(57)【要約】  熱勾配にわたる運動エネルギーを位置エネルギーに変換するシステムと方法は、熱を吸収する吸熱ユニットと、熱を放出する発熱ユニットと、外部の源からエネルギーを受け取って、吸熱ユニットと発熱ユニットとに電力を供給する制御ユニットと有していてもよい。システムは、熱勾配にわたって熱を電位に変換する複数の熱電素子を有している第１の発電ユニットと、第１の発電ユニットによって発生した電位を制御ユニットに供給するフィードバックユニットとを有していてもよい。【選択図】  図２
2012527128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を吸収するように構成されており、低温部分を有している吸熱ユニットと、
熱を放出するように構成されており、高温部分を有している発熱ユニットと、
外部の源からエネルギーを受け取って、前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとに電力を供給するように構成されている制御ユニットと、
高温セクション、低温セクション、および熱を電位に変換するように構成されている複数の熱電素子を有しており、前記複数の熱電素子は熱勾配にわたって電気的に直列にそして熱的に並列に配置されている、第１の発電ユニットと、
前記第１の発電ユニットの電位を前記制御ユニットに供給するように構成されているフィードバックユニットと、
を有する、熱勾配にわたる運動エネルギーを位置エネルギーに変換する熱電システム。
【請求項２】
前記第１の発電ニットは、前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間に介在しており、
前記第１の発電ユニットの前記高温セクションは、前記発熱ユニットの前記高温部分と相互作用するように構成されており、
前記第１の発電ユニットの前記低温セクションは、前記吸熱ユニットの前記低温部分と相互作用するように構成されている、
請求項１に記載の熱電システム。
【請求項３】
高温セクション、低温セクション、および熱を電位に変換するように構成されている複数の熱電素子を各々が有しており、前記複数の熱電素子は熱勾配にわたって電気的に直列にそして熱的に並列に配置されている、１つまたは２つ以上の第２の発電ユニットをさらに有し、
１つまたは２つ以上の前記第２の発電ユニットの各々の前記高温セクションは前記発熱ユニットの前記高温部分と相互作用するように構成されており、１つまたは２つ以上の前記第２の発電ユニットの各々の前記低温セクションは前記吸熱ユニットの前記低温部分と相互作用するように構成されている、
請求項２に記載の熱電システム。
【請求項４】
前記吸熱ユニットの温度を報告するように構成されている第１のセンサと、
前記発熱ユニットの温度を報告するように構成されている第２のセンサと、
前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間の最適な温度差が維持されるように前記制御ユニットを調整するように構成されているサーボユニットと、
をさらに有する、請求項１に記載の熱電システム。
【請求項５】
前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間に介在している低熱伝導性バリアをさらに有し、
前記第１の発電ユニットの前記低温セクションは前記吸熱ユニットの前記低温部分と相互作用するように構成されており、
前記第１の発電ユニットの前記高温セクションは外側の温度と相互作用するように構成されている、
請求項１に記載の熱電システム。
【請求項６】
前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間に介在している低熱伝導性バリアをさらに有し、
前記第１の発電ユニットの前記高温セクションは前記発熱ユニットの前記高温部分と相互作用するように構成されており、
前記第１の発電ユニットの前記低温セクションは外側の温度と相互作用するように構成されている、
請求項１に記載の熱電システム。
【請求項７】
高温セクション、低温セクション、および熱を電位に変換するように構成されている複数の熱電素子を有する第２の発電ユニットをさらに有し、
