JP2609869B2 - Thermoelectric generator - Google Patents

Thermoelectric generator

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JP2609869B2
JP2609869B2 JP62207306A JP20730687A JP2609869B2 JP 2609869 B2 JP2609869 B2 JP 2609869B2 JP 62207306 A JP62207306 A JP 62207306A JP 20730687 A JP20730687 A JP 20730687A JP 2609869 B2 JP2609869 B2 JP 2609869B2
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thermoelectric
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勇鋼 森
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株式会社ユーコー企画
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects

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  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱電発電装置に係り、特にその吸熱部およ
び放熱部の相関構造に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermoelectric generator, and more particularly to a correlation structure between a heat absorbing portion and a heat radiating portion.

〔従来技術およびその問題点〕[Prior art and its problems]

近年における世の中のライト感覚志向、ソフト感覚志
向がアウトドウの世界にも反映してきており、アウトド
アはスポーツからレジャーへと移行していく傾向にあ
る。
In recent years, the sense of light and the sense of softness in the world have been reflected in the world of outdo, and the outdoor tends to shift from sports to leisure.

「より高く、より困難を目指す」というスポーツアル
ピニズムを信じ、高峰を目指す1部の人々を除いて、多
くの人は、日常生活の延長としてアウトドアライフを楽
しむようになってきている。
Except for some people who believe in sports alpinism of "Aiming for higher and more difficult", many people are increasingly enjoying outdoor life as an extension of daily life, except for some who aim for high peaks.

このような変化に伴ない、テレビもアウトドア用品と
しての地位を築きつつある。そこで問題となるのが電源
である。液晶を用いたカラーテレビは、使用電力量が多
く、乾電池を用いた場合、数時間しか使用できないため
度々とり変えなければならず、コストが高い上交換用の
乾電池の運搬も容易ではなくまた、長期の保存による乾
電池の劣化も問題となっていた。そこで、太陽電池を用
いたものも提案されてはいるが、夜間の使用は不可能で
あり、特にナイター鑑賞を楽しみたい人々には役立た
ず、依然として問題を残していた。
With these changes, televisions are also establishing themselves as outdoor products. The problem is the power supply. Color TVs that use liquid crystals use a lot of power, and when using dry batteries, they can only be used for a few hours, so they have to be replaced frequently, and the cost is high and it is not easy to carry replacement dry batteries. Deterioration of dry cells due to long-term storage has also been a problem. Therefore, although a device using a solar cell has been proposed, it cannot be used at night, and it is not useful especially for people who want to enjoy watching night games, and still has a problem.

一方、ろうそくをはじめ、天然ガス、石炭等の化石燃
料は、長期にわたる保存にも劣化することなく、いつで
もどこでも使用可能であることから、アウトドア用のみ
ならず、災害等の緊急時用燃料としても見直されてきて
いる。
On the other hand, since fossil fuels such as candles, natural gas, and coal can be used anytime and anywhere without deteriorating even for long-term storage, they can be used not only as outdoor fuel but also as emergency fuel for disasters, etc. It is being reviewed.

ところで、熱エネルギーを用いて発電を行なうもの
に、ゼーベック効果を用いた熱電発電素子がある。これ
は、PN素子対の両端の温度差に応じて起電力を生起する
ものであり、小さな熱源から起電力を生起せしめるため
には、吸熱および放熱を良好にし両端の温度差をできる
限り大きくするようにしなければならない。
By the way, there is a thermoelectric power generation element using the Seebeck effect as an element that generates electric power by using thermal energy. This is to generate an electromotive force in accordance with the temperature difference between both ends of the PN element pair.In order to generate an electromotive force from a small heat source, heat absorption and heat radiation are made good and the temperature difference between both ends is made as large as possible. Must be done.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、ようそ
くやガスランプ等の化石燃料による小さな熱源を用いて
熱電発電を効率良く行なうことのできる熱電発電装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric power generation device capable of efficiently performing thermoelectric power generation using a small heat source of fossil fuel such as candles and gas lamps.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

