記熱電発電装置を安定的かつ起電力を増大させて使用するために、以下箇条書きで挙げる方法を用いる。
（１） 上記熱電発電装置表面を絶縁体で覆うことにより、装置全体を外部から電気的に独立させる。
（２） 上記熱電発電装置において、極板Aと極板B、C間に断熱材を埋設することで断熱層を形成し、上記p型半導体と、n型半導体は、上記断熱層の中を、これ
を排して鉛直方向に、それぞれ極板A−B間、A−C間を接続する。これにより、高温接合部である極板Aと低温接合部である極板B、C間の温度差が大きくなりやすくすることで、起電力を増大させる。
（３） 上記熱電発電装置を直列に接続することにより、起電力を増大させる。
【発明の効果】
【０００８】
従来、ヒートアイランド現象の原因と見られてきたアスファルト路面を過熱させる熱エネルギーを発電に利用でき、外気温と相関関係にある路面温度が高ければ高いほど発電量が増大するため、冷房用電源としての適性がある。また、舗装道路の下ならどこでも設置できるので、電力需要地であるビル、住宅のすぐそばに設置可能であり、送電ロスが非常に少ない。さらに、プロペラ、タービン等を使用しないため、静音であり、メンテナンスも楽であるため、ランニングコストも安く済む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における模式図
【図２】本発明の実施例２における、極板Aと極板B、C間の断面図
【図３】本発明の実施例３において、３個直列接続した場合の模式図
【図４】本発明の実施例４における模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態について説明する。
まず、高温熱源となる道路等のアスファルト路面（１）のすぐ下に、これと接する高温接合部となる極板A（２）を設置する。次に、低温熱源となる上下水道管、貯水溝等（３）と接する形で、低温接合部となる極板B（４）、極板C（５）を設置する。極板B（４）と極板C（５）は、互いに接しないものとする。極板A（２）と極板B（４）の間を鉛直方向にｐ型半導体（６）で接続し、極板A（２）と極板C（５）の間を鉛直方向にｎ型半導体（７）で接続する。極板B（４）、C（５）を導線（８）で繋ぎ、閉回路を構成する。また、導線（８）間の電気抵抗を負荷（９）として表す。また、この熱電発電装置全体を外部から電気的に独立させるために、装置表面を絶縁体で覆う。なお、極板A（２）、B（４）、C（５）とｐ型半導体（６）、n型半導体（７）の材質、形状、大きさは状況に応じて、実施者の任意によるものとする。
【実施例】
【００１１】
［実施例１］
本発明は以上のような構成で、高温熱源となる、道路等のアスファルト路面（１）に熱入力があると、熱の伝わり方の違いにより、低温熱源となる上下水道管、貯水溝等（３）との間に温度差が生じる。これに伴い、ｐ型半導体（６）−＞極板B（４）−＞導線（８）−＞極板C（５）−＞ｎ型半導体（７）−＞極板A（２）−＞ｐ型半導体（６）の向きに直流電流が発生する。導線（８）間に適当な電気機器を負荷（９）として接続することで、電力を利用できる。
【００１２】
［実施例２］
極板A（２）と極板B（４）、C（５）の間に断熱材を埋設して断熱層（１０）を形成する。ｐ型半導体は、断熱層（１０）の中を、これを排して鉛直方向に、極板A（２）と極板B（４）間を接続する。同様に、ｎ型半導体は、断熱層（１０）の中を、これを排して鉛直方向に、極板A（２）と極板C（５）間を接続する。これにより、上記高温熱源と低温熱源の間の温度差を拡大させ、発電効率を高めることができる。
【００１３】
[実施例３]
実施例１または２記載の熱電発電装置を直列につなぐことで、起電力を増大させる。
【００１４】
［実施例４］
実施例１では、アスファルト路面（１）が高温熱源となる場合について述べたが、夜間や寒冷地においては、アスファルト路面（１）を低温熱源、上下水道管等（７）を高温熱源として利用することもできる。その場合、前述の機構において、直流電流の向きが逆になる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、常時安定的な電源にはなり得ないものの、実施例１において、快晴で、外気温が高いほど、アスファルト路面と、地中の、特に水と接する面との熱の伝わり方の違いにより、高温熱源と低温熱源の間の温度差が大きくなり、熱電発電による起電力が大きくなる。また、電力消費地のすぐ近くに設置可能なことも併せて考えると、既存の送電網に乗せるよりも、その場で発電と同時に利用する、すなわち、夏季の冷房用電源として、家庭、オフィス等の冷房器具を作動させるのに最適である。
【符号の説明】
【００１６】
１アスファルト路面                                                      
２極板A
３上下水道管、貯水溝等
４極板B
５極板C
６ｐ型半導体
７ｎ型半導体
８導線
９負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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