前記第２の発電ユニットの前記低温セクションは前記吸熱ユニットの前記低温部分と相互作用するように構成されており、
前記第２の発電ユニットの前記高温セクションは外側の温度と相互作用するように構成されている、
請求項６に記載の熱電システム。
【請求項８】
前記第１の発電ユニットによって発生した前記電位は前記外側の源からのエネルギーを補う、請求項１に記載の熱電システム。
【請求項９】
前記第１の発電ユニットによって発生した前記電位は前記外側の源から受け取った前記エネルギーよりも大きい、請求項１に記載の熱電システム。
【請求項１０】
前記第１の発電ユニットによって発生した前記電位は前記外側の源に供給される、請求項１に記載の熱電システム。
【請求項１１】
前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとは、１次エネルギー比が２を超えている閉路相変化ヒートポンプの部品である、請求項１に記載の熱電システム。
【請求項１２】
前記第１の発電ユニットによって発生した前記電位は前記ヒートポンプの性能の係数を改善するために使用される、請求項１１に記載の熱電システム。
【請求項１３】
低温部分を有している吸熱ユニットを通して熱を吸収するステップと、
高温部分を有している発熱ユニットを通して熱を放出するステップと、
エネルギーを制御ユニットを通して受け取るステップと、
前記受け取ったエネルギーを前記吸熱ユニットと発熱ユニットとに供給するステップと、
第１の発電ユニットによって熱を電位に変換し、前記第１の発電ユニットは、高温セクションと、低温セクションと、熱勾配にわたって電気的に直列にそして熱的に並列に配置されている複数の熱電素子とを有している、ステップと、
前記電位を前記制御ユニットに供給するステップと、
を有する、熱勾配にわたる運動エネルギーを位置エネルギーに変換する方法。
【請求項１４】
前記第１の発電ユニットを前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間に配置するステップをさらに有し、
前記第１の発電ユニットの前記高温セクションは、前記発熱ユニットの前記高温部分に隣接しており、前記第１の発電ユニットの前記低温セクションは、前記吸熱ユニットの前記低温部分に隣接している、
請求項１３に記載の運動エネルギーを位置エネルギーに変換する方法。
【請求項１５】
第１の温度センサを前記吸熱ユニットに設けるステップと、
第２の温度センサを前記発熱ユニットに設けるステップと、
サーボユニットを前記制御ユニットに取り付けるステップと、
前記吸熱ユニットと前記発熱ユニットとの間で最適な温度差を維持するステップと、
をさらに有する、請求項１３に記載の運動エネルギーを位置エネルギーに変換する方法。
【請求項１６】
第２の発電ニットによって熱を電位に変換するステップをさらに有し、
前記第２の発電ユニットは、高温セクションと、低温セクションと、熱勾配にわたって電気的に直列にそして熱的に並列に配置されている複数の熱電素子とを有する、
請求項１３に記載の運動エネルギーを位置エネルギーに変換する方法。
【請求項１７】
前記制御ユニットで受け取る前記エネルギーを前記第１と第２の発電ユニットによって発生した電位によって補うステップをさらに有する、請求項１６に記載の運動エネルギーを位置エネルギーに変換する方法。
【請求項１８】
吸熱反応を行う手段と、
発熱反応を行う手段と、
外部エネルギーを受け取り、前記受け取ったエネルギーを前記吸熱反応と発熱反応とを行う手段に送る手段と、
熱勾配にわたって熱を電位に変換する手段と、
前記電位を前記受け取る手段に供給する手段と、
