JP2973681B2 - DC booster - Google Patents

DC booster

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JP2973681B2
JP2973681B2 JP4020328A JP2032892A JP2973681B2 JP 2973681 B2 JP2973681 B2 JP 2973681B2 JP 4020328 A JP4020328 A JP 4020328A JP 2032892 A JP2032892 A JP 2032892A JP 2973681 B2 JP2973681 B2 JP 2973681B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はP型およびN型の半導体
素子の接合面間に温度差を与えるとその接合面間に電圧
が発生するゼーベック効果を利用した熱電気発電装置な
どの主直流出力装置の直流出力電圧の昇圧に用いる直流
昇圧装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a main DC power source such as a thermoelectric generator utilizing the Seebeck effect in which a temperature difference is generated between the junction surfaces of P-type and N-type semiconductor elements, and a voltage is generated between the junction surfaces. The present invention relates to a DC booster used for boosting a DC output voltage of an output device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の直流昇圧装置が接続された
熱電気発電装置の回路図であり、15は熱電気発電装
置,20は直流昇圧装置を示す。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a circuit diagram of a thermoelectric generator connected to a conventional DC booster, wherein 15 is a thermoelectric generator and 20 is a DC booster.

【0003】まず、熱電気発電装置の原理および構造に
ついて説明する。図5は熱電気発電の原理を示す構成図
である。図5において、1はP型熱電素子,2はN型熱
電素子を示す。一般にP型およびN型の半導体素子の接
合面間に温度差を与えるとその接合面間に電圧が発生す
る。この効果はゼーベック効果と呼ばれ、ゼーベック効
果の大きい、例えばPbTeあるいはBi2 Te3 など
の半導体素子は特に熱電素子と称される。このP型熱電
素子1の一方の端面とN型熱電素子2の一方の端面は電
極3Hを介して接合され、この電極3Hは絶縁層4Hを
介して伝熱壁5Hに結合される。また、このN型熱電素
子2の他方の端面と、P型熱電素子1の他方の端面はそ
れぞれ電気的に分離された電極3Laおよび3Lbに接
合され、これら電極3La,3Lbは絶縁層4Lを介し
て伝熱壁5Lに結合される。高温熱源QH で伝熱壁5H
を加熱することにより、この伝熱壁5Hに接する接合面
(以下高温側接合面と称する)を加熱し、低温熱源QL
で伝熱壁5Lを冷却することにより、この伝熱壁5Lに
接する接合面(以下低温側接合面と称する)を冷却し、
これらの接合面間に温度差を与えると電極5La,5L
b間に電圧が発生し、これら電極から引き出された出力
端子P,N間に負荷6を接続すると電流Iが流れ電力が
供給される。なお、図5はP型およびN型熱電素子がそ
れぞれ1個の場合を示しているが、複数個のP型および
N型熱電素子をそれぞれ熱的に並列に電気的にP型とN
型を交互にして直列に接続することにより発生電圧が上
昇し高出力が得られる。
[0003] First, the principle and structure of a thermoelectric generator will be described. FIG. 5 is a configuration diagram showing the principle of thermoelectric power generation. In FIG. 5, 1 indicates a P-type thermoelectric element, and 2 indicates an N-type thermoelectric element. Generally, when a temperature difference is applied between the junction surfaces of P-type and N-type semiconductor elements, a voltage is generated between the junction surfaces. This effect is called a Seebeck effect, and a semiconductor element having a large Seebeck effect, such as PbTe or Bi 2 Te 3, is particularly called a thermoelectric element. One end face of the P-type thermoelectric element 1 and one end face of the N-type thermoelectric element 2 are joined via an electrode 3H, and this electrode 3H is joined to a heat transfer wall 5H via an insulating layer 4H. The other end face of the N-type thermoelectric element 2 and the other end face of the P-type thermoelectric element 1 are respectively joined to electrically separated electrodes 3La and 3Lb, and these electrodes 3La and 3Lb are interposed via an insulating layer 4L. To the heat transfer wall 5L. Heat transfer wall 5H high temperature heat source Q H
Is heated to heat a joint surface (hereinafter, referred to as a high-temperature side joint surface) in contact with the heat transfer wall 5H, and the low-temperature heat source Q L
By cooling the heat transfer wall 5L in the above, a joint surface (hereinafter referred to as a low-temperature side joint surface) in contact with the heat transfer wall 5L is cooled,
When a temperature difference is given between these joining surfaces, the electrodes 5La, 5L
When a voltage is generated between the terminals b and a load 6 is connected between the output terminals P and N drawn from these electrodes, a current I flows and power is supplied. FIG. 5 shows a case in which each of the P-type and N-type thermoelectric elements is one. However, a plurality of P-type and N-type thermoelectric elements are thermally connected in parallel to each other.
By connecting the molds alternately in series, the generated voltage increases and a high output is obtained.

