JP2010182868A - 電力回生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱発生素子の発熱量や装置の冷却能力に応じて熱発電素子を増やし、発熱量が大きい場合でも熱発電を行うことが可能な電力回生装置を提供する。
【解決手段】熱発電素子２をＬＳＩ（熱発生素子）１の外部に配置し、且つ、熱発生素子１と放熱器３との間に配置する。熱発電素子２によって発電された出力電圧を昇圧回路１９で昇圧し、昇圧回路１９の出力電圧が所定電圧以上の場合には昇圧回路１９の出力電圧を負荷に供給し、所定電圧以下の場合にはｙ主電源（電源供給装置）２３の出力電圧を負荷に供給する。また、熱発電素子２を複数配置することで、熱抵抗を小さくし、冷却能力を確保する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＳＩ等の熱発生素子の熱を利用して熱発電を行い、駆動電力として回生する電力回生装置に関するものである。

サーバ装置等で使用されるＬＳＩは年々高速化が進み、消費電力は増大する一方である。データセンターの様な多数台のサーバ装置の運用者にとっては、その電力コストの増加は大きな負担となっている。また、ＬＳＩの消費電力の増大は発熱量の増加を伴う。従来はＬＳＩの発熱はサーバ装置の外にそのまま排出していたため、ＬＳＩの消費電力増大はサーバ装置からの廃熱の増加にも繋がる。即ち、サーバ装置を設置するフロアの冷房コストも、併せて増加することを意味している。

そこで、ＬＳＩ等の発熱を利用して熱発電を行うことで熱エネルギーを再利用する技術が知られている。例えば、特開２００７−２９９９２２号公報には、デジタル回路の動作時に発生する熱を利用（回生）して発電する熱発電素子を用いて、アナログ回路に電力を供給することが記載されている（特許文献１）。

なお、その他に廃熱を利用して発電を行う技術としては、特許文献２乃至４に記載されたものがある。

特開２００７−２９９９２２号公報 特開２００３−２７４６８０号公報 特開平１０−２９６６７８号公報 特開平０９−０１７９２６号公報

特許文献１の半導体装置では、半導体集積回路と放熱板との間に熱発電素子が配置されているため、ＬＳＩ内に有する以上に熱発電素子を持つことができない。従って、熱発電素子には熱抵抗があるため、冷却能力が低下し、発熱量の大きいサーバ装置のＬＳＩ等には使用できないことがある。

本発明の目的は、熱発生素子の発熱量や装置の冷却能力に応じて熱発電素子を増やすことができ、発熱量が大きい場合でも熱発電を行うことが可能な電力回生装置を提供することにある。

本発明は、熱発生素子の外部に配置され、且つ、前記熱発生素子と放熱器との間に配置された熱発電素子と、前記熱発電素子によって発電された出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧以上の場合には当該昇圧回路の出力電圧を負荷に供給し、所定電圧以下の場合には主電源の出力電圧を負荷に供給するように制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、熱発生素子の外部に配置され、且つ、前記熱発生素子と放熱器との間に配置された熱発電素子と、前記熱発電素子によって発電された出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を降圧し、予め設定された一定の出力電圧に制御する第１の降圧回路と、主電源の出力電圧を降圧し、予め設定された一定の出力電圧に制御する第２の降圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧以上の場合には前記第１の降圧回路の出力電圧を負荷に供給し、所定電圧以下の場合には前記第２の降圧回路の出力電圧を負荷に供給するように制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、熱発生素子の発熱を熱発電によって電力に変換し、その電力を装置の駆動電力として回生することにより、装置の消費電力の削減と、設置フロアの冷房コストの削減を併せて実現することができる。

また、熱発生素子の発熱量や装置の冷却能力に応じて熱発電素子を増やすことができ、発熱量に対して必要となる冷却能力に応じて複数の熱発電素子を配置することが可能となる。そのため、熱抵抗を小さくでき、冷却能力を確保でき、発熱量の大きいサーバ装置のＬＳＩ等にも使用することができる。

本発明に係る電力回生装置の概要を示すブロック図である。 熱発電素子が温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する仕組みを説明する図である。 本発明に係る電力回生装置の一実施例を示すブロック図である。 図３の電力回生回路の一例を示すブロック図である。 図４の電力回生回路の具体的な回路例を示す回路図である。 本発明に係る電力回生回路の他の例を示すブロック図である。 図６の電力回生回路の具体的な回路例を示す回路図である。 図７の降圧回路を示す回路図である。

