(57)【要約】【課題】熱電変換効率の改善（熱エネルギー回収効率の改善）、発電出力の改善、このような熱電変換装置のコスト低減、装置容積の削減、の少なくとも１つを実現する。【解決手段】熱電変換素子と、熱電変換素子の一方の面に装着された第１熱交換器と、熱電変換素子の他方の面に装着された第２熱交換器と、高温流体が流通する第１内部流路と当該第１内部流路に連通する第１熱交換器挿入用孔とを有する第１流路形成部材と、低温流体が流通する第２内部流路と当該第２内部流路に連通する第２熱交換器挿入用孔とを有する第２流路形成部材と、を備え、第１熱交換器を第１熱交換器挿入用孔へ挿入して第１熱交換器挿入用孔を封止するとともに第２熱交換器を第２熱交換器挿入用孔へ挿入して第２熱交換器挿入用孔を封止した状態で、第１流路形成部材と第２流路形成部材との間に、熱電変換素子と第１熱交換器と第２熱交換器とを挟持固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の一方の面に装着された第１熱交換器と、
前記熱電変換素子の他方の面に装着された第２熱交換器と、
高温流体が流通する第１内部流路と、当該第１内部流路に連通する第１熱交換器挿入用孔と、を有する第１流路形成部材と、
低温流体が流通する第２内部流路と、当該第２内部流路に連通する第２熱交換器挿入用孔と、を有する第２流路形成部材と、
を備え、
前記第１熱交換器を前記第１熱交換器挿入用孔へ挿入して前記第１熱交換器挿入用孔を密閉するとともに前記第２熱交換器を前記第２熱交換器挿入用孔へ挿入して前記第２熱交換器挿入用孔を密閉した状態で、前記第１流路形成部材と前記第２流路形成部材との間に前記熱電変換素子と前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを挟持固定したことを特徴とする温度差発電装置。
【請求項２】
流体が流通する内部流路と当該内部流路と交差して表裏を連通する熱交換器挿入用孔とを有する複数の流路形成部材と、
加熱面と冷却面にそれぞれ熱交換器を装着された複数の熱電変換素子と、
を備え、
複数の前記流路形成部材の間に前記熱電変換素子を配置し、
前記熱電変換素子に装着された２つの熱交換器を隣接する前記流路形成部材の熱交換器挿入用孔にそれぞれ挿入した状態で、複数の前記流路形成部材の間にそれぞれ前記熱電変換素子を挟持固定し、
最も外側に位置する２つの流路形成部材の熱交換器挿入用孔には、外側から当該熱交換器挿入用孔を閉塞する閉塞部材を挿入固定したことを特徴とする温度差発電装置。
【請求項３】
前記流路形成部材は、略平板状の外形を有し、
平板を表裏に貫通して形成された前記熱交換器挿入用孔と、
前記熱交換器挿入用孔の略中心を通って平板平面に沿って延びる対称軸に略対称な位置関係で、平板を表裏に貫通して形成された４つの通水路形成用孔と、
前記対称軸に非対称な位置関係にある２つの前記通水路形成用孔の途中にそれぞれ形成された開口と前記熱交換器挿入用孔との間を前記平板の内部を通ってそれぞれ連通する２つの連通路と、を有することを特徴とする請求項２に記載の温度差発電装置。
【請求項４】
２つの前記連通路の前記熱交換器挿入用孔側の入口部の間を結ぶ線は、前記対称軸と非平行であることを特徴とする請求項３に記載の温度差発電装置。
【請求項５】
平板平面が互いに対向し合うように並設した複数の前記流路形成部材の４つの前記通水路形成用孔を通水路補間部材にて連通連結させて４つの通水路を形成し、
並設した複数の前記流路形成部材は１つ置きに表裏反転させた状態としてあり、
前記通水路の１つに供給される高温流体は、当該通水路と連通する前記連通路を介して、当該連通路を介して連通された他の１つの通水路から排出され、
前記通水路の他の１つに供給される低温流体は、当該通水路と連通する前記連通路を介して、当該連通路を介して連通された他の１つの通水路から排出されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の温度差発電装置。
【請求項６】
前記連通路の前記熱交換器挿入用孔側の入口部に、前記熱交換器挿入用孔の幅に向けて拡幅する拡幅部が形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項５の何れか１項に記載の温度差発電装置。
【請求項７】
前記流路形成部材は断熱材で形成されている請求項２〜請求項６の何れか１項に記載の温度差発電装置。
【請求項８】
前記流路形成部材には前記熱交換器挿入用孔が形成されない何れかの面から前記内部流路へ連通する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項７の何れか１項に記載の温度差発電装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の温度差発電装置と、
太陽熱にて流体を加熱する太陽熱加熱器と、
を備える発電システムであって、
前記太陽熱加熱器は、前記温度差発電装置から排出された流体を太陽熱で加熱して前記温度差発電装置へ供給することを特徴とする発電システム。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の温度差発電装置と、
太陽電池パネルを有する太陽光発電装置と、
を備える発電システムであって、
前記太陽光発電装置は、前記太陽電池パネルの内部又は外部に配設された配管を有し、前記温度差発電装置から排出された流体を前記配管に流通させて加熱して前記温度差発電装置へ供給することを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
熱電変換素子の各面に沿って異なる温度の流体を流して発電を行う発電装置の流路形成部材であって、
略平板状の外形を有し、
平板を表裏に貫通して形成された熱交換器挿入用孔と、
前記熱交換器挿入用孔の略中心を通る対称軸に略対称な位置関係で、平板を表裏に貫通して形成された４つの通水路形成用孔と、
前記対称軸に非対称な位置関係にある２つの前記通水路形成用孔の途中に形成された開口と、前記熱交換器挿入用孔の途中に形成された開口と、の間を前記平板の内部を通ってそれぞれ連通する連通路と、
を備えることを特徴とする流路形成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度差発電装置、発電システム、及び、流路形成部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子等の熱電変換素子を用いて、温度差を電気エネルギーに変換する発電装置が種々検討されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９３６１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８２７６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、装置コスト、発電出力、熱エネルギー回収効率、装置容積の面で改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、熱電変換素子を用いた温度差エネルギーから電気エネルギーへ熱電変換を行う際の、変換効率の改善（熱エネルギー回収効率の改善）、発電出力の改善、このような熱電変換装置のコスト低減、装置容積の削減、の少なくとも１つを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様の１つは、熱電変換素子と、前記熱電変換素子の一方の面に装着された第１熱交換器と、前記熱電変換素子の他方の面に装着された第２熱交換器と、高温流体が流通する第１内部流路と、当該第１内部流路に連通する第１熱交換器挿入用孔と、を有する第１流路形成部材と、低温流体が流通する第２内部流路と、当該第２内部流路に連通する第２熱交換器挿入用孔と、を有する第２流路形成部材と、を備え、前記第１熱交換器を前記第１熱交換器挿入用孔へ挿入して前記第１熱交換器挿入用孔を密閉するとともに前記第２熱交換器を前記第２熱交換器挿入用孔へ挿入して前記第２熱交換器挿入用孔を密閉した状態で、前記第１流路形成部材と前記第２流路形成部材との間に前記熱電変換素子と前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを挟持固定したことを特徴とする温度差発電装置である。
