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JP6196063B2 - Thermoelectric power generation system and thermoelectric power generation method - Google Patents
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JP6196063B2 - Thermoelectric power generation system and thermoelectric power generation method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、熱電発電システムおよび熱電発電方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a thermoelectric power generation system and a thermoelectric power generation method.

従来、機器や産業プラントで生じる熱の回収技術の1つとして熱電変換モジュールを用いて熱を回収する方法がある。例えば、複数の熱電変換モジュールを高温用の配管と低温用の配管との間に設置する。そして、機器や産業プラントで生じた高温水などの媒体を高温用の配管に流し、かつ、冷却水などの媒体を低温用の配管に流す。そして、これらの配管の間の温度差により熱電変換モジュールによる発電を行う。   Conventionally, there is a method of recovering heat using a thermoelectric conversion module as one of techniques for recovering heat generated in equipment and industrial plants. For example, a plurality of thermoelectric conversion modules are installed between a high temperature pipe and a low temperature pipe. Then, a medium such as high-temperature water generated in equipment or an industrial plant is allowed to flow through the high-temperature pipe, and a medium such as cooling water is allowed to flow through the low-temperature pipe. And the electric power generation by a thermoelectric conversion module is performed by the temperature difference between these piping.

この配管には、配管からの熱を熱電変換モジュールに伝達するためのチャンバが取り付けられる。このチャンバは、熱電変換モジュールに設置しやすいように、平面部を有した直方体をなす。   A chamber for transmitting heat from the pipe to the thermoelectric conversion module is attached to the pipe. This chamber has a rectangular parallelepiped shape having a flat portion so that it can be easily installed in the thermoelectric conversion module.

特開2009−247049号公報JP 2009-247049 A 特開2011−192759号公報JP 2011-192759 A 特開2006−210568号公報JP 2006-210568 A 特開2008−98403号公報JP 2008-98403 A 特開2009−247050号公報JP 2009-247050 A 特開2011−181767号公報JP 2011-181767 A

熱電発電システムの熱電変換モジュールによる発電量は、前述した配管を流れる媒体の温度や流速により変動する。通常は、熱電発電システムによる発電量がバッテリに必要な発電量となるように電気回路を設計してバッテリに電気を与えるようにしている。しかし、配管を流れる媒体の温度や流速の変動が大きい事に起因して、熱電変換モジュールによる発電量の変動が大きくなると、この発電量が、発電元の熱電変換モジュールに接続されるバッテリに必要な発電量とならなくなることがある。   The amount of power generated by the thermoelectric conversion module of the thermoelectric power generation system varies depending on the temperature and flow velocity of the medium flowing through the pipe. Normally, an electric circuit is designed so that the amount of power generated by the thermoelectric power generation system is the amount of power generated by the battery, and electricity is supplied to the battery. However, if fluctuations in the amount of power generated by the thermoelectric conversion module increase due to large fluctuations in the temperature and flow velocity of the medium flowing through the piping, this amount of power generation is necessary for the battery connected to the thermoelectric conversion module of the power generation source. The amount of generated power may not be sufficient.

また、熱電発電システムの熱電変換モジュールにより発生した電気を定電圧方式によりバッテリに充電する際は、バッテリ電圧より高い電圧をバッテリに印加する必要がある。しかし、前述のように熱電変換モジュールによる発電量の変動が大きいと、熱電発電システムで発生する電圧がバッテリ電圧より低くなってしまうことがある。この結果、バッテリへの充電が行えなくなってしまう。   In addition, when charging the battery with electricity generated by the thermoelectric conversion module of the thermoelectric power generation system by a constant voltage method, it is necessary to apply a voltage higher than the battery voltage to the battery. However, if the amount of power generation by the thermoelectric conversion module is large as described above, the voltage generated in the thermoelectric power generation system may be lower than the battery voltage. As a result, the battery cannot be charged.

本発明が解決しようとする課題は、熱電変換モジュールによる発電のための条件が変動しても必要な発電を行なうことが可能な熱電発電システムおよび熱電発電方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a thermoelectric power generation system and a thermoelectric power generation method capable of performing necessary power generation even if conditions for power generation by the thermoelectric conversion module vary.

実施形態によれば、熱電発電システムは、温度差により発電する複数の熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの高温面側に接触させて配置され高温熱源流体が流れる高温流体配管と、前記熱電変換モジュールの低温面側に接触させて配置され低温冷却流体が流れる低温流体配管とをもつ。また、この熱電発電システムは、前記高温流体配管に配置されて、この高温流体配管を流れる前記高温熱源流体の流量を調整するための高温側バルブと、前記低温流体配管に配置されて、この低温流体配管を流れる前記低温冷却流体の流量を調整するための低温側バルブとをもつ。また、この熱電発電システムは、前記高温流体配管を流れる高温熱源流体および前記低温流体配管を流れる低温冷却流体についての物理量を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した物理量が前記熱電変換モジュールによる所定量の発電を行うための所定の条件を満たさない際に、前記熱電変換モジュールによる発電量が所定の条件を満たすように前記高温側バルブおよび前記低温側バルブの開閉制御を行う制御手段と、前記取得手段により取得した物理量に基づいて、前記熱電変換モジュールによる発電量を推定する発電量推定手段と、前記発電量推定手段により推定した発電量が前記所定の条件を満たす際に前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流さない予備の高温流体配管および予備の低温流体配管とをもつ。また、前記制御手段は、前記高温熱源流体の温度と前記低温冷却流体の温度との差分が所定の条件を満たさない事に起因して、前記推定した発電量が所定の条件を満たさず、また、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流す前記高温流体配管および前記低温流体配管の数が増加しても、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体の流速は減少しない条件にある際に、前記推定した発電量が前記所定の条件を満たすように、前記高温側バルブおよび前記低温側バルブを開放したまま、前記予備の高温流体配管に前記高温熱源流体を流し、前記予備の低温流体配管に前記低温冷却流体を流す。 According to the embodiment, the thermoelectric power generation system includes a plurality of thermoelectric conversion modules that generate power due to a temperature difference, a high-temperature fluid pipe that is disposed in contact with a high-temperature surface side of the thermoelectric conversion module and through which a high-temperature heat source fluid flows, and the thermoelectric conversion It has a cryogenic fluid pipe that is arranged in contact with the cold side of the module and through which a cryogenic cooling fluid flows. The thermoelectric power generation system is disposed in the high-temperature fluid piping, and is disposed in the low-temperature fluid piping and the high-temperature side valve for adjusting the flow rate of the high-temperature heat source fluid flowing through the high-temperature fluid piping. A low-temperature side valve for adjusting a flow rate of the low-temperature cooling fluid flowing through the fluid piping. Further, the thermoelectric power generation system includes an acquisition unit that acquires physical quantities of the high-temperature heat source fluid that flows through the high-temperature fluid pipe and the low-temperature cooling fluid that flows through the low-temperature fluid pipe, and the physical quantity acquired by the acquisition unit is determined by the thermoelectric conversion module. Control means for performing opening / closing control of the high temperature side valve and the low temperature side valve so that the amount of power generated by the thermoelectric conversion module satisfies a predetermined condition when the predetermined condition for performing the predetermined amount of power generation is not satisfied; Based on the physical quantity acquired by the acquisition means, the power generation amount estimation means for estimating the power generation amount by the thermoelectric conversion module, and when the power generation amount estimated by the power generation amount estimation means satisfies the predetermined condition, the high-temperature heat source fluid And a spare high-temperature fluid pipe that does not flow the low-temperature cooling fluid and a spare low-temperature fluid pipe. Also, the control unit, due to that the difference between the temperature of the temperature and the cryogenic cooling fluid in the high-temperature heat source fluid does not satisfy a predetermined condition, the power generation amount of the estimated does not satisfy a predetermined condition, also The flow rate of the high temperature heat source fluid and the low temperature cooling fluid does not decrease even when the number of the high temperature fluid piping and the low temperature fluid piping through which the high temperature heat source fluid and the low temperature cooling fluid flow increases. In order for the estimated power generation amount to satisfy the predetermined condition, the high-temperature heat source fluid is allowed to flow through the spare high-temperature fluid pipe while the high-temperature side valve and the low-temperature side valve are opened, and the spare low-temperature fluid pipe is Flow low temperature cooling fluid.

本発明によれば、熱電変換モジュールによる発電のための条件が変動しても必要な発電を行なうことができる。   According to the present invention, necessary power generation can be performed even if conditions for power generation by the thermoelectric conversion module vary.

第1の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図。The figure which shows the outline of the thermoelectric power generation system in 1st Embodiment. 第1の実施形態における熱電発電システムの1つの熱電変換モジュールの詳細な断面形状を示す図。The figure which shows the detailed cross-sectional shape of one thermoelectric conversion module of the thermoelectric power generation system in 1st Embodiment. 第1の実施形態における熱電発電システムによる発電量の制御のための動作手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the operation | movement procedure for control of the electric power generation amount by the thermoelectric power generation system in 1st Embodiment. 第1の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図。The figure which shows the outline of the thermoelectric power generation system in 1st Embodiment. 第2の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図。The figure which shows the outline of the thermoelectric power generation system in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における熱電発電システムによる発電量の制御のための動作手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the operation | movement procedure for control of the electric power generation amount by the thermoelectric power generation system in 2nd Embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a thermoelectric power generation system according to the first embodiment.

本実施形態における熱電発電システムは、熱電発電に好適な高温熱源の媒体を得られる場所に設置される。この場所とは、例えば温泉地やごみ焼却設備などである。この熱電発電システムは、熱電変換モジュール1、高温熱源チャンバ、および低温熱源チャンバを有する。これら高温熱源チャンバおよび低温熱源チャンバは直方体形をなす。
高温熱源チャンバは、高温熱源の媒体を流すためのチャンバである。この高温熱源の媒体は、例えば高温水のような高温の液体、または例えば高温ガスのような気体である。高温熱源の媒体は高温熱流体や高温熱源流体とも呼ばれる。
The thermoelectric power generation system in this embodiment is installed in a place where a medium of a high-temperature heat source suitable for thermoelectric power generation can be obtained. This place is, for example, a hot spring resort or a garbage incineration facility. This thermoelectric power generation system includes a thermoelectric conversion module 1, a high temperature heat source chamber, and a low temperature heat source chamber. The high temperature heat source chamber and the low temperature heat source chamber have a rectangular parallelepiped shape.
The high temperature heat source chamber is a chamber for flowing a medium of the high temperature heat source. The medium of the high temperature heat source is a high temperature liquid such as high temperature water or a gas such as a high temperature gas. The medium of the high temperature heat source is also called a high temperature heat fluid or a high temperature heat source fluid.

低温熱源チャンバは、低温熱源の媒体を流すためのチャンバである。この低温熱源の媒体は、例えば冷却水のような液体や空気のような気体である。低温熱源の媒体は、低温熱流体や低温冷却流体とも呼ばれる。   The low temperature heat source chamber is a chamber for flowing a medium of the low temperature heat source. The medium of this low-temperature heat source is, for example, a liquid such as cooling water or a gas such as air. The medium of the low temperature heat source is also called a low temperature heat fluid or a low temperature cooling fluid.

本実施形態では、熱電変換モジュール1に隣接するチャンバを流れる媒体の流速を一定以上に制御することで、この熱電変換モジュール1に必要な電気が供給されるように制御することを特徴としている。   This embodiment is characterized by controlling the flow rate of the medium flowing in the chamber adjacent to the thermoelectric conversion module 1 to a certain level or more so that necessary electricity is supplied to the thermoelectric conversion module 1.

次に、熱電変換モジュールについて説明する。図2は、第1の実施形態における熱電発電システムの1つの熱電変換モジュールの詳細な断面形状を示す図である。
図2に示されるように、熱電変換モジュール1は、P型半導体素子(熱電変換材料)11eとN型半導体素子(熱電変換材料)11fとが交互に配列される構造を有する。P型半導体素子11eおよびN型半導体素子11fは、例えば一辺が1mm以上の直方体ないし立方体形状をした素子である。
Next, the thermoelectric conversion module will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed cross-sectional shape of one thermoelectric conversion module of the thermoelectric power generation system according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the thermoelectric conversion module 1 has a structure in which P-type semiconductor elements (thermoelectric conversion materials) 11e and N-type semiconductor elements (thermoelectric conversion materials) 11f are alternately arranged. The P-type semiconductor element 11e and the N-type semiconductor element 11f are, for example, rectangular parallelepiped or cube-shaped elements having a side of 1 mm or more.