【0004】図3および図4は前述の熱電気発電の原理
を利用した熱電気発電装置15の発電部13の従来例を
示し、図3は発電部本体の側断面図を含む系統図、図4
は発電部本体の一部断面を示す正面図を含む系統図であ
る。図3および図4において、発電部本体10は複数個
のP型熱電素子1およびN型熱電素子2をそれぞれ円筒
形,半径方向に交互に配置し、これら熱電素子を円筒形
の内面および外面で、電極3Hあるいは3Lを介して電
気的にP型とN型を交互にして直列に接合して高温側接
合面および低温側接合面を形成する。電極3Hは絶縁層
4Hを介して内面の伝熱壁5Hに結合され、電極3Lは
絶縁層4Lを介して外面の伝熱壁5Lに結合される。こ
れら複数個のP型熱電素子1、N型熱電素子2、電極3
H,3L、絶縁層4H,4L、伝熱壁5H,5Lで構成
されている。そしてこの発電部本体10の円筒形の内面
の伝熱壁5Hを加熱することにより、高温側接合面を加
熱し、伝熱壁5Lを冷却することにより、低温側接合面
を冷却してこれら接合面間に温度差を与えると、直列に
接続された熱電素子の両端部間に電圧が発生する。この
電圧はこれら両端部から引き出された出力端子P,Nか
ら出力される。
FIGS. 3 and 4 show a conventional example of a power generation unit 13 of a thermoelectric generator 15 utilizing the above-described thermoelectric power generation principle. FIG. 3 is a system diagram including a side sectional view of a power generation unit main body. 4
FIG. 2 is a system diagram including a front view showing a partial cross section of a power generation unit main body. 3 and 4, the power generation unit main body 10 has a plurality of P-type thermoelectric elements 1 and N-type thermoelectric elements 2 arranged alternately in a cylindrical shape and a radial direction, respectively, and these thermoelectric elements are arranged on the inner surface and the outer surface of the cylindrical shape. Then, the P-type and N-type are electrically connected alternately in series via the electrodes 3H or 3L to form a high-temperature side bonding surface and a low-temperature side bonding surface. The electrode 3H is coupled to the inner heat transfer wall 5H via the insulating layer 4H, and the electrode 3L is coupled to the outer heat transfer wall 5L via the insulating layer 4L. These plurality of P-type thermoelectric elements 1, N-type thermoelectric elements 2, electrodes 3
H, 3L, insulating layers 4H, 4L, and heat transfer walls 5H, 5L. By heating the heat transfer wall 5H on the cylindrical inner surface of the power generation unit main body 10, the high-temperature side joint surface is heated, and the heat transfer wall 5L is cooled, thereby cooling the low-temperature side joint surface to form these joints. When a temperature difference is applied between the surfaces, a voltage is generated between both ends of the thermoelectric elements connected in series. This voltage is output from output terminals P and N drawn from both ends.

