(57)【要約】  熱電発電システム（１）は、熱電素子（１１）と、加熱部（１２）と、冷却部（１３）と、伝熱部（２１）と、圧力計（４２）と、第１バルブ（３１）と、制御部と、を備える。熱電素子（１１）は、温度差により発電を行う。加熱部（１２）は、熱媒が通過する第１熱媒経路を有しており、当該熱媒の熱により熱電素子（１１）を加熱する。冷却部（１３）は、熱電素子（１１）を冷却する。伝熱部（２１）は、熱媒が通過するとともに第１熱媒経路に接続された第２熱媒経路を有しており、熱電素子（１１）を加熱して温度が下がった熱媒を熱源を用いて加熱する。圧力計４２は、熱源の温度に応じて上下する値（熱媒の圧力）を検出する。第１バルブ（３１）は、第１熱媒経路及び第２熱媒経路を循環する熱媒の量を変化させる。制御部は、圧力計（４２）が検出した値に基づいて第１バルブ（３１）を制御して、熱媒の量を調整する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度差により発電を行う熱電素子と、
熱媒が通過する第１熱媒経路を有しており、当該熱媒の熱により前記熱電素子を加熱する加熱部と、
前記熱電素子を冷却する冷却部と、
前記熱媒が通過するとともに前記第１熱媒経路に接続された第２熱媒経路を有しており、前記熱電素子を加熱して温度が下がった前記熱媒を熱源を用いて加熱する伝熱部と、
前記熱源の温度又は当該熱源の温度に応じて上下する値を検出する検出部と、
前記第１熱媒経路及び前記第２熱媒経路を循環する前記熱媒の量を変化させる調整部と、
前記検出部が検出した値に基づいて前記調整部を制御して、前記熱媒の量を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする熱電発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電発電システムであって、
前記制御部は、
前記検出部によって検出された値が第１値である場合、前記熱媒の量が第１量となるように前記調整部を制御し、
前記検出部によって検出された値が第１値よりも低い第２値である場合、前記熱媒の量が前記第１量よりも多い第２量となるように前記調整部を制御することを特徴とする熱電発電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱電発電システムであって、
前記制御部は、前記熱電素子の熱抵抗を取得し、当該熱抵抗に基づいて前記調整部を制御して、前記熱媒の量を調整することを特徴とする熱電発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の熱電発電システムであって、
前記制御部は、
取得した前記熱抵抗が高くなるに従って前記熱媒の量が少なくなるように前記調整部を制御することを特徴とする熱電発電システム。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の熱電発電システムであって、
前記制御部は、前記熱電素子の発電量が定格発電量となるように前記調整部を制御することを特徴とする熱電発電システム。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の熱電発電システムであって、
前記伝熱部が熱源ダクト内に設けられており、前記熱電素子が前記熱源ダクト外に設けられており、
前記熱源ダクトの開口部を塞ぐことで当該熱源ダクトの壁部の一部を構成するフランジ部材に、前記伝熱部及び前記熱電素子がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする熱電発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の熱電発電システムであって、
前記熱源ダクト外で前記熱電素子を設置面又は天井面に支持させる支持部材を備えることを特徴とする熱電発電システム。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の熱電発電システムであって、
前記熱媒を貯留し、当該貯留している熱媒の圧力を設定値で保持する圧力保持容器と、
前記第１熱媒経路の前記熱媒の圧力が第１圧力条件を満たす場合に、当該熱媒を前記圧力保持容器に移動させる前記調整部としての排出バルブと、
前記第１熱媒経路の前記熱媒の圧力が、前記第１圧力条件よりも圧力が低い第２圧力条件を満たす場合に、前記圧力保持容器の前記熱媒を前記第１熱媒経路へ移動させる前記調整部としての戻しバルブと、
前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒を前記熱源を用いて加熱することで、当該熱媒の圧力を前記設定値に近づける補助伝熱部と、
を備えることを特徴とする熱電発電システム。
【請求項９】
請求項８に記載の熱電発電システムであって、
前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒を冷却することで、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒の圧力を前記設定値に近づける補助冷却部を備えることを特徴とする熱電発電システム。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の熱電発電システムであって、
前記補助伝熱部において前記熱源と熱交換する前記熱媒の量を変化させることで、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒の圧力を前記設定値に近づけるための補助伝熱バルブを備えることを特徴とする熱電発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、熱電素子を用いて発電を行う熱電発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱電発電システムが開示されている。この熱電発電システムは、熱電素子と、熱電素子を加熱する加熱部と、熱電素子を冷却する冷却部と、を備える。熱電素子は、加熱部と冷却部により実現される温度差に基づいて発電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／２０４２８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、熱電発電システムの発電量は、外部の熱源の温度等に依存するため、発電量の調整が困難となる場合がある。しかし、特許文献１には、発電量の調整について記載されていない。そのため、発電量を調整することが可能な熱電発電システムが望まれている。【０００５】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、発電量を調整することが可能な熱電発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本発明の観点によれば、以下の構成の熱電発電システムが提供される。即ち、この熱電発電システムは、熱電素子と、加熱部と、冷却部と、伝熱部と、検出部と、調整部と、制御部と、を備える。前記熱電素子は、温度差により発電を行う。前記加熱部は、熱媒が通過する第１熱媒経路を有しており、当該熱媒の熱により前記熱電素子を加熱する。前記冷却部は、前記熱電素子を冷却する。前記伝熱部は、前記熱媒が通過するとともに前記第１熱媒経路に接続された第２熱媒経路を有しており、前記熱電素子を加熱して温度が下がった前記熱媒を熱源を用いて加熱する。前記検出部は、前記熱源の温度又は当該熱源の温度に応じて上下する値を検出する。前記調整部は、前記第１熱媒経路及び前記第２熱媒経路を循環する前記熱媒の量を変化させる。前記制御部は、前記検出部が検出した値に基づいて前記調整部を制御して、前記熱媒の量を調整する。