そして、P型半導体素子11eおよびN型半導体素子11fは、第1の電極(導電材)11aもしくは第2の電極(導電材)11bを介して直列に接続された構造を有する。第1の電極11aは第1の絶縁板(アルミナ等)11cで覆われている。第2の電極11bは第2の絶縁板(アルミナ等)11dで覆われている。   The P-type semiconductor element 11e and the N-type semiconductor element 11f have a structure connected in series via the first electrode (conductive material) 11a or the second electrode (conductive material) 11b. The first electrode 11a is covered with a first insulating plate (alumina or the like) 11c. The second electrode 11b is covered with a second insulating plate (alumina or the like) 11d.

熱電変換材料間の接合や熱電変換材料と絶縁板との接合には、例えば、はんだ材が使用される。また、前述した直列に接続された構造の両端部には電極が設けられる。この電極のそれぞれには、図示しない配線もしくはリード線を接続するための電極取出し口11g,11hが1対1で対応して設けられる。   For example, a solder material is used for joining between the thermoelectric conversion materials and joining the thermoelectric conversion material and the insulating plate. Electrodes are provided at both ends of the above-described structure connected in series. Each of these electrodes is provided with one-to-one correspondence with electrode outlets 11g and 11h for connecting wirings or lead wires (not shown).

このような構成において、熱電変換モジュール1の第1の絶縁板11cの表面が高温熱源の媒体からの熱により高温となって、かつ、第2の絶縁板11dの表面が低温熱源チャンバを流れる媒体との間の熱交換により低温になると、熱電変換モジュール1の両面において温度差が生ずる。   In such a configuration, the surface of the first insulating plate 11c of the thermoelectric conversion module 1 is heated by the heat from the medium of the high-temperature heat source, and the surface of the second insulating plate 11d flows through the low-temperature heat source chamber. When the temperature becomes low due to heat exchange between the thermoelectric conversion module 1 and the thermoelectric conversion module 1, a temperature difference occurs between both surfaces.

このように熱電変換モジュール1の両面において温度差が生ずると、双方の流体が熱交換する過程で半導体素子群において熱の一部の熱電変換が起こり、発電が行われる。半導体素子群とは、第1の絶縁板11c、第2の絶縁板11d、P型半導体素子11e、N型半導体素子fの集合である。   Thus, when a temperature difference arises in both surfaces of the thermoelectric conversion module 1, in the process in which both fluids heat-exchange, thermoelectric conversion of a part of heat | fever occurs in a semiconductor element group, and electric power generation is performed. The semiconductor element group is a set of the first insulating plate 11c, the second insulating plate 11d, the P-type semiconductor element 11e, and the N-type semiconductor element f.

高温チャンバの表面温度が200℃以下のケースでは、熱電変換モジュール1の主成分がビスマス-テルル(Bi-Te)系材料で構成されるようにすると、熱電変換モジュール1による発電の効率と出力を高めることができる。   In the case where the surface temperature of the high temperature chamber is 200 ° C. or lower, if the main component of the thermoelectric conversion module 1 is made of a bismuth-tellurium (Bi-Te) material, the efficiency and output of power generation by the thermoelectric conversion module 1 can be improved. Can be increased.

また、熱電変換モジュール1により発電した電気は直流電流である。このため、負荷が交流用の負荷である際は、熱電発電システムは、熱電変換モジュール1により発電した直流電流を交流電流へ変換し、この変換で得られた電気を負荷に供給する。熱電変換モジュール1により発電した直流電流を交流電流に変換するには、図示しないインバータ、コントローラ、パワーコンディショナ、バッテリおよびコンデンサを組み合わせた回路を用いる。   The electricity generated by the thermoelectric conversion module 1 is a direct current. For this reason, when the load is a load for alternating current, the thermoelectric power generation system converts the direct current generated by the thermoelectric conversion module 1 into an alternating current, and supplies the electricity obtained by this conversion to the load. In order to convert the direct current generated by the thermoelectric conversion module 1 into an alternating current, a circuit in which an inverter, a controller, a power conditioner, a battery and a capacitor (not shown) are combined is used.

次に、各種のチャンバについて説明する。図1(a)は、熱電変換システムの構成例を示す上面図である。図1(a)に示すように、本実施形態では、高温熱源チャンバは3つであり、チャンバh1,h2,h3でなる。以下、必要に応じてチャンバh1,h2,h3を高温チャンバh1,h2,h3と称する。   Next, various chambers will be described. FIG. 1A is a top view illustrating a configuration example of a thermoelectric conversion system. As shown in FIG. 1A, in the present embodiment, there are three high-temperature heat source chambers, which are chambers h1, h2, and h3. Hereinafter, the chambers h1, h2, and h3 are referred to as high-temperature chambers h1, h2, and h3 as necessary.

また、図1(a)に示すように、本実施形態では、低温熱源チャンバは4つであり、チャンバc1,c2,c3,c4でなる。以下、必要に応じてチャンバc1,c2,c3,c4を低温チャンバc1,c2,c3,c4と称する。   Moreover, as shown to Fig.1 (a), in this embodiment, there are four low temperature heat source chambers, and it consists of chambers c1, c2, c3, and c4. Hereinafter, the chambers c1, c2, c3, and c4 are referred to as low-temperature chambers c1, c2, c3, and c4 as necessary.

図1(a)に示すように、本実施形態では、高温熱源チャンバと低温熱源チャンバとが、チャンバc1,h1,c2,h2,c3,h3,c4の順で交互に配置される。本実施形態では、これらのチャンバの間に熱電変換モジュール1が挟まれた構造を有する。
このように、本実施形態では、複数の列にわたって熱電変換モジュール1が設けられる。本実施形態では、各列の熱電変換モジュールが同じバッテリに接続されているとする。
As shown in FIG. 1A, in this embodiment, the high-temperature heat source chamber and the low-temperature heat source chamber are alternately arranged in the order of chambers c1, h1, c2, h2, c3, h3, and c4. In this embodiment, the thermoelectric conversion module 1 is sandwiched between these chambers.
Thus, in this embodiment, the thermoelectric conversion module 1 is provided over a some row | line | column. In the present embodiment, it is assumed that the thermoelectric conversion modules in each row are connected to the same battery.

図1(a)に示すように、チャンバに挟まれる熱電変換モジュール1は、チャンバの長手方向に沿って、図示しない配線を介して電気的に直列接続される。このように複数の熱電変換モジュール1を電気的に直列に結合することで、熱電発電システムにおける発電量を多くすることができる。この直列接続される熱電変換モジュールの個数は、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに供給するための所望の発電量が得られるように事前に決定される。この発電量は、熱電変換モジュールからバッテリに供給される電圧である。   As shown in FIG. 1 (a), the thermoelectric conversion modules 1 sandwiched between the chambers are electrically connected in series along the longitudinal direction of the chamber via wiring (not shown). Thus, the electric power generation amount in a thermoelectric power generation system can be increased by electrically connecting a plurality of thermoelectric conversion modules 1 in series. The number of thermoelectric conversion modules connected in series is determined in advance so as to obtain a desired power generation amount to be supplied to the battery connected to the thermoelectric conversion module 1. This power generation amount is a voltage supplied from the thermoelectric conversion module to the battery.

次に、熱電変換モジュール1と各種チャンバの配置について説明する。図1(a)に示した例では、図1中の上から1列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの低温面側に低温チャンバc1の一方の面が隣接し、高温面側に高温チャンバh1の一方の面が隣接する。
また、図1中の上から2列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側に前述した高温チャンバh1の他方の面が隣接し、低温面側に低温チャンバc2の一方の面が隣接する。
また、図1中の上から3列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの低温面側に前述した低温チャンバc2の他方の面が隣接し、高温面側に高温チャンバh2の一方の面が隣接する。
また、図1中の上から4列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側に前述した高温チャンバh2の他方の面が隣接し、低温面側に低温チャンバc3の一方の面が隣接する。
また、図1中の上から5列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの低温面側に前述した低温チャンバc3の他方の面が隣接し、高温面側に高温チャンバh3の一方の面が隣接する。
また、図1中の上から6列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側に前述した高温チャンバh3の他方の面が隣接し、低温面側に低温チャンバc4の一方の面が隣接する。
Next, the arrangement of the thermoelectric conversion module 1 and various chambers will be described. In the example shown in FIG. 1A, one surface of the low temperature chamber c1 is adjacent to each low temperature surface side of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the first row from the top in FIG. One surface of the chamber h1 is adjacent.
Further, the other surface of the high temperature chamber h1 is adjacent to the high temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the second row from the top in FIG. 1, and one surface of the low temperature chamber c2 is adjacent to the low temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the low temperature chamber c2 is adjacent to the low temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the third row from the top in FIG. 1, and one surface of the high temperature chamber h2 is adjacent to the high temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the high temperature chamber h2 is adjacent to the high temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the fourth row from the top in FIG. 1, and one surface of the low temperature chamber c3 is adjacent to the low temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the low temperature chamber c3 is adjacent to the low temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the fifth row from the top in FIG. 1, and one surface of the high temperature chamber h3 is adjacent to the high temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the high temperature chamber h3 is adjacent to the high temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the sixth row from the top in FIG. 1, and one surface of the low temperature chamber c4 is adjacent to the low temperature surface side. Adjacent.

熱電変換モジュール1による発電量は、熱電変換モジュール1の高温面側の温度と低温面側の温度との差が大きいほど増加する。また、熱電変換モジュール1による発電量は、このモジュールの両面に隣接するチャンバを流れる媒体の流速が速いほど増加する。ただし、チャンバを流れる媒体の流速が一定値以上である条件では、この流速がさらに増加しても熱電変換モジュール1による発電量は増加せず、飽和状態となる。   The amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 increases as the difference between the temperature on the high temperature surface side and the temperature on the low temperature surface side of the thermoelectric conversion module 1 increases. Further, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 increases as the flow rate of the medium flowing through the chambers adjacent to both sides of the module increases. However, under the condition that the flow rate of the medium flowing through the chamber is a certain value or more, even if the flow rate is further increased, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 does not increase, and the state is saturated.

図1(a)に示した例では、高温熱源側のチャンバと冷温熱源側のチャンバとの間に挟まれた熱電変換モジュール1は、一列あたり6個直列接続される。しかし、同じ負荷の条件のもとでは、熱電変換モジュール1に隣接するチャンバを流れる媒体の温度や流速により、一列あたりの熱電変換モジュール1の数を変える必要がある。チャンバを流れる媒体の流速とは、単位時間あたりの流量である。   In the example shown in FIG. 1A, six thermoelectric conversion modules 1 sandwiched between a chamber on the high temperature heat source side and a chamber on the cold temperature source are connected in series. However, under the same load conditions, it is necessary to change the number of thermoelectric conversion modules 1 per row depending on the temperature and flow velocity of the medium flowing in the chamber adjacent to the thermoelectric conversion module 1. The flow rate of the medium flowing through the chamber is a flow rate per unit time.

チャンバを流れる媒体の温度や流速が一定であるとの前提において、チャンバc1とチャンバh1に挟まれた6個の熱電変換モジュール1により出力される発電量が、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに与えるための所定の条件を満たす際は、チャンバc1とチャンバh1との間の熱電変換モジュール1の配線を6個直列の配線とする。
所定の条件とは、熱電変換モジュール1により出力される電圧がバッテリ電圧よりも高いとの条件を意味する。
Assuming that the temperature and flow velocity of the medium flowing through the chamber are constant, the power generation amount output by the six thermoelectric conversion modules 1 sandwiched between the chamber c1 and the chamber h1 is connected to the thermoelectric conversion module 1. When a predetermined condition for giving to the battery is satisfied, six wires of the thermoelectric conversion module 1 between the chamber c1 and the chamber h1 are connected in series.
The predetermined condition means a condition that the voltage output by the thermoelectric conversion module 1 is higher than the battery voltage.

また、6個の熱電変換モジュール1により出力される発電量が前述した所定の条件を満たさないが、12個の熱電変換モジュール1により出力される発電量が、この所定の条件を満たすと仮定する。このときは、チャンバc1とチャンバh1との間に、6個の熱電変換モジュール1をさらに用いて計12個の熱電変換モジュール1を直列に接続して配線する。このように、熱源の条件が同じ際は、初期設計において、負荷の条件を考慮して熱電変換モジュール1の数と配線が決まる。   In addition, it is assumed that the power generation amounts output by the six thermoelectric conversion modules 1 do not satisfy the predetermined condition described above, but the power generation amounts output by the twelve thermoelectric conversion modules 1 satisfy the predetermined condition. . At this time, a total of twelve thermoelectric conversion modules 1 are connected in series between the chamber c1 and the chamber h1 by further using six thermoelectric conversion modules 1. Thus, when the heat source conditions are the same, the number and wiring of the thermoelectric conversion modules 1 are determined in the initial design in consideration of the load conditions.

