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公開番号2024157638
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072097
出願日2023-04-26
発明の名称熱電併給装置
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類H02N 11/00 20060101AFI20241031BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発電量を多くできる熱電併給装置を提供する。
【解決手段】熱電併給装置10aは、外部から熱を吸収する蒸発部221と蒸発部221において吸収した熱を外部に放出する凝縮部222とを備えるヒートパイプ22と、厚さ方向の両面に温度差が存在すると発電するように構成され一方の面がヒートパイプ22の凝縮部222の外周面の一部を覆うように配置される熱電変換モジュール30aと、内部に水を貯留可能に構成されヒートパイプ22の凝縮部222の外周面のうちの熱電変換モジュール30aが装着されない部分の少なくとも一部に直接に接触しており凝縮部222が発する熱を内部に貯留された水に伝達するように構成される挿入部411aが設けられるタンク本体41とを備える。
【選択図】図2B
特許請求の範囲【請求項１】
外部から熱を吸収する蒸発部と前記蒸発部において吸収した熱を外部に放出する凝縮部とを備えるヒートパイプと、
厚さ方向の両面に温度差が存在すると発電するように構成され、一方の面が前記ヒートパイプの前記凝縮部の外周面の一部を覆うように配置される熱電変換モジュールと、
内部に水を貯留又は流通可能に構成され、内部の水に前記凝縮部が放出する熱を伝達することができるように前記ヒートパイプが取り付けられた貯水部と、
を備える、熱電併給装置。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
請求項１に記載の熱電併給装置であって、
前記貯水部は、前記ヒートパイプの前記凝縮部の外周面のうちの前記熱電変換モジュールが接触しない部分の少なくとも一部に直接に接触しており前記凝縮部が発する熱を内部に貯留された水に伝達するように構成される受熱部を備える、熱電併給装置。
【請求項３】
請求項１またはは２に記載の熱電併給装置であって、
前記ヒートパイプの前記凝縮部の前記一部と前記熱電変換モジュールとの間に介在するように配置されており、前記ヒートパイプの前記凝縮部の前記一部に直接に接触する面と、前記熱電変換モジュールの前記一方の面に直接に接触する面と、を備える伝熱部材を備える、
熱電併給装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の熱電併給装置であって、
前記熱電変換モジュールの前記一方の面とは反対側の面に接触するように配置されており、前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材を備える、
熱電併給装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電併給装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される熱電併給装置は、ヒートパイプ式の真空集熱器により高温熱源からの輻射熱を不凍液に蓄熱し、蓄熱した不凍液を熱電変換部の高温側に循環させるとともに、冷水を熱電変換部の低温側に供給する。これにより熱電変換部での発電を行いつつ、熱電変換部の高温側から低温側に通過した熱と冷水との熱交換を行って湯を作り出すように構成される。このような熱電併給装置によれば、発電および湯の供給が可能になる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される構成では、熱電変換部の高温側に供給された熱のうち発電に供しない熱が冷水と熱交換することにより冷水が加熱されるため、熱交換器の効率が低くなる。すなわち、給湯性能が低下する。また、不凍液と水（湯）との温度差により発電する構成であるので、熱電変換部の高温側と低温側との温度差を大きくできないため、発電量を大きくできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－９０５２６号公報
【発明の概要】
【０００５】
（発明が解決しようとする課題）
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、給湯性能の低下を防止または抑制しつつ、発電量の増加を図ることができる熱電併給装置を提供することである。
【０００６】
（課題を解決するための手段）
前記目的を達成するため、本発明に係る熱電併給装置は、
外部から熱を吸収する蒸発部と前記蒸発部において吸収した熱を外部に放出する凝縮部とを備えるヒートパイプと、