【０００８】
熱電素子の発電量は熱媒の温度及び量に応じて変化する。検出部が検出した値に基づいて熱媒の量を調整することで、発電量を調整できる。
【０００９】
前記の熱電発電システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記制御部は、前記検出部によって検出された値が第１値である場合、前記熱媒の量が第１量となるように前記調整部を制御する。前記検出部によって検出された値が第１値よりも低い第２値である場合、前記熱媒の量が前記第１量よりも多い第２量となるように前記調整部を制御する。
【００１０】
これにより、検出部が検出した値（熱媒の温度）が低くなった場合は熱媒の量が多くなることで、発電量の大幅な低下が抑えられる。一方、検出部が検出した値（熱媒の温度）が高くなった場合は熱媒の量が少なくなることで、発電量の大幅な上昇が抑えられる。これにより、発電量を安定させることができる。
【００１１】
前記の熱電発電システムにおいては、前記制御部は、前記熱電素子の熱抵抗を取得し、当該熱抵抗に基づいて前記調整部を制御して、前記熱媒の量を調整することが好ましい。
【００１２】
熱電素子の発電量は熱電素子の熱抵抗に応じて変化する。従って、熱抵抗に基づいて熱媒の量を調整することで、発電量を調整することができる。
【００１３】
前記の熱電発電システムにおいては、前記制御部は、取得した前記熱抵抗が高くなるに従って前記熱媒の量が少なくなるように前記調整部を制御することが好ましい。
【００１４】
これにより、熱抵抗が低くなった場合は熱媒の量が多くなることで、発電量の大幅な低下が抑えられる。一方、熱抵抗が高くなった場合は熱媒の量が少なくなることで、発電量の大幅な上昇が抑えられる。これにより、発電量を安定させることができる。
【００１５】
前記の熱電発電システムにおいては、前記制御部は、前記熱電素子の発電量が定格発電量となるように前記調整部を制御することが前記熱電素子の耐久性の観点から好ましい。
【００１６】
これにより、定格発電量を発電することができる。
【００１７】
前記の熱電発電システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記伝熱部が熱源ダクト内に設けられており、前記熱電素子が前記熱源ダクト外に設けられている。前記熱源ダクトの開口部を塞ぐことで当該熱源ダクトの壁部の一部を構成するフランジ部材に、前記伝熱部及び前記熱電素子がそれぞれ取り付けられている。
【００１８】
これにより、簡単な構造で熱電発電システムを熱源ダクトに設置できる。
【００１９】
前記の熱電発電システムにおいては、前記熱源ダクト外で前記熱電素子を設置面又は天井面に支持させる支持部材を備えることが好ましい。
【００２０】
これにより、熱電素子が設置面又は天井面に支持されるので、熱源ダクトに掛かる荷重を低減することができる。
【００２１】
前記の熱電発電システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この熱電発電システムは、圧力保持容器と、排出バルブと、戻しバルブと、補助伝熱部と、を備える。前記圧力保持容器は、前記熱媒を貯留し、当該貯留している熱媒の圧力を設定値で保持する。前記排出バルブは、前記調整部として設けられており、前記第１熱媒経路の前記熱媒の圧力が第１圧力条件を満たす場合に、当該熱媒を前記圧力保持容器に移動させる。前記戻しバルブは、前記調整部として設けられており、前記第１熱媒経路の前記熱媒の圧力が、前記第１圧力条件よりも圧力が低い第２圧力条件を満たす場合に、前記圧力保持容器の前記熱媒を前記第１熱媒経路へ移動させる。前記補助伝熱部は、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒を前記熱源を用いて加熱することで、当該熱媒の圧力を前記設定値に近づける。
【００２２】
これにより、第１熱媒経路の熱媒の圧力に応じて、第１熱媒経路と圧力保持容器との間で熱媒を移動させることができる。そのため、第１熱媒経路及び第２熱媒経路を循環する熱媒の量を適切な値に維持できるため、発電量の低下を防止できる。また、補助伝熱部を備えることで、圧力保持容器の熱媒の圧力の低下を防止できる。特に、圧力保持容器の熱媒を熱源を用いて加熱することで、電気エネルギーで加熱する構成と比較して、使用する電力量を低減できる。
【００２３】
前記の熱電発電システムにおいては、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒を冷却することで、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒の圧力を前記設定値に近づける補助冷却部を備えることが好ましい。
【００２４】
これにより、圧力保持容器の熱媒の圧力が高い場合に、当該圧力を低下させることができる。
【００２５】
前記の熱電発電システムにおいては、前記補助伝熱部において前記熱源と熱交換する前記熱媒の量を変化させることで、前記圧力保持容器に貯留されている前記熱媒の圧力を前記設定値に近づけるための補助伝熱バルブを備えることが好ましい。
【００２６】
これにより、補助伝熱部による熱媒の加熱の程度を変化させることができるので、補助冷却部を省略したり、補助冷却部に要求される冷却レベルを低下させたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱電発電システムの全体的な構成を示す概要図。
【図２】熱電発電システムの平面図。
【図３】第１熱媒経路及び第２熱媒経路を熱媒が流れる様子を示す図。
【図４】熱媒の量を調整する処理に用いられる機器のブロック図。
【図５】熱媒の量を変化させたときの熱源温度と発電量の関係を示すグラフ。
【図６】熱媒の量を変化させたときの熱抵抗と発電量の関係を示すグラフ。
【図７】制御部が行う熱媒量調整制御を示すフローチャート。
【図８】フランジ部材を含む熱電発電システムが熱源ダクトに設置された状態を示す図。
【図９】熱電発電システムを設置面に支持させた状態を示す図。
【図１０】熱電発電システムを天井面に支持させた状態を示す図。
【図１１】固定ブラケットの形状を示す図１０のＡ−Ａ断面図。
【図１２】第２実施形態に係る熱電発電システムの全体的な構成を示す概要図。
【図１３】第１熱媒経路の圧力に応じて、第１熱媒経路と圧力保持容器との間で熱媒が移動することを示す図。
【図１４】圧力保持容器が貯留する熱媒の圧力を設定値に近づける処理を示す図。
【図１５】熱媒を戻す構成を有しない従来技術１及び２における発電量の変化を示す図。
【図１６】熱媒を戻す構成を有する本実施形態における発電量の変化を示す図。