また、チャンバの材質は、腐食性や熱伝導性の高さを考慮した材質から構成される。このように、チャンバの材質の腐食性を考慮するのは、高温熱源の媒体や低温熱源の媒体は腐食性を有することがあるからである。具体的には、チャンバの材質は、例えばステンレス、チタン、鋼材から構成される。ステンレス、チタンは耐食性に優れた金属である。
また、チャンバの材質が鋼材であれば、このチャンバには錆止め等の腐食防止の表面処理を施すことが望ましい。
The material of the chamber is made of a material that takes into account high corrosivity and heat conductivity. Thus, the corrosiveness of the material of the chamber is taken into account because the medium of the high-temperature heat source and the medium of the low-temperature heat source may be corrosive. Specifically, the material of the chamber is made of, for example, stainless steel, titanium, or steel material. Stainless steel and titanium are metals having excellent corrosion resistance.
Further, if the material of the chamber is steel, it is desirable to subject the chamber to a surface treatment for preventing corrosion such as rust prevention.

本実施形態における熱電発電システムは、高温熱源の媒体を貯蔵するための貯蔵タンクHc、および低温熱源の媒体を貯蔵するための貯蔵タンクCcを有する。
また、これらの貯蔵タンクには、熱源の温度変動を少なくするための蓄熱材が充填される。
The thermoelectric power generation system in the present embodiment includes a storage tank Hc for storing a medium of a high-temperature heat source and a storage tank Cc for storing a medium of a low-temperature heat source.
Further, these storage tanks are filled with a heat storage material for reducing the temperature fluctuation of the heat source.

熱源温度の特に大きな変動がある際には、蓄熱材として潜熱蓄熱材を用いてもよい。この潜熱蓄熱材は、使用温度の範囲で相変化することにより、顕熱だけでなく潜熱をも蓄えることができる蓄熱材である。このように潜熱蓄熱材を用いることにより、貯蔵タンクへ供給される媒体の温度が大きく低下しても、潜熱蓄熱材から熱が供給されるので熱源温度の変動を抑制することができる。   When there is a particularly large variation in the heat source temperature, a latent heat storage material may be used as the heat storage material. This latent heat storage material is a heat storage material capable of storing not only sensible heat but also latent heat by changing the phase within the range of operating temperature. By using the latent heat storage material in this way, even if the temperature of the medium supplied to the storage tank is greatly reduced, the heat is supplied from the latent heat storage material, so that fluctuations in the heat source temperature can be suppressed.

図1(b)は、熱電変換システムの構成例を示す側面図である。図1(b)に示すように、低温チャンバc1,c2,c3,c4の一端部の上方には、貯蔵タンクCcからの媒体を取り込むための配管が取り付けられる。また、低温チャンバc1,c2,c3,c4の他端部の下方には、媒体を排出するための配管が取り付けられる。   FIG.1 (b) is a side view which shows the structural example of a thermoelectric conversion system. As shown in FIG.1 (b), the piping for taking in the medium from the storage tank Cc is attached above the one end part of low temperature chamber c1, c2, c3, c4. A pipe for discharging the medium is attached below the other end of the low temperature chambers c1, c2, c3, c4.

また、図1(b)に示すように、高温チャンバh1,h2,h3の一端部の上方には、貯蔵タンクHcからの媒体を取り込むための配管が取り付けられる。また、高温チャンバh1,h2,h3の他端部の下方には、媒体を排出するための配管が取り付けられる。
また、熱電発電システムは、低温熱源の媒体が低温チャンバを流れる量を制御するためのバルブVc1,Vc2,Vc3,Vc4を有する。これらのバルブは電磁弁である。
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the piping for taking in the medium from the storage tank Hc is attached above the one end part of high temperature chamber h1, h2, h3. A pipe for discharging the medium is attached below the other end portions of the high temperature chambers h1, h2, and h3.
The thermoelectric power generation system also includes valves Vc1, Vc2, Vc3, and Vc4 for controlling the amount of the medium of the low-temperature heat source that flows through the low-temperature chamber. These valves are solenoid valves.

これらのバルブのそれぞれについて説明する。バルブVc1は、低温チャンバc1を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc1は、貯蔵タンクCcと低温チャンバc1の一端部との間の配管に設けられる。
バルブVc2は、低温チャンバc2を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc2は、貯蔵タンクCcと低温チャンバc2の一端部との間の配管に設けられる。
バルブVc3は、低温チャンバc3を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc3は、貯蔵タンクCcと低温チャンバc3の一端部との間の配管に設けられる。
バルブVc4は、低温チャンバc4を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc4は、貯蔵タンクCcと低温チャンバc4の一端部との間の配管に設けられる。
Each of these valves will be described. The valve Vc1 is a valve for controlling the amount of the medium flowing through the low temperature chamber c1. The valve Vc1 is provided in a pipe between the storage tank Cc and one end of the low temperature chamber c1.
The valve Vc2 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c2. The valve Vc2 is provided in a pipe between the storage tank Cc and one end of the low temperature chamber c2.
The valve Vc3 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c3. The valve Vc3 is provided in a pipe between the storage tank Cc and one end of the low temperature chamber c3.
The valve Vc4 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c4. The valve Vc4 is provided in a pipe between the storage tank Cc and one end of the low temperature chamber c4.

また、熱電発電システムは、高温熱源の媒体が高温チャンバを流れる量を制御するためのバルブVh1,Vh2,Vh3を有する。これらのバルブは電磁弁である。
これらのバルブのそれぞれについて説明する。バルブVh1は、高温チャンバh1を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVh1は、貯蔵タンクHcと高温チャンバh1の一端部との間の配管に設けられる。
バルブVh2は、高温チャンバh2を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVh2は、貯蔵タンクHcと高温チャンバh2の一端部との間の配管に設けられる。
バルブVh3は、高温チャンバh3を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVh3は、貯蔵タンクHcと高温チャンバh3の一端部との間の配管に設けられる。
The thermoelectric power generation system also includes valves Vh1, Vh2, and Vh3 for controlling the amount of medium of the high-temperature heat source that flows through the high-temperature chamber. These valves are solenoid valves.
Each of these valves will be described. The valve Vh1 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the high temperature chamber h1. The valve Vh1 is provided in a pipe between the storage tank Hc and one end of the high temperature chamber h1.
The valve Vh2 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the high temperature chamber h2. The valve Vh2 is provided in a pipe between the storage tank Hc and one end of the high temperature chamber h2.
The valve Vh3 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the high temperature chamber h3. The valve Vh3 is provided in a pipe between the storage tank Hc and one end of the high temperature chamber h3.

図1(a)中の矢印は、チャンバ内を流れる媒体の流れの向きを示している。図1(a)に示されるように、高温チャンバh1,h2,h3内を高温熱流体が流れる方向と、低温チャンバc1,c2,c3,c4内を低温熱流体が流れる方向とは対向している。   An arrow in FIG. 1A indicates the direction of the flow of the medium flowing in the chamber. As shown in FIG. 1 (a), the direction in which the high-temperature thermal fluid flows in the high-temperature chambers h1, h2, h3 and the direction in which the low-temperature thermal fluid flows in the low-temperature chambers c1, c2, c3, c4 are opposed to each other. Yes.

このように熱電変換モジュール1を挟む高温チャンバ内の媒体の流れと低温チャンバ内の媒体の流れとが対向していると、熱電変換モジュール1の両面の温度差を、媒体の供給側から排出側までチャンバの長手方向に沿って極力均一になるようにすることができる。これにより、熱電変換モジュールによる発電性能を向上させることができる。   When the medium flow in the high temperature chamber and the medium flow in the low temperature chamber sandwiching the thermoelectric conversion module 1 face each other in this way, the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric conversion module 1 is changed from the medium supply side to the discharge side. Can be made as uniform as possible along the longitudinal direction of the chamber. Thereby, the power generation performance by the thermoelectric conversion module can be improved.

本実施形態では、熱電発電システムは、高温チャンバや低温チャンバに流れる媒体の温度や流速に基づいて、これらのチャンバに挟まれた熱電変換モジュール1による発電量を推測するための構成を有する。そして、熱電発電システムは、この推測した発電量に基づいてバルブの開閉を制御して、媒体を流すチャンバの数を制御することで熱電変換モジュール1による定常的な発電量による発電を行なうことができる。   In the present embodiment, the thermoelectric power generation system has a configuration for estimating the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 sandwiched between these chambers based on the temperature and flow velocity of the medium flowing in the high temperature chamber and the low temperature chamber. Then, the thermoelectric power generation system controls the opening and closing of the valve based on the estimated power generation amount, and controls the number of chambers through which the medium flows, thereby performing power generation with a steady power generation amount by the thermoelectric conversion module 1. it can.

高温熱源の貯蔵タンクHcには、この貯蔵タンクHcに貯蔵される媒体の温度を検出するための温度センサThが設けられる。また、低温熱源の貯蔵タンクCcには、この貯蔵タンクCcに貯蔵される媒体の温度を検出するための温度センサTcが設けられる。   The storage tank Hc of the high temperature heat source is provided with a temperature sensor Th for detecting the temperature of the medium stored in the storage tank Hc. The storage tank Cc of the low-temperature heat source is provided with a temperature sensor Tc for detecting the temperature of the medium stored in the storage tank Cc.

本実施形態における熱電発電システムは、制御装置20を有する。この制御装置20は、温度検出部21、媒体流速検出部22、発電量推定部23、バルブ調整部24を有する。   The thermoelectric power generation system in the present embodiment includes a control device 20. The control device 20 includes a temperature detection unit 21, a medium flow rate detection unit 22, a power generation amount estimation unit 23, and a valve adjustment unit 24.

温度検出部21は、高温熱源の貯蔵タンクHcの温度センサThにより検出した温度を取得する。また、温度検出部21は、低温熱源の貯蔵タンクCcの温度センサTcにより検出した温度を取得する。
この温度検出部21は、これら取得した、温度センサThにより検出した温度と温度センサTcにより検出した温度との差分である温度差を求める。
The temperature detection unit 21 acquires the temperature detected by the temperature sensor Th of the storage tank Hc of the high-temperature heat source. Moreover, the temperature detection part 21 acquires the temperature detected by the temperature sensor Tc of the storage tank Cc of a low-temperature heat source.
The temperature detection unit 21 obtains a temperature difference that is a difference between the acquired temperature detected by the temperature sensor Th and the temperature detected by the temperature sensor Tc.

媒体流速検出部22は、各チャンバに連なる配管に流れる単位時間あたりの媒体の量を検出する。媒体流速検出部22は、この検出した媒体量に基づいて、各列の熱電変換モジュール1を挟む各チャンバのそれぞれに流れる媒体の流速を求める。   The medium flow velocity detection unit 22 detects the amount of medium per unit time flowing through the piping connected to each chamber. The medium flow velocity detection unit 22 obtains the flow velocity of the medium flowing in each of the chambers sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 in each row based on the detected medium amount.

熱電変換モジュール1による発電量は、このモジュールの高温面側と低温面側の温度差が大きくなるほど増加する。また、前述したように、熱電変換モジュール1による発電量は、このモジュールの両面に隣接するチャンバを流れる媒体の流速が速いほど増加する。   The amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 increases as the temperature difference between the high temperature surface side and the low temperature surface side of the module increases. Further, as described above, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 increases as the flow rate of the medium flowing through the chambers adjacent to both sides of the module increases.

発電量推定部23は、熱電変換モジュール1のそれぞれについて、このモジュールの両面に隣接するチャンバを流れる媒体の温度差および流速に基づいて、このモジュールによる発電量を推定する。   The power generation amount estimation unit 23 estimates the power generation amount of each thermoelectric conversion module 1 based on the temperature difference and flow velocity of the medium flowing in the chambers adjacent to both sides of the module.

バルブ調整部24は、ある熱電変換モジュール1による発電量の値が、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに与えるのに必要な所定値以上であるか否かを判定する。この発電量の値は、発電量推定部23により推定した値である。   The valve adjustment unit 24 determines whether or not the value of the amount of power generated by a certain thermoelectric conversion module 1 is equal to or greater than a predetermined value required to be given to a battery connected to the thermoelectric conversion module 1. The value of the power generation amount is a value estimated by the power generation amount estimation unit 23.