そこで、本発明では、熱電発電素子のPN素子対を挟む
ように相対向して配設せしめられた第1および第2の熱
交換基板の外方に夫々、流路が互いに平行となるように
構成せしめられた第1および第2のフィンを熱接触せし
めると共に、高温側の第1のフィンの近傍に熱源を配置
し更に低温側の第2のフィンの近傍にファンを配設せし
めるようにしている。
Therefore, in the present invention, the flow paths are parallel to each other outside the first and second heat exchange substrates disposed opposite to each other so as to sandwich the PN element pair of the thermoelectric generator. The first and second fins thus configured are brought into thermal contact with each other, a heat source is arranged near the first fin on the high temperature side, and a fan is arranged near the second fin on the low temperature side. I have.

〔作 用〕(Operation)

上記構成によれば、吸熱フィンとして作用する第1の
フィンでは熱源からの熱流による熱は第1の熱交換基板
に伝達せしめられる一方、流路に沿って流れ、流路の方
向を維持しつつ放出せしめられる。
According to the above configuration, in the first fin acting as the heat-absorbing fin, the heat generated by the heat flow from the heat source is transferred to the first heat exchange substrate, while flowing along the flow path while maintaining the direction of the flow path. It is released.

また、放熱フィンとして作用する。第2のフィンの流
路には、ファンによって対流を促進せしめられた新しい
冷却空気が第2の熱交換基板の熱を奪ってこれを冷却せ
しめる一方、流路に沿って流れ、流路の方向を維持しつ
つ放出せしめられる。
In addition, it acts as a radiation fin. In the flow path of the second fin, new cooling air whose convection is promoted by the fan removes heat from the second heat exchange substrate and cools it, while flowing along the flow path, the direction of the flow path. Can be released while maintaining

ここで第1のフィンから放出された熱い空気は第2の
フィンから放出される強い空気の流れによって水平方向
に遠く放散されるので、第2のフィンを冷却する空気と
しては、第1のフィンで受ける熱源からの上昇気流の影
響を受けない。
Here, the hot air released from the first fin is radiated far away in the horizontal direction by the strong air flow released from the second fin. Therefore, the air for cooling the second fin is the first fin. Not affected by updrafts from heat sources.

従って、下方からの加熱気流は上方からの冷却空気に
混ざり合うことがなく、互いに影響しあうことがないた
め効率良く、温度差を与えることができる。
Therefore, the heating airflow from below does not mix with the cooling air from above and does not affect each other, so that the temperature difference can be efficiently provided.

従って、熱電発電素子の第1および第2の熱交換基板
の温度差を大きくすることができ、交換効率が高められ
るため、小さな熱源で大きな起電力を得ることが可能と
なる。
Therefore, the temperature difference between the first and second heat exchange substrates of the thermoelectric power generation element can be increased and the exchange efficiency can be improved, so that a large electromotive force can be obtained with a small heat source.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明実施例の液晶カラーテレビ用の自家
発電装置付ランプを示す図、第2図は、その熱電発電部
を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a lamp with an in-house power generator for a liquid crystal color television according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a thermoelectric power generation section thereof.

この自家発電装置付ランプは、野外用に用いられるも
のでガスカートリッジ11を用いたガスランプからなるラ
ンプ部10と、この上方に配設せしめられた熱電発電部20
とから構成されており、ガスランプの点灯による発熱を
利用して熱電発電を行ない、これを液晶カラーテレビの
電源として用いるようにしたものである。
This lamp with an in-house power generator is used for outdoor use, and includes a lamp section 10 including a gas lamp using a gas cartridge 11, and a thermoelectric generator section 20 disposed above the lamp section 10.
The thermoelectric generator generates heat using the heat generated by the lighting of the gas lamp, and uses it as a power source for a liquid crystal color television.