【図１７】第３実施形態に係る熱電発電システムの全体的な構成を示す概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。初めに、図１から図３を参照して、熱電発電システム１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る熱電発電システム１の全体的な構成を示す概要図である。図２は、熱電発電システム１の平面図である。図３は、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを熱媒が流れる様子を示す図である。
【００２９】
熱電発電システム１は、エンジンの排気ガス又は工場排熱等の熱源がある場所に配置され、この熱源から取得した熱を利用して発電を行う。図１及び図２に示すように、熱電発電システム１は、発電モジュール１０を備える。発電モジュール１０は、熱電素子１１と、加熱部１２と、冷却部１３と、を備える。
【００３０】
図２に示すように、加熱部１２の厚み方向の両側の面には、熱電素子１１がそれぞれ配置されている。熱電素子１１と加熱部１２は接触するように配置されている。また、熱電素子１１の他側の面（加熱部１２に接触している面とは異なる面）には、冷却部１３がそれぞれ配置されている。このように、本実施形態の発電モジュール１０は、加熱部１２を厚み方向で挟むように一対の熱電素子１１が配置されており、これらの熱電素子１１を更に厚み方向で挟むように一対の冷却部１３が配置されている。これにより、熱電素子１１の一側の面が加熱部１２によって加熱されるとともに、熱電素子１１の他側の面が冷却部１３によって冷却される。
【００３１】
熱電素子１１は、板状の素子であり、加熱部１２に接触している一側の面と、冷却部１３に接触している他側の面と、の温度差に基づいて起電力を発生させる。本実施形態の発電モジュール１０は、図１に示すように、熱電素子１１の厚み方向に垂直な方向に複数の熱電素子１１が縦横に並べて配置されている。なお、本実施形態の熱電素子１１の数及び並べ方は一例であり、本実施形態とは異なる数の熱電素子１１が配置されていてもよいし、本実施形態とは異なる並べ方で熱電素子１１が配置されていてもよい。
【００３２】
加熱部１２は、複数の熱電素子１１の一側の面に接触するように配置されている。加熱部１２は、熱源との熱交換により温度が上昇した熱媒を用いて、熱電素子１１の一側の面を加熱する。本実施形態では熱媒は水であるが、水とは異なる物質であってもよい。以下、熱媒が流れる具体的な経路について説明する。
【００３３】
図３に示すように、加熱部１２の内部には第１熱媒経路１２ａが形成されている。第１熱媒経路１２ａは、熱媒が鉛直方向に沿って移動できるように、鉛直方向に沿って形成された経路を含んでいる。なお、第１熱媒経路１２ａは、鉛直方向を成分として含んでいればよく、例えば熱媒を斜め下方に移動させるような経路であってもよい。熱源によって加熱された熱媒は気体（高温の蒸気）となって加熱部１２へ供給される。この蒸気は、第１熱媒経路１２ａに沿って鉛直方向下側へ流れる。高温の蒸気である熱媒は、加熱部１２の表面を介した熱電素子１１との熱交換によって温度が下がることで、凝縮されて気体から液体に変化する。
【００３４】
液体となった熱媒は、熱源によって加熱される。具体的には、熱電発電システム１は熱源ダクト２０を備える。熱源ダクト２０には、排気ガス及び工場排熱等が通過する空間が形成されている。また、この熱源ダクト２０には、伝熱部２１が設けられている。伝熱部２１は、熱源ダクト２０内に配置されるとともに発電モジュール１０に接続される管状の部材である。なお、伝熱部２１は熱源との熱交換が可能であれば、管状に限られない。
【００３５】
伝熱部２１の内部には第２熱媒経路２１ａが形成された伝熱管が形成されている。この伝熱管は、水平方向に直線状に延びる複数本の直線経路と、これらの直線経路を接続する湾曲状の湾曲経路と、を含んで構成されている。言い換えれば、第２熱媒経路２１ａは、鉛直方向を成分として含んでおり、熱媒を鉛直方向の上側に移動させる部分を有している。また、図２に示すように、この伝熱管は、熱源ダクト２０の長手方向に並べて複数本（本実施形態では６本）配置されている。この構成により、熱源の熱を用いて熱媒を十分に加熱することができる。また、伝熱管が配置される本数は１本であってもよい。伝熱管の第２熱媒経路２１ａに供給された液体の熱媒は、加熱されることで液体から気体へ変化する。これにより、熱媒は、湾曲経路を鉛直方向上側へ移動することができる。その後、気体の熱媒は、第１熱媒経路１２ａへ供給される。
【００３６】
このように、熱媒は、ポンプ等の動力なしで、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する。これにより、熱源の熱を用いて熱電素子１１の一側の面が加熱される。なお、熱電発電システム１は、本実施形態とは異なる経路で熱媒を移動させる構成であってもよいし、ポンプ等で熱媒が吐出される構成であってもよい。
【００３７】
冷却部１３は、複数の熱電素子１１の他側の面に接触するように配置されている。冷却部１３の内部には、冷媒が流れる経路が形成されている。冷却部１３には、図略の冷媒供給経路及び冷媒排出経路が接続されている。冷媒供給経路は、図略の冷却設備により冷却された冷媒が冷却部１３に供給される経路である。これにより、熱電素子１１の他側の面は冷媒によって冷却される。熱電素子１１を冷却することで温度が上がった冷媒は、冷媒排出経路から排出されて冷却設備へ供給される。本実施形態では冷媒は水であるが、水とは異なる物質であってもよい。また、熱媒と冷媒の物質が同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３８】
以上により、熱電素子１１の一側の面と他側の面との温度差により、熱電素子１１に起電力が発生する。熱電素子１１が発生させた動力は、図略の電線及びインバータ等を介して所定の電気機器に供給される。
【００３９】
次に、主に図１を参照して、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の供給及び熱媒の量を調整する機構について説明する。図１に示すように、熱媒は熱媒タンク３０に貯留されている。また、熱媒タンク３０と第１熱媒経路１２ａを接続する経路には、第１バルブ（調整部）３１及び第２バルブ（調整部）３２が配置されている。
【００４０】
第１バルブ３１は、熱媒タンク３０に貯留された熱媒を第１熱媒経路１２ａへ供給するために用いられる。第１バルブ３１の開度を大きくすることで熱媒タンク３０から第１熱媒経路１２ａへ供給される熱媒が多くなり、第１バルブ３１の開度を小さくすることで熱媒タンク３０から第１熱媒経路１２ａへ供給される熱媒が少なくなる。また、第１バルブ３１を閉鎖することで、熱媒タンク３０から第１熱媒経路１２ａへ熱媒が供給されない。
【００４１】
第２バルブ３２は、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒を熱媒タンク３０へ戻すために用いられる。第２バルブ３２は圧力弁（リリーフバルブ）であり、第１熱媒経路１２ａの圧力が所定値を超えた場合に開放する。これにより、過剰な熱媒を熱媒タンク３０へ戻すことができる。
【００４２】