バルブ調整部24は、発電量の値が所定値未満である際は、この発電量の値が所定値以上に上昇するように、一部の列の熱電変換モジュール1に隣接するチャンバに対応して設けられるバルブの開閉を制御する。   When the value of the power generation amount is less than the predetermined value, the valve adjustment unit 24 corresponds to the chambers adjacent to the thermoelectric conversion modules 1 in some rows so that the value of the power generation amount increases to a predetermined value or more. To control the opening and closing of the valve.

バルブ調整部24は、このようにバルブの開閉を制御することで、使用するチャンバ数を制御する。使用するチャンバとは、接続先の貯蔵タンクからの媒体を流すチャンバを意味する。このように使用するチャンバの数を制御することで、この制御後に引き続き使用するチャンバのそれぞれに流れる媒体の流速が所望の流速となるように制御することができる。   The valve adjustment unit 24 controls the number of chambers to be used by controlling the opening and closing of the valves in this way. The chamber to be used means a chamber through which a medium from a connected storage tank flows. By controlling the number of chambers to be used in this way, it is possible to control the flow rate of the medium flowing in each of the subsequently used chambers to be a desired flow rate after this control.

図3は、第1の実施形態における熱電発電システムによる発電量の制御のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、制御装置20の温度検出部21は、高温熱源の貯蔵タンクHcの温度センサThにより検出した温度を取得する(ステップS11)。そして、温度検出部21は、低温熱源の貯蔵タンクCcの温度センサTcにより検出した温度を取得する(ステップS12)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure for controlling the amount of power generated by the thermoelectric power generation system according to the first embodiment.
First, the temperature detection part 21 of the control apparatus 20 acquires the temperature detected by the temperature sensor Th of the storage tank Hc of a high temperature heat source (step S11). And the temperature detection part 21 acquires the temperature detected by the temperature sensor Tc of the storage tank Cc of a low-temperature heat source (step S12).

次に、温度検出部21は、温度センサThにより検出した温度と温度センサTcにより検出した温度との差分である温度差を求める(ステップS13)。前述したように、本実施形態では、熱電変換モジュール1の両面の温度差を、媒体の供給側から排出側までチャンバの長手方向に沿って極力均一になるようにしている。そこで、本実施形態では、温度検出部21は、S13で求めた温度差に所定の係数を掛けた値を、図1に示した各列の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側と低温面側との間の温度差とみなす。この所定の係数は、各種貯蔵タンクと各種チャンバとの間の配管での熱交換を考慮して定められる。   Next, the temperature detection unit 21 obtains a temperature difference that is a difference between the temperature detected by the temperature sensor Th and the temperature detected by the temperature sensor Tc (step S13). As described above, in this embodiment, the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric conversion module 1 is made as uniform as possible along the longitudinal direction of the chamber from the medium supply side to the discharge side. Therefore, in the present embodiment, the temperature detection unit 21 sets the value obtained by multiplying the temperature difference obtained in S13 by a predetermined coefficient to each of the high temperature surface side and the low temperature surface of the thermoelectric conversion modules 1 in each column shown in FIG. Consider the temperature difference between the sides. The predetermined coefficient is determined in consideration of heat exchange in piping between various storage tanks and various chambers.

そして、媒体流速検出部22は、高温チャンバh1,h2,h3、低温チャンバc1,c2,c3,c4のそれぞれについて、これらのチャンバに接続される配管に流れる媒体の単位時間あたりの流量を検出する(ステップS14)。媒体流速検出部22は、この検出した流量に基づいて、各チャンバを流れる媒体の流速を検出する(ステップS15)。   Then, the medium flow velocity detection unit 22 detects the flow rate per unit time of the medium flowing through the pipes connected to these chambers for each of the high temperature chambers h1, h2, h3 and the low temperature chambers c1, c2, c3, c4. (Step S14). The medium flow velocity detector 22 detects the flow velocity of the medium flowing through each chamber based on the detected flow rate (step S15).

S14およびS15の具体例を説明する。本実施形態では、各種貯蔵タンクと各チャンバとの間の配管に対応するバルブに流量計が設けられる。例えば、低温チャンバc1に接続される配管については、貯蔵タンクCcと低温チャンバc1との間の配管のバルブVc1に流量計が設けられる。この低温チャンバc1を流量検出の対象とする際は、前述したようにバルブVc1に設けられる流量計が、貯蔵タンクCcと低温チャンバc1との間の配管を流れる媒体の流量を検出する。そして、媒体流速検出部22は、この流量計により検出した流量の値を取得する。   Specific examples of S14 and S15 will be described. In this embodiment, a flow meter is provided in a valve corresponding to piping between various storage tanks and each chamber. For example, for the pipe connected to the low temperature chamber c1, a flow meter is provided in the valve Vc1 of the pipe between the storage tank Cc and the low temperature chamber c1. When the low temperature chamber c1 is the target of flow rate detection, as described above, the flow meter provided in the valve Vc1 detects the flow rate of the medium flowing through the pipe between the storage tank Cc and the low temperature chamber c1. Then, the medium flow velocity detection unit 22 acquires the value of the flow rate detected by this flow meter.

媒体流速検出部22は、この流量の値を低温チャンバc1と貯蔵タンクCcとの間の配管の断面積で除することにより、この配管を流れる媒体の流速を求める。媒体流速検出部22は、この求めた流速に、配管の断面積とチャンバの断面積との比に応じた係数を掛けた値を、流量の検出元の配管に接続される低温チャンバc1を流れる媒体の流速とする。   The medium flow velocity detection unit 22 obtains the flow velocity of the medium flowing through the pipe by dividing the flow rate value by the cross-sectional area of the pipe between the low temperature chamber c1 and the storage tank Cc. The medium flow velocity detection unit 22 flows through the low temperature chamber c1 connected to the flow rate detection source pipe by multiplying the obtained flow velocity by a coefficient corresponding to the ratio of the cross sectional area of the pipe and the cross sectional area of the chamber. The flow rate of the medium.

次に、発電量推定部23は、図1に示した、熱電変換モジュール1の各列のうちいずれかの列を選択する。そして、発電量推定部23は、この選択した列の直列接続された熱電変換モジュール1を挟む高温チャンバや低温チャンバを流れる媒体の流速の値を媒体流速検出部22から得る。そして、発電量推定部23は、ステップS13で求めた温度差を温度検出部21から得る。発電量推定部23は、これら得た流速や温度差に基づいて、選択した列の熱電変換モジュール1による発電量を推定する。   Next, the power generation amount estimation unit 23 selects one of the columns of the thermoelectric conversion module 1 illustrated in FIG. Then, the power generation amount estimation unit 23 obtains the value of the flow velocity of the medium flowing in the high temperature chamber and the low temperature chamber sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 connected in series in the selected row from the medium flow velocity detection unit 22. Then, the power generation amount estimation unit 23 obtains the temperature difference obtained in step S13 from the temperature detection unit 21. The power generation amount estimation unit 23 estimates the power generation amount by the thermoelectric conversion modules 1 in the selected row based on the obtained flow velocity and temperature difference.

次に、発電量推定部23は、前述した各列のうち選択済みでない他の列を選択し、この列において直列接続された熱電変換モジュール1の発電量を前述したように推定する。
このようにして、発電量推定部23は、各列の熱電変換モジュール1のそれぞれにおける発電量(電圧値)を推定する(ステップS16)。
Next, the power generation amount estimation unit 23 selects another column that has not been selected among the above-described columns, and estimates the power generation amount of the thermoelectric conversion modules 1 connected in series in this column as described above.
In this way, the power generation amount estimation unit 23 estimates the power generation amount (voltage value) in each of the thermoelectric conversion modules 1 in each column (step S16).

そして、バルブ調整部24は、ステップS16で推定した発電量の値が、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに必要な所定値以上であるか否かを判定する(ステップS17)。
バルブ調整部24は、発電量の値が所定値未満である際は(ステップS17のNO)、この発電量の値が所定値以上となるまで上昇するように、各列の熱電変換モジュールに隣接するチャンバに対応して設けられるバルブの開閉を制御する(ステップS18)。
Then, the valve adjustment unit 24 determines whether or not the value of the power generation amount estimated in step S16 is greater than or equal to a predetermined value necessary for the battery connected to the thermoelectric conversion module 1 (step S17).
When the value of the power generation amount is less than the predetermined value (NO in step S17), the valve adjustment unit 24 is adjacent to the thermoelectric conversion module in each row so that the value of the power generation amount increases until it exceeds the predetermined value. The opening and closing of a valve provided corresponding to the chamber to be controlled is controlled (step S18).

具体的には、バルブ調整部24は、S16で推定した発電量の値と前述した所定値との差分に応じて、各種チャンバのうち媒体を流さなくするチャンバの数を決定する。そして、バルブ調整部24は、媒体を流さなくするチャンバに連なるバルブの閉止制御を行なう。   Specifically, the valve adjustment unit 24 determines the number of chambers in which the medium is not allowed to flow out of the various chambers according to the difference between the power generation amount estimated in S16 and the predetermined value described above. Then, the valve adjusting unit 24 performs closing control of a valve connected to the chamber that prevents the medium from flowing.

S18の後はS11に戻り、熱電変換モジュール1の両面の温度差や媒体の流速が増減した際に、バルブの開閉が再度制御される。
具体的には、S17で発電量が再度推定された後、バルブ調整部24は、直近のS18の制御により、あるチャンバのバルブを閉じた後で、熱電変換モジュール1の両面の温度差や媒体の流速が上昇して、S17で推定した発電量の値が前述した所定値を超える第2の所定値以上となったか否かを判断する(ステップS19)。
After S18, the process returns to S11, and when the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric conversion module 1 or the flow velocity of the medium increases or decreases, the opening and closing of the valve is controlled again.
Specifically, after the power generation amount is estimated again in S17, the valve adjustment unit 24 closes the valve of a certain chamber under the control of the latest S18, and then the temperature difference or medium on both sides of the thermoelectric conversion module 1 It is determined whether or not the value of the power generation amount estimated in S17 is equal to or higher than the second predetermined value exceeding the predetermined value described above (step S19).

バルブ調整部24は、S17で推定した発電量の値が前述した所定値を超える第2の所定値以上となった際は(ステップS19のYES)、チャンバのバルブを閉じておく必要が無くなったとみなす。   When the value of the power generation amount estimated in S17 exceeds the second predetermined value exceeding the predetermined value described above (YES in Step S19), the valve adjusting unit 24 does not need to close the valve of the chamber. I reckon.

そして、バルブ調整部24は、S16で推定した発電量の値が第2の所定値未満かつS18で用いた所定値以上となるように、閉じたバルブに関わるチャンバのうち少なくとも1つのチャンバを選択し、このチャンバに連なるバルブを再び開く制御を行う(ステップS20)。開くバルブに関わるチャンバの数は、推定した発電量の値と第2の所定値との差分に応じて決定される。   Then, the valve adjustment unit 24 selects at least one chamber among the chambers related to the closed valve so that the value of the power generation amount estimated in S16 is less than the second predetermined value and equal to or larger than the predetermined value used in S18. Then, the valve connected to the chamber is opened again (step S20). The number of chambers related to the valve to be opened is determined according to the difference between the estimated power generation value and the second predetermined value.

閉じていたバルブを再び開くと、使用するチャンバが増加して、各チャンバを流れる媒体の流速が減少して、複数の熱電変換モジュール1全体の発電量が減少する。このようにS16で用いた所定値より高い第2の所定値に基づいて制御を行うのは、閉じていたバルブを再び開くことに伴い、S16で推定する発電量がS17で用いる所定値を下回らないようにするためである。   When the closed valve is opened again, the number of chambers to be used increases, the flow rate of the medium flowing through each chamber decreases, and the power generation amount of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 decreases. Control is performed based on the second predetermined value higher than the predetermined value used in S16 as described above, because the power generation amount estimated in S16 falls below the predetermined value used in S17 as the closed valve is reopened. This is to prevent it from occurring.

前述したように、熱電発電モジュールに隣接するチャンバを流れる媒体の流速が前述した一定値未満である条件において、この流速を増加させれば、このモジュールによる発電量を増加させることができる。   As described above, if the flow rate of the medium flowing through the chamber adjacent to the thermoelectric power generation module is less than the above-described constant value, the power generation amount by this module can be increased by increasing the flow rate.

