JP6534339B2 - Power generation circuit and power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、発電回路および発電システム、詳しくは、自動車などの車両に搭載される発電システム、および、その発電システムにおいて採用される発電回路に関する。 The present invention relates to a power generation circuit and a power generation system, and more particularly to a power generation system mounted on a vehicle such as a car and a power generation circuit employed in the power generation system.
従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。 Conventionally, in various energy utilization devices such as internal combustion engines such as automobile engines, heat exchangers such as boilers and air conditioners, electric engines such as generators and motors, and light emitting devices such as lights, for example, as exhaust heat and light A lot of thermal energy is released and lost.
近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されている。そのようなシステムとして、具体的には、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、その熱源の温度変化に応じて、ピエゾ効果、焦電効果、ゼーベック効果などにより電気分極する第1デバイス(誘電体など)と、第1デバイスから電力を取り出すため、第1デバイスを挟むように対向配置される第2デバイス(電極など)とを備える発電システムが提案されており、さらに、より効率的に発電するために、電圧印加装置によって、第1デバイスの昇温中に第1デバイスに電圧を印加し、また、降温中には電圧の印加を停止することが提案されている。また、その発電システムを自動車などに積載すること、さらには、そのような場合に第1デバイス(誘電体など)を自動車の排ガスが供給される排気管内に配置することが、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, from the viewpoint of energy saving, it has been required to recover emitted thermal energy and reuse it as an energy source. As such a system, specifically, for example, a heat source whose temperature rises and falls with time, and a first device which is electrically polarized by a piezo effect, a pyroelectric effect, a Seebeck effect or the like according to a temperature change of the heat source A power generation system has been proposed that includes a dielectric and a second device (such as an electrode) disposed opposite to sandwich the first device in order to extract power from the first device, and further more efficiently. In order to generate power, it has been proposed that a voltage application device applies a voltage to the first device while the temperature of the first device is rising, and stops the application of the voltage during the temperature decrease. In addition, it has been proposed to load the power generation system in a car or the like and, in such a case, to arrange the first device (such as a dielectric) in the exhaust pipe to which the exhaust gas of the car is supplied ( See, for example, Patent Document 1).
上記した発電システムでは、得られた電力は、第1デバイスから第2デバイスを介してバッテリーに蓄積され、必要に応じて消費可能とされる。 In the power generation system described above, the obtained power is stored in the battery from the first device through the second device, and can be consumed as needed.
一方、このような発電システムでは、第1デバイス(誘電体など)による発電に際して電圧印加装置が用いられるため、回路外部からの電力投入を必要とするという不具合がある。 On the other hand, in such a power generation system, since the voltage application device is used for power generation by the first device (dielectric or the like), there is a problem that power input from the outside of the circuit is required.
そこで、本発明の目的は、外部からの電力投入を不要とし、発電素子から効率よく電力を取り出すことができる発電回路および発電システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power generation circuit and a power generation system capable of efficiently extracting power from a power generation element without the need to supply power from the outside.
本発明[1]は、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第1発電素子と、前記第1発電素子とは別途、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第2発電素子と、前記第1発電素子および前記第2発電素子から取り出された電力が供給される受電デバイスと、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第1蓄電体と、前記第1蓄電体とは別途、前記第1発電素子のみに電圧を印加するための第2蓄電体と、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体とは別途、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第3蓄電体と、前記第1発電素子、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体を接続する導線と、前記導線を開閉するスイッチシステムとを備え、前記導線は、前記第1発電素子、前記受電デバイスおよび前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第1回路と、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第2回路と、前記第1発電素子、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイスおよび前記第3蓄電体が接続されない第3回路と、前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第4回路と、前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第5回路と、前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第6回路と、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第7回路と、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第8回路とを構成し、前記スイッチシステムは、前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を閉状態とし、かつ、前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を開状態とする第1状態と、前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を閉状態とし、かつ、前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を開状態とする第2状態とを切り替え可能とする、発電回路を含んでいる。 The present invention [1] is characterized in that the first power generating element that is electrically polarized when the temperature rises and falls with time and the second that the temperature is temporally raised and lowered separately from the first power generating element A power generation element, a power receiving device to which power extracted from the first power generation element and the second power generation element is supplied, and a first for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element A second power storage body for applying a voltage to only the first power generation element separately from the power storage body and the first power storage body, and the first power storage body and the second power storage body separately from the first power storage element. A third power storage body for applying a voltage to both the power generation element and the second power generation element, the first power generation element, the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body And a lead connecting the third power storage unit, and the lead A switch system for opening and closing, wherein the lead wire is connected to the first power generation element, the power receiving device and the third power storage body, and the second power generation element, the first power storage body and the second power storage body are connected A second circuit in which the second power generation element, the power receiving device, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the first power generation element and the first power storage body are not connected; A third circuit to which the first power generation element, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the second power generation element, the power reception device, and the third power storage body are not connected; A fourth circuit to which the first power storage unit is connected and the first power generation element, the power reception device, the second power storage unit, and the third power storage unit are not connected, and the first power generation element and the third power storage unit Connection And a fifth circuit to which the second power generation element, the power reception device, the first power storage body and the second power storage body are not connected, the second power generation element and the third power storage body, and the first power generation A sixth circuit to which the element, the power receiving device, the first power storage body and the second power storage body are not connected, and the first power generation element, the power receiving device, the first power storage body and the second power storage body are connected; A seventh circuit to which the second power generation element and the third power storage body are not connected, the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the first power generation element and And an eighth circuit to which the third power storage unit is not connected, the switch system closing the first circuit, the second circuit, the third circuit, and the fourth circuit, and the fifth circuit Circuit, the sixth Path, the first state in which the seventh circuit and the eighth circuit are opened, and the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit in the closed state, and the first state. A power generation circuit is included that enables switching between the circuit, the second circuit, the third circuit, and the second state in which the fourth circuit is opened.
本発明[2]は、上記[1]に記載の発電回路と、前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を経時的に上下させる熱源と、前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段による検知に基づいて、前記スイッチシステムを制御するための制御手段とを備え、前記発電回路の前記第1発電素子が、前記第2発電素子よりも前記熱源に近接しており、前記熱源の温度は、前記第2発電素子よりも前記第1発電素子に対して伝達率よく伝達される、発電システムを含んでいる。 The present invention [2] includes the power generation circuit according to the above-mentioned [1], a heat source that raises and lowers the temperature of the first power generation element and the second power generation element with time, the first power generation element and the second power generation. And temperature control means for detecting the temperature of the element, and control means for controlling the switch system based on the detection by the temperature detection means, wherein the first power generation element of the power generation circuit is the second power generation. The power generation system further includes a power generation system that is closer to the heat source than the element, and the temperature of the heat source is transmitted to the first power generation element with higher transfer rate than the second power generation element.
本発明[3]は、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第1発電素子と、前記第1発電素子とは別途、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第2発電素子と、前記第1発電素子および前記第2発電素子から取り出された電力が供給される受電デバイスと、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第1蓄電体と、前記第1蓄電体とは別途、前記第2発電素子のみに電圧を印加するための第2蓄電体と、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体とは別途、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第3蓄電体と、前記第1発電素子、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体を接続する導線と、前記導線を開閉するスイッチシステムとを備え、前記導線は、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第1回路と、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第2回路と、前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第3回路と、前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第4回路と、前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第5回路と、前記第2発電素子、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイスおよび前記第1蓄電体が接続されない第6回路と、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第7回路と、前記第2発電素子、前記受電デバイスおよび前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第8回路とを構成し、前記スイッチシステムは、前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を閉状態とし、かつ、前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を開状態とする第1状態と、前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を閉状態とし、かつ、前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を開状態とする第2状態とを切り替え可能とする、発電回路を含んでいる。 The present invention [3] is characterized in that the first power generation element, which is electrically polarized when the temperature is raised and lowered with time, and the second electricity generation element, where the temperature is raised and lowered with time, separately from the first power generation element. A power generation element, a power receiving device to which power extracted from the first power generation element and the second power generation element is supplied, and a first for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element A second power storage body for applying a voltage only to the second power generation element separately from the power storage body and the first power storage body, and the first power storage body and the second power storage body separately from the first power storage element. A third power storage body for applying a voltage to both the power generation element and the second power generation element, the first power generation element, the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body And a lead connecting the third power storage unit, and the lead A switch system for opening and closing, wherein the lead wire is connected to the first power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body, and the second power generation element and the first power storage body are connected A second circuit in which the second power generation element, the power receiving device, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the first power generation element and the first power storage body are not connected; A third circuit to which the first power generation element and the first power storage body are connected and the second power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are not connected; A fourth circuit to which the first power storage unit is connected and the first power generation element, the power reception device, the second power storage unit, and the third power storage unit are not connected, and the first power generation element and the third power storage unit Connection And a fifth circuit to which the second power generation element, the power reception device, the first power storage body and the second power storage body are not connected, and the second power generation element, the second power storage body and the third power storage body And a sixth circuit to which the first power generation element, the power reception device, and the first power storage body are not connected, and the first power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are connected. A seventh circuit to which the second power generation element and the third power storage body are not connected, the second power generation element, the power reception device, and the first power storage body are connected, and the first power generation element, the second power storage body, and And an eighth circuit to which the third power storage unit is not connected, the switch system closing the first circuit, the second circuit, the third circuit, and the fourth circuit, and the fifth circuit Circuit, the sixth Path, the first state in which the seventh circuit and the eighth circuit are opened, and the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit in the closed state, and the first state. A power generation circuit is included that enables switching between the circuit, the second circuit, the third circuit, and the second state in which the fourth circuit is opened.
本発明[4]は、上記[3]に記載の発電回路と、前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を経時的に上下させる熱源と、前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段による検知に基づいて、前記スイッチシステムを制御するための制御手段とを備え、前記発電回路の前記第1発電素子が、前記第2発電素子よりも前記熱源に近接しており、前記熱源の温度は、前記第2発電素子よりも前記第1発電素子に対して伝達率よく伝達される、発電システムを含んでいる。 The present invention [4] includes the power generation circuit according to the above-mentioned [3], a heat source that raises and lowers the temperature of the first power generation element and the second power generation element with time, the first power generation element and the second power generation. And temperature control means for detecting the temperature of the element, and control means for controlling the switch system based on the detection by the temperature detection means, wherein the first power generation element of the power generation circuit is the second power generation. The power generation system further includes a power generation system that is closer to the heat source than the element, and the temperature of the heat source is transmitted to the first power generation element with higher transfer rate than the second power generation element.
本発明の発電回路および発電システムによれば、発電ユニットにおいて生じるエネルギーを用いて、発電素子に電圧を印加することができるため、外部からの電力投入を不要とし、発電素子から効率よく電力を取り出すことができる。 According to the power generation circuit and the power generation system of the present invention, the energy can be applied to the power generation element by using the energy generated in the power generation unit, thereby eliminating the need for external power input and efficiently extracting power from the power generation element. be able to.
1.第1発明
図1は、第1発明の一実施形態を示す模式図である。
1. First Invention FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the first invention.
図1において、発電回路1は、発電ユニット2と、受電ユニット3と、第1蓄電ユニット4と、第2蓄電ユニット5と、第3蓄電ユニット8と、それらを接続する導線6と、導線6を開閉し電流の流れを制御するためのスイッチシステム7を備えている。
In FIG. 1, the
発電ユニット2は、第1発電素子9、および、その第1発電素子9を挟んで対向配置される一対の電極(図示せず)と、第2発電素子19、および、その第2発電素子19を挟んで対向配置される一対の電極(図示せず)とを備えている。なお、図1において、第1発電素子9および第2発電素子19は、コンデンサ記号で表記される。
The
第1発電素子9および第2発電素子19(以下、発電素子と総称する場合がある。)は、温度が経時的に上下されることにより電気分極するデバイスである。
The first
ここでいう電気分極とは、結晶の歪みにともなう正負イオンの変位により誘電分極し電位差が生じる現象、例えばピエゾ効果、および/または、温度変化により誘電率が変化し電位差が生じる現象、例えば焦電効果などのように、材料に起電力が発生する現象と定義する。 Here, the term “electric polarization” refers to a phenomenon that dielectric polarization is caused by displacement of positive and negative ions due to distortion of a crystal to generate a potential difference, such as a piezoelectric effect and / or a phenomenon that a dielectric constant changes to cause a potential difference, such as pyroelectric It is defined as a phenomenon in which an electromotive force occurs in a material, such as an effect.
