(57)【要約】【課題】発電機の運転により発生した未利用の熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換して再利用を可能にすることにある。【解決手段】発電機１に据付られ該発電機の運転により発生する熱を外部に放出する発電機風洞３と、高温側伝熱系統５ａと低温側伝熱系統５ｂとを有し、これら高温側伝熱系統５ａと低温側伝熱系統５ｂとの温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置５とを備え、熱電変換装置５の高温側伝熱系統５ａを発電機風洞３側に接触又は貫通させて配置し、且つ低温側伝熱系統５ｂを発電機風洞３より伝熱される温度より低い温度の雰囲気中に配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に据付られ該発電機の運転により発生する熱を外部に放出する発電機風洞と、
高温側伝熱系統と低温側伝熱系統とを有し、これら高温側伝熱系統と低温側伝熱系統との温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置とを備え、
前記熱電変換装置の前記高温側伝熱系統を前記発電機風洞側に接触又は貫通させて配置し、且つ前記低温側伝熱系統を前記発電機風洞より伝熱される温度より低い温度の雰囲気中に配置することを特徴とする温度差発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の温度差発電システムにおいて、
前記低温側伝熱系統を大気取入口が開放されたダクトに接触又は貫通させて配置し、且つ前記ダクトの先端部側を前記発電機風洞にベンチュウリー管構造として接続して前記発電機風洞内の圧力差により流速を得て前記前記低温側系統を冷却することを特徴とする温度差発電システム。
【請求項３】
請求項２記載の温度差発電システムにおいて、
前記熱電変換装置の高温側伝熱系統に集熱機構を前記発電機風洞内に臨ませて取付け、前記低温側伝熱系統に放熱機構が排気ダクト内に臨ませて取付けたことを特徴とする温度差発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機排熱を利用した温度差発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人類のエネルギー消費量は、産業や科学技術の発達に伴い、歴史的に例を見ない程加速されてきている。この結果、ＣＯ2などの排気ガスによる地球温暖化の問題が浮上している。
【０００３】
現在、工場など各種産業に存在する未利用の熱エネルギーを可能な限り電気エネルギーとして回収する発電システムの出現が渇望されている。
【０００４】
ところで、各種発電プラント、化学プラント、鉄鋼プラントやボイラ設備及び各種生産設備を有する産業においても、ＣＯ2発生の抑制に貢献するために、環境対策として種々の対策や対応が実施され、省エネルギー対策が推進されている。
【０００５】
発電プラントを見た場合、発電機の運転で発生した熱は、発電機風洞を通して建屋外などに排気されているのが現状である。
【０００６】
そこで、省エネルギーの観点から、上述したように利用されずに廃棄される熱エネルギーを再利用することが考えられるが、その一例として熱エネルギーを有する各設備において、熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、これを電気エネルギーとして再利用するカリ−ナサイクル発電システムが提案されている（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】低温排熱回収発電設備（CADDETプロジェクト番号：JP-2002-034）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したカリ−ナサイクル発電は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換した後、電気エネルギーとして利用するものであり、熱エネルギーから直接電気エネルギーとして回収し、再利用するものではなかった。このため、熱エネルギーを電気エネルギーとして効率よく有効に変換できるシステムの開発が要望されていた。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、発電機の運転により発生した未利用の熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換して再利用を可能とし、省エネルギー対策を効率よく有効に実現することができる温度差発電システム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】
本発明は、上記の目的を達成するため、次のような手段により温度差発電システムを構成する。
【００１０】
請求項１に対応する発明は、発電機に据付られ該発電機の運転により発生する熱を外部に放出する発電機風洞と、高温側伝熱系統と低温側伝熱系統とを有し、これら高温側伝熱系統と低温側伝熱系統との温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置とを備え、前記熱電変換装置の前記高温側伝熱系統を前記発電機風洞側に接触又は貫通させて配置し、且つ前記低温側伝熱系統を前記発電機風洞より伝熱される温度より低い温度の雰囲気中に配置する。
【００１１】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の温度差発電システムにおいて、前記低温側伝熱系統を大気取入口が開放されたダクトに接触又は貫通させて配置し、且つ前記ダクトの先端部側を前記発電機風洞にベンチュウリー管構造として接続して前記発電機風洞内の圧力差により流速を得て前記前記低温側系統を冷却する。