初期状態では、バルブVc1,Vc2,Vc3,Vc4,Vh1,Vh2,Vh3が全て開いていると仮定する。このとき、貯蔵タンクCcに貯蔵されている媒体は低温チャンバc1,c2,c3,c4の全てに流れる。また、貯蔵タンクHcに貯蔵されている媒体は高温チャンバh1,h2,h3の全てに流れる。   In the initial state, it is assumed that valves Vc1, Vc2, Vc3, Vc4, Vh1, Vh2, and Vh3 are all open. At this time, the medium stored in the storage tank Cc flows to all of the low temperature chambers c1, c2, c3, and c4. Further, the medium stored in the storage tank Hc flows to all of the high temperature chambers h1, h2, and h3.

前述した初期状態において、貯蔵タンクCcにおける媒体の貯蔵量や貯蔵タンクHcにおける媒体の貯蔵量が一定量以下に減少したと仮定する。このとき、前述したように貯蔵タンクCcに貯蔵されている媒体は低温チャンバの全てに流れる。また、貯蔵タンクHcに貯蔵されている媒体は高温チャンバの全てに流れる。   In the initial state described above, it is assumed that the storage amount of the medium in the storage tank Cc and the storage amount of the medium in the storage tank Hc have decreased below a certain amount. At this time, as described above, the medium stored in the storage tank Cc flows to all the low temperature chambers. Further, the medium stored in the storage tank Hc flows to all of the high temperature chambers.

各種貯蔵タンクから媒体を流すチャンバの数が同じである際、各種貯蔵タンクにおける媒体の貯蔵量が一定量以下に減少すると、初期状態と比較して、チャンバのそれぞれに流れる媒体の流速は減少する。このように、チャンバのそれぞれに流れる媒体の流速が減少すると、各列の熱電変換モジュールから出力される発電量は、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに与えるために十分でない発電量となることがある。   When the number of chambers through which the medium flows from the various storage tanks is the same, if the storage amount of the medium in the various storage tanks decreases below a certain amount, the flow rate of the medium flowing through each of the chambers decreases compared to the initial state. . Thus, when the flow velocity of the medium flowing in each of the chambers decreases, the power generation amount output from the thermoelectric conversion modules in each row becomes a power generation amount that is not sufficient to give to the battery connected to the thermoelectric conversion module 1. Sometimes.

各列のそれぞれの熱電変換モジュール1から出力される発電量が、この熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに与えるために十分でない発電量となることは回避される必要がある。このためには、熱電変換モジュール1に隣接するチャンバのそれぞれに流れる媒体の流速が減少しないようにする必要がある。   It is necessary to avoid that the power generation amount output from each thermoelectric conversion module 1 in each row is not sufficient to give to the battery connected to the thermoelectric conversion module 1. For this purpose, it is necessary to prevent the flow rate of the medium flowing in each of the chambers adjacent to the thermoelectric conversion module 1 from decreasing.

そこで、制御装置20のバルブ調整部24は、S18において、例えば、図4に示すように、いずれかの列の熱電変換モジュール1を挟む各種チャンバに接続されるバルブを閉じる。このようにして、このバルブに連なる貯蔵タンクに貯蔵されている媒体が、閉じたバルブに連なるチャンバに流れないようにする。   Therefore, the valve adjustment unit 24 of the control device 20 closes the valves connected to the various chambers sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 in any row, for example, as shown in FIG. In this way, the medium stored in the storage tank connected to the valve is prevented from flowing into the chamber connected to the closed valve.

本実施形態における、バルブの開閉制御の具体例を説明する。
図4は、第1の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図である。この図では、熱源からの媒体の量が少なくなった際で使用するチャンバと使用しないチャンバが区別して示される。
図4に示した例では、制御装置20のバルブ調整部24は、例えば、図4に示すように、バルブVc4を閉じて、貯蔵タンクCcに貯蔵されている媒体が低温チャンバc4に流れないようにする。これにより低温チャンバc4の使用が停止する。このバルブVc4は、前述したように、この図4中の上から6列目の熱電変換モジュール1を挟む低温チャンバc4に接続されるバルブである。
A specific example of valve opening / closing control in this embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an outline of the thermoelectric power generation system according to the first embodiment. In this figure, the chamber to be used and the chamber not to be used when the amount of the medium from the heat source is reduced are shown separately.
In the example shown in FIG. 4, the valve adjusting unit 24 of the control device 20 closes the valve Vc4 so that the medium stored in the storage tank Cc does not flow into the low temperature chamber c4, for example, as shown in FIG. To. As a result, the use of the low temperature chamber c4 is stopped. As described above, the valve Vc4 is a valve connected to the low temperature chamber c4 sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 in the sixth row from the top in FIG.

さらに、制御装置20のバルブ調整部24は、図4に示すように、バルブVh3を閉じて、貯蔵タンクHcに貯蔵されている媒体が高温チャンバh3に流れないようにする。これにより高温チャンバh3の使用が停止される。
このバルブVh3は、前述したように、図4中の5,6列目の熱電変換モジュール1を挟む高温チャンバh3に接続されるバルブである。
Further, as shown in FIG. 4, the valve adjusting unit 24 of the control device 20 closes the valve Vh3 so that the medium stored in the storage tank Hc does not flow into the high temperature chamber h3. Thereby, use of the high temperature chamber h3 is stopped.
As described above, the valve Vh3 is a valve connected to the high temperature chamber h3 sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 in the fifth and sixth rows in FIG.

このように、複数のバルブのうち一部のバルブVc4,Vh3を閉じると、貯蔵タンクCcから低温チャンバc1,c2,c3に流れる媒体の量が増加する。また、貯蔵タンクHcから高温チャンバh1,h2に流れる媒体の量が増加する。   As described above, when some of the plurality of valves Vc4, Vh3 are closed, the amount of medium flowing from the storage tank Cc to the low temperature chambers c1, c2, c3 increases. Further, the amount of medium flowing from the storage tank Hc to the high temperature chambers h1 and h2 increases.

このようにすると、前述したように図4中の上から5,6列目の熱電変換モジュール1による発電が停止する。一方で、引き続きバルブを開いている他のチャンバへの媒体の流速は増加するので、残りの熱電変換モジュール1で発電してバッテリに印加される電圧は増加する。   In this way, as described above, the power generation by the thermoelectric conversion modules 1 in the fifth and sixth rows from the top in FIG. 4 is stopped. On the other hand, since the flow rate of the medium to the other chambers that continue to open the valve increases, the voltage generated by the remaining thermoelectric conversion module 1 and applied to the battery increases.

このようにすることで、貯蔵タンクCcにおける媒体の貯蔵量や貯蔵タンクHcにおける媒体の貯蔵量が一定量以下に減少しても、各列の熱電変換モジュールからバッテリに印加される電圧を必要な値に維持することができる。   In this way, even if the storage amount of the medium in the storage tank Cc and the storage amount of the medium in the storage tank Hc are reduced below a certain amount, the voltage applied to the battery from the thermoelectric conversion module in each row is required. Value can be maintained.

熱電発電システムの熱電変換モジュールにより発生した電気を定電圧方式によりバッテリに充電する際は、貯蔵タンクCcにおける媒体の貯蔵量や貯蔵タンクHcにおける媒体の貯蔵量が一定以下に減少しても、熱電発電システムで発生する電圧をバッテリ電圧より高くすることができる。この結果、バッテリへの正常な充電を行なうことができる。   When charging the battery with electricity generated by the thermoelectric conversion module of the thermoelectric power generation system by the constant voltage method, even if the storage amount of the medium in the storage tank Cc or the storage amount of the medium in the storage tank Hc decreases below a certain level, the thermoelectric The voltage generated in the power generation system can be made higher than the battery voltage. As a result, normal charging of the battery can be performed.

また、熱電変換モジュール1の両面の温度差が常に一定にある条件にあり、この温度差の値が制御装置20の内部メモリに記憶されている際は、S11からS13を省略して、制御装置20は、この内部メモリから温度差の値を読み出すことで温度差の値を得てもよい。   Further, when the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric conversion module 1 is always constant and the value of this temperature difference is stored in the internal memory of the control device 20, S11 to S13 are omitted, and the control device 20 may obtain the value of the temperature difference by reading the value of the temperature difference from the internal memory.

この際、S16で推定される発電量はS15で求める流速に依存する事になるので、S17の判定を以下のようにしてもよい。この判定では、S16の判定に用いる所定値を、媒体の流速の所定値とする。この所定値は、熱電変換モジュール1の両面の温度差が常に一定にある条件において、熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに必要な前述した所定値以上の発電量が得られる流速の値である。   At this time, since the power generation amount estimated in S16 depends on the flow velocity obtained in S15, the determination in S17 may be as follows. In this determination, the predetermined value used in the determination of S16 is set as the predetermined value of the medium flow velocity. This predetermined value is a value of a flow rate at which a power generation amount equal to or higher than the predetermined value necessary for the battery connected to the thermoelectric conversion module 1 can be obtained under the condition that the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric conversion module 1 is always constant. .

そして、バルブ調整部24は、S15で求めた流速の値が、前述した流速の所定値以上であるか否かを判定する。バルブ調整部24は、流速の値が所定値未満である際は、この流速の値が所定値以上となるまで上昇するように、このモジュールに隣接するチャンバに対応して設けられるバルブの開閉を制御する。   Then, the valve adjusting unit 24 determines whether or not the flow velocity value obtained in S15 is equal to or greater than the predetermined flow velocity value described above. When the value of the flow rate is less than the predetermined value, the valve adjusting unit 24 opens and closes the valve provided corresponding to the chamber adjacent to this module so that the value of the flow rate rises to a predetermined value or more. Control.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態における熱電発電システムの構成のうち図1に示したものと一部分の説明は省略する。
図5は、第2の実施形態における熱電発電システムの概略を示す図である。
図5に示すように、第2の実施形態では、熱電発電システムは、第1の実施形態で説明した各種チャンバに加え、予備のチャンバとして、低温チャンバc5,c6,c7、高温チャンバh4,h5をさらに備える。
これらのチャンバは、チャンバc5,h4,c6,h5,c7の順で交互に配置される。これらのチャンバの間には、電気的に直列接続された複数の熱電変換モジュール1が挟まれている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Incidentally, description of the same portions as those shown in out Figure 1 configuration of a thermoelectric power generation system in this embodiment will be omitted.
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a thermoelectric power generation system in the second embodiment.
As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the thermoelectric power generation system includes low temperature chambers c5, c6, c7, high temperature chambers h4, h5 as spare chambers in addition to the various chambers described in the first embodiment. Is further provided.
These chambers are alternately arranged in the order of chambers c5, h4, c6, h5, and c7. A plurality of thermoelectric conversion modules 1 that are electrically connected in series are sandwiched between these chambers.

これらのチャンバは、第1の実施形態で説明した、図1,5中の上から1列目から6列目の熱電変換モジュール1から出力される発電量の値(電圧値)がバッテリに与えるのに必要な所定値以上である際は使用しない。
一方、熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側と低温面側との間の温度差が小さくなった事に起因して、チャンバh1,c2,h2,c3,h3,c4を挟む熱電変換モジュール1から出力される発電量の値がバッテリに与えるのに必要な所定値未満となると、第1の実施形態のように使用するチャンバを制限しても必要な発電が行えなくなる。
In these chambers, the power generation value (voltage value) output from the thermoelectric conversion modules 1 in the first to sixth rows from the top in FIGS. 1 and 5 described in the first embodiment is given to the battery. Do not use when the value exceeds the predetermined value.
On the other hand, the thermoelectric conversion module 1 that sandwiches the chambers h1, c2, h2, c3, h3, and c4 due to the small temperature difference between the high temperature surface side and the low temperature surface side of the thermoelectric conversion module 1. If the value of the power generation amount output from the battery is less than a predetermined value required to give to the battery, the required power generation cannot be performed even if the chamber to be used is limited as in the first embodiment.

本実施形態では、熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側と低温面側との間の温度差が小さくなった事に起因して、チャンバh1,c2,h2,c3,h3,c4を挟む熱電変換モジュール1から出力される発電量の値がバッテリに与えるのに必要な所定値未満となった際に、予備の低温チャンバc5,c6,c7、および高温チャンバh4,h5を使用して、これらのチャンバに媒体を流すことで、発電量の不足を補うことを特徴とする。ただし、本実施形態では、チャンバに対する高温媒体や低温媒体の流量が十分にあり、上記のように使用するチャンバの数を増加させてもチャンバを流れる高温媒体や低温媒体の流速は減少しないものとする。   In the present embodiment, the thermoelectrics sandwiching the chambers h1, c2, h2, c3, h3, c4 due to the small temperature difference between the high temperature side and the low temperature side of the thermoelectric conversion module 1. When the value of the power generation amount output from the conversion module 1 becomes less than a predetermined value necessary to give to the battery, the spare low temperature chambers c5, c6, c7 and the high temperature chambers h4, h5 are used. The shortage of power generation is compensated by flowing a medium through the chamber. However, in this embodiment, the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium to the chamber is sufficient, and the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium flowing through the chamber does not decrease even if the number of the chambers used is increased as described above. To do.