このような発電素子として、より具体的には、例えば、ピエゾ効果により電気分極するデバイス、焦電効果により電気分極するデバイスなどが挙げられる。 More specifically, as such a power generation element, for example, a device that performs electrical polarization by a piezo effect, a device that performs electrical polarization by a pyroelectric effect, and the like can be given.
ピエゾ効果は、応力または歪みが加えられたときに、その応力または歪みの大きさに応じて電気分極する効果(現象)である。 The piezo effect is an effect (phenomenon) of electrical polarization when stress or strain is applied, depending on the magnitude of the stress or strain.
このようなピエゾ効果により電気分極する発電素子としては、特に制限されず、公知のピエゾ素子(圧電素子)を用いることができる。 The power generation element to be electrically polarized by such a piezoelectric effect is not particularly limited, and a known piezoelectric element (piezoelectric element) can be used.
発電素子としてピエゾ素子が用いられる場合には、ピエゾ素子は、例えば、その周囲が固定部材により固定される。固定部材としては、特に制限されず、例えば、電極(図示せず)を用いることもできる。 When a piezo element is used as a power generation element, for example, the periphery of the piezo element is fixed by a fixing member. The fixing member is not particularly limited, and for example, an electrode (not shown) may be used.
焦電効果は、例えば、絶縁体(誘電体)などを加熱および冷却する時に、その温度変化に応じて絶縁体が電気分極する効果(現象)であって、第1効果および第2効果を含んでいる。 The pyroelectric effect is, for example, an effect (phenomena) in which the insulator is electrically polarized according to the temperature change when heating and cooling the insulator (dielectric) or the like, and includes the first effect and the second effect. It is.
第1効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により自発分極し、絶縁体の表面に、電荷を生じる効果とされている。 The first effect is that when the insulator is heated and cooled, it spontaneously polarizes due to the temperature change, and is considered as an effect of generating a charge on the surface of the insulator.
また、第2効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により結晶構造に圧力変形が生じ、結晶構造に加えられる応力または歪みにより、圧電分極を生じる効果(ピエゾ効果、圧電効果)とされている。 The second effect is the effect that pressure deformation occurs in the crystal structure due to temperature change during heating and cooling of the insulator, and piezoelectric polarization is caused by stress or strain applied to the crystal structure (piezo effect, piezoelectric effect ).
このような焦電効果により電気分極するデバイスとしては、特に制限されず、公知の焦電素子を用いることができる。 It does not restrict | limit especially as a device electrically polarized by such a pyroelectric effect, A well-known pyroelectric element can be used.
このような発電素子として、具体的には、公知の焦電素子(例えば、BaTiO3、CaTiO3、(CaBi)TiO3、BaNd2Ti5O14、BaSm2Ti4O12、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O3)など)、公知のピエゾ素子(例えば、水晶(SiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、ロッシェル塩(酒石酸カリウム−ナトリウム)(KNaC4H4O6)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、リチウムテトラボレート(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、窒化アルミニウム(AlN)、電気石(トルマリン)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など)、Ca3(VO4)2、Ca3(VO4)2/Ni、LiNbO3、LiNbO3/Ni、LiTaO3、LiTaO3/Ni、Li(Nb0.4Ta0.6)O3、Li(Nb0.4Ta0.6)O3/Ni、Ca3{(Nb,Ta)O4}2、Ca3{(Nb,Ta)O4}2/Niなどを用いることができる。 As such a power generation element, specifically, known pyroelectric elements (for example, BaTiO 3 , CaTiO 3 , (CaBi) TiO 3 , BaNd 2 Ti 5 O 14 , BaSm 2 Ti 4 O 12 , zirconate titanate) Lead (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), etc., known piezo elements (eg, quartz (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), Rochelle salt (potassium sodium tartrate) (KNaC 4 H 4 O 6) ), Lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ), aluminum nitride (AlN), tourmaline (tourmaline), polyvinylidene fluoride (PV) DF) etc.), Ca 3 (VO 4 ) 2 , Ca 3 (VO 4 ) 2 / Ni, LiNbO 3 , LiNbO 3 / Ni, LiTaO 3 , LiTaO 3 / Ni, Li (Nb 0.4 Ta 0.6 ) Using O 3 , Li (Nb 0.4 Ta 0.6 ) O 3 / Ni, Ca 3 {(Nb, Ta) O 4 } 2 , Ca 3 {(Nb, Ta) O 4 } 2 / Ni, etc. Can.
また、発電素子としては、さらに、LaNbO3、LiNbO3、KNbO3、MgNbO3、CaNbO3、(K1/2Na1/2)NbO3、(K1/2Na1/2)NbO3/Ni、(Bi1/2K1/4Na1/4)NbO3、(Sr1/100(K1/2Na1/2)99/100)NbO3、(Ba1/100(K1/2Na1/2)99/100)NbO3、(Li1/10(K1/2Na1/2)9/10)NbO3、Sr2NaNb5O15、Sr19/10Ca1/10NaNb5O15、Sr19/10Ca1/10NaNb5O15/Ni、Ba2NaNbO15、Ba2Nb2O6、Ba2NaNbO15/Ni、Ba2Nb2O6/Niなどの誘電体を用いることもできる。
Further, as the power generation element, LaNbO 3 , LiNbO 3 , KNbO 3 , MgNbO 3 , CaNbO 3 , (K 1/2 Na 1/2 ) NbO 3 , (K 1/2 Na 1/2 ) NbO 3 / Ni, (Bi 1/2 K 1/4 Na 1/4 ) NbO 3 , (Sr 1/100 (K 1/2 Na 1/2 ) 99/100 ) NbO 3 , (Ba 1/100 (K 1 / 2 Na 1/2 ) 99/100 ) NbO 3 , (Li 1/10 (K 1/2 Na 1/2 ) 9/10 ) NbO 3 , Sr 2 NaNb 5 O 15 , Sr 19/10 Ca 1/10 NaNb 5 O 15, Sr 19/10 Ca 1/10 NaNb 5 O 15 / Ni,
これら発電素子は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These power generation elements can be used alone or in combination of two or more.
また、発電素子は、通常、公知の方法によりポーリング処理されて用いられる。 In addition, the power generation element is usually used after being subjected to polling processing by a known method.
発電素子のキュリー点は、例えば、−77℃以上、好ましくは、−10℃以上であり、例えば、1300℃以下、好ましくは、900℃以下である。 The Curie point of the power generation element is, for example, −77 ° C. or more, preferably −10 ° C. or more, and for example, 1300 ° C. or less, preferably 900 ° C. or less.
また、発電素子(絶縁体(誘電体))の比誘電率は、例えば、1以上、好ましくは、100以上、より好ましくは、2000以上である。 The relative permittivity of the power generation element (insulator (dielectric)) is, for example, 1 or more, preferably 100 or more, and more preferably 2000 or more.
このような発電回路1では、発電素子(絶縁体(誘電体))の比誘電率が高いほど、エネルギー変換効率が高く、高電圧で電力を取り出すことができるが、発電素子の比誘電率が上記下限未満であれば、エネルギー変換効率が低く、得られる電力の電圧が低くなる場合がある。
In such a
なお、発電素子(絶縁体(誘電体))は、温度変化によって電気分極するが、その電気分極は、電子分極、イオン分極および配向分極のいずれでもよい。 Although the power generation element (insulator (dielectric)) is electrically polarized by temperature change, the electrical polarization may be any of electronic polarization, ion polarization and orientation polarization.
例えば、配向分極によって分極が発現する材料(例えば、液晶材料など)では、その分子構造を変化させることにより、発電効率の向上を図ることができるものと期待されている。 For example, in materials (such as liquid crystal materials and the like) in which polarization is induced by orientation polarization, it is expected that the power generation efficiency can be improved by changing the molecular structure.
なお、図1において、発電素子は、加熱時に一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように電気分極する。 In FIG. 1, the power generating element is electrically polarized so that the electrode on one side (left side in the drawing) has a positive charge and the electrode on the other side (right side in the drawing) has a negative charge during heating.
また、発電素子は、冷却時に一方側(紙面左側)の電極が負電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が静電荷を帯びるように電気分極する。 In addition, in the power generation element, the electrode on one side (the left side in the drawing) is negatively charged during cooling, and the electrode on the other side (the right side in the drawing) is electrically polarized so that the electrostatic charge is obtained.
なお、第1発電素子9および第2発電素子19は、それぞれ別体として設けられており、それぞれが個別に温度変化に応じて電気分極する。
The first
受電ユニット3は、上記の発電素子から取り出された電力が供給されるユニットであって、受電デバイスとしての受電コンデンサ10を備えている。
The power receiving unit 3 is a unit to which the power extracted from the power generating element described above is supplied, and includes a
受電コンデンサ10は、発電素子から取り出された電力を受電し、蓄積するデバイスであって、図示しないダイオードなどを介して、第1発電素子9および第2発電素子19のそれぞれに電気的に接続されている。
The
第1蓄電ユニット4は、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加するための第1蓄電体としての第1コンデンサ11を備えている。
The first storage unit 4 includes a
第1コンデンサ11は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第3回路C(後述)、第4回路D(後述)、第7回路Gおよび第8回路Hに介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第1コンデンサ11の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第2コンデンサ12(後述)、第3コンデンサ13(後述)および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第1コンデンサ11の定格電圧は、例えば、12〜400Vである。
The
また、第1コンデンサ11は、詳しくは後述するが、第1発電素子9および第2発電素子19から取り出された電力が供給され、蓄電される。
The
第2蓄電ユニット5は、第1コンデンサ11とは別途、第1発電素子9のみに電圧を印加するための第2蓄電体としての第2コンデンサ12を備えている。
The
第2コンデンサ12は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第2回路B(後述)、第3回路C(後述)、第7回路G(後述)および第8回路H(後述)に介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第2コンデンサ12の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第1コンデンサ11、第3コンデンサ13(後述)および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第2コンデンサ12の定格電圧は、例えば、12〜400Vである。また、第1コンデンサ11の定格電圧と、第2コンデンサ12の定格電圧との合計が、例えば、24〜800V、好ましくは、24〜400Vである。である。
The
また、第2コンデンサ12は、詳しくは後述するが、第1発電素子9から取り出された電力が供給され、蓄電される。
Further, the
第3蓄電ユニット8は、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とは別途、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加するための第3蓄電体としての第3コンデンサ13を備えている。
The
第3コンデンサ13は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第1回路A(後述)、第2回路B(後述)、第5回路E(後述)および第6回路F(後述)に介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第3コンデンサ13の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第3コンデンサ13の定格電圧は、例えば、0〜12V、好ましくは、5〜12Vである。
The
また、第3コンデンサ13は、詳しくは後述するが、第1発電素子9および第2発電素子19から取り出された電力が供給され、蓄電される。
The
導線6は、第1発電素子9、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13に接続されており、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを構成している。
The lead wire 6 is connected to the first
以下において、図1〜図3を参照して、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを説明する。なお、図2および図3においては、図1に記載される各部材の符号を記載せず、回路のループを模式的に示す。 In the following, referring to FIGS. 1 to 3, first circuit A, second circuit B, third circuit C, fourth circuit D, fifth circuit E, sixth circuit F, seventh circuit G and eighth The circuit H will be described. In FIG. 2 and FIG. 3, the reference numerals of the respective members described in FIG. 1 are not described, and the loop of the circuit is schematically shown.
