JPH0622572A - 熱電発電充電装置 - Google Patents
熱電発電充電装置Info
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- JPH0622572A JPH0622572A JP4196279A JP19627992A JPH0622572A JP H0622572 A JPH0622572 A JP H0622572A JP 4196279 A JP4196279 A JP 4196279A JP 19627992 A JP19627992 A JP 19627992A JP H0622572 A JPH0622572 A JP H0622572A
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- thermoelectric element
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱電素子の発生電力を有効に取り出すことが
可能な熱電発電充電装置を提供する。 【構成】 複数のＢｉＴｅ等で形成された熱電素子から
なる熱電素子１２を自動車エンジンや工場の炉等の排ガ
ス通路に配置し、この熱エネルギを電力に変換する。一
方、熱電素子部１２の高温側温度Ｔｈｊと低温側温度Ｔ
ｃｊを制御部１３で測定する。制御部１３では、この測
定温度における熱電素子１２の出力特性から最適な出力
となる電流値を決定し、対応する制御信号ｉを電流制御
回路１４に供給する。電流制御回路１４では、熱電素子
部１２の発生電力を、制御信号ｉに基づく電流値で取り
出す。この取り出した出力を、ＤＣ−ＤＣコンバータで
必要な電圧に昇圧および平滑化しバッテリ等を充電す
る。
可能な熱電発電充電装置を提供する。 【構成】 複数のＢｉＴｅ等で形成された熱電素子から
なる熱電素子１２を自動車エンジンや工場の炉等の排ガ
ス通路に配置し、この熱エネルギを電力に変換する。一
方、熱電素子部１２の高温側温度Ｔｈｊと低温側温度Ｔ
ｃｊを制御部１３で測定する。制御部１３では、この測
定温度における熱電素子１２の出力特性から最適な出力
となる電流値を決定し、対応する制御信号ｉを電流制御
回路１４に供給する。電流制御回路１４では、熱電素子
部１２の発生電力を、制御信号ｉに基づく電流値で取り
出す。この取り出した出力を、ＤＣ−ＤＣコンバータで
必要な電圧に昇圧および平滑化しバッテリ等を充電す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱電発電充電装置に係
り、詳細には自動車の排気ガス中の熱等の各種熱を使用
して熱電素子で発電を行い、その電力で充電を行う熱電
発電充電装置に関する。
り、詳細には自動車の排気ガス中の熱等の各種熱を使用
して熱電素子で発電を行い、その電力で充電を行う熱電
発電充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、自動車のエンジンや工場の炉
等から排気されるガスに含まれる熱エネルギを有効に利
用するために、熱エネルギを電力に変換して取り出す熱
電発電装置が開発されている。このような従来の熱電発
電を行う装置として、特開昭６１−２５４０８２に記載
された排気熱発電装置がある。この排気熱発電装置で
は、内側を排気ガスが流通する吸熱部材と、その外側の
冷却部材との間に介装した熱電素子により、発電を行
う。そして、この排気熱発電装置の出力段にＤＣ−ＤＣ
コンバータを装備し熱電素子の出力電圧を昇圧し且つ平
滑化して電力を取り出すようにしている。
等から排気されるガスに含まれる熱エネルギを有効に利
用するために、熱エネルギを電力に変換して取り出す熱
電発電装置が開発されている。このような従来の熱電発
電を行う装置として、特開昭６１−２５４０８２に記載
された排気熱発電装置がある。この排気熱発電装置で
は、内側を排気ガスが流通する吸熱部材と、その外側の
冷却部材との間に介装した熱電素子により、発電を行
う。そして、この排気熱発電装置の出力段にＤＣ−ＤＣ
コンバータを装備し熱電素子の出力電圧を昇圧し且つ平
滑化して電力を取り出すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の排
気熱発電装置では、熱電素子からの出力をそのままＤＣ
−ＤＣコンバータに供給して電圧の昇圧を行っていた。
ところが、一般に熱電素子は、取り出す電流の値によっ
て電圧および出力（電力）が変化するという特性があ
り、この出力変化は、熱電素子の配置されている高温側
および低温側の温度に応じて異なっている。従って、従
来の排気熱発電装置では、必ずしも効率良く電力を取り
出してはいなかった。たまたま、ある特定の温度で最適
値となるような電流値でＤＣ−ＤＣコンバータに供給し
ていたとしても、例えば、自動車の廃棄熱で発電する等
の場合には、走行条件によって熱電素子の高温側および
低温側の温度が変化するため、必ずしも常時最適出力で
