WO2021145359A1 - 熱電発電装置 - Google Patents

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WO2021145359A1
WO2021145359A1 PCT/JP2021/000968 JP2021000968W WO2021145359A1 WO 2021145359 A1 WO2021145359 A1 WO 2021145359A1 JP 2021000968 W JP2021000968 W JP 2021000968W WO 2021145359 A1 WO2021145359 A1 WO 2021145359A1
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WO
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unit
power generation
power
thermoelectric
cooling device
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PCT/JP2021/000968
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English (en)
French (fr)
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利彦 岸澤
Original Assignee
株式会社Kelk
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10N10/13—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 heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • thermoelectric power generation device This disclosure relates to a thermoelectric power generation device.
  • thermoelectric power generation device equipped with a thermoelectric power generation module that generates power using the Seebeck effect.
  • the thermoelectric power generation module has a heat receiving unit and a heat radiating unit.
  • the thermoelectric power generation module generates electricity by the temperature difference between the heat receiving part and the heat radiating part.
  • the larger the temperature difference between the heat receiving unit and the heat radiating unit the higher the power generation efficiency of the thermoelectric power generation module.
  • Patent Document 1 discloses a thermoelectric power generation device including a heat radiating member joined to the low temperature portion side of the thermoelectric conversion module and a fan driven by the generated power of the thermoelectric conversion module to cool the heat radiating member. As the heat radiating member is cooled by the fan, the temperature difference between the high temperature part (heat receiving part) and the low temperature part (heat radiating part) becomes large.
  • thermoelectric power generation module When the generated power of the thermoelectric power generation module is distributed between the fan and the external load, if the power distributed to the external load increases, the power distributed to the fan decreases. When the power distributed to the fan decreases, the cooling efficiency by the fan decreases. When the cooling efficiency by the fan decreases, the temperature difference between the heat receiving unit and the heat radiating unit does not increase, and as a result, the power generation efficiency of the thermoelectric power generation module may decrease.
  • thermoelectric power generation module The purpose of this disclosure is to suppress a decrease in power generation efficiency of a thermoelectric power generation module.
  • thermoelectric power generation module having a heat receiving portion and a heat radiating portion and generating power by a temperature difference between the heat receiving portion and the radiating portion, a cooling device for cooling the radiating portion, and a control device are provided.
  • the generated power of the thermoelectric power generation module is distributed to the power consumption used for the cooling device and the effective power used for the external load, and the control device monitors the state of the cooling device and outputs monitoring data.
  • a thermoelectric power generation unit having a monitoring unit for adjusting the effective power supplied to the external load, and a control command unit for outputting a control command for controlling the adjusting unit based on the monitoring data.
  • Equipment is provided.
  • thermoelectric power generation module the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module is suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a thermoelectric power generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the thermoelectric power generation module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a usage example of the thermoelectric power generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the relationship between the threshold value and the effective power according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the thermoelectric power generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing experimental results on the effects of the thermoelectric power generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a thermoelectric power generation device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a thermoelectric power generation device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a thermoelectric power generation device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a thermoelectric power generation device 100A according to the present embodiment.
  • the thermoelectric power generation device 100A includes a thermoelectric power generation module 10 having a heat receiving unit 11 and a heat radiating unit 12, a heat receiving member 20 connected to the heat receiving unit 11 of the thermoelectric power generation module 10, and a thermoelectric power generation module 10.
  • a heat radiating member 30 connected to the heat radiating unit 12, a cooling device 40A for cooling the heat radiating unit 12 via the heat radiating member 30, and a control device 50 are provided.
  • the thermoelectric power generation module 10 generates power by utilizing the Seebeck effect.
  • the heat receiving portion 11 of the thermoelectric power generation module 10 is heated by the heat source 200 via the heat receiving member 20.
  • the heat radiating portion 12 of the thermoelectric power generation module 10 is cooled by the cooling device 40A via the heat radiating member 30.
  • the heat receiving unit 11 is heated and the heat radiating unit 12 is cooled, so that a temperature difference is generated between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the thermoelectric power generation module 10 generates electricity due to the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the heat receiving member 20 is connected to the heat receiving unit 11 of the thermoelectric power generation module 10.
  • the heat receiving member 20 has a plate shape.
  • the heat receiving member 20 is made of a metal material such as aluminum or copper. When the heat receiving member 20 is heated by the heat source 200, the heat receiving portion 11 is heated.
  • the heat radiating member 30 is connected to the heat radiating portion 12 of the thermoelectric power generation module 10.
  • the heat radiating member 30 has a plate portion 31 connected to the heat radiating portion 12 and a fin portion 32 connected to the plate portion 31.
  • the fin portion 32 is a pin fin or a plate fin.
  • the heat radiating member 30 is made of a metal material such as aluminum or copper.
  • the heat radiating member 30 is a heat sink that removes heat from the heat radiating unit 12.
  • the heat radiating part 12 is cooled by cooling the heat radiating member 30 by the cooling device 40A.
  • the cooling device 40A cools the heat radiating unit 12 via the heat radiating member 30.
  • the cooling device 40A has a fan 41 and a motor 42 for rotating the fan 41.
  • the fan 41 is arranged so as to face the heat radiating member 30.
  • the fan 41 is rotated by the drive of the motor 42. By rotating the fan 41, an air flow is generated in at least a part around the heat radiating member 30.
  • the heat radiating member 30 is cooled by generating an air flow around at least a part of the heat radiating member 30.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 is distributed to the power consumption Pc used for the cooling device 40A and the effective power Pe used for the external load 300.
  • the generated power Pg means the power generated by the thermoelectric power generation module 10.
  • the power consumption Pc means the power supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the cooling device 40A and consumed by the cooling device 40A.
  • the effective power Pe refers to the power supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 and consumed by the external load 300.
  • the relationship of the following equation (1) is established between the generated power Pg, the power consumption Pc, and the effective power Pe.
  • the generated power Pg is proportional to the square of the temperature difference between the end on the heat receiving portion side and the end on the heat radiating portion side of the thermoelectric semiconductor element 13. Therefore, the power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is improved by cooling the heat radiating unit 12 by the cooling device 40A so that the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. That is, when the heat radiating unit 12 is cooled by the cooling device 40A, the thermoelectric power generation module 10 can output a large generated power Pg.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the thermoelectric power generation module 10 according to the present embodiment.
  • the thermoelectric power generation module 10 includes a heat receiving unit 11, a heat radiating unit 12, a plurality of thermoelectric semiconductor elements 13 arranged between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12, a first electrode 15, and a second electrode 16. Have.
  • the heat receiving unit 11 has a plate shape.
  • the heat receiving portion 11 is made of an electrically insulating material such as ceramics or polyimide.
  • the heat receiving portion 11 has an outer surface 11S connected to the heat receiving member 20 and an inner surface 11T facing the opposite direction of the outer surface 11S.
  • the outer surface 11S and the inner surface 11T are parallel.
  • the first electrode 15 is arranged on the inner surface 11T. In the example shown in FIG. 2, the outer surface 11S faces downward and the inner surface 11T faces upward.
  • the heat radiating unit 12 has a plate shape.
  • the heat radiating unit 12 is made of an electrically insulating material such as ceramics or polyimide.
  • the heat radiating unit 12 has an outer surface 12S connected to the heat radiating member 30 and an inner surface 12T facing the opposite direction of the outer surface 12S.
  • the outer surface 12S and the inner surface 12T are parallel.
  • the second electrode 16 is arranged on the inner surface 12T. In the example shown in FIG. 2, the outer surface 12S faces upward and the inner surface 12T faces downward.
  • the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 are arranged so that the inner surface 11T and the inner surface 12T face each other.
  • the inner surface 11T and the inner surface 12T are parallel.
  • the thermoelectric semiconductor element 13 is arranged between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the thermoelectric semiconductor element 13 includes, for example, a BiTe-based thermoelectric material.
  • the thermoelectric semiconductor element 13 includes a p-type thermoelectric semiconductor element 13P and an n-type thermoelectric semiconductor element 13N.
  • the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the n-type thermoelectric semiconductor element 13N are alternately arranged in a plane parallel to each of the inner surface 11T and the inner surface 12T.
  • a plurality of first electrodes 15 are arranged on the inner surface 11T of the heat receiving portion 11.
  • the plurality of first electrodes 15 are arranged on the inner surface 11T at intervals.
  • the first electrode 15 is connected to each of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the n-type thermoelectric semiconductor element 13N.
  • One end of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and one end of the n-type thermoelectric semiconductor element 13N are connected to the first electrode 15.
  • a plurality of second electrodes 16 are arranged on the inner surface 12T of the heat radiating unit 12.
  • the plurality of second electrodes 16 are arranged on the inner surface 12T at intervals.
  • the second electrode 16 is connected to each of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the n-type thermoelectric semiconductor element 13N.
  • the other end of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the other end of the n-type thermoelectric semiconductor element 13N are connected to the second electrode 16.
  • thermoelectric power generation module 10 By heating the heat receiving unit 11 and cooling the heat radiating unit 12, a temperature difference is generated between one end and the other end of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the n-type thermoelectric semiconductor element 13N.
  • a temperature difference occurs between one end and the other end of the p-type thermoelectric semiconductor element 13P, holes move in the p-type thermoelectric semiconductor element 13P.
  • a temperature difference occurs between one end and the other end of the n-type thermoelectric semiconductor element 13N, electrons move in the n-type thermoelectric semiconductor element 13N.
  • the p-type thermoelectric semiconductor element 13P and the n-type thermoelectric semiconductor element 13N are connected via the first electrode 15 and the second electrode 16.
  • a potential difference is generated between the first electrode 15 and the second electrode 16 due to holes and electrons.
  • the thermoelectric power generation module 10 generates electricity due to a potential difference between the first electrode 15 and the second electrode 16.
  • the lead wire 14 is connected to the first electrode 15.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 is output via the lead wire 14.
  • FIG. 3 is a diagram showing a usage example of the thermoelectric power generation device 100A according to the present embodiment.
  • a thermoelectric generator 100A is installed at the heat source 200.