を有する、熱勾配にわたる運動エネルギーを位置エネルギーに変換する熱電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に発電のフィードバックに関する。本発明は、特に、熱勾配にわたって運動エネルギーの一部を位置エネルギーに変換するシステムと方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、本明細書で開示する新規の概念の理解に有用な熱電対列と呼ばれる既知の熱発電機（ＴＥＧ）の一実施形態を示している。知られているように、１つの熱電対列１０は、共通の接合部１３で１つに接合されている２つの異なる金属１１と１２を通常有している。熱電対１０の背景にある原理は、温度の異なる２つの異なる金属からなる回路の接合部（つまり熱電対）に電流が流れると述べるゼーベック効果に基づいている。この原理の一般的な例には、米国のＭｅｌｃｏｒによって製造されているＣＰ２−８−３１−０８１などの電子温度計と小型の熱電変換器がある。
【０００３】
しかし、動力源としての熱発電機の使用は、装置の効率が典型的に３〜９％の範囲となって非常に低いことによって従来から非常に限定されてきた。そのため、使用可能な電気を発生させるために、従来のＴＥＧは非常に高い熱勾配に曝さなければならなかった。この要件は、従来の熱発電機はＴＥＧによる（電気の形態の）出力よりも多くの（発熱の形態の）エネルギーを必要としがちであることを意味している。その結果、ほとんどの熱発電機は２次電源として動作するに過ぎず、他の技術に組み合わされことが多い。たとえば、熱発電機は、熱が豊富な太陽発電アレイ内で典型的に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許明細書第５，０６５，０８５号
【特許文献２】米国特許公開第２００６−００１６４６９号
【特許文献３】米国特許公開第２００３−０１９２５８２号
【特許文献４】米国特許公開第２００８／０２８３１１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、熱勾配にわたって、供給された運動エネルギーを電気に変換するために、効果的な低価格熱勾配発生装置を備えている高効率の熱発電機を設けることが有益であろう。Ａｓｐｄｅｎの特許文献１、Ｋｏｎｄｏｈの特許文献２、およびＧｕｅｖａｒａの特許文献３などの熱電エネルギー変換のために数個の特許が出願されているが、概要を前述した問題に対応しているものはない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、熱勾配にわたる運動エネルギーを位置エネルギーに変換するシステムを対象としている。本発明の一態様は熱を吸収する吸熱ユニットと、熱を放出する発熱ユニットと、外部の源からエネルギーを受け取って、吸熱ユニットと発熱ユニットとに電力を供給する制御ユニットとを有していてもよい。システムは、熱勾配にわたって熱を電位に変換する複数の熱電素子を有している第１の発電ユニットと、第１の発電ユニットによって発生した電位を制御ユニットに供給するフィードバックユニットとを有していてもよい。
【０００７】
本発明の他の態様は、複数の発電ユニットをさらに有している前述のようなシステムを有していてもよい。
【０００８】
本発明のさらに他の態様は、前述のシステムを実施する方法を有していてもよい。
【０００９】
現在の好ましい実施形態を図面に示している。当然、本発明は図示の正確な配置と機構とには限定されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書で開示している実施形態の理解に有用な熱発電機の一実施形態の図である。
【図２】本発明の熱電システムの一実施形態の図である。
【図３】本発明の他の実施形態の熱電システムの図である。
【図４】本発明の代替の実施形態の熱電システムの図である。
【図５】本発明の代替の実施形態の熱電システムの図である。
【図６】本発明の代替の実施形態の熱電システムの図である。
【図７】本発明の代替の実施形態の熱電システムの図である。
【図８】本発明の他の実施形態の熱勾配発生システムにわたって運動エネルギーの一部を位置エネルギー変換する方法を示している流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