【０００７】
また、本発明の選択的な態様の１つは、流体が流通する内部流路と当該内部流路と交差して表裏を連通する熱交換器挿入用孔とを有する複数の流路形成部材と、加熱面と冷却面にそれぞれ熱交換器を装着された複数の熱電変換素子と、を備え、複数の前記流路形成部材の間に前記熱電変換素子を配置し、前記熱電変換素子に装着された２つの熱交換器を隣接する前記流路形成部材の熱交換器挿入用孔にそれぞれ挿入した状態で、複数の前記流路形成部材の間にそれぞれ前記熱電変換素子を挟持固定し、最も外側に位置する２つの流路形成部材の熱交換器挿入用孔には、外側から当該熱交換器挿入用孔を閉塞する閉塞部材を挿入固定したことを特徴とする温度差発電装置である。
【０００８】
また、本発明の選択的な態様の１つは、前記流路形成部材は、略平板状の外形を有し、平板を表裏に貫通して形成された前記熱交換器挿入用孔と、前記熱交換器挿入用孔の略中心を通って平板平面に沿って延びる対称軸に略対称な位置関係で、平板を表裏に貫通して形成された４つの通水路形成用孔と、前記対称軸に非対称な位置関係にある２つの前記通水路形成用孔の途中にそれぞれ形成された開口と前記熱交換器挿入用孔との間を前記平板の内部を通ってそれぞれ連通する２つの連通路と、を有するである。
【０００９】
また、本発明の選択的な態様の１つは、２つの前記連通路の前記熱交換器挿入用孔側の入口部の間を結ぶ線は、前記対称軸と非平行であることを特徴とする温度差発電装置である。
【００１０】
また、本発明の選択的な態様の１つは、平板平面が互いに対向し合うように並設した複数の前記流路形成部材の４つの前記通水路形成用孔を通水路補間部材にて連通連結させて４つの通水路を形成し、並設した複数の前記流路形成部材は１つ置きに表裏反転させた状態としてあり、前記通水路の１つに供給される高温流体は、当該通水路と連通する前記連通路を介して、当該連通路を介して連通された他の１つの通水路から排出され、前記通水路の他の１つに供給される低温流体は、当該通水路と連通する前記連通路を介して、当該連通路を介して連通された他の１つの通水路から排出されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の温度差発電装置である。
【００１１】
また、本発明の選択的な態様の１つは、前記連通路の前記熱交換器挿入用孔側の入口部に、前記熱交換器挿入用孔の幅に向けて拡幅する拡幅部が形成されていることを特徴とする温度差発電装置である。
【００１２】
また、本発明の選択的な態様の１つは、前記流路形成部材は断熱材で形成されている温度差発電装置である。
【００１３】
また、本発明の選択的な態様の１つは、前記流路形成部材には前記熱交換器挿入用孔が形成されない何れかの面から前記内部流路へ連通する通気孔が形成されていることを特徴とする温度差発電装置である。
【００１４】
また、本発明の他の態様の１つは、上述した温度差発電装置と、太陽熱にて流体を加熱する太陽熱加熱器と、を備える発電システムであって、前記太陽熱加熱器は、前記温度差発電装置から排出された流体を太陽熱で加熱して前記温度差発電装置へ供給することを特徴とする発電システムである。
【００１５】
また、本発明の他の態様の１つは、上述した温度差発電装置と、太陽電池パネルを有する太陽光発電装置と、を備える発電システムであって、前記太陽光発電装置は、前記太陽電池パネルの内部又は外部に配設された配管を有し、前記温度差発電装置から排出された流体を前記配管に流通させて加熱して前記温度差発電装置へ供給することを特徴とする発電システムである。
【００１６】
また、本発明の他の態様の１つは、熱電変換素子の各面に沿って異なる温度の流体を流して発電を行う発電装置の流路形成部材であって、略平板状の外形を有し、平板を表裏に貫通して形成された熱交換器挿入用孔と、前記熱交換器挿入用孔の略中心を通る対称軸に略対称な位置関係で、平板を表裏に貫通して形成された４つの通水路形成用孔と、
前記対称軸に非対称な位置関係にある２つの前記通水路形成用孔の途中に形成された開口と、前記熱交換器挿入用孔の途中に形成された開口と、の間を前記平板の内部を通ってそれぞれ連通する連通路と、を備えることを特徴とする流路形成部材である。
【００１７】
なお、以上説明した温度差発電装置や発電システム、流路形成部材は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。 
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱電変換素子を用いた温度差エネルギーから電気エネルギーへ熱電変換を行う際の、変換効率の改善（熱エネルギー回収効率の改善）、発電出力の改善、このような熱電変換装置のコスト低減、装置容積の削減、の少なくとも１つを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る温度差発電システムの概略構成を示す図である。
【図２】温度差発電装置を上面から見て示した図である。
【図３】ペルチェ素子の外形を示す図である。
【図４】熱交換器を装着したペルチェ素子の外形を示す図である。
【図５】セルプレートの構造を示す図である。
【図６】スペーサの構造を示す図である。
【図７】フロント側エンドプレートの構造を示す図である。
【図８】フロント側エンドプレートの斜視図である。
【図９】リヤ側エンドプレートの構造を示す図である。
【図１０】リヤ側エンドプレートの斜視図である。
【図１１】温度差発電装置内の流体の流れを示す図である。
【図１２】セルプレート内の流体の流れを示す図である。
【図１３】セルプレートの作成方法を示す図である。
【図１４】セルプレートの作成方法を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る連結型ペルチェ素子の構造を示す図である。
【図１６】連結型ペルチェ素子をセルプレートに装着した状態を示す斜視図である。
【図１７】第３の実施形態に係る温度差発電システムの構成を示す図である。
【図１８】第４の実施形態に係る温度差発電システムの構成を示す図である。
【図１９】第４の実施形態に係る温度差発電システムの構成の他の例を示す図である。
【図２０】第５の実施形態に係る温度差発電システムの構成を示す図である。
【図２１】第５の実施形態に係る温度差発電システムの構成の他の例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、下記の順序に従って本発明を説明する。
（１）第１の実施形態：
（２）第２の実施形態：
（３）第３の実施形態：
（４）第４の実施形態：
（５）第５の実施形態：
【００２１】
（１）第１の実施形態：
図１は、本実施形態に係る温度差発電システムＳ１の概略構成を示す図である。同図に示す温度差発電システムＳ１は、熱流体源ＨＳ、冷流体源ＣＳ、温度差発電装置１００、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、第３配管Ｐ３、及び、第４配管Ｐ４を備える。
【００２２】
［熱流体源・冷流体源］ 
