JPH11242085A - 熱発電ユニット並びに該ユニットを用いた携帯用電子機器 - Google Patents
熱発電ユニット並びに該ユニットを用いた携帯用電子機器Info
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- JPH11242085A JPH11242085A JP10042543A JP4254398A JPH11242085A JP H11242085 A JPH11242085 A JP H11242085A JP 10042543 A JP10042543 A JP 10042543A JP 4254398 A JP4254398 A JP 4254398A JP H11242085 A JPH11242085 A JP H11242085A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電素子に加わる横方向及び縦方向の荷重に
より、熱電素子が破壊されることを防止し、熱伝導効率
の良い構造を得る。 【解決手段】 熱電素子１０６の周囲にわく１０９及び
支柱を設け、前記、わく１０９及び支柱の上下に吸熱板
１０４及び放熱板１１１を固着し、熱電素子１０６と吸
熱板１０４または放熱板１０９の間に熱伝導性のある緩
衝部材１１０を充てんしユニット構造とする。
より、熱電素子が破壊されることを防止し、熱伝導効率
の良い構造を得る。 【解決手段】 熱電素子１０６の周囲にわく１０９及び
支柱を設け、前記、わく１０９及び支柱の上下に吸熱板
１０４及び放熱板１１１を固着し、熱電素子１０６と吸
熱板１０４または放熱板１０９の間に熱伝導性のある緩
衝部材１１０を充てんしユニット構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子を用いて
エネルギーを発生させる熱発電ユニットと、そのエネル
ギーにより駆動する携帯用電子機器に関する。具体的に
は、熱発電時計に関する。
エネルギーを発生させる熱発電ユニットと、そのエネル
ギーにより駆動する携帯用電子機器に関する。具体的に
は、熱発電時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池に代わるエネルギー源とし
て、ゼーベック効果に基ずく起電力を発生する熱電素子
を用いた熱電式腕時計の構造が開示されている。図２は
熱電素子をエネルギー源とした従来の熱発電時計の構造
を示す断面図である。
て、ゼーベック効果に基ずく起電力を発生する熱電素子
を用いた熱電式腕時計の構造が開示されている。図２は
熱電素子をエネルギー源とした従来の熱発電時計の構造
を示す断面図である。
【０００３】熱発電時計はムーブメント２０１と、熱電
式発電器２０２と、電気エネルギー蓄電器（図示せず）
と、金属製底部２０３と、熱絶縁物質からなるフレーム
部２０４及び、金属製の頂部２０５からなる時計構造で
ある。以上のような熱発電時計が、例えば特公平−１３
２７９号報に開示されている。しかし、発電能力を十分
に有し小型化を考慮した熱発電ユニット、さらに、その
ような熱発電ユニットを用いた熱発電時計は実用化に至
っていない。また、このような熱発電ユニットの詳細な
構造は開示されていない。
式発電器２０２と、電気エネルギー蓄電器（図示せず）
と、金属製底部２０３と、熱絶縁物質からなるフレーム
部２０４及び、金属製の頂部２０５からなる時計構造で
ある。以上のような熱発電時計が、例えば特公平−１３
２７９号報に開示されている。しかし、発電能力を十分
に有し小型化を考慮した熱発電ユニット、さらに、その
ような熱発電ユニットを用いた熱発電時計は実用化に至
っていない。また、このような熱発電ユニットの詳細な
構造は開示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】熱電素子は、第一の支
持体である吸熱側と第二の支持体である放熱側に温度差
を与えることにより起電力を得ることができる。前記、
起電力は温度差が大きくなるにしたがい起電力も大きく
なる。大きい起電力を得ようとした場合、熱源からの吸
熱効率及び熱電素子からの放熱効率を上げることにあ
る。そのためには、裏ぶたからの熱を効率良く熱電素子
に伝え、熱電素子からケース、ケースから外気に放熱す
る効率の良い熱伝導経路が必要である。
持体である吸熱側と第二の支持体である放熱側に温度差
を与えることにより起電力を得ることができる。前記、
起電力は温度差が大きくなるにしたがい起電力も大きく
なる。大きい起電力を得ようとした場合、熱源からの吸
熱効率及び熱電素子からの放熱効率を上げることにあ
る。そのためには、裏ぶたからの熱を効率良く熱電素子
に伝え、熱電素子からケース、ケースから外気に放熱す
る効率の良い熱伝導経路が必要である。
【０００５】しかし、熱電素子は外力に対する強度が弱
く、特にｎ型半導体及びｐ型半導体は細長い柱状の形を
し、多数並べて立てられているので、ｎ型半導体及びｐ
型半導体内の熱の伝達方向に対し横方向の力及び過大な
立て方向の力が加わると、熱電素子が破壊される恐れが
あった。また、熱伝導効率を良くするため、吸熱部材及
び放熱部材に接触力を与えて熱電素子に接触させること
ができなかった。
く、特にｎ型半導体及びｐ型半導体は細長い柱状の形を
し、多数並べて立てられているので、ｎ型半導体及びｐ
型半導体内の熱の伝達方向に対し横方向の力及び過大な
立て方向の力が加わると、熱電素子が破壊される恐れが
あった。また、熱伝導効率を良くするため、吸熱部材及
び放熱部材に接触力を与えて熱電素子に接触させること
ができなかった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、外力による熱電
素子の破壊を防止し、耐衝撃性を改善することにある。
また、組立時の熱電素子の取扱いを容易にし、熱伝導効
率の良い熱伝導構造を得ることにある。
