JPH0353862B2

JPH0353862B2 -

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Publication number: JPH0353862B2
Application number: JP59263813A
Authority: JP
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1991-08-16
Also published as: JPS61142963A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、暖房器具や調理器具等熱を発生する
器具の熱を利用して電気エネルギーを発生するた
めの手段である。さらに詳しく言えば温度差によ
り熱発電素子が発生する直流起電力を有効活用
し、モータ等の電気部品を駆動する電源回路に関
するものである。

従来の技術 BiSbTe（ｐ）／BiTeSe（ｎ）などの材料によ
り作られたいわゆる熱発電素子の出力電圧は、非
常に低電圧であるためインピーダンスの大きいモ
ータなどの負荷を直接駆動することは困難であ
る。そこで一担出力電圧を高電圧に変換して駆動
することが必要である。この目的のため従来電圧
を昇圧するための昇圧回路は、コンバータ方式や
チヨツパー方式等のエネルギー蓄積型のものがあ
り、例えば第５図に示す回路が用いられている。
この回路は大別すると電源部、発振回路、昇圧回
路から構成される。電源部は熱発電素子１および
低インピーダンス化コンデンサ（高周波バイパス
コンデンサ）２から成る。発振回路の基本動作は
コンデンサ３および抵抗４とコンデンサ５および
抵抗６の充放電時定数によりトランジスタ７およ
びトランジスタ８を交互にオンオフさせ、所定の
デユーテイの方形波パルスを発生させトランジス
タ９を駆動する。抵抗１０〜１２は、プルアツプ
抵抗である。抵抗１３，１４はトランジスタ１５
のベース電流制限抵抗である。トランジスタ１５
のスイツチングスピードを高速化するためにトラ
ンジスタ１６，１７およびコンデンサ１８を設け
ている。昇圧回路は、エネルギーを蓄積するイン
ダクタンスと、蓄積および放出をコントロールす
るトランジスタ４５と、ダイオード１７と平滑コ
ンデンサ１８とから構成される。このような動作
で、所定の昇圧された圧を得ようとするものであ
る。この時、熱発電素子の内部抵抗による電圧降
下を無視するわけにはいかない。図２に熱発電素
子の負荷に対する電力、電圧、電流特性を示す。
一般の熱発電素子は、大電流低電圧の性質をも
つ。例えば、マツチングした状態で1V、10Aの
出力を得ることができる。周知のように電源を有
効活用するためには、内部インピーダンスと外部
インピーダンスをマツチングさせることが必要で
ある。第２図にある熱電素子の外部抵抗と電力、
電圧、電流特性を示す。電源回路を正常動作させ
るに必要な最小電圧をVccとするとこの時の外部
抵抗はＡ点の値出力電力はＢ点の値になる。すな
わち外部抵抗はＡ点の値よりも大きいインピーダ
ンスのものに制限される。大きい出力を得ようと
してもVcc以下の電圧、例えばＦ点の値では動作
できない。

発明が解決しようとする問題点上記のような理由から、所定の出力電圧以上で
動作させる。すなわち、電源回路が正常動作する
に必要な最小電圧を確保するためには、おのずと
負荷の大きさが制限され、軽負荷のものに限られ
るという問題点を有していた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、熱発電素子を有効利用することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の電源回路
は、外部負荷を断続する第１のスイツチと、発振
回路に供給する電圧を切り換える第２のスイツチ
と、第１のスイツチと第２のスイツチのオン・オ
フを制御するコントローラと、発振回路に昇圧電
圧を供給する第１の昇圧回路と、負荷に昇圧電圧
を供給する第２の昇圧回路を備えたものである。

作用本発明は、上記した構成により以下のように作
用する。起動時外部負荷を切り離し熱発電素子か
ら見た外部インピーダンスを大きくしておいて所
定電圧（発振回路、第１の昇圧回路が正常動作す
る電圧）を得るものである。第１の昇圧回路によ
り昇圧された電圧が得られると、第１のスイツチ
と第２のスイツチを切り換える。熱発電素子の起
電圧は低下するが発振回路は昇圧された電圧で正
常動作し、外部負荷には、第２の昇圧回路により
所定電力が得られるということになるのである。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。