明細書は新規と見なされる本発明の特徴を定めている特許請求の範囲で総括されているのに対して、図面と共に発明を実施するための形態を考慮することから本発明はよりよく理解されると確信される。必要に応じて、本発明の詳細な実施形態を明細書において開示するが、当然、開示している実施形態は様々な形態において実施可能な本発明の例示に過ぎない。そのため、本明細書で開示している具体的な構造的詳細と機能的詳細とは限定的に解釈すべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎および当業者に実質的に任意の適切に詳細な構造において新規の構成を様々に採用することを教える代表的な基礎と解釈すべきである。さらに、本明細書で使用する用語や句は限定的であることを目的としておらず、本発明の理解可能な説明を提供することを目的としている。
【００１２】
本明細書を通して使用されているように、熱電対列は、熱勾配の方向に垂直な平面上で互いに平行に揃えられており、別個のパッケージ内の熱電対の配列を有していてもよい。さらに、熱発電機（ＴＥＧ）は、熱勾配から電位を発生する装置を有していてもよく、その一実施形態は熱勾配の軸線に沿って互いに対して直列に配列されている複数の熱電対列からなっている。さらに、ヒートポンプを利用すると以下で説明しているが、本明細書で開示している新規の概念はそのようには限定されていない。
【００１３】
そのために、以下の基準を満たす実質的に任意の持続可能な熱勾配発生装置を利用してもよい。適切な熱勾配発生装置の一例は、従来のヒートポンプである。その意味で、ヒートポンプは吸熱側から蒸発器を通して熱エネルギーを吸収し、熱エネルギーを凝縮器を通して発熱側に放出する。吸熱反応と発熱反応の両方は、プロセスのきっかけとなるのに必要な入力エネルギーの何倍もある。そのために、熱勾配発生装置（つまりヒートポンプ）の１次エネルギー割合（ＰＥＲ）としても知られている性能の係数は以下の式で定めることができる。
ＰＥＲ＝（Ｑ＋Ｗ）／Ｗ
ここで、Ｑは吸熱プロセスにおいて吸収される運動エネルギーであって、Ｗは仕事を行うためにヒートポンプに供給されるエネルギーである。この場合、仕事（Ｗ）は、熱の差を発生するようにヒートポンプによって使用されるエネルギーと、圧縮器などの分配機構内で失われるエネルギーの両方として定義される。
【００１４】
本発明を説明する目的で、１次エネルギー割合（ＰＥＲ）を吸熱プロセスと熱勾配を発生するために使用される発熱プロセスとのエネルギーポンピング比と定義する。それに対して、我々は性能係数を以下の式で定義されるシステム全体の性能係数と定義することにする。
ＣＯＰ＝（Ｑ＋Ｗ）／（Ｗ−Ｃ）
ここでＱは吸熱プロセスにおいて吸収される運動エネルギー、Ｗはヒートポンププロセスが仕事をするために必要なエネルギー、ＣはＴＥＧによって再回収されるエネルギーである。
【００１５】
前述のように、熱発電機（ＴＥＧ）は、熱を電気に変換することによって運動エネルギーを位置エネルギーに変換できる装置である。ＴＥＧは１つの熱電対列または高い電気的および熱的な伝導度を実現するために、電気的に直列にそして熱的に並列に配置されている熱電対列の配列を有していてもよい。ＴＥＧの１つの例が、内容が参照によって本明細書に援用されるＪｉｎ他に対する特許文献４に記載されている。
【００１６】
そのために、Ｊｉｎはセ氏１００°の熱勾配を電位に４０〜８０％の効率で変換可能なＴＥＧについて説明している。もちろん、当業者はこれが本明細書で開示している新規の概念と組み合わせて使用可能なＴＥＧの一例に過ぎないことを理解するであろう。たとえば、一実施形態において、熱電対列の配列を低エネルギーｐ型半導体素子と高エネルギーｎ型半導体素子とを有している半導体材料に組み込んだり、両端部が温度差に曝されると熱を電流に変換することが知られている材料を使用して配列を構成したりすることができる。
【００１７】
いずれの場合も、本開示の目的のために、式Ｅ＝Ｐ／（Ｑ＋Ｗ）で定義される効率（Ｅ）を有している任意のＴＥＧを使用することが可能で、ＰはＴＥＧによって発生した位置エネルギー、ＱはＴＥＧに供給される運動エネルギー、Ｗは仕事に必要なエネルギーである。
【００１８】
前述のようなＴＥＧをヒートポンプなどの熱勾配発生装置内の熱勾配に導入する場合、外部の用途で使用可能な位置エネルギーを発生することができる。そのために、このエネルギーはシステムに初期エネルギーを供給するために使用される伝送線を通して戻したり、他の装置に直接供給したりすることができる。その代わりに、Ｅが１／（ＰＥＲ）に近づくにつれてＣＯＰが無限大に近づくので、ヒートポンプ自体のＣＯＰ全体を大きく改善するために位置エネルギーをシステムに戻すこともできる。たとえば、ヒートポンプの１次エネルギー割合（ＰＥＲ）が５の場合、効率が５％のＴＥＧはシステム全体のＣＯＰを５から６．７改善することができる。