電力を取り出してはいなかった。従って、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータに供給する電力の不足によって被充電バッテリ
の充電電圧にまで昇圧できない場合があり、熱電素子の
発生電力を有効に利用してはいなかった。
気熱発電装置では、熱電素子からの出力をそのままＤＣ
−ＤＣコンバータに供給して電圧の昇圧を行っていた。
ところが、一般に熱電素子は、取り出す電流の値によっ
て電圧および出力（電力）が変化するという特性があ
り、この出力変化は、熱電素子の配置されている高温側
および低温側の温度に応じて異なっている。従って、従
来の排気熱発電装置では、必ずしも効率良く電力を取り
出してはいなかった。たまたま、ある特定の温度で最適
値となるような電流値でＤＣ−ＤＣコンバータに供給し
ていたとしても、例えば、自動車の廃棄熱で発電する等
の場合には、走行条件によって熱電素子の高温側および
低温側の温度が変化するため、必ずしも常時最適出力で
電力を取り出してはいなかった。従って、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータに供給する電力の不足によって被充電バッテリ
の充電電圧にまで昇圧できない場合があり、熱電素子の
発生電力を有効に利用してはいなかった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、熱電素子の発生
電力を有効に取り出すことが可能な熱電発電充電装置を
提供することにある。
電力を有効に取り出すことが可能な熱電発電充電装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、熱エネルギを電力に変換する少なくとも１対のＢｉ
Ｔｅ等の熱電素子と、この熱電素子の高温側および低温
側の温度を測定する温度測定手段、例えば、熱電対と、
この温度測定手段で測定した高温側および低温側の温度
における前記熱電素子の出力特性から最適な出力となる
電流値を決定する電流値決定手段と、前記熱電素子の発
生電力を前記電流値決定手段で決定された電流値で出力
する電流制御手段と、この電流制御手段の出力電圧を昇
圧および平滑化するＤＣ−ＤＣコンバータとを熱電発電
充電装置に具備させて、前記目的を達成する。
は、熱エネルギを電力に変換する少なくとも１対のＢｉ
Ｔｅ等の熱電素子と、この熱電素子の高温側および低温
側の温度を測定する温度測定手段、例えば、熱電対と、
この温度測定手段で測定した高温側および低温側の温度
における前記熱電素子の出力特性から最適な出力となる
電流値を決定する電流値決定手段と、前記熱電素子の発
生電力を前記電流値決定手段で決定された電流値で出力
する電流制御手段と、この電流制御手段の出力電圧を昇
圧および平滑化するＤＣ−ＤＣコンバータとを熱電発電
充電装置に具備させて、前記目的を達成する。
【０００６】
【作用】本発明では、ＢｉＴｅ等の熱電素子を自動車の
エンジンや工場の炉等の排ガス通路に配置し、この熱エ
ネルギを電力に変換する。そして、熱電素子の高温側お
よび低温側の温度を温度測定手段で測定する。この測定
高温側および低温側の温度における熱電素子の出力特性
から最適な出力となる電流値を電流値決定手段で決定
し、電流制御手段において、熱電素子の発生電力を決定
した電力値で出力させる。このように、熱電素子の発生
電力を、高温側および低温側の温度における出力特性か
ら最適な出力として取り出すことができる。この取り出
した出力を、ＤＣ−ＤＣコンバータで必要な電圧に昇圧
および平滑化しバッテリ等を充電する。
エンジンや工場の炉等の排ガス通路に配置し、この熱エ
ネルギを電力に変換する。そして、熱電素子の高温側お
よび低温側の温度を温度測定手段で測定する。この測定
高温側および低温側の温度における熱電素子の出力特性
から最適な出力となる電流値を電流値決定手段で決定
し、電流制御手段において、熱電素子の発生電力を決定
した電力値で出力させる。このように、熱電素子の発生
電力を、高温側および低温側の温度における出力特性か
ら最適な出力として取り出すことができる。この取り出
した出力を、ＤＣ−ＤＣコンバータで必要な電圧に昇圧
および平滑化しバッテリ等を充電する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の熱電発電充電装置における一
実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図
１は熱電発電充電装置およびその周辺について表したも
のである。この図１において、１１は熱電発電充電装置
を示し、この熱電発電充電装置１１は、電力を発生する
熱電素子部１２を備えている。熱電素子部１２は、高温
の排気ガス等が有する熱エネルギを電力に変換する複数
の熱電素子で構成されている。これらの熱電素子部１２
は、長さ２mm、断面積３mm2 のｐ型およびｎ型のＢｉＴ
ｅ半導体で形成された熱電素子が７２対直列に接続され
ている。
実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図