次に、熱電変換モジュール1とチャンバc5,h4,c6,h5,c7の配置について説明する。図5中の上から7列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの低温面側に低温チャンバc5の一方の面が隣接し、高温面側に高温チャンバh4の一方の面が隣接する。
また、図5中の上から8列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側に前述した高温チャンバh4の他方の面が隣接し、低温面側に低温チャンバc6の一方の面が隣接する。
また、図5中の上から9列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの低温面側に前述した低温チャンバc6の他方の面が隣接し、高温面側に高温チャンバh5の一方の面が隣接する。
また、図5中の上から10列目の複数の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側に前述した高温チャンバh5の他方の面が隣接し、低温面側に低温チャンバc7の一方の面が隣接する。
また、図5に示すように、貯蔵タンクCcと低温チャンバc5,c6,c7の一端部の上方との間には、貯蔵タンクCcからの媒体を取り込むための配管が設けられる。この配管は、第1の配管、第2の配管、第3の配管、第4の配管でなる。貯蔵タンクCcからは第1の配管が延びる。この第1の配管は、第2の配管、第3の配管、第4の配管でなる3本の配管に分岐する。この分岐した配管は、低温チャンバc5,c6,c7に1対1で接続される。
Next, the arrangement of the thermoelectric conversion module 1 and the chambers c5, h4, c6, h5, c7 will be described. In FIG. 5, one surface of the low temperature chamber c5 is adjacent to the low temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the seventh row from the top, and one surface of the high temperature chamber h4 is adjacent to the high temperature surface side.
In addition, the other surface of the high temperature chamber h4 is adjacent to the high temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the eighth row from the top in FIG. 5, and one surface of the low temperature chamber c6 is adjacent to the low temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the low temperature chamber c6 is adjacent to the low temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the ninth row from the top in FIG. 5, and one surface of the high temperature chamber h5 is adjacent to the high temperature surface side. Adjacent.
Further, the other surface of the high temperature chamber h5 is adjacent to the high temperature surface side of each of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 in the tenth row from the top in FIG. 5, and one surface of the low temperature chamber c7 is adjacent to the low temperature surface side. Adjacent.
Further, as shown in FIG. 5, a pipe for taking in the medium from the storage tank Cc is provided between the storage tank Cc and above one end of the low temperature chambers c5, c6, c7. This piping includes a first piping, a second piping, a third piping, and a fourth piping. A first pipe extends from the storage tank Cc. The first pipe branches into three pipes including a second pipe, a third pipe, and a fourth pipe. This branched pipe is connected to the low temperature chambers c5, c6, and c7 on a one-to-one basis.

詳しくは、貯蔵タンクCcには第1の配管の一端が接続される。この第1の配管の他端には、第2の配管の一端、第3の配管の一端、第4の配管の一端が接続される。第2の配管の他端は低温チャンバc5の一端部に接続される。第3の配管の他端は低温チャンバc6の一端部に接続される。第4の配管の他端は低温チャンバc7の一端部に接続される。また、低温チャンバc5,c6,c7の他端部の下方には、媒体を排出するための配管が設けられる。   Specifically, one end of the first pipe is connected to the storage tank Cc. One end of the second pipe, one end of the third pipe, and one end of the fourth pipe are connected to the other end of the first pipe. The other end of the second pipe is connected to one end of the low temperature chamber c5. The other end of the third pipe is connected to one end of the low temperature chamber c6. The other end of the fourth pipe is connected to one end of the low temperature chamber c7. In addition, a pipe for discharging the medium is provided below the other end portions of the low temperature chambers c5, c6, and c7.

また、図5に示すように、貯蔵タンクHcと高温チャンバh4,h5の一端部の上方との間には、貯蔵タンクHcからの媒体を取り込むための配管が設けられる。この配管は、第5の配管、第6の配管、第7の配管でなる。貯蔵タンクHcからは第5の配管が延びる。この第5の配管は、第6の配管、第7の配管として2本に分岐する。この分岐した配管は高温チャンバh4,h5に1対1で接続される。   Also, as shown in FIG. 5, a pipe for taking in the medium from the storage tank Hc is provided between the storage tank Hc and the upper end of the high temperature chambers h4 and h5. This pipe includes a fifth pipe, a sixth pipe, and a seventh pipe. A fifth pipe extends from the storage tank Hc. The fifth pipe branches into two as a sixth pipe and a seventh pipe. This branched pipe is connected to the high temperature chambers h4 and h5 on a one-to-one basis.

詳しくは、貯蔵タンクHcには第5の配管の一端が接続される。この第5の配管の他端には、第6の配管の一端、第7の配管の一端が接続される。第6の配管の他端は高温チャンバh4の一端部に接続される。第7の配管の他端は高温チャンバh5の一端部に接続される。
また、高温チャンバh4,h5の他端部の下方には、媒体を排出するための配管が設けられる。
また、熱電発電システムは、第1の実施形態で説明した各種バルブに加え、低温熱源の媒体の媒体量を制御するためのバルブVcn、Vc5,Vc6,Vc7をさらに有する。これらのバルブは電磁弁である。
Specifically, one end of the fifth pipe is connected to the storage tank Hc. One end of the sixth pipe and one end of the seventh pipe are connected to the other end of the fifth pipe. The other end of the sixth pipe is connected to one end of the high temperature chamber h4. The other end of the seventh pipe is connected to one end of the high temperature chamber h5.
In addition, a pipe for discharging the medium is provided below the other end portions of the high temperature chambers h4 and h5.
The thermoelectric power generation system further includes valves Vcn, Vc5, Vc6, and Vc7 for controlling the medium amount of the medium of the low-temperature heat source in addition to the various valves described in the first embodiment. These valves are solenoid valves.

これらのバルブのそれぞれについて説明する。バルブVcnは、貯蔵タンクCcから延びる第1の配管に設けられる。
バルブVc5は、低温チャンバc5を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc5は、第1の配管と低温チャンバc5との間の第2の配管に設けられる。バルブVc6は、低温チャンバc6を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc6は、第1の配管と低温チャンバc6との間の第3の配管に設けられる。バルブVc7は、低温チャンバc7を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVc7は、第1の配管と低温チャンバc7との間の第4の配管に設けられる。
Each of these valves will be described. Valve Vcn is provided in the 1st piping extended from storage tank Cc.
The valve Vc5 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c5. The valve Vc5 is provided in a second pipe between the first pipe and the low temperature chamber c5. The valve Vc6 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c6. The valve Vc6 is provided in a third pipe between the first pipe and the low temperature chamber c6. The valve Vc7 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the low temperature chamber c7. The valve Vc7 is provided in a fourth pipe between the first pipe and the low temperature chamber c7.

また、熱電発電システムは、高熱源の媒体量を制御するためのバルブVn、Vh4,Vh5をさらに有する。これらのバルブは電磁弁である。
これらのバルブのそれぞれについて説明する。バルブVhnは、貯蔵タンクHcから延びる第5の配管に設けられる。
バルブVh4は、高温チャンバh4を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVh4は、第5の配管と高温チャンバh4との間の第6の配管に設けられる。バルブVh5は、高温チャンバh5を流れる媒体の量を制御するためのバルブである。このバルブVh5は、第5の配管と高温チャンバh5との間の第7の配管に設けられる。
The thermoelectric power generation system further comprises a valve V h n, Vh4, Vh5 for controlling the medium of the Atsushi Ko heat source. These valves are solenoid valves.
Each of these valves will be described. The valve Vhn is provided in a fifth pipe extending from the storage tank Hc.
The valve Vh4 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the high temperature chamber h4. The valve Vh4 is provided in a sixth pipe between the fifth pipe and the high temperature chamber h4. The valve Vh5 is a valve for controlling the amount of medium flowing through the high temperature chamber h5. The valve Vh5 is provided in a seventh pipe between the fifth pipe and the high temperature chamber h5.

図5中の矢印は、チャンバ内を流れる媒体の流れの向きを示している。図5から分るように、高温チャンバh4,h5内を高温熱流体が流れる方向と、低温チャンバc5,c6,c7内を低温熱流体が流れる方向とは対向している。   The arrows in FIG. 5 indicate the flow direction of the medium flowing in the chamber. As can be seen from FIG. 5, the direction in which the high temperature thermal fluid flows in the high temperature chambers h4, h5 and the direction in which the low temperature thermal fluid flows in the low temperature chambers c5, c6, c7 are opposed to each other.

このようにして、チャンバc5,h4,c6,h5,c7が挟む熱電変換モジュール1の両面の温度差を、媒体の供給側から排出側までチャンバの長手方向に沿って極力均一になるようにすることができる。   In this way, the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric conversion module 1 sandwiched between the chambers c5, h4, c6, h5, and c7 is made as uniform as possible along the longitudinal direction of the chamber from the medium supply side to the discharge side. be able to.

図6は、第2の実施形態における熱電発電システムによる発電量の制御のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
初期状態では、バルブVc1,Vc2,Vc3,Vc4,Vh1,Vh2,Vh3は開いている。また、バルブVcn,Vc5,Vc6,Vc7,Vc4,Vhn,Vh4,Vh5は閉じている。
つまり、初期状態では、第1の実施形態でも説明したチャンバc1,h1,c2,h2,c3,h3,c4は使用状態にある。一方、本実施形態で追加した予備のチャンバc5,h4,c6,h5,c7は使用状態にない。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure for controlling the amount of power generated by the thermoelectric power generation system according to the second embodiment.
In the initial state, the valves Vc1, Vc2, Vc3, Vc4, Vh1, Vh2, and Vh3 are open. Further, the valves Vcn, Vc5, Vc6, Vc7, Vc4, Vhn, Vh4, Vh5 are closed.
That is, in the initial state, the chambers c1, h1, c2, h2, c3, h3, and c4 described in the first embodiment are in use. On the other hand, the spare chambers c5, h4, c6, h5, and c7 added in the present embodiment are not in use.

まず、高温熱源の貯蔵タンクHcの温度センサThにより検出した温度を取得する(ステップS21)。そして、温度検出部21は、低温熱源の貯蔵タンクCcの温度センサTcにより検出した温度を取得する(ステップS22)。   First, the temperature detected by the temperature sensor Th of the storage tank Hc of the high-temperature heat source is acquired (step S21). And the temperature detection part 21 acquires the temperature detected by the temperature sensor Tc of the storage tank Cc of a low-temperature heat source (step S22).

次に、温度検出部21は、温度センサThにより検出した温度と温度センサTcにより検出した温度との差分である温度差を求める(ステップS23)。本実施形態では、温度検出部21は、この温度差に、第1の実施形態で説明した所定の係数を掛けた値を、図5に示した各列の熱電変換モジュール1のそれぞれの高温面側と低温面側との間の温度差とみなす。   Next, the temperature detection unit 21 obtains a temperature difference that is a difference between the temperature detected by the temperature sensor Th and the temperature detected by the temperature sensor Tc (step S23). In the present embodiment, the temperature detection unit 21 multiplies the temperature difference by the predetermined coefficient described in the first embodiment to each high temperature surface of the thermoelectric conversion modules 1 in each row shown in FIG. It is considered as the temperature difference between the side and the cold side.

そして、媒体流速検出部22は、使用中の高温チャンバh1,h2,h3、低温チャンバc1,c2,c3,c4のそれぞれについて、これらのチャンバに接続される配管に流れる媒体の単位時間あたりの流量を検出する(ステップS24)。媒体流速検出部22は、この検出した流量に基づいて、チャンバを流れる媒体の流速を検出する(ステップS25)。   Then, the medium flow rate detection unit 22 uses the high-temperature chambers h1, h2, and h3 and the low-temperature chambers c1, c2, c3, and c4 that are in use, and the flow rate per unit time of the medium flowing through the pipes connected to these chambers. Is detected (step S24). The medium flow velocity detection unit 22 detects the flow velocity of the medium flowing through the chamber based on the detected flow rate (step S25).