第１図は、本発明の電源回路の基本機能をブロ
ツク図で示したものである。熱発電素子１から直
流起電力を供給する。このとき２０のスイツチ２
をオープン、すなわち負荷を切り離した状態にし
ておき、電源から見た外部インピーダンスを大き
くする。１９のスイツチ１は１の熱発電素子の出
力電圧Vcc₁を２１の発振回路に接続しておく。
２１の発振回路は正常発振し２２の昇圧回路１は
昇圧電圧Vcc₂を出力する。このとき２３のコン
トローラは、２０のスイツチ２をVcc₂の電圧側
に切り換える信号を送出すると共に１９のスイツ
チ１をON、負荷を接続する信号を送出する。負
荷が加わると、外部インピーダンスは小さなり
Vcc₁は低くなるが、２０のスイツチ２を昇圧さ
れた電圧側に切り換えているため発振回路には動
作に必要な十分な電圧が供給され正常動作する。
その発振信号は２４の昇圧回路２に送られ負荷に
所定の昇圧電圧Vcc₃が供給される。

第２図を用いて電源回路の動作を説明する。熱
発電素子の外部抵抗と電力、電圧、電流特性を示
す。Vccは電源回路が動作するに必要最小電圧で
ある。外部抵抗がＡ点の値以下ではVcc以下にな
り電源回路は動作しなくなる。まずスイツチ２を
切り離し、負荷をＣ点にするとＤ点のVcc₁の電
圧を発振回路に供給できる。昇圧回路１によりＥ
点のVcc₂の昇圧電圧が得られる。この時スイツ
チ２を切り換え発振回路にVcc₂の電圧を供給す
る。次にスイツチ１により負荷を接続し、所定電
力を供給する。従来の回路では負荷Ｆを加えると
Ｇ点の値の電圧により駆動不能であつたが、電圧
がＥ点の値であるから負荷が駆動できるのであ
る。

上記構成において、電流を電圧に変換し、電源
回路が動作するに十分な電圧を供給する作用を有
し、熱発電素子の起電力を十分活用できる効果が
ある。

次に本発明の具体回路例を第３図を用いて説明
する。第３図は、チヨツパ方式を用いた回路例で
ある。熱発電素子１の出力電圧Vcc₁を供給する。
このとき１９のスイツチ１を切り離し軽負荷にす
る。また２０のスイツチ２は、Vcc₁側にしてお
く。この状態では、軽負荷であるため発振回路２
１が動作するに十分な電圧が供給される。２２の
昇圧回路２２により所定電圧が得られた時、コン
トローラ２３は１９のスイツチ１および２０のス
イツチ２に信号を送り、負荷を接続すると共に供
給電圧をVcc₁からVcc₂に切り換える。発振回路
に供給する電圧がVcc₁からVcc₂に切り換わり正
常動作する。そして２４の昇圧回路により所定電
力が負荷に供給できる。

次に第２の具体実施例を第４図を用いて説明す
る。第４図において前記実施例と相違する点は、
コンバータ方式にしたことにあり、この構成によ
れば回路が簡単で、負荷とのマツチングが楽であ
るという効果がある。

発明の効果以上のように本発明の電源回路によれば次の効
果が得られる。

熱発電素子の発生する低電圧・大電流の直流起
電力を有効活用するための電源回路で、負荷を断
続するスイツチと発振回路に供給する電圧を切り
換えるスイツチを持ち、発振回路に昇圧電圧を供
給する昇圧回路と負荷に昇圧電圧を供給する昇圧
回路と、スイツチを制御するコントローラを備
え、熱発電素子の出力電圧が極めて低くても大き
い負荷を安定に駆動することができ、有効利用が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電源装置の基本機
能を示すブロツク図、第２図は熱発電素子の特性
グラフ、第３図は第１の具体回路例を示す回路
図、第４図は第２の具体回路例を示す回路図、第
５図は従来の電源回路図である。１……熱発電素子、１９……スイツチ１（第１
のスイツチ）、２０……スイツチ２（第２のスイツ
チ）、２１……発振回路、２２……昇圧回路１（第
１の昇圧回路）、２３……コントローラ、２４…
…昇圧回路２（第２の昇圧回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

１加熱手段により熱を受ける熱発電素子と、前
記熱発電素子の出力電圧を昇圧し負荷に電力を供
給する第１の昇圧回路と、前記熱発電素子の出力
電圧を昇圧し発振回路に電力を供給する第２の昇
圧回路を備え、前記発振回路により第１の昇圧回
路および第２の昇圧回路を動作させるように構成
すると共に、前記発振回路への電力供給を前記熱
発電素子または前記第２の昇圧回路に切り換える
第１のスイツチと、前記第１の昇圧回路への電力
供給を制御する第２のスイツチと、前記第２の昇
圧回路の出力電圧により前記第１のスイツチおよ
び第２のスイツチを制御するコントローラを設け
た構成とした電源装置。