１は熱電発電充電装置およびその周辺について表したも
のである。この図１において、１１は熱電発電充電装置
を示し、この熱電発電充電装置１１は、電力を発生する
熱電素子部１２を備えている。熱電素子部１２は、高温
の排気ガス等が有する熱エネルギを電力に変換する複数
の熱電素子で構成されている。これらの熱電素子部１２
は、長さ２mm、断面積３mm2 のｐ型およびｎ型のＢｉＴ
ｅ半導体で形成された熱電素子が７２対直列に接続され
ている。
【０００８】この実施例では、熱電素子部１２の高温側
と低温側にそれぞれ熱電対１９、２０が取り付けられて
おり、高温側の温度Ｔｈｊおよび低温側の温度Ｔｃｊが
それぞれ、制御部１３で測定されるようになっている。
制御部１３は、測定した高温側および低温側の温度によ
って決まる熱電素子部１２の出力特性を示すテーブルを
各温度毎に備えており、測定した高温側および低温側の
温度における最適な電流値に対応する制御信号ｉを出力
するようになっている。
と低温側にそれぞれ熱電対１９、２０が取り付けられて
おり、高温側の温度Ｔｈｊおよび低温側の温度Ｔｃｊが
それぞれ、制御部１３で測定されるようになっている。
制御部１３は、測定した高温側および低温側の温度によ
って決まる熱電素子部１２の出力特性を示すテーブルを
各温度毎に備えており、測定した高温側および低温側の
温度における最適な電流値に対応する制御信号ｉを出力
するようになっている。
【０００９】熱電発電充電装置１１は電流制御回路１４
を備えており、この電流制御回路１４は、制御部１３か
ら供給される制御信号ｉによって、熱電素子部１２から
最高出力点（電圧、電力の関係）で常時電力を取り出
す。この電流制御回路１４は、内部で電力を消費しな
い、例えばＰＷＭ制御により電力を取り出すようになっ
ている。熱電発電充電装置１１は、更に、電流制御回路
１４で取り出された電力の出力電圧を、例えば１２ボル
トに昇圧すると共に平滑化するＤＣ−ＤＣコンバータ１
５を備えており、このＤＣ−ＤＣコンバータの出力は、
逆流防止のためのダイオード１６を介してバッテリ１７
に供給される。バッテリ１７には、負荷１８が接続され
ている。
を備えており、この電流制御回路１４は、制御部１３か
ら供給される制御信号ｉによって、熱電素子部１２から
最高出力点（電圧、電力の関係）で常時電力を取り出
す。この電流制御回路１４は、内部で電力を消費しな
い、例えばＰＷＭ制御により電力を取り出すようになっ
ている。熱電発電充電装置１１は、更に、電流制御回路
１４で取り出された電力の出力電圧を、例えば１２ボル
トに昇圧すると共に平滑化するＤＣ−ＤＣコンバータ１
５を備えており、このＤＣ−ＤＣコンバータの出力は、
逆流防止のためのダイオード１６を介してバッテリ１７
に供給される。バッテリ１７には、負荷１８が接続され
ている。
【００１０】このように構成された熱電発電充電装置の
充電動作について説明する。図示しないエンジンやボイ
ラ等からの排気される高温ガス中に高温側がくるように
配置された状態について説明する。この状態において、
高温側（Ｔｈｊ）と低温側（Ｔｃｊ）との間で温度差を
生じ、この温度差を基に熱エネルギを電気エネルギに変
換し、熱電素子部１２の各熱電素子に熱起電力を生じ
る。この時、制御部１３は熱電対１９、２０によって高
温側温度Ｔｈｊと、低温側温度Ｔｃｊを測定する。い
ま、高温側温度Ｔｈｊが２００°Ｃ、低温側温度Ｔｃｊ
が１００°Ｃであったとすると、制御部１３は、高温側
温度２００°Ｃ、低温側温度１００°Ｃにおける出力特
性テーブルによって電流の最適点を決定する。
充電動作について説明する。図示しないエンジンやボイ
ラ等からの排気される高温ガス中に高温側がくるように
配置された状態について説明する。この状態において、
高温側（Ｔｈｊ）と低温側（Ｔｃｊ）との間で温度差を
生じ、この温度差を基に熱エネルギを電気エネルギに変
換し、熱電素子部１２の各熱電素子に熱起電力を生じ
る。この時、制御部１３は熱電対１９、２０によって高
温側温度Ｔｈｊと、低温側温度Ｔｃｊを測定する。い
ま、高温側温度Ｔｈｊが２００°Ｃ、低温側温度Ｔｃｊ
が１００°Ｃであったとすると、制御部１３は、高温側
温度２００°Ｃ、低温側温度１００°Ｃにおける出力特
性テーブルによって電流の最適点を決定する。
【００１１】図２は、熱電素子部１２の高温側温度２０
０°Ｃ、低温側温度１００°Ｃの場合の出力特性を表し
たものである。この図に示すように、最大の出力Ｐは、
１．３２Ｗであり、この最大出力を得るための電流Ｉは
０．９４Ａである。そこで、制御部１３は、測定した温
度における最適な電流値Ｉ＝０．９４Ａに相当する制御
信号ｉを電流制御回路１４に供給する。なお、熱電素子
部１２における温度は変化するので、制御部１３は、一
定周期毎に温度測定を行い、常時最適な電流値Ｉに対応
する制御信号ｉを制御回路に供給する。
０°Ｃ、低温側温度１００°Ｃの場合の出力特性を表し
たものである。この図に示すように、最大の出力Ｐは、
１．３２Ｗであり、この最大出力を得るための電流Ｉは
０．９４Ａである。そこで、制御部１３は、測定した温