次に、発電量推定部23は、図5に示した、熱電変換モジュール1の各列のうち使用中のチャンバに挟まれる熱電変換モジュール1のいずれかの列を選択する。そして、発電量推定部23は、この選択した列の直列接続された熱電変換モジュール1を挟む高温チャンバや低温チャンバを流れる媒体の流速、およびステップS23で求めた温度差に基づいて、選択した列の熱電変換モジュール1による発電量を推定する。   Next, the power generation amount estimation unit 23 selects one of the columns of the thermoelectric conversion module 1 sandwiched between the chambers in use among the columns of the thermoelectric conversion module 1 illustrated in FIG. 5. Then, the power generation amount estimation unit 23 selects the selected column based on the flow velocity of the medium flowing in the high temperature chamber and the low temperature chamber sandwiching the thermoelectric conversion modules 1 connected in series in the selected column, and the temperature difference obtained in step S23. The amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 is estimated.

そして、発電量推定部23は、使用中のチャンバに挟まれる熱電変換モジュール1の各列のうち選択済みでない他の列を選択し、この列において直列接続された熱電変換モジュール1の発電量(電圧値)を推定する。   And the electric power generation amount estimation part 23 selects the other row | line | column which has not been selected among each row | line | column of the thermoelectric conversion module 1 pinched | interposed into the chamber in use, and the electric power generation amount (in the column) of the thermoelectric conversion module 1 connected in series ( Voltage value).

このようにして、発電量推定部23は、各列のうち使用中のチャンバに挟まれる熱電変換モジュール1の熱電変換モジュール1のそれぞれにおける発電量を推定する(ステップS26)。   In this way, the power generation amount estimation unit 23 estimates the power generation amount in each of the thermoelectric conversion modules 1 of the thermoelectric conversion module 1 sandwiched between the used chambers in each column (step S26).

そして、バルブ調整部24は、ステップS26で推定した発電量の値が、バッテリに必要な所定値以上であるか否かを判定する(ステップS27)。この推定した発電量の値は、熱電変換モジュール1それぞれにおける発電量の合計である。 Then, the valve adjustment unit 24 determines whether or not the value of the power generation amount estimated in step S26 is equal to or greater than a predetermined value necessary for the battery (step S27). The value of the estimated power amount is the sum of power generation amount in each of the thermoelectric conversion module 1.

前述したように、本実施形態では、チャンバに対する高温媒体や低温媒体の流量が十分にあり、上記のように使用するチャンバの数を増加させてもチャンバを流れる高温媒体や低温媒体の流速は減少しない。   As described above, in this embodiment, the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium to the chamber is sufficient, and the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium flowing through the chamber decreases even when the number of chambers to be used is increased as described above. do not do.

そこで、本実施形態では、バルブ調整部24は、発電量の値が所定値未満である際は(ステップS27のNO)、推定した発電量の値がバッテリに必要な所定値未満である事が、熱電変換モジュール1の両面の温度差が小さい事に起因しているとみなす。   Therefore, in the present embodiment, when the value of the power generation amount is less than the predetermined value (NO in step S27), the valve adjustment unit 24 may determine that the estimated power generation amount value is less than the predetermined value required for the battery. It is considered that the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric conversion module 1 is small.

そして、バルブ調整部24は、発電量の値を所定値以上とするために、低温チャンバc5,c6,c7、高温チャンバh4,h5のうち隣り合う少なくとも1組のチャンバに媒体が流れるように、このチャンバに連なるバルブの開閉を制御する(ステップS28)。   The valve adjusting unit 24 is configured so that the medium flows into at least one pair of adjacent chambers among the low temperature chambers c5, c6, c7 and the high temperature chambers h4, h5 in order to set the power generation amount to a predetermined value or more. The opening and closing of the valve connected to the chamber is controlled (step S28).

具体的には、バルブ調整部24は、推定した発電量の値と前述した所定値との差分に応じて、低温チャンバc5,c6,c7、高温チャンバh4,h5のうち媒体を新たに流すチャンバの数を決定する。   Specifically, the valve adjusting unit 24 is a chamber that newly causes the medium to flow among the low temperature chambers c5, c6, c7, and the high temperature chambers h4, h5 according to the difference between the estimated power generation value and the predetermined value described above. Determine the number of.

そして、バルブ調整部24は、バルブVcnおよびバルブVnを開く。バルブ調整部24は、バルブVc5,Vc6,Vc7,Vc4,Vh4,Vh5のうち、媒体を新たに流すチャンバに連なるバルブを開く。
例えば、媒体を新たに流すチャンバが低温チャンバc5および高温チャンバh4である際は、バルブ調整部24は、閉じていたバルブVc5,Vh4を開く。
Then, the valve adjustment unit 24 opens the valve Vcn and the valve V h n. The valve adjusting unit 24 opens a valve connected to a chamber for newly flowing a medium among the valves Vc5, Vc6, Vc7, Vc4, Vh4, and Vh5.
For example, when the chambers through which the medium is newly supplied are the low temperature chamber c5 and the high temperature chamber h4, the valve adjusting unit 24 opens the closed valves Vc5 and Vh4.

これにより、低温チャンバc5および高温チャンバh4に媒体が流れるようになる。前述したように、本実施形態では、チャンバに対する高温媒体や低温媒体の流量が十分にあり、上記のように使用するチャンバの数を増加させてもチャンバを流れる高温媒体や低温媒体の流速は減少しない条件にある。この条件で、使用するチャンバの数が増加すると、複数の熱電変換モジュール1全体の発電量を増加させることができる。   As a result, the medium flows through the low temperature chamber c5 and the high temperature chamber h4. As described above, in this embodiment, the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium to the chamber is sufficient, and the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium flowing through the chamber decreases even when the number of chambers to be used is increased as described above. There is no condition. Under this condition, when the number of chambers to be used increases, the power generation amount of the plurality of thermoelectric conversion modules 1 as a whole can be increased.

S28の後はS21に戻り、熱電変換モジュール1の両面の温度差や媒体の流速が増減した際に、予備のチャンバのバルブの開閉が再度制御される。具体的には、バルブ調整部24は、直近のS28の制御により予備のチャンバのバルブが開いた後で、熱電変換モジュール1の両面の温度差が上昇して、S26で推定した発電量の値が前述した所定値を超える第2の所定値以上となったか否かを判定する(ステップS29)。   After S28, the process returns to S21, and when the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric conversion module 1 or the flow rate of the medium increases or decreases, the opening / closing of the valves of the spare chamber is controlled again. Specifically, after the valve of the spare chamber is opened by the latest control of S28, the valve adjustment unit 24 increases the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric conversion module 1, and the value of the power generation amount estimated in S26. Is determined to be greater than or equal to the second predetermined value exceeding the predetermined value described above (step S29).

S26で推定した発電量の値が前述した所定値を超える第2の所定値以上となったと判定した際は(ステップS29のYES)、予備のチャンバのバルブを開いておく必要が無くなったとみなす。   When it is determined that the value of the power generation amount estimated in S26 is equal to or greater than the second predetermined value exceeding the predetermined value described above (YES in step S29), it is considered that it is no longer necessary to open the valve of the spare chamber.

そして、バルブ調整部24は、S26で推定した発電量の値が第2の所定値未満かつS28で用いた所定値以上となるように、開いたバルブに関わる予備のチャンバのうち少なくとも1つを選択し、このチャンバに連なるバルブを閉じる制御を行う(ステップS30)。閉じるバルブに関わるチャンバの数は、推定した発電量の値と第2の所定値との差分に応じて決定される。   Then, the valve adjustment unit 24 selects at least one of the spare chambers related to the opened valve so that the value of the power generation amount estimated in S26 is less than the second predetermined value and not less than the predetermined value used in S28. Select and control to close the valve connected to the chamber (step S30). The number of chambers related to the valve to be closed is determined according to the difference between the estimated power generation value and the second predetermined value.

このようにS27で用いた所定値より高い第2の所定値に基づいて制御を行なうのは、予備のチャンバの開いていたバルブを閉じる事で、使用するチャンバの数が減少する事に伴い複数の熱電変換モジュール1全体の発電量が減少するために、S26で推定する発電量がS27で用いる所定値を下回らないようにするためである。   As described above, the control based on the second predetermined value higher than the predetermined value used in S27 is performed by closing the valves that have been opened in the spare chamber, thereby reducing the number of chambers to be used. This is because the power generation amount of the entire thermoelectric conversion module 1 is reduced so that the power generation amount estimated in S26 does not fall below the predetermined value used in S27.

以上のように、第2の実施形態では、熱電変換モジュール1の高温面側と低温面側との間の温度差が小さいために、熱電変換モジュール1の熱電変換モジュール1のそれぞれにおける発電量の値がバッテリに必要な所定値に満たない際も、この発電量を所定以上となるように増加させることができる。   As described above, in the second embodiment, since the temperature difference between the high temperature surface side and the low temperature surface side of the thermoelectric conversion module 1 is small, the amount of power generation in each of the thermoelectric conversion modules 1 of the thermoelectric conversion module 1 is reduced. Even when the value is less than the predetermined value required for the battery, the power generation amount can be increased to be equal to or greater than the predetermined value.

また、この第2の実施形態では、チャンバに対する高温媒体や低温媒体の流量が常に一定であって、チャンバを流れる高温媒体や低温媒体の流速が常に一定である条件において、この流速の値が制御装置20の内部メモリに記憶されている際は、S24からS26を省略して、制御装置20は、この内部メモリから流速の値を読み出すことで流速の値を得てもよい。   In the second embodiment, the flow rate value is controlled under the condition that the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium to the chamber is always constant and the flow rate of the high temperature medium and the low temperature medium flowing through the chamber is always constant. When it is stored in the internal memory of the device 20, S24 to S26 may be omitted, and the control device 20 may obtain the flow velocity value by reading the flow velocity value from the internal memory.

この際、S26で推定される発電量はS23で求める温度差に依存する事になるので、S27による判定を以下のようにしてもよい。この判定では、S27の判定に用いる所定値を、温度差の所定値とする。この所定値は、熱電変換モジュール1に隣接するチャンバを流れる各種媒体の流速が常に一定にある条件において、熱電変換モジュール1に接続されるバッテリに必要な前述した所定値以上の発電量が得られる温度差の値である。   At this time, since the power generation amount estimated in S26 depends on the temperature difference obtained in S23, the determination in S27 may be as follows. In this determination, the predetermined value used for the determination in S27 is set as a predetermined value for the temperature difference. This predetermined value can obtain a power generation amount equal to or greater than the predetermined value necessary for the battery connected to the thermoelectric conversion module 1 under the condition that the flow velocity of various media flowing through the chamber adjacent to the thermoelectric conversion module 1 is always constant. This is the temperature difference value.

そして、バルブ調整部24は、S23で求めた温度差の値が、前述した温度差の所定値以上であるか否かを判定する。バルブ調整部24は、S23で求めた温度差の値が所定値未満である際は、この温度差の値が所定値以上となるまで上昇するように、このモジュールに隣接するチャンバに対応して設けられるバルブの開閉を制御する。   Then, the valve adjustment unit 24 determines whether or not the value of the temperature difference obtained in S23 is equal to or greater than the predetermined value of the temperature difference described above. When the value of the temperature difference obtained in S23 is less than the predetermined value, the valve adjustment unit 24 corresponds to the chamber adjacent to this module so that the temperature difference increases until the value becomes equal to or greater than the predetermined value. Controls the opening and closing of the valve provided.

また、各実施形態では、熱電発電システムの熱電変換モジュール1を、直流で稼働する機器と直接連結する構成としてもよい。
この構成では、熱電発電システムは、連結先の機器の負荷に応じて、高温熱源や低温熱源の媒体の温度や流速を調整して発電を行う。結果として、前述したインバータ、コントローラ、パワーコンディショナ、バッテリおよびコンデンサ等を用いなくとも、熱電発電システムにより得られた直流の電気を負荷に対して使用することができる。
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Moreover, in each embodiment, it is good also as a structure which directly connects the thermoelectric conversion module 1 of a thermoelectric power generation system with the apparatus which operate | moves with direct current | flow.
In this configuration, the thermoelectric power generation system performs power generation by adjusting the temperature and flow velocity of the medium of the high-temperature heat source and the low-temperature heat source according to the load of the connected device. As a result, the direct current electricity obtained by the thermoelectric power generation system can be used for the load without using the inverter, controller, power conditioner, battery, capacitor and the like described above.
Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…熱電変換モジュール、11a,11b…電極、11c,11d…絶縁板、11e,11f…半導体素子、11g,11h…電極取出し口、20…制御装置、21…温度検出部、22…媒体流速検出部、23…発電量推定部、24…バルブ調整部、Tc…冷温熱源流体の貯蔵タンクの温度センサ、Th…高温熱源流体の貯蔵タンクの温度センサ、Cc…冷温熱源流体の貯蔵タンク、Hc…高温熱源流体の貯蔵タンク、Vc1〜Vc7,Vcn,Vh1〜Vh5,Vn…バルブ、c1〜c7…冷温熱源チャンバ、h1〜h5…高温熱源チャンバ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermoelectric conversion module, 11a, 11b ... Electrode, 11c, 11d ... Insulating plate, 11e, 11f ... Semiconductor element, 11g, 11h ... Electrode extraction port, 20 ... Control apparatus, 21 ... Temperature detection part, 22 ... Medium flow velocity detection , 23 ... Power generation amount estimation unit, 24 ... Valve adjustment unit, Tc ... Temperature sensor of storage tank for cold / heat source fluid, Th ... Temperature sensor for storage tank of high temperature heat source fluid, Cc ... Storage tank for cold / hot source fluid, Hc ... storage tank of the hot heat source fluid, Vc1~Vc7, Vcn, Vh1~Vh5, V h n ... valve, c1 to c7 ... cold heat source chamber, h1 to h5 ... high-temperature heat source chamber.