厚さ方向の両面に温度差が存在すると発電するように構成され、一方の面が前記ヒートパイプの前記凝縮部の外周面の一部を覆うように配置される熱電変換モジュールと、
内部に水を貯留可能に構成され、
前記ヒートパイプの前記凝縮部の外周面のうちの前記熱電変換モジュールが接触しない部分の少なくとも一部に直接に接触しており前記凝縮部が発する熱を内部に貯留された水に伝達するように構成される受熱部が設けられる貯水部と、
を備える。
【０００７】
本発明によれば、ヒートパイプの凝縮部には熱電変換モジュールが装着されない部分が設けられるとともに、当該部分は貯水部の受熱部に直接に接触している。このため、ヒートパイプの凝縮部の当該部分から放出される熱は、熱電変換モジュールを経ずに貯水部の内部に貯留される（または貯水部の内部を流通する）水に伝達される。したがって、給湯性能の低下を防止または抑制できる（もしくは給湯性能の向上を図ることができる）。また、ヒートパイプの凝縮部の一部には熱電変換モジュールが装着される。このため、熱電変換モジュールはヒートパイプの凝縮部から放出される熱により発電する。このような構成によれば、貯水部に貯留される水（湯）の熱により発電する構成に比較して、発電量を増加させることができる。このように、本発明によれば、給湯性能の低下を防止または抑制しつつ、発電量の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１Ａは、第一実施形態に係る熱電併給装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。
図１Ｂは、第一実施形態に係る熱電併給装置の要部の構成を模式的に示す分解斜視図である。
図２Ａは、第一実施形態に係る熱電併給装置における集熱器の取り付け構造を示す図である。
図２Ｂは、第一実施形態に係る熱電併給装置における集熱器の取り付け構造を示す断面図である。
図３は、第二実施形態に係る熱電併給装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。
図４Aは、第二実施形態に係る熱電併給装置の集熱器の取り付け構造を示す図である。
図４Ｂは、第二実施形態に係る熱電併給装置の集熱器の取り付け構造を示す図である。
図５は、第三実施形態に係る熱電併給装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。
図６は、第三実施形態に係る熱電併給装置の集熱器の取り付け構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
図１Ａは、第一実施形態に係る熱電併給装置１０ａの要部の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、第一実施形態に係る熱電併給装置１０ａの要部の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂは、第一実施形態に係る熱電併給装置１０ａにおける集熱器２１の取り付け構造を示す図である。これらの図に示すように、第一実施形態に係る熱電併給装置１０ａは、複数の集熱器２１と、複数の熱電変換モジュール３０ａと、１基の貯湯タンク４０とを備える。
【００１０】
集熱器２１には、真空管ヒートパイプ式の集熱器（ヒートパイプ真空管と称されることもある）が適用される。集熱器２１は、ヒートパイプ２２と断熱容器２３とを備える（図２Ｂ参照）。ヒートパイプ２２は、内部に作動液が封入された長尺の筒状の部材であり、長尺方向の一方の端部側に蒸発部２２１が設けられ、他方の端部側に凝縮部２２２が設けられる。ヒートパイプ２２は、蒸発部２２１における作動液の気化と凝縮部２２２における作動液の液化とのサイクルにより、蒸発部２２１が外部から受けた熱を凝縮部２２２に移動させ、凝縮部２２２から外部に熱を放出するように構成される。断熱容器２３は、一端側が閉塞し他端側が開口する有底の筒状の構成を備える部材である。断熱容器２３は、外管とこの外管の内部に収容された内管とを備える二重管構造を有する。外管と内管との間の空間は略真空に保たれる。内管には図略の選択吸収膜が設けられる。選択吸収膜は、所定の波長域の電磁波の吸収率が高く、他の所定の波長域の電磁波の吸収率が低い（具体的には、可視～近赤外域で高い吸収率を持ち、赤外域で低い放射率を有する）膜である。このほか、断熱容器２３の内部には、選択吸収膜が発する熱をヒートパイプ２２に伝達するための伝熱フィン２４が収容される。また、断熱容器２３の開口部には、例えばシリコンなどにより形成されたプラグ２５が装着される。そして、ヒートパイプ２２は、蒸発部２２１が断熱容器２３の内部に収容され、凝縮部２２２が断熱容器２３の開口側の端部から断熱容器２３の外部に突出するように配置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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