度における最適な電流値Ｉ＝０．９４Ａに相当する制御
信号ｉを電流制御回路１４に供給する。なお、熱電素子
部１２における温度は変化するので、制御部１３は、一
定周期毎に温度測定を行い、常時最適な電流値Ｉに対応
する制御信号ｉを制御回路に供給する。
【００１２】電流制御回路１４では、制御部１３から供
給される制御信号ｉにより、熱電素子部１２からＰＷＭ
制御により、最高出力１．３２Ｗ（電流Ｉ＝０．９４
Ａ、電圧Ｅ＝１．４０Ｖの関係）で電力を取り出し、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１５に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバ
ータでは、電流制御回路１４から供給される電力を、充
電可能な電圧まで昇圧すると共に、平滑化して出力す
る。この出力は、逆流防止用のダイオード１６を介して
バッテリ１７に供給されて充電が行われると共に、負荷
１８に必要な電力として使用される。
給される制御信号ｉにより、熱電素子部１２からＰＷＭ
制御により、最高出力１．３２Ｗ（電流Ｉ＝０．９４
Ａ、電圧Ｅ＝１．４０Ｖの関係）で電力を取り出し、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１５に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバ
ータでは、電流制御回路１４から供給される電力を、充
電可能な電圧まで昇圧すると共に、平滑化して出力す
る。この出力は、逆流防止用のダイオード１６を介して
バッテリ１７に供給されて充電が行われると共に、負荷
１８に必要な電力として使用される。
【００１３】この実施例によれば、電流制御回路１４に
おいて、最大出力となるような電流値でＤＣ−ＤＣコン
バータ１６に電力を供給しているので、熱電素子部１２
の発生電力を有効に利用することが可能となる。従っ
て、経時的に温度変化の生じる位置の熱エネルギからも
効率的に電力を得ることができる。また、熱電素子部１
２の発生電力を効率的に取り出し、これを負荷１８に必
要な電力供給源としても利用しているので、バッテリ１
７の小容量化を図ることもできる。更に、熱電素子部１
２の電力を効率的に取り出しているので、熱電素子部１
２の配置位置として、温度差を大きく取ることができる
位置でなくてもよい。従って、熱電発電充電装置の配置
位置設計についての自由度を大きくすることが可能とな
る。
おいて、最大出力となるような電流値でＤＣ−ＤＣコン
バータ１６に電力を供給しているので、熱電素子部１２
の発生電力を有効に利用することが可能となる。従っ
て、経時的に温度変化の生じる位置の熱エネルギからも
効率的に電力を得ることができる。また、熱電素子部１
２の発生電力を効率的に取り出し、これを負荷１８に必
要な電力供給源としても利用しているので、バッテリ１
７の小容量化を図ることもできる。更に、熱電素子部１
２の電力を効率的に取り出しているので、熱電素子部１
２の配置位置として、温度差を大きく取ることができる
位置でなくてもよい。従って、熱電発電充電装置の配置
位置設計についての自由度を大きくすることが可能とな
る。
【００１４】図３は、第２の実施例における熱電発電充
電装置の構成とその周辺を表したものである。この実施
例では、複数の熱電素子部１２ａ、１２ｂ、…、１２ｎ
および、それぞれに対応する電流制御回路１４ａ、１４
ｂ、…、１４ｎを備えている。これら熱電素子部１２
ａ、１２ｂ、…１２ｎは、それぞれ異なる位置に配置さ
れるようになっている。例えば、自動車の排気ガス路の
上流側から下流出口までの異なる複数の位置に配置する
ようにしている。
電装置の構成とその周辺を表したものである。この実施
例では、複数の熱電素子部１２ａ、１２ｂ、…、１２ｎ
および、それぞれに対応する電流制御回路１４ａ、１４
ｂ、…、１４ｎを備えている。これら熱電素子部１２
ａ、１２ｂ、…１２ｎは、それぞれ異なる位置に配置さ
れるようになっている。例えば、自動車の排気ガス路の
上流側から下流出口までの異なる複数の位置に配置する
ようにしている。
【００１５】そして、各熱電素子部１２ａ、１２ｂ、
…、１２ｎの温度差を制御部１３で測定し、その温度差
における最大出力となる電流値Ｉに対応する制御信号ｉ
ａ、ｉｂ、…、ｉｎを各電流制御回路１４ａ、１４ｂ、
…、１４ｎに供給する。各制御回路１４ａ、１４ｂ、
…、１４ｎでは、第１の実施例と同様に、制御部１３か
ら供給される制御信号ｉにより、熱電素子部１２から最
高出力となる電流Ｉおよび電圧Ｅの関係で電力を取り出
し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５に供給する。そして、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータでは、各電流制御回路１４ａ、１４
ｂ、…、１４ｎから供給される電力を充電可能な電圧ま
で昇圧すると共に、平滑化して出力する。この出力は、
逆流防止用のダイオード１６を介してバッテリ１７に供