熱流体源ＨＳでは熱水や熱気等の高温流体が発生する。熱流体源ＨＳとしては温泉水等の自然熱流体源と火力・原子力発電所等の熱源を冷却するための冷却水、各種工場などからの排熱・温排水等の人工熱流体源がある。冷流体源ＣＳでは冷水や冷気等の低温流体が発生する。冷流体源ＣＳとしては井戸や水道等がある。なお、本実施形態に係る熱流体源ＨＳと冷流体源ＣＳは自噴式、すなわち送水圧力を有する流体源であるものとする。なお、以下では、高温流体として熱水を、低温流体として冷水を例に取り説明を行う。なお、熱水、冷水は、重力を利用して発電装置内に供給してもよい。
【００２３】
［配管］
第１配管Ｐ１は、熱流体源ＨＳと温度差発電装置１００の熱流体供給口ＩＮ１との間を連通連結する。熱流体源ＨＳの熱水は、第１配管Ｐ１を通して熱流体供給口ＩＮ１から温度差発電装置１００内へ送り込まれる。この熱水は、温度差発電装置１００内を流通した後、熱流体排出口Ｏｕｔ１から排出される。熱流体排出口Ｏｕｔ１には第３配管Ｐ３が連結されている。
【００２４】
第２配管Ｐ２は、冷流体源ＣＳと温度差発電装置１００の冷流体供給口ＩＮ２との間を連通連結する。冷流体源ＣＳの冷水は、第２配管Ｐ２を通して冷流体供給口ＩＮ２から温度差発電装置１００内へ送り込まれる。この冷水は、温度差発電装置１００内を流通した後、冷流体排出口Ｏｕｔ２から排出される。冷流体排出口Ｏｕｔ２には第４配管Ｐ４が連結されている。
【００２５】
［温度差発電装置］ 
温度差発電装置１００は、熱水と冷水の温度差エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、ペルチェ素子等の熱電変換素子により発電を行う。温度差発電装置１００内では、熱電変換素子の一方の面に沿って熱水を流して当該一方の面を加熱するとともに、熱電変換素子の他方の面に沿って冷水を流して当該他方の面を冷却する。これにより、熱電変換素子の一方の面と他方の面の間に温度差が発生して熱電変換素子に起電力が発生する。
【００２６】
以下、温度差発電装置１００の具体的な一例について説明する。
【００２７】
図２〜図１０は、温度差発電装置１００の構成を説明するための図である。図２は温度差発電装置１００を上面から見て示した図、図３はペルチェ素子の外形を示す図、図４は熱交換器２０を装着したペルチェ素子１０の外形を示す図、図５はセルプレート３０の構造を示す図、図６はスペーサ４０の構造を示す図、図７はフロント側エンドプレート５０の構造を示す図、図８はフロント側エンドプレート５０の斜視図、図９はリヤ側エンドプレート６０の構造を示す図、図１０はリヤ側エンドプレート６０の斜視図である。
【００２８】
［温度差発電装置の概略構成］
図２に示すように、温度差発電装置１００は、複数の熱電変換素子としてのペルチェ素子１０、複数の熱交換器２０、複数の流路形成部材としてのセルプレート３０、複数の通水路補間部材としてのスペーサ４０、閉塞部材としてのフロント側エンドプレート５０、閉塞部材としてのリヤ側エンドプレート６０、を備えており、セルプレート３０と熱交換器２０を両面に装着したペルチェ素子１０とを交互に配置し、一方の最外部のセルプレート３０の外側にフロント側エンドプレート５０を配置するとともに他方の最外部のセルプレート３０の外側にリヤ側エンドプレート６０を配置して、フロント側エンドプレート５０とリヤ側エンドプレート６０の間に、複数のペルチェ素子１０、複数の熱交換器２０、複数のセルプレート３０、及びスペーサ４０を挟持固定してある。
【００２９】
［ペルチェ素子］ 
図３に示すように、ペルチェ素子１０は、略平板状の外形を有し、その端部からは２本の導線が導出されている。２本の導線の間には、ペルチェ素子１０の一方の面の温度と他方の面の温度との温度差に応じた電圧が発生する。なお、以下では、高電位側の導線をプラス側導線１１、低電位側の導線をマイナス側導線１２、熱水で加熱される側の面を加熱面１３、冷水で冷却される側の面を冷却面１４として説明を行う。
【００３０】
［熱交換器］ 
図４に示すように、熱交換器２０は、いわゆるヒートシンク等の放熱器と同様の特性及び形状を有しており、金属などの熱伝導性が良好な材料で形成される。
【００３１】
熱交換器２０は、平板状の基部２１の一方の面を構成する素子当接面２２がペルチェ素子１０の加熱面１３又は冷却面１４に装着され、基部２１の他方の面を構成する突起形成面２４からは多数の突起としてのフィン２３が突設されている。なお、素子当接面２２とペルチェ素子１０の間は、熱伝導接着剤、熱伝導性隙間材（熱伝導シートやシリコングリス等）等を介して装着することが望ましい。なお、熱交換器とペルチェ素子が接する面において、熱交換器の面積はペルチェ素子の面積より大きくても良い。
【００３２】
熱交換器２０は、フィン２３の表面積が素子当接面２２の表面積に比べて大幅に広くなっている。このため、後述するように、フィン２３の間を流れる流体と当該熱交換器２０の素子当接面２２に装着されるペルチェ素子１０との間での熱交換効率が極めて高くなっている。
【００３３】
［セルプレート］
図５に示すように、セルプレート３０は、互いに平行な２つの面を有している。以下では、これら２つの面を第１素子対向面３４及び第２素子対向面３５と呼ぶことにする。なお、図５には略平板状の外形を有するセルプレート３０を例示してある。
【００３４】
セルプレート３０には、熱交換器挿入用孔３１、通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄ、及び、連通路３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００３５】
［熱交換器挿入用孔］ 
熱交換器挿入用孔３１は、セルプレート３０の略中央を、第１素子対向面３４と第２素子対向面３５との間を貫通して形成されている。熱交換器挿入用孔３１には、セルプレート３０の第１素子対向面３４及び／又は第２素子対向面３５に隣接配置されるペルチェ素子１０に装着された熱交換器２０のフィン２３が挿入される。
【００３６】
この状態で、後述するように、ペルチェ素子１０及びその両面に装着された熱交換器２０はセルプレート３０の間に挟持固定される。ここで、セルプレート３０の表面には熱交換器挿入用孔３１の周囲を囲うように凹みが形成されている（図４参照）。その凹みにＯリング等のシール材を配設して、熱交換器２０の基部２１とセルプレート３０との間でシール材を押圧挟持することにより、熱交換器挿入用孔３１と熱交換器２０の基部２１との継ぎ目が密閉されて流体漏れが防止される。なお、Ｏリング等のシール材を配設するための凹みは熱交換器２０側に設けてもよい。
【００３７】
そして、後述するように、熱交換器挿入用孔３１の中には熱水又は冷水が流通されるため、熱交換器挿入用孔３１の中に挿入された熱交換器２０のフィン２３は、熱水により加熱、又は、冷水により冷却される。これにより、セルプレート３０内を流れる流体とペルチェ素子１０との間で熱交換器２０を介した熱交換が行われることになる。
【００３８】
［通水路形成用孔］ 
通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄは、第１素子対向面３４と第２素子対向面３５との間を貫通して形成された孔である。通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄは、熱交換器挿入用孔３１の略中心を通って第１素子対向面３４や第２素子対向面３５と平行な方向に延びる対称軸Ｍ１に略対称な位置関係で設けてある。このため、セルプレート３０を対称軸Ｍ１を軸に表裏を反転しても、対称軸Ｍ１に対して同じ相対位置関係で通水路形成用孔を配設した状態が実現される。
【００３９】