次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る熱発電による電力回生装置の概要を説明するための概略図である。図中１は熱発生素子であるＬＳＩ、２は熱発電素子、３は放熱器である。ＬＳＩ１と放熱器３との間に熱発電素子２が挟み込まれている。熱発電素子２からの電圧出力はケーブル４を介して電力回生回路５に送られる。

電力回生回路５は、熱発電素子２からの電圧出力をサーバ装置の回路基板を動作させるために必要な直流電圧に変換し、電源配線６を介してサーバ装置の回路基板に供給する。電力回生回路５の具体的な構成については後述する。サーバ装置は図示していないが、ＬＳＩ１の熱を利用して発電された電力を必要な電力の一部として使用する。熱発生素子としてＬＳＩを挙げているが、本発明はこれに限ることはない。

図２は熱発電素子２が温度差により熱エネルギーを電気エネルギーに変換する仕組みを説明する図である。Ｐ型半導体７とＮ型半導体８は電極９で繋がっている。一方、それぞれの半導体の反対側は、Ｐ型半導体７は電極１０に、Ｎ型半導体８は電極１１に繋がっている。それぞれ、電極９が高温側熱源１２（ＬＳＩ１に相当）に、電極１０と電極１１が低温側の放熱器（放熱器３に相当）１３に接することで、負荷１４に電流１５が流れる。これはゼーベック効果として知られている。

図３は本発明に係る電力回生装置の一実施例を示す構成図である。本実施例では、熱発電素子２をLSI（半導体装置）１の外部に持っている。即ち、発熱量の大きいサーバ装置用のLSI（半導体装置）において、その発熱量に対して必要とする冷却能力に応じて図３に示すように複数個の熱発電素子２を配置することで、熱抵抗を小さくし、冷却性能を確保するものである。

図３の構成について説明する。ＬＳＩ１はヒートスプレッダ４１の一方の面に密着して取り付けられ、ヒートスプレッダ４１の他方の面には複数の熱発電素子２が密着して取り付けられている。ＬＳＩ１の発熱による熱エネルギーは、まず、ヒートスプレッダ４１に伝えられる。ヒートスプレッダ４１の面積はＬＳＩ１の放熱板の面積より広くても良い。その際、熱エネルギーをヒートスプレッダ４１に満遍なく分散させるため、熱エネルギーの移動にヒートパイプ４２を使用しても良い。

ヒートスプレッダ４１の熱エネルギーは、複数個の熱発電素子２に伝えられる。この時、熱発電素子２以外に熱エネルギーが逃げてしまわないようにヒートスプレッダ４１の周囲を断熱材４３で囲むのが望ましい。熱発電素子２の他方側は放熱器３に密着して取り付けられている。

熱発電素子２は、熱エネルギーの一部を電気エネルギーに変換しつつ、その熱伝導性によって残りの熱エネルギーは放熱器３に伝えられる。複数の熱発電素子２はケーブル４によって直列に接続され、これら複数の熱発電素子２で発電された電力はケーブル４を通して電力回生回路５に送られる。

電力回生回路５は、後述するように熱発電素子２からの電力を主電源の電力の一部として肩代わりするように電力回生を行い、電力回生回路５からの電力は電源配線６を通して図示しないサーバ装置に供給される。なお、放熱器３は図示しない強制空冷機構もしくは液冷機構によってサーバ装置の設置環境温度に限りなく近づくように十分な冷却がされるものとする。

ここで、熱発電素子２はヒートスプレッダ４１と放熱器３との間に複数個配置されているが、その数は以下の様に求められる。まず、式記号を以下の様に定義する。

Ｎ ： 熱発電素子２の数
Ｒ_ｈｔ： ヒートパイプ４２を含むヒートスプレッダ４１の熱抵抗
Ｒ_tc： 熱発電素子２の熱抵抗
Ｅ_ls： ＬＳＩ１の発熱による熱エネルギー
Ｅ_tc： 熱発電素子２によって変換される電気エネルギー
Ｔ_sv： サーバ装置の設置環境温度
Ｔ_{sv (max)}： サーバ装置の設置環境温度の上限
Ｔ_hs： 放熱器３の温度。但し、Ｔ_hs＝Ｔ_svとする。