【0005】12は自動燃焼装置であり、例えば石油を
燃焼して高温ガスG1 を生成する。この高温ガスG1
連結管11Aを通して熱発電ユニット10の円筒形の内
孔に導入され、伝熱壁5Hを加熱したのち連結管11B
を通して排ガスG2 として排出される。この自動燃焼装
置12は発電部本体10の出力端子P,Nに接続され、
発生する直流出力電圧が一定になるように燃焼状態を制
御する。7は冷却フィンであり、発電部本体10の円筒
形の外面の伝熱壁5Lを冷却する。この冷却フィン7は
通常冷却ファン8によって通風冷却される。
[0005] 12 is an automatic combustion apparatus, to produce a hot gas G 1 for example by burning oil. The hot gas G 1 is introduced into the cylindrical bore of the thermoelectric generator unit 10 through the connecting pipe 11A, connecting pipe 11B after heating the heat transfer wall 5H
It is discharged as an exhaust gas G 2 through. The automatic combustion device 12 is connected to output terminals P and N of the power generation unit main body 10,
The combustion state is controlled so that the generated DC output voltage is constant. A cooling fin 7 cools the cylindrical heat transfer wall 5L of the power generation unit main body 10. The cooling fins 7 are normally cooled by a cooling fan 8.

【0006】14は出力安定化回路で発電部本体10の
直流出力電流を負荷の変化にかかわらず一定にするため
のもので、必要に応じて設けられるものである。図6は
出力安定化回路14の回路例を示し、正側および負側出
力端子c,d間にそれぞれ直列にトランジスタ15のコ
レクタ・エミッタおよび抵抗16が接続され、正側入力
端子aは正側出力端子cに接続され、負側入力端子bは
抵抗17を介し負側出力端子dに接続されている。そし
て抵抗17の両端子はトランジスタ15のベース電流の
制御回路18に接続されている。初期の状態としてトラ
ンジスタ15を介して抵抗16に入力電流の一部を流し
ておき、負荷が増大したときは抵抗17の両端子間電圧
が一定になるように(発電部本体10の直流出力電圧が
一定になるように)、制御回路18がトランジスタ15
のベース電流を制御して抵抗16に流れる電流を低減さ
せ、また負荷が減少したときは逆に抵抗16に流れる電
流を増大させる。前述の自動燃焼装置12による出力制
御は熱電素子の熱容量などのために制御の応答度が遅い
が、出力安定化回路による出力制御は純電気的で応答度
が早い特徴がある。
Reference numeral 14 denotes an output stabilizing circuit for making the DC output current of the power generation unit main body 10 constant irrespective of a change in load, and is provided as necessary. FIG. 6 shows a circuit example of the output stabilizing circuit 14. The collector / emitter of the transistor 15 and the resistor 16 are connected in series between the positive-side and negative-side output terminals c and d, respectively. The negative input terminal b is connected to the output terminal c and the negative output terminal d via the resistor 17. Both terminals of the resistor 17 are connected to a control circuit 18 for controlling the base current of the transistor 15. As an initial state, a part of the input current is supplied to the resistor 16 via the transistor 15 so that the voltage between both terminals of the resistor 17 becomes constant when the load increases (the DC output voltage of the power generation unit main body 10). Is constant), and the control circuit 18
, The current flowing through the resistor 16 is reduced, and when the load decreases, the current flowing through the resistor 16 is increased. The output control by the above-described automatic combustion device 12 has a low control responsiveness due to the heat capacity of the thermoelectric element and the like, but the output control by the output stabilizing circuit has a characteristic that it is purely electric and has a high responsiveness.

【0007】図2において、20は直流昇圧装置で、そ
の正側および負側主入力端子IP,INはそれぞれ熱電
気発電装置15の正側および負側出力端子(この例では
この熱電気発電装置15の出力安定化回路14の正側お
よび負側出力端子c,d)に接続され、その正側および
負側主出力端子OP,ONから昇圧された直流電圧が出
力される。この直流昇圧装置20はその正側および負側
入力端子e,fがそれぞれ正側および負側主入力端子I
P,INに接続され、その正側および負側出力端子hが
それぞれ正側および負側主出力端子OP,ONに接続さ
れた直流・直流変換器21からなっている。
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a DC booster, whose positive-side and negative-side main input terminals IP and IN are respectively the positive-side and negative-side output terminals of the thermoelectric generator 15 (in this example, this thermoelectric generator). 15 are connected to the positive and negative output terminals c and d) of the output stabilizing circuit 14, and a boosted DC voltage is output from the positive and negative main output terminals OP and ON. The DC booster 20 has positive and negative input terminals e and f respectively connected to a positive main input terminal I and a negative main input terminal I.
The DC / DC converter 21 is connected to P and IN, and its positive and negative output terminals h are connected to the positive and negative main output terminals OP and ON, respectively.