なお、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａに初めて熱媒を供給する場合は、この経路に接続された図略の真空ポンプで経路内を吸引した後に、熱媒が供給される。また、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａから熱媒を排出した後に、再度熱媒を供給する場合においても、同様に真空ポンプによる吸引が行われる。
【００４３】
次に、図４を参照して、熱媒の量を調整する処理で用いられる機器について説明する。図４は、熱媒の量を調整する処理に用いられる機器のブロック図である。
【００４４】
図４に示すように、熱電発電システム１は、熱媒の量を調整する処理で用いられる機器として、制御部４０と、水位計４１と、圧力計（検出部）４２と、を備える。
【００４５】
制御部４０は、公知のコンピュータにより構成されており、記憶部４０ａと、演算部４０ｂと、を備える。記憶部４０ａは、ハードディスク、フラッシュメモリ、又は光ディスク等であり、熱電発電システム１の制御に必要なプログラム及びデータ等が記憶されている。演算部４０ｂは、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算処理装置である。演算部４０ｂは、記憶部４０ａ等に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、熱電発電システム１に関する様々な処理を実行できるように構成されている。また、制御部４０は、上記の第１バルブ３１の開度を変更する制御ができるように構成されている。
【００４６】
水位計４１は、熱媒タンク３０に貯留されている熱媒の水位を計測する。水位計４１は、例えば超音波を送信して反射波を受信するまでの時間で水位を検出する超音波式、熱媒に浮かぶフロートの高さで水位を検出するフロート式、又は、熱媒の量に応じた静電容量の変化を利用する静電容量式である。水位計４１の検出結果は、制御部４０へ出力される。なお、これらとは異なる方式で熱媒タンク３０の水位が計測される構成であってもよい。
【００４７】
水位計４１の検出結果は、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の量を検出するために用いられる。即ち、初めに熱媒タンク３０に投入した熱媒の量から、熱媒タンク３０に貯留されている熱媒の量を減算することで、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の量が算出される。
【００４８】
なお、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の量は、水位計４１以外を用いて算出してもよい。例えば、熱媒タンク３０から第１熱媒経路１２ａへ流れる熱媒の量の計測結果（流量センサの計測結果）から、第１熱媒経路１２ａから熱媒タンク３０へ流れる熱媒の量の計測結果を減算することで、循環する熱媒の量を推測できる。あるいは、第１熱媒経路１２ａ又は第２熱媒経路２１ａに、液体又は気体の流量を検出する流量センサを設置し、所定時間に計測された流量の合計に基づいて、循環する熱媒の量を推測してもよい。
【００４９】
圧力計４２は、第２熱媒経路２１ａと第１熱媒経路１２ａの間であって、第２熱媒経路２１ａから第１熱媒経路１２ａへ向かう経路に配置されている。圧力計４２は、熱媒（気体）の圧力を計測する。圧力計４２の検出結果は、制御部４０へ出力される。
【００５０】
圧力計４２によって検出される熱媒の圧力は、例えば熱源の温度に応じて変化する。具体的には、熱源の温度が高くなるに従って、圧力計４２が検出する熱媒の圧力も高くなる。また、熱源の温度が低くなるに従って、圧力計４２が検出する熱媒の圧力も低くなる。
【００５１】
本実施形態では、圧力計４２は、第２熱媒経路２１ａよりも下流であって第１熱媒経路１２ａよりも上流の部分に配置されている。しかし、圧力計４２は、第２熱媒経路２１ａ又は第１熱媒経路１２ａに配置されていてもよい。ただし、位置によっては熱媒が液体である可能性があったり、熱媒に応じた圧力の変化が僅かである可能性もある。そのため、第２熱媒経路２１ａのうち流れ方向の比較的下流部分、又は、第１熱媒経路１２ａのうち流れ方向の比較的上流部分に配置されることが好ましい。
【００５２】
なお、熱源の温度に応じて上下する構成であれば、熱媒の圧力以外の値を検出する構成であってもよい。例えば、熱源の温度を温度センサで直接計測してもよい。あるいは、圧力計４２と同じ位置に温度センサを設けて熱媒の温度を計測してもよい。
【００５３】
次に、図５から図７を参照して、熱媒の量を変更することで、発電効率を向上させる制御（以下、熱媒量調整制御）について説明する。図５は、熱媒の量を変化させたときの熱源温度と発電量の関係を示すグラフである。図６は、熱媒の量を変化させたときの熱抵抗と発電量の関係を示すグラフである。図７は、制御部４０が行う熱媒量調整制御を示すフローチャートである。
【００５４】
初めに、熱媒の量と発電量の関係について説明する。基本的には、熱媒の量が多くなるに従って熱源から熱電素子１１へ伝わる熱が多くなるので、発電量が多くなる。しかし、熱媒が多い場合、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａの内部の圧力が高くなったり、熱電素子１１が使用限界温度を超えたりする可能性があるため、熱媒の量が多過ぎることは好ましくない。なお、使用限界温度とは、熱電素子１１について予め定められている温度であり、熱電素子１１の温度（詳細には熱電素子１１のうち加熱部１２に接触している部分の温度）が使用限界温度を超える場合、熱電素子１１が破損する可能性がある。
【００５５】
また、図５に示すように、熱源の温度が高くなるに従って熱源から熱電素子１１へ伝わる熱が多くなるので、発電量が多くなる。更に、図６に示すように、熱電素子１１の熱抵抗が高くなるに従って、温度差が生じ易くなるので、発電量が多くなる。なお、発電モジュール１０が複数の熱電素子１１を備える場合は、これらの複数の熱電素子１１の熱抵抗（即ち、熱電モジュールの熱抵抗）に応じて、発電量が変化する。以下の説明では、１又は複数の熱電素子１１の熱抵抗を単に「熱電素子１１の熱抵抗」と称する。
【００５６】
また、一般的な発電モジュール１０には、定格発電量が規定されている。定格発電量とは、発電モジュール１０の発電能力、即ち発電モジュール１０が出力可能と定められた最大の発電量である。また、発電モジュール１０では、温度差、高温側の温度、低温側の温度等に対応付けて、定格発電量が仕様として定められている。
【００５７】
このように、発電量は、熱媒の量、熱源の温度、及び熱電素子１１の熱抵抗に依存する。また、発電量は、状況にも依存するが定格発電量に一致させることが好ましい。以上を考慮し、本実施形態では、熱源の温度及び熱電素子１１の熱抵抗に応じて、熱電素子１１の温度が使用限界温度を超えない範囲で発電量が定格発電量に一致するように、熱媒の量を調整する。以下、具体的に説明する。
【００５８】