ランプ部10は、ガスカートリッジ11とその上方に装着
せしめられた燃焼発光部12と燃焼発光部12の周りにとり
つけられたほや13とから構成されている。
The lamp unit 10 includes a gas cartridge 11, a combustion light emitting unit 12 mounted thereon, and a burner 13 mounted around the combustion light emitting unit 12.

熱電発電部20は、ランプ部10を囲むように配設せしめ
られた支持台21と、ランプ部10の上方に配設せしめら
れ、ランプ部からの燃焼熱を受け、加熱せしめられつつ
熱流を側方に導出すべく、水平方向に流路を形成してな
る第1のフィン22と、該第1のフィンの流路と平行な流
路を形成してなる第2のフィン23と、これら第1および
第2のフィン22,23の間に挟持せしめられた熱電発電モ
ジュール30と、熱電発電モジュール30の出力に接続せし
められたコンバータ24と、第2のフィンの上方に配設せ
しめられたファン25とからなり、コンバータ24の出力
が、カラーテレビ(図示せず)の端子に接続されカラー
テレビを駆動すると共に、ファン25にも分枝されてファ
ンの駆動用電源としても用いられている。
The thermoelectric power generation unit 20 is provided with a support base 21 disposed so as to surround the lamp unit 10, and is disposed above the lamp unit 10, receives combustion heat from the lamp unit, and generates a heat flow while being heated. A first fin 22 having a flow path formed in the horizontal direction, a second fin 23 having a flow path parallel to the flow path of the first fin, and the second fin A thermoelectric power generation module 30 sandwiched between the first and second fins 22 and 23, a converter 24 connected to the output of the thermoelectric power generation module 30, and a fan disposed above the second fins. The output of the converter 24 is connected to a terminal of a color television (not shown) to drive the color television, and is also branched to the fan 25 to be used as a power source for driving the fan.

また、熱電発電モジュールは、第3図に示す如く、セ
ラミック基板等の放熱性の良好な絶縁性基板からなる第
1および第2の熱交換基板31,32間にこれに対して良好
な熱接触性をもつように多数個のテルル化ビスマス(Bi
2Te3)系熱電半導体からなるPN素子対33が挟持せしめら
れると共に各素子対33間は夫々、銅板等からなる第1お
よび第2の電極34,35によって直列接続せしめられて構
成されている。
In addition, as shown in FIG. 3, the thermoelectric generation module has a good thermal contact between the first and second heat exchange boards 31 and 32 made of an insulating board having a good heat dissipation property such as a ceramic board. Bismuth telluride (Bi
A PN element pair 33 made of 2 Te 3 ) -based thermoelectric semiconductor is sandwiched, and the element pair 33 is connected in series by first and second electrodes 34 and 35 made of a copper plate or the like. .

そして、電流とり出し用のリード36,37は、端部に位
置するPN素子対に接続された前記第1又は第2の電極に
接続されて側方に導出されており、夫々第1および第2
のフィンに接触せしめられた第1および第2の熱交換基
板31,32の温度差に応じて生ぜしめられる起電力がとり
出される。
Then, the leads 36, 37 for extracting current are connected to the first or second electrode connected to the PN element pair located at the ends and are led out to the side, and the first and the second electrodes, respectively. Two
The electromotive force generated according to the temperature difference between the first and second heat exchange substrates 31 and 32 brought into contact with the fins is extracted.