【0008】図7は直流・直流変換器21の回路例を示
し、一次側コイルが中性点付のトランス24と、このト
ランス24の一次側コイルの両端子はそれぞれトランジ
スタ22,23を介して正側入力端子eに、中性点は負
側入力端子fに接続され、二次側コイル両端子は全波整
流回路25を介し正側および負側出力端子g,hに接続
されている。そして正側および負側出力端子g,hはト
ランジスタ22,23のスイッチング制御回路26に接
続されている。制御回路26によってトランジスタ22
とトランジスタ23とを所定の高周波で交互にオン・オ
フするとトランス24の二次側コイルには一次側コイル
の巻数の1/2と二次側コイルの巻数に比例した交流電
圧が発生し、この二次側コイルの交流電圧を全波整流器
25で整流することにより正側および負側出力端子g,
hから直流電圧が出力される。この直流出力電圧は一次
側および二次側コイルの巻数を適当に選定することによ
り昇圧した直流電圧とすることができる。また、制御回
路25にはこの直流出力電圧が入力されており、この電
圧値に応じてトランジスタ22,23のスイッチング巾
を変えることにより直流出力電圧を一定に制御すること
もできる。
FIG. 7 shows a circuit example of a DC / DC converter 21. A transformer 24 having a neutral point primary coil and both terminals of the primary coil of the transformer 24 are connected via transistors 22 and 23, respectively. The neutral point is connected to the positive input terminal e, the neutral point is connected to the negative input terminal f, and both terminals of the secondary coil are connected to the positive and negative output terminals g and h via the full-wave rectifier circuit 25. The positive and negative output terminals g and h are connected to the switching control circuit 26 of the transistors 22 and 23. The control circuit 26 controls the transistor 22
And the transistor 23 are alternately turned on and off at a predetermined high frequency, an AC voltage is generated in the secondary coil of the transformer 24 in proportion to 1/2 of the number of turns of the primary coil and in proportion to the number of turns of the secondary coil. By rectifying the AC voltage of the secondary coil with the full-wave rectifier 25, the positive and negative output terminals g,
h outputs a DC voltage. The DC output voltage can be a boosted DC voltage by appropriately selecting the number of turns of the primary and secondary coils. The DC output voltage is input to the control circuit 25, and the DC output voltage can be controlled to be constant by changing the switching width of the transistors 22 and 23 according to the voltage value.

【0009】熱電気発電装置15の直流出力電圧、すな
わち直流昇圧装置20の直流入力電圧V1 は、例えば1
2Vであり、直流昇圧装置20によってその直流出力電
圧V 2 は、例えば2倍の24Vに昇圧される。
The DC output voltage of the thermoelectric generator 15
That is, the DC input voltage V of the DC booster 201Is, for example, 1
2V, and its DC output voltage is
Pressure V TwoIs boosted, for example, to 24V, which is twice as high.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述の直流昇圧装置は
主電流出力装置、例えば熱電気発電装置の全直流出力が
入力され、この入力はすべて直流・直流変換器によって
昇圧されて出力されるので、この直流・直流変換器で発
生する損失はこの直流昇圧装置から出力される全直流出
力に対して発生する損失となり、大きな損失となる。熱
電気発電装置の効率は数%乃至十数%で低いので、直流
昇圧装置で発生するこの損失は熱電気発電装置のこの低
い効率を一層低下させてしまう。
The above-mentioned DC booster receives a main current output device, for example, a full DC output of a thermoelectric generator, and all the inputs are boosted by a DC / DC converter and output. The loss generated in the DC / DC converter is a loss generated for all DC outputs output from the DC booster, and is a large loss. Since the efficiency of thermoelectric generators is low at a few percent to tens of percent, this loss in a DC booster further reduces this lower efficiency of the thermoelectric generator.