制御部４０は、発電モジュール１０が備える熱電素子１１の全体の熱抵抗を取得する（Ｓ１０１）。熱抵抗は熱電素子１１の種類毎に異なる値であり、例えば熱電発電システム１の製造メーカが予め入力して記憶部４０ａに記憶させておく。そして、演算部４０ｂが記憶部４０ａから熱抵抗を取得する。あるいは、熱電発電システム１の使用者が熱電素子１１の熱抵抗を入力して、その値が記憶部４０ａに記憶される構成であってもよい。更には、熱電素子１１を特定する情報（型番、識別番号等）と、その熱電素子１１の熱抵抗と、を対応付けた表を予め記憶部４０ａに記憶させておき、記憶部４０ａが、現在使用されている熱電素子１１を特定し、特定した熱電素子１１に応じた熱抵抗を表から取得してもよい。
【００５９】
次に、制御部４０は、水位計４１が検出した水位に基づいて、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環している熱媒の量を推測する（Ｓ１０２）。そして、制御部４０は、圧力計４２が検出した圧力に基づいて、熱源の温度を推測する（Ｓ１０３）。
【００６０】
次に、制御部４０は、熱源の温度及び熱抵抗に基づいて、熱電素子１１の温度が使用限界温度を超えない範囲で発電量が定格発電量に一致するように（近づくように）熱媒の供給量を調整する（Ｓ１０４）。
【００６１】
具体的には、発電量が定格発電量である状況において、熱源の温度が低くなった場合、熱媒の供給量を増やすことで循環する熱媒の量が増えるため、発電量の低下を防止する。また、発電量が定格発電量である状況において、熱源の温度が高くなった場合、熱媒の供給量を減らすことで（第２バルブ３２を介して熱媒タンク３０に戻る熱媒によって）循環する熱媒の量が減るため、熱媒の圧力が高くなり過ぎることを防止する。また、熱電素子１１の温度が使用限界温度に近づいている場合は、熱媒の供給量を維持するか減らすことで、熱電素子１１の温度を維持するか低下させる。なお、熱電素子１１の温度は、加熱部１２の温度と相関性があるので圧力計４２の検出結果から推測できる。あるいは、熱電素子１１に温度センサを取り付けて直接検出してもよい。
【００６２】
また、熱抵抗は熱電発電システム１の運転中において変化することはないが、例えば熱抵抗が小さい熱電素子１１を用いる場合は、熱抵抗が大きい熱電素子１１を用いる場合と比較して、循環する熱媒の量を増やすことで循環する熱媒の量が増えるため、発電量の低下を防止する。逆に、熱抵抗が大きい熱電素子１１を用いる場合は、熱抵抗が小さい熱電素子１１を用いる場合と比較して、熱媒の供給量を減らすことで（第２バルブ３２を介して熱媒タンク３０に戻る熱媒によって）循環する熱媒の量が減るため、熱媒の圧力が高くなり過ぎることを防止したり、熱電素子１１の温度が使用限界温度を超えることを防止したりする。
【００６３】
本実施形態では、熱源の温度と熱抵抗の両方に基づいて循環させる熱媒の量を決定するため、熱源の温度の影響と、熱抵抗の影響と、の両方を考慮して、循環させる熱媒の量が決定される。
【００６４】
また、循環させる熱媒の量の決定方法は様々であるが、例えば、定格発電量を目標値として現在の発電量を現在値として、フィードバック制御を行うことができる。言い換えれば、現在の発電量が定格発電量に一致するまで熱媒量を増加させる。あるいは、現在の熱源の温度、熱抵抗、及び循環している熱媒の量から、演算を行って（即ちフィードフォワード制御により）、増減させる熱媒の量を決定してもよい。
【００６５】
また、熱源の温度は変化する可能性があるので、ステップＳ１０２からＳ１０４の処理を随時行うことで、熱源の温度が変化した場合であっても、発電量を維持しつつ、熱媒の圧力が高くなり過ぎることを防止したり、熱電素子１１の温度が使用限界温度を超えることを防止したりすることができる。
【００６６】
次に、図８から図１１を参照して、熱電発電システム１を熱源ダクト２０に設置するための構成について説明する。図８は、フランジ部材５１を含む熱電発電システム１が熱源ダクト２０に設置された状態を示す図である。図９は、熱電発電システム１を設置面６１に支持させた状態を示す図である。図１０は、熱電発電システム１を天井面６２に支持させた状態を示す図である。図１１は、固定ブラケット５３の形状を示す図１０のＡ−Ａ断面図である。
【００６７】
図８に示すように、熱源ダクト２０の壁部には、複数の開口部２２が形成されている。これらの開口部２２には、熱電発電システム１（詳細には発電モジュール１０及び伝熱部２１等、以下同じ）がそれぞれ取り付けられる。また、熱電発電システム１は、開口部２２への取付けを容易にするためのフランジ部材５１を備える。
【００６８】
フランジ部材５１は、板状の部材であり、図８に示すように開口部２２を塞ぐことで熱源ダクト２０の壁部の一部を構成する。詳細には、図９に示すように熱源ダクト２０を外側に延出した部分に開口部２２が形成されている。これにより、熱源ダクト２０内に固定具が入り込むことがないため、固定具を用いてフランジ部材５１を熱源ダクト２０に取り付けることができる。なお、フランジ部材５１を溶接により熱源ダクト２０に取り付けてもよい。
【００６９】
本実施形態では、伝熱部２１を熱源ダクト２０内に設け、発電モジュール１０を熱源ダクト２０外に設ける。そのため、フランジ部材５１は、伝熱部２１と発電モジュール１０の間に配置されている。そのため、フランジ部材５１には、伝熱部２１を通過させるための貫通孔が形成されている。また、フランジ部材５１は溶接により伝熱部２１に取り付けられている。これにより、伝熱部２１及び発電モジュール１０とフランジ部材５１とを一体的に取り扱うことができる。なお、取付方法は溶接に限られず、例えば、フランジ部材５１にパイプ接手を取り付けてパイプ接手を介して熱源ダクト２０側の伝熱部２１と発電モジュール１０側の伝熱部２１を接続しても良い。
【００７０】
以上により、フランジ部材５１を含む熱電発電システム１を熱源ダクト２０に取り付けるだけで、熱電発電システム１の設置を行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、熱電発電システム１によって熱源ダクト２０に掛かる荷重を低減するために、発電モジュール１０を支持する（即ち熱電素子１１を支持する）支持部材５２を備える。図９において支持部材５２は、熱電発電システム１の重量を設置面６１に支持させる部材である。設置面６１は、熱電発電システム１が設置される（支持される）面であり、熱源ダクト２０の設置面と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７２】
また、一般的に熱電発電システム１の重心は発電モジュール１０側（即ち、熱源ダクト２０外）にある。従って、熱電発電システム１の重心に近い位置に支持部材５２を配置することで、熱電発電システム１を自立させることができるので、熱源ダクト２０へ掛かる荷重を無くす又は大幅に低減できる。なお、重心に近い位置とは、支持部材５２のうち熱源ダクト２０に最も近い部分を前端とし、その反対側の端部を後端としたときに、図９において、支持部材５２の前端と後端の間に、熱電発電システム１の重心が位置することである。
【００７３】
また、支持部材５２の下部に車輪を設ける等して、支持部材５２が設置面６１に対してスライドできるように構成してもよい。これにより、熱電発電システム１をスライドさせて熱源ダクト２０に設置したり、メンテナンス時に熱電発電システム１をスライドさせて熱源ダクト２０から取り外すことができるので、作業者の手間を軽減できる。
【００７４】