【００１９】
さらに、他の実施形態において、式Ｅ＞１／（ＰＥＲ）を満たしているヒートポンプ内の熱勾配内に配置されているＴＥＧを有しているシステムは、ヒートポンプシステム自体の将来の電力要件に耐える十分な電力量を潜在的に発生できる可能性がある。たとえば、２０％の効率（Ｅ）を有しているＴＥＧは、同じヒートポンプの将来の動作に耐える十分な電気エネルギーを潜在的に提供できる可能性がある。さらに、同じ例において、効率（Ｅ）が２０％を超えるＴＥＧは、ヒートポンプの動作に必要な運動エネルギーを超える運動エネルギーをシステムに潜在的に発生させるようにできる可能性がある。
【００２０】
本発明と以下で概要を説明する実施形態によれば、各実施形態は熱力学の法則、特に熱力学第２法則に完全に準拠している。
【００２１】
そのために、システムの動作は、励起されている物質の形態にある運動エネルギーの利用可能性に基づいており、零ケルビンを超える運動エネルギーを有している全ての物体は黒体放射を行っている。したがって、システムが動作し続けると、システムを動作させるのに必要な運動エネルギーは黒体放射の形態のエントロピーに最終的に崩壊することになる。しかし、ヒートポンプが効率的に吸収するのに十分な運動エネルギーを備えている物体が存在し発電機がそれを供給するのにＰＥＲが十分である限り、システムは位置エネルギーを供給し続けることができる。
【００２２】
図２は、本明細書で開示する新規の概念による熱電システム２０の一実施形態を示している。特に、図２は蒸発器と凝縮器との間に配置されているＴＥＧを示している。
【００２３】
システム２０はＴＥＧ２１、蒸発器２２、凝縮器２３、コンプレッサ２４、および循環室２５を有することができる。蒸発器２２は低温部分を有しており、循環室２５に収容されている加圧されている冷媒２８が膨脹し、沸騰し、蒸発することができる。液体から気体へのこの変化の間に、熱の形態のエネルギーが吸熱プロセスとして吸収される。コンプレッサ２４は冷媒ポンプとしての役割があり、気体を液体に再度圧縮する。コンプレッサは電気で動作し、必要な量は、蒸発器と凝縮器との間の温度差に依存して変化する。凝縮器２３は蒸発器によって吸収された熱とコンプレッサ２４によって圧縮中に発生した任意の追加の熱とを排出する高温部分を有することができる。
【００２４】
１つの好ましい実施形態において、蒸発器２２、凝縮器２３、コンプレッサ２４、および循環室２５は、２を超える１次エネルギー比率（ＰＥＲ）でセ氏５０°〜１００°を超える温度差を発生させることができる工業グレードの閉路相変化ヒートポンプを有することができる。しかし、他の熱勾配発生システムも考えることができる。他の好ましい実施形態において、ＴＥＧ２１は高温部分Ｈと低温部分Ｃを有し、（ヒートポンプの）効率（Ｅ）が１／ＰＥＲを超えている。
【００２５】
動作時には、ＴＥＧ２１の高温セクションＨを凝縮器２３に接触させてまたは隣接させて配置可能なのに対して、ＴＥＧ２１の低温セクションＣを蒸発器２２に接触させてまたは隣接させて配置可能である。前述のように、凝縮器２３は非常に高熱で動作するのに対して、蒸発器２２は非常に低熱で動作する。そのため、ＴＥＧ２１の高温セクションと低温セクションに作用する結果としての温度差（つまり熱勾配）は、ＴＥＧが電圧を発生するために必要な温度勾配を提供することができる。結果としての電力は、それから電線２７を通してコンプレッサ２４の電気入力２６に直接供給される。外部の電気（不図示）も初期熱勾配を発生させるためにシステムの電気入力に供給されなければならない。
【００２６】
したがって、前述のように熱電システム２０は、他の用途用のわずかな量の余分の位置エネルギーと共に、空間の連続した加熱または冷却を提供可能な長期持続する電力を供給することができる。さらに、ＴＥＧ２１は全体のエネルギー効率と、加熱または冷却される空間がその好ましい温度に近い場合の状況で、ヒートポンプの空間温度調整を際だって改善することができる。