【0011】本発明の目的は発生損失を極力低減した直
流昇圧装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a DC booster in which generated loss is reduced as much as possible.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明の直流昇圧装置は主直流出力装置の正側お
よび負側出力端子にそれぞれ接続される正側および負側
主入力端子と、これら正側および負側主入力端子にその
正側および負側入力端子がそれぞれ接続され、前記正側
主入力端子にその負側出力端子が接続された直流・直流
変換器と、この直流・直流変換器の正側出力端子に接続
された正側主出力端子と、前記負側主入力端子に接続さ
れた負側主出力端子とからなるようにする。
In order to achieve the above object, a DC booster according to the present invention comprises a positive side and a negative side main input terminal connected to a positive side and a negative side output terminal of a main DC output device, respectively. A DC / DC converter in which the positive and negative input terminals are connected to the positive and negative main input terminals, respectively, and the negative output terminal is connected to the positive main input terminal; A main output terminal connected to the positive output terminal of the DC converter and a main output terminal connected to the negative main input terminal;

【0013】[0013]

【作用】本発明の直流昇圧装置は主直流出力装置の正側
および負側出力端子にそれぞれ接続される正側および負
側主入力端子と、これら正側および負側主入力端子にそ
の正側および負側入力端子がそれぞれ接続され、前記正
側主入力端子にその負側出力端子が接続された直流・直
流変換器と、この直流・直流変換器の正側出力端子に接
続された正側主出力端子と、前記負側主入力端子に接続
された負側主出力端子とからなるようにしたので、正側
および負側主出力端子から出力される直流出力は、正側
および負側主入力端子に入力された直流入力のうち直接
出力される直流出力と直流・直流変換器を介して出力さ
れる直流出力の和となる。従って直流・直流変換器で発
生する損失は直流昇圧装置の正側および負側主出力端子
から出力される直流出力の一部の直流出力に対するもの
となり、その発生損失が減少する。
The DC booster of the present invention has a positive main input terminal connected to the positive output terminal of the main DC output device, a negative main input terminal connected to the negative output terminal of the main DC output device, and a positive input terminal connected to the positive main input terminal and the negative main input terminal. A DC / DC converter having a negative input terminal connected to the positive input terminal and a negative input terminal connected to the negative input terminal, and a positive side connected to a positive output terminal of the DC / DC converter. Since the main output terminal and the negative main output terminal connected to the negative main input terminal are provided, the DC outputs output from the positive and negative main output terminals become positive and negative main output terminals. The sum of the DC output directly output from the DC input input to the input terminal and the DC output output via the DC / DC converter. Therefore, the loss that occurs in the DC / DC converter is a part of the DC output that is output from the positive and negative main output terminals of the DC booster, and the generated loss is reduced.

【0014】ここで、直流・直流変換器の分担する直流
出力の割合が少ないとその発生損失は減少するが、直流
昇圧装置としての直流出力も減少するので、直流・直流
変換器の発生損失と直流昇圧装置としての直流出力の見
合いから、正側および負側主入力端子に入力された直流
入力のうち直接出力される直流出力と直流・直流変換器
を介して出力される直流出力の割合が1:1程度、すな
わち直流・直流変換器の昇圧比(直流出力電圧/直流入
力電圧)を1程度に設定することがより効果的である。
Here, if the ratio of the DC output shared by the DC / DC converter is small, the generation loss is reduced, but the DC output of the DC booster is also reduced, so that the generation loss of the DC / DC converter is reduced. From the viewpoint of the DC output as a DC booster, the ratio of the DC output directly output and the DC output output via the DC / DC converter among the DC inputs input to the positive and negative main input terminals is It is more effective to set the boost ratio (DC output voltage / DC input voltage) of the DC / DC converter to about 1: 1, that is, about 1.

