特開 2024-2293 発電ユニット及び発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024002293

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】発電ユニット及び発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02N 3/00 20060101AFI20231228BHJP

【ＦＩ】

H02N3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101396

(22)【出願日】2022-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】522253184

【氏名又は名称】許斐 正明

(74)【代理人】

【識別番号】100109254

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 雅典

(72)【発明者】

【氏名】許斐 正明

(57)【要約】

【課題】 半導体熱電素子モジュールを用いて、一般需要に応じて安定的な電力を供給することができる発電ユニットや発電システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 直列接続された複数対の半導体熱電素子が収容されている半導体熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされ、半導体熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱されて他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットにおいて、前記相対向する二台のヒートシンクの間に、複数の半導体熱電素子モジュールを配設したことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
相対向する二台のヒートシンク間に、複数の熱電素子モジュールが配設されていることを特徴とする発電ユニット。

【請求項2】

直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
相対向する二台のヒートシンク間に、電気的に直列接続された複数の熱電素子モジュールが配設されていることを特徴とする発電ユニット。

【請求項3】

直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
前記ヒートシンクは、細長状に形成されて、その細長い面同士が相対向するように重ね合わされており、
相対向する二台のヒートシンク間において、複数の熱電素子モジュールがヒートシンクの長手方向の縁部に沿って整列するように、且つ電力を出力するリード線の取り出し部をヒートシンクの短手方向の外側に向けられて配設されていることを特徴とする発電ユニット。

【請求項4】

前記ヒートシンクは、前記熱電素子モジュールとの重ね合わせ面に、溝で相互に区切られた複数のタイル状凸部が形成されており、前記各タイル状凸部は、前記熱電素子モジュールで覆われていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項5】

前記ヒートシンクは、前記熱電素子モジュールとの重ね合わせ面において、前記熱電素子モジュールで覆われていない部分が凹んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項6】

前記熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項7】

前記半導体熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに両面テープで接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項8】

前記半導体熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに、クッション性を有する素材で形成されている両面テープで接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項9】

前記ヒートシンクは、中空箱状体でその内部に加熱媒体又は冷却媒体を通過させるための供給口と排出口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項10】

前記ヒートシンクは、細長い中空箱状体でその内部に加熱媒体又は冷却媒体を通過させるための供給口と排出口が前記中空箱状体の長手方向の両端に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット。

【請求項11】

前記ヒートシンクは、設置状態において、加熱媒体が通過するヒートシンクは前記供給口が前記排出口より高く、冷却媒体が通過するヒートシンクは前記供給口が前記排出口より低くなるように、前記供給口と前記排出口の位置が上下方向にオフセットしていることを特徴とする請求項９記載の発電ユニット。

【請求項12】

前記ヒートシンクは、加熱媒体が通過する複数のヒートシンク同士間及び冷却媒体が通過する複数のヒートシンク同士間でそれぞれ媒体が連続的に通過するように連通管を介して直列接続されていることを特徴とする請求項９記載の発電ユニット。

【請求項13】

請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニットを有してなることを特徴とする発電システム。

【請求項14】

前記発電ユニットのヒートシンクを加熱するための熱源を有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム。

【請求項15】

前記発電ユニットのヒートシンクを加熱するための焼却炉又はボイラーを有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム。

【請求項16】

請求項１０記載の発電ユニットを有してなり、加熱媒体と冷却媒体は、ヒートシンクの重ね合わせ方向において逆方向に通過することを特徴とする発電システム。

【請求項17】

請求項９記載の発電ユニットと、前記ヒートシンクの内部を通過する加熱媒体を供給する加熱媒体供給源と、を有してなることを特徴とする発電システム。

【請求項18】

前記加熱媒体は加熱水蒸気であることを特徴とする請求項１７記載の発電システム。

【請求項19】

前記ヒートシンクの内部を通過する冷却媒体を供給する冷却媒体供給源を有してなることを特徴とする請求項１７記載の発電システム。

【請求項20】

前記発電ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーを有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、いわゆる熱電発電のための発電ユニット及び発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、熱エネルギー回収手段として、熱電効果（ゼーベック効果）を用いた熱電素子（ゼーベック素子）により、熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電ユニットや発電システムが提案されている。熱電効果は、２種類の金属又は半導体の両端を接続して、その両端に温度差を与えることで起電力を発生することである。熱電素子は、例えば図６（ａ）に示すように、Ｐ型半導体ＰとＮ型半導体Ｎとを金属電極Ｅを介して概ねπ字形状を成すように電気的に直列接続することで構成されて、上記２種類の半導体を挟んで対向する電極の一方を加熱部Ｈで加熱し、他方を冷却部Ｃで冷却することで熱電発電する。