第1回路Aは、図1および図2に記載されるように、第1発電素子9、受電コンデンサ10および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
As described in FIGS. 1 and 2, the first circuit A is connected to the first
すなわち、第1回路Aには、第1発電素子9、受電コンデンサ10および第3コンデンサ13が接続されており、第2発電素子19、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されていない。
That is, the first
第2回路Bは、図1および図2に記載されるように、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9および第1コンデンサ11とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the second circuit B, as described in FIGS. 1 and 2, the second
すなわち、第2回路Bには、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されており、第1発電素子9および第1コンデンサ11とが接続されていない。
That is, the second
第3回路Cは、図1および図2に記載されるように、第1発電素子9、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19、受電コンデンサ10および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the third circuit C, as described in FIGS. 1 and 2, the first
すなわち、第3回路Cには、第1発電素子9、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続され、第2発電素子19、受電コンデンサ10および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the first
第4回路Dは、図1および図2に記載されるように、第2発電素子19および第1コンデンサ11が接続され、かつ、第1発電素子、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
As described in FIG. 1 and FIG. 2, the fourth circuit D is connected to the second
すなわち、第4回路Dには、第2発電素子19および第1コンデンサ11が接続されており、第1発電素子、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the second
第5回路Eは、図1および図3に記載されるように、第1発電素子9および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the fifth circuit E, as described in FIGS. 1 and 3, the first
すなわち、第5回路Eには、第1発電素子9および第3コンデンサ13が接続されており、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されていない。
That is, the first
第6回路Fは、図1および図3に記載されるように、第2発電素子19および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the sixth circuit F, as described in FIGS. 1 and 3, the second
すなわち、第6回路Fには、第2発電素子19および第3コンデンサ13が接続されており、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されていない。
That is, the second
第7回路Gは、図1および図3に記載されるように、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the seventh circuit G, as described in FIGS. 1 and 3, the first
すなわち、第7回路Gには、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されており、第2発電素子19および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the first
第8回路Hは、図1および図3に記載されるように、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the eighth circuit H, as described in FIGS. 1 and 3, the second
すなわち、第8回路Hには、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されており、第1発電素子9および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the second
これら第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hは、導線6が一部共用されることにより、構成される。 In the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C, the fourth circuit D, the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H, the conductor 6 is partially shared. By
より具体的には、導線6は、第1共用導線21と、第2共用導線22と、第3共用導線23と、第4共用導線24と、第5共用導線25と、第6共用導線26と、第7共用導線27と、第8共用導線28と、第9共用導線29と、第10共用導線30を備えている。
More specifically, the conductor 6 includes the first
第1共用導線21は、受電コンデンサ10と第3コンデンサ13との間を接続するように、配設されている。
The first
第2共用導線22は、第3コンデンサ13と第2コンデンサ12との間を接続するように、配設されている。
The second
第3共用導線23は、第2コンデンサ12と第1コンデンサ11との間を接続するように、配設されている。
The third
第4共用動線24は、第1コンデンサ11と、受電コンデンサ10との間を接続するように、配設されている。
The fourth
第5共用導線25は、第1共用導線21の途中部分から分岐するように設けられ、第1共用導線21の途中部分と、第4共用導線24の途中部分との間を接続するように、配設されている。
The fifth
第6共用導線26は、第2共用導線22の途中部分から分岐するように設けられ、第2共用導線22の途中部分と、第1発電素子9との間を接続するように、配設されている。
The sixth
第7共用導線27は、第5共用導線25の途中部分(具体的には、第1スイッチSW1(後述)と第2スイッチSW2(後述)との間)から分岐するように設けられ、第5共用導線25の途中部分と、第1発電素子9との間を接続するように、配設されている。
The seventh shared
第8共用導線28は、第3共用導線23の途中部分から分岐するように設けられ、第3共用導線23の途中部分と、第2発電素子19との間を接続するように、配設されている。
The eighth
第9共用導線29は、第7共用導線27の途中部分から分岐するように設けられ、第7共用導線27の途中部分と、第2発電素子19との間を接続するように、配設されている。
The ninth
第10共用導線30は、第6共用導線26の途中部分から分岐するように設けられ、第6共用導線26の途中部分と、第8共用導線28の途中部分との間を接続するように、配設されている。
The tenth
そして、導線6では、第1共用導線21、第2共用導線22、第6共用導線26、第7共用導線27、第5共用導線25および第4共用導線24の、全部または一部が、環状の第1回路Aを形成している。
In the conductor 6, all or part of the first
また、第1共用導線21、第2共用導線22、第3共用導線23、第8共用導線28、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25および第4共用導線24の、全部または一部が、環状の第2回路Bを形成している。
The first shared
また、第6共用導線26、第2共用導線22、第3共用導線23、第4共用導線24、第5共用導線25および第7共用導線27の、全部または一部が、環状の第3回路Cを形成している。
In addition, all or a part of the sixth shared
また、第8共用導線28、第3共用導線23、第4共用導線24、第5共用導線25、第7共用導線27および第9共用導線29の、全部または一部が、環状の第4回路Dを形成している。
In addition, all or a part of the eighth shared
また、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第2共用導線22および第6共用導線26の、全部または一部が、環状の第5回路Eを形成している。
Further, all or a part of the seventh shared
また、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第2共用導線22、第6共用導線26、第10共用導線30および第8共用導線28の、全部または一部が、環状の第6回路Fを形成している。
The ninth shared
また、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第4共用導線24、第3共用導線23、第2共用導線22および第6共用導線26の、全部または一部が、環状の第7回路Gを形成している。
Further, all or part of the seventh shared
また、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第4共用導線24、第3共用導線23、第2共用導線22、第6共用導線26、第10共用導線30および第8共用導線28の、全部または一部が、環状の第8回路Hを形成している。
The ninth
スイッチシステム7は、導線6を開閉し、導線6における電流の流れを制御(方向決定)するためのスイッチシステムであって、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチ、および、第4スイッチSW4を備えている。
The
第1スイッチSW1および第2スイッチSW2は、第5共用導線25に介在されるように、互いに間隔を隔てて設けられている。
The first switch SW1 and the second switch SW2 are provided to be spaced apart from each other so as to be interposed by the fifth shared
より具体的には、第1スイッチSW1は、第5共用導線25の一部(具体的には、第4共用導線24の接続部分と、第7共用導線27の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
More specifically, the first switch SW1 is a part of the fifth shared conductor 25 (specifically, a region between the connection portion of the fourth shared
また、第2スイッチSW2は、第5共用導線25の他部(具体的には、第1共用導線21の接続部分と、第7共用導線27の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
In addition, the second switch SW2 is interposed in the other part of the fifth common conducting wire 25 (specifically, an area between the connecting portion of the first
第3スイッチSW3は、第8共用導線28の途中部分(具体的には、第3共用導線23の接続部分と、第10共用導線30の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
The third switch SW3 is interposed in an intermediate portion of the eighth shared conductor 28 (specifically, in a region between a connection portion of the third shared
第4スイッチSW4は、第10共用導線30に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
The fourth switch SW4 is interposed in the tenth
これら第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3および第4スイッチSW4は、例えば、制御ユニット34(後述)などの制御手段に電気的に接続され、その開閉が制御される。 The first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3, and the fourth switch SW4 are electrically connected to control means such as a control unit 34 (described later), and the opening / closing of the first switch SW1 is controlled.
より具体的には、例えば、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3が閉状態とされ、かつ、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4が開状態とされることにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dが閉状態とされ、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが開状態とされる(第1状態)。 More specifically, for example, when the first switch SW1 and the third switch SW3 are closed and the second switch SW2 and the fourth switch SW4 are opened, the first circuit A, the second circuit A The circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are closed, and the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H are opened (first state) .
また、例えば、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4が閉状態とされ、かつ、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3が開状態とされることにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが閉状態とされ、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dが開状態とされる(第2状態)。 Also, for example, the fifth circuit E, the sixth circuit F, the fourth circuit SW, and the fourth circuit F are opened by closing the second switch SW2 and the fourth switch SW4 and opening the first switch SW1 and the third switch SW3. The seventh circuit G and the eighth circuit H are closed, and the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are opened (second state).
このような発電回路1は、以下に示す発電システム31、具体的には、第1発電素子9および第2発電素子19から電力を取り出し、その電力を受電ユニット3と、第1蓄電ユニット4および第2蓄電ユニット5と、第3蓄電ユニット8とに供給する発電システム31において、好適に用いられる。
Such a
図4において、発電システム31は、上記の発電回路1と、その発電回路1中の発電素子(第1発電素子9および第2発電素子19)の温度を経時的に上下させる熱源32と、発電素子の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ33と、温度センサ33の検知に基づいて発電回路1の各スイッチを制御する制御手段としての制御ユニット34とを備えている。なお、図4には、発電回路1を模式的に示している。
In FIG. 4, the power generation system 31 includes the
熱源32としては、温度が経時的に上下する熱源であれば、特に制限されないが、例えば、内燃機関、発光装置などの各種エネルギー利用装置が挙げられる。
The
内燃機関は、例えば、車両などの動力を出力する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型が採用されるとともに、その各気筒において、多サイクル方式(例えば、2サイクル方式、4サイクル方式、6サイクル方式など)が採用される。 The internal combustion engine is, for example, a device that outputs power of a vehicle or the like, and for example, a single-cylinder type or a multi-cylinder type is adopted, and in each cylinder, a multi-cycle type (for example, a two-cycle type, four cycles) System, 6 cycle system, etc.
このような内燃機関では、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返されており、これにより、例えば、4サイクル方式では、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程などが順次実施され、燃料が燃焼され、動力が出力されている。 In such an internal combustion engine, the raising and lowering motion of the piston is repeated in each cylinder, whereby, for example, in the 4-cycle system, the intake process, the compression process, the explosion process, the exhaust process, etc. It is burned and power is output.
このような内燃機関において、排気工程では、高温の排気ガスが、排気ガス管を介して排気され、その排気ガスを熱媒体として熱エネルギーが伝達され、排気ガス管の内部温度が上昇する。 In such an internal combustion engine, in the exhaust process, high temperature exhaust gas is exhausted through the exhaust gas pipe, thermal energy is transmitted using the exhaust gas as a heat medium, and the internal temperature of the exhaust gas pipe rises.
一方、その他の工程(排気工程を除く工程)では、排気ガス管中の排気ガス量が低減されるため、排気ガス管の内部温度は、排気工程に比べて、下降する。 On the other hand, in the other processes (processes excluding the exhaust process), the amount of exhaust gas in the exhaust gas pipe is reduced, so the internal temperature of the exhaust gas pipe drops compared to the exhaust process.
このように、内燃機関の温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。 In this way, the temperature of the internal combustion engine rises in the exhaust process and falls in the intake process, the compression process and the explosion process, that is, rises and falls over time.
とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、内燃機関における各気筒の排気ガス管の内部は、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。 In particular, since each of the above-described steps is cyclically and sequentially repeated according to the piston cycle, the inside of the exhaust gas pipe of each cylinder in the internal combustion engine is periodically cycled with the repetition of each of the above-described steps. The temperature change, more specifically, the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.
発光装置は、点灯(発光)時には、例えば、赤外線、可視光などの光を熱媒体として、その熱エネルギーにより温度上昇し、一方、消灯時には温度低下する。そのため、発光装置は、経時的に、点灯(発光)および消灯することにより、その温度が経時的に上下する。 The light emitting device uses, for example, light such as infrared light or visible light as a heat medium during lighting (light emission), and the temperature rises due to the heat energy, while the temperature decreases when the light is turned off. Therefore, the temperature of the light emitting device rises and falls with time by turning on (emitting light) and turning off.
とりわけ、例えば、発光装置が、経時的に照明の点灯および消灯が断続的に繰り返される発光装置(明滅(点滅)式の発光装置)である場合には、その発光装置は、点灯(発光)時における光の熱エネルギーにより、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。 In particular, for example, in the case where the light emitting device is a light emitting device in which lighting on and off is repeated intermittently over time (flashing type light emitting device), the light emitting device is turned on (light emitting) Due to the heat energy of the light at the temperature, the temperature change, more specifically, the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.
また、熱源32としては、さらに、例えば、複数の熱源を備え、それら複数の熱源間の切り替えにより、温度変化を生じることもできる。
Further, the
より具体的には、例えば、熱源として、低温熱源(冷却材など)と、その低温熱源より温度の高い高温熱源(例えば、加熱材など)との2つの熱源を用意し、経時的に、それら低温熱源および高温熱源を、交互に切り替えて用いる形態が挙げられる。 More specifically, for example, two heat sources of a low temperature heat source (such as a coolant) and a high temperature heat source (such as a heating material) having a temperature higher than that of the low temperature heat source are prepared as heat sources. The form which uses a low temperature heat source and a high temperature heat source alternately and uses it is mentioned.
これにより、熱源としての温度を、経時的に上下させることができ、とりわけ、低温熱源および高温熱源の切り替えを、周期的に繰り返すことにより、周期的に温度変化させることができる。 As a result, the temperature as the heat source can be raised and lowered over time, and the temperature can be changed periodically by repeating the switching between the low temperature heat source and the high temperature heat source, among others.