【0015】[0015]

【実施例】図1は本発明の直流昇圧装置が接続された主
直流出力装置、例えば熱電気発電装置の回路図であり、
15は熱電気発電装置,20は直流昇圧装置を示し、こ
の熱電気発電装置15は図2における熱電気発電装置1
5と全く同様である。直流昇圧装置20は熱電気発電装
置15の正側および負側出力端子(図1の例ではこの熱
電気発電装置15の出力安定化回路14の正側および負
側出力端子c,d)にそれぞれ接続される正側および負
側主入力端子IP,INと、これら正側および負側主入
力端子IP,INにその正側および負側入力端子e,f
がそれぞれ接続され、正側主入力端子IPにその負側入
力端子hが接続された直流・直流変換器21(この直流
変換器21は図2に示す直流・直流変換器21と同様で
ある)と、この直流・直流変換器21の正側出力端子g
に接続された正側主出力端子OPと、負側主入力端子I
Nに接続された負側主出力端子ONとからなっている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a main DC output device, for example, a thermoelectric generator, to which a DC booster of the present invention is connected.
Reference numeral 15 denotes a thermoelectric generator, 20 denotes a DC booster, and the thermoelectric generator 15 is a thermoelectric generator 1 shown in FIG.
Exactly the same as 5. The DC booster 20 is connected to the positive and negative output terminals of the thermoelectric generator 15 (the positive and negative output terminals c and d of the output stabilizing circuit 14 of the thermoelectric generator 15 in the example of FIG. 1), respectively. The positive side and negative side main input terminals IP and IN to be connected, and the positive side and negative side input terminals e and f are respectively connected to these positive side and negative side main input terminals IP and IN.
Are connected, and the negative-side input terminal h is connected to the positive-side main input terminal IP (the DC converter 21 is the same as the DC-DC converter 21 shown in FIG. 2). And the positive output terminal g of the DC / DC converter 21
The positive main output terminal OP and the negative main input terminal I
N is connected to the negative side main output terminal ON.

【0016】熱電気発電装置15の直流出力電圧、すな
わち正側および負側主入力端子IP,IN間電圧を
1 ,直流・直流変換器の昇圧比(直流出力電圧/直流
入力電圧)をαとすると、この直流昇圧装置20の直流
出力電圧、すなわち正側および負側主出力端子OP,O
N間電圧V2 は式(1)の通りとなる。
The DC output voltage of the thermoelectric generator 15, that is, the voltage between the positive and negative main input terminals IP and IN is V 1 , and the step-up ratio (DC output voltage / DC input voltage) of the DC / DC converter is α. Then, the DC output voltage of the DC booster 20, that is, the positive side and negative side main output terminals OP and O
The N-to-N voltage V 2 is as shown in equation (1).

【0017】 V1 +αV1 =V2 ・・・(1)V 1 + αV 1 = V 2 (1)

【0018】直流・直流変換器21の昇圧比αを換える
ことで、直流昇圧装置20の直流出力電圧V2 を所定値
に設定することができる。
By changing the step-up ratio α of the DC / DC converter 21, the DC output voltage V 2 of the DC step-up device 20 can be set to a predetermined value.

【0019】また、この直流昇圧装置の直流出力電流、
すなわち正側および負側主出力端子OP,ONから出力
される電流をI2 とすると、式(1)から式(2)が得
られる。
The DC output current of the DC booster is
That is, if the current output from the positive side and negative side main output terminals OP and ON is I 2 , Equation (2) is obtained from Equation (1).

【0020】 V1 2 +αV1 2 =V2 2 ・・・(2)V 1 I 2 + αV 1 I 2 = V 2 I 2 (2)

【0021】(2)式において、V2 2 は正側および
負側主出力端子OP,ONから出力される直流出力を示
し、この直流出力V2 2 は、正側および負側主入力端
子IP,INに入力された直流入力のうち直接出力され
るV1 2 と、直流・直流変換器21を介して出力され
るαV1 2 との和となる。従って直流・直流変換器2
1で発生する損失は正側および負側主出力端子OP,O
Nから出力される直流出力V2 2 の一部の直流出力α
1 2 に対するものとなり、その発生損失が減少す
る。
In the equation (2), V 2 I 2 denotes a DC output output from the positive side and negative side main output terminals OP and ON, and this DC output V 2 I 2 is a positive side and a negative side main input. It is the sum of V 1 I 2 output directly from the DC inputs input to the terminals IP and IN and αV 1 I 2 output via the DC / DC converter 21. Therefore, the DC / DC converter 2
The loss that occurs at 1 is the positive and negative main output terminals OP and O
DC output α of a part of DC output V 2 I 2 output from N
V 1 I 2 and the resulting loss is reduced.