  • the heat source 200 is a cassette stove.
  • the heat source 200 is not limited to the cassette stove. Examples of the heat source 200 include fireplace stoves, bonfires, charcoal fires, and exhaust heat from industrial equipment.
  • the heat receiving member 20 is heated by the heat source 200, and the heat radiating member 30 is cooled by the cooling device 40A, so that the thermoelectric power generation device 100A generates electricity.
  • the thermoelectric power generation device 100A includes a first power line 80 that connects the thermoelectric power generation module 10 and the motor 42 of the cooling device 40A, and a second power line 90 that connects the thermoelectric power generation module 10 and the external load 300.
  • Each of the first power line 80 and the second power line 90 includes the lead wire 14 described above. Further, each of the first power line 80 and the second power line 90 includes an electric cable different from the lead wire 14. At least one of the first power line 80 and the second power line 90 may be, for example, a USB (Universal Serial Bus) cable.
  • USB Universal Serial Bus
  • the power consumption Pc used for the motor 42 of the cooling device 40A is supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 via the first power line 80.
  • the effective power Pe used for the external load 300 is supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 via the second power line 90.
  • the external load 300 is an electric device or an electronic device driven by the effective power Pe.
  • a smartphone or a tablet-type personal computer is exemplified.
  • the external load 300 has a rechargeable battery
  • the rechargeable battery of the external load 300 is charged by the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300.
  • the thermoelectric power generation device 100A can function as a charger for an external load 300. For example, in an emergency or during outdoor activities, the thermoelectric power generation device 100A can charge a rechargeable battery having an external load of 300.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device 100A according to the present embodiment.
  • the thermoelectric power generation device 100A includes a thermoelectric power generation module 10, a cooling device 40A including a motor 42, a control device 50, and a first power line 80 connecting the thermoelectric power generation module 10 and the cooling device 40A.
  • a second power line 90 for connecting the thermoelectric power generation module 10 and the external load 300. At least a part of the control device 50 is arranged on the second power line 90.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 is distributed to the power consumption Pc used for the motor 42 of the cooling device 40A and the effective power Pe used for the external load 300.
  • the power consumption Pc is supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 via the first power line 80.
  • the effective power Pe is supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 via the second power line 90.
  • the control device 50 monitors the state of the cooling device 40A.
  • the control device 50 adjusts the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 based on the monitoring data Md indicating the monitoring result of the state of the cooling device 40A.
  • control device 50 monitors the power consumption Pc of the cooling device 40A.
  • the power consumption Pc of the cooling device 40A includes the power consumption Pc of the motor 42.
  • thermoelectric power generation module 10 When the effective power Pe distributed to the external load 300 increases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases due to the voltage drop. When the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases, the rotation speed of the fan 41 decreases, and the cooling efficiency of the fan 41 decreases. When the cooling efficiency by the fan 41 decreases, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 of the thermoelectric power generation module 10 does not increase, and as a result, the power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 may decrease.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 may be insufficient, and the driving of the motor 42 may be stopped. If the driving of the motor 42 is stopped and the rotation of the fan 41 is stopped while the thermoelectric power generation module 10 is heated by the heat source 200, the thermoelectric power generation module 10 is excessively heated. If the thermoelectric power generation module 10 is excessively heated, the thermoelectric power generation device 100A may deteriorate or break down.
  • the control device 50 monitors the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases.
  • the control device 50 reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 decreases.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases.
  • the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41. Therefore, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large, and the decrease in the power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the control device 50 includes a power supply unit 51, a control unit 52, an adjustment unit 53, and a storage unit 54.
  • the control unit 52 includes a monitoring unit 52A and a control command unit 52B.
  • the adjusting unit 53 includes a switch unit 53A and a current changing unit 53B.
  • the control device 50 includes hardware such as a control circuit.
  • the power supply unit 51 includes a DC power supply device.
  • the control unit 52 includes an integrated circuit (IC: Integrated Circuit).
  • the switch unit 53A includes a field effect transistor (FET).
  • the current changing unit 53B includes a DC / DC converter.
  • the storage unit 54 includes a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) or a flash memory (Flash Memory).
  • the power supply unit 51 functions as a power source for the control unit 52.
  • the thermoelectric power generation module 10 can supply a part of the effective power Pe to the power supply unit 51 via the second power line 90.
  • the power supply unit 51 outputs the drive power Pd for driving the control unit 52 based on the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10.
  • the monitoring unit 52A monitors the state of the cooling device 40A and outputs monitoring data Md indicating the monitoring result of the state of the cooling device 40A to the control command unit 52B.
  • the monitoring unit 52A monitors the power consumption Pc of the cooling device 40A.
  • the power consumption Pc of the cooling device 40A includes the power consumption Pc of the motor 42.
  • the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A to the control command unit 52B indicates the power consumption Pc of the motor 42.
  • the power consumption Pc of the cooling device 40A includes the voltage Vc applied to the cooling device 40A.
  • the voltage Vc applied to the cooling device 40A includes the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the monitoring unit 52A monitors the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A to the control command unit 52B indicates the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the power consumption Pc supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 and the voltage Vc applied to the motor 42 have a one-to-one correspondence.
  • the monitoring unit 52A can monitor the power consumption Pc of the motor 42 by monitoring the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the adjusting unit 53 can adjust the effective power Pe supplied to the external load 300.
  • the adjusting unit 53 is arranged on the second power line 90 between the thermoelectric power generation module 10 and the external load 300.
  • the effective power Pe of the external load 300 includes the current Ie supplied to the external load 300.
  • the adjusting unit 53 adjusts the current Ie supplied to the external load 300.
  • the adjusting unit 53 can adjust the effective power Pe supplied to the external load 300 by adjusting the current Ie supplied to the external load 300.
  • the switch unit 53A switches between supplying and stopping the supply of the current IE to the external load 300.
  • the current changing unit 53B adjusts the value of the current Ie supplied to the external load 300.
  • the switch unit 53A and the current changing unit 53B are arranged in series.
  • the control command unit 52B outputs a control command for controlling the adjustment unit 53 based on the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A.
  • the control command output from the control command unit 52B includes a switching command Cs output to the switch unit 53A and a change command Cc output to the current changing unit 53B.
  • the switch unit 53A switches between supplying and stopping the supply of the current IE to the external load 300 based on the switching command Cs.
  • the current changing unit 53B adjusts the value of the current Ie supplied to the external load 300 based on the change command Cc.
  • the control command unit 52B outputs a control command for reducing the effective power Pe of the external load 300 when it is determined that the power consumption Pc of the cooling device 40A has decreased based on the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A. do.
  • the control command unit 52B outputs a control command for increasing the effective power Pe of the external load 300 when it is determined that the power consumption Pc of the cooling device 40A has increased based on the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A. do.
  • the storage unit 54 stores the threshold value Sh related to the monitoring data Md.
  • the storage unit 54 stores the threshold value Sh related to the power consumption Pc of the cooling device 40A.
  • the threshold value Sh is a predetermined value.
  • the control command unit 52B outputs a control command based on a comparison result between the monitoring data Md indicating the power consumption Pc of the cooling device 40A output from the monitoring unit 52A and the threshold value Sh stored in the storage unit 54. ..
  • the threshold value Sh includes a change threshold value Shv related to a change in the value of the effective power Pe and a stop threshold value Sh related to stopping the supply of the effective power Pe.
  • the stop threshold Shp is a value lower than the change threshold Shv.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the relationship between the threshold value Sh and the effective power Pe according to the present embodiment.
  • the threshold value Sh is a threshold value related to the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the change threshold value Shv is a threshold value for changing the value of the current Ie supplied to the external load 300.
  • the stop threshold Shp is a threshold for stopping the supply of the current Ie to the external load 300.
  • the change threshold Shv includes a first change threshold Shv1, a second change threshold Shv2 lower than the first change threshold Shv1, and a third change threshold Shv3 lower than the second change threshold Shv2. ..
  • the stop threshold Shp is lower than the change threshold Shv.
  • the first change threshold Shv1 is, for example, 7.0 [V].
  • the second change threshold Shv2 is, for example, 6.5 [V].
  • the third change threshold Shv3 is, for example, 5.5 [V].
  • the stop threshold Shp is, for example, 5.0 [V].
  • the control command unit 52B When the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A exceeds the third change threshold value Shv3, the control command unit 52B outputs a control command so that the current Ie supplied to the external load 300 maintains the current value. ..
  • the value of the current current Ie supplied to the external load 300 is 600 [mA] and the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A exceeds the third change threshold value Shv3, it is supplied to the external load 300.
  • the current Ie is maintained at 600 [mA].
  • the control command unit 52B issues a control command so as to reduce the current Ie supplied to the external load 300 by a specified amount ⁇ Ie. Output.
  • the specified amount ⁇ Ie is, for example, 50 [mA].
  • the external load 300 is reached. The supplied current Ie is reduced to 550 [mA].
  • control command unit 52B When the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A drops below the stop threshold value Shp, the control command unit 52B outputs a control command so as to stop the supply of the current Ie to the external load 300.
  • the control command is issued.
  • the unit 52B outputs a control command so as to increase the current Ie supplied to the external load 300 by a specified amount ⁇ Ie.
  • the first predetermined value Ie1 is, for example, 750 [mA].
  • the specified amount ⁇ Ie is, for example, 50 [mA].
  • the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A exceeds the first change threshold value Shv1 and the current current Ie value supplied to the external load 300 is 700 [mA], which is equal to or less than the first predetermined value Ie1. In this case, the current Ie supplied to the external load 300 is increased to 750 [mA].
  • the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is between the first change threshold value Shv1 and the second change threshold value Shv2, and the current current Ie value supplied to the external load 300 is the second predetermined value.
  • the control command unit 52B outputs a control command so as to increase the current Ie supplied to the external load 300 by a specified amount ⁇ Ie.
  • the second predetermined value Ie2 is a value lower than the first predetermined value Ie1.
  • the second predetermined value Ie2 is, for example, 650 [mA].