素子の破壊を防止し、耐衝撃性を改善することにある。
また、組立時の熱電素子の取扱いを容易にし、熱伝導効
率の良い熱伝導構造を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱電素子の強
度が弱く、熱電素子の組立性及び取扱いが難しいという
従来技術の課題を解決するために、熱電素子を吸熱部材
及び放熱部材を有した保護手段による内部に配置し、取
り付け保持手段により吸熱側または放熱側の部材に固定
し、電気的接続手段により熱電素子を直列となるように
接続したユニット構造として、外力による熱電素子の破
壊を防止し、熱伝導効率の良い構造が実現した。また、
ユニット構造とすることにより保護部材の面積が最小限
にすることが可能であるため、熱電素子の保護と共に熱
の損失に対しても有効でり、熱発電ユニットはねじ固定
によるため交換も容易である。また、本発明による、熱
発電ユニットの構成を裏ぶたに直接設けることも可能で
ある。
度が弱く、熱電素子の組立性及び取扱いが難しいという
従来技術の課題を解決するために、熱電素子を吸熱部材
及び放熱部材を有した保護手段による内部に配置し、取
り付け保持手段により吸熱側または放熱側の部材に固定
し、電気的接続手段により熱電素子を直列となるように
接続したユニット構造として、外力による熱電素子の破
壊を防止し、熱伝導効率の良い構造が実現した。また、
ユニット構造とすることにより保護部材の面積が最小限
にすることが可能であるため、熱電素子の保護と共に熱
の損失に対しても有効でり、熱発電ユニットはねじ固定
によるため交換も容易である。また、本発明による、熱
発電ユニットの構成を裏ぶたに直接設けることも可能で
ある。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の熱発電ユニットでは、少
なくとも１つ以上の熱電素子を、吸熱部材または放熱部
材に配置し、熱電素子を取り付ける保持手段により吸熱
部材または放熱部材に固着し、熱電素子の保護手段を吸
熱部材と放熱部材の間に設け固着し、電気的接続手段に
より熱電素子が直列となるように接続したユニット構造
とする。
なくとも１つ以上の熱電素子を、吸熱部材または放熱部
材に配置し、熱電素子を取り付ける保持手段により吸熱
部材または放熱部材に固着し、熱電素子の保護手段を吸
熱部材と放熱部材の間に設け固着し、電気的接続手段に
より熱電素子が直列となるように接続したユニット構造
とする。
【０００９】上記吸熱部材または放熱部材は、熱伝導率
の高い材料で、例えば、銅やアルミニウムを用いる。ま
た、吸熱部材または放熱部材には、熱電素子を配置する
際の位置決め手段として、熱電素子の一部が入る溝を設
ける。また、熱電素子の保持手段は、熱伝導性を有した
接着剤で、例えば銀粉やグラファイトまたはアルミナを
充てんした接着剤を用いることが好ましい。
の高い材料で、例えば、銅やアルミニウムを用いる。ま
た、吸熱部材または放熱部材には、熱電素子を配置する
際の位置決め手段として、熱電素子の一部が入る溝を設
ける。また、熱電素子の保持手段は、熱伝導性を有した
接着剤で、例えば銀粉やグラファイトまたはアルミナを
充てんした接着剤を用いることが好ましい。
【００１０】また、熱電素子の保護手段は、熱伝導率の
低い材料からなり、例えば、合成樹脂材料でＡＢＳやポ
リカーボネートを用いる。熱電素子を配置した外周にわ
くや、支柱及び中空のパイプを設け、わくや支柱を一体
に形成することも考えられる。 さらに、わくや支柱の
放熱板を受ける高さは、熱電素子の上面位置よりもユニ
ットを構成する部品の加工公差分高くし、吸熱部材また
は放熱部材と熱電素子との間に空隙を設け、熱伝導性を
有する粘性部材で、例えば銀粉やグラファイト、アルミ
ナを充てんしたシリコーングリスなどを熱電素子と吸熱
部材または放熱部材の空隙に充てんすることにより、熱
伝導を行うと共に熱電素子に直接荷重が加わることを防
止する。
低い材料からなり、例えば、合成樹脂材料でＡＢＳやポ
リカーボネートを用いる。熱電素子を配置した外周にわ
くや、支柱及び中空のパイプを設け、わくや支柱を一体
に形成することも考えられる。 さらに、わくや支柱の
放熱板を受ける高さは、熱電素子の上面位置よりもユニ
ットを構成する部品の加工公差分高くし、吸熱部材また
は放熱部材と熱電素子との間に空隙を設け、熱伝導性を
有する粘性部材で、例えば銀粉やグラファイト、アルミ
ナを充てんしたシリコーングリスなどを熱電素子と吸熱
部材または放熱部材の空隙に充てんすることにより、熱
伝導を行うと共に熱電素子に直接荷重が加わることを防
止する。
【００１１】さらに、熱電素子の電気的接続手段とし
て、基板とワイヤによる接続方法や、保護手段にリード
フレームをインサート成形し、ワイヤにより接続するこ
とが容易にできる。上記により構成された熱発電ユニッ
トを、保持手段であるねじまたは熱伝導性を有する接着
剤で裏ぶた、または放熱部材に固着する。熱発電ユニッ
トの放熱側と熱伝導手段を接触させるように設ける。ま
た、熱伝導効率を良くするため、熱発電ユニットの放熱
側と熱伝導手段を加圧して接触させると良い。さらに、
熱伝導手段と胴を接触し保持させる。
て、基板とワイヤによる接続方法や、保護手段にリード
フレームをインサート成形し、ワイヤにより接続するこ
とが容易にできる。上記により構成された熱発電ユニッ
トを、保持手段であるねじまたは熱伝導性を有する接着
剤で裏ぶた、または放熱部材に固着する。熱発電ユニッ
トの放熱側と熱伝導手段を接触させるように設ける。ま
た、熱伝導効率を良くするため、熱発電ユニットの放熱
側と熱伝導手段を加圧して接触させると良い。さらに、
熱伝導手段と胴を接触し保持させる。
【００１２】以上の構成によれば、裏ぶたから熱を吸収
し熱発電ユニットと熱伝導手段を介して胴に熱が伝達さ
れ、胴から外気に放熱する熱伝導経路となり、熱発電ユ
ニットの吸熱側と放熱側に温度差が発生し発電をする。