図５に示す例では、対称軸Ｍ１は、セルプレート３０の左右方向略中央を上下に延びている。そして、熱交換器挿入用孔３１の左上に通水路形成用孔３２ａが設けてあり、この通水路形成用孔３２ａと対称軸Ｍ１に軸対称な位置、すなわち熱交換器挿入用孔３１の右上に通水路形成用孔３２ｃが設けてある。また、熱交換器挿入用孔３１の左下に通水路形成用孔３２ｂが設けてあり、この通水路形成用孔３２ｂと対称軸Ｍ１に軸対称な位置、すなわち熱交換器挿入用孔３１の右下に通水路形成用孔３２ｄが設けてある。このため、セルプレート３０を対称軸Ｍ１を軸に表裏を反転すると、表裏反転の前後で通水路形成用孔３２ａと通水路形成用孔３２ｃの位置が入れ替わり、通水路形成用孔３２ｂと通水路形成用孔３２ｄの位置が入れ替わることになる。
【００４０】
［連通路］ 
連通路３３ａ，３３ｂは、対称軸Ｍ１に非対称な位置関係にある２つの通水路形成用孔３２ａ，３２ｄの途中にそれぞれ形成された開口と、熱交換器挿入用孔３１との間を、セルプレート３０の内部を通ってそれぞれ連通する。なお、通水路形成用孔３２ｂ，３２ｃについては、熱交換器挿入用孔３１と連通する連通路を設けていない。
【００４１】
［熱交換器挿入用孔の流れ］ 
熱交換器挿入用孔３１に連通路３３ａが通じる開口３３ａ１と、熱交換器挿入用孔３１に連通路３３ｂが通じる開口３３ｂ１とは、次のような位置関係を持つ。すなわち、開口３３ａ１と開口３３ｂ１とを結ぶ直線が上述した対称軸Ｍ１と交差する位置関係になっている。このため、開口３３ａ１と開口３３ｂ１の一方から熱交換器挿入用孔３１へ流入する流体は、対称軸Ｍ１と交差する流れ成分を持つことになる。
【００４２】
［拡幅部］ 
連通路３３ａ，３３ｂは、セルプレート３０の第１素子対向面３４（又は第２素子対向面３５）に沿う方向の流路幅が、熱交換器挿入用孔３１よりも幅狭になっている。ここで、熱交換器挿入用孔３１に挿入される熱交換器２０のフィン２３は、熱交換器挿入用孔３１の全域に亘って位置するため、幅狭の連通路３３ａから流出する流体がフィン２３に直接当たると、熱交換器挿入用孔３１の隅部等に流体の入れ替わりが不十分な淀みが発生する可能性がある。
【００４３】
そこで、連通路３３ａ，３３ｂには、熱交換器挿入用孔３１側の入口部に流路幅が拡幅する拡幅部３３ａ２，３３ｂ２をそれぞれ設けてある。
【００４４】
拡幅部３３ａ２は、連通路３３ａの開口３３ａ１の付近で、連通路３３ａの流路幅を熱交換器挿入用孔３１の幅に向けて広げた部位である。また、拡幅部３３ｂ２は、連通路３３ｂの開口３３ｂ１の付近で連通路３３ｂの流路幅を熱交換器挿入用孔３１の幅に向けて広げた部位である。
【００４５】
これら拡幅部３３ａ２，３３ｂ２を連通路３３ａ，３３ｂに設けることにより、連通路３３ａを通って熱交換器挿入用孔３１へ流入して連通路３３ｂへ流出する流体の整流効果が高まり、熱交換器挿入用孔３１内を流れる流体と熱交換器２０のフィン２３の全体との間で熱交換を行いやすい構造が実現される。
【００４６】
［スペーサ］ 
図６に示すように、スペーサ４０は、略平板状の外形を有している。スペーサ４０の厚みは、ペルチェ素子１０の厚みと２つ分の熱交換器２０の基部厚みとを足し合わせた程度である。スペーサ４０には、通水路形成用孔４１ａ，４１ｂが形成されている。
【００４７】
通水路形成用孔４１ａ，４１ｂは、スペーサ４０の平板を表裏に貫通する孔であり、セルプレート３０の通水路形成用孔３２ａと通水路形成用孔３２ｂ（又は、通水路形成用孔３２ｃと通水路形成用孔３２ｄ）の間の間隔と同間隔で形成される。
【００４８】
［フロント側エンドプレート］ 
図７，図８に示すように、フロント側エンドプレート５０は、略平板状の外形を有し、突設台部５１、通水路形成用孔５２ａ〜５２ｄ、及び、配線用孔５３ａ，５３ｂが形成されている。
【００４９】
［突設台部］ 
突設台部５１は、略平板状のフロント側エンドプレート５０の一方の面（以下、プレート対向面５４）の略中央から矩形箱状に突出形成された突起である。この突設台部５１は、フロント側エンドプレート５０に隣接配置されるセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１に挿入される。突設台部５１の突出高さはセルプレート３０の奥行きの略半分とする。
【００５０】
フロント側エンドプレート５０は、フロント側エンドプレート５０に隣接配置されるセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１に対して突設台部５１を挿入した状態で、このセルプレート３０に対して密着固定される。このとき、突設台部５１がフロント側端に配置されるセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１のフロント側の略半分を占有することになる。
【００５１】
これにより、フロント側エンドプレート５０に隣接配置されるセルプレート３０のフロント側エンドプレート５０とは反対側から熱交換器挿入用孔３１に挿入固定される熱交換器２０と、熱交換器挿入用孔３１内を流通する流体と、の熱交換効率を高めることが出来る。すなわち、フロント側エンドプレート５０に隣接配置されるセルプレート３０には、フロント側エンドプレート５０側からは熱交換器２０が挿入されないため、熱交換器挿入用孔３１を流れる流体がフィン２３の無い部位をフロント側エンドプレート５０の側に多く流れて熱交換効率が低下する可能性があるが、本実施形態では、その部分に突設台部５１を挿入固定する。このため、熱交換器挿入用孔３１内を流れる流体がフィン２３の挿入された部分を流れやすくなり、熱交換器挿入用孔３１内を流れる流体と熱交換器２０との熱交換効率を向上することができる。
【００５２】
［通水路形成用孔］ 
通水路形成用孔５２ａ〜５２ｄは、フロント側エンドプレート５０の平板を表裏に貫通する孔である。これら通水路形成用孔５２ａ〜５２ｄは、突設台部５１の略中心を通り平板平面と平行な方向の対称軸Ｍ２に対して、対称軸Ｍ１に対する通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄと同様の略対称な相対位置関係で設けてある。
【００５３】
図７に示す例では、対称軸Ｍ２は、フロント側エンドプレート５０の左右方向略中央を上下に延びている。そして、突設台部５１の左上に通水路形成用孔５２ａが設けてあり、この通水路形成用孔５２ａと対称軸Ｍ２に軸対称な位置、すなわち突設台部５１の右上に通水路形成用孔５２ｃが設けてある。また、突設台部５１の左下に通水路形成用孔５２ｂが設けてあり、この通水路形成用孔５２ｂと対称軸Ｍ２に軸対称な位置、すなわち突設台部５１の右下に通水路形成用孔５２ｄが設けてある。
【００５４】
従って、フロント側エンドプレート５０とこれに隣接配置されるセルプレート３０とは、その面方向の位置関係を適切に調整することにより、各部材の通水路形成用孔が互いに連通連結することになる。具体的には、例えば、通水路形成用孔５２ａと通水路形成用孔３２ａとが連通連結し、通水路形成用孔５２ｂと通水路形成用孔３２ｂとが連通連結し、通水路形成用孔５２ｃと通水路形成用孔３２ｃとが連通連結し、通水路形成用孔５２ｄと通水路形成用孔３２ｄとが連通連結する状態を実現できる。
【００５５】
［リヤ側エンドプレート］ 
図９，図１０に示すように、リヤ側エンドプレート６０は、略平板状の外形を有し、突設台部６１、及び、配線用孔６２ａ，６２ｂが形成されている。
【００５６】
［突設台部］
突設台部６１は、略平板状のリヤ側エンドプレート６０の一方の面（以下、プレート対向面６３）の略中央から矩形箱状に突出形成された突起である。この突設台部６１は、リヤ側エンドプレート６０に隣接は位置されるセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１に挿入される。突設台部６１の突出高さはセルプレート３０の奥行きの略半分とする。
【００５７】