  • the specified amount ⁇ Ie is, for example, 50 [mA].
  • the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is between the first change threshold value Shv1 and the second change threshold value Shv2, and the value of the current current Ie supplied to the external load 300 is the second predetermined value.
  • the current Ie supplied to the external load 300 is increased to 650 [mA].
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the thermoelectric power generation device according to the present embodiment.
  • the thermoelectric power generation module 10 starts power generation.
  • a voltage Vc is applied to the motor 42.
  • the monitoring unit 52A monitors the voltage Vc applied to the motor 42.
  • the control command unit 52B determines whether or not the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or higher than the start threshold value Shs, and the switch unit 53A has stopped supplying the current Ie (step S10).
  • the start threshold value Sh is the threshold value Sh related to the voltage Vc. As shown in FIG. 5, the start threshold value Shs is lower than the second change threshold value Shv2 and higher than the third change threshold value Shv3.
  • the starting threshold Shs is, for example, 6.0 [V].
  • step S10 when it is determined that the voltage Vc is equal to or higher than the start threshold value Shs and the switch unit 53A has stopped supplying the current Ie (step S10: Yes), the control command unit 52B with respect to the external load 300.
  • the switching command Cs is output to the switch unit 53A so that the supply of the current Ie is started (step S20).
  • step S20 the current Ie supplied to the external load 300 is, for example, 150 [mA]. That is, the initial value of the current Ie immediately after the supply of the current Ie is started is 150 [mA], which is lower than the stop threshold value Shp.
  • the control command unit 52B determines whether or not the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or higher than the second change threshold value Shv2 and the current Ie supplied to the external load 300 is equal to or lower than the second predetermined value Ie2. (Step S30).
  • step S30 when it is determined that the voltage Vc is equal to or higher than the second change threshold value Shv2 and the current Ie supplied to the external load 300 is equal to or lower than the second predetermined value Ie2 (step S30: Yes), the control command is given.
  • the unit 52B outputs a change command Cc to the current changing unit 53B so that the current Ie supplied to the external load 300 increases by a specified amount ⁇ Ie (step S40).
  • the control command unit 52B determines whether or not the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or higher than the first change threshold value Shv1 and the current Ie supplied to the external load 300 is equal to or lower than the first predetermined value Ie1. (Step S50).
  • step S50 when it is determined that the voltage Vc is equal to or higher than the first change threshold value Shv1 and the current Ie supplied to the external load 300 is equal to or lower than the first predetermined value Ie1 (step S50: Yes), the control command is given.
  • the unit 52B outputs a change command Cc to the current changing unit 53B so that the current Ie supplied to the external load 300 increases by a specified amount ⁇ Ie (step S60).
  • the control command unit 52B determines whether or not the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or less than the third change threshold value Shv3 and the current Ie is supplied to the external load 300 (step S70).
  • step S70 when it is determined that the voltage Vc is equal to or less than the third change threshold value Shv3 and the current Ie is supplied to the external load 300 (step S70: Yes), the control command unit 52B sends the external load 300 to the external load 300.
  • a change command Cc is output to the current change unit 53B so that the supplied current Ie is reduced by a specified amount ⁇ Ie (step S80).
  • the control command unit 52B determines whether or not the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or higher than the third change threshold value Shv3 (step S90).
  • step S90 When it is determined in step S90 that the voltage Vc is equal to or higher than the third change threshold value Shv3 (step S90: Yes), the control command unit 52B maintains the value of the current Ie supplied to the external load 300 (step S100). ..
  • step S10 when it is determined that the voltage Vc is not equal to or higher than the start threshold value Shs or the current Ie is supplied to the external load 300 (step S10: No), the control command unit 52B is monitored by the monitoring unit 52A. It is determined whether or not the voltage Vc is equal to or less than the stop threshold value Sh and the current Ie is supplied to the external load 300 (step S110).
  • step S110 when it is determined that the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is equal to or less than the stop threshold value Sh and the current Ie is supplied to the external load 300 (step S110: Yes), the control command unit 52B , The switching command Cs is output to the switch unit 53A so that the supply of the current Ie to the external load 300 is stopped (step S120).
  • step S30 when it is determined that the voltage Vc is not equal to or higher than the second change threshold value Shv2, or the current Ie supplied to the external load 300 is not equal to or lower than the second predetermined value Ie2 (step S30: No), the control command is given. Part 52B returns to the process of step S10.
  • step S50 when it is determined that the voltage Vc is not equal to or higher than the first change threshold value Shv1 or the current Ie supplied to the external load 300 is not equal to or lower than the first predetermined value Ie1 (step S50: No), the control command is given. Part 52B returns to the process of step S10.
  • step S70 when it is determined that the voltage Vc is not equal to or less than the third change threshold value Shv3, or the current Ie is not supplied to the external load 300 (step S70: No), the control command unit 52B performs the process of step S10. Return to.
  • step S90 When it is determined in step S90 that the voltage Vc is not equal to or higher than the third change threshold value Shv3 (step S90: No), the control command unit 52B returns to the process of step S10.
  • step S110 when it is determined that the voltage Vc monitored by the monitoring unit 52A is not equal to or less than the stop threshold value Sh, or the current Ie is not supplied to the external load 300 (step S110: No), the control command unit 52B , Return to the process of step S10.
  • the control device 50 monitors the state of the cooling device 40A and adjusts the effective power Pe based on the monitoring data Md indicating the state of the cooling device 40A to suppress the decrease in the cooling efficiency due to the cooling device 40A. be able to.
  • thermoelectric power generation module 10 Since the decrease in cooling efficiency due to the cooling device 40A is suppressed, the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled. Therefore, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. By increasing the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the monitoring data Md is the power consumption Pc of the motor 42 of the cooling device 40A.
  • the monitoring unit 52A monitors the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 of the cooling device 40A.
  • the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 increases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases.
  • the control command unit 52B determines that the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 has decreased based on the monitoring data Md acquired by the monitoring unit 52A, the external load from the thermoelectric power generation module 10 The effective power Pe distributed to 300 is reduced. As the effective power Pe distributed to the external load 300 decreases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases.
  • thermoelectric power generation module 10 is sufficiently cooled by the fan 41, and excessive heating is suppressed. Further, since the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • thermoelectric power generation module 10 when the control command unit 52B determines that the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 has increased based on the monitoring data Md acquired from the monitoring unit 52A, the thermoelectric power generation module 10 The effective power Pe distributed to the external load 300 can be increased. When the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 is sufficient and the generated power Pg is sufficient, the control command unit 52B can increase both the power consumption Pc and the effective power Pe.
  • the control command unit 52B issues a change command to the current change unit 53B when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 drops below a predetermined third change threshold Shv3.
  • Cc is output to reduce the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300.
  • the power consumption Pc supplied to the motor 42 increases.
  • the thermoelectric power generation module 10 is sufficiently cooled by the fan 41, and excessive heating is suppressed.
  • the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the control command unit 52B outputs the switching command Cs to the switch unit 53A when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 drops below the predetermined stop threshold Shp. Then, the supply of the effective power Pe from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 is stopped. By stopping the supply of the effective power Pe to the external load 300, the power consumption Pc supplied to the motor 42 increases. As the power consumption Pc increases and the voltage Vc applied to the motor 42 increases, it is possible to prevent the rotation speed of the fan 41 from decreasing or the rotation of the fan 41 from stopping. Therefore, the thermoelectric power generation module 10 is sufficiently cooled by the fan 41, and excessive heating is suppressed. Further, since the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the control command unit 52B issues a change command to the current change unit 53B when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 rises to a predetermined second change threshold Shv2 or higher.
  • Cc is output to increase the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300.
  • the control command unit 52B further increases the effective power Pe supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the power consumption Pc rises above the first change threshold value Shv1.
  • an appropriate effective power Pe is supplied to the external load 300 while suppressing a decrease in cooling efficiency due to the cooling device 40A.
  • the power consumption Pc of the cooling device 40A includes the voltage Vc applied to the motor 42
  • the effective power Pe of the external load 300 includes the current Ie supplied to the external load 300.
  • the monitoring unit 52A monitors the voltage Vc
  • the control command unit 52B outputs a control command for adjusting the current Ie to the adjusting unit 53 based on the monitoring data Md indicating the voltage Vc.
  • the control command unit 52B determines that the voltage Vc applied to the motor 42 has decreased based on the monitoring data Md acquired by the monitoring unit 52A, and the current supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300.
  • thermoelectric power generation module 10 is sufficiently cooled by the fan 41, and excessive heating is suppressed. Further, since the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • FIG. 7 is a diagram showing experimental results on the effect of the thermoelectric power generation device 100A according to the present embodiment.
  • the horizontal axis represents the temperature of the heat receiving unit 11, and the vertical axis represents the effective power Pe used for the external load 300.
  • the maximum power means the maximum value of the effective power Pe that can be supplied to the external load 300 without stopping the motor 42.
  • the shutdown power refers to the value of the effective power Pe when the effective power Pe supplied to the external load 300 is gradually increased and the control command unit 52B stops supplying the effective power Pe.
  • the control command unit 52B outputs a switching command Cs for stopping the supply of the effective power Pe.
  • the monitoring data Md indicates the power consumption Pc of the motor 42. In the present embodiment, the monitoring data Md indicates the rotation speed Rc of the fan 41.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device 100B according to the present embodiment.
  • the monitoring unit 52A monitors the rotation speed Rc of the fan 41 per unit time.
  • the thermoelectric power generation device 100B includes a rotation sensor 43 that detects the rotation speed Rc of the fan 41.
  • the detection data of the rotation sensor 43 is output to the monitoring unit 52A.
  • the monitoring unit 52A can monitor the rotation speed Rc of the fan 41 by acquiring the detection data of the rotation sensor 43.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the rotation speed Rc of the fan 41 decreases.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 increases. Therefore, the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, and the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the monitoring data Md indicates the monitoring result of the state of the cooling device 40A.
  • the monitoring data Md indicates the state of the thermoelectric power generation module 10.
  • the monitoring data Md indicates the temperature Tc of the heat radiating unit 12 of the thermoelectric power generation module 10 to be cooled by the cooling device 40A.