上記のように構成された熱発電ユニット並びに該ユニッ
トを用いた熱発電時計によれば、熱電素子を破壊するこ
となく、熱発電ユニットの放熱側に熱伝導板を加圧しな
がら接触させることができるため、熱伝導効率が向上す
る。さらに、熱電素子を配置する位置が集中しているた
め、熱電素子間の電気的接続や熱発電ユニットの取り扱
いが容易である。
し熱発電ユニットと熱伝導手段を介して胴に熱が伝達さ
れ、胴から外気に放熱する熱伝導経路となり、熱発電ユ
ニットの吸熱側と放熱側に温度差が発生し発電をする。
上記のように構成された熱発電ユニット並びに該ユニッ
トを用いた熱発電時計によれば、熱電素子を破壊するこ
となく、熱発電ユニットの放熱側に熱伝導板を加圧しな
がら接触させることができるため、熱伝導効率が向上す
る。さらに、熱電素子を配置する位置が集中しているた
め、熱電素子間の電気的接続や熱発電ユニットの取り扱
いが容易である。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、具体的実施例は熱発電時計に関するもの
である。図１は、本発明の第一実施例の熱発電ユニット
及び該ユニットを用いた熱発電時計を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０は、熱電素子１０６を吸熱板
１０４に配置し固着する。熱電素子１０６の出力端子３
０６と基板１０７とワイヤ１０８により電気的に接続す
る。熱電素子の保護手段であるわく１０９の一方に吸熱
板１０４を固着し、他方に放熱板１１１を固着した構造
である。
明する。なお、具体的実施例は熱発電時計に関するもの
である。図１は、本発明の第一実施例の熱発電ユニット
及び該ユニットを用いた熱発電時計を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０は、熱電素子１０６を吸熱板
１０４に配置し固着する。熱電素子１０６の出力端子３
０６と基板１０７とワイヤ１０８により電気的に接続す
る。熱電素子の保護手段であるわく１０９の一方に吸熱
板１０４を固着し、他方に放熱板１１１を固着した構造
である。
【００１４】吸熱板１０４は、熱伝導率の高い材料で、
例えば銅、アルミニウムで熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）は銅
λ＝３８６，アルミニウムλ＝２２８からなり、熱電素
子１０６の位置決め手段である溝１０４ａを有してい
る。熱電素子１０６の保持手段である熱伝導性接着剤１
０５で、例えば銀ペーストやカーボン粉またはグラファ
イトを１０〜４０％充てんしたエポキシ樹脂により、熱
電素子１０６の吸熱側である第一の支持体１０６ａを吸
熱板１０４に固着する。 さらに、熱電素子１０６を直
列に接続する電気的接続手段として、基板１０７を吸熱
板１０４に固着し、ワイヤ１０８により熱電素子１０６
と基板１０７を電気的に接続する。
例えば銅、アルミニウムで熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）は銅
λ＝３８６，アルミニウムλ＝２２８からなり、熱電素
子１０６の位置決め手段である溝１０４ａを有してい
る。熱電素子１０６の保持手段である熱伝導性接着剤１
０５で、例えば銀ペーストやカーボン粉またはグラファ
イトを１０〜４０％充てんしたエポキシ樹脂により、熱
電素子１０６の吸熱側である第一の支持体１０６ａを吸
熱板１０４に固着する。 さらに、熱電素子１０６を直
列に接続する電気的接続手段として、基板１０７を吸熱
板１０４に固着し、ワイヤ１０８により熱電素子１０６
と基板１０７を電気的に接続する。
【００１５】熱伝導率の低い材料で、例えば樹脂材料で
ＡＢＳやポリカーボネートなどで（λ＝０．１〜０．
２）により、熱電素子１０６の保護手段であるわく１０
９を設ける。わく１０９に熱電素子１０６の熱を伝える
ため熱伝導率の高い材料で、例えば銅、アルミニウム
（銅：λ＝３８６，アルミニウム：λ＝２２８）からな
る放熱板１１１を載置するが、熱電素子１０６の上面位
置ｈ２よりも、わく１０９の上面位置ｈ１が、部品の加
工公差分高くなるように構成し、熱電素子１０６の第二
の支持体１０６ｂと放熱板１１１の間にΔｈの空隙を設
ける。
ＡＢＳやポリカーボネートなどで（λ＝０．１〜０．
２）により、熱電素子１０６の保護手段であるわく１０
９を設ける。わく１０９に熱電素子１０６の熱を伝える
ため熱伝導率の高い材料で、例えば銅、アルミニウム
（銅：λ＝３８６，アルミニウム：λ＝２２８）からな
る放熱板１１１を載置するが、熱電素子１０６の上面位
置ｈ２よりも、わく１０９の上面位置ｈ１が、部品の加
工公差分高くなるように構成し、熱電素子１０６の第二
の支持体１０６ｂと放熱板１１１の間にΔｈの空隙を設
ける。
【００１６】上記構成により設けた空隙に熱伝導性を有
する緩衝部材１１０で、例えば銀粉やアルミナを１０〜
４０％充てんしたシリコーングリス等を充てんし、わく
１０９を案内に放熱板１１１を固着する。上記構成によ
る熱発電ユニット１２０を、金属からなる裏ぶた体１０
２と、断熱部材からなる、例えば樹脂材料であるＡＢＳ
やポリカーボネート（λ＝０．１〜０．２）からなるフ
レーム１０３とが双方の接合部で固着され一体に構成し
た裏ぶた１０１にねじ等の結合手段（図示しない）によ
り固定する。さらに熱発電ユニット１２０の上部に熱伝
導板１１２を設け、熱伝導板１１２の弾性力により放熱
板１１１と接触させ、フレーム１０３を裏ぶたねじ１１
４で固定し、熱伝導板１１２を胴１１３に接触させ固定
する。胴１１３の内部には、熱発電ユニット１２０から
の出力を昇圧する回路と、その電力を蓄える二次電池１
１５を有したムーブメント１１６を組み込み、熱発電ユ
ニット１２０の出力パターン１０７ｂと昇圧回路を電気
的に接続する。
する緩衝部材１１０で、例えば銀粉やアルミナを１０〜
４０％充てんしたシリコーングリス等を充てんし、わく