切り替え可能な複数の熱源を備える熱源32としては、特に制限されないが、例えば、燃焼用低温空気供給系、蓄熱式熱交換器、高温ガス排気系、および、供給/排気切替弁を備えた高温空気燃焼炉(例えば、再公表96−5474号公報に記載される高温気体発生装置)、例えば、高温熱源、低温熱源および水素吸蔵合金を用いた海水交換装置(水素吸蔵合金アクチュエータ式海水交換装置)などが挙げられる。
The
これら熱源32としては、上記熱源を単独使用または2種類以上併用することができる。
As these
熱源32として、好ましくは、経時により周期的に温度変化する熱源が挙げられる。
The
また、熱源32として、好ましくは、内燃機関が挙げられる。
Further, as the
このような熱源32は、発電素子を加熱および/または冷却するため、発電素子に接触または近接配置される。
Such a
具体的には、熱源32は、第2発電素子19よりも第1発電素子9に近接するように配置されている。換言すれば、第1発電素子9が、第2発電素子19よりも、熱源32に近接するように配置され、第2発電素子19が、第1発電素子9よりも、熱源32に対して離隔するように配置される。
Specifically, the
これにより、熱源32の熱は、第2発電素子19よりも第1発電素子9に対して伝達率よく伝達可能とされる。
Thereby, the heat of the
温度センサ33は、発電素子の温度を検知するため、発電素子に近接または接触して設けられる。具体的には、温度センサ33は、第1発電素子9と第2発電素子19とのそれぞれに対応して、複数(2つ)設けられている。これら温度センサ33は、発電素子の温度として、発電素子の表面温度を直接検知するか、または、発電素子の周囲の雰囲気温度を検知する。温度センサ33としては、例えば、赤外放射温度計や、熱電対温度計などの公知の温度センサが用いられる。
The
制御ユニット34は、発電システム31における電気的な制御を実行するユニット(例えば、ECU:Electronic Control Unit)であり、CPU、ROMおよびRAMなどを備えるマイクロコンピュータで構成されている。
The
制御ユニット34は、温度センサ33およびスイッチシステム7に電気的に接続されている(破線参照)。これによって、詳しくは後述するが、上記した温度センサ33によって検知される発電素子の温度に応じて、スイッチシステム7を制御し、これにより、発電回路1における各回路(導線6)を開閉可能としている。
The
また、発電システム31では、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第2コンデンサ13には、予め、電気エネルギーが蓄積される。
Further, in the power generation system 31, electrical energy is accumulated in advance in the
なお、電気エネルギーの蓄積方法は、特に制限されず、例えば、予め外部電源から電気エネルギーが蓄積されていてもよく、また、例えば、発電素子の電気分極により生じる電気エネルギーが蓄積されていてもよい。 The method of storing electrical energy is not particularly limited, and, for example, electrical energy may be stored in advance from an external power source, or, for example, electrical energy generated by electrical polarization of a power generating element may be stored. .
そして、このような発電システム31により発電するには、例えば、まず、熱源32の温度を経時的に上下、好ましくは、周期的に温度変化させ、その熱源32により、第1発電素子9を、加熱および/または冷却する。
Then, in order to generate power by such a power generation system 31, for example, first, the temperature of the
熱源32の温度は、高温状態における温度が、例えば、200〜1200℃、好ましくは、700〜900℃であり、低温状態における温度が、上記の高温状態における温度未満、より具体的には、例えば、100〜800℃、好ましくは、200〜500℃であり、高温状態と低温状態との温度差が、例えば、10〜600℃、好ましくは、20〜500℃である。
The temperature of the
また、それら高温状態と低温状態との繰り返し周期は、例えば、10〜400サイクル/秒、好ましくは、30〜100サイクル/秒である。 Also, the repetition cycle of the high temperature state and the low temperature state is, for example, 10 to 400 cycles / second, preferably 30 to 100 cycles / second.
そして、このような温度変化に応じて、上記した発電素子を、好ましくは、周期的に電気分極させる。 Then, in response to such a temperature change, the above-described power generation element is preferably subjected to periodic electrical polarization.
より具体的には、発電素子としてピエゾ素子が用いられる場合には、ピエゾ素子は、例えば、その周囲が固定部材により固定され、熱源32に接触するか、または、熱源32の熱を伝達する熱媒体(上記した排気ガス、光など)に接触(曝露)されるように配置される。そして、ピエゾ素子は、熱源32の経時的な温度変化により、(場合により熱媒体(上記した排気ガス、光など)を介して)加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。このとき、ピエゾ素子は、固定部材により体積膨張が抑制されているため、ピエゾ素子は、固定部材に押圧され、ピエゾ効果(圧電効果)、または、キュリー点付近での相変態により、電気分極する。
More specifically, when a piezo element is used as a power generation element, for example, the piezo element is fixed by its fixing member by a fixing member, and contacts the
また、このようなピエゾ素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定(すなわち、体積一定)になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。そのため、上記したように熱源32が周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、ピエゾ素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、ピエゾ素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
Also, such a piezo element is usually maintained in a heated or cooled state, and when its temperature becomes constant (that is, the volume is constant), the electric polarization is neutralized and then cooled or heated, Electrically polarized again. Therefore, as described above, when the temperature of the
また、発電素子として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、熱源32に接触するか、または、熱源32の熱を伝達する熱媒体(上記した排気ガス、光など)に接触(曝露)されるように配置される。このような場合において、焦電素子は、熱源32の経時的な温度変化により、(場合により熱媒体(上記した排気ガス、光など)を介して)加熱または冷却され、その焦電効果(第1効果および第2効果を含む)により、電気分極する。
When a pyroelectric element is used as a power generation element, the pyroelectric element is in contact with the
また、このような焦電素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。そのため、上記したように熱源32が周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、焦電素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、焦電素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
In addition, such a pyroelectric element is normally maintained in a heated or cooled state, and when its temperature becomes constant, the electric polarization is neutralized, and then it is electrically polarized again by being cooled or heated. . Therefore, as described above, when the temperature of the
また、このとき、第1発電素子9は、第2発電素子19よりも、熱源32に近接するように配置され、第2発電素子19は、第1発電素子9よりも、熱源32に対して離隔するように配置されている。そのため、熱源32の熱は、第2発電素子19よりも第1発電素子9に対して伝達率よく伝達される。
At this time, the first
その結果、まず、第1発電素子9が熱源32の温度変化を受け、電気分極する。また、これとともに、熱源32の温度変化が、わずかに平滑化される。その後、第2発電素子19が、わずかに平滑化された熱源32の温度変化を受け、電気分極する。
As a result, first, the first
このようにして、発電素子は経時的に温度変化し、その温度変化に応じて、電気分極する。 Thus, the temperature of the power generation element changes with time, and in response to the temperature change, the element electrically polarizes.
一方、このような発電システム31では、より効率的に発電するため、発電素子の温度状態に応じて、発電素子に電圧を印加することが要求される。 On the other hand, in such a power generation system 31, in order to generate power more efficiently, it is required to apply a voltage to the power generation element according to the temperature state of the power generation element.
また、とりわけ効率的に発電するため、発電素子に印加する電圧を、発電素子の温度条件(温度変化量、最大温度、最低温度など)に応じて、設定することが要求される。 In addition, in order to generate power particularly efficiently, it is required to set the voltage applied to the power generation element according to the temperature condition (temperature change amount, maximum temperature, minimum temperature, etc.) of the power generation element.
具体的には、温度変化量が大きく、最大温度が比較的高い発電素子には、例えば、温度上昇時において、比較的高電圧を印加することが要求され、一方、温度変化量が小さく、最大温度が比較的低い発電素子には、温度上昇時において、比較的低電圧を印加することが要求される場合がある。 Specifically, for example, a relatively high voltage is required to be applied to the power generation element having a large temperature change and a relatively high maximum temperature, while the temperature change is small and the maximum It may be required to apply a relatively low voltage at a temperature rise when the temperature of the power generation element is relatively low.
このような場合、上記の発電回路1および発電システム31では、まず、第1発電素子9が熱源32の温度変化を受け、その後、第2発電素子19が熱源32の温度変化を受けるため、第1発電素子9が、第2発電素子19よりも効率よく加熱される。
In such a case, in the
その結果、上記の発電回路1および発電システム31では、第1発電素子9の温度変化量や最大温度が、第2発電素子19の温度変化量や最大温度よりも高くなる。
As a result, in the
つまり、温度上昇時には、第1発電素子9に対して印加する電圧を、第2発電素子19に対して印加する電圧よりも、大きくすることが要求される。
That is, when the temperature rises, it is required to make the voltage applied to the first
そこで、以下に示すように、制御ユニット34によりスイッチシステム7を制御し、第1発電素子9および第2発電素子19により生じる電力によって、第1発電素子9および第2発電素子19に、それぞれ異なる電圧を印加する。
Therefore, as described below, the
なお、以下において、発電回路1における電流および電圧について説明するが、発電回路1では、回路全体の電圧がバランスされるように、上記した各電流の流路、流れる方向および大小が、適宜切り替わる。
Although the current and voltage in the
以下において、図5〜図8を参照して、回路の制御方法を説明する。なお、図5〜図8においては、図1に記載される各部材の符号を一部記載せず、回路における電流の方向を模式的に示す。 The control method of the circuit will be described below with reference to FIGS. 5 to 8 schematically show the directions of the current in the circuit without partially describing the reference numerals of the respective members described in FIG.
より具体的には、この発電システム31では、例えば、
(1)まず、図5に示すように、第1発電素子9および第2発電素子19を加熱し、温度上昇させる。
More specifically, in this power generation system 31, for example,
(1) First, as shown in FIG. 5, the first
この発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19が加熱され、温度上昇すると、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極する。
In the power generation system 31, when the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第1回路Aを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印A参照)。
As a result, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the first
また、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第2回路Bを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印B参照)。
Further, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the second
また、これとともに、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第3回路Cを介して、紙面左周りの電流として、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12に蓄積される(矢印C参照)。
At the same time, electrical energy (pyroelectric current) generated by the first
また、これとともに、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第4回路Dを介して、紙面左周りの電流として、第1コンデンサ11に蓄積される(矢印D参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the second
このような状態における維持時間は、例えば、0.1秒以上、好ましくは、0.5秒以上であり、例えば、10秒以下、好ましくは、9.8秒以下である。
(2)次いで、この発電システム31では、図6に示すように、熱源32の制御により、第1発電素子9および第2発電素子19を冷却し、温度低下させる。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.1 seconds or more, preferably 0.5 seconds or more, and for example, 10 seconds or less, preferably 9.8 seconds or less.
(2) Next, in this power generation system 31, as shown in FIG. 6, the first
このとき、第1発電素子9および第2発電素子19は、上記(1)において加熱された影響により、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極している。
At this time, in the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4を閉状態とし、かつ、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3を開状態とする。これにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを閉状態とし、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを開状態とする(発電回路1の第2状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第3コンデンサ13に蓄積されている電気エネルギーが、第5回路Eを介して、紙面右周りの電流として、第1発電素子9に供給される(矢印E参照)。すなわち、第1発電素子9に、電圧が印加される。
As a result, the electrical energy stored in the
また、第3コンデンサ13に蓄積されている電気エネルギーが、第6回路Fを介して、紙面右周りの電流として、第2発電素子19に供給される(矢印F参照)。すなわち、第2発電素子19に、電圧が印加される。
In addition, the electric energy stored in the
このようにして、第1発電素子9および第2発電素子19の両方に、第3コンデンサ13から電圧が印加される。
Thus, the voltage is applied from the
このような状態における維持時間は、例えば、0.01秒以上、好ましくは、0.1秒以上であり、例えば、1秒以下、好ましくは、0.2秒以下である。
(3)次いで、この発電システム31では、図7に示すように、上記(2)から引き続いて、第1発電素子9を冷却する。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.01 seconds or more, preferably 0.1 seconds or more, and for example, 1 second or less, preferably 0.2 seconds or less.
(3) Next, in the power generation system 31, as shown in FIG. 7, the first
この発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19が冷却され、温度低下する場合には、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が負電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が正電荷を帯びるように、電気分極する。
In the power generation system 31, when the first
そこで、この発電システム31では、上記(2)から引き続いて、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4を閉状態とし、かつ、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3を開状態とする。これにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを閉状態とし、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを開状態とする(発電回路1の第2状態)。 Therefore, in the power generation system 31, subsequently to the above (2), the second switch SW2 and the fourth switch SW4 are closed, and the first switch SW1 and the third switch SW3 are opened. Thus, the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H are closed, and the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are opened. In this state (the second state of the power generation circuit 1).