給されて充電が行われると共に、負荷１８に必要な電力
として使用される。以上説明したように、本実施例によ
れば、取付け場所の違いによる温度差、発電能力の相違
があっても、それらを同時に出力させ、常時充電が可能
となる。
…、１２ｎの温度差を制御部１３で測定し、その温度差
における最大出力となる電流値Ｉに対応する制御信号ｉ
ａ、ｉｂ、…、ｉｎを各電流制御回路１４ａ、１４ｂ、
…、１４ｎに供給する。各制御回路１４ａ、１４ｂ、
…、１４ｎでは、第１の実施例と同様に、制御部１３か
ら供給される制御信号ｉにより、熱電素子部１２から最
高出力となる電流Ｉおよび電圧Ｅの関係で電力を取り出
し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５に供給する。そして、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータでは、各電流制御回路１４ａ、１４
ｂ、…、１４ｎから供給される電力を充電可能な電圧ま
で昇圧すると共に、平滑化して出力する。この出力は、
逆流防止用のダイオード１６を介してバッテリ１７に供
給されて充電が行われると共に、負荷１８に必要な電力
として使用される。以上説明したように、本実施例によ
れば、取付け場所の違いによる温度差、発電能力の相違
があっても、それらを同時に出力させ、常時充電が可能
となる。
【００１６】次に、第３の実施例について説明する。国
際公開９０／１０９３５に示されるように、Ｐｄ（パラ
ジウム）のような水素吸蔵金属を陰極として用い、重水
素中で電気分解を行い重水素をＰｄに吸蔵させることに
よって、このＰｄを発熱させる発熱装置が知られている
（このような発熱装置を、以下、Ｐ／Ｆ効果装置とい
う）。第３の実施例は、熱エネルギの供給源として、こ
のＰ／Ｆ効果セルによる発熱装置を利用し、電力に変換
するようにした熱電発電充電装置である。
際公開９０／１０９３５に示されるように、Ｐｄ（パラ
ジウム）のような水素吸蔵金属を陰極として用い、重水
素中で電気分解を行い重水素をＰｄに吸蔵させることに
よって、このＰｄを発熱させる発熱装置が知られている
（このような発熱装置を、以下、Ｐ／Ｆ効果装置とい
う）。第３の実施例は、熱エネルギの供給源として、こ
のＰ／Ｆ効果セルによる発熱装置を利用し、電力に変換
するようにした熱電発電充電装置である。
【００１７】図４は、熱電発電充電装置のうち、Ｐ／Ｆ
効果による熱発電を行う熱発電部４０の構成を表したも
のである。熱発電部４０の発熱部であるＰ／Ｆ効果装置
は、圧力容器４１を備えており、この圧力容器４１中に
は、上部空間４２を残して電解液４３が満たされてい
る。この電解液４３としては種々の電解液が使用可能で
あるが、本実施例では、少なくとも１つは水と混合性の
なる水素同位体の溶媒を成分とする水の溶液が使用され
るている。なお、この中にリチウムを含む電解液を使用
し、また他の電解液を使用することも可能である。そし
て、例えばＰｄのような、水素吸蔵金属またはその合金
からなる陰極４４の全体が、この電解液４３中に圧力容
器４１の内壁と接触して収容されいる。この陰極４４
は、発熱体として機能し、重水素を吸蔵して発熱するよ
うになっている。
効果による熱発電を行う熱発電部４０の構成を表したも
のである。熱発電部４０の発熱部であるＰ／Ｆ効果装置
は、圧力容器４１を備えており、この圧力容器４１中に
は、上部空間４２を残して電解液４３が満たされてい
る。この電解液４３としては種々の電解液が使用可能で
あるが、本実施例では、少なくとも１つは水と混合性の
なる水素同位体の溶媒を成分とする水の溶液が使用され
るている。なお、この中にリチウムを含む電解液を使用
し、また他の電解液を使用することも可能である。そし
て、例えばＰｄのような、水素吸蔵金属またはその合金
からなる陰極４４の全体が、この電解液４３中に圧力容
器４１の内壁と接触して収容されいる。この陰極４４
は、発熱体として機能し、重水素を吸蔵して発熱するよ
うになっている。
【００１８】圧力容器４１の上部空間４２には、重水素
ガスＤ2 が加圧充填されている。そして、重水素ガスＤ
2 が電極の反応点まで気体の状態で供給される機能を持
つ陽極４５が、陰極４４に対向して圧力容器４１内に配
置されている。この陽極４５は、少なくともその一部が
重水素ガスＤ2 中に露出し、陽極の他の部分が電解液４
３に接するように収容されている。そして、陰極４４と
陽極４５とが、外部電源４６に接続され、電位差を与え
られるように構成されている。
ガスＤ2 が加圧充填されている。そして、重水素ガスＤ
2 が電極の反応点まで気体の状態で供給される機能を持
つ陽極４５が、陰極４４に対向して圧力容器４１内に配
置されている。この陽極４５は、少なくともその一部が
重水素ガスＤ2 中に露出し、陽極の他の部分が電解液４
３に接するように収容されている。そして、陰極４４と
陽極４５とが、外部電源４６に接続され、電位差を与え
られるように構成されている。
【００１９】陰極４４が熱的に接触配置されている圧力
容器４１の両側壁の外側には、熱電素子部４７が熱的に