【0003】

ところで、図６（ａ）に示すような一対の熱電素子の起電力は極めて小さい。そこで、多数の電極Ｅを相互に絶縁した状態で固定した二枚の絶縁板（セラミック板）ＩＰの間に、複数対の熱電素子がジグザグ状を成し且つ電気的に直列接続される状態で収容して、これに電力取り出し用のリード線Ｌを設けた熱電素子モジュールが一般に用いられている。図６（ｂ）では、熱電素子を一列のみ描いているが、実際には九十九折状に連続するなど多数列を成して平面方向に広がるように収容されている。

【0004】

上記熱電素子モジュールを組み込む発電ユニットとしては、中空箱状体のヒートシンクの間に熱電素子モジュールを一つずつ挟み込んで、熱電素子モジュールとヒートシンクが交互となるように重ね合わせることにより、各熱電素子モジュールの一方の面（絶縁板ＩＰ）に接するヒートシンクに加熱媒体を内部通過させる一方、他方の面（絶縁板ＩＰ）に接するヒートシンクに冷却媒体を内部通過させて熱電発電するものが提案されている（例えば特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０－１３６６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、実際の熱電素子モジュールは、製造技術やコストの関係で縦横方向に数センチメートル程度のサイズしかなく、一つのモジュールに収容されている熱電素子の絶対数が少ない（発電容量が小さい）ため、上記従来の発電ユニットでは一般的な電力需要に応じた電力を供給することはできない。また、熱電素子モジュールとヒートシンクの合わせ面に両者を密着させる熱伝導用グリースを塗布しているが、セット後にグリース層に異物や空気が混入すると、熱伝導性が忽ち低下するという問題がある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑み、熱電素子モジュールを用いて、一般的な電力需要に対応し得る電力を供給可能とする発電ユニットや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】

【0008】

請求項１の発明は、
直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
相対向する二台のヒートシンク間に、複数の熱電素子モジュールが配設されていることを特徴とする発電ユニット
を提供する。

【0009】

請求項２の発明は、
直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
相対向する二台のヒートシンク間に、電気的に直列接続された複数の熱電素子モジュールが配設されていることを特徴とする発電ユニット
を提供する。

【0010】

請求項３の発明は、
直列接続された複数対の熱電素子が収容されている熱電素子モジュールとヒートシンクが交互に重ね合わされており、熱電素子モジュールを介して相対向する二台のヒートシンクの一方が加熱され他方が冷却されることにより熱電発電する発電ユニットであって、
前記ヒートシンクは、細長状に形成されて、その細長い面同士が相対向するように重ね合わされており、
相対向する二台のヒートシンク間において、複数の熱電素子モジュールがヒートシンクの長手方向の縁部に沿って整列するように、且つ電力を出力するリード線の取り出し部をヒートシンクの短手方向の外側に向けられて配設されていることを特徴とする発電ユニット
を提供する。

【0011】

請求項４の発明は、
前記ヒートシンクは、前記熱電素子モジュールとの重ね合わせ面に、溝で相互に区切られた複数のタイル状凸部が形成されており、前記各タイル状凸部は、前記熱電素子モジュールで覆われていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0012】

請求項５の発明は、
前記ヒートシンクは、前記熱電素子モジュールとの重ね合わせ面において、前記熱電素子モジュールで覆われていない部分が凹んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0013】

請求項６の発明は、
前記熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0014】

請求項７の発明は、
前記半導体熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに両面テープで接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0015】

請求項８の発明は、
前記半導体熱電素子モジュールは、前記ヒートシンクに、クッション性を有する素材で形成されている両面テープで接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0016】

請求項９の発明は、
前記ヒートシンクは、中空箱状体でその内部に加熱媒体又は冷却媒体を通過させるための供給口と排出口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0017】