【0022】ここで直流・直流変換器の分担する直流出
力の割合が少ないと、その発生損失は減少するが、直流
昇圧装置20としての直流出力も減少するので、直流・
直流変換器21の発生損失と直流昇圧装置20の直流出
力の見合いから、正側および負側主入力端子IP,IN
に入力された直流入力のうち直接出力される直流出力V
1 2 と直流・直流変換器21を介して出力される直流
出力αV1 2 の割合が1:1程度、すなわち直流・直
流変換器の昇圧比αを1程度に設定することがより効果
的で、例えば直流昇圧装置20の正側および負側主入力
端子IP,INの入力直流電圧12Vに対し、直流・直
流変換器の出力直流電圧12V、すなわち昇圧比αを1
とし正側および負側主出力端子OP,ONの直流出力電
圧24Vを得るようにすると発生損失は半分に低減され
る。
Here, if the ratio of the DC output shared by the DC / DC converter is small, the generated loss is reduced, but the DC output of the DC booster 20 is also reduced.
From the balance between the loss generated by the DC converter 21 and the DC output of the DC booster 20, the positive-side and negative-side main input terminals IP, IN
Output V directly output from the DC input
The percentage of the DC output alpha] V 1 I 2 of 1 I 2 to be output via a DC-DC converter 21 is 1: about 1, i.e. be set to about one up ratio α of the DC-DC converter more effective For example, with respect to the input DC voltage 12V of the positive and negative main input terminals IP and IN of the DC booster 20, the output DC voltage 12V of the DC / DC converter, that is, the boost ratio α is 1
When the DC output voltage of the positive and negative main output terminals OP and ON is obtained as 24 V, the generated loss is reduced to half.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の直流昇圧装置は、主直流出力装
置の正側および負側出力端子にそれぞれ接続される正側
および負側主入力端子と、これら正側および負側主入力
端子にその正側および負側入力端子がそれぞれ接続さ
れ、前記正側主入力端子にその負側出力端子が接続され
た直流・直流変換器と、この直流・直流変換器の正側出
力端子に接続された正側主出力端子と、前記負側主入力
端子に接続された負側主出力端子からなるようにして、
直流・直流変換器が分担する直流出力の割合を少なく
し、その発生損失を低減したので、例えばその効率が数
%乃至十数%で低い熱電気発電装置に接続して、その低
い効率を極力低減することなく昇圧することが可能とな
る。
The DC booster of the present invention has a positive main input terminal and a negative main input terminal connected to the positive output terminal and the negative main output terminal of the main DC output device, respectively. A DC / DC converter whose positive side and negative side input terminals are respectively connected, and whose negative side output terminal is connected to the positive side main input terminal, and which is connected to the positive side output terminal of this DC / DC converter. A positive main output terminal and a negative main output terminal connected to the negative main input terminal.
Since the ratio of the DC output shared by the DC / DC converter has been reduced and the generated loss has been reduced, for example, by connecting to a thermoelectric generator having a low efficiency of several to ten and several percent, the low efficiency is minimized. It is possible to increase the voltage without reduction.

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

【図1】本発明の直流昇圧装置が接続された熱電気発電
装置の回路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a thermoelectric generator to which a DC booster of the present invention is connected.

【図2】従来の直流昇圧装置が接続された熱電気発電装
置の回路図
FIG. 2 is a circuit diagram of a thermoelectric generator connected to a conventional DC booster.

【図3】図2の熱電気発電装置の発電部の発電部本体の
側断面図を含む系統図
3 is a system diagram including a side cross-sectional view of a power generation unit main body of the power generation unit of the thermoelectric generator of FIG. 2;

【図4】図2の熱電気発電装置の発電部の発電部本体の
一部断面を示す正面図を含む系統図
4 is a system diagram including a front view showing a partial cross section of a power generation unit main body of the power generation unit of the thermoelectric generator of FIG.