この自家発電装置付ランプによれば、ガスランプの火
災からの熱流が、上方の第1のフィン22に当たり、これ
に接触せしめられている第1の熱交換基板31を効率良く
加熱し、流路に沿って側方に流出する。この熱流は、第
1のフィンの流路の方向に沿って水平方向に流出する。
そして、この熱流Hはファン25によって生起せしめられ
た上方の新しい空気Nの放出後の流れに引き込まれなが
ら水平方向に放散するため、第2のフィン側の冷却空気
に熱流Hが混ざることがなく、放熱効果を促進せしめ
る。
According to this lamp with an in-house power generator, the heat flow from the fire of the gas lamp hits the upper first fin 22 and efficiently heats the first heat exchange substrate 31 brought into contact therewith, and Flows out sideways along. This heat flow flows out in the horizontal direction along the direction of the flow path of the first fin.
The heat flow H is horizontally drawn while being drawn into the flow of the new air N generated by the fan 25 after being discharged, so that the heat flow H is not mixed with the cooling air on the second fin side. , Promote heat dissipation effect.

このようにして、熱電発電モジュールの第1の熱交換
基板(高温側)と第2の熱交換基板(低温側)との温度
差を大きくすることができ、ガスランプの点灯中は、常
時6V程度の電圧を得ることが可能となる。
In this way, the temperature difference between the first heat exchange board (high temperature side) and the second heat exchange board (low temperature side) of the thermoelectric power generation module can be increased, and 6 V is constantly applied while the gas lamp is lit. It is possible to obtain a voltage of the order.

従来、カラーテレビを野外で鑑賞するには前述の如く
乾電池を用いていたが、数時間しか使用できず、度々と
り換えなければならず、コストが高い上、交換用の乾電
池の運搬も容易ではなかったが、これに対し、本発明の
自家発電装置付ランプによれば、ランプが点灯している
限り、連続してテレビ鑑賞をすることができる。
Conventionally, to watch a color TV outdoors, a dry battery was used as described above, but it can only be used for a few hours, it has to be replaced frequently, it is expensive, and it is not easy to transport replacement batteries. However, according to the lamp with a private power generator of the present invention, on the other hand, as long as the lamp is on, it is possible to continuously watch television.

また、ファンの駆動も熱電発電による出力を用いて行
なっているため、いかなる付加設備をも必要とすること
なく使用を続けることができる。
Further, since the fan is driven by using the output of thermoelectric power generation, the fan can be continuously used without any additional equipment.

このように、本発明実施例の自家発電装置付ランプ
は、ランプの点灯に伴って発生する熱エネルギーを用い
て、いつでもどこでも使用可能であり、特に液晶カラー
テレビ用の電源として有効である。
As described above, the lamp with the private power generator of the embodiment of the present invention can be used anytime and anywhere by using the thermal energy generated by the lighting of the lamp, and is particularly effective as a power source for a liquid crystal color television.

なお、実施例では放熱フィンの流路を左右に(水平方
向)に形成したが、放射状にしてもよい。この場合、第
1および第2のフィンの流路は必ずしも平行でなくとも
よく、流路を通過してきた空気の流出方向が同一である
ようにすることが大切である。
In addition, in the embodiment, the flow paths of the heat radiation fins are formed on the left and right (in the horizontal direction), but they may be formed in a radial shape. In this case, the flow paths of the first and second fins do not necessarily have to be parallel, and it is important that the outflow direction of the air passing through the flow paths is the same.

また、液晶カラーテレビのみならず、ラジオ等、他の
装置に電源としても使用可能であることはいうまでもな
い。
Needless to say, it can be used not only as a liquid crystal color television but also as a power source for other devices such as a radio.