【００２７】
図３は、サーボユニット３０をさらに有している前述の熱電システムの代替の実施形態を示している。ヒートポンプのＰＥＲが大きな温度差で際だって低下し、ＴＥＧの効率が小さい温度差で際だって低下するため、温度差を監視し、最適な温度差が維持されるように入力電力を調整するようにサーボユニット３０をシステムに含めることができる。そのため、サーボ３０は、それぞれの構成要素の温度をサーボ２０に報告する蒸発器モニタ３１と凝縮器モニタ３２とを有することができる。サーボに電気的に接続されているサーモスタットや温度報告装置の他の同様の手段など、この種類の温度監視装置は既知である。
【００２８】
図４は本発明の他の実施形態の熱電システムを示している。図示のように、熱電システム４０は、蒸発器２２と凝縮器２３との間に配置されている低熱伝導バリア４１を有することができる。システムは凝縮器２３と凝縮器が熱を供給する環境（矢印Ｄを参照）との間に配置されているＴＥＧ４２をさらに有することができる。これによって、凝縮器からの熱を一般的な加熱用途に使用したり、システムが一般的な冷却目的（つまり冷房）に使用されている場合に排熱を処分したりすることができる。本明細書で使用する場合、熱伝導バリアはフォームボードや他の既知の断熱材料を含むことができる。
【００２９】
動作時には、ＴＥＧ４２の高温セクションＨを凝縮器２３に接触させてまたは隣接させて配置可能なのに対して、ＴＥＧ４２の低温セクションＣを外部の環境状態に開放することができる。そのため、高温の凝縮器２３と外気との間の結果としての温度差は、電圧を発生するために必要な熱勾配をＴＥＧに供給することができる。結果としての電力は、それから電線２７を通してコンプレッサ２４の電気入力２６に直接供給される。
【００３０】
図５は本発明の他の実施形態の熱電システムを示している。図示のように、熱電システム５０は、蒸発器２２と凝縮器２３との間に配置されている低熱伝導バリア４１を有することができる。システムは蒸発器２２と蒸発器が冷気を供給する環境（矢印Ｅを参照）との間に配置されているＴＥＧ５２をさらに有することができる。
【００３１】
動作時には、ＴＥＧ５２の低温セクションＣを蒸発器２２に接触させてまたは隣接させて配置可能なのに対して、ＴＥＧ５２の高温セクションＨを外部の環境状態に開放することができる。そのため、低温の蒸発器２２と外気との間の結果としての温度差は、電圧を発生するために必要な熱勾配をＴＥＧに供給することができる。結果としての電力は、それから電線２７を通してコンプレッサ２４の電気入力２６に直接供給される。
【００３２】
１つのＴＥＧユニットを有しているシステムとして前述したが、新規の概念は連動する複数の独立しているＴＥＧユニットの使用にも関連している。たとえば図６は、蒸発器と凝縮器との間に複数のＴＥＧはユニットを有している熱電システム６０の一実施形態を示している。
【００３３】
システム６０は、蒸発器２２と凝縮器２３との間に配置されている複数のＴＥＧユニット６１ａ〜６１ｎを有することができる。一実施形態において、ＴＥＧユニットの各々は、低伝導保護バリア６２ａ〜６２ｎによって分離することができる。前述の例のように、複数のＴＥＧユニット６１ａ〜６１ｎの高温セクションＨは、凝縮器２３に接触させてまたは隣接させて配置可能なのに対して、複数のＴＥＧユニット６１ａ〜６１ｎの低温セクションＣは蒸発器２２に接触させてまたは隣接させて配置可能であるので、電線２７を通してコンプレッサ２４の電気入力２６に直接供給可能な電圧の発生に必要な熱勾配を発生させることができる。そのような構成を利用することによって、個別の性能／電力要件を満たすために独立しているＴＥＧユニットをシステムに対して追加したり取り除いたりすることができる。
【００３４】
図７は、複数のＴＥＧユニットが利用されているシステム７０の代替の実施形態を示している。図示のように、熱電システム７０は、蒸発器２２と凝縮器２３との間に配置されている低熱伝導バリア４１を有することができる。システムは、凝縮器２３と凝縮器が熱を供給している環境（矢印Ｄを参照）との間に配置されている第１のＴＥＧ７２ａと、蒸発器２２と蒸発器が冷気を供給している環境（矢印Ｅを参照）との間に配置されている第２のＴＥＧ７２ｂとを有することができる。