これにより、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第7回路Gを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印G参照)。
As a result, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the first
また、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第8回路Hを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印H参照)。
Further, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the second
また、これとともに、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第5回路Eを介して、紙面左周りの電流として、第3コンデンサ13に蓄積される(矢印E参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the first
また、これとともに、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第6回路Fを介して、紙面左周りの電流として、第3コンデンサ13に蓄積される(矢印D参照)。
At the same time, electrical energy (pyroelectric current) generated by the second
このような状態における維持時間は、例えば、0.1秒以上、好ましくは、0.5秒以上であり、例えば、10秒以下、好ましくは、9.8秒以下である。
(4)次いで、この発電システム31では、図8に示すように、熱源32の制御により、第1発電素子9および第2発電素子19を加熱し、温度上昇させる。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.1 seconds or more, preferably 0.5 seconds or more, and for example, 10 seconds or less, preferably 9.8 seconds or less.
(4) Next, in this power generation system 31, as shown in FIG. 8, the first
このとき、第1発電素子9および第2発電素子19は、上記(3)において冷却された影響により、一方側(紙面左側)の電極が負電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が正電荷を帯びるように、電気分極している。
At this time, in the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第1コンデンサ11に蓄積されている電気エネルギーが、第3回路Cを介して、紙面右周りの電流として、第1発電素子9に供給される(矢印C参照)。
As a result, the electrical energy stored in the
さらに、第2コンデンサ12に蓄積されている電気エネルギーが、第3回路Cを介して、紙面右周りの電流として、第1発電素子9に供給される(矢印C参照)。
Furthermore, the electrical energy stored in the
すなわち、第1発電素子9には、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12の両方から、電圧が印加される。
That is, a voltage is applied to the first
また、第1コンデンサ11に蓄積されている電気エネルギーが、第4回路Dを介して、紙面右周りの電流として、第2発電素子19に供給される(矢印D参照)。
Further, the electric energy stored in the
なお、第2発電素子19には、第2コンデンサ12に蓄積されている電気エネルギーは供給されない。
Note that the electrical energy stored in the
すなわち、第2発電素子19には、第1コンデンサ11のみから、電圧が印加される。
That is, a voltage is applied to the second
その結果、温度上昇時において、第1発電素子9に対して印加する電圧を、第2発電素子19に対して印加する電圧よりも、大きくすることができる。
(5)その後、上記(4)から引き続き第1発電素子9および第2発電素子19を加熱する場合には、上記(1)で示すように、引き続き、第1スイッチSW1および第3スイッチSW3を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第4スイッチSW4を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
As a result, when the temperature rises, the voltage applied to the first
(5) After that, when heating the first
そして、第1発電素子9および第2発電素子19が加熱され、温度上昇すると、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極する。
Then, when the first
このようにして、上記(1)〜(5)の処理が、繰り返され、第1発電素子9および第2発電素子19から電力が取り出され、その電力が受電コンデンサ10(受電ユニット3)に供給される。
Thus, the above processes (1) to (5) are repeated, power is taken out from the first
このような発電回路1および発電システム31によれば、発電ユニット2において生じるエネルギーを用いて、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加することができるため、外部からの電力投入を不要とし、第1発電素子9および第2発電素子19から効率よく電力を取り出すことができる。
According to such a
とりわけ、上記の発電回路1および発電システム31においては、第1発電素子9の温度変化量や最大温度が、第2発電素子19の温度変化量や最大温度よりも高くなる。そのため、温度上昇時において、第1発電素子9に対して印加する電圧を、第2発電素子19に対して印加する電圧よりも、大きくすることが要求される場合がある。
In particular, in the
この点、上記の発電回路1および発電システム31においては、上記(4)に示した通り、温度上昇時には、第1発電素子9には、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12の両方から、電圧が印加され、一方、第2発電素子19には、第1コンデンサ11のみから、電圧が印加される。すなわち、温度上昇時において、第1発電素子9に対して印加する電圧を、第2発電素子19に対して印加する電圧よりも、大きくすることができる。
In this point, in the
その結果、上記の発電回路1および発電システム31によれば、とりわけ効率よく、発電素子から効率よく電力を取り出すことができる。
As a result, according to the
また、通常、発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧を印加すると、第1発電素子9および第2発電素子19に損傷を生じる場合がある。これに対して、上記の発電システム31では、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13の静電容量および定格電圧を選択および設計することによって、第1発電素子9および第2発電素子19に印加される電圧を選択および設計することができる。その結果、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧が印加させることを抑制することができ、第1発電素子9および第2発電素子19の損傷を抑制することができる。とりわけ、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13として、互いに異なる静電容量および定格電圧のコンデンサを選択できるため、第1発電素子9および第2発電素子19の加熱時に印加される電圧と、第1発電素子9および第2発電素子19の冷却時に印加される電圧とを、個別に設計することができ、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧が印加させることを抑制することができ、第1発電素子9および第2発電素子19の損傷を抑制することができる。
Also, in the power generation system 31, when an excessive voltage is applied to the first
そのため、このような発電システム31は、特に制限されないが、例えば、自動車などに搭載される。このような場合、第1発電素子9および第2発電素子19は、例えば、自動車のエキゾーストマニホールドにおける分岐管の内部または表面などに配置され、自動車のエンジンおよび排ガスが、熱源32として用いられる。例えば、第1発電素子9が分岐管のガス流れ方向上流側に配置され、第2発電素子19が、分岐管のガス流れ方向下流側に配置される。第1発電素子9および第2発電素子19は、そして、エンジンの燃焼サイクルに応じて排ガスの温度が経時的に上下され、加熱および/または冷却され、上記の発電システム31により発電される。得られる電力は、バッテリーに蓄積されてもよく、また、例えば、ヘッドライトなどの電気負荷装置に用いられてもよく、さらには、自動車の動力として用いられてもよい。
Therefore, such a power generation system 31 is mounted on, for example, an automobile, although not particularly limited. In such a case, the first
なお、上記した説明では、発電素子として、第1発電素子9および第2発電素子19の2つを用いているが、発電素子の数は、2つ以上であれば特に制限されず、3つ以上用いることもできる。このような場合、発電素子の数よりも少なくとも1つ多い蓄電体が用いられる。
In the above description, two of the first
例えば、図9に示すように、第1発電素子9および第2発電素子19と並列的に、第3発電素子39が接続される場合、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13と並列的に、第4コンデンサ14が接続される。なお、第4コンデンサ14は、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12の間に介在される。
For example, as shown in FIG. 9, when the third power generation element 39 is connected in parallel with the first
なお、図示しないが、この発電回路1では、第1発電素子9は、第2発電素子19よりも熱源32に近接して配置され、また、第2発電素子19は、第3発電素子39よりも熱源32に近接して配置される。
Although not shown, in the
また、この発電回路1では、第2発電素子19と、第3スイッチSW3および第4スイッチSW4との関係に対応するように、第3発電素子39に対して、第3’スイッチSW3’および第4’スイッチSW4’が設けられる。
Further, in the
このような発電回路1でも、上記と同様に操作することによって、温度上昇時における印加電圧の大きさを調整することができる。具体的には、温度上昇時に、第1スイッチSW、第3スイッチSW3および第3’スイッチSW3’を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2、第4スイッチSWおよび第4’スイッチSW4’を開状態とする。
Also in such a
これにより、第1発電素子9には、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第4コンデンサ14から電圧が印加される。
Thereby, a voltage is applied to the first
また、第2発電素子19には、第1コンデンサ11および第4コンデンサ14から電圧が印加される。
Further, a voltage is applied to the second
さらに、第3発電素子39には、第1コンデンサ11のみから電圧が印加される。
Furthermore, a voltage is applied to the third power generation element 39 only from the
このようにして、温度上昇時において、第1発電素子9に対して印加する電圧を、第2発電素子19に対して印加する電圧、および、第3発電素子39に対して印加するよりも大きくすることができる。また、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第3発電素子39に対して印加する電圧よりも大きくすることができる。
Thus, at the time of temperature rise, the voltage applied to the first
また、上記した説明では、受電ユニット3は、第1発電素子9および第2発電素子19により生じた電力を受電する受電デバイスとして、コンデンサ(受電コンデンサ10)を備えているが、第1発電素子9および第2発電素子19により生じた電力が蓄積または利用されるデバイスであれば、特に制限されず、受電コンデンサ10に代替して、バッテリーなどの蓄電デバイスや、灯火装置などの電気負荷デバイスなどを備えることもできる。
In the above description, the power reception unit 3 includes the capacitor (the power reception capacitor 10) as a power reception device for receiving the power generated by the first
また、上記した説明では、第1蓄電体、第2蓄電体および第3蓄電体として、コンデンサ(第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13)を備えているが、第1蓄電体、第2蓄電体および第3蓄電体としては、第1発電素子9および第2発電素子19において生じた電力を蓄電し、また、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加することができれば、特に制限されず、コンデンサに代替して、化学電池などの蓄電体を備えることができる。
In the above description, the capacitors (the
また、図示しないが、発電回路1には、必要により、任意の場所に、例えば、昇圧器、電圧変換器、インダクタなどの公知の電気デバイスを介在させることもできる。
Although not shown, in the
また、導線6の構成は、上記に限定されず、図示しないが、例えば、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが、それぞれが独立して構成されるように、複数の導線6を備えていてもよい。 Further, the configuration of the conductor 6 is not limited to the above, and although not shown, for example, the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C, the fourth circuit D, the fifth circuit E, the sixth circuit F, The seventh circuit G and the eighth circuit H may include a plurality of conducting wires 6 so as to be configured independently of each other.
2.第2発明
図10は、第2発明の一実施形態を示す模式図である。
2. Second Invention FIG. 10 is a schematic view showing an embodiment of the second invention.
なお、以下の各図において、上記した第1発明に対応する各部については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略するとともに、上記した第1発明と異なる点について、以下において詳述する。 In the following drawings, the parts corresponding to the first invention described above are given the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted, and the differences from the first invention described above will be described in detail below. Describe.
図10において、発電回路1は、第1発明と同様に、発電ユニット2と、受電ユニット3と、第1蓄電ユニット4と、第2蓄電ユニット5と、第3蓄電ユニット8と、それらを接続する導線6と、導線6を開閉し電流の流れを制御するためのスイッチシステム7を備えている。
In FIG. 10, the
発電ユニット2は、第1発明と同様に、第1発電素子9、および、その第1発電素子9を挟んで対向配置される一対の電極(図示せず)と、第2発電素子19、および、その第2発電素子19を挟んで対向配置される一対の電極(図示せず)とを備えている。
Similar to the first invention, the
なお、第1発電素子9および第2発電素子19(以下、発電素子と総称する場合がある。)は、それぞれ別体として設けられており、それぞれが個別に温度変化に応じて電気分極する。
The first
受電ユニット3は、第1発明と同様に、上記の発電素子から取り出された電力が供給されるユニットであって、受電デバイスとしての受電コンデンサ10を備えている。
Similar to the first aspect of the invention, the power receiving unit 3 is a unit to which the power extracted from the power generating element described above is supplied, and includes the
第1蓄電ユニット4は、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加するための第1蓄電体としての第1コンデンサ11を備えている。
The first storage unit 4 includes a
第1コンデンサ11は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第3回路C(後述)、第4回路D(後述)、第7回路Gおよび第8回路Hに介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第1コンデンサ11の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第2コンデンサ12(後述)、第3コンデンサ13(後述)および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第1コンデンサ11の定格電圧は、例えば、12〜800V、好ましくは、12〜400Vである。
The
第2蓄電ユニット5は、第1コンデンサ11とは別途、第2発電素子19のみに電圧を印加するための第2蓄電体としての第2コンデンサ12を備えている。
The
第2コンデンサ12は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第
1回路A(後述)、第2回路B(後述)、第6回路F(後述)および第7回路G(後述)に介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第2コンデンサ12の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第1コンデンサ11、第3コンデンサ13(後述)および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第2コンデンサ12の定格電圧は、例えば、0〜12V、好ましくは、5〜12Vである。
The
また、第2コンデンサ12は、詳しくは後述するが、第2発電素子19から取り出された電力が供給され、蓄電される。
Further, the
第3蓄電ユニット8は、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とは別途、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加するための第3蓄電体としての第3コンデンサ13を備えている。
The
第3コンデンサ13は、電気回路に採用される公知のコンデンサであって、導線6の第1回路A(後述)、第2回路B(後述)、第5回路E(後述)および第6回路F(後述)に介在されるように設けられており、電気エネルギーを蓄積可能とされている。第3コンデンサ13の静電容量および定格電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定され、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および受電コンデンサ10の静電容量および定格電圧とのバランスが調整される。具体的には、第3コンデンサ13の定格電圧は、例えば、0〜12V、好ましくは、5〜12Vである。また、第2コンデンサ12の定格電圧と、第3コンデンサ13の定格電圧との合計が、例えば、0〜12V、好ましくは、5〜12Vである。
The
また、第3コンデンサ13は、詳しくは後述するが、第1発電素子9および第2発電素子19から取り出された電力が供給され、蓄電される。
The
導線6は、第1発電素子9、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13に接続されており、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを構成している。
The lead wire 6 is connected to the first
以下において、図10〜図12を参照して、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを説明する。なお、図11および図12においては、図10に記載される各部材の符号を記載せず、回路のループを模式的に示す。 In the following, referring to FIGS. 10 to 12, a first circuit A, a second circuit B, a third circuit C, a fourth circuit D, a fifth circuit E, a sixth circuit F, a seventh circuit G and an eighth The circuit H will be described. In FIG. 11 and FIG. 12, the reference numerals of the respective members described in FIG. 10 are not shown, and the loop of the circuit is schematically shown.