１０９を案内に放熱板１１１を固着する。上記構成によ
る熱発電ユニット１２０を、金属からなる裏ぶた体１０
２と、断熱部材からなる、例えば樹脂材料であるＡＢＳ
やポリカーボネート（λ＝０．１〜０．２）からなるフ
レーム１０３とが双方の接合部で固着され一体に構成し
た裏ぶた１０１にねじ等の結合手段（図示しない）によ
り固定する。さらに熱発電ユニット１２０の上部に熱伝
導板１１２を設け、熱伝導板１１２の弾性力により放熱
板１１１と接触させ、フレーム１０３を裏ぶたねじ１１
４で固定し、熱伝導板１１２を胴１１３に接触させ固定
する。胴１１３の内部には、熱発電ユニット１２０から
の出力を昇圧する回路と、その電力を蓄える二次電池１
１５を有したムーブメント１１６を組み込み、熱発電ユ
ニット１２０の出力パターン１０７ｂと昇圧回路を電気
的に接続する。
【００１７】図３は、本発明に用いる熱電素子１０６の
構造の断面図である。第一の支持体３０１および第二の
支持体３０２は熱電素子１０６のｎ型半導体３０３とｐ
型半導体３０４の接触部を支持するので、接続部に接す
る面は絶縁されていなければならない。第一の支持体３
０１は、例えばシリコンあるいは酸化膜を貼ったアルミ
ニウムで構成し吸熱側とする。第二の支持体３０２は、
シリコンあるいは酸化膜を貼ったアルミニウムで構成し
放熱側とする。吸熱側の温度が放熱側より高温となるよ
うな温度差を与えた場合、第一の支持体３０１から第二
の支持体３０２の方向に熱が伝達される。その際にｎ型
半導体３０３の中では電子が放熱側の第二の支持体３０
２の方向に移動する。ｐ型半導体３０４の中では正孔が
放熱側の第二の支持体３０２の方向に移動する。ｎ型半
導体３０３とｐ型半導体３０４は接続部３０５を介して
電気的に直列に接続されているため熱の伝達が電流に変
換され、出力端子３０６より起電力を得ることができ
る。
構造の断面図である。第一の支持体３０１および第二の
支持体３０２は熱電素子１０６のｎ型半導体３０３とｐ
型半導体３０４の接触部を支持するので、接続部に接す
る面は絶縁されていなければならない。第一の支持体３
０１は、例えばシリコンあるいは酸化膜を貼ったアルミ
ニウムで構成し吸熱側とする。第二の支持体３０２は、
シリコンあるいは酸化膜を貼ったアルミニウムで構成し
放熱側とする。吸熱側の温度が放熱側より高温となるよ
うな温度差を与えた場合、第一の支持体３０１から第二
の支持体３０２の方向に熱が伝達される。その際にｎ型
半導体３０３の中では電子が放熱側の第二の支持体３０
２の方向に移動する。ｐ型半導体３０４の中では正孔が
放熱側の第二の支持体３０２の方向に移動する。ｎ型半
導体３０３とｐ型半導体３０４は接続部３０５を介して
電気的に直列に接続されているため熱の伝達が電流に変
換され、出力端子３０６より起電力を得ることができ
る。
【００１８】図４は、本発明の第一の実施例である熱発
電ユニット１２０を示す平面図である。図１に示す熱発
電ユニット１２０の断面図は、図４の矢視Ａ−Ａの切断
部を示す断面図である。必要な起電力に応じて熱電素子
１０６を吸熱板１０４に配置し、熱伝導性を有する接着
剤（図示しない）により吸熱板１０４に固着する。吸熱
板１０４に配置した熱電素子１０６の周囲にわく１０９
を設ける。わく１０９は熱伝導率の低い材料で、例えば
樹脂材料でＡＢＳやポリカーボネート等により形成した
ものである。熱電素子１０６を直列に接続するため基板
１０７を設ける。熱電素子１０６の出力端子３０６と基
板１０７の接続パターン１０７ａをワイヤ１０８で接続
する。また、発電した電力を外部に出力する出力パター
ン１０７ｂを基板１０７に設けている。吸熱板１０４に
は、熱発電ユニット１２０を裏ぶた１０２に固定するた
めの穴１０４ｂが設けてあり、熱発電ユニット１２０を
裏ぶた１０２にねじ等により接合する。
電ユニット１２０を示す平面図である。図１に示す熱発
電ユニット１２０の断面図は、図４の矢視Ａ−Ａの切断
部を示す断面図である。必要な起電力に応じて熱電素子
１０６を吸熱板１０４に配置し、熱伝導性を有する接着
剤（図示しない）により吸熱板１０４に固着する。吸熱
板１０４に配置した熱電素子１０６の周囲にわく１０９
を設ける。わく１０９は熱伝導率の低い材料で、例えば
樹脂材料でＡＢＳやポリカーボネート等により形成した
ものである。熱電素子１０６を直列に接続するため基板
１０７を設ける。熱電素子１０６の出力端子３０６と基
板１０７の接続パターン１０７ａをワイヤ１０８で接続
する。また、発電した電力を外部に出力する出力パター
ン１０７ｂを基板１０７に設けている。吸熱板１０４に
は、熱発電ユニット１２０を裏ぶた１０２に固定するた
めの穴１０４ｂが設けてあり、熱発電ユニット１２０を
裏ぶた１０２にねじ等により接合する。
【００１９】図５は、本発明の第二の実施例である熱発
電ユニット１３０の平面図で、図６は、その断面図を示
す。吸熱板１０４に、熱電素子１０６の外周および熱電
素子１０６の間に支柱４０１，４０２を設け、熱電素子
１０６を保護する構造としている。この構造とすること
により、断熱を必要とする支柱の断面積を少なくするこ
とができ、吸熱板１０４の熱が支柱４０１，４０２を介
して放熱板１１１に伝わることを制限でき、熱の損失を
防止できる。
電ユニット１３０の平面図で、図６は、その断面図を示
す。吸熱板１０４に、熱電素子１０６の外周および熱電
素子１０６の間に支柱４０１，４０２を設け、熱電素子
１０６を保護する構造としている。この構造とすること
により、断熱を必要とする支柱の断面積を少なくするこ
とができ、吸熱板１０４の熱が支柱４０１，４０２を介
して放熱板１１１に伝わることを制限でき、熱の損失を
防止できる。
【００２０】図７は、本発明の第三の実施例である熱発
電ユニット１４０の断面図である。熱電素子１０６を保
護する支柱５０１が中空パイプであり、この構造により
支柱５０１の強度を確保しさらに熱の損失を防止できる
構造である。図８は、本発明の第四の実施例である熱発