リヤ側エンドプレート６０は、リヤ側エンドプレート６０に隣接配置されるセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１に対して突設台部６１を挿入した状態で、このセルプレート３０に対して密着固定される。熱交換器挿入用孔３１に挿入された突設台部６１は、熱交換器挿入用孔３１のリヤ側の略半分を占有する。
【００５８】
これにより、リヤ側エンドプレート６０に隣接配置されるセルプレート３０のリヤ側エンドプレート６０とは反対側から熱交換器挿入用孔３１に挿入固定される熱交換器２０と、熱交換器挿入用孔３１内を流通する流体と、の熱交換効率を高めることが出来る。すなわち、リヤ側エンドプレート６０に隣接配置されるセルプレート３０には、リヤ側エンドプレート６０側からは熱交換器２０が挿入されないため、熱交換器挿入用孔３１を流れる流体が放熱用突起の無い部位をリヤ側エンドプレート６０の側に多く流れて熱交換効率が低下する可能性があるが、本実施形態では、その部分に突設台部６１が挿入固定される。このため、流体が放熱用突起の挿入された部分を流れやすくなり、熱交換器挿入用孔３１内を流れる流体と熱交換器２０との熱交換効率を向上することができる。
【００５９】
［配線用孔］
フロント側エンドプレート５０の配線用孔５３ａ，５３ｂと、リヤ側エンドプレート６０の配線用孔６２ａ，６２ｂとの間には、温度差発電装置１００を構成する各ペルチェ素子１０が発電した電力をまとめて出力する出力配線が挿通される。例えば、配線用孔５３ａと配線用孔６２ａには出力配線の＋線を架け渡すように挿通し、配線用孔５３ｂと配線用孔６２ｂには出力配線の＋線を架け渡すように挿通する。出力配線の＋線には各ペルチェ素子１０のプラス側導線１１が接続され、出力配線の−線には各ペルチェ素子１０のマイナス側導線１２が接続される。
【００６０】
［通水路の形成］ 
以上のように構成された各部材の通水路形成用孔が連通連結するように配置して互いに挟持し合うように固定することにより、図２に示すような温度差発電装置１００が形成される。
【００６１】
［セルプレートとペルチェ素子を交互に配置］ 
図２に示すように、温度差発電装置１００は、フロント側エンドプレート５０とリヤ側エンドプレート６０の間に、両面に熱交換器２０をそれぞれ固定したペルチェ素子１０とセルプレート３０とを交互に並べて配置してある。最も近いセルプレート３０同士は、表裏を逆にして配設してあり、同種の面（第１素子対向面３４又は第２素子対向面３５）同士が互いに対向する状態で配設されている。
【００６２】
［通水路形成用孔の位置］ 
セルプレート３０は、ペルチェ素子１０及び熱交換器２０よりも幅広に形成されており、ペルチェ素子１０及び熱交換器２０の外側、すなわち、熱交換器２０を熱交換器挿入用孔３１に挿入した状態でペルチェ素子１０及び熱交換器２０がセルプレート３０と重複しない部位に、セルプレート３０の通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄが形成されている。以下では、熱交換器２０を熱交換器挿入用孔３１に挿入した状態でペルチェ素子１０及び熱交換器２０がセルプレート３０と重複しない部位であって、通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄが形成される部位を、貫通孔形成部３６と呼ぶことにする（図５参照）。本実施形態では、セルプレート３０の両側に貫通孔形成部３６を有する構成であり、各貫通孔形成部３６にはそれぞれ２つの通水路形成用孔が形成されている。
【００６３】
［スペーサの位置］ 
そして、隣り合うセルプレート３０の貫通孔形成部３６の間には、それぞれスペーサ４０が配置される。このとき、一方の貫通孔形成部３６に対面配置されるスペーサ４０は、通水路形成用孔４１ａ，４１ｂと通水路形成用孔３２ａ，３２ｂの面方向位置が合うように配置され、他方の貫通孔形成部３６に対面配置されるスペーサ４０は、通水路形成用孔４１ａ，４１ｂと通水路形成用孔３２ｃ，３２ｄの面方向位置が合うように配置される。また、フロント側エンドプレート５０も、その通水路形成用孔５２ａ〜５２ｄとセルプレート３０の通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄとの面方向位置が合うように配置される。
【００６４】
これにより、平板平面が互いに対向し合うように並設された複数のセルプレート３０の４つの通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄをスペーサ４０が連通連結して温度差発電装置１００のフロント側エンドプレート５０からリヤ側エンドプレート６０まで各部の通水路形成用が連通連結した通水路ＷＰ１〜ＷＰ４が形成される（図１参照）。なお、各部材間で通水路形成用孔を連結する部分には、その周囲を囲うように凹みが形成されており、その凹みにＯリング等のシール材を配設して部材間で押圧挟持してある。これにより、通水路ＷＰ１〜ＷＰ２の部材間継ぎ目が密閉されて流体漏れが防止される。
【００６５】
［部材点数等のメリット］ 
以上のような位置関係で各部材を配置してフロント側エンドプレート５０とリヤ側エンドプレート６０の間に他の部材を押圧挟持する。具体的には、例えば長尺のボルトとナット等の長尺締結具での共締めにより締結する。これにより、温度差発電装置１００の各部材全体が通水路ＷＰ１〜ＷＰ４を内部に形成した状態で一体化される。
【００６６】
このように、本実施形態に係る温度差発電装置１００は、セルプレート３０、スペーサ４０、フロント側エンドプレート５０及びリヤ側エンドプレート６０という極めて少ない種類点数の部材で構築可能であり、また分解が非常に容易である。このため、内部のメンテナンス性が非常に高く、長期運転時に予想される装置内の汚れ、スケール付着等による発電性能低下に対する対応、装置メンテナンスが容易である。腐食部位の交換等も容易である。
【００６７】
［整流作用］ 
次に、図１１，図１２を参照しつつ、温度差発電装置１００内の流体の流れについて説明する。図１１は、温度差発電装置１００内を流通する流体の経路を概念的に示した図である。図１２は、セルプレート３０内での流体の流れを示す図である。
【００６８】
通水路ＷＰ１のフロント側エンドプレート５０側の端部は、熱流体供給口ＩＮ１に連通しているため通水路ＷＰ１には熱流体源ＨＳから熱水が供給される。通水路ＷＰ１に供給された熱水は、図１１に示すセルプレート３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇ，３０Ｉ内部の連通路３３ａ、熱交換器挿入用孔３１、及び、連通路３３ｂをそれぞれ通って通水路ＷＰ４に達し、通水路ＷＰ４を通って熱流体排出口Ｏｕｔ１から排出される。
【００６９】
通水路ＷＰ３のフロント側エンドプレート５０側の端部は、冷流体供給口ＩＮ２に連通しているため通水路ＷＰ３には冷流体源ＣＳから冷水が供給される。通水路ＷＰ３に供給された冷水は、図１１に示すセルプレート３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈ内部の連通路３３ａ、熱交換器挿入用孔３１、及び、連通路３３ｂをそれぞれ通って通水路ＷＰ２に達し、通水路ＷＰ２を通って冷流体排出口Ｏｕｔ２から排出される。
【００７０】
図１２には、隣り合うセルプレート３０Ａ，３０Ｂとその間に配設されるペルチェ素子１０、これに装着される２つの熱交換器２０Ａ，２０Ｂ、ペルチェ素子１０の両側に配設されるスペーサ４０，４０を分解した斜視状態で示してある。
【００７１】
［セルプレート内を流れる流体の種類］ 
セルプレート３０Ａにおいては、通水路ＷＰ１を構成する通水路形成用孔３２ａが連通路３３ａを介して熱交換器挿入用孔３１に連通し、通水路ＷＰ４を構成する通水路形成用孔３２ｄが連通路３３ｂを介して熱交換器挿入用孔３１に連通している。
【００７２】