第1回路Aは、図10および図11に記載されるように、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19および第1コンデンサ11とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the first circuit A, as described in FIGS. 10 and 11, the first
すなわち、第1回路Aには、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されており、第2発電素子19および第1コンデンサ11が接続されていない。
That is, the first
第2回路Bは、図10および図11に記載されるように、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9および第1コンデンサ11とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the second circuit B, as described in FIGS. 10 and 11, the second
すなわち、第2回路Bには、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されており、第1発電素子9および第1コンデンサ11とが接続されていない。
That is, the second
第3回路Cは、図10および図11に記載されるように、第1発電素子9および第1コンデンサ11が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the third circuit C, as described in FIGS. 10 and 11, the first
すなわち、第3回路Cには、第1発電素子9および第1コンデンサ11が接続され、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the first
第4回路Dは、図10および図11に記載されるように、第2発電素子19および第1コンデンサ11が接続され、かつ、第1発電素子、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
As described in FIGS. 10 and 11, the fourth circuit D is connected to the second
すなわち、第4回路Dには、第2発電素子19および第1コンデンサ11が接続されており、第1発電素子、受電コンデンサ10、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the second
第5回路Eは、図10および図12に記載されるように、第1発電素子9および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the fifth circuit E, as described in FIGS. 10 and 12, the first
すなわち、第5回路Eには、第1発電素子9および第3コンデンサ13が接続されており、第2発電素子19、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されていない。
That is, the first
第6回路Fは、図10および図12に記載されるように、第2発電素子19、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9、受電コンデンサ10および第1コンデンサ11とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the sixth circuit F, as described in FIGS. 10 and 12, the second
すなわち、第6回路Fには、第2発電素子19、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されており、第1発電素子9、受電コンデンサ10および第1コンデンサ11が接続されていない。
That is, the second
第7回路Gは、図10および図12に記載されるように、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続され、かつ、それらと、第2発電素子19および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the seventh circuit G, as described in FIGS. 10 and 12, the first
すなわち、第7回路Gには、第1発電素子9、受電コンデンサ10、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12が接続されており、第2発電素子19および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the first
第8回路Hは、図10および図12に記載されるように、第2発電素子19、受電コンデンサ10および第1コンデンサ11が接続され、かつ、それらと、第1発電素子9、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13とが接続されないように、導線6の環状部分に構成される回路である。
In the eighth circuit H, as described in FIGS. 10 and 12, the second
すなわち、第8回路Hには、第2発電素子19、受電コンデンサ10および第1コンデンサ11が接続されており、第1発電素子9、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13が接続されていない。
That is, the second
これら第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hは、導線6が一部共用されることにより、構成される。 In the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C, the fourth circuit D, the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H, the conductor 6 is partially shared. By
より具体的には、導線6は、第1共用導線21と、第2共用導線22と、第3共用導線23と、第4共用導線24と、第5共用導線25と、第6共用導線26と、第7共用導線27と、第8共用導線28と、第9共用導線29と、第10共用導線30を備えている。
More specifically, the conductor 6 includes the first
第1共用導線21は、受電コンデンサ10と第3コンデンサ13との間を接続するように、配設されている。
The first
第2共用導線22は、第3コンデンサ13と第2コンデンサ12との間を接続するように、配設されている。
The second
第3共用導線23は、第2コンデンサ12と第1コンデンサ11との間を接続するように、配設されている。
The third
第4共用動線24は、第1コンデンサ11と、受電コンデンサ10との間を接続するように、配設されている。
The fourth
第5共用導線25は、第1共用導線21の途中部分から分岐するように設けられ、第1共用導線21の途中部分と、第4共用導線24の途中部分との間を接続するように、配設されている。
The fifth
第6共用導線26は、第2共用導線22の途中部分から分岐するように設けられ、第2共用導線22の途中部分と、第1発電素子9との間を接続するように、配設されている。
The sixth
第7共用導線27は、第5共用導線25の途中部分(具体的には、第1スイッチSW1(後述)と第2スイッチSW2(後述)との間)から分岐するように設けられ、第5共用導線25の途中部分と、第1発電素子9との間を接続するように、配設されている。
The seventh shared
第8共用導線28は、第3共用導線23の途中部分から分岐するように設けられ、第3共用導線23の途中部分と、第2発電素子19との間を接続するように、配設されている。
The eighth
第9共用導線29は、第7共用導線27の途中部分から分岐するように設けられ、第7共用導線27の途中部分と、第2発電素子19との間を接続するように、配設されている。
The ninth
第10共用導線30は、第6共用導線26の途中部分から分岐するように設けられ、第6共用導線26の途中部分と、第8共用導線28の途中部分との間を接続するように、配設されている。
The tenth
そして、導線6では、第1共用導線21、第2共用導線22、第3共用導線23、第10共用導線30、第6共用導線26、第7共用導線27、第5共用導線25および第4共用導線24の、全部または一部が、環状の第1回路Aを形成している。
In the conductor 6, the first
また、第1共用導線21、第2共用導線22、第3共用導線23、第8共用導線28、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25および第4共用導線24の、全部または一部が、環状の第2回路Bを形成している。
The first shared
また、第6共用導線26、第10共用導線30、第8共用導線28、第3共用導線23、第4共用導線24、第5共用導線25および第7共用導線27の、全部または一部が、環状の第3回路Cを形成している。
In addition, all or part of the sixth shared
また、第8共用導線28、第3共用導線23、第4共用導線24、第5共用導線25、第7共用導線27および第9共用導線29の、全部または一部が、環状の第4回路Dを形成している。
In addition, all or a part of the eighth shared
また、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第2共用導線22および第6共用導線26の、全部または一部が、環状の第5回路Eを形成している。
Further, all or a part of the seventh shared
また、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第2共用導線22、第3共用導線23および第8共用導線28の、全部または一部が、環状の第6回路Fを形成している。
In addition, all or a part of the ninth
また、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第4共用導線24、第3共用導線23、第2共用導線22および第6共用導線26の、全部または一部が、環状の第7回路Gを形成している。
Further, all or part of the seventh shared
また、第9共用導線29、第7共用導線27、第5共用導線25、第1共用導線21、第4共用導線24、第3共用導線23および第8共用導線28の、全部または一部が、環状の第8回路Hを形成している。
In addition, all or a part of the ninth
スイッチシステム7は、導線6を開閉し、導線6における電流の流れを制御(方向決定)するためのスイッチシステムであって、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチ、および、第4スイッチSW4を備えている。
The
第1スイッチSW1および第2スイッチSW2は、第5共用導線25に介在されるように、互いに間隔を隔てて設けられている。
The first switch SW1 and the second switch SW2 are provided to be spaced apart from each other so as to be interposed by the fifth shared
より具体的には、第1スイッチSW1は、第5共用導線25の一部(具体的には、第4共用導線24の接続部分と、第7共用導線27の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
More specifically, the first switch SW1 is a part of the fifth shared conductor 25 (specifically, a region between the connection portion of the fourth shared
また、第2スイッチSW2は、第5共用導線25の他部(具体的には、第1共用導線21の接続部分と、第7共用導線27の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
In addition, the second switch SW2 is interposed in the other part of the fifth common conducting wire 25 (specifically, an area between the connecting portion of the first
第3スイッチSW3は、第6共用導線26の途中部分(具体的には、第2共用導線22の接続部分と、第10共用導線30の接続部分との間の領域)に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
The third switch SW3 is interposed in an intermediate portion of the sixth shared conductor 26 (specifically, in a region between a connection portion of the second shared
第4スイッチSW4は、第10共用導線30に介在されており、第1回路A〜第8回路Hの開閉を制御可能としている。
The fourth switch SW4 is interposed in the tenth
これら第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3および第4スイッチSW4は、例えば、制御ユニット34(後述)などの制御手段に電気的に接続され、その開閉が制御される。 The first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3, and the fourth switch SW4 are electrically connected to control means such as a control unit 34 (described later), and the opening / closing of the first switch SW1 is controlled.
より具体的には、例えば、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4が閉状態とされ、かつ、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3が開状態とされることにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dが閉状態とされ、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが開状態とされる(第1状態)。 More specifically, for example, when the first switch SW1 and the fourth switch SW4 are closed and the second switch SW2 and the third switch SW3 are opened, the first circuit A, the second circuit A The circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are closed, and the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H are opened (first state) .
また、例えば、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3が閉状態とされ、かつ、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4が開状態とされることにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが閉状態とされ、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dが開状態とされる(第2状態)。 Also, for example, the fifth circuit E, the sixth circuit F, and the fifth circuit E are closed by closing the second switch SW2 and the third switch SW3 and opening the first switch SW1 and the fourth switch SW4. The seventh circuit G and the eighth circuit H are closed, and the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are opened (second state).
このような発電回路1は、以下に示す発電システム31、具体的には、第1発電素子9および第2発電素子19から電力を取り出し、その電力を受電ユニット3と、第1蓄電ユニット4および第2蓄電ユニット5と、第3蓄電ユニット8とに供給する発電システム31において、好適に用いられる。
Such a
図13において、発電システム31は、上記の発電回路1と、その発電回路1中の発電素子(第1発電素子9および第2発電素子19)の温度を経時的に上下させる熱源32と、発電素子の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ33と、温度センサ33の検知に基づいて発電回路1の各スイッチを制御する制御手段としての制御ユニット34とを備えている。なお、図13には、発電回路1を模式的に示している。
In FIG. 13, the power generation system 31 includes the
このような発電システム31により発電するには、上記した第1発明と同様、例えば、まず、熱源32の温度を経時的に上下、好ましくは、周期的に温度変化させ、その熱源32により、第1発電素子9を、加熱および/または冷却する。
In order to generate electric power by such a power generation system 31, for example, first, the temperature of the
熱源32の温度は、高温状態における温度が、例えば、200〜1200℃、好ましくは、700〜900℃であり、低温状態における温度が、上記の高温状態における温度未満、より具体的には、例えば、100〜800℃、好ましくは、200〜500℃であり、高温状態と低温状態との温度差が、例えば、10〜600℃、好ましくは、20〜500℃である。
The temperature of the
また、それら高温状態と低温状態との繰り返し周期は、例えば、10〜400サイクル/秒、好ましくは、30〜100サイクル/秒である。 Also, the repetition cycle of the high temperature state and the low temperature state is, for example, 10 to 400 cycles / second, preferably 30 to 100 cycles / second.
そして、このような温度変化に応じて、上記した発電素子を、好ましくは、周期的に電気分極させる。 Then, in response to such a temperature change, the above-described power generation element is preferably subjected to periodic electrical polarization.