請求項１０の発明は、
前記ヒートシンクは、細長い中空箱状体でその内部に加熱媒体又は冷却媒体を通過させるための供給口と排出口が前記中空箱状体の長手方向の両端に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニット
を提供する。

【0018】

請求項１１の発明は、
前記ヒートシンクは、設置状態において、加熱媒体が通過するヒートシンクは前記供給口が前記排出口より高く、冷却媒体が通過するヒートシンクは前記供給口が前記排出口より低くなるように、前記供給口と前記排出口の位置が上下方向にオフセットしていることを特徴とする請求項９記載の発電ユニット
を提供する。

【0019】

請求項１２の発明は、
前記ヒートシンクは、加熱媒体が通過する複数のヒートシンク同士間及び冷却媒体が通過する複数のヒートシンク同士間でそれぞれ媒体が連続的に通過するように連通管を介して直列接続されていることを特徴とする請求項９記載の発電ユニット
を提供する。

【0020】

請求項１３の発明は、
請求項１乃至３の何れかに記載の発電ユニットを有してなることを特徴とする発電システム
を提供する。

【0021】

請求項１４の発明は、
前記発電ユニットのヒートシンクを加熱するための熱源を有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム
を提供する。

【0022】

請求項１５の発明は、
前記発電ユニットのヒートシンクを加熱するための焼却炉又はボイラーを有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム
を提供する。

【0023】

請求項１６の発明は、
請求項１０記載の発電ユニットを有してなり、加熱媒体と冷却媒体は、ヒートシンクの重ね合わせ方向において逆方向に通過することを特徴とする発電システム
を提供する。

【0024】

請求項１７の発明は、
請求項９記載の発電ユニットと、前記ヒートシンクの内部を通過する加熱媒体を供給する加熱媒体供給源と、を有してなることを特徴とする発電システム
を提供する。

【0025】

請求項１８の発明は、
前記加熱媒体は加熱水蒸気であることを特徴とする請求項１７記載の発電システム
を提供する。

【0026】

請求項１９の発明は、
前記ヒートシンクの内部を通過する冷却媒体を供給する冷却媒体供給源を有してなることを特徴とする請求項１７記載の発電システム
を提供する。

【0027】

請求項２０の発明は、
前記発電ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーを有してなることを特徴とする請求項１３記載の発電システム
を提供する。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、半導体熱電素子モジュールとヒートシンクを交互に重ね合わせる発電ユニットにおいて、相対向する二台のヒートシンクの間に複数の半導体熱電素子モジュールを配設することで、容易に発電容量を高めることができる。また、半導体熱電素子モジュールとヒートシンクを接着することで、両者間の熱伝導が安定する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】発電システムの概要を示す図。

【図2】発電ユニットに組み込まれるヒートシンクの構造を示す図で、（ａ）組立図、（ｂ）全体斜視図、（ｃ）全体正面図、（ｄ）本体の正面図、（ｅ）本体の平面図 、（ｆ）本体の側面図を示す。

【図3】発電ユニットの組立斜視図であって、発電ユニット全体のうち相対向する二台のヒートシンクとそれらの間に挟まれる熱電素子モジュールと両面テープを示す。

【図4】発電ユニットの（ａ）平面図、（ｂ）左側面図［Ａ視］、及び（ｃ）部分拡大平面図［Ｂ部］

【図5】発電ユニットの電気回路を示す図。

【図6】（ａ）熱電素子、及び（ｂ）熱電素子モジュールの構造を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明の実施形態に係る発電システム１について図面を参照しながら説明する。発電システム１は、図１に示すように、燃焼部２と発電部３を有してなり、燃焼部２において熱エネルギーを生じさせて、これを発電部３において熱電効果により電気エネルギーに直接変換して発電する。燃焼部２は、廃材投入口から投入された廃材（焼却材）を焼却する焼却炉２１と、焼却炉２１で水を加熱して発生した加熱水蒸気を加熱水蒸気伝導部から導入して貯留し、発電部３に送出する元蒸気留２２とを有する。なお、熱源として焼却炉を用いるのは圧力がかからず運用し易いからであるが、もちろんボイラーを用いることにしても良い。