図１０には、設置面６１ではなく天井面６２に熱電発電システム１を支持させる構成が示されている。この場合も重心に近い位置に支持部材５２を取り付けることで、熱電発電システム１を安定的に支持することができる。
【００７５】
また、図１０には、固定ブラケット５３を用いて、フランジ部材５１を伝熱部２１及び発電モジュール１０（即ち熱電素子１１）に取り付ける構成が記載されている。固定ブラケット５３は、上述した、伝熱部２１とフランジ部材５１の溶接と併用してもよい。また、天井面６２ではなく、設置面６１に熱電発電システム１を支持させる場合においても、固定ブラケット５３を用いることができる。
【００７６】
伝熱部２１には、フランジ部材５１の近傍に補助部材５４が取り付けられている。補助部材５４は、伝熱部２１の上流側の端部と、下流側の端部と、を接続するように配置されている。固定ブラケット５３は、補助部材５４とフランジ部材５１を接続するように取り付けられている。
【００７７】
また、熱電発電システム１には、フランジ部材５１と発電モジュール１０の取付けのための別の固定ブラケット５３が設けられている。この固定ブラケット５３は、フランジ部材５１と発電モジュール１０を接続するように取り付けられている。本実施形態では固定ブラケット５３と加熱部１２が接続されているが、加熱部１２以外が固定ブラケット５３と接続されていてもよい。固定ブラケット５３を設けることにより、伝熱部２１及び発電モジュール１０を安定的にフランジ部材５１に取り付けて支持させることができる。
【００７８】
なお、固定ブラケット５３は金属製であり、特に熱源ダクト２０内に配置される方の固定ブラケット５３は高温になるため、熱膨張及びそれに伴う熱歪みが生じる。熱歪みの影響が無視できる場合は、図１１の上側に示すように、直線状の固定ブラケット５３を用いてもよい。なお、熱歪みの影響が無視できない場合、図１１の下側に示すように、熱膨張が生じても形状が変化することで、熱歪みが生じにくい形状の固定ブラケット５３を用いることが好ましい。図１１の下側には、屈曲又は湾曲している部分を有しており、熱膨張時に可撓性を発揮する形状の固定ブラケット５３が示されている。
【００７９】
次に、図１２から図１４を参照して、第２実施形態について説明する。図１２は、第２実施形態に係る熱電発電システム１の全体的な構成を示す概要図である。図１３は、第１熱媒経路１２ａの圧力に応じて、第１熱媒経路１２ａと圧力保持容器７１との間で熱媒が移動することを示す図である。図１４は、圧力保持容器７１が貯留する熱媒の圧力を設定値に近づける処理を示す図である。なお、図８から図１１を参照して説明した取付構造は、第１実施形態だけでなく、第２及び第３実施形態にもて適用可能である。
【００８０】
第２実施形態の熱電発電システム１は、熱媒の量を変化させる構成が第１実施形態とは異なる。図１２に示すように、熱電発電システム１は、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａ等を循環する熱媒の圧力を一定値（設定値）に保持するための圧力保持部７０を備える。
【００８１】
圧力保持部７０は、圧力保持容器７１と、リリーフバルブ（調整部、排出バルブ）７２と、チェックバルブ（調整部、戻しバルブ）７３と、補助伝熱部７４と、補助冷却部７５と、補助冷却バルブ７６と、圧力スイッチ７７と、を備える。
【００８２】
圧力保持容器７１は、熱媒を貯留する。また、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒は、補助伝熱部７４及び補助冷却部７５によって温度が調整されることで、圧力が設定値に近づくように制御されている。
【００８３】
リリーフバルブ７２は、第１熱媒経路１２ａ（例えば、加熱部１２での熱交換後の部分）に対して、所定の管を介して接続されている。リリーフバルブ７２は、第２バルブ３２と同様、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒を圧力保持容器７１に移動させるために用いられる。図１３の上端の図に示すように、リリーフバルブ７２は、第１熱媒経路１２ａの圧力（図１３のＰ１）が設定値（Ｐset）より大きい場合に開放することで、過剰な熱媒を圧力保持容器７１へ移動させる。なお、熱媒はリリーフバルブ７２を逆方向には通過しない。
【００８４】
チェックバルブ７３は、リリーフバルブ７２と同様、第１熱媒経路１２ａ（例えば、加熱部１２での熱交換後の部分）に対して、所定の管を介して接続されている。チェックバルブ７３は、第１バルブ３１と同様、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒を、第１熱媒経路１２ａに移動させるために用いられる。図１３の下端の図に示すように、チェックバルブ７３は、第１熱媒経路１２ａの圧力が設定値（Ｐset）より小さい場合に開放することで、圧力保持容器７１の熱媒を第１熱媒経路１２ａに移動させる。なお、熱媒はチェックバルブ７３を逆方向には通過しない。
【００８５】
従って、本実施形態では、第１熱媒経路１２ａの熱媒の圧力が設定値より大きいことが「第１圧力条件」に該当し、第１熱媒経路１２ａの熱媒の圧力が設定値より小さいことが「第２圧力条件」に該当する。第２圧力条件に含まれる圧力範囲は、第１圧力条件に含まれる圧力範囲よりも低い。なお、本実施形態では、第１圧力条件の閾値（設定値）と、第２圧力条件の閾値（設定値）は一致しているが、僅かに異なっていてもよい。
【００８６】
補助伝熱部７４は、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒を、熱源の熱を用いて加熱する。具体的には、補助伝熱部７４は、圧力保持容器７１の下部に接続される第１管と、熱源ダクト２０の内部に配置される第２管と、圧力保持容器７１の上部に接続される第３管と、を含んでいる。圧力保持容器７１に貯留されている熱媒は、第１管を介して第２管に供給されることで、熱源の熱により加熱される。加熱された熱媒は、少なくとも一部が気化して第３管を介して圧力保持容器７１に戻る。補助伝熱部７４を設けることで、圧力保持容器７１の熱媒の圧力を上昇させることができる。
【００８７】
補助冷却部７５は、外部から供給される冷媒（例えば水）が通過する冷却管を含んでいる。この冷却管の一部は圧力保持容器７１の内部に配置されている。これにより、冷却管の冷媒と、圧力保持容器７１が貯留する熱媒と、が熱交換を行うことで、熱媒が冷却される。
【００８８】
補助冷却バルブ７６は、補助冷却部７５の冷却管に配置されている。補助冷却バルブ７６は、圧力保持容器７１に冷媒を供給する「開状態」と、圧力保持容器７１に冷媒を供給しない「閉状態」と、を切替可能に構成されている。本実施形態では、補助冷却バルブ７６は、外部からの指令が無い場合は「閉状態」であり、外部からの指令により「開状態」に切り替わる。
【００８９】
圧力スイッチ７７は、圧力保持容器７１の熱媒の圧力（図１４のＰ２）が設定値（上述のＰset）を上回っているか否かを判定する。圧力スイッチ７７は、圧力保持容器の圧力が設定値より大きい場合、補助冷却バルブ７６へ指令を送信する。これにより、図１４の上端の図に示すように、圧力保持容器７１に冷媒が供給されることで、圧力保持容器７１の熱媒が冷却される。その結果、圧力保持容器７１の熱媒の圧力が低下する。一方、圧力スイッチ７７は、圧力保持容器７１の圧力が設定値より小さい場合、補助冷却バルブ７６へ指令を送信しない（指令の送信を停止する）。これにより、図１４の下端の図に示すように、圧力保持容器７１に冷媒が供給されない。また、圧力保持容器７１の熱媒は補助伝熱部７４により常に加熱されている。そのため、熱媒が冷却されずに加熱されることで、熱媒の圧力が上昇する。