また、このとき、第1発電素子9は、第2発電素子19よりも、熱源32に近接するように配置され、第2発電素子19は、第1発電素子9よりも、熱源32に対して離隔するように配置されている。そのため、熱源32の熱は、第2発電素子19よりも第1発電素子9に対して伝達率よく伝達される。
At this time, the first
その結果、まず、第1発電素子9が熱源32の温度変化を受け、電気分極する。また、これとともに、熱源32の温度変化が、わずかに平滑化される。その後、第2発電素子19が、わずかに平滑化された熱源32の温度変化を受け、電気分極する。
As a result, first, the first
このようにして、発電素子は経時的に温度変化し、その温度変化に応じて、電気分極する。 Thus, the temperature of the power generation element changes with time, and in response to the temperature change, the element electrically polarizes.
一方、このような発電システム31では、より効率的に発電するため、発電素子の温度状態に応じて、発電素子に電圧を印加することが要求される。 On the other hand, in such a power generation system 31, in order to generate power more efficiently, it is required to apply a voltage to the power generation element according to the temperature state of the power generation element.
また、とりわけ効率的に発電するため、発電素子に印加する電圧を、発電素子の温度条件(温度変化量、最大温度、最低温度など)に応じて、設定することが要求される。 In addition, in order to generate power particularly efficiently, it is required to set the voltage applied to the power generation element according to the temperature condition (temperature change amount, maximum temperature, minimum temperature, etc.) of the power generation element.
具体的には、最低温度が比較的低い発電素子には、例えば、温度下降時において、比較的高電圧を印加することが要求され、一方、最低温度が比較的高い発電素子には、温度下降時において、比較的低電圧を印加することが要求される場合がある。 Specifically, for example, a relatively high voltage is required to be applied to a power generation element with a relatively low minimum temperature, while a temperature drop is generated with a power generation element with a relatively low minimum temperature. At times, it may be required to apply a relatively low voltage.
このような場合、上記の発電回路1および発電システム31では、まず、第1発電素子9が熱源32の温度変化を受け、その後、第2発電素子19が熱源32の温度変化を受けるため、第1発電素子9は、第2発電素子19よりも効率よく加熱される。
In such a case, in the
その結果、上記の発電回路1および発電システム31では、第2発電素子19の最低温度が、第1発電素子9の最低温度よりも低くなる。
As a result, in the
つまり、温度下降時には、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧よりも、大きくすることが要求される。
That is, when the temperature drops, it is required to make the voltage applied to the second
そこで、以下に示すように、制御ユニット34によりスイッチシステム7を制御し、第1発電素子9および第2発電素子19により生じる電力によって、第1発電素子9および第2発電素子19に、それぞれ異なる電圧を印加する。
Therefore, as described below, the
なお、以下において、発電回路1における電流および電圧について説明するが、発電回路1では、回路全体の電圧がバランスされるように、上記した各電流の流路、流れる方向および大小が、適宜切り替わる。
Although the current and voltage in the
以下において、図14〜図17を参照して、回路の制御方法を説明する。なお、図14〜図17においては、図10に記載される各部材の符号を一部記載せず、回路における電流の方向を模式的に示す。 The control method of the circuit will be described below with reference to FIGS. 14 to 17. In FIGS. 14 to 17, the directions of the current in the circuit are schematically shown without partially describing the reference numerals of the respective members described in FIG. 10.
より具体的には、この発電システム31では、例えば、
(1)まず、図14に示すように、第1発電素子9および第2発電素子19を加熱し、温度上昇させる。
More specifically, in this power generation system 31, for example,
(1) First, as shown in FIG. 14, the first
この発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19が加熱され、温度上昇すると、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極する。
In the power generation system 31, when the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第1回路Aを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印A参照)。
As a result, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the first
また、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第2回路Bを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印B参照)。
Further, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the second
また、これとともに、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第3回路Cを介して、紙面左周りの電流として、第1コンデンサ11に蓄積される(矢印C参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the first
また、これとともに、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第4回路Dを介して、紙面左周りの電流として、第1コンデンサ11に蓄積される(矢印D参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the second
このような状態における維持時間は、例えば、0.1秒以上、好ましくは、0.5秒以上であり、例えば、10秒以下、好ましくは、9.8秒以下である。
(2)次いで、この発電システム31では、図15に示すように、熱源32の制御により、第1発電素子9および第2発電素子19を冷却し、温度低下させる。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.1 seconds or more, preferably 0.5 seconds or more, and for example, 10 seconds or less, preferably 9.8 seconds or less.
(2) Next, in this power generation system 31, as shown in FIG. 15, the first
このとき、第1発電素子9および第2発電素子19は、上記(1)において加熱された影響により、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極している。
At this time, in the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を閉状態とし、かつ、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4を開状態とする。これにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを閉状態とし、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを開状態とする(発電回路1の第2状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第3コンデンサ13に蓄積されている電気エネルギーが、第5回路Eを介して、紙面右周りの電流として、第1発電素子9に供給される(矢印E参照)。
As a result, the electrical energy stored in the
なお、第1発電素子9には、第2コンデンサ12に蓄積されている電気エネルギーは供給されない。
Note that the electric energy stored in the
すなわち、第1発電素子9には、第3コンデンサ13のみから、電圧が印加される。
That is, a voltage is applied to the first
また、第3コンデンサ13に蓄積されている電気エネルギーが、第6回路Fを介して、紙面右周りの電流として、第2発電素子19に供給される(矢印F参照)。
In addition, the electric energy stored in the
さらに、第2コンデンサ12に蓄積されている電気エネルギーが、第6回路Fを介して、紙面右周りの電流として、第2発電素子19に供給される(矢印E参照)。
Furthermore, the electrical energy stored in the
すなわち、第2発電素子19には、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13の両方から、電圧が印加される。
That is, a voltage is applied to the second
その結果、温度下降時において、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧よりも、大きくすることができる。
As a result, when the temperature drops, the voltage applied to the second
このような状態における維持時間は、例えば、0.01秒以上、好ましくは、0.1秒以上であり、例えば、1秒以下、好ましくは、0.2秒以下である。
(3)次いで、この発電システム31では、図16に示すように、上記(2)から引き続いて、第1発電素子9を冷却する。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.01 seconds or more, preferably 0.1 seconds or more, and for example, 1 second or less, preferably 0.2 seconds or less.
(3) Next, in the power generation system 31, as shown in FIG. 16, the first
この発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19が冷却され、温度低下する場合には、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が負電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が正電荷を帯びるように、電気分極する。
In the power generation system 31, when the first
そこで、この発電システム31では、上記(2)から引き続いて、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を閉状態とし、かつ、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4を開状態とする。これにより、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを閉状態とし、かつ、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを開状態とする(発電回路1の第2状態)。 Therefore, in the power generation system 31, subsequently to the above (2), the second switch SW2 and the third switch SW3 are closed, and the first switch SW1 and the fourth switch SW4 are opened. Thus, the fifth circuit E, the sixth circuit F, the seventh circuit G and the eighth circuit H are closed, and the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C and the fourth circuit D are opened. In this state (the second state of the power generation circuit 1).
これにより、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第7回路Gを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印G参照)。
As a result, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the first
また、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第8回路Hを介して、紙面右周りの電流として、受電コンデンサ10に供給される(矢印H参照)。
Further, the electrical energy (pyroelectric current) generated by the second
また、これとともに、第1発電素子9により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第5回路Eを介して、紙面左周りの電流として、第3コンデンサ13に蓄積される(矢印E参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the first
また、これとともに、第2発電素子19により生じた電気エネルギー(焦電電流)が、第6回路Fを介して、紙面左周りの電流として、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13に蓄積される(矢印D参照)。
At the same time, the electric energy (pyroelectric current) generated by the second
このような状態における維持時間は、例えば、0.1秒以上、好ましくは、0.5秒以上であり、例えば、10秒以下、好ましくは、9.8秒以下である。
(4)次いで、この発電システム31では、図17に示すように、熱源32の制御により、第1発電素子9および第2発電素子19を加熱し、温度上昇させる。
The maintenance time in such a state is, for example, 0.1 seconds or more, preferably 0.5 seconds or more, and for example, 10 seconds or less, preferably 9.8 seconds or less.
(4) Next, in the power generation system 31, as shown in FIG. 17, the first
このとき、第1発電素子9および第2発電素子19は、上記(3)において冷却された影響により、一方側(紙面左側)の電極が負電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が正電荷を帯びるように、電気分極している。
At this time, in the first
そこで、この発電システム31では、制御ユニット34の制御によって、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
Therefore, in the power generation system 31, under the control of the
これにより、第1コンデンサ11に蓄積されている電気エネルギーが、第3回路Cを介して、紙面右周りの電流として、第1発電素子9に供給される(矢印C参照)。すなわち、第1発電素子9に、電圧が印加される。
As a result, the electrical energy stored in the
また、第1コンデンサ11に蓄積されている電気エネルギーが、第4回路Dを介して、紙面右周りの電流として、第2発電素子19に供給される(矢印D参照)。すなわち、第2発電素子19に、電圧が印加される。
Further, the electric energy stored in the
このようにして、第1発電素子9および第2発電素子19の両方に、第1コンデンサ11から電圧が印加される。
(5)その後、上記(4)から引き続き第1発電素子9および第2発電素子19を加熱する場合には、上記(1)で示すように、引き続き、第1スイッチSW1および第4スイッチSW4を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を開状態とする。これにより、第1回路A、第2回路B、第3回路Cおよび第4回路Dを閉状態とし、かつ、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hを開状態とする(発電回路1の第1状態)。
Thus, a voltage is applied to both of the first
(5) After that, when the first
そして、第1発電素子9および第2発電素子19が加熱され、温度上昇すると、第1発電素子9および第2発電素子19は、一方側(紙面左側)の電極が正電荷を帯び、他方側(紙面右側)の電極が負電荷を帯びるように、電気分極する。
Then, when the first
このようにして、上記(1)〜(5)の処理が、繰り返され、第1発電素子9および第2発電素子19から電力が取り出され、その電力が受電コンデンサ10(受電ユニット3)に供給される。
Thus, the above processes (1) to (5) are repeated, power is taken out from the first
このような発電回路1および発電システム31によれば、発電ユニット2において生じるエネルギーを用いて、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加することができるため、外部からの電力投入を不要とし、第1発電素子9および第2発電素子19から効率よく電力を取り出すことができる。
According to such a
とりわけ、上記の発電回路1および発電システム31においては、第2発電素子19の最低温度が、第1発電素子9の最低温度よりも低くなる。そのため、温度下降時において、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧よりも、大きくすることが要求される場合がある。
In particular, in the
この点、上記の発電回路1および発電システム31においては、上記(2)に示した通り、温度下降時には、第2発電素子19には、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13の両方から、電圧が印加され、一方、第1発電素子9には、第3コンデンサ13のみから、電圧が印加される。すなわち、温度下降時において、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧よりも、大きくすることができる。
In this point, in the
その結果、上記の発電回路1および発電システム31によれば、とりわけ効率よく、発電素子から効率よく電力を取り出すことができる。
As a result, according to the
また、通常、発電システム31において、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧を印加すると、第1発電素子9および第2発電素子19に損傷を生じる場合がある。これに対して、上記の発電システム31では、第1発明と同様、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13の静電容量および定格電圧を選択および設計することによって、第1発電素子9および第2発電素子19に印加される電圧を選択および設計することができる。その結果、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧が印加させることを抑制することができ、第1発電素子9および第2発電素子19の損傷を抑制することができる。とりわけ、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13として、互いに異なる静電容量および定格電圧のコンデンサを選択できるため、第1発電素子9および第2発電素子19の加熱時に印加される電圧と、第1発電素子9および第2発電素子19の冷却時に印加される電圧とを、個別に設計することができ、第1発電素子9および第2発電素子19に過剰な電圧が印加させることを抑制することができ、第1発電素子9および第2発電素子19の損傷を抑制することができる。
Also, in the power generation system 31, when an excessive voltage is applied to the first
そのため、このような発電システム31は、特に制限されないが、例えば、自動車などに搭載される。このような場合、第1発電素子9および第2発電素子19は、例えば、自動車のエキゾーストマニホールドにおける分岐管の内部または表面などに配置され、自動車のエンジンおよび排ガスが、熱源32として用いられる。例えば、第1発電素子9が分岐管のガス流れ方向上流側に配置され、第2発電素子19が、分岐管のガス流れ方向下流側に配置される。第1発電素子9および第2発電素子19は、そして、エンジンの燃焼サイクルに応じて排ガスの温度が経時的に上下され、加熱および/または冷却され、上記の発電システム31により発電される。得られる電力は、バッテリーに蓄積されてもよく、また、例えば、ヘッドライトなどの電気負荷装置に用いられてもよく、さらには、自動車の動力として用いられてもよい。
Therefore, such a power generation system 31 is mounted on, for example, an automobile, although not particularly limited. In such a case, the first
なお、上記した説明では、発電素子として、第1発電素子9および第2発電素子19の2つを用いているが、発電素子の数は、2つ以上であれば特に制限されず、3つ以上用いることもできる。このような場合、発電素子の数よりも少なくとも1つ多い蓄電体が用いられる。
In the above description, two of the first
例えば、図18に示すように、第1発電素子9および第2発電素子19と並列的に、第3発電素子39が接続される場合、第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13と並列的に、第4コンデンサ14が接続される。なお、第4コンデンサ14は、第1コンデンサ11および第2コンデンサ12の間に介在される。
For example, as shown in FIG. 18, when the third power generation element 39 is connected in parallel with the first
なお、図示しないが、この発電回路1では、第1発電素子9は、第2発電素子19よりも熱源32に近接して配置され、また、第2発電素子19は、第3発電素子39よりも熱源32に近接して配置される。
Although not shown, in the
また、この発電回路1では、第1発電素子9と、第3スイッチSW3および第4スイッチSW4との関係に対応するように、第2発電素子19に対して、第3’スイッチSW3’および第4’スイッチSW4’が設けられる。
In addition, in the
このような発電回路1でも、上記と同様に操作することによって、温度降下時における印加電圧の大きさを調整することができる。具体的には、温度降下時に、第1スイッチSW、第4スイッチSW4および第4’スイッチSW4’を閉状態とし、かつ、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3および第3’スイッチSW3’を開状態とする。
Also in such a
これにより、第1発電素子9には、第3コンデンサ13のみから電圧が印加される。
Thereby, a voltage is applied to the first
また、第2発電素子19には、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13から電圧が印加される。
Further, a voltage is applied to the second
さらに、第4発電素子29には、第2コンデンサ12、第3コンデンサ13および第4コンデンサ14から電圧が印加される。
Furthermore, a voltage is applied to the fourth
このようにして、温度下降時において、第2発電素子19に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧よりも大きくすることができる。また、第3発電素子39に対して印加する電圧を、第1発電素子9に対して印加する電圧、および、第2発電素子19に対して印加する電圧よりも大きくすることができる。
In this manner, the voltage applied to the second