接触配置されている。この熱電素子部４７は、高温側が
圧力容器４１側に接触するように配置されており、低温
側には温度差を大きくするための冷却フィン４８が配置
されている。このＰ／Ｆ効果セルにより、陰極４４の重
水素Ｄの吸蔵による発熱の熱エネルギは、Ｐ／Ｆ効果装
置の熱伝導壁（圧力容器４１の側壁）を介して、熱電素
子部４６の高温側に伝えられて電力に変換される。
容器４１の両側壁の外側には、熱電素子部４７が熱的に
接触配置されている。この熱電素子部４７は、高温側が
圧力容器４１側に接触するように配置されており、低温
側には温度差を大きくするための冷却フィン４８が配置
されている。このＰ／Ｆ効果セルにより、陰極４４の重
水素Ｄの吸蔵による発熱の熱エネルギは、Ｐ／Ｆ効果装
置の熱伝導壁（圧力容器４１の側壁）を介して、熱電素
子部４６の高温側に伝えられて電力に変換される。
【００２０】図５は、このようなＰ／Ｆ効果利用の熱発
電部４０を用いた熱電発電充電装置のシステム構成を表
したものである。この図に示すように、複数個の熱発電
部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、…が配置されている。これ
ら各熱発電部４０ａ、…は、第２の実施例と同様に、制
御部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…および、電流制御回路１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ…をそれぞれ一対備えており、各
電流制御回路１４ａ、…は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５
に接続されている。
電部４０を用いた熱電発電充電装置のシステム構成を表
したものである。この図に示すように、複数個の熱発電
部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、…が配置されている。これ
ら各熱発電部４０ａ、…は、第２の実施例と同様に、制
御部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…および、電流制御回路１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ…をそれぞれ一対備えており、各
電流制御回路１４ａ、…は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５
に接続されている。
【００２１】それぞれの熱電素子部４７ａ、４７ｂ、４
７ｃ、…において、Ｐ／Ｆ効果により陰極４４で発生し
た熱エネルギは電力に変換され、電流制御回路１４ａ、
１４ｂ、１４ｃ…に供給される。このとき、各熱電素子
部４７ａ、…の高温側と低温側の温度が制御１３ａ、…
で測定され、制御信号ｉａ、…が各電流制御回路１４
ａ、…に供給される。そして、各電流制御回路１４ａ、
…では、制御信号ｉａ、…によって、対応する熱電素子
部４７ａ、…から最高出力点（電圧、電力の関係）で常
時電力を取り出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５に供給す
る。
７ｃ、…において、Ｐ／Ｆ効果により陰極４４で発生し
た熱エネルギは電力に変換され、電流制御回路１４ａ、
１４ｂ、１４ｃ…に供給される。このとき、各熱電素子
部４７ａ、…の高温側と低温側の温度が制御１３ａ、…
で測定され、制御信号ｉａ、…が各電流制御回路１４
ａ、…に供給される。そして、各電流制御回路１４ａ、
…では、制御信号ｉａ、…によって、対応する熱電素子
部４７ａ、…から最高出力点（電圧、電力の関係）で常
時電力を取り出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５に供給す
る。
【００２２】このように、複数個配置された各熱発電部
４０において、それぞれの熱電素子部４７に対して、第
１の実施例と同様に、最高出力となる電流で電力の取り
出しを行うので、各Ｐ／Ｆ効果セル毎の発熱のばらつ
き、陰極４４毎の発熱のばらつき、また、時間的変化等
によらず、効率的に発電を行いうことができる。
４０において、それぞれの熱電素子部４７に対して、第
１の実施例と同様に、最高出力となる電流で電力の取り
出しを行うので、各Ｐ／Ｆ効果セル毎の発熱のばらつ
き、陰極４４毎の発熱のばらつき、また、時間的変化等
によらず、効率的に発電を行いうことができる。
【００２３】なお、以上説明した第３の実施例の変形例
として、図６に示すように、Ｐ／Ｆ効果セルの１つの面
もしくは、１つの陰極に対して、複数個の熱電素子部を
配置してもよい。これにより、陰極内部での発熱エネル
ギのばらつきに対しても、効率的に発電および充電を行
うことができる。また、以上説明した第３の実施例で
は、陰極としてＰｄを使用したが、他の水素吸蔵金属ま
たはそれらの合金を使用してもよい。例えば、陰極をパ
ラジウム、ロジウム、ルテニウム、チタン、ジルコニウ