【００１２】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明の温度差発電システムにおいて、前記熱電変換装置の高温側伝熱系統に集熱機構を前記発電機風洞内に臨ませて取付け、前記低温側伝熱系統に放熱機構が排気ダクト内に臨ませて取付ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発電機の運転により発生した未利用の熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換して再利用を可能とし、省エネルギー対策を効率よく有効に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明による排熱を利用した温度差発電システムの第１の実施形態を示す構成図である。
【００１６】
図１において、１は建屋２内に設置された発電機で、この発電機１には機内で発生した熱を建屋２外に放出するための発電機風洞３が据付られている。
【００１７】
また、４は建屋２内の空気を屋外に排出する排気ダクトで、この排気ダクト４は発電機風洞３に近接する位置に平行に配設され、発電機風洞３の長手方向の中途にダクト先端部側をベンチュリ−管構造として接続される。
【００１８】
ここで、上記発電機風洞３は、発電機１の機内で発生した熱で温度上昇した空気、例えば６０℃〜８０℃の空気を建屋外に放出し、また、排気ダクト４は建屋内の空気、例えば室温が２５℃〜３５℃の空気を排気する。
【００１９】
一方、５は発電機風洞３とこれに隣接する平行な排気ダクト４との間に設けられた熱電変換装置で、この熱電変換装置５は複数の熱電変換素子の集合体と、この集合体に設けられた高温伝熱側系統５ａ及び低温伝熱側系統５ｂとから構成され、高温伝熱側系統５ａは発電機風洞３側に、低温伝熱側系統５ｂは排気ダクト４側にそれぞれ接触又は貫通させて配置され、発電機風洞３に流れる空気と排気ダクト４に流れる空気の温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換するものである。
【００２０】
この熱電変換装置５の高温側伝熱系統５ａには、例えば集熱フィンなどからなる集熱機構６が発電機風洞３内に臨ませて取付けられ、また低温側伝熱系統５ｂには、例えば放熱フィンやヒートパイプなどからなる放熱機構７が排気ダクト４内に臨ませて取付けられている。
【００２１】
このような構成の温度差発電システムにおいて、発電機風洞３内には発電機１の運転により発生した高温の空気、例えば６０℃〜８０℃の空気が発電機自身の回転により流速が高められて流れ、建屋２外に放出される。このとき、発電機風洞３内に臨ませて設けられた集熱機構６により発電機風洞３に流れる高温の空気の熱エネルギーが熱電変換装置５の高温側伝熱系統５aに効果的に伝熱される。
【００２２】
一方、排気ダクト４内には建屋２内の空気、例えば室温が２５℃〜３５℃の空気が流れるが、ダクト先端部側がベンチュリ−管構造として発電機風洞３に接続されていることで（大気取入れ口は開放）、発電機風洞３との圧力差により流速が高められて発電機風洞３内に流れ合流する。このとき、排気ダクト４内に臨ませて設けられた放熱機構７が排気ダクト４に流れる空気と接触することで放熱作用が促進され、熱電変換装置５の低温側伝熱系統５ｂが効果的に冷却される。
【００２３】
従って、熱電変換装置５は、高温側伝熱系統５ａと低温側伝熱系統５ｂとの温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。
【００２４】
このように第１の実施形態では、発電機１の運転により発生する熱を外部に放出する発電機風洞３とこれに近接して平行に配設された排気ダクト４との間に、熱電変換素子の集合体とこの集合体に設けられた高温伝熱側系統５ａ及び低温伝熱側系統５ｂからなる熱電変換装置５を設け、高温伝熱側系統５ａを発電機風洞３側に、低温伝熱側系統５ｂを排気ダクト４側にそれぞれ接触又は貫通させて配置して、高温伝熱側系統５ａと低温伝熱側系統５ｂの温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換するようにしたので、熱エネルギーを運動エネルギーに変換することなく、熱エネルギーを電気エネルギーとして効率よく有効に再利用することができる。
【００２５】
また、高温伝熱側系統５ａには発電機風洞３内に臨ませて集熱機構６を設けているので、発電機風洞３に流れる高温の空気の熱エネルギーを熱電変換素子の集合体に効果的に伝熱することができる。
【００２６】
さらに、発電機風洞３の長手方向の中途にダクト先端部側をベンチュリ−管構造として接続した排気ダクト４内に望ませて低温伝熱側系統５ｂを配置し、この低温伝熱側系統５ｂに放熱機構７を設けているので、排気ダクト４内の空気圧は発電機風洞３内の空気圧との差圧により流速を得て低温伝熱側系統５ｂを無動力で効果的に冷却することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記し、且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による発電機排熱を利用した温度差発電システムの第１の実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…発電機、２…建屋、３…発電機風洞、４…排気ダクト、５…熱電変換装置、５ａ…高温伝熱系統、５ｂ…低温伝熱系統、６…集熱機構、７…放熱機構
【図１】
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