従って、通水路ＷＰ１に供給される熱水は、熱水の送水圧力と重力とにより、セルプレート３０Ａの連通路３３ａを介して熱交換器挿入用孔３１へ流れ込み、この熱交換器挿入用孔３１を流れる間に熱交換器２０Ａのフィン２３を介してペルチェ素子１０の加熱面１３を加熱し、その後、連通路３３ｂを介して通水路ＷＰ４に流れて、通水路ＷＰ４を通って熱流体排出口Ｏｕｔ１から外部へ排出される。
【００７３】
一方、セルプレート３０Ｂは、通水路ＷＰ３を構成する通水路形成用孔３２ａが連通路３３ａを介して熱交換器挿入用孔３１に連通し、通水路ＷＰ２を構成する通水路形成用孔３２ｄが連通路３３ｂを介して熱交換器挿入用孔３１に連通している。
【００７４】
従って、通水路ＷＰ３に供給される冷水は、冷水の送水圧力と重力とにより、セルプレート３０Ｂの連通路３３ａを介して熱交換器挿入用孔３１へ流れ込み、この熱交換器挿入用孔３１を流れる間に熱交換器２０Ｂのフィン２３を介してペルチェ素子１０の冷却面１４を冷却し、その後、連通路３３ｂを介して通水路ＷＰ２に流れて、通水路ＷＰ２を通って冷流体排出口Ｏｕｔ２から外部へ排出される。
【００７５】
［ペルチェの表裏で大きな温度差］ 
すなわち、ペルチェ素子１０の加熱面１３に装着された熱交換器２０Ａは、セルプレート３０Ａ内を流れる熱水で加熱され、ペルチェ素子１０の冷却面１４に装着された熱交換器２０Ｂは、セルプレート３０Ｂ内を流れる冷水で冷却される。これにより、ペルチェ素子１０の加熱面１３と冷却面１４の間に温度差が発生し、プラス側導線１１とマイナス側導線１２の間には加熱面１３と冷却面１４の温度差に相当する起電力が発生する。
【００７６】
［流れの方向が逆］ 
また、隣り合うセルプレート３０Ａとセルプレート３０Ｂは互いに表裏が逆の状態になっているため、セルプレート３０Ａの熱交換器挿入用孔３１を流れる流体の方向と、セルプレート３０Ｂの熱交換器挿入用孔３１を流れる流体の方向とが逆になっている。
【００７７】
すなわち、セルプレート３０Ａの熱交換器挿入用孔３１では、図のＤ１方向に対称軸Ｍ１を左から右へ横切る流れ成分を持つ熱水が流れる一方、セルプレート３０Ｂの熱交換器挿入用孔３１では、図のＤ２方向に対称軸Ｍ１を右から左へ横切る流れ成分を持つ冷水が流れる。このため、ペルチェ素子１０の全面に亘って加熱面１３と冷却面１４の間に発生する温度差が略均一化される。これによりペルチェ素子１０の熱電変換効率が向上する。
【００７８】
［断熱材の使用］ 
また、セルプレート３０やスペーサ４０は、断熱材で形成されている。断熱材としては、熱水への耐熱性及び冷水への耐寒性があり、断熱性能を有していれば様々な材料を採用できる。一例を挙げると、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト等がある。
【００７９】
このようにセルプレート３０やスペーサ４０を断熱材で形成することにより、温度差発電装置１００内を流通する熱水や冷水の温度変化を抑制することができる。従って、ペルチェ素子１０の加熱面１３と冷却面１４の間に発生する温度差を可及的に大きくなり、温度差発電装置１００の熱電変換性能が向上する。
【００８０】
［孔＆キャップ］ 
なお、セルプレート３０は、通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄ、連通路３３ａ．３３ｂ、熱交換器挿入用孔３１の少なくとも１箇所に、セルプレート３０の側面から連通する孔が形成されている。この孔に栓部材を押圧挿入することにより、セルプレート３０内を流通する流体の漏出を防止することができる。
【００８１】
図５に示す例では、セルプレート３０の上側面から通水路形成用孔３２ａへ連通する孔３７ａ、セルプレート３０の左側面から連通路３３ａの途中位置へ連通する孔３７ｂ、セルプレート３０の上側面から熱交換器挿入用孔３１の左側端に連通する孔３７ｃ、セルプレート３０の下側面から通水路形成用孔３２ｄへ連通する孔３７ｄ、セルプレート３０の右側面から連通路３３ｂの途中位置へ連通する孔３７ｅ、セルプレート３０の下側面から熱交換器挿入用孔３１の右側端に連通する孔３７ｆ、が設けてある。これら孔３７ａ〜３７ｆには、それぞれ栓部材が押圧挿入される。これら孔３７ａ〜３７ｆから栓部材を抜き取ることにより、セルプレート３０内部の清掃が容易になる。
【００８２】
ここで、温度差発電装置１００の起動時には、温度差発電装置１００の通水路ＷＰ１〜ＷＰ４並びに各セルプレート３０内の連通路３３ａ，３３ｂ及び熱交換器挿入用孔３１に熱水又は冷水を充填する必要がある。しかしながら、セルプレート３０内部の凹部（特に、上に凸の凹部）には気体が滞留して抜けにくい。
【００８３】
そこで、本実施形態に係るセルプレート３０には、熱交換器挿入用孔３１が形成されない何れかの面からセルプレート３０の内部流路（通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄ，連通路３３ａ，３３ｂ、熱交換器挿入用孔３１）へ連通する通気孔を設けてある。例えば、上述した孔３７ａ〜３７ｆの何れかに挿入された栓部材の少なくとも１つにセルプレート３０の内外を連通する弁付通気管を挿通する。これにより、セルプレート３０内部流路の凹部に滞留した気体を外部へ排出することができる。
【００８４】
特に熱交換器挿入用孔３１の上方の凹部には気体が滞留しやすく、熱交換器挿入用孔３１に気体が滞留すると、その部分に熱水や冷水が流通しないため、その部分で熱交換器２０を介した流体とペルチェ素子２０との熱交換が不十分となる。そこで、図５に示す例では、孔３７aに通気管３８を挿通してある。これにより、熱交換器挿入用孔３１の上方の凹部への通気孔が形成され、熱交換器挿入用孔３１の上方の凹部に溜まる空気が通気管３８から抜けて流路内に空気溜まりが発生することによる発電性能の低下を抑制することができる。
【００８５】
［作成方法］ 
次に、図１３、図１４を参照しつつ、セルプレート３０の作成方法の具体的な一例を説明する。
【００８６】
まず、例えば金型による成型等により、熱交換器挿入用孔３１、通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄ、及び、長尺ボルトを挿通するための締結用孔（図１３，図１４には不図示。図５参照）が形成された状態のセルプレート３０を作成する。むろん、これら熱交換器挿入用孔３１、通水路形成用孔３２ａ〜３２ｄ、及び締結用孔についても、ドリル等の穿孔具Ｔを用いて形成してもよい。
【００８７】
次に、図１３（ａ）に示すように、熱交換器挿入用孔３１の左側面に沿って拡幅部３３ａ２，３３ｂ２及び孔３７ｃ、３７ｆを形成する。
【００８８】
具体的には、セルプレート３０の上側面から熱交換器挿入用孔３１の内部左側面に沿って穿孔具Ｔで下方向へセルプレート３０の下側面に貫通しない範囲で孔を穿設する。これにより、熱交換器挿入用孔３１の左側面に断面半円状に凹設された拡幅部３３ａ２が形成される。
【００８９】
同様に、セルプレート３０の下側面から熱交換器挿入用孔３１の内部右側面に沿って穿孔具Ｔで上方向へセルプレート３０の上側面に貫通しない範囲で孔を穿設する。これにより、熱交換器挿入用孔３１の右側面に断面半円状に凹設された拡幅部３３ｂ２が形成される。
【００９０】
次に、図１３（ｂ）に示すように、連通路３３ａ，３３ｂの一部及び孔３７ｂ，３７ｅを形成する。
【００９１】
具体的には、セルプレート３０の左側面から熱交換器挿入用孔３１の内部左側面に向かって穿孔具Ｔで右方向へ熱交換器挿入用孔３１の左側面に貫通する孔を穿設する。これにより、連通路３３ａの一部と孔３７ｂが形成される。
【００９２】
同様に、セルプレート３０の右側面から熱交換器挿入用孔３１の内部右側面に向かって穿孔具Ｔで左方向へ熱交換器挿入用孔３１の右側面に貫通する孔を穿設する。これにより、連通路３３ｂの一部と孔３７ｅが形成される。
【００９３】