ムまたはそれらの合金で構成してもよく、ＶＩＩＩ族ま
たはＩＶＡ族またはそれらの合金で構成してもよい。
として、図６に示すように、Ｐ／Ｆ効果セルの１つの面
もしくは、１つの陰極に対して、複数個の熱電素子部を
配置してもよい。これにより、陰極内部での発熱エネル
ギのばらつきに対しても、効率的に発電および充電を行
うことができる。また、以上説明した第３の実施例で
は、陰極としてＰｄを使用したが、他の水素吸蔵金属ま
たはそれらの合金を使用してもよい。例えば、陰極をパ
ラジウム、ロジウム、ルテニウム、チタン、ジルコニウ
ムまたはそれらの合金で構成してもよく、ＶＩＩＩ族ま
たはＩＶＡ族またはそれらの合金で構成してもよい。
【００２４】以上説明した各実施例では、高温側および
低温側に１対の熱電対を配置して、温度差を測定するよ
うにしてたが、本発明はこの構成に限定されるものでは
なく、サーミスタ等を使用するようにしてもよい。ま
た、制御部、電流制御回路を一体とし、それぞれの熱電
素子部に接続することにより、よりコンパクトなシステ
ムとすることができる。
低温側に１対の熱電対を配置して、温度差を測定するよ
うにしてたが、本発明はこの構成に限定されるものでは
なく、サーミスタ等を使用するようにしてもよい。ま
た、制御部、電流制御回路を一体とし、それぞれの熱電
素子部に接続することにより、よりコンパクトなシステ
ムとすることができる。
【００２５】更に各実施例では、熱電素子としてＢｉＴ
ｅ系半導体を使用したが、本発明は、熱エネルギを電力
に変換することが可能な熱電素子であればよく、例え
ば、ＦｅＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、ＣｏＳｉ、ＧｅＳｉ等の
金属けい化物やＮｉＯ等の金属酸化物からなる半導体熱
電材によって構成してもよい。さらに、その他の半導体
熱電材として、ＰｂＳｎＴｅ系、ＰｂＴｅ系、ＳｅＳｉ
系、ＳｎＴｅ系の半導体を使用することも可能である。
ｅ系半導体を使用したが、本発明は、熱エネルギを電力
に変換することが可能な熱電素子であればよく、例え
ば、ＦｅＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、ＣｏＳｉ、ＧｅＳｉ等の
金属けい化物やＮｉＯ等の金属酸化物からなる半導体熱
電材によって構成してもよい。さらに、その他の半導体
熱電材として、ＰｂＳｎＴｅ系、ＰｂＴｅ系、ＳｅＳｉ
系、ＳｎＴｅ系の半導体を使用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、熱電
素子の温度差における出力特性から最適な出力となる電
流値を決定し、熱電素子の発生電力を決定した電流値で
出力するようにしているので、熱電素子の発生電力を有
効に取り出して充電することができる。
素子の温度差における出力特性から最適な出力となる電
流値を決定し、熱電素子の発生電力を決定した電流値で
出力するようにしているので、熱電素子の発生電力を有
効に取り出して充電することができる。
【図１】本発明の熱電発電充電装置における一実施例お
よびその周辺を示す構成図である。
よびその周辺を示す構成図である。
【図２】熱電素子部の出力特性を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例およびその周辺を示す構成
図である。
図である。
１１ 熱電発電充電装置 １２ 熱電素子部 １３ 制御部 １４ 電流制御回路 １５ ＤＣ−ＤＣコンバータ １６ ダイオード １７ バッテリ １８ 負荷
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱電発電充電装置における第１の実施
例およびその周辺を示す構成図である。
例およびその周辺を示す構成図である。
【図２】熱電素子部の出力特性を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例およびその周辺を示す構
成図である。
成図である。
【図４】本発明の第３の実施例による熱電発電充電装置
のうち、Ｐ／Ｆ効果による熱発電を行う熱発電部を示す
部分破断斜視図である。
のうち、Ｐ／Ｆ効果による熱発電を行う熱発電部を示す
部分破断斜視図である。
【図５】同熱発電部を用いた熱電発電充電装置のシステ
ムを示す構成図である。
ムを示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例の変形例を示す構成図で
ある。
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】 熱エネルギを電力に変換する少なくとも
１対の熱電素子と、 この熱電素子の高温側および低温側の温度を測定する温
度測定手段と、 この温度測定手段で測定した高温側および低温側の温度
における前記熱電素子の出力特性から最適な出力となる
電流値を決定する電流値決定手段と、 前記熱電素子の発生電力を前記電流値決定手段で決定し
た電流値で出力する電流制御手段と、 この電流制御手段の出力電圧を昇圧および平滑化するＤ