Ｔ_ht： 熱発電素子２に接する面のヒートスプレッダ４１の温度
Ｔ_ls： ＬＳＩ１の温度
Ｔ_{ls (max)}： ＬＳＩ１の最大動作許容温度
この場合、以下の式が成り立つ。

Ｔ_ht−Ｔ_hs＝（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／Ｎ …（１）
Ｔ_ls−Ｔ_ht＝Ｅ_ls×Ｒ_ht …（２）
（１）式、（２）式から以下の式が成り立つ。

Ｔ_ls＝Ｔ_hs＋（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／Ｎ＋Ｅ_ls×Ｒ_ht …（３）
この時、Ｔ_hs＝Ｔ_svとすると、以下のとおりになる。

Ｔ_ls＝Ｔ_sv＋（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／Ｎ＋Ｅ_ls×Ｒ_ht …（４）
ここで、Ｔ_{sv (max)}のとき、Ｔ_lsはＴ_{ls (max)}を越えてはならないとすると、以下の通りになる。

Ｔ_{ls (max)}＞Ｔ_{sv (max)}＋（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／Ｎ＋Ｅ_ls×Ｒ_ht …（５）
従って、熱発電素子２の数Ｎは、以下の通りに求まる。

Ｎ＞（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／（Ｔ_{ls (max)}−Ｔ_{sv (max)}−Ｅ_ls×Ｒ_ht） …（６）
本実施例では、このようにＬＳＩ１の発熱量やサーバ装置の冷却能力に応じて熱発電素子を増やすことが可能となる。そのため、複数の熱発電素子２を用いて熱抵抗を小さくすることにより冷却能力を確保でき、発熱量の大きいサーバ装置用のＬＳＩ等に対しても使用が可能となる。

図４は図３の電力回生回路５の一例を示すブロック図である。図３の熱発電素子２からの直流電圧出力は図４の熱発電素子出力１６に対応する。電源制御回路１７は電源オン信号１８に応じて熱発電素子出力１６を昇圧回路１９に出力する。昇圧回路１９は熱発電素子出力１６を昇圧する回路である。

保護回路２１は昇圧回路１９の出力を監視し、予め設定された一定電圧を超えたら昇圧回路１９の動作を停止させる。電力回生制御回路２０は昇圧回路１９の出力電圧がサーバ装置を動作させる一定電圧になると、サーバ装置に直流電圧を出力するように制御を行う回路である。

電源供給装置２３は商用電源２２の交流電圧を一定の直流電圧に変換し、サーバ装置に供給する主電源であり、電源オン信号１８により起動する。本実施例では、ＬＳＩ１の熱を熱発電素子２を用いて電気エネルギーに変換し、電力回生回路５によりサーバ装置に必要な電圧出力に変換し、主電源である電源供給装置２３の電力の一部を肩代わりするものである。

動作を説明すると、まず、熱発電素子出力１６は電源制御回路１７に入力され、電源オン信号１８が電源制御回路１７に入力されると、熱発電素子出力１６が電源制御回路１７から昇圧回路１９に供給される。熱発電素子出力１６は昇圧回路１９で昇圧され、電力回生制御回路２０に入力される。昇圧された電圧は保護回路２１によって監視されており、昇圧回路１９の出力電圧が一定電圧以上上昇した場合には、昇圧回路１９の動作を停止させる。

電力回生制御回路２０は、昇圧回路１９で昇圧された電圧がサーバ装置の回路基板を動作させるために必要な直流電圧に達すると、直流電圧出力２４として出力する。直流電圧出力２４は、電源供給装置２３から出力される直流電圧出力と共有され、電源配線６を介してサーバ装置の回路基板に供給される。

即ち、電源供給装置２３と電力回生回路５はダイオードを介して接続されており、通常、主電源である電源供給装置２３から負荷であるサーバ装置に対して電力を供給している。その際、電力回生回路５の出力電圧が一定値以上に達すると、サーバ装置に対して電力回生回路５から電力が供給され、主電源である電源供給装置２３の出力電力の一部を肩代わりする。

図５は図４の電力回生回路５の具体的な回路例を示す回路図である。以下、簡単に説明する。電源制御回路１７は電源オン信号１８が入力されると、出力段のトランジスタがオンし、熱発電素子出力１６を昇圧回路１９に供給する。電源供給装置２３も電源オン信号１８により起動する。