【0031】

発電部３は、燃焼部２から供給される加熱水蒸気を用いて熱電発電する発電ユニット３１と、発電ユニット３１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナー（パワコン）３２を有してなる。発電ユニット３１は、図１の右下に示すように、七台（複数台）のヒートシンク４と、熱電素子モジュール５を交互に重ね合わせることにより構成される。ヒートシンク４は、後述するように中空箱状体であり、その内部に加熱媒体供給源である燃焼部２からの加熱水蒸気（加熱媒体）又は冷却媒体供給源である地下水源等から冷却水（冷却媒体）を通過させることにより、加熱された加熱ヒートシンクＨ又は冷却された冷却ヒートシンクＣとする。

【0032】

具体的には、重ね合わせた七台のヒートシンク４のうち最外側の二台に冷水を通過させて冷却ヒートシンクＣとし、そのすぐ内側の二台に加熱水蒸気を通過させて加熱ヒートシンクＨとし、更にその内側の二台に冷水を通過させて冷却ヒートシンクＣとし、中央の一台に加熱水蒸気を通過させて加熱ヒートシンクＨとする。すなわち、加熱ヒートシンクＨと冷却ヒートシンクＣが交互に重ね合せられるため、熱電素子モジュール５を介して相対向する二台のヒートシンク４は一方が加熱されて他方が冷却されることになり、熱電発電されることになる。

【0033】

なお、本実施形態では、熱ヒートシンクＨとなる三台のヒートシンク同士、及び冷却ヒートシンクＣとなる四台のヒートシンク同士をそれぞれ連通管ＣＰで直列接続しており、これらに加熱媒体供給源から供給される加熱媒体又は冷却媒体供給源から供給される冷却媒体が連続的に通過するように構成されている。気体や液体である加熱・冷却媒体を一つの供給源から複数台のヒートシンクに分配した場合、その供給量を均等にすることは難しく、ヒートシンク間で加熱・冷却の程度が異なることが懸念されるが、分配せずにすべてのヒートシンクに一連に通過させることで流量が一定化してヒートシンク間における温度のバラつきが防止される。

【0034】

ところで、本発明の発電ユニット３１に組み込まれる熱電素子モジュール５は、上記従来の発電ユニットに組み込まれる熱電素子モジュール（図６（ｂ））と同様に、二枚の絶縁板間に直列接続された複数対の熱電素子を収容して、これに電力を出力する際のプラス線とマイナス線になる二本のリード線Ｌを設けたものである。当然ながら、モジュール単体の発電容量は従来のモジュールと変わらない。しかし、図３に示すように、二台の相対向するヒートシンク４、４の間に２０個（複数個）の熱電素子モジュール５・・・５を整列させるように配設し、これらの熱電素子モジュールを電気的に直列接続することで発電容量を増大させている。以下、ヒートシンク４と発電ユニット３１の詳細構造を説明する。

【0035】

ヒートシンク４は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、横断面概ね矩形状で筒形の本体４１の両端開口を蓋４２、４２で塞いだ概ね直方体形状の細長い中空箱状体である。長手方向の両端には、内部に加熱媒体又は冷却媒体を供給して通過させ、外部に排出するための供給口４ａと排出口４ｂとなるパイプ４３、４３が突出するように設けられている。これらはすべて熱伝導性に優れたアルミニウム製（金属製）であり、蓋４２と本体４１、蓋体４２とパイプ４３はそれぞれ溶接により固定されている。各部品は鋳造品であるが、機械加工品を使用しても良い。

【0036】

図２（ｃ）に示すようにヒートシンク４は、供給口４ａと排出口４ｂの位置は上下方向にオフセットしており、本図では、供給口４ａが排出口４ｂより高く設定されているが、これは加熱媒体が通過する加熱ヒートシンクＨに用いる場合について示したものである。冷却媒体が通過する冷却ヒートシンクＣに用いる場合は、供給口４ａが排出口４ｂよりも低くなるように上下反転させて用いる。図２（ｃ）に示すように高位置にある供給口から加熱水蒸気をヒートシンク内の上層に供給すると、加熱水蒸気は温度低下により下層に向かって移動し、低位置にある排出口４ｂから排出される。逆に低位置にある供給口からヒートシンク内の下層に供給された冷水は温度上昇すると、上層に向かって移動し高位置にある排出口から排出される。すなわちヒートシンク内の媒体を効率的に移動させられる。