  • the heat radiating unit 12 is cooled by the cooling device 40A.
  • the cooling capacity of the cooling device 40A and the temperature Tc of the heat radiating unit 12 have a one-to-one correspondence.
  • the monitoring unit 52A can monitor the state of the cooling device 40A by monitoring the temperature Tc of the heat radiating unit 12.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a thermoelectric power generation device 100C according to the present embodiment.
  • the monitoring unit 52A monitors the temperature Tc of the heat radiating unit 12.
  • the thermoelectric power generation device 100C includes a temperature sensor 44 that detects the temperature Tc of the heat radiating unit 12.
  • the detection data of the temperature sensor 44 is output to the monitoring unit 52A.
  • the monitoring unit 52A can monitor the temperature Tc of the heat radiating unit 12 by acquiring the detection data of the temperature sensor 44.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 decreases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 decreases, the temperature of the heat radiating unit 12 rises.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the temperature Tc of the heat radiation unit 12 rises.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 increases. Therefore, the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, and the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the monitoring data Md may indicate the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the monitoring unit 52A monitors the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12. can do.
  • the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 increases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 decreases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 decreases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 decreases, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes smaller.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes small.
  • the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases.
  • the rotation speed Rc of the fan 41 increases. Therefore, the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the fan 41, and the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the thermoelectric power generation device 100D according to the present embodiment.
  • the thermoelectric power generation device 100D is connected to a thermoelectric power generation module 10 having a heat receiving unit 11 and a heat radiating unit 12, a heat receiving member 20 connected to the heat receiving unit 11, and a heat radiating unit 12.
  • the heat radiating member 30 is provided, a cooling device 40A for cooling the heat radiating unit 12, a heating device 60 for adjusting the temperature of the heat receiving unit 11, and a control device 50.
  • control device 50 includes a control unit 52 including a monitoring unit 52A and a control command unit 52B, and an adjusting unit 53 including a switch unit 53A and a current changing unit 53B.
  • the cooling device 40A includes a fan 41 and a motor 42 for rotating the fan 41.
  • the cooling device 40A cools the heat radiating unit 12 via the heat radiating member 30.
  • the heat receiving unit 11 is heated by the heat source 200.
  • the heat source 200 generates heat by burning the fuel FL.
  • the calorific value of the heat source 200 changes based on the amount of fuel FL.
  • the heating device 60 adjusts the amount of fuel FL supplied to the heat source 200.
  • the heating device 60 can adjust the temperature of the heat receiving unit 11 by adjusting the amount of fuel FL supplied to the heat source 200.
  • the heating device 60 includes a fuel tank 61 for accommodating the fuel FL, a transport member 62 capable of transporting the fuel FL from the fuel tank 61 to the heat source 200, and a motor 63 for driving the transport member 62.
  • the fuel tank 61 accommodates the fuel FL.
  • a supply port 64 is provided at the lower end of the fuel tank 61.
  • the fuel FL of the fuel tank 61 is supplied to the heat source 200 via the supply port 64.
  • the transport member 62 includes a transport roller arranged inside the fuel tank 61. As the transport member 62 rotates, the fuel FL of the fuel tank 61 is transported through the supply port 64. The fuel FL conveyed to the supply port 64 is supplied to the heat source 200 from the supply port 64 by the action of gravity.
  • the motor 63 is connected to the transport member 62 via a power transmission mechanism 65 including a pulley and a belt.
  • the power generated by the motor 63 is transmitted to the transport member 62 via the power transmission mechanism 65.
  • the transport member 62 is rotated by the power of the motor 63 transmitted from the motor 63 via the power transmission mechanism 65.
  • the motor 63 is driven, the fuel FL is supplied from the fuel tank 61 to the heat source 200.
  • the rotation speed of the motor 63 increases, the amount of fuel FL conveyed by the transfer member 62 increases, and the amount of fuel FL supplied from the fuel tank 61 to the heat source 200 increases.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 includes the power consumption Pc used for the cooling device 40A, the effective power Pe used for the external load 300, and the power consumption Ph used for the heating device 60. Will be distributed to.
  • the power consumption Ph means the power supplied from the thermoelectric power generation module 10 to the heating device 60 and consumed by the heating device 60.
  • the power consumption Pc of the cooling device 40A includes the power consumption Pc of the motor 42.
  • the power consumption Ph of the heating device 60 includes the power consumption Ph of the motor 63.
  • the relationship of the following equation (2) is established between the generated power Pg, the power consumption Pc, the effective power Pe, and the power consumption Ph.
  • the monitoring unit 52A of the control device 50 monitors each of the state of the cooling device 40A and the state of the heating device 60 and outputs the monitoring data Md.
  • the monitoring data Md includes the power consumption Pc of the motor 42 of the cooling device 40A and the power consumption Ph of the motor 63 of the heating device 60.
  • the control command unit 52B of the control device 50 outputs a control command for controlling the adjustment unit 53 based on the monitoring data Md output from the monitoring unit 52A.
  • control command unit 52B determines that the power consumption Pc of the cooling device 40A has decreased based on the monitoring data Md, it reduces the effective power Pe and determines that the power consumption Ph of the heating device 60 has decreased. In addition, the effective power Pe is reduced.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 42 decreases. As the effective power Pe distributed to the external load 300 decreases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 increases. By increasing the power consumption Pc distributed to the motor 42, it is possible to prevent the rotation speed of the fan 41 from decreasing or the rotation of the fan 41 from stopping.
  • control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the power consumption Pc distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the motor 63 decreases. As the effective power Pe distributed to the external load 300 decreases, the power consumption Pc distributed to the motor 63 increases. By increasing the power consumption Pc distributed to the motor 63, it is possible to prevent the amount of fuel FL supplied to the heat source 200 from decreasing or the supply of fuel FL from being stopped.
  • thermoelectric power generation module 10 Since the heat receiving unit 11 is sufficiently heated by the heat source 200 and the heat radiating unit 12 is sufficiently cooled by the cooling device 40A, the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • the monitoring data Md may indicate the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the monitoring unit 52A can monitor the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe distributed from the thermoelectric power generation module 10 to the external load 300 when the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes small.
  • the effective power Pe distributed to the external load 300 decreases, the power consumption Pc distributed to the motor 42 and the power consumption Ph distributed to the motor 63 increase.
  • the temperature difference between the heat receiving unit 11 and the heat radiating unit 12 becomes large. Therefore, the decrease in power generation efficiency of the thermoelectric power generation module 10 is suppressed.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing the thermoelectric power generation device 100E according to the present embodiment.
  • the heat radiating unit 12 is cooled by the cooling device 40A including the fan 41 and the motor 42.
  • the cooling device 40E for cooling the heat radiation unit 12 supplies the temperature control device 45 for adjusting the temperature of the refrigerant, the refrigerant jacket 46 connected to the heat radiation unit 12, and the temperature control device 45 to the refrigerant jacket 46. It has a first flow path 47A through which the refrigerant to be flowed flows, and a second flow path 47B through which the refrigerant supplied from the refrigerant jacket 46 to the temperature control device 45 flows.
  • the refrigerant circulates in the circulation system of the cooling device 40E including the temperature control device 45, the first flow path 47A, the refrigerant jacket 46, and the second flow path 47B.
  • the temperature control device 45 adjusts the temperature of the refrigerant.
  • the temperature control device 45 includes, for example, a heat exchanger and a circulation pump, adjusts the temperature of the refrigerant, and supplies the temperature-controlled refrigerant to the refrigerant jacket 46.
  • the heat exchanger and the circulation pump of the temperature control device 45 are driven by the power consumption Pc supplied from the thermoelectric power generation module 10.
  • the refrigerant jacket 46 has an internal space through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant jacket 46 is arranged so as to come into contact with the heat radiating portion 12.
  • the refrigerant whose temperature has been adjusted by the temperature control device 45 is supplied to the refrigerant jacket 46 via the first flow path 47A.
  • the refrigerant flowing through the internal space of the refrigerant jacket 46 takes heat from the heat radiating unit 12 and then returns to the temperature control device 45 via the second flow path 47B.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 is distributed to the power consumption Pc used for the temperature control device 45 of the cooling device 40E and the effective power Pe used for the external load 300.
  • the monitoring unit 52A monitors the power consumption Pc of the temperature control device 45 and outputs the monitoring data Md.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe of the external load 300 when the power consumption Pc of the temperature control device 45 is reduced.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the thermoelectric power generation device 100F according to the present embodiment.
  • the cooling device 40E is provided with the temperature control device 45.
  • the cooling device 40F for cooling the heat radiating unit 12 contains a radiator 48 for radiating the refrigerant, a refrigerant jacket 46 connected to the heat radiating unit 12, and a refrigerant supplied from the temperature control device 45 to the refrigerant jacket 46. It has a first flow path 47A that flows, a second flow path 47B through which the refrigerant supplied from the refrigerant jacket 46 to the temperature control device 45 flows, and a circulation pump 49 arranged in the second flow path 47B.
  • the refrigerant circulates in a circulation system including the radiator 48, the first flow path 47A, the refrigerant jacket 46, and the second flow path 47B.
  • the radiator 48 dissipates heat from the refrigerant.
  • the refrigerant whose temperature has been lowered by the radiator 48 is supplied to the refrigerant jacket 46 via the first flow path 47A.
  • the refrigerant flowing through the internal space of the refrigerant jacket 46 takes heat from the heat radiating unit 12 and then returns to the radiator 48 via the second flow path 47B.
  • the circulation pump 49 is driven so that the refrigerant circulates in the circulation system of the cooling device 40F.
  • the circulation pump 49 is driven by the power consumption Pc supplied from the thermoelectric power generation module 10.
  • the generated power Pg of the thermoelectric power generation module 10 is distributed to the power consumption Pc used for the circulation pump 49 of the cooling device 40F and the effective power Pe used for the external load 300.
  • the monitoring unit 52A monitors the power consumption Pc of the circulation pump 49 and outputs the monitoring data Md.