昇圧回路１９は、発振回路４４、出力段のＦＥＴ４７、コンデンサ４５、４９或いはインダクタ４６、ダイオード４８等から構成されている。昇圧回路１９の構成や動作については詳しく後述する。

保護回路２１は昇圧回路１９の出力電圧を監視するコンパレータや抵抗等からなる回路を有しており、昇圧回路１９の出力電圧が一定値以上の電圧値になると、コンパレータの出力により昇圧回路１９のＦＥＴ４７をＯＦＦし、昇圧回路１９の動作を停止させる。電力回生制御回路２０は昇圧回路１９の出力電圧を監視するコンパレータや抵抗等からなる回路を有し、昇圧回路１９の出力電圧がサーバ装置の回路基板を動作させるために必要な直流電圧になると、出力段のトランジスタがオンし、ダイオードを介してサーバ装置に供給する。

次に、昇圧回路１９の構成や動作を図５を用いて説明する。電源制御回路１７からの入力電圧（熱発電素子出力）は入力コンデンサ４５によって安定化され、まず、始めに発振回路４４の出力がＬｏｗにあるとき、インダクタ４６とダイオード４８を経由して出力コンデンサ４９が充電され、入力電圧のレベルまで上昇する。

発振回路４４の出力がＨｉｇｈになるとＦＥＴ（電解効果トランジスタ）４７はＯＮになり、インダクタ４６に電流がグランドに向けて流れ続け、電力が蓄えられる。ここで、発振回路４４の出力がＬｏｗになるとＦＥＴ４７はＯＦＦになるため、インダクタ４６に蓄えられた電力は出力コンデンサ４９に対して電位差として現れる。この時、この電位差が出力コンデンサ４９に充電されている電圧に対して加算されて出力電圧となることから、出力電圧は入力電圧よりも上昇する。

なお、保護回路２１からの制御信号をＬｏｗにすることで発振回路４４の出力に拠らず、ＦＥＴ４７をＯＦＦにすることができ、必要以上にインダクタ４６に電流を流して電力が蓄えられることを止め、出力電圧が上昇し過ぎることを防ぐことが出来る。

本実施例では、ＬＳＩ１からの発熱による熱エネルギーを複数の熱発電素子２によって電気エネルギーに変換し、電力回生回路５を介して直流電圧出力２４をサーバ装置の回路基板に送ることで、電源供給装置２３からの直流電圧出力２４の一部を肩代わりすることができる。

そのため、電源供給装置２３に送られる交流電源２２の電流を抑えることができ、サーバ装置を動作させるために必要な消費電流を抑えることができる。更に、放熱器３から大気に放出される熱量を削減することができる。即ち、サーバ装置を設置する環境の冷却を容易にし、総じて、サーバ装置を運用するために必要なコストを削減することが可能となる。

また、熱発電素子２をＬＳＩ（半導体装置）１の外部に持つため、ＬＳＩ１の発熱量やサーバ装置の冷却能力に応じて熱発電素子を増やすことが可能となる。即ち、発熱量に対して必要となる冷却能力に応じて複数の熱発電素子を配置することが可能となるため、熱抵抗を小さくでき、冷却能力を確保することができる。よって、発熱量の大きいサーバ装置のＬＳＩにも使用することができる。

図６は本発明に係る電力回生回路５の他の実施例を示すブロック図である。図６では図４と同一部分には同一符号を付している。ＬＳＩ１の熱エネルギーを複数の熱発電素子２を用いて発電する構成は図３と同様である。図３に示す熱発電素子２からの熱発電素子出力１６は電源制御回路１７に入力される。電源オン信号１８が電源制御回路１７に入力されると、電源制御回路１７に入力された熱発電素子出力１６は昇圧回路１９に供給される。また、電源オン信号１８は電源供給装置２３にも入力され、電源供給装置２３が起動する。

熱発電素子出力１６は昇圧回路１９で昇圧され、昇圧回路１９によって昇圧された出力電圧は降圧回路Ａ３１に入力される。昇圧回路１９によって昇圧された電圧は保護回路２１によって監視されており、一定電圧以上に上昇した場合には昇圧回路１９の動作を停止させることができる。降圧回路Ｂ３２には主電源である電源供給装置２３からの一次直流電圧入力３５が入力される。降圧回路Ａ３１と降圧回路Ｂ３２は同等な回路であるが、構成や動作については詳しく後述する。

