JP5018342B2 - Electric energy recovery device - Google Patents
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Description
この発明は、光源から生じる熱を電気エネルギーとして蓄電するための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for storing heat generated from a light source as electric energy.
一般に、光源から照射される光は、電気エネルギーを光に変換することにより生じる。そのため、電気エネルギーから光へのエネルギー変換に際して、熱エネルギーが生じる。この熱エネルギーを有効に利用するため、熱エネルギーを熱電素子を利用したゼーベック効果により電気エネルギーに変換する装置が特許文献1に記載されている。 In general, light emitted from a light source is generated by converting electrical energy into light. Therefore, thermal energy is generated when energy is converted from electrical energy to light. In order to effectively use this thermal energy, Patent Document 1 discloses an apparatus that converts thermal energy into electrical energy by the Seebeck effect using a thermoelectric element.
上記の特許文献1に記載された装置は、発光管と熱電素子との間に平面部が設けられている。そのため、発光管で生じた熱が平面部を経由して熱電素子へと伝達される。この熱電素子に熱が伝達されることにより熱電素子から電流が発生して、外部への通電が可能となるように構成されている。 In the apparatus described in Patent Document 1 described above, a flat portion is provided between the arc tube and the thermoelectric element. Therefore, the heat generated in the arc tube is transmitted to the thermoelectric element via the flat portion. When heat is transmitted to the thermoelectric element, a current is generated from the thermoelectric element, so that electricity can be supplied to the outside.
しかしながら、上記の特許文献1に記載された装置は、発光管で生じた熱が平面部を経由して熱電素子へと伝達されるため、発光管から熱電素子までの熱伝達における熱抵抗が大きくなり、熱電素子による熱エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が低くなる可能性がある。 However, the apparatus described in Patent Document 1 has a large thermal resistance in heat transfer from the arc tube to the thermoelectric element because the heat generated in the arc tube is transmitted to the thermoelectric element via the flat portion. Therefore, there is a possibility that the conversion efficiency from heat energy to electric energy by the thermoelectric element is lowered.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、熱電素子による熱エネルギーから電気エネルギーへの変換効率の向上を目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and aims to improve the conversion efficiency from thermal energy to electrical energy by the thermoelectric element.
この発明は、最近になって開発された透光性のある熱電素子を利用して、上記の目的を達成するように構成されたものであり、具体的には、請求項1の発明は、車両のヘッドライトと、該ヘッドライトから生じる光を通過する透光板と、前記ヘッドライトから生じる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子とからなる電気エネルギー回収装置において、前記熱電素子が透光性を有し、該熱電素子における前記ヘッドライトに対向している面が前記ヘッドライトから生じる熱エネルギーによって加熱される吸熱面であり、かつ前記熱電素子における前記吸熱面とは反対側の面が前記熱電素子を冷却する放熱面であり、前記吸熱面が前記透光板に接合されていることを特徴とするものである。 The present invention is configured so as to achieve the above-mentioned object by using a translucent thermoelectric element developed recently, and specifically, the invention of claim 1 includes: headlight of a vehicle, the transparent plate passing through the headlight or arising from light, in an electrical energy recovery device consisting of a thermal energy generated before Symbol headlights or we thermoelectric element that converts the electrical energy, the thermoelectric element There has translucency, an absorbing surface side facing the said headlight in heat Denmoto element is heated by the thermal energy generated from the headlight, and opposite to the heat absorbing surface of the thermoelectric element a radiating surface of the surface on the side to cool the thermoelectric elements is shall be and characterized in that the heat absorbing surface is joined to the front KiToruhikariban.
この発明によれば、透光板に透明な熱電素子が取り付けられているため、別途熱回収機構を設けずに光源から生じた熱エネルギーを有効に回収することができる。そのため、熱エネルギー回収装置の小型化が可能となる。また、透光板に風が当たるため、透光板に取り付けられている熱電素子が冷却される。 According to this invention, since the transparent thermoelectric element is attached to the translucent plate, it is possible to effectively recover the thermal energy generated from the light source without providing a separate heat recovery mechanism. Therefore, the thermal energy recovery device can be downsized . In addition, since the wind hits the translucent plate, the thermoelectric element attached to the translucent plate is cooled.
つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明は、発光可能な光源から生じる熱エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。この光源の例としてはハロゲンランプやHIDランプや水銀灯やナトリウムランプなど通電により発光する光源が挙げられる。また、この光源は、車両に用いられるヘッドライトやテールランプやフォグランプまたはオーディオなどの電子機器のディスプレイに用いられる。さらに、透光板は、要は、光を透過するものであればよく、したがって完全に透明である必要はなく、いわゆるスモークガラスなどの所定の波長の光を遮断するものであってもよい。そして、反射体は、要は光を反射する物であれば良く、ガラスやプラスチックやポリエステルフィルムなどの表面にアルミニウムや銀などの金属を蒸着させたものが該当する。 Next, the present invention will be described more specifically. According to the present invention, heat energy generated from a light source capable of emitting light can be recovered as electric energy. Examples of this light source include light sources that emit light when energized, such as halogen lamps, HID lamps, mercury lamps, and sodium lamps. The light source is used for a display of an electronic device such as a headlight, a tail lamp, a fog lamp, or an audio used in a vehicle. Furthermore, the light transmitting plate may be any material that transmits light, and therefore does not need to be completely transparent, and may be a material that blocks light having a predetermined wavelength such as so-called smoke glass. The reflector may be any material that reflects light, and corresponds to a material obtained by vapor-depositing a metal such as aluminum or silver on the surface of glass, plastic, polyester film, or the like.
その透光板1に、ペルチェ効果を生じる熱電素子2が取り付けられている。その熱電素子2の原理的な構造の一例を図2の(a)に示し、他の例を図2の(b)に示してある。先ず、図2の(a)の構造について説明すると、P型半導体3a,3bとN型半導体4aとが、銅などの良導体からなる電極板5,6,7,8によってπ字型あるいは逆π字型に接続されている。すなわち、これらの電極板5,6,7,8は各半導体3a,3b,4aを直列に接続するものであって、第一の電極板5は、第一のP型半導体3aとN型半導体4aとを接続し、その第一のP型半導体3aに第二の電極板6が接続されている。さらに第三の電極板7はN型半導体4aと第二のP型半導体3bとを接続し、その第二のP型半導体3bに第四の電極板8が接続されている。そして、図2の(a)における下側の第二の電極板6と第三の電極板7とに対して直流電源9aを接続でき、また上側の第一の電極板5と第四の電極板8とに対して直流電源9bを接続できるようになっている。そして、これら半導体3a,3b,4aおよび電極板5,6,7,8が絶縁板10,11によって挟み込まれている。
A
また、図2の(b)に示す構造は、二つのN型半導体4b,4cの間にP型半導体3cを配置したものであって、N型半導体4b,4cとP型半導体3cとが、銅などの良導体からなる電極板12,13,14,15によってπ字型あるいは逆π字型に接続されている。すなわち、これらの電極板12,13,14,15は各半導体3c,4b,4cを直列に接続するものであって、第一の電極板12は、第一のN型半導体4bとP型半導体3cとを接続し、その第一のN型半導体4bに第二の電極板13が接続されている。さらに第三の電極板14はP型半導体3cと第二のN型半導体4cとを接続し、その第二のN型半導体4cに第四の電極板15が接続されている。そして、図2の(b)における下側の第二の電極板13と第三の電極板14とに対して直流電源9cを接続でき、また上側の第一の電極板12と第四の電極板15とに対して直流電源9dを接続できるようになっている。そして、これら半導体3c,4b,4cおよび電極板12,13,14,15が絶縁板16,17によって挟み込まれている。
2B is a structure in which a P-
したがって、図2の(a)に示す構造では、N型半導体4aを直流電源9aの陽極に接続し、かつP型半導体3aを直流電源9aの陰極に接続すると、各半導体3a,4aを接続している電極板5側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極6,7側の温度が高くなって加熱側となる。また、N型半導体4aを直流電源9bの陽極に接続し、かつP型半導体3bを直流電源9bの陰極に接続すると、各半導体3b,4aを接続している電極板7側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極5,8側の温度が高くなって加熱側となる。
Therefore, in the structure shown in FIG. 2A, when the N-
また、図2の(b)に示す構造では、N型半導体4bを直流電源9cの陽極に接続し、かつP型半導体3cを直流電源9cの陰極に接続すると、各半導体4b,3cを接続している電極板12側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極13,14側の温度が高くなって加熱側となる。また、N型半導体4cを直流電源9dの陽極に接続し、かつP型半導体3cを直流電源9dの陰極に接続すると、各半導体4c,3cを接続している電極板14側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極12,15側の温度が高くなって加熱側となる。
In the structure shown in FIG. 2B, when the N-