更にまた、照明装置の光源としては、ガスランプの
他、ろうそく等他の化石燃料を用いてものも使用可能で
ある。
Furthermore, as a light source of the lighting device, a gas lamp or another fossil fuel such as a candle may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明してきたように、本発明の熱電発電装置によ
れば、熱電発電素子のPN素子対を挟むように相対向して
配設せしめられた熱交換基板に、流路からの流出方向が
互いに同一となるように構成されたフィンを接触せしめ
ると共に、放熱側のフィンの上方に、流路に対して回転
軸が垂直となるように、ファンを配設しているため、熱
流が強い冷気流が引き込まれて放散せしめられ、下方か
らの加熱気流が上方からの冷却空気に混じり合うことな
く、両熱交換基板の温度差を大きくすることができ、熱
交換効率が高く、小さな熱源でも使用可能なものを提供
することができる。
As described above, according to the thermoelectric power generation device of the present invention, the heat exchange substrates arranged to face each other so as to sandwich the PN element pair of the thermoelectric power generation element, the outflow direction from the flow path is mutually A cool air flow with a strong heat flow because the fins that are configured to be the same are brought into contact with each other and a fan is arranged above the heat radiation side fin so that the rotation axis is perpendicular to the flow path. Is drawn in and dissipated, the heating airflow from below does not mix with the cooling air from above, the temperature difference between both heat exchange boards can be increased, the heat exchange efficiency is high, and even a small heat source can be used We can provide you with

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明実施例の自家発電装置付ランプ、第2
図は同装置の熱電発電部を示す図、第3図は同熱電発電
モジュールを示す図である。 10……ランプ部、11……ガスカートリッジ、12……燃焼
発光部、13……ほや、20……熱電発電部、21……支持
台、22……第1のフィン、23……第2のフィン、24……
コンバータ、25……ファン、30……熱電発電モジュー
ル。
FIG. 1 shows a lamp with a private power generator according to an embodiment of the present invention,
The figure shows a thermoelectric power generation unit of the apparatus, and FIG. 3 shows the thermoelectric power generation module. Reference numeral 10: lamp unit, 11: gas cartridge, 12: combustion light emitting unit, 13: burner, 20: thermoelectric power generation unit, 21: support base, 22: first fin, 23: second 24 fins ...
Converter, 25 …… fan, 30 …… thermoelectric power generation module.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】PN素子対を、相対向して配設せしめられた
第1および第2の熱交換基板で挟み、両熱交換基板間に
温度差を生ぜしめることにより発電を行なうようにした
熱電発電素子と、 前記第1の熱交換基板に熱接触せしめられた第1のフィ
ンと、 前記第2の熱交換基板に熱接触せしめると共に、流路が
前記第1のフィンの流路からの流出方向と同一方向とな
るように配設せしめられた第2のフィンと、 水平におかれた前記第1のフィンの下方に配設せしめら
れた熱源と、 前記第2のフィンの上方に、該第2のフィンの流路に対
し回転軸が垂直となるように配設せしめられたファンと
を具備し、 前記熱源からの熱によって熱電発電を行なうようにした
ことを特徴とする熱電発電装置。
1. A PN element pair is sandwiched between first and second heat exchange substrates arranged to face each other, and a temperature difference is generated between the heat exchange substrates to generate power. A thermoelectric power generating element, a first fin that is in thermal contact with the first heat exchange substrate, and a second fin that is in thermal contact with the second heat exchange substrate, and a flow path from the flow path of the first fin. A second fin disposed so as to be in the same direction as the outflow direction; a heat source disposed below the first fin disposed horizontally; and a heat source disposed above the second fin. A fan disposed so that a rotation axis thereof is perpendicular to a flow path of the second fin, wherein thermoelectric power generation is performed by heat from the heat source. .
【請求項2】前記第1および第2のフィンは、断面くし
形をなすように、夫々互いに平行な複数の流路を具備し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
の熱電発電装置。
2. The first and second fins are provided with a plurality of flow paths which are parallel to each other so as to form a comb-shaped cross section. The thermoelectric power generator described.
【請求項3】前記第1および第2のフィンは、夫々放射
状に伸長する流路を具備してなることを特徴とする特許
請求範囲第(1)項記載の熱電発電装置。
3. The thermoelectric generator according to claim 1, wherein each of the first and second fins has a flow path that extends radially.
【請求項4】前記熱源は光をとり出すための光源である
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項乃至第
(3)項記載のいずれかに記載の熱電発電装置。
4. The thermoelectric generator according to claim 1, wherein said heat source is a light source for extracting light.
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