【0037】

ヒートシンクの本体４１の内側（重ね合わせ面４ｃの裏側）には、本体４１の長手方向全体に亘って堰状に延びる四本のフィン４ｈが突設されている。これらは内部を通過する加熱媒体又は冷却媒体によるヒートシンクへの放熱又は吸熱を促進する。また、ヒートシンクの本体４１において、熱電素子モジュール５が重ね合わされる二つの細長い矩形状の重ね合わせ面４ｃ、４ｃには、図２（ｄ）～（ｅ）に示すように、それぞれ長手方向に延びる一本の溝４ｄ及びこれに直交して短手方向に伸びる九本（複数本）の溝４ｅが設けられると共に、これらの溝で２×１０（複数）列のマトリクス状を成すように相互に区切られる計２０個（複数個）のタイル状凸部４ｆが形成されている。

【0038】

重ね合わせ面４ｃにおいて、２０個のタイル状凸部群全体を取り囲む枠状エリア４ｇも溝４ｄ及び４ｅと同じ高さとなるようにタイル状凸部４ｆより低く凹まされており、上記蓋４２も溝４ｄ及び４ｅや枠状エリア４ｇと同じ高さとなるように低く凹まされている。上記のように溝４ｄ、４ｅ、枠状エリア４ｇ及び蓋４２をタイル状凸部４ｆより低く凹ませたのは、相対向する二台のヒートシンクにおいて、熱電素子モジュール５で覆われずに露出している部分同士の距離を大きく取っておくことにより、加熱ヒートシンクＨと冷却ヒートシンクＣの間で発電に寄与しない無駄な熱移動を生じにくくするためである。なお、タイル状凸部４ｆは、熱電素子モジュール５と同じ形状・面積に設定されていて、熱電素子モジュール５で覆われるため、相対向するタイル状凸部４ｆ間で上述したような無駄な熱移動を生じることはない。

【0039】

上記のように構成されるヒートシンク４と熱電素子モジュール５を重ね合わせる発電ユニット３１の組立構造について、図３を参照しながら説明する。発電ユニット３１では、上述のとおり、七台のヒートシンク４が重ね合わせられているが、本図は、発電ユニット３１全体のうち相対向する二台のヒートシンク４、４と、その間に挟み込まれる熱電素子モジュール５・・・５及び両面テープ６・・・６のみを示している。なお、図中の手前側が発電ユニット３１の上方である。

【0040】

図３において相対向する二台のヒートシンク４、４は、図中の上側にあるヒートシンク４が冷却ヒートシンクＣとなるもので、その供給口４ａは発電ユニット３１の下方側（図中の奥側）に位置し、図中の下側にあるヒートシンク４が加熱ヒートシンクＨとなるもので、その供給口４ａは発電ユニット３１の上方側（図中の手前側）に位置する。

【0041】

熱電素子モジュール５は、図３に示すように、ヒートシンク４の長手方向に延びる両縁部沿いに整列させられ、且つリード線Ｌの取り出し部をヒートシンク４の短手方向の外側に向けられて、両面テープ６でタイル状凸部４ｆを正に覆うように接着固定される。具体的には一方のヒートシンク４にすべての熱電素子モジュール５を接着した後、これに他方のヒートシンク４を被せるようにして接着する。重ね合わされたヒートシンク４の間からリード線Ｌが外側に伸び出るようになるため、熱電素子モジュール同士の接続作業が容易に行える。なお、更に作業性を向上させるため、図３に示すように、相隣接する熱電素子モジュール間で極性（＋と－）が異なるリード線が相互に隣り合うようにモジュールの向きを揃えておくことが好ましい。

【0042】

両面テープ６は熱伝導性に優れたクッション性を有する素材で形成されており、ヒートシンク４から熱電素子モジュール５への放熱及び吸熱が効率良くなされるほか、ヒートシンク４の加熱又は冷却による寸法変化に応じて伸縮することができる。また、両面テープ６を用いることで、多数の熱電素子モジュール５をタイル状凸部４ｆに対して位置ズレさせないように配設することができる。更に一旦接着されると、ヒートシンク４と熱電素子モジュール５の間（接触面間）に異物や空気が混入する余地がなくなり、熱伝導性の低下が防止される。