【図5】熱電気発電の原理を示す構成図FIG. 5 is a configuration diagram showing the principle of thermoelectric power generation.

【図6】図2の熱電気発電装置の出力安定化回路の一例
を示す回路図
6 is a circuit diagram showing an example of an output stabilization circuit of the thermoelectric generator of FIG.

【図7】図2の従来の直流昇圧回路の直流・直流変換器
の一例を示す回路図
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a DC / DC converter of the conventional DC boost circuit of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 熱電気発電装置(主直流出力装置) 20 直流昇圧装置 21 直流・直流変換器 c 正側出力端子(主電流出力装置15の) d 負側出力端子(主電流出力装置15の) e 正側入力端子(直流・直流変換器21の) f 負側入力端子(直流・直流変換器21の) g 正側出力端子(直流・直流変換器21の) h 負側出力端子(直流・直流変換器21の) IP 正側主入力端子(直流昇圧装置20の) IN 負側主入力端子(直流昇圧装置20の) OP 正側主出力端子(直流昇圧装置20の) ON 負側主出力端子(直流昇圧装置20の) 15 Thermoelectric generator (main DC output device) 20 DC booster 21 DC / DC converter c Positive output terminal (of main current output device 15) d Negative output terminal (of main current output device 15) e Positive side Input terminal (for DC / DC converter 21) f Negative input terminal (for DC / DC converter 21) g Positive output terminal (for DC / DC converter 21) h Negative output terminal (for DC / DC converter) 21) IP Positive main input terminal (for DC booster 20) IN Negative main input terminal (for DC booster 20) OP Positive main output terminal (for DC booster 20) ON Negative main output terminal (for DC booster 20) Of the booster 20)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】主直流出力装置の正側および負側出力端子
にそれぞれ接続される正側および負側主入力端子と、こ
れら正側および負側主入力端子にその正側および負側入
力端子がそれぞれ接続され、前記正側主入力端子にその
負側出力端子が接続された直流・直流変換器と、この直
流・直流変換器の正側出力端子に接続された正側主出力
端子と、前記負側主入力端子に接続された負側主出力端
子とからなることを特徴とする直流昇圧装置。
A positive and negative main input terminal connected to a positive and negative output terminal of a main DC output device, respectively, and the positive and negative main input terminals are respectively connected to the positive and negative input terminals. Are connected, a DC-DC converter whose negative side output terminal is connected to the positive side main input terminal, and a positive side main output terminal connected to the positive side output terminal of this DC / DC converter, A DC booster comprising: a negative main output terminal connected to the negative main input terminal.
【請求項2】請求項1記載の直流昇圧装置において、直
流・直流変換器はその昇圧比(直流出力電圧/直流入力
電圧)が1程度に設定されることを特徴とする直流昇圧
装置。
2. The DC booster according to claim 1, wherein the DC-DC converter has a boost ratio (DC output voltage / DC input voltage) of about 1.
【請求項3】請求項1あるいは2記載の直流昇圧装置に
おいて、正側および負側主入力端子は、複数個のP型熱
電素子およびN型熱電素子をそれぞれ熱的に並列に、電
気的にP型とN型を交互にして直列に接合した熱電気発
電ユニットからなり、これら熱的に並列に接合された熱
電素子の一方の側の接合面を加熱し、他方の側の接合面
を冷却してこれら接合面間に温度差を与えることによ
り、直列に接合されたこれら熱電素子の両端部から直流
電力が出力される熱電気発電装置からなる主直流出力装
置の正側および負側出力端子にそれぞれ接続されること
を特徴とする直流昇圧装置。
3. The DC booster according to claim 1, wherein the positive-side and negative-side main input terminals are respectively composed of a plurality of P-type thermoelectric elements and an N-type thermoelectric element, which are thermally in parallel and electrically. P-type and N-type thermoelectric power generation units joined in series alternately. The thermoelectric elements thermally connected in parallel are heated on one side and cooled on the other side. The positive and negative output terminals of a main DC output device comprising a thermoelectric generator in which DC power is output from both ends of these thermoelectric elements joined in series by giving a temperature difference between these joint surfaces A DC booster connected to each other.
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