次に、図１４（ｃ）に示すように、連通路３３ａ，３３ｂの残りの一部及び孔３７ａ，３７ｄを形成する。
【００９４】
具体的には、セルプレート３０の上側面から通水路形成用孔３２ａに向かって穿孔具Ｔで下方向へ穿孔して、先に形成した横向きの連通路３３ａの一部へ貫通する孔を穿設する。これにより、連通路３３ａの残りの部分と孔３７ａが形成される。
【００９５】
同様に、セルプレート３０の下側面から通水路形成用孔３２ｄに向かって穿孔具Ｔで上方向へ穿孔して、先に形成した横向きの連通路３３ｂの一部へ貫通する孔を穿設する。これにより、連通路３３ｂの残りの部分と孔３７ｄが形成される。
【００９６】
そして、図１４（ｄ）に示すように、孔３７ａ〜３７ｆを栓部材で閉塞することにより上述したセルプレート３０が完成する。
【００９７】
（２）第２の実施形態：
次に、出力を大容量化した温度差発電システムＳ２について説明する。本実施形態においては、小型のペルチェ素子を複数枚連結して大型化した連結型ペルチェ素子を用いる。これに合わせて、セルプレート等の各部材のサイズも大型化する。
【００９８】
なお、本実施形態に係る温度差発電システムＳ２は、連結型ペルチェ素子を除いた装置の構成自体は、装置が全体的に大型化する点を除けばほぼ上述した第１実施形態と同様であるため以下では同じ符号を用いて説明し、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図１５は、本実施形態を示す図である。同図には、連結型ペルチェ素子２１０の構造を示してある。
【０１００】
図１５（ａ）に示すように、連結型ペルチェ素子２１０は、複数枚のペルチェ素子１０、各ペルチェ素子１０の加熱面１３及び冷却面１４にそれぞれ装着される熱交換器２０、連結プレート２２０，２３０、及び、複数の締結部材２４０により構成される。連結プレート２２０には熱交換器２０のフィン２３と略同サイズの複数の孔２２１形成されており、連結プレート２３０にも熱交換器２０のフィン２３と略同サイズの複数の孔２２１形成されている。
【０１０１】
そして、連結プレート２２０に形成された各孔２２１にはペルチェ素子１０の加熱面１３に装着された熱交換器２０のフィン２３を挿通し、連結プレート２３０に形成された各孔２３１にはペルチェ素子１０の冷却面１４に装着された熱交換器２０のフィン２３を挿通する。
【０１０２】
これにより、各ペルチェ素子１０は、連結プレート２２０，２３０の各孔から熱交換器２０のフィン２３を突出させた状態で、連結プレート２２０，２３０の間に挟持される。なお、熱交換器２０の基部２１と連結プレート２２０，２３０との当接部位にはフィン２３を囲うようにＯリング等のシール材が配設される。
【０１０３】
そして、図１５（ｂ）に示すように、連結プレート２２０，２３０の間に複数個のペルチェ素子１０を押圧挟持した状態で、連結プレート２２０と連結プレート２３０とを締結部材２４０で締結する。
【０１０４】
これにより、図１５（ｂ），（ｃ）に示すように、複数個のペルチェ素子１０が一体連結され、連結型ペルチェ素子２１０となる。なお、ペルチェ素子１０の端部に接続されたプラス側導線１１とマイナス側導線１２は、連結プレート２２０，２３０の間でペルチェ素子１０の隙間を縫って引き出して上述した出力配線に接続することが出来る。
【０１０５】
連結型ペルチェ素子２１０は、図１６に示すように、連結プレート２２０，２３０から突出露見したフィン２３を、上述した第１の実施形態に比べて大型に形成されたセルプレート３０の熱交換器挿入用孔３１に挿通固定して用いられる。
【０１０６】
このように小型の複数のペルチェ素子を連結した連結型ペルチェ素子２１０を用いることにより、ペルチェ素子にかかるコストを削減しつつ出力を大容量化することができる。また、予め複数のペルチェ素子を連結しておくため、温度差発電装置の組立作業効率が向上するとともに、装置メンテナンス時の分解作業性も向上する。
【０１０７】
（３）第３の実施形態：
次に、上述した温度差発電システムＳ１又は温度差発電システムＳ２の流体源として汲み上げ式温泉等のように自噴式でない流体源（送水圧力を有さない流体源）を用いた温度差発電システムＳ３について説明する。図１７は、本実施形態に係る温度差発電システムＳ３の構成を示す図である。
【０１０８】
なお、温度差発電システムＳ３は、熱流体源ＨＳや冷流体源ＣＳの熱水や冷水を温度差発電装置へ供給する構成、及び、これら流体を供給する構成への電源供給以外は、上述した温度差発電システムＳ１又は温度差発電システムＳ２と同様であるため詳細な説明を省略する。
【０１０９】
温度差発電システムＳ３は、複数の温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、熱流体供給用のポンプ３１０、冷流体供給用のポンプ３２０、及び、これらポンプ３１０，３２０を制御するためのポンプ制御器３３０を備える。
【０１１０】
ポンプ３１０は、温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの熱流体供給口ＩＮ１に接続された配管Ｐ３０１の途中に設けられており、熱流体源ＨＳの熱水を各温度差発電装置の通水路ＷＰ１に送り込むポンプ圧力を発生するためのものである。
【０１１１】
ポンプ３２０は、温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの冷流体供給口ＩＮ２に接続された配管Ｐ３０２の途中に設けられており、冷流体源ＣＳの冷水を各温度差発電装置の通水路ＷＰ３に送り込むポンプ圧力を発生するためのものである。
【０１１２】
これらポンプ３１０，３２０は、ポンプ制御器３３０からの制御及び給電により動作する。
【０１１３】
ポンプ制御器３３０には、温度差発電システムＳ３の外部から商用電源等の起動用外部電源が供給されており、システム起動時には、ポンプ制御器３３０は、起動用外部電源で動作するとともに起動用外部電源をポンプ３１０，３２０へ供給する第１モードで動作する。
【０１１４】
一方、システム起動が完了して温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの出力が一定以上で安定すると、ポンプ制御器３３０は、温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの出力の一部（例えば、温度差発電装置１００Ｃの出力）で動作するとともに、この出力をポンプ３１０，３２０へ供給する第２モードへ遷移する。このとき、温度差発電装置１００Ａ，１００Ｂからの出力については、他の装置へ供給したり、電力会社へ売電したりする。
【０１１５】
これにより、システム起動を可能とすると共に、システム起動時の安定動作性を確保しつつ、システム起動後に出力が安定した状態では外部電源の使用を抑制するため、電力コストを抑えることができる。
【０１１６】
（４）第４の実施形態：
図１８は、本実施形態に係る温度差発電システムＳ４を示す図である。
【０１１７】
同図に示す温度差発電システムＳ４は、上述した温度差発電システムＳ１と、太陽熱加熱器４００、及び、ポンプ４１０を備えている。なお、温度差発電システムＳ１の代わりに温度差発電システムＳ２や温度差発電システムＳ３を採用してもよい。
【０１１８】
太陽熱加熱器４００は、平板板状の基盤４０１の全体に亘って葛折り状に伝熱管４０２が配設されている。基盤４０１は太陽熱吸熱性の高い材料で形成されている。このため、伝熱管４０２内を流通する流体は、太陽熱で温度上昇した基盤４０１の熱で加熱される。なお、太陽熱による基盤４０１の温度上昇をより高めるため、反射板４３０等を設けて太陽光とその反射光を基盤４０１へ重複照射することにより基盤４０１への照射光量を増加させてもよい。
【０１１９】