  • the control command unit 52B reduces the effective power Pe of the external load 300 when the power consumption Pc of the circulation pump 49 is reduced.
  • Thermoelectric power generation module 11 ... Heat receiving part, 11S ... Outer surface, 11T ... Inner surface, 12 ... Heat dissipation part, 12S ... Outer surface, 12T ... Inner surface, 13 ... Thermoelectric semiconductor element, 13P ... P type thermoelectric semiconductor element, 13N ... n type Thermoelectric semiconductor element, 14 ... lead wire, 15 ... 1st electrode, 16 ... 2nd electrode, 20 ... heat receiving member, 30 ... heat dissipation member, 31 ... plate part, 32 ... fin part, 40A ... cooling device, 40E ... cooling device , 40F ... cooling device, 41 ... fan, 42 ... motor, 43 ... rotation sensor, 44 ...
  • Thermoelectric power generation device 100D ... Thermoelectric power generation device, 100E ... Thermoelectric power generation device, 100F ... Thermoelectric power generation device, 200 ... Heat source, 300 ... External load, Cc ... Change command, Cs ... switching command, Ie ... current, Ie1 ... first predetermined value, Ie2 ... second predetermined value, Md ... monitoring data, Pc ... power consumption, Pd ... drive power, Pe ... effective power, Pg ... generated power, Ph ... consumption Power, Rc ... Rotation speed, Sh ... Threshold, Sh ... Stop threshold, Sh ... Start threshold, Shv ... Change threshold, Shv1 ... First change threshold, Shv2 ... Second change threshold, Shv3 ... Third change threshold, Tc ... Temperature , Vc ... voltage, ⁇ Ie ... specified amount.

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract

熱電発電装置は、受熱部及び放熱部を有し受熱部と放熱部との温度差により発電する熱電発電モジュールと、放熱部を冷却する冷却装置と、制御装置と、を備える。熱電発電モジュールの発電電力は、冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力とに分配される。制御装置は、冷却装置の状態を監視して監視データを出力する監視部と、外部負荷に供給される実効電力を調整可能な調整部と、監視データに基づいて調整部を制御する制御指令を出力する制御指令部と、を有する。

Description

熱電発電装置
　本開示は、熱電発電装置に関する。
　ゼーベック効果を利用して発電する熱電発電モジュールを備える熱電発電装置が知られている。熱電発電モジュールは、受熱部と放熱部とを有する。熱電発電モジュールは、受熱部と放熱部との温度差により発電する。受熱部と放熱部との温度差が大きいほど、熱電発電モジュールの発電効率は向上する。特許文献１には、熱電変換モジュールの低温部側に接合された放熱部材と、熱電変換モジュールの発電電力によって駆動され、放熱部材を冷却するファンとを備える熱電発電装置が開示されている。ファンにより放熱部材が冷却されることにより、高温部（受熱部）と低温部（放熱部）との温度差が大きくなる。
特開２０１９－０９７３３５号公報
　熱電発電モジュールの発電電力がファンと外部負荷とに分配される場合、外部負荷に分配される電力が上昇すると、ファンに分配される電力が低下する。ファンに分配される電力が低下すると、ファンによる冷却効率が低下する。ファンによる冷却効率が低下すると、受熱部と放熱部との温度差が大きくならず、その結果、熱電発電モジュールの発電効率が低下する可能性がある。
　本開示は、熱電発電モジュールの発電効率の低下を抑制することを目的とする。
　本開示に従えば、受熱部及び放熱部を有し前記受熱部と前記放熱部との温度差により発電する熱電発電モジュールと、前記放熱部を冷却する冷却装置と、制御装置と、を備え、前記熱電発電モジュールの発電電力は、前記冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力とに分配され、前記制御装置は、前記冷却装置の状態を監視して監視データを出力する監視部と、前記外部負荷に供給される前記実効電力を調整可能な調整部と、前記監視データに基づいて前記調整部を制御する制御指令を出力する制御指令部と、を有する、熱電発電装置が提供される。
　本開示によれば、熱電発電モジュールの発電効率の低下が抑制される。
図１は、第１実施形態に係る熱電発電装置を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る熱電発電モジュールを模式的に示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る熱電発電装置の使用例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る熱電発電装置を示すブロック図である。 図５は、第１実施形態に係る閾値と実効電力との関係を説明するための模式図である。 図６は、第１実施形態に係る熱電発電装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、第１実施形態に係る熱電発電装置の効果についての実験結果を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る熱電発電装置を示すブロック図である。 図９は、第３実施形態に係る熱電発電装置を示すブロック図である。 図１０は、第４実施形態に係る熱電発電装置を模式的に示す図である。 図１１は、第５実施形態に係る熱電発電装置を模式的に示す図である。 図１２は、第６実施形態に係る熱電発電装置を模式的に示す図である。
　以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［第１実施形態］
　図１は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ａを模式的に示す図である。図１に示すように、熱電発電装置１００Ａは、受熱部１１及び放熱部１２を有する熱電発電モジュール１０と、熱電発電モジュール１０の受熱部１１に接続される受熱部材２０と、熱電発電モジュール１０の放熱部１２に接続される放熱部材３０と、放熱部材３０を介して放熱部１２を冷却する冷却装置４０Ａと、制御装置５０と、を備える。
　熱電発電モジュール１０は、ゼーベック効果を利用して発電する。熱電発電モジュール１０の受熱部１１は、受熱部材２０を介して熱源２００により加熱される。熱電発電モジュール１０の放熱部１２は、放熱部材３０を介して冷却装置４０Ａにより冷却される。受熱部１１が加熱され、放熱部１２が冷却されることにより、受熱部１１と放熱部１２とに温度差が生じる。熱電発電モジュール１０は、受熱部１１と放熱部１２との温度差により発電する。
　受熱部材２０は、熱電発電モジュール１０の受熱部１１に接続される。受熱部材２０は、板状である。受熱部材２０は、アルミニウム又は銅のような金属材料製である。受熱部材２０が熱源２００により加熱されることによって、受熱部１１が加熱される。
　放熱部材３０は、熱電発電モジュール１０の放熱部１２に接続される。放熱部材３０は、放熱部１２に接続されるプレート部３１と、プレート部３１に接続されるフィン部３２とを有する。フィン部３２は、ピンフィン又はプレートフィンである。放熱部材３０は、アルミニウム又は銅のような金属材料製である。放熱部材３０は、放熱部１２から熱を奪うヒートシンクである。放熱部材３０が冷却装置４０Ａにより冷却されることによって、放熱部１２が冷却される。
　冷却装置４０Ａは、放熱部材３０を介して放熱部１２を冷却する。本実施形態において、冷却装置４０Ａは、ファン４１と、ファン４１を回転させるモータ４２とを有する。ファン４１は、放熱部材３０と対向するように配置される。モータ４２の駆動により、ファン４１が回転する。ファン４１が回転することにより、放熱部材３０の周囲の少なくとも一部に気流が生成される。放熱部材３０の周囲の少なくとも一部に気流が生成されることにより、放熱部材３０が冷却される。
　熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、冷却装置４０Ａに使用される消費電力Ｐｃと外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅとに分配される。発電電力Ｐｇとは、熱電発電モジュール１０が発生した電力をいう。消費電力Ｐｃとは、熱電発電モジュール１０から冷却装置４０Ａに供給され、冷却装置４０Ａに消費される電力をいう。実効電力Ｐｅとは、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給され、外部負荷３００に消費される電力をいう。なお、発電電力Ｐｇと消費電力Ｐｃと実効電力Ｐｅとの間に、以下の（１）式の関係が成立する。
　［実効電力Ｐｅ］＝［発電電力Ｐｇ］－［消費電力Ｐｃ］　　　…（１）
　発電電力Ｐｇは、熱電半導体素子１３の受熱部側の端部と放熱部側の端部との温度差の二乗に比例する。そのため、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなるように、放熱部１２が冷却装置４０Ａにより冷却されることにより、熱電発電モジュール１０の発電効率が向上する。すなわち、放熱部１２が冷却装置４０Ａにより冷却されることにより、熱電発電モジュール１０は、大きい発電電力Ｐｇを出力することができる。
　図２は、本実施形態に係る熱電発電モジュール１０を模式的に示す斜視図である。熱電発電モジュール１０は、受熱部１１と、放熱部１２と、受熱部１１と放熱部１２との間に配置される複数の熱電半導体素子１３と、第１電極１５と、第２電極１６とを有する。
　受熱部１１は、プレート状である。受熱部１１は、セラミックス又はポリイミドのような電気絶縁材料製である。受熱部１１は、受熱部材２０に接続される外面１１Ｓと、外面１１Ｓの反対方向を向く内面１１Ｔとを有する。外面１１Ｓと内面１１Ｔとは平行である。第１電極１５は、内面１１Ｔに配置される。図２に示す例において、外面１１Ｓは下方を向き、内面１１Ｔは上方を向く。
　放熱部１２は、プレート状である。放熱部１２は、セラミックス又はポリイミドのような電気絶縁材料製である。放熱部１２は、放熱部材３０に接続される外面１２Ｓと、外面１２Ｓの反対方向を向く内面１２Ｔとを有する。外面１２Ｓと内面１２Ｔとは平行である。第２電極１６は、内面１２Ｔに配置される。図２に示す例において、外面１２Ｓは上方を向き、内面１２Ｔは下方を向く。
　受熱部１１と放熱部１２とは、内面１１Ｔと内面１２Ｔとが対向するように配置される。内面１１Ｔと内面１２Ｔとは平行である。
　熱電半導体素子１３は、受熱部１１と放熱部１２との間に配置される。熱電半導体素子１３は、例えばＢｉＴｅ系熱電材料を含む。熱電半導体素子１３は、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐとｎ型熱電半導体素子１３Ｎとを含む。内面１１Ｔ及び内面１２Ｔのそれぞれと平行な面内において、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐとｎ型熱電半導体素子１３Ｎとは、交互に配置される。
　第１電極１５は、受熱部１１の内面１１Ｔに複数配置される。複数の第１電極１５は、間隔をあけて内面１１Ｔに配置される。第１電極１５は、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐ及びｎ型熱電半導体素子１３Ｎのそれぞれに接続される。ｐ型熱電半導体素子１３Ｐの一方の端部及びｎ型熱電半導体素子１３Ｎの一方の端部は、第１電極１５に接続される。
　第２電極１６は、放熱部１２の内面１２Ｔに複数配置される。複数の第２電極１６は、間隔をあけて内面１２Ｔに配置される。第２電極１６は、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐ及びｎ型熱電半導体素子１３Ｎのそれぞれに接続される。ｐ型熱電半導体素子１３Ｐの他方の端部及びｎ型熱電半導体素子１３Ｎの他方の端部は、第２電極１６に接続される。
　受熱部１１が加熱され、放熱部１２が冷却されることによって、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐ及びｎ型熱電半導体素子１３Ｎのそれぞれの一方の端部と他方の端部とに温度差が生じる。ｐ型熱電半導体素子１３Ｐの一方の端部と他方の端部とに温度差が生じると、ｐ型熱電半導体素子１３Ｐにおいて正孔が移動する。ｎ型熱電半導体素子１３Ｎの一方の端部と他方の端部とに温度差が生じると、ｎ型熱電半導体素子１３Ｎにおいて電子が移動する。ｐ型熱電半導体素子１３Ｐとｎ型熱電半導体素子１３Ｎとは、第１電極１５及び第２電極１６を介して接続される。正孔と電子とによって第１電極１５と第２電極１６とに電位差が生じる。第１電極１５と第２電極１６とに電位差が生じることにより、熱電発電モジュール１０は発電する。
　第１電極１５にリード線１４が接続される。熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、リード線１４を介して出力される。
　図３は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ａの使用例を示す図である。熱電発電装置１００Ａが熱源２００に設置される。図３に示す例において、熱源２００は、カセットコンロである。なお、熱源２００は、カセットコンロに限定されない。熱源２００として、暖炉用ストーブ、焚火、炭火、及び工業用機器からの排熱が例示される。受熱部材２０が熱源２００により加熱され、放熱部材３０が冷却装置４０Ａにより冷却されることにより、熱電発電装置１００Ａは発電する。