【００９０】
本実施形態では、補助冷却部７５による冷却を開始する第１閾値（設定値）と、補助冷却部７５による冷却を停止する第２閾値（設定値）と、は一致している。これに対し、第１閾値と第２閾値を異ならせてもよい。また、圧力保持容器７１の圧力を直接検出する構成に限られず、当該圧力に応じて変動する別の値を検出して、補助冷却部７５による冷却の有無を切り替えてもよい。
【００９１】
このように、本実施形態では、圧力保持容器７１の圧力に基づいて冷媒の供給の有無を切り替えることで、圧力保持容器７１の熱媒の圧力が設定値に近い値で保持される。本明細書では、圧力保持容器７１の熱媒の圧力が常に設定値に厳密に一致していなくても、設定値に近づくように制御されていれば、「設定値で保持されている」と称する。
【００９２】
このように、圧力保持容器７１の圧力は設定値で保持されているため、第１熱媒経路１２ａの圧力が低下して設定値より小さくなった場合においても、第１熱媒経路１２ａの圧力が設定値に近い値となるまで、チェックバルブ７３を介して圧力保持容器７１から第１熱媒経路１２ａに熱媒が供給される。なお、上述したように、第１熱媒経路１２ａの圧力が設定値より大きくなった場合は、この圧力が設定値になるまでリリーフバルブ７２を介して熱媒が圧力保持容器７１へ供給される。
【００９３】
以上により、圧力保持部７０を備えることで、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の圧力の変動を抑制できる。なお、従来技術の熱電発電システムでは、リリーフバルブを備えるのみで、チェックバルブを備える構成は開示されていない。そのため、従来の熱電発電システムでは、図１５の従来技術１のグラフに示すように、熱源の温度が高くなった場合に、熱媒の圧力が上昇するため、熱媒がリリーフバルブを介して排出される。従来技術では、熱媒を自動的に戻す構成を有していないため、熱源の温度が低下しても、発電モジュール等を循環する熱媒の量は減少したままである。そのため、熱源の温度が低い状態において十分な発電量が得られない場合がある。また、図１５に示す従来技術２では、熱源の最高温度を設計値として熱媒の量等が定められている。言い換えれば、熱源が最高温度の状態において、発電モジュールの仕様の最大の発電量が実現できるようにされている。これにより、図１５の従来技術２のグラフに示すように、熱源の温度が高くなったとしても熱媒が排出されないようにすることができる。しかし、この従来技術２の方法では、熱源の温度が低い状態での発電量が大幅に低くなるため、発電量の時間平均値は結果的に低くなる。
【００９４】
これに対し、本実施形態では、熱媒を第１熱媒経路１２ａ等に戻す構成を有している。具体的に説明すると、従来技術２とは異なり、本実施形態では、熱媒の温度の平均値等を設計値として熱媒の量等が定められている。そのため、図１６のグラフに示すように、熱源の温度が高くなった場合に熱媒がリリーフバルブ７２を介して排出されることがある。しかし、その後に、熱源の温度が低下した場合、第１熱媒経路１２ａ等を循環する熱媒の温度が低下することで当該熱媒の圧力が低下するため、第１バルブ３１又はチェックバルブ７３を介して、熱媒が第１熱媒経路１２ａ等に供給される。従って、熱源の温度が低い状態における、発電量の低下を最小限に抑えることができる。その結果、従来技術１及び２と比較して、発電量の時間平均値を高くすることができる。
【００９５】
次に、図１７を参照して、第３実施形態について説明する。図１７は、第３実施形態に係る熱電発電システム１の全体的な構成を示す概要図である。第３実施形態では、以下の２点において、第２実施形態とは異なる。１つ目の相違点は、第３実施形態では、補助冷却部７５が設けられていないことである。２つ目の相違点は、補助伝熱部７４に補助伝熱バルブ７８が設けられていることである。
【００９６】
第２実施形態の圧力保持部７０は、圧力保持容器７１の熱媒を補助伝熱部７４により常に加熱しつつ、必要に応じて補助冷却部７５により冷却する構成である。これに対し、第３実施形態の圧力保持部７０は、補助伝熱部７４による加熱の有無を切り替える構成である。具体的には、補助伝熱バルブ７８は、熱源ダクト２０に熱媒を供給する「開状態」と、熱源ダクト２０に熱媒を供給しない「閉状態」と、を切替可能に構成されている。圧力スイッチ７７は、圧力保持容器７１の圧力が設定値より小さい場合、補助伝熱バルブ７８を「開状態」にする指令を行って、熱媒を加熱する。一方、圧力スイッチ７７は、圧力保持容器７１の圧力が設定値より大きい場合、この指令を行わずに（この指令を停止して）補助伝熱バルブ７８を「閉状態」にする。その結果、圧力保持容器７１の熱媒の加熱が停止され、圧力保持容器７１の外表面と周囲との熱交換等によって、圧力保持容器７１の熱媒が冷却される。そのため、圧力保持容器７１の熱媒の圧力が低下する。
【００９７】
このように、圧力保持容器７１の圧力に応じて補助伝熱バルブ７８を調整することで、圧力保持容器７１の圧力を常に設定値に近づけることができる。
【００９８】
なお、第２及び第３実施形態において、補助冷却バルブ７６及び補助伝熱バルブ７８は、何れも「開状態」と「閉状態」を切替可能である。これに代えて、例えば圧力保持容器７１の圧力等に応じて、補助冷却バルブ７６又は補助伝熱バルブ７８の開度（開口面積）を変更してもよい。なお、リリーフバルブ７２及びチェックバルブ７３の開度を電子制御する場合は、第１熱媒経路１２ａの圧力等に応じて、これらの開度を変更してもよい。
【００９９】
以上に説明したように、上記実施形態の熱電発電システム１は、熱電素子１１と、加熱部１２と、冷却部１３と、伝熱部２１と、圧力計４２と、第１バルブ３１と、制御部４０と、を備える。熱電素子１１は、温度差により発電を行う。加熱部１２は、熱媒が通過する第１熱媒経路１２ａを有しており、当該熱媒の熱により熱電素子１１を加熱する。冷却部１３は、熱電素子１１を冷却する。伝熱部は、熱媒が通過するとともに第１熱媒経路１２ａに接続された第２熱媒経路２１ａを有しており、熱電素子１１を加熱して温度が下がった熱媒を熱源を用いて加熱する。圧力計４２は、熱源の温度に応じて上下する値（熱媒の圧力）を検出する。第１バルブ３１は、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の量を変化させる。制御部４０は、圧力計４２が検出した値に基づいて第１バルブ３１を制御して、熱媒の量を調整する。
【０１００】
熱電素子１１の発電量は熱媒の温度及び量に応じて変化する。圧力計４２が検出した値に基づいて熱媒の量を調整することで、発電量を調整することができる。
【０１０１】
また、上記実施形態の熱電発電システム１において、制御部４０は、第１バルブ３１によって検出された値が第１値である場合、熱媒の量が第１量となるように第１バルブ３１を制御する。第１バルブ３１によって検出された値が第１値よりも低い第２値である場合（即ち熱源の温度が下がった場合）、熱媒の量が第１量よりも多い第２量となるように（即ち熱媒の量が増えるように）第１バルブ３１を制御する。