太陽熱加熱器４００の伝熱管４０２の一端には、温度差発電システムＳ１の第１配管Ｐ１が連通連結され、太陽熱加熱器４００の伝熱管４０２の他端には、温度差発電システムＳ１の第４配管Ｐ４が連通連結されている。これにより、温度差発電装置１００からの排冷水は第４配管Ｐ４から伝熱管４０２に流入し、太陽熱加熱器４００からの加熱で熱水になって第１配管Ｐ１を介して温度差発電装置１００へ供給される。
【０１２０】
温度差発電システムＳ１の第３配管Ｐ３と第４配管Ｐ４は、その途中位置にそれぞれバルブＶ１、バルブＶ２が配設されている。バルブＶ１、Ｖ２の開弁時、第３配管Ｐ３を介して冷水が熱水発電装置１００へ供給されて熱水発電装置１００内を通水した後、第２配管Ｐ２から太陽熱加熱器４００へ供給され、伝熱管４０２の通水中に加熱されて熱水となる。この熱水が、第１配管Ｐ１から熱水発電装置１００へ再供給され、熱水発電装置１００内を通水した後、第４配管Ｐ４へ排水される。すなわち、温度差発電システムＳ４においては、温度差発電装置１００へ供給される熱水を太陽熱加熱器４００が生成する。
【０１２１】
これにより、自然熱流体源や火力・原子力発電所、各種工場等が無い地域でも、太陽熱が十分であれば温度差発電装置１００を用いた温度差発電を行う事が可能となる。
【０１２２】
なお、本実施形態に係る温度差発電システムＳ４は、図１９に示すように、温度差発電装置１００と太陽熱加熱器４００とを流通した後に排出される流体をシステム内で循環使用可能に構成してもよい。
【０１２３】
具体的には、冷水給水路である第１配管Ｐ１と温水排水路である第３配管Ｐ３とを接続するバイパス流路を構成する第５配管Ｐ５と、第５配管Ｐ５の途中に設けたポンプ４４０と、冷却器４５０と、を備える。第５配管Ｐ５のポンプ４４０の両側には、それぞれバルブＶ３，Ｖ４を設けてもよい。
【０１２４】
バルブＶ１，Ｖ２の開弁時は、図１８と同様の構成となる。一方、バルブＶ１，Ｖ２を閉弁し、バルブＶ３，Ｖ４を開弁してポンプ５０１を動作させると、温度差発電システムＳ４内を流体が循環するようになる。具体的には、ポンプ４４０のポンプ圧力により第３配管Ｐ３を通って温度差発電装置１００に供給される水は、冷却器４５０で冷却されて冷却水として温度差発電装置１００に供給される。この冷却水は、温度差発電装置１００のペルチェ素子１０の冷却面１４に沿って流通した後、第２配管Ｐ２を通って太陽熱加熱器４００に供給される。そして、太陽熱加熱器４００の伝熱管４０２内を流通する間に加熱されて熱水となり、第１配管Ｐ１を通って温度差発電装置１００へ再供給される。この熱水は、温度差発電装置１００のペルチェ素子１０の加熱面１３に沿って流通した後、第４配管Ｐ４を通って第５配管Ｐ５のポンプ４４０に至り、再び第３配管Ｐ３を通って温度差発電装置１００に供給されることになる。なお、システム内の循環水が不足した場合はバルブＶ１を開弁して新たな冷水を循環路内に追加供給することもできる。
【０１２５】
このように流体をシステム内で循環使用する構成は、システムで用いる流体として特殊媒体（純水、クーラント、高熱容量媒体等）を用いる場合に適している。これにより、熱交換効率の向上、装置内汚れの防止、腐食・スケール付着の防止、等を実現することができる。
【０１２６】
（５）第５の実施形態：
図２０は、本実施形態に係る温度差発電システムＳ５を説明する図である。
【０１２７】
同図に示す、温度差発電システムＳ５は、上述した温度差発電システムＳ４の太陽熱加熱器４００に代えて、太陽光発電装置としての太陽電池パネル５００を備える構成としてある。
【０１２８】
太陽電池パネル５００は、その裏面の全面に亘って葛折り状に屈曲しつつ往復するように伝熱管５０２が配設されている。伝熱管５０２は、太陽電池パネル５００の裏面外側に沿って配設されてもよいし裏面内側に沿って配設されてもよい。太陽電池パネル５００は、通常、直射日光下に配設されており、また工場等の家屋の屋根に配設されることも多い。このため、夏場の昼等は太陽電池パネル５００の温度が６０〜７０℃にまで上昇する場合がある。
【０１２９】
本実施形態に係る温度差発電システムＳ５では、伝熱管５０２を通る流体を太陽電池パネル５００の熱で加熱して熱水を作りつつ、その一方で伝熱管５０２を通る流体が伝熱管５０２から吸熱する分だけ太陽電池パネル５００の温度を低下させることができる。
【０１３０】
これにより、太陽電池パネル５００の熱を利用して温度差発電システムＳ１による発電を行うとともに、太陽電池パネル５００を冷却して太陽電池セルの発電効率を向上させることが出来る。
【０１３１】
なお、本実施形態に係る温度差発電システムＳ５についても、上述した第４の実施形態に係る温度差発電システムＳ４と同様に、図２１に示すように、冷水給水路である第１配管Ｐ１と温水排水路である第３配管Ｐ３とを接続するバイパス流路を構成する第５配管Ｐ５と、第５配管Ｐ５の途中に設けたポンプ５４０と、冷却器５５０と、を備えさせて、温度差発電装置１００と太陽電池パネル５００とを流通した後に排出される流体をシステム内で循環使用可能に構成してもよい。むろん、第５配管Ｐ５のポンプ５４０の両側には、それぞれバルブＶ３，Ｖ４を設けてもよい。
【０１３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１０…ペルチェ素子、１１…プラス側導線、１２…マイナス側導線、１３…加熱面、１４…冷却面、２０…熱交換器、２０Ａ…熱交換器、２０Ｂ…熱交換器、２１…基部、２２…素子当接面、２３…フィン、２４…突起形成面、３０…セルプレート、３０Ａ…セルプレート、３０Ｂ…セルプレート、３０Ｃ…セルプレート、３０Ｄ…セルプレート、３０Ｅ…セルプレート、３０Ｆ…セルプレート、３０Ｇ…セルプレート、３０Ｈ…セルプレート、３０Ｉ…セルプレート、３１…熱交換器挿入用孔、３２ａ〜３２ｄ…通水路形成用孔、３３ａ，３３ｂ…連通路、３３ａ１，３３ｂ１…開口、３３ａ２，３３ｂ２…拡幅部、３４…第１素子対向面、３５…第２素子対向面、３６…貫通孔形成部、３７ａ〜３７ｆ…孔、４０…スペーサ、４１ａ…通水路形成用孔、４１ｂ…通水路形成用孔、５０…フロント側エンドプレート、５１…突設台部、５２ａ〜５２ｄ…通水路形成用孔、５３ａ，５３ｂ…配線用孔、５４…プレート対向面、６０…リヤ側エンドプレート、６０…フロント側エンドプレート、６１…突設台部、６２ａ…配線用孔、６２ｂ…配線用孔、６３…プレート対向面、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…温度差発電装置、２１０…連結型ペルチェ素子、２２０…連結プレート、２２１，２３１…孔、２３０…連結プレート、２４０…締結部材、３１０…ポンプ、３２０…ポンプ、３３０…ポンプ制御器、４００…太陽熱加熱器、４０１…基盤、４０２…伝熱管、４１０…ポンプ、４３０…反射板、４４０…ポンプ、４５０…冷却器、５００…太陽電池パネル、５０２…伝熱管、５１０…ポンプ、５４０…ポンプ、５５０…冷却器、ＣＳ…冷流体源、ＨＳ…熱流体源、ＩＮ１…熱流体供給口、ＩＮ２…冷流体供給口、Ｍ１…対称軸、Ｍ２…対称軸、Ｏｕｔ１…熱流体排出口、Ｏｕｔ２…冷流体排出口、Ｐ１…第１配管、Ｐ２…第２配管、Ｐ３…第３配管、Ｐ４…第４配管、Ｐ５…第５配管、Ｐ３０１…配管、Ｐ３０２…配管、Ｓ１…温度差発電システム、Ｓ２…温度差発電システム、Ｓ３…温度差発電システム、Ｓ４…温度差発電システム、Ｓ５…温度差発電システム、Ｔ…穿孔具、Ｖ１〜Ｖ４…バルブ、ＷＰ１〜ＷＰ４…通水路
【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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【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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