電ユニット１５０の平面図である。熱電素子１０６を保
護するわく６０１と支柱６０２を一体に形成したわく６
０３を採用したものである。
電ユニット１４０の断面図である。熱電素子１０６を保
護する支柱５０１が中空パイプであり、この構造により
支柱５０１の強度を確保しさらに熱の損失を防止できる
構造である。図８は、本発明の第四の実施例である熱発
電ユニット１５０の平面図である。熱電素子１０６を保
護するわく６０１と支柱６０２を一体に形成したわく６
０３を採用したものである。
【００２１】図９は、本発明の第五の実施例である熱発
電ユニット１６０の平面図で、図１０は、その断面図で
ある。熱電素子１０６を保護するわく７０１と、熱電素
子１０６を直列に接続する金属のリードフレーム７０２
をインサート成形により一体に形成し、ワイヤ１０８に
より熱電素子１０６の出力端子３０６とリードフレーム
７０２を接続する構造である。
電ユニット１６０の平面図で、図１０は、その断面図で
ある。熱電素子１０６を保護するわく７０１と、熱電素
子１０６を直列に接続する金属のリードフレーム７０２
をインサート成形により一体に形成し、ワイヤ１０８に
より熱電素子１０６の出力端子３０６とリードフレーム
７０２を接続する構造である。
【００２２】図１１は、本発明の熱発電ユニットを固定
する第一実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を裏ぶた体１０２に固定ねじ８０１で固定する構
造である。図１２は、本発明の熱発電ユニットを固定す
る第二実施例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，１６
０を裏ぶた体１０２に熱伝導性接着材９０１で固定する
構造である。
する第一実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を裏ぶた体１０２に固定ねじ８０１で固定する構
造である。図１２は、本発明の熱発電ユニットを固定す
る第二実施例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，１６
０を裏ぶた体１０２に熱伝導性接着材９０１で固定する
構造である。
【００２３】図１３は、本発明の熱発電ユニットを固定
する第三実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を、熱伝導板１１２に固定ねじ８０２で固定する
構造である。図１４は、本発明の熱発電ユニットを固定
する第四実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を、熱伝導板１１２に熱伝導性接着剤９０２で固
定する構造である。
する第三実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を、熱伝導板１１２に固定ねじ８０２で固定する
構造である。図１４は、本発明の熱発電ユニットを固定
する第四実施例の熱発電時計の構造を示す断面図であ
る。熱発電ユニット１２０，１３０，１４０，１５０，
１６０を、熱伝導板１１２に熱伝導性接着剤９０２で固
定する構造である。
【００２４】図１５は、本発明の第六の実施例である熱
発電ユニット１７０の断面図である。熱発電ユニット１
７０は、熱電素子１０６を放熱板２２２に溝２２２ａを
案内に配置し熱伝導性接着剤１０５で固着する。熱電素
子１０６の出力端子３０６（図４参照）と基板１０７と
ワイヤ１０８により電気的に接続する。熱電素子１０６
の保護手段であるわく１０９の一方に吸熱板１０４を固
着し、他方に放熱板２２２を固着した構造である。その
他、詳細の構造は本発明の第一実施例と同じである。
発電ユニット１７０の断面図である。熱発電ユニット１
７０は、熱電素子１０６を放熱板２２２に溝２２２ａを
案内に配置し熱伝導性接着剤１０５で固着する。熱電素
子１０６の出力端子３０６（図４参照）と基板１０７と
ワイヤ１０８により電気的に接続する。熱電素子１０６
の保護手段であるわく１０９の一方に吸熱板１０４を固
着し、他方に放熱板２２２を固着した構造である。その
他、詳細の構造は本発明の第一実施例と同じである。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。吸熱板
および放熱板を有するわくや支柱を有する吸熱板および
放熱板で熱電素子を保護することにより、衝撃や過大な
荷重から熱電素子の破壊を防ぐことができ、熱伝導板の
接触力を増加することができるので、熱伝導効率が向上
し発電性能を改善することが可能となる。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。吸熱板
および放熱板を有するわくや支柱を有する吸熱板および
放熱板で熱電素子を保護することにより、衝撃や過大な
荷重から熱電素子の破壊を防ぐことができ、熱伝導板の
接触力を増加することができるので、熱伝導効率が向上
し発電性能を改善することが可能となる。
【００２６】また、必要な起電力により熱電素子を構成
することができるので、製品サイズに対応した大きさと
することができ、組立及び交換時の取り扱いが容易とな
る。
することができるので、製品サイズに対応した大きさと
することができ、組立及び交換時の取り扱いが容易とな
る。
【図１】本発明の第一実施例の熱発電ユニット及び該ユ
ニットを用いた熱発電時計の断面図である。
ニットを用いた熱発電時計の断面図である。
【図２】従来の熱発電時計の構造の断面図である。
【図３】本発明の熱電素子の構造の断面図である。
【図４】本発明の第一実施例の熱発電ユニットの平面図
である。
である。
【図５】本発明の第二実施例の熱発電ユニットの平面図
である。
である。
【図６】本発明の第二実施例の熱発電ユニットの断面図
である。
である。
【図７】本発明の第三実施例の熱発電ユニットの断面図
である。
である。