【０１０２】
これにより、圧力計４２が検出した値（即ち熱媒の温度）が低くなった場合は熱媒の量が多くなることで、発電量の大幅な低下が抑えられる。一方、圧力計４２が検出した値が高くなった場合は熱媒の量が少なくなることで、発電量の大幅な上昇が抑えられる。これにより、発電量を安定させることができる。
【０１０３】
また、上記実施形態の熱電発電システム１において、制御部４０は、熱電素子１１の熱抵抗を取得し、当該熱抵抗に基づいて第１バルブ３１を制御して、熱媒の量を調整する。
【０１０４】
熱電素子１１の発電量は熱電素子１１の熱抵抗に応じて変化する。従って、熱抵抗に基づいて熱媒の量を調整することで、発電量を調整することができる。
【０１０５】
また、上記実施形態の熱電発電システム１において、制御部４０は、取得した熱抵抗が高くなるに従って熱媒の量が少なくなるように第１バルブ３１を制御する。
【０１０６】
これにより、熱抵抗が低くなった場合は熱媒の量が多くなることで、発電量の大幅な低下が抑えられる。一方、熱抵抗が高くなった場合は熱媒の量が少なくなることで、発電量の大幅な上昇が抑えられる。これにより、発電量を安定させることができる。
【０１０７】
また、上記実施形態の熱電発電システム１において、制御部４０は、熱電素子１１の耐久性の観点から熱電素子１１の発電量が定格発電量となるように第１バルブ３１を制御する。
【０１０８】
これにより、定格発電量を発電することができる。
【０１０９】
また、上記実施形態の熱電発電システム１において、伝熱部２１が熱源ダクト２０内に設けられており、熱電素子１１が熱源ダクト２０外に設けられている。熱源ダクト２０の開口部２２を塞ぐことで当該熱源ダクト２０の壁部の一部を構成するフランジ部材５１に、伝熱部２１及び熱電素子１１がそれぞれ取り付けられている。
【０１１０】
これにより、簡単な構造で熱電発電システム１を熱源ダクト２０に設置できる。
【０１１１】
また、上記実施形態の熱電発電システム１は、熱源ダクト２０外で熱電素子１１を設置面６１又は天井面６２に支持させる支持部材５２を備える。
【０１１２】
これにより、熱電素子１１が設置面６１又は天井面６２に支持されるので、熱源ダクト２０に掛かる荷重を低減することができる。
【０１１３】
また、第２及び第３実施形態の熱電発電システム１は、圧力保持容器７１と、リリーフバルブ７２と、チェックバルブ７３と、補助伝熱部７４と、を備える。圧力保持容器７１は、熱媒を貯留し、当該貯留している熱媒の圧力を設定値で保持する。リリーフバルブ７２は、調整部として設けられており、第１熱媒経路１２ａの熱媒の圧力が第１圧力条件を満たす場合に、当該熱媒を圧力保持容器７１に移動させる。チェックバルブ７３は、調整部として設けられており、第１熱媒経路１２ａの熱媒の圧力が、第１圧力条件よりも圧力が低い第２圧力条件を満たす場合に、圧力保持容器７１の熱媒を第１熱媒経路１２ａへ移動させる。補助伝熱部７４は、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒を熱源を用いて加熱することで、当該熱媒の圧力を設定値に近づける。
【０１１４】
これにより、第１熱媒経路１２ａの熱媒の圧力に応じて、第１熱媒経路１２ａと圧力保持容器７１との間で熱媒を移動させることができる。そのため、第１熱媒経路１２ａ及び第２熱媒経路２１ａを循環する熱媒の量を適切な値に維持できるため、発電量の低下を防止できる。また、補助伝熱部７４を備えることで、圧力保持容器７１の熱媒の圧力の低下を防止できる。特に、圧力保持容器７１の熱媒を熱源を用いて加熱することで、電気エネルギーで加熱する構成と比較して、使用する電力量を低減できる。
【０１１５】
また、第２及び第３実施形態の熱電発電システム１は、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒を冷却することで、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒の圧力を設定値に近づける補助冷却部７５を備える。
【０１１６】
これにより、圧力保持容器７１の熱媒の圧力が高い場合に、当該圧力を低下させることができる。
【０１１７】
また、第２及び第３実施形態の熱電発電システム１は、補助伝熱部７４において熱源と熱交換する熱媒の量（単位時間あたりの流量）を変化させることで、圧力保持容器７１に貯留されている熱媒の圧力を設定値に近づけるための補助伝熱バルブ７８を備える。
【０１１８】
これにより、補助伝熱部７４による熱媒の加熱の程度を変化させることができるので、補助冷却部７５を省略したり、補助冷却部７５に要求される冷却レベルを低下させたりすることができる。
【０１１９】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【０１２０】
発電モジュール１０の構成は、上記実施形態で示した例に限られない。例えば、加熱部１２の片面のみに熱電素子１１が配置され、この熱電素子１１の反対側の面に冷却部１３が配置される構成であってもよい。
【０１２１】
上記実施形態で示したフローチャートは一例であり、処理の追加、処理の省略、又は処理の変更がされてもよい。ステップＳ１０１を省略して熱抵抗に基づく処理を省略してもよい。また、ステップＳ１０２とステップＳ１０３を並行して行ってもよい。
【０１２２】
上記実施形態では、発電量が定格発電量に一致するように熱媒の量を調整したが、別の発電量（例えば熱電発電システム１に要求される発電量）に一致するように熱媒の量を調整する構成であってもよい。
【０１２３】
上記実施形態の熱電発電システム１は、第１バルブ３１の開度を調整することで、循環させる熱媒の量を調整する。これに代えて、熱電発電システム１は、例えば上記の真空ポンプ又は別の吸引装置により、循環している熱媒を熱媒タンク３０へ戻す構成であってもよい。
【０１２４】
上記実施形態の熱電発電システム１が備える各種のバルブの取付位置は一例であり、上記実施形態とは異なる位置に取り付けられていてもよい。
【０１２５】
熱電発電システム１は、第２実施形態の補助冷却バルブ７６と、第３実施形態の補助伝熱バルブ７８と、の両方を備えていてもよい。これにより、補助伝熱部７４による熱媒の加熱を停止させることが可能となるので、圧力保持容器７１に供給する冷媒の流量が少なくても、圧力保持容器７１の熱媒を十分に冷却できる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  熱電発電システム
１０  発電モジュール
１１  熱電素子
１２  加熱部
１２ａ  第１熱媒経路
１３  冷却部
２０  熱源ダクト
２１  伝熱部
２１ａ  第２熱媒経路
３１  第１バルブ（調整部）
３２  第２バルブ（調整部）
４０  制御部
４１  水位計
４２  圧力計（検出部）
【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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【国際調査報告】
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