【0043】

上記のようにして、ヒートシンク４と熱電素子モジュールを順次重ね合わせることにより、図４及び図５に示すような発電ユニット３１が形成される。なお、これらの図においてヒートシンク同士を接続する連通管ＣＰ、熱電素子モジュールのリード線Ｌ及びリード線同士を接続する配線は省略されている。図４（ａ）に示す七台のヒートシンク４のうち図中の上方から一、三、五及び七台目が冷却ヒートシンクＣであり、連通管ＣＰ（不図示）を連続的に接続されており、一点鎖線で示すように、上記一台目の冷却ヒートシンクＣに供給される冷水を上記三、五台目の冷却ヒートシンクＣを経由して、上記七台目の冷却ヒートシンクＣから排出する。

【0044】

また、同図の上方から二、四及び六台目が加熱ヒートシンクＨであり、やはり連通管ＣＰ（不図示）を介して連続的に接続されており、二点鎖線で示すように、上記六台目の加熱ヒートシンクＨに供給された加熱水蒸気を上記四台目の加熱ヒートシンクＨを経由して、上記二台目の加熱ヒートシンクＨから排出する。冷水は発電ユニット内を移動するに連れて徐々に温度上昇し、加熱水蒸気は徐々に温度低下するが、冷水と加熱水蒸気はヒートシンクの重ね合わせ方向（図中の上下方向）を互いに逆方向に進むため、相対向するヒートシンク同士はすべて一定以上の温度差が維持されて電力の低下が防止される。

【0045】

なお、冷却ヒートシンクＣは、冷水を高位置に設けられた排出口２ｂから排出して、低位置に設けられた供給口２ａに供給し、加熱ヒートシンクＨは、加熱水蒸気を低位置に設けられた排出口２ｂから排出して、高位置に設けられた供給口２ａに供給することとしているが、それと上記のように冷水と加熱水蒸気の進行方向を逆向きに設定していることが相俟って、図４（ｂ）に示すように、冷却ヒートシンクＣ間において供給口２ａから排出口２ｂに向かう経路と、加熱ヒートシンクＨ間において供給口２ａから排出口２ｂに向かう経路は相互に交差することがないため、これらの経路を接続する連通管ＣＰ（不図示）の取り回しは比較的容易に配管することができる。

【0046】

ところで、発電モジュール３１は常温下（１０～２５℃程度）に設置されることから、常温に近い冷水で冷却される冷却ヒートシンクＣは外気による影響を受けにくい（温度が上がりにくい）一方において、常温との温度差が大きい加熱水蒸気で加熱される加熱ヒートシンクＨは外気による影響を受け易い（温度が下がり易い）。そこで、発電モジュール３１では、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように重ね合わせ方向の最外側に冷却ヒートシンクＣを配設することにより、加熱ヒートシンクＨが外気に触れる面積を少なくして熱効率の低下防止を図っている。

【0047】

ヒートシンク４の重ね合わせ面４ｃにおいて突出するように一段高く形成されているタイル状凸部４ｆと、その周囲において低く凹んでいる溝４ｄ及び４ｅや枠状エリア４ｇ等に関し、図４（ｃ）に示すように、各タイル状凸部４ｆの平坦面は両面テープ６を介して接着される熱電素子モジュール５によりすべて覆われており、溝４ｄ及び４ｅや枠状エリア４ｇ等は相互に隔離されていることから、既に述べているように、相対向する二台のヒートシンク間で発電に貢献しない無駄な熱移動が抑制されている。

【0048】

発電ユニット３１に組み込まれている熱電素子モジュールは、相対向する二台のヒートシンク間に２０個（２個×１０列）配設されており、かかる熱電素子モジュール群が計六段（６個）設けられているため、合計１２０個（２０個×６段）である。熱電素子モジュールに８０℃程度の温度差を与えることにより１モジュール当り５Ｗ（５Ｖ１Ａ）、発電ユニット３１として約５００Ｗ程度となる。

【符号の説明】

【0049】

１ 発電システム
２ 燃焼部
３ 発電部
３１ 発電ユニット
４ ヒートシンク
５ 熱電素子モジュール
６ 両面テープ
Ｃ 冷却用ヒートシンク
Ｈ 加熱用ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】