【図８】本発明の第四実施例の熱発電ユニットの平面図
である。
である。
【図９】本発明の第五実施例の熱発電ユニットの平面図
である。
である。
【図１０】本発明の第五実施例の熱発電ユニットの断面
図である。
図である。
【図１１】本発明の熱発電ユニットを固定する第一実施
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の熱発電ユニットを固定する第二実施
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の熱発電ユニットを固定する第三実施
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の熱発電ユニットを固定する第四実施
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
例の熱発電時計の構造を示す断面図である。
【図１５】本発明の第六実施例の熱発電ユニットの断面
図である。
図である。
１０１ 裏ぶた １０２ 裏ぶた体 １０３ フレーム １０４ 吸熱板 １０４ａ 溝 １０４ｂ 穴 １０５，９０１，９０２ 熱伝導性接着剤 １０６ 熱電素子 １０６ａ，３０１ 第一の支持体 １０６ｂ，３０２ 第二の支持体 １０７ 基板 １０７ａ 接続パターン １０７ｂ 出力パターン １０８ ワイヤ １０９，６０１，６０３，７０１ わく １１０ 熱伝導性緩衝部材 １１１，２２２ 放熱板 ２２２ａ 溝 １１２ 熱伝導板 １１３ 胴 １１４ 裏ぶたねじ １１５ 二次電池 １１６ ムーブメント １２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０
熱発電ユニット ３０３ ｎ型半導体 ３０４ ｐ型半導体 ３０５ 接続部 ３０６ 出力端子 ４０１，４０２，５０１，６０２ 支柱 ７０２ リードフレーム ８０１，８０２ 固定ねじ
熱発電ユニット ３０３ ｎ型半導体 ３０４ ｐ型半導体 ３０５ 接続部 ３０６ 出力端子 ４０１，４０２，５０１，６０２ 支柱 ７０２ リードフレーム ８０１，８０２ 固定ねじ
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項５】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）に熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
（１０４ａ）を設けた請求項１記載の熱発電ユニット。
１１）に熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
（１０４ａ）を設けた請求項１記載の熱発電ユニット。
【請求項６】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）の熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
は、溝（１０４ａ）である請求項１または５記載の熱発
電ユニット。
１１）の熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
は、溝（１０４ａ）である請求項１または５記載の熱発
電ユニット。
【請求項７】 熱伝導率の低い材料が樹脂である請求項
１記載の熱発電ユニット。
１記載の熱発電ユニット。
【請求項８】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱電
素子を配置した外周にわく（１０９）を設けた請求項１
または７記載の熱発電ユニット。
素子を配置した外周にわく（１０９）を設けた請求項１
または７記載の熱発電ユニット。
【請求項９】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱電
素子を配置した外周及び熱電素子の間に支柱（４０１，
４０２）を設けた請求項１または７記載の熱発電ユニッ
ト。
素子を配置した外周及び熱電素子の間に支柱（４０１，
４０２）を設けた請求項１または７記載の熱発電ユニッ
ト。
【請求項１０】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子を配置した外周にわく及び支柱を一体（６０１）
に設けた請求項１または７記載の熱発電ユニット。
電素子を配置した外周にわく及び支柱を一体（６０１）
に設けた請求項１または７記載の熱発電ユニット。
【請求項１１】 熱電素子（１０６）の外周に設けた支
柱は、中空パイプ（５０１）である請求項１または７記
載の熱発電ユニット。
柱は、中空パイプ（５０１）である請求項１または７記
載の熱発電ユニット。
【請求項１２】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子の上面高さ（ｈ２）よりも高い（ｈ１）請求項１
乃至１１記載の熱発電ユニット。
電素子の上面高さ（ｈ２）よりも高い（ｈ１）請求項１
乃至１１記載の熱発電ユニット。
【請求項１３】 熱電素子（１０６）の電気的接続手段
が基板（１０７）とワイヤ（１０８）の接続による請求
項１記載の熱発電ユニット。
が基板（１０７）とワイヤ（１０８）の接続による請求
項１記載の熱発電ユニット。
【請求項１４】 熱電素子（１０６）の電気的接続手段
が金属のリードフレーム（７０２）とワイヤー（１０
８）の接続による請求項１記載の熱発電ユニット。
が金属のリードフレーム（７０２）とワイヤー（１０
８）の接続による請求項１記載の熱発電ユニット。
【請求項１５】 金属のリードフレーム（７０２）は、
保護手段（７０１）にインサート成形された請求項１ま
たは１４記載の熱発電ユニット。
保護手段（７０１）にインサート成形された請求項１ま
たは１４記載の熱発電ユニット。
【請求項１６】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１