Ｃ−ＤＣコンバータとを具備することを特徴とする熱電
発電充電装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196279A JPH0622572A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 熱電発電充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196279A JPH0622572A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 熱電発電充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0622572A true JPH0622572A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16355164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4196279A Pending JPH0622572A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 熱電発電充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622572A (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999019979A1 (fr) * | 1997-10-14 | 1999-04-22 | Seiko Instruments Inc. | Bloc generateur de puissance dote d'une unite de generateur thermoelectrique |
| US6232543B1 (en) | 1998-07-02 | 2001-05-15 | Citizen Watch Co., Ltd. | Thermoelectric system |
| WO2001050586A1 (fr) | 2000-01-07 | 2001-07-12 | Citizen Watch Co., Ltd. | Systeme thermoelectrique |
| KR20020029801A (ko) * | 2000-10-14 | 2002-04-20 | 김재술 | 외부전원이 필요없는 보일러 |
| KR20030008507A (ko) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | (주)스페이스원 | 열전변환을 이용한 충전 시스템 |
| KR20040025783A (ko) * | 2002-09-17 | 2004-03-26 | 현대모비스 주식회사 | 엔진 배기열을 이용한 차량전원 공급장치 |
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| US8220284B2 (en) | 2006-03-27 | 2012-07-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle heat pump with a selective heat storing element and two circulation loops |
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| CN105871041A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-08-17 | 上海电力学院 | 一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统 |
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| KR101867458B1 (ko) * | 2012-03-20 | 2018-06-15 | 한온시스템 주식회사 | 차량용 열전발전 시스템 |
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| KR20230055188A (ko) * | 2021-10-18 | 2023-04-25 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 유도 무기 시스템의 잔열을 이용한 발전 장치 및 유도 무기 시스템의 잔열을 이용한 발전 방법 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4196279A patent/JPH0622572A/ja active Pending
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