　熱電発電装置１００Ａは、熱電発電モジュール１０と冷却装置４０Ａのモータ４２とを接続する第１電力ライン８０と、熱電発電モジュール１０と外部負荷３００とを接続する第２電力ライン９０とを備える。第１電力ライン８０及び第２電力ライン９０のそれぞれは、上述のリード線１４を含む。また、第１電力ライン８０及び第２電力ライン９０のそれぞれは、リード線１４とは別の電気ケーブルを含む。第１電力ライン８０及び第２電力ライン９０の少なくとも一方は、例えばＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）ケーブルでもよい。
　熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇのうち、冷却装置４０Ａのモータ４２に使用される消費電力Ｐｃは、第１電力ライン８０を介して、熱電発電モジュール１０からモータ４２に供給される。熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇのうち、外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅは、第２電力ライン９０を介して、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される。
　外部負荷３００は、実効電力Ｐｅにより駆動する電気機器又は電子機器である。外部負荷３００として、スマートフォン又はタブレット型パーソナルコンピュータが例示される。外部負荷３００が充電池を有する場合、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅにより、外部負荷３００の充電池が充電される。熱電発電装置１００Ａは、外部負荷３００の充電器として機能することができる。例えば非常時又はアウトドア活動時において、熱電発電装置１００Ａは、外部負荷３００の充電池を充電することができる。
　図４は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ａを示すブロック図である。図４に示すように、熱電発電装置１００Ａは、熱電発電モジュール１０と、モータ４２を含む冷却装置４０Ａと、制御装置５０と、熱電発電モジュール１０と冷却装置４０Ａとを接続する第１電力ライン８０と、熱電発電モジュール１０と外部負荷３００とを接続する第２電力ライン９０と、を備える。制御装置５０の少なくとも一部は、第２電力ライン９０に配置される。
　熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、冷却装置４０Ａのモータ４２に使用される消費電力Ｐｃと外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅとに分配される。消費電力Ｐｃは、第１電力ライン８０を介して、熱電発電モジュール１０からモータ４２に供給される。実効電力Ｐｅは、第２電力ライン９０を介して、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される。
　制御装置５０は、冷却装置４０Ａの状態を監視する。制御装置５０は、冷却装置４０Ａの状態の監視結果を示す監視データＭｄに基づいて、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを調整する。
　本実施形態において、制御装置５０は、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃを監視する。冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃは、モータ４２の消費電力Ｐｃを含む。
　外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、電圧降下により、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下すると、ファン４１の回転数が低下し、ファン４１による冷却効率が低下する。ファン４１による冷却効率が低下すると、熱電発電モジュール１０の受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくならず、その結果、熱電発電モジュール１０の発電効率が低下する可能性がある。
　また、外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが不足し、モータ４２の駆動が停止してしまう可能性がある。熱電発電モジュール１０が熱源２００により加熱されている状態で、モータ４２の駆動が停止し、ファン４１の回転が停止してしまうと、熱電発電モジュール１０が過度に加熱されてしまう。熱電発電モジュール１０が過度に加熱されてしまうと、熱電発電装置１００Ａが劣化したり故障したりする可能性がある。
　本実施形態において、制御装置５０は、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃを監視する。熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは低下する。制御装置５０は、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したりファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。そのため、放熱部１２は、ファン４１により十分に冷却される。したがって、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなり、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　図４に示すように、制御装置５０は、電源部５１と、制御部５２と、調整部５３と、記憶部５４とを有する。制御部５２は、監視部５２Ａと、制御指令部５２Ｂとを含む。調整部５３は、調整部５３は、スイッチ部５３Ａと、電流変更部５３Ｂとを含む。
　本実施形態において、制御装置５０は、制御回路のようなハードウエアを含む。電源部５１は、直流電源装置を含む。制御部５２は、集積回路（ＩＣ：Integrated　Circuit)を含む。スイッチ部５３Ａは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field　Effect　Transistor）を含む。電流変更部５３Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。記憶部５４は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）又はフラッシュメモリ（Flash　Memory）のような不揮発性メモリを含む。
　電源部５１は、制御部５２の電源として機能する。熱電発電モジュール１０は、第２電力ライン９０を介して、実効電力Ｐｅの一部を電源部５１に供給することができる。電源部５１は、熱電発電モジュール１０から供給された実効電力Ｐｅに基づいて、制御部５２を駆動するための駆動電力Ｐｄを出力する。
　監視部５２Ａは、冷却装置４０Ａの状態を監視して、冷却装置４０Ａの状態の監視結果を示す監視データＭｄを制御指令部５２Ｂに出力する。本実施形態において、監視部５２Ａは、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃを監視する。冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃは、モータ４２の消費電力Ｐｃを含む。監視部５２Ａから制御指令部５２Ｂに出力される監視データＭｄは、モータ４２の消費電力Ｐｃを示す。
　本実施形態において、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃは、冷却装置４０Ａに印加される電圧Ｖｃを含む。冷却装置４０Ａに印加される電圧Ｖｃは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを含む。本実施形態において、監視部５２Ａは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを監視する。監視部５２Ａから制御指令部５２Ｂに出力される監視データＭｄは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを示す。
　熱電発電モジュール１０からモータ４２に供給される消費電力Ｐｃとモータ４２に印加される電圧Ｖｃとは、１対１で対応する。消費電力Ｐｃが大きいほど、モータ４２に印加される電圧Ｖｃは高くなり、消費電力Ｐｃが小さいほど、モータ４２に印加される電圧Ｖｃは低くなる。監視部５２Ａは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを監視することによって、モータ４２の消費電力Ｐｃを監視することができる。
　調整部５３は、外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを調整可能である。調整部５３は、熱電発電モジュール１０と外部負荷３００との間の第２電力ライン９０に配置される。
　本実施形態において、外部負荷３００の実効電力Ｐｅは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを含む。本実施形態において、調整部５３は、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを調整する。
　熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅと外部負荷３００に供給される電流Ｉｅとは、１対１で対応する。実効電力Ｐｅが大きいほど、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは大きくなり、実効電力Ｐｅが小さいほど、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは小さくなる。調整部５３は、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを調整することによって、外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを調整することができる。
　スイッチ部５３Ａは、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給と供給停止とを切り換える。電流変更部５３Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅの値を調整する。スイッチ部５３Ａと電流変更部５３Ｂとは、直列に配置される。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから出力された監視データＭｄに基づいて、調整部５３を制御する制御指令を出力する。制御指令部５２Ｂから出力される制御指令は、スイッチ部５３Ａに出力される切換指令Ｃｓ及び電流変更部５３Ｂに出力される変更指令Ｃｃを含む。スイッチ部５３Ａは、切換指令Ｃｓに基づいて、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給と供給停止とを切り換える。電流変更部５３Ｂは、変更指令Ｃｃに基づいて、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅの値を調整する。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから出力された監視データＭｄに基づいて、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃが低下したと判定した場合に、外部負荷３００の実効電力Ｐｅを低下させる制御指令を出力する。制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから出力された監視データＭｄに基づいて、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃが上昇したと判定した場合に、外部負荷３００の実効電力Ｐｅを上昇させる制御指令を出力する。
　記憶部５４は、監視データＭｄに係る閾値Ｓｈを記憶する。本実施形態において、記憶部５４は、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃに係る閾値Ｓｈを記憶する。閾値Ｓｈは、予め定められた値である。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから出力された冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃを示す監視データＭｄと、記憶部５４に記憶されている閾値Ｓｈとの比較結果に基づいて、制御指令を出力する。閾値Ｓｈは、実効電力Ｐｅの値の変更に係る変更閾値Ｓｈｖと、実効電力Ｐｅの供給停止に係る停止閾値Ｓｈｐとを含む。停止閾値Ｓｈｐは、変更閾値Ｓｈｖよりも低い値である。
　図５は、本実施形態に係る閾値Ｓｈと実効電力Ｐｅとの関係を説明するための模式図である。閾値Ｓｈは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃに係る閾値である。変更閾値Ｓｈｖは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅの値の変更に係る閾値である。停止閾値Ｓｈｐは、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給停止に係る閾値である。
　図５に示すように、変更閾値Ｓｈｖは、第１変更閾値Ｓｈｖ１と、第１変更閾値Ｓｈｖ１よりも低い第２変更閾値Ｓｈｖ２と、第２変更閾値Ｓｈｖ２よりも低い第３変更閾値Ｓｈｖ３とを含む。停止閾値Ｓｈｐは、変更閾値Ｓｈｖよりも低い。第１変更閾値Ｓｈｖ１は、例えば７．０［Ｖ］である。第２変更閾値Ｓｈｖ２は、例えば６．５［Ｖ］である。第３変更閾値Ｓｈｖ３は、例えば５．５［Ｖ］である。停止閾値Ｓｈｐは、例えば５．０［Ｖ］である。
　監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３を上回る場合に、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが現状の値を維持するように、制御指令を出力する。例えば、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が６００［ｍＡ］であり、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３を上回る場合に、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは、６００［ｍＡ］に維持される。