４０，１５０，１６０）の保持手段がねじ（８０１，８
０２）による請求項３または４記載の熱発電時計。
４０，１５０，１６０）の保持手段がねじ（８０１，８
０２）による請求項３または４記載の熱発電時計。
【請求項１７】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１
４０，１５０，１６０）の保持手段が熱伝導性を有する
接着剤（９０１，９０２）である請求項３または４記載
の熱発電時計。
４０，１５０，１６０）の保持手段が熱伝導性を有する
接着剤（９０１，９０２）である請求項３または４記載
の熱発電時計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｎ 11/00 Ｈ０２Ｎ 11/00 Ａ
Claims (23)
- 【請求項１】 少なくとも１つ以上の熱電素子（１０
６）は、吸熱部材（１０４）または放熱部材（１１１）
に配置し、熱電素子を取り付ける保持手段（１０５）に
より吸熱部材または放熱部材に固着し、熱電素子の保護
手段（１０９，４０１，４０２，５０１，６０３，７０
１）を吸熱部材と放熱部材の間に設け固着し、電気的接
続手段（１０７，１０８，７０２）により熱電素子が直
列となるように接続した熱発電ユニット。 - 【請求項２】 胴（１１３）と、断熱部材からなるフレ
ーム（１０３）と熱伝導材料からなる吸熱部材（１０
２）で構成される裏ぶた（１０１）と、胴（１１３）に
接触し保持された熱伝導手段（１１２）と、胴の内周部
に設けたムーブメント（１１６）からなり、熱発電ユニ
ット（１２０，１３０，１４０，１５０，１６０）の吸
熱側は吸熱部材と接触し、放熱側は熱伝導手段と接触さ
せた請求項１記載の熱発電ユニットを用いた携帯用電子
機器。 - 【請求項３】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１４
０，１５０，１６０）を保持手段（８０１，９０１）で
吸熱部材（１０２）に固着した請求項２記載の熱発電ユ
ニットを用いた携帯用電子機器。 - 【請求項４】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１４
０，１５０，１６０）を保持手段（８０２，９０２）
で、熱伝導手段（１１２）に固着した請求項２記載の熱
発電ユニットを用いた携帯用電子機器。 - 【請求項５】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）は熱伝導率の高い材料からなる、請求項１記載の
熱発電ユニット。 - 【請求項６】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）の材料が銅である請求項１または５記載の熱発電
ユニット。 - 【請求項７】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）の材料がアルミニウムである請求項１または５記
載の熱発電ユニット。 - 【請求項８】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）に熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
（１０４ａ）を設けた請求項１記載の熱発電ユニット。 - 【請求項９】 吸熱部材（１０４）または放熱部材（１
１１）の熱電素子（１０６）を案内する位置決め手段
は、溝（１０４ａ）である請求項１または８記載の熱発
電ユニット。 - 【請求項１０】 熱電素子（１０６）の保持手段（１０
５）が熱伝導性を有した接着剤である請求項１記載の熱
発電ユニット。 - 【請求項１１】 熱電素子（１０６）の保護手段（１０
９，４０１，４０２，５０１，６０３，７０１）が熱伝
導率の低い材料からなる請求項１記載の熱発電ユニッ
ト。 - 【請求項１２】 熱伝導率の低い材料が樹脂である請求
項１記載の熱発電ユニット。 - 【請求項１３】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子を配置した外周にわく（１０９）を設けた請求項
１、１１または１２記載の熱発電ユニット。 - 【請求項１４】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子を配置した外周及び熱電素子の間に支柱（４０
１，４０２）を設けた請求項１、１１または１２記載の
熱発電ユニット。 - 【請求項１５】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子を配置した外周にわく及び支柱を一体（６０１）
に設けた請求項１、１１または１２記載の熱発電ユニッ
ト。 - 【請求項１６】 熱電素子（１０６）の外周に設けた支
柱は、中空パイプ（５０１）である請求項１、１１また
は１２記載の熱発電ユニット。 - 【請求項１７】 熱電素子（１０６）の保護手段が、熱
電素子の上面高さ（ｈ２）よりも高い（ｈ１）請求項
１、１１乃至１６記載の熱発電ユニット。 - 【請求項１８】 熱電素子（１０６）と吸熱部材（１０
４）または放熱部材（１１１）の間に、熱伝導性を有し
た緩衝部材を充てんする請求項１記載の熱発電ユニッ
ト。 - 【請求項１９】 熱電素子（１０６）の電気的接続手段
が基板（１０７）とワイヤ（１０８）の接続による請求
項１記載の熱発電ユニット。 - 【請求項２０】 熱電素子（１０６）の電気的接続手段
が金属のリードフレーム（７０２）とワイヤー（１０
８）の接続による請求項１記載の熱発電ユニット。 - 【請求項２１】 金属のリードフレーム（７０２）は、
保護手段（７０１）にインサート成形された請求項１ま
たは２０記載の熱発電ユニット。 - 【請求項２２】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１