Claims (10)

温度差により発電する複数の熱電変換モジュールと、
前記熱電変換モジュールの高温面側に接触させて配置され高温熱源流体が流れる高温流体配管と、
前記熱電変換モジュールの低温面側に接触させて配置され低温冷却流体が流れる低温流体配管と、
前記高温流体配管に配置されて、この高温流体配管を流れる前記高温熱源流体の流量を調整するための高温側バルブと、
前記低温流体配管に配置されて、この低温流体配管を流れる前記低温冷却流体の流量を調整するための低温側バルブと、
前記高温流体配管を流れる高温熱源流体および前記低温流体配管を流れる低温冷却流体についての物理量を取得する取得手段と、
前記取得した物理量が前記熱電変換モジュールによる所定量の発電を行うための所定の条件を満たさない際に、前記熱電変換モジュールによる発電量が所定の条件を満たすように前記高温側バルブおよび前記低温側バルブの開閉制御を行う制御手段と、
前記取得手段により取得した物理量に基づいて、前記熱電変換モジュールによる発電量を推定する発電量推定手段と、
前記発電量推定手段により推定した発電量が前記所定の条件を満たす際に前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流さない予備の高温流体配管および予備の低温流体配管と
を備え、
前記制御手段は、
前記高温熱源流体の温度と前記低温冷却流体の温度との差分が所定の条件を満たさない事に起因して、前記推定した発電量が所定の条件を満たさず、また、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流す前記高温流体配管および前記低温流体配管の数が増加しても、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体の流速は減少しない条件にある際に、前記推定した発電量が前記所定の条件を満たすように、前記高温側バルブおよび前記低温側バルブを開放したまま、前記予備の高温流体配管に前記高温熱源流体を流し、前記予備の低温流体配管に前記低温冷却流体を流すことを特徴とする熱電発電システム。
A plurality of thermoelectric conversion modules that generate power due to temperature differences;
A high-temperature fluid pipe that is arranged in contact with the high-temperature surface side of the thermoelectric conversion module and through which a high-temperature heat source fluid flows;
A low-temperature fluid pipe that is arranged in contact with the low-temperature surface side of the thermoelectric conversion module and through which a low-temperature cooling fluid flows; and
A high temperature side valve for adjusting a flow rate of the high temperature heat source fluid that is disposed in the high temperature fluid piping and flows through the high temperature fluid piping;
A low-temperature side valve arranged in the low-temperature fluid piping and for adjusting a flow rate of the low-temperature cooling fluid flowing through the low-temperature fluid piping;
Obtaining means for obtaining physical quantities of a high-temperature heat source fluid flowing through the high-temperature fluid piping and a low-temperature cooling fluid flowing through the low-temperature fluid piping;
When the acquired physical quantity does not satisfy a predetermined condition for performing a predetermined amount of power generation by the thermoelectric conversion module, the high temperature side valve and the low temperature side so that the power generation amount by the thermoelectric conversion module satisfies a predetermined condition Control means for controlling opening and closing of the valve;
Based on the physical quantity acquired by the acquisition means, the power generation amount estimation means for estimating the power generation amount by the thermoelectric conversion module;
When the power generation amount estimated by the power generation amount estimation means satisfies the predetermined condition, the preliminary high-temperature fluid piping and the preliminary low-temperature fluid piping that do not flow the high-temperature heat source fluid and the low-temperature cooling fluid are provided,
The control means includes
Due to the difference between the temperature of the high-temperature heat source fluid and the temperature of the low-temperature cooling fluid not satisfying a predetermined condition, the estimated power generation amount does not satisfy the predetermined condition, and the high-temperature heat source fluid or the Even if the number of the high-temperature fluid pipes and the low-temperature fluid pipes through which the low-temperature cooling fluid flows is increased , the estimated power generation amount is the predetermined amount when the flow rate of the high-temperature heat source fluid and the low-temperature cooling fluid does not decrease. In order to satisfy the following condition, the high temperature heat source fluid is allowed to flow through the spare high temperature fluid piping while the high temperature side valve and the low temperature side valve are opened, and the low temperature cooling fluid is allowed to flow through the spare low temperature fluid piping. A featured thermoelectric power generation system.
前記取得手段は、
前記高温流体配管を流れる高温熱源流体の流速および前記低温流体配管を流れる低温冷却流体の流速を計算する流速計算手段と、
前記高温熱源流体の温度と前記低温冷却流体の温度との差分を計算する温度差計算手段とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The acquisition means includes
A flow rate calculation means for calculating a flow rate of the high temperature heat source fluid flowing through the high temperature fluid piping and a flow rate of the low temperature cooling fluid flowing through the low temperature fluid piping;
The thermoelectric power generation system according to claim 1, further comprising temperature difference calculation means for calculating a difference between the temperature of the high temperature heat source fluid and the temperature of the low temperature cooling fluid.
前記制御手段は、
前記予備の高温流体配管に前記高温熱源流体を流し、前記予備の低温流体配管に前記低温冷却流体を流している際に、前記発電量推定手段により推定した発電量が、前記所定の条件よりも発電量が高く設定された第2の所定の条件を満たした場合には、前記予備の高温流体配管および前記予備の低温流体配管に前記高温熱源流体および前記低温冷却流体を流すことを停止することを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The control means includes
The power generation amount estimated by the power generation amount estimation means when the high-temperature heat source fluid is allowed to flow through the spare high-temperature fluid piping and the low-temperature cooling fluid is allowed to flow through the spare low-temperature fluid piping is less than the predetermined condition. Stopping the flow of the high-temperature heat source fluid and the low-temperature cooling fluid through the spare high-temperature fluid piping and the spare low-temperature fluid piping when the second predetermined condition set at a high power generation amount is satisfied. The thermoelectric power generation system according to claim 1.
前記熱電変換モジュールは、
ビスマス(Bi)とテルル(Te)を主成分とする熱電変換材料から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The thermoelectric conversion module is
The thermoelectric power generation system according to claim 1, wherein the thermoelectric power generation system is composed of a thermoelectric conversion material mainly composed of bismuth (Bi) and tellurium (Te).
前記高温流体配管および前記低温流体配管は、
ステンレス、チタンおよび鋼材からなる群より選択される1つ又は2つ以上の金属材料からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The high temperature fluid piping and the low temperature fluid piping are:
2. The thermoelectric power generation system according to claim 1, wherein the thermoelectric power generation system is made of one or more metal materials selected from the group consisting of stainless steel, titanium, and steel materials.
前記高温流体配管および前記低温流体配管は、鋼材を含む金属材料からなり、
前記高温流体配管および前記低温流体配管には、腐食防止のための表面処理が施されている
ことを特徴とする請求項5に記載の熱電発電システム。
The high-temperature fluid pipe and the low-temperature fluid pipe are made of a metal material including a steel material,
6. The thermoelectric power generation system according to claim 5, wherein the high-temperature fluid piping and the low-temperature fluid piping are subjected to surface treatment for preventing corrosion.
前記高温熱源流体を貯蔵するための高温側タンクと、前記低温冷却流体を貯蔵するための低温側タンクとの内部に蓄熱材が充填される
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The thermoelectric power generation system according to claim 1, wherein a heat storage material is filled in a high temperature side tank for storing the high temperature heat source fluid and a low temperature side tank for storing the low temperature cooling fluid. .
前記蓄熱材は、潜熱蓄熱材である
ことを特徴とする請求項7に記載の熱電発電システム。
The thermoelectric power generation system according to claim 7, wherein the heat storage material is a latent heat storage material.
前記熱電変換モジュールは、
直流で稼働する機器に直接接続される
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電発電システム。
The thermoelectric conversion module is
The thermoelectric power generation system according to claim 1, wherein the thermoelectric generation system is directly connected to a device that operates with direct current.
温度差により発電する複数の熱電変換モジュール、前記熱電変換モジュールの高温面側に接触させて配置され高温熱源流体が流れる高温流体配管、前記熱電変換モジュールの低温面側に接触させて配置され低温冷却流体が流れる低温流体配管、前記高温流体配管に配置されて、この高温流体配管を流れる前記高温熱源流体の流量を調整するための高温側バルブ、前記低温流体配管に配置されて、この低温流体配管を流れる前記低温冷却流体の流量を調整するための低温側バルブ、前記熱電変換モジュールによる発電量が所定の条件を満たす際に前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流さない予備の高温流体配管および予備の低温流体配管を有する熱電発電システムに用いられる方法であって、
前記高温流体配管を流れる高温熱源流体および前記低温流体配管を流れる低温冷却流体についての物理量を取得し、
前記取得した物理量が前記熱電変換モジュールによる所定量の発電を行うための所定の条件を満たさない際に、前記熱電変換モジュールによる発電量が所定の条件を満たすように前記高温側バルブおよび前記低温側バルブの開閉制御を行ない、
前記取得した物理量に基づいて、前記熱電変換モジュールによる発電量を推定し、
前記制御を行なうことは、前記高温熱源流体の温度と前記低温冷却流体の温度との差分が所定の条件を満たさない事に起因して、前記推定した発電量が所定の条件を満たさず、また、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体を流す前記高温流体配管および前記低温流体配管の数が増加しても、前記高温熱源流体や前記低温冷却流体の流速は減少しない条件にある際に、前記推定した発電量が前記所定の条件を満たすように、前記高温側バルブおよび前記低温側バルブを開放したまま、前記予備の高温流体配管に前記高温熱源流体を流し、前記予備の低温流体配管に前記低温冷却流体を流すことを含む
ことを特徴とする熱電発電方法。
A plurality of thermoelectric conversion modules that generate power due to a temperature difference, a high-temperature fluid pipe that is disposed in contact with the high-temperature surface side of the thermoelectric conversion module and through which a high-temperature heat source fluid flows, and a low-temperature cooling that is disposed in contact with the low-temperature surface side of the thermoelectric conversion module A low-temperature fluid pipe through which a fluid flows, a high-temperature side valve for adjusting the flow rate of the high-temperature heat source fluid flowing through the high-temperature fluid pipe, and the low-temperature fluid pipe through which the fluid flows. A low-temperature side valve for adjusting the flow rate of the low-temperature cooling fluid flowing through the auxiliary high-temperature fluid piping that does not flow the high-temperature heat source fluid and the low-temperature cooling fluid when the amount of power generated by the thermoelectric conversion module satisfies a predetermined condition; A method used in a thermoelectric power generation system having spare cryogenic fluid piping,
Obtaining physical quantities of a high-temperature heat source fluid flowing through the high-temperature fluid piping and a low-temperature cooling fluid flowing through the low-temperature fluid piping;
When the acquired physical quantity does not satisfy a predetermined condition for performing a predetermined amount of power generation by the thermoelectric conversion module, the high temperature side valve and the low temperature side so that the power generation amount by the thermoelectric conversion module satisfies a predetermined condition Control the opening and closing of the valve,
Based on the acquired physical quantity, estimate the amount of power generated by the thermoelectric conversion module,
To perform the control, due to that the difference between the temperature of the temperature and the cryogenic cooling fluid in the high-temperature heat source fluid does not satisfy a predetermined condition, the power generation amount of the estimated does not satisfy a predetermined condition, also The flow rate of the high temperature heat source fluid and the low temperature cooling fluid does not decrease even when the number of the high temperature fluid piping and the low temperature fluid piping through which the high temperature heat source fluid and the low temperature cooling fluid flow increases. In order for the estimated power generation amount to satisfy the predetermined condition, the high-temperature heat source fluid is allowed to flow through the spare high-temperature fluid pipe while the high-temperature side valve and the low-temperature side valve are opened, and the spare low-temperature fluid pipe is A thermoelectric power generation method comprising flowing a low-temperature cooling fluid.
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