電力制御回路２９は昇圧回路１９の出力電圧を監視しており、その出力電圧に応じて降圧回路Ａ３１と降圧回路Ｂ３２が切り換えられる。即ち、昇圧回路１９によって昇圧された電圧が降圧回路Ａ３１が必要とする電圧に達していない場合には降圧回路Ｂ３２に切り換えられ、降圧回路Ｂ３２から電源配線６を介して負荷のサーバ装置に二次直流電圧出力３６として供給される。降圧回路Ａ３１が必要とする電圧に達している場合には降圧回路Ａ３１に切り換えられ、降圧回路Ａ３１から負荷のサーバ装置に二次直流電圧出力３６として供給される。

なお、反転回路３９、ＯＲ回路３３、基準電圧３７、帰還電圧３８、発振回路４０等は図７の回路で説明する。

図７は図６の電力回生回路５の具体的な回路例を示す。図７では図５、図６と同一部分には同一符号を付している。即ち、電源制御回路１７、昇圧回路１９、保護回路２１、交流電源２２、電源供給装置２３等は図５のものと同様である。電力制御回路２９の出力は反転回路３９に出力され、電力制御回路２９の出力に応じて降圧回路Ａ３１と降圧回路Ｂ３２が切り換えられる。

図８は図７の降圧回路Ａ３１とＢ３２の構成を示す。降圧回路Ａ３１と降圧回路Ｂ３２は基本的には同等の降圧回路であり、昇圧回路１９や電源供給装置２３の出力電圧を降圧し、一定の電圧値に制御する。図８を用いて降圧回路５０の構成や動作について説明する。

Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴドライブ回路５３の出力をＨｉｇｈに、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴドライブ回路５４の出力をＬｏｗにすると、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）５１がＯＮし、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）５２がＯＦＦになる。この時、入力電圧がＵｐｐｅｒ−ＦＥＴ５１を通ってインダクタ５５に印加され、コンデンサ５６が充電され出力電圧は上昇する。

続いて、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴドライブ回路５３の出力をＬｏｗに、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴドライブ回路５４の出力をＨｉｇｈにすると、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴ５１はＯＦＦし、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴ５２はＯＮとなる。この時、入力電圧からの電流は遮断されるものの、インダクタ５５に蓄えられた電力により電流が流れ続ける。

インダクタ５５からの電流が減少し、コンデンサ５６から放電が始まって出力電圧が低下し規定された電圧を下回ると、再び、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴ５１がＯＮし、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴ５２がＯＦＦして入力電圧はインダクタ５５に印加される。以上の動作を繰り返すことで、出力電圧を規定された電圧に維持することが出来る。

Ｄｕｔｙ比生成回路５７は、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴ５１とＬｏｗｅｒ−ＦＥＴ５２のＯＮ／ＯＦＦ時間を調整する回路であり、その周期は制御信号（パルス）の周波数によって定義され、Ｄｕｔｙ比は基準電圧３７に対する帰還電圧３８によって調整される。なお、制御信号（パルス）をＨｉｇｈに固定すると、Ｕｐｐｅｒ−ＦＥＴ５１はＯＦＦし、Ｌｏｗｅｒ−ＦＥＴ５２はＯＮで固定され、降圧回路５０の動作は停止する。

図７に示す降圧回路Ａ３１と降圧回路Ｂ３２との違いは、図８の降圧回路５０に対して入力電圧として昇圧回路１９の出力電圧が入力されているのが降圧回路Ａ３１であり、入力電圧として電源供給装置２３からの一次直流電圧３５が入力されているのが降圧回路Ｂ３２である。

ここで、図７の電力回生制御回路２９の出力がＨｉｇｈのときには、反転回路３９の出力はＬｏｗとなり、ＯＲ回路３３によって発振回路４０のパルス信号が降圧回路Ａ３１の制御信号（パルス）として入力され、降圧回路Ａ３１が動作する。この時、降圧回路Ｂ３２の制御信号（パルス）はＯＲ回路３３によってＨｉｇｈ固定となるため、降圧回路Ｂ３２の回路動作は停止する。

一方、電力回生制御回路２９の出力がＬｏｗのときには、反転回路３９の出力はＨｉｇｈとなり、降圧回路Ａ３１の制御信号（パルス）はＯＲ回路３３によってＨｉｇｈ固定となるため、降圧回路Ａ３１の回路動作は停止する。この時、降圧回路Ｂ３２の制御信号（パルス）には、ＯＲ回路３３によって発振回路４０のパルス信号が入力され、降圧回路Ｂ３２が動作する。