この発明における上記の熱電素子2が透光性を有しており、前記透光板1と重ね合わせた場合であっても光が特には遮られないようになっている。この種の透光性のある熱電素子2は近年開発されている。この熱電素子2の取り付け位置は、透光板1における光を透過させるべき領域の全面である。言い換えれば、透光板1を支持するために枠に嵌め込む周辺部分には、熱電素子2を設けなくてよい。
The
図1に、この発明に係る電気エネルギー回収装置の一例を模式的に示してある。図1に示す例では、通電により発光する光源18が設けられ、この光源18が、この光源18から生じる光を通過する透光板1とこの光源18から生じる光を反射する反射体19とで囲まれることにより照明を構成している。この照明の一例として、筒状に形成された反射体19の開口部に透光板1が取り付けられた構成や、筒状に形成された透光板1の開口部に反射体19が取り付けられた構成が挙げられる。
1, an example of such electric energy recovery equipment to the invention is shown schematically. In the example shown in FIG. 1 , a
照明の外側でかつ透光板1の外側には、熱電素子2が取り付けられている。換言すれば、この熱電素子2は透光板1に取り付ける際に光源18と対向する面と反対側の面に取り付けられる。熱電素子2の両側は、温度の上昇による放熱効果を有する放熱面20と、温度の低下による吸熱効果を有する吸熱面21とから構成されている。換言すれば、熱電素子2は放熱面20と吸熱面21との間に挟み込まれるように構成されている。そして、熱電素子2の吸熱面21と透光体1とが接合され、電子素子2におけるこの吸熱面21と反対側の面に放熱面20が設けられている。
A
この熱電素子2の両面に温度差が生じると、ゼーベック効果により電気エネルギーが生じる。この生じた電気エネルギーを蓄えるため、蓄電池22が熱電素子2と通電可能となるように設けられている。換言すれば、蓄電池22と熱電素子2とを含む閉回路23を形成している。蓄電池22に蓄えられた電気エネルギーは、光源18や図示しないオーディオや図示しないGPS(グローバルポジショニングシステム)装置などの電子機器の動作に使用される。
When a temperature difference occurs between both surfaces of the
この電子素子2の放熱面20に空気を送風することにより、放熱面20の温度が下降する。換言すれば、放熱面20からの放熱は風冷により行われる。この風冷には、放熱面20に接する空気の温度上昇による対流を利用して放熱面20を冷却する自然風冷と、放熱面20にファンなどで外部空気を流通させて放熱面20を冷却する強制風冷とがあるが、いずれの風冷の場合でも、放熱面20を冷却することができる。
By blowing air to the
吸熱面21は透光板1と接合されており、熱電素子2における吸熱面21と反対側の面に放熱面20が設けられている。したがって、放熱面20は照明の外側に設けられている構成となる。そのため、照明が移動体に取り付けられている場合は、この照明が移動体の走行方向前方に向けて取り付けられることにより、放熱面20と流通している空気とが衝突し、これにより放熱面が放熱される。具体例としては、移動体の進行方向前方に取り付けられるヘッドランプが該当する。
The
なお、この発明における移動体には、車両、飛行機、船、鉄道などが含まれる。また、車両には、乗用車、運搬車、トラック、バスなどが含まれる。 In addition, the mobile body in this invention includes a vehicle, an airplane, a ship, a railroad, etc. Vehicles include passenger cars, transport vehicles, trucks, buses, and the like.
1…透光板、 2…熱電素子、 3a,3b,3c…P型半導体、 4a,4b,4c…N型半導体、 5…電極板、 9a,9b,9c,9d…直流電源、 18…光源、 19…反射体、 20…放熱面、 21…吸熱面、 22…蓄電池、 23…閉回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Translucent plate, 2 ... Thermoelectric element, 3a, 3b, 3c ... P-type semiconductor, 4a, 4b, 4c ... N-type semiconductor, 5 ... Electrode plate, 9a, 9b, 9c, 9d ... DC power supply, 18 ... Light source , 19 ... reflector, 20 ... heat dissipation surface, 21 ... heat absorption surface, 22 ... storage battery, 23 ... closed circuit.
Claims (1)
前記熱電素子が透光性を有し、
該熱電素子における前記ヘッドライトに対向している面が前記ヘッドライトから生じる熱エネルギーによって加熱される吸熱面であり、かつ前記熱電素子における前記吸熱面とは反対側の面が前記熱電素子を冷却する放熱面であり、
前記吸熱面が前記透光板に接合されていることを特徴とする電気エネルギー回収装置。 Headlight of a vehicle, the transparent plate passing through the headlight or arising from light, in an electrical energy recovery device consisting of a thermal energy generated before Symbol headlights or we thermoelectric element that converts the electrical energy,
The thermoelectric element has translucency;
An absorbing surface side facing the said headlight in heat Denmoto element is heated by the thermal energy generated from the headlight, and the heat absorbing surface of the thermoelectric element is the surface opposite the thermoelectric element A cooling surface to cool,
Electrical energy recovery device, characterized in that the heat absorbing surface is joined to the front KiToruhikariban.
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