【００３５】
図８は本発明の他の実施形態の熱勾配発生システムにわたって運動エネルギーの一部を位置エネルギー変換する方法８００を示している流れ図である。方法８００は図２〜７を参照して前述したシステムによって実行することができる。
【００３６】
それに応じて、方法８００は、熱発電機（たとえばＴＥＧ２１）を熱勾配発生システム（たとえばヒートポンプ）の熱勾配内に配置する決定が行われたステップ８０５から開始することができる。
【００３７】
ステップ８１０において、断熱層が必要かどうかの決定を行うことができる。断熱層が必要な場合、方法は断熱層がシステムに取り付けられるステップ８１５に進むことが可能で、そうでなければ方法はステップ８２０に進むことになる。
【００３８】
ステップ８２０において、ＴＥＧは、システムの吸熱側と発熱側との間に配置することができる。この選択肢が選択された場合、方法はステップ８３５に進むことになり、そうでなければ方法はステップ８２５に進むことになる。
【００３９】
ステップ８２５では、ＴＥＧの一方の側がシステムの発熱側に取り付けられるか隣接して配置され、ＴＥＧの他方の側が外側の環境に面するようにすることができる。この選択肢が選択された場合、方法はステップ８３５に進むことになり、そうでなければ方法はステップ８３０に進むことになる。
【００４０】
ステップ８３０では、ＴＥＧの一方の側をシステムの吸熱側に取り付けるか隣接して配置し、ＴＥＧの他方の側が外側の環境に面するようにすることが可能で、システムはステップ８３５に進むことができる。
【００４１】
ステップ８３５で、ＴＥＧの物理的および電気的構成要素をシステムに取り付けることができる。ステップ８４０において、システムの電力および／または性能の基準が満たされているかどうかを判断することができる。はいの場合、方法はステップ８４５に進むことが可能で、そうでなければ、方法は追加のＴＥＧを取り付けることができるステップ８０５に戻ることになる。
【００４２】
ステップ８４５において、温度監視と電力調整ユニット（たとえば、監視装置３０〜３１とサーボユニット３０）が必要かどうかを判断することができる。
【００４３】
はいの場合、方法はユニットを取り付けることができるステップ８５０に進んで、方法は終了することになる。いいえの場合、方法は終了することになる。
【００４４】
本明細書で開示されている新規の概念を組み込むことによって、熱勾配にわたって運動エネルギーの一部を位置エネルギーに変換することができる。そのような位置エネルギーは、電力を外部装置に供給するために利用したり、熱勾配発生システムに戻したりすることが可能で、したがってシステム自体の全体のＣＯＰを際だって改善することができる。
【００４５】
以下の特許請求の範囲の全ての手段とステップに対応している構造、材料、動作および等効物と機能要素には、具体的に請求されている他の請求されている要素と組み合わせて機能を実行する任意の構造、材料または動作が含まれることを意図している。本発明の説明を図示と説明のために示しているが、包括的であることや、開示された形態に本発明を限定することは意図していない。
【００４６】
本発明の範囲と精神とから逸脱することなく多くの修正と変形とが当業者には明らかになるであろう。実施形態は、本発明の原理と実用的な用途とを最適に説明し、考えられる特定の用途に適するようなさまざまに修正されているさまざまな実施形態のために、他の当業者が本発明を理解できるように選択され説明されている。
【図２】
2012527128.tif 000003
【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１】
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【図８】
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【国際調査報告】
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