図８の降圧回路５０に対して基準電圧を生成するのが、図７に示す基準電圧３７の回路である。一例として、ツェナー・ダイオードにより基準電圧を生成する回路を示す。ツェナー・ダイオードによって生成される電圧の種類は限られているため、設定すべき出力電圧に基準電圧を選択できない場合、設定すべき出力電圧のときの帰還電圧が基準電圧と等しくなるように出力電圧から帰還電圧に変換するのが、図７に示す帰還電圧３８の回路である。

図４や図５の実施例で説明した回路では、部品点数が少なく効率が高いという特徴があるが、熱発電素子２の出力電圧を昇圧してダイオード間の電位差によって直流電圧出力に流し込むため、電圧の精密な制御が難しいという難点がある。

一方、図６、図７、図８で説明した実施例では、熱発電素子２の出力を一旦昇圧した後、降圧回路によって電圧を精密に制御することが可能となる。また、熱発電素子２の出力が不足して出力電圧を維持できない場合には、降圧回路を切り換えて電源供給装置２３からの安定した電圧を降圧して出力電圧を維持することが可能となる。

なお、図５、図７や図８に示す回路は一例であり、これ以外に様々な回路を用いても良いことは言うまでもない。

本発明は、サーバ装置のＣＰＵ（中央演算処理装置）だけでなく、熱を発生するすべての熱発生素子の発熱を利用して電気エネルギーに変換し、サーバ装置等の電力の一部を肩代わりすることができる。

１ ＬＳＩ
２ 熱発電素子
３ 放熱器
４ ケーブル
５ 電力回生回路
６ 電源配線
１６ 熱発電素子出力
１７ 電源制御回路
１８ 電源オン信号
１９ 昇圧回路
２０、２９ 電力回生制御回路
２１ 保護回路
２２ 交流電源
２３ 電源供給装置
３１ 降圧回路Ａ
３２ 降圧回路Ｂ
３３ ＯＲ回路
３７ 基準電圧
３８ 帰還電圧
３９ 反転回路
４０ 発振回路

Claims (7)

1. 熱発生素子の外部に配置され、且つ、前記熱発生素子と放熱器との間に配置された熱発電素子と、
   前記熱発電素子によって発電された出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧以上の場合には当該昇圧回路の出力電圧を負荷に供給し、所定電圧以下の場合には主電源の出力電圧を負荷に供給するように制御する制御回路と、
   を備えたことを特徴とする電力回生装置。
2. 熱発生素子の外部に配置され、且つ、前記熱発生素子と放熱器との間に配置された熱発電素子と、
   前記熱発電素子によって発電された出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力電圧を降圧し、予め設定された一定の出力電圧に制御する第１の降圧回路と、
   主電源の出力電圧を降圧し、予め設定された一定の出力電圧に制御する第２の降圧回路と、
   前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧以上の場合には前記第１の降圧回路の出力電圧を負荷に供給し、所定電圧以下の場合には前記第２の降圧回路の出力電圧を負荷に供給するように制御する制御回路と、
   を備えたことを特徴とする電力回生装置。
3. 前記熱発生素子の熱はヒートスプレッダを介して前記熱発電素子に伝えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力回生装置。
4. 前記ヒートスプレッダ内にヒートパイプが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電力回生装置。
5. 前記ヒートスプレッダの外周は断熱材で覆われていることを特徴とする請求項３に記載の電力回生装置。
6. 前記放熱器は、強制冷却されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力回生装置。
7. 前記熱発電素子の数Ｎは、
   前記ヒートスプレッダの熱抵抗をＲ_ｈｔ、
   前記熱発電素子の熱抵抗をＲ_tc、
   前記熱発生素子の発熱による熱エネルギーをＥ_ls、
   前記熱発電素子によって変換される電気エネルギーをＥ_tc、
   装置の設置環境温度の上限をＴ_{sv (max)}、
   前記熱発生素子の最大動作許容温度をＴ_{ls (max)}、とする場合、
   Ｎ＞（Ｅ_ls−Ｅ_tc）×Ｒ_tc／（Ｔ_{ls (max)}−Ｔ_{sv (max)}−Ｅ_ls×Ｒ_ht）であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電力回生装置。

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