　監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以下に低下した場合に、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを規定量ΔＩｅだけ低下させるように、制御指令を出力する。規定量ΔＩｅは、例えば５０［ｍＡ］である。例えば、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が６００［ｍＡ］であり、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以下に低下した場合に、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは、５５０［ｍＡ］に低下される。
　監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが停止閾値Ｓｈｐ以下に低下した場合に、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給を停止させるように、制御指令を出力する。
　なお、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１を上回り、かつ、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が第１所定値Ｉｅ１以下である場合に、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを規定量ΔＩｅだけ上昇させるように、制御指令を出力する。第１所定値Ｉｅ１は、例えば７５０［ｍＡ］である。規定量ΔＩｅは、例えば５０［ｍＡ］である。例えば、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１を上回り、かつ、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が第１所定値Ｉｅ１以下の７００［ｍＡ］である場合に、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは、７５０［ｍＡ］に上昇される。
　なお、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１と第２変更閾値Ｓｈｖ２との間にあり、かつ、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が第２所定値Ｉｅ２以下である場合に、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを規定量ΔＩｅだけ上昇させるように、制御指令を出力する。第２所定値Ｉｅ２は、第１所定値Ｉｅ１よりも低い値である。第２所定値Ｉｅ２は、例えば６５０［ｍＡ］である。規定量ΔＩｅは、例えば５０［ｍＡ］である。例えば、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１と第２変更閾値Ｓｈｖ２との間にあり、かつ、外部負荷３００に供給されている現状の電流Ｉｅの値が第２所定値Ｉｅ２よりも低い６００［ｍＡ］である場合に、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは、６５０［ｍＡ］に上昇される。
　図６は、本実施形態に係る熱電発電装置の動作を示すフローチャートである。熱電発電装置１００Ａが熱源２００に設置されると、熱電発電モジュール１０が発電を開始する。熱電発電モジュール１０が発電を開始されることにより、モータ４２に電圧Ｖｃが印加される。監視部５２Ａは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを監視する。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが開始閾値Ｓｈｓ以上であり、かつ、スイッチ部５３Ａが電流Ｉｅの供給を停止しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。
　開始閾値Ｓｈｓは、電圧Ｖｃに係る閾値Ｓｈである。図５に示すように、開始閾値Ｓｈｓは、第２変更閾値Ｓｈｖ２よりも低く、第３変更閾値Ｓｈｖ３よりも高い値である。開始閾値Ｓｈｓは、例えば６．０［Ｖ］である。
　ステップＳ１０において、電圧Ｖｃが開始閾値Ｓｈｓ以上であり、かつ、スイッチ部５３Ａが電流Ｉｅの供給を停止していると判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給が開始されるように、スイッチ部５３Ａに切換指令Ｃｓを出力する（ステップＳ２０）。
　ステップＳ２０において、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅは、例えば１５０［ｍＡ］である。すなわち、電流Ｉｅの供給が開始された直後の電流Ｉｅの初期値は、停止閾値Ｓｈｐよりも低い１５０［ｍＡ］である。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第２変更閾値Ｓｈｖ２以上であり、かつ、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第２所定値Ｉｅ２以下か否かを判定する（ステップＳ３０）。
　ステップＳ３０において、電圧Ｖｃが第２変更閾値Ｓｈｖ２以上であり、かつ、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第２所定値Ｉｅ２以下であると判定した場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが規定量ΔＩｅだけ上昇するように、電流変更部５３Ｂに変更指令Ｃｃを出力する（ステップＳ４０）。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１以上であり、かつ、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第１所定値Ｉｅ１以下か否かを判定する（ステップＳ５０）。
　ステップＳ５０において、電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１以上であり、かつ、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第１所定値Ｉｅ１以下であると判定した場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが規定量ΔＩｅだけ上昇するように、電流変更部５３Ｂに変更指令Ｃｃを出力する（ステップＳ６０）。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以下であり、かつ、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されているか否かを判定する（ステップＳ７０）。
　ステップＳ７０において、電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以下であり、かつ、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されていると判定した場合（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが規定量ΔＩｅだけ低下するように、電流変更部５３Ｂに変更指令Ｃｃを出力する（ステップＳ８０）。
　制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以上か否かを判定する（ステップＳ９０）。
　ステップＳ９０において、電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以上であると判定した場合（ステップＳ９０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅの値を維持する（ステップＳ１００）。
　ステップＳ１０において、電圧Ｖｃが開始閾値Ｓｈｓ以上ではない、又は、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されていると判定した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが停止閾値Ｓｈｐ以下であり、かつ、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されている否かを判定する（ステップＳ１１０）。
　ステップＳ１１０において、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが停止閾値Ｓｈｐ以下であり、かつ、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されていると判定した場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、制御指令部５２Ｂは、外部負荷３００に対する電流Ｉｅの供給が停止されるように、スイッチ部５３Ａに切換指令Ｃｓを出力する（ステップＳ１２０）。
　ステップＳ３０において、電圧Ｖｃが第２変更閾値Ｓｈｖ２以上ではない、又は、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第２所定値Ｉｅ２以下ではないと判定した場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、ステップＳ１０の処理に戻る。
　ステップＳ５０において、電圧Ｖｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１以上ではない、又は、外部負荷３００に供給されている電流Ｉｅが第１所定値Ｉｅ１以下ではないと判定した場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、ステップＳ１０の処理に戻る。
　ステップＳ７０において、電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以下ではない、又は、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されていないと判定した場合（ステップＳ７０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、ステップＳ１０の処理に戻る。
　ステップＳ９０において、電圧Ｖｃが第３変更閾値Ｓｈｖ３以上ではないと判定した場合（ステップＳ９０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、ステップＳ１０の処理に戻る。
　ステップＳ１１０において、監視部５２Ａにより監視された電圧Ｖｃが停止閾値Ｓｈｐ以下ではない、又は、外部負荷３００に電流Ｉｅが供給されていないと判定した場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、制御指令部５２Ｂは、ステップＳ１０の処理に戻る。
［効果］
　以上説明したように、本実施形態によれば、熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇが冷却装置４０Ａに使用される消費電力Ｐｃと外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅとに分配される場合において、冷却装置４０Ａの状態を示す監視データＭｄに基づいて、外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅが調整される。実効電力Ｐｅが変化すると、冷却装置４０Ａの状態は変化する。そのため、制御装置５０は、冷却装置４０Ａの状態を監視し、冷却装置４０Ａの状態を示す監視データＭｄに基づいて、実効電力Ｐｅを調整することにより、冷却装置４０Ａによる冷却効率の低下を抑制することができる。冷却装置４０Ａによる冷却効率の低下が抑制されるため、放熱部１２は十分に冷却される。したがって、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなることにより、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　本実施形態において、監視データＭｄは、冷却装置４０Ａのモータ４２の消費電力Ｐｃである。監視部５２Ａは、熱電発電モジュール１０から冷却装置４０Ａのモータ４２に分配される消費電力Ｐｃを監視する。熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは低下する。制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより取得された監視データＭｄに基づいて、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下したと判定した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇し、モータ４２に印加される電圧Ｖｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したり、ファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。そのため、熱電発電モジュール１０は、ファン４１により十分に冷却され、過度に加熱されることが抑制される。また、ファン４１により放熱部１２が十分に冷却されるので、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。そのため、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　また、制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから取得された監視データＭｄに基づいて、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが上昇したと判定した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを上昇させることができる。受熱部１１と放熱部１２との温度差が十分であり、発電電力Ｐｇが十分である場合、制御指令部５２Ｂは、消費電力Ｐｃ及び実効電力Ｐｅの両方を上昇させることができる。