４０，１５０，１６０）の保持手段がねじ（８０１，８
０２）による請求項３または４記載の熱発電時計。 - 【請求項２３】 熱発電ユニット（１２０，１３０，１
４０，１５０，１６０）の保持手段が熱伝導性を有する
接着剤（９０１，９０２）である請求項３または４記載
の熱発電時計。
Priority Applications (14)
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|---|---|---|---|
| JP10042543A JP2946205B1 (ja) | 1997-12-25 | 1998-02-24 | 熱発電ユニット並びに該ユニットを用いた携帯用電子機器 |
| EP98947824A EP1024415A4 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | FLAT HEAT CONDUCTING WATCH WITH THERMOELECTRIC GENERATOR |
| PCT/JP1998/004588 WO1999019775A1 (fr) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Montre pourvue d'une unite de generation thermoelectrique |
| DE69827923T DE69827923T2 (de) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Uhr mit thermoelektrischer generatorvorrichtung |
| EP98947823A EP0945769B1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Watch provided with thermoelectric generation unit |
| EP98947825A EP1054505A4 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | POWER GENERATOR BLOCK WITH THERMOELECTRIC GENERATOR UNIT |
| PCT/JP1998/004589 WO1999019776A1 (fr) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Montre contenant un conducteur thermique plat et comprenant une unite de generateur thermoelectrique |
| US09/529,586 US6316714B1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Power generating block provided with thermoelectric generation unit |
| US09/529,325 US6407965B1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Timepiece having thermoelectric generator unit |
| US09/319,629 US6359841B1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Timepiece and portable electronic device having thermoelectric generator unit |
| PCT/JP1998/004590 WO1999019979A1 (fr) | 1997-10-14 | 1998-10-13 | Bloc generateur de puissance dote d'une unite de generateur thermoelectrique |
| PCT/JP1998/005937 WO1999034452A1 (fr) | 1997-12-25 | 1998-12-24 | Unite de production d'energie thermoelectrique et dispositif electronique portatif utilisant l'unite |
| US09/582,023 US6560167B1 (en) | 1997-12-25 | 1998-12-24 | Thermoelectric generation unit and portable electronic device using the unit |
| EP98961581A EP1043781A4 (en) | 1997-12-25 | 1998-12-24 | THERMOELECTRIC GENERATOR UNIT AND PORTABLE ELECTRONIC APPARATUS THEREFOR |
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|---|---|---|---|
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| JP35807497 | 1997-12-25 | ||
| JP10042543A JP2946205B1 (ja) | 1997-12-25 | 1998-02-24 | 熱発電ユニット並びに該ユニットを用いた携帯用電子機器 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2946205B1 (ja) |
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