また、上記した説明では、受電ユニット3は、第1発電素子9および第2発電素子19により生じた電力を受電する受電デバイスとして、コンデンサ(受電コンデンサ10)を備えているが、第1発電素子9および第2発電素子19により生じた電力が蓄積または利用されるデバイスであれば、特に制限されず、受電コンデンサ10に代替して、バッテリーなどの蓄電デバイスや、灯火装置などの電気負荷デバイスなどを備えることもできる。
In the above description, the power reception unit 3 includes the capacitor (the power reception capacitor 10) as a power reception device for receiving the power generated by the first
また、上記した説明では、第1蓄電体、第2蓄電体および第3蓄電体として、コンデンサ(第1コンデンサ11、第2コンデンサ12および第3コンデンサ13)を備えているが、第1蓄電体、第2蓄電体および第3蓄電体としては、第1発電素子9および第2発電素子19において生じた電力を蓄電し、また、第1発電素子9および第2発電素子19に電圧を印加することができれば、特に制限されず、コンデンサに代替して、化学電池などの蓄電体を備えることができる。
In the above description, the capacitors (the
また、図示しないが、発電回路1には、必要により、任意の場所に、例えば、昇圧器、電圧変換器、インダクタなどの公知の電気デバイスを介在させることもできる。
Although not shown, in the
また、導線6の構成は、上記に限定されず、図示しないが、例えば、第1回路A、第2回路B、第3回路C、第4回路D、第5回路E、第6回路F、第7回路Gおよび第8回路Hが、それぞれが独立して構成されるように、複数の導線6を備えていてもよい。 Further, the configuration of the conductor 6 is not limited to the above, and although not shown, for example, the first circuit A, the second circuit B, the third circuit C, the fourth circuit D, the fifth circuit E, the sixth circuit F, The seventh circuit G and the eighth circuit H may include a plurality of conducting wires 6 so as to be configured independently of each other.
1 発電回路
6 導線
9 第1発電素子
10 受電コンデンサ
11 第1コンデンサ
12 第2コンデンサ
13 第3コンデンサ
18 第2発電素子
A 第1回路
B 第2回路
C 第3回路
D 第4回路
E 第5回路
F 第6回路
G 第7回路
H 第8回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1発電素子とは別途、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第2発電素子と、
前記第1発電素子および前記第2発電素子から取り出された電力が供給される受電デバイスと、
前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第1蓄電体と、
前記第1蓄電体とは別途、前記第1発電素子のみに電圧を印加するための第2蓄電体と、
前記第1蓄電体および前記第2蓄電体とは別途、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第3蓄電体と、
前記第1発電素子、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体を接続する導線と、
前記導線を開閉するスイッチシステムとを備え、
前記導線は、
前記第1発電素子、前記受電デバイスおよび前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第1回路と、
前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第2回路と、
前記第1発電素子、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイスおよび前記第3蓄電体が接続されない第3回路と、
前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第4回路と、
前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第5回路と、
前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第6回路と、
前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第7回路と、
前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第8回路と
を構成し、
前記スイッチシステムは、
前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を閉状態とし、かつ、
前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を開状態とする第1状態と、
前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を閉状態とし、かつ、
前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を開状態とする第2状態と
を切り替え可能とする
ことを特徴とする、発電回路。 A first power generation element that is electrically polarized by temperature rising and falling with time;
A second power generating element that is electrically polarized by temperature rising and lowering with time separately from the first power generating element;
A power receiving device to which power extracted from the first power generating element and the second power generating element is supplied;
A first storage body for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element;
A second storage body for applying a voltage only to the first power generation element separately from the first storage body;
A third power storage body for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element separately from the first power storage body and the second power storage body;
A conductor connecting the first power generation element, the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, the second power storage body, and the third power storage body;
And a switch system for opening and closing the wire.
The wire is
A first circuit to which the first power generation element, the power reception device, and the third power storage body are connected, and the second power generation element, the first power storage body, and the second power storage body are not connected;
A second circuit in which the second power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the first power generation element and the first power storage body are not connected;
A third circuit to which the first power generation element, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the second power generation element, the power reception device, and the third power storage body are not connected;
A fourth circuit in which the second power generation element and the first power storage body are connected and the first power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are not connected;
A fifth circuit in which the first power generation element and the third power storage body are connected and the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are not connected;
A sixth circuit in which the second power generation element and the third power storage body are connected, and the first power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are not connected;
A seventh circuit in which the first power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the second power generation element and the third power storage body are not connected;
An eighth circuit in which the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the first power generation element and the third power storage body are not connected;
The switch system is
Closing the first circuit, the second circuit, the third circuit and the fourth circuit, and
A first state in which the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit are opened;
Closing the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit, and
A power generation circuit characterized in that it is possible to switch between the first circuit, the second circuit, the third circuit, and a second state in which the fourth circuit is opened.
前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を経時的に上下させる熱源と、
前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段による検知に基づいて、前記スイッチシステムを制御するための制御手段とを備え、
前記発電回路の前記第1発電素子が、前記第2発電素子よりも前記熱源に近接しており、前記熱源の温度は、前記第2発電素子よりも前記第1発電素子に対して伝達率よく伝達される
ことを特徴とする、発電システム。 A power generation circuit according to claim 1;
A heat source that raises and lowers the temperatures of the first power generation element and the second power generation element over time;
Temperature detection means for detecting the temperatures of the first power generation element and the second power generation element;
And control means for controlling the switch system based on the detection by the temperature detection means,
The first power generation element of the power generation circuit is closer to the heat source than the second power generation element, and the temperature of the heat source is more efficiently transmitted to the first power generation element than the second power generation element. A power generation system characterized in that it is transmitted.
前記第1発電素子とは別途、温度が経時的に上下されることにより電気分極する第2発電素子と、
前記第1発電素子および前記第2発電素子から取り出された電力が供給される受電デバイスと、
前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第1蓄電体と、
前記第1蓄電体とは別途、前記第2発電素子のみに電圧を印加するための第2蓄電体と、
前記第1蓄電体および前記第2蓄電体とは別途、前記第1発電素子および前記第2発電素子の両方に電圧を印加するための第3蓄電体と、
前記第1発電素子、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体を接続する導線と、
前記導線を開閉するスイッチシステムとを備え、
前記導線は、
前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第1回路と、
前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続されない第2回路と、
前記第1発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第3回路と、
前記第2発電素子および前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第4回路と、
前記第1発電素子および前記第3蓄電体が接続され、前記第2発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続されない第5回路と、
前記第2発電素子、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記受電デバイスおよび前記第1蓄電体が接続されない第6回路と、
前記第1発電素子、前記受電デバイス、前記第1蓄電体および前記第2蓄電体が接続され、前記第2発電素子および前記第3蓄電体が接続されない第7回路と、
前記第2発電素子、前記受電デバイスおよび前記第1蓄電体が接続され、前記第1発電素子、前記第2蓄電体および前記第3蓄電体が接続されない第8回路と
を構成し、
前記スイッチシステムは、
前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を閉状態とし、かつ、
前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を開状態とする第1状態と、
前記第5回路、前記第6回路、前記第7回路および前記第8回路を閉状態とし、かつ、
前記第1回路、前記第2回路、前記第3回路および前記第4回路を開状態とする第2状態と
を切り替え可能とする
ことを特徴とする、発電回路。 A first power generation element that is electrically polarized by temperature rising and falling with time;
A second power generating element that is electrically polarized by temperature rising and lowering with time separately from the first power generating element;
A power receiving device to which power extracted from the first power generating element and the second power generating element is supplied;
A first storage body for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element;
A second storage body for applying a voltage only to the second power generation element separately from the first storage body;
A third power storage body for applying a voltage to both the first power generation element and the second power generation element separately from the first power storage body and the second power storage body;
A conductor connecting the first power generation element, the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, the second power storage body, and the third power storage body;
And a switch system for opening and closing the wire.
The wire is
A first circuit to which the first power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the second power generation element and the first power storage body are not connected;
A second circuit in which the second power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the first power generation element and the first power storage body are not connected;
A third circuit in which the first power generation element and the first power storage body are connected, and the second power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are not connected;
A fourth circuit in which the second power generation element and the first power storage body are connected and the first power generation element, the power reception device, the second power storage body, and the third power storage body are not connected;
A fifth circuit in which the first power generation element and the third power storage body are connected and the second power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are not connected;
A sixth circuit to which the second power generation element, the second power storage body, and the third power storage body are connected, and the first power generation element, the power reception device, and the first power storage body are not connected;
A seventh circuit in which the first power generation element, the power reception device, the first power storage body, and the second power storage body are connected, and the second power generation element and the third power storage body are not connected;
And an eighth circuit in which the second power generation element, the power reception device, and the first power storage body are connected, and the first power generation element, the second power storage body, and the third power storage body are not connected.
The switch system is
Closing the first circuit, the second circuit, the third circuit and the fourth circuit, and
A first state in which the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit are opened;
Closing the fifth circuit, the sixth circuit, the seventh circuit and the eighth circuit, and
A power generation circuit characterized in that it is possible to switch between the first circuit, the second circuit, the third circuit, and a second state in which the fourth circuit is opened.
前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を経時的に上下させる熱源と、
前記第1発電素子および前記第2発電素子の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段による検知に基づいて、前記スイッチシステムを制御するための制御手段とを備え、
前記発電回路の前記第1発電素子が、前記第2発電素子よりも前記熱源に近接しており、前記熱源の温度は、前記第2発電素子よりも前記第1発電素子に対して伝達率よく伝達される
ことを特徴とする、発電システム。
A power generation circuit according to claim 3;
A heat source that raises and lowers the temperatures of the first power generation element and the second power generation element over time;
Temperature detection means for detecting the temperatures of the first power generation element and the second power generation element;
And control means for controlling the switch system based on the detection by the temperature detection means,
The first power generation element of the power generation circuit is closer to the heat source than the second power generation element, and the temperature of the heat source is more efficiently transmitted to the first power generation element than the second power generation element. A power generation system characterized in that it is transmitted.
Priority Applications (1)
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