　本実施形態において、制御指令部５２Ｂは、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが予め定められている第３変更閾値Ｓｈｖ３以下に低下した場合に、電流変更部５３Ｂに変更指令Ｃｃを出力して、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅが低下されることにより、モータ４２に供給される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇し、モータ４２に印加される電圧Ｖｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したり、ファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。そのため、熱電発電モジュール１０は、ファン４１により十分に冷却され、過度に加熱されることが抑制される。また、ファン４１により放熱部１２が十分に冷却されるので、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。そのため、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　本実施形態において、制御指令部５２Ｂは、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが予め定められている停止閾値Ｓｈｐ以下に低下した場合に、スイッチ部５３Ａに切換指令Ｃｓを出力して、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に対する実効電力Ｐｅの供給を停止させる。外部負荷３００に対する実効電力Ｐｅの供給が停止されることにより、モータ４２に供給される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇し、モータ４２に印加される電圧Ｖｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したり、ファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。そのため、熱電発電モジュール１０は、ファン４１により十分に冷却され、過度に加熱されることが抑制される。また、ファン４１により放熱部１２が十分に冷却されるので、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。そのため、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　本実施形態において、制御指令部５２Ｂは、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが予め定められている第２変更閾値Ｓｈｖ２以上に上昇した場合に、電流変更部５３Ｂに変更指令Ｃｃを出力して、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを上昇させる。また、制御指令部５２Ｂは、消費電力Ｐｃが第１変更閾値Ｓｈｖ１以上に上昇した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを更に上昇させる。これにより、冷却装置４０Ａによる冷却効率の低下が抑制されつつ、外部負荷３００に適正な実効電力Ｐｅが供給される。
　本実施形態において、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃは、モータ４２に印加される電圧Ｖｃを含み、外部負荷３００の実効電力Ｐｅは、外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを含む。監視部５２Ａは、電圧Ｖｃを監視し、制御指令部５２Ｂは、電圧Ｖｃを示す監視データＭｄに基づいて、電流Ｉｅを調整するための制御指令を調整部５３に出力する。熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが上昇すると、モータ４２に印加される電圧Ｖｃは低下する。制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａにより取得された監視データＭｄに基づいて、モータ４２に印加される電圧Ｖｃが低下したと判定した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に供給される電流Ｉｅを低下させる。外部負荷３００に供給される電流Ｉｅが低下することにより、モータ４２に印加される電圧Ｖｃは上昇する。モータ４２に印加される電圧Ｖｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したり、ファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。そのため、熱電発電モジュール１０は、ファン４１により十分に冷却され、過度に加熱されることが抑制される。また、ファン４１により放熱部１２が十分に冷却されるので、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。そのため、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　図７は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ａの効果についての実験結果を示す図である。図７に示すグラフにおいて、横軸は、受熱部１１の温度を示し、縦軸は、外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅを示す。図７において、最大電力とは、モータ４２を停止させることなく外部負荷３００に供給可能な実効電力Ｐｅの最大値をいう。シャットダウン電力とは、外部負荷３００に供給される実効電力Ｐｅを徐々に上昇させ、制御指令部５２Ｂが実効電力Ｐｅの供給を停止したときの実効電力Ｐｅの値をいう。図７に示すように、実効電力Ｐｅが最大電力を上回ろうとすると、制御指令部５２Ｂが実効電力Ｐｅの供給を停止する切換指令Ｃｓを出力することを確認できた。
［第２実施形態］
　第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　上述の実施形態においては、監視データＭｄがモータ４２の消費電力Ｐｃを示すこととした。本実施形態においては、監視データＭｄがファン４１の回転数Ｒｃを示すこととする。
　図８は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ｂを示すブロック図である。図８に示すように、監視部５２Ａは、ファン４１の単位時間当たりの回転数Ｒｃを監視する。本実施形態において、熱電発電装置１００Ｂは、ファン４１の回転数Ｒｃを検出する回転センサ４３を備える。回転センサ４３の検出データは、監視部５２Ａに出力される。監視部５２Ａは、回転センサ４３の検出データを取得することにより、ファン４１の回転数Ｒｃを監視することができる。
　熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは低下する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下すると、ファン４１の回転数Ｒｃは低下する。制御指令部５２Ｂは、ファン４１の回転数Ｒｃが低下した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇することにより、ファン４１の回転数Ｒｃが上昇する。そのため、放熱部１２がファン４１により十分に冷却され、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。したがって、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
［第３実施形態］
　第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　上述の実施形態においては、監視データＭｄが冷却装置４０Ａの状態の監視結果を示すこととした。本実施形態においては、監視データＭｄが、熱電発電モジュール１０の状態を示すこととする。一例として、監視データＭｄが、冷却装置４０Ａに冷却される熱電発電モジュール１０の放熱部１２の温度Ｔｃを示すこととする。
　放熱部１２は、冷却装置４０Ａにより冷却される。冷却装置４０Ａの冷却能力と放熱部１２の温度Ｔｃとは、１対１で対応する。監視部５２Ａは、放熱部１２の温度Ｔｃを監視することにより、冷却装置４０Ａの状態を監視することができる。
　図９は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ｃを示すブロック図である。図９に示すように、監視部５２Ａは、放熱部１２の温度Ｔｃを監視する。本実施形態において、熱電発電装置１００Ｃは、放熱部１２の温度Ｔｃを検出する温度センサ４４を備える。温度センサ４４の検出データは、監視部５２Ａに出力される。監視部５２Ａは、温度センサ４４の検出データを取得することにより、放熱部１２の温度Ｔｃを監視することができる。
　熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは低下する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下すると、ファン４１の回転数Ｒｃは低下する。ファン４１の回転数Ｒｃが低下すると、放熱部１２の温度は上昇する。制御指令部５２Ｂは、放熱部１２の温度Ｔｃが上昇した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇することにより、ファン４１の回転数Ｒｃが上昇する。そのため、放熱部１２は、ファン４１により十分に冷却され、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。したがって、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　なお、本実施形態において、監視データＭｄは、受熱部１１と放熱部１２との温度差を示してもよい。放熱部１２の温度Ｔｃを検出する温度センサ４４のみならず、受熱部１１の温度を検出する温度センサが設けられることにより、監視部５２Ａは、受熱部１１と放熱部１２との温度差を監視することができる。熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは低下する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下すると、ファン４１の回転数Ｒｃは低下する。ファン４１の回転数Ｒｃが低下すると、受熱部１１と放熱部１２との温度差が小さくなる。制御指令部５２Ｂは、受熱部１１と放熱部１２との温度差が小さくなった場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。消費電力Ｐｃが上昇することにより、ファン４１の回転数Ｒｃが上昇する。そのため、放熱部１２は、ファン４１により十分に冷却され、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。したがって、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
［第４実施形態］
　第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１０は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ｄを模式的に示す図である。図１０に示すように、本実施形態において、熱電発電装置１００Ｄは、受熱部１１及び放熱部１２を有する熱電発電モジュール１０と、受熱部１１に接続される受熱部材２０と、放熱部１２に接続される放熱部材３０と、放熱部１２を冷却する冷却装置４０Ａと、受熱部１１の温度を調整する加熱装置６０と、制御装置５０とを備える。
　上述の実施形態と同様、制御装置５０は、監視部５２Ａ及び制御指令部５２Ｂを含む制御部５２と、スイッチ部５３Ａ及び電流変更部５３Ｂを含む調整部５３とを有する。
　上述の実施形態と同様、冷却装置４０Ａは、ファン４１及びファン４１を回転させるモータ４２を含む。冷却装置４０Ａは、放熱部材３０を介して放熱部１２を冷却する。
　受熱部１１は、熱源２００により加熱される。熱源２００は、燃料ＦＬを燃焼させることにより発熱する。熱源２００の発熱量は、燃料ＦＬの量に基づいて変化する。
　加熱装置６０は、熱源２００に供給される燃料ＦＬの量を調整する。熱源２００に供給される燃料ＦＬの量が多いほど、熱源２００の発熱量は高くなる。熱源２００に供給される燃料ＦＬの量が少ないほど、熱源２００の発熱量は低くなる。熱源２００の発熱量が高いほど、受熱部１１の温度は高くなる。熱源２００の発熱量が低いほど、受熱部１１の温度は低くなる。加熱装置６０は、熱源２００に供給される燃料ＦＬの量を調整することによって、受熱部１１の温度を調整することができる。
　加熱装置６０は、燃料ＦＬを収容する燃料タンク６１と、燃料タンク６１から熱源２００に燃料ＦＬを搬送可能な搬送部材６２と、搬送部材６２を駆動するモータ６３とを備える。
　燃料タンク６１は、燃料ＦＬを収容する。燃料タンク６１の下端部に供給口６４が設けられる。燃料タンク６１の燃料ＦＬは、供給口６４を介して、熱源２００に供給される。
　搬送部材６２は、燃料タンク６１の内部に配置される搬送ローラを含む。搬送部材６２が回転することにより、燃料タンク６１の燃料ＦＬは、供給口６４を搬送される。供給口６４に搬送された燃料ＦＬは、重力の作用により、供給口６４から熱源２００に供給される。
　モータ６３は、プーリ及びベルトを含む動力伝達機構６５を介して、搬送部材６２に連結される。モータ６３が発生した動力は、動力伝達機構６５を介して、搬送部材６２に伝達される。搬送部材６２は、動力伝達機構６５を介してモータ６３から伝達されたモータ６３の動力により回転する。モータ６３が駆動すると、燃料タンク６１から熱源２００に燃料ＦＬが供給される。モータ６３の回転数が高くなると、搬送部材６２による燃料ＦＬの搬送量が増加し、燃料タンク６１から熱源２００に供給される燃料ＦＬの量が多くなる。モータ６３の回転数が低くなると、搬送部材６２による燃料ＦＬの搬送量が減少し、燃料タンク６１から熱源２００に供給される燃料ＦＬの量が少なくなる。モータ６３の駆動が停止すると、燃料タンク６１から熱源２００に対する燃料ＦＬの供給が停止される。
　本実施形態において、熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、冷却装置４０Ａに使用される消費電力Ｐｃと、外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅと、加熱装置６０に使用される消費電力Ｐｈとに分配される。消費電力Ｐｈとは、熱電発電モジュール１０から加熱装置６０に供給され、加熱装置６０に消費される電力をいう。冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃは、モータ４２の消費電力Ｐｃを含む。加熱装置６０の消費電力Ｐｈは、モータ６３の消費電力Ｐｈを含む。なお、発電電力Ｐｇと消費電力Ｐｃと実効電力Ｐｅと消費電力Ｐｈとの間に、以下の（２）式の関係が成立する。
　［実効電力Ｐｅ］＝［発電電力Ｐｇ］－（［消費電力Ｐｃ］＋［消費電力Ｐｈ］）　　　…（２）
　制御装置５０の監視部５２Ａは、冷却装置４０Ａの状態及び加熱装置６０の状態のそれぞれを監視して監視データＭｄを出力する。本実施形態において、監視データＭｄは、冷却装置４０Ａのモータ４２の消費電力Ｐｃ及び加熱装置６０のモータ６３の消費電力Ｐｈを含む。
　制御装置５０の制御指令部５２Ｂは、監視部５２Ａから出力された監視データＭｄに基づいて、調整部５３を制御する制御指令を出力する。
　制御指令部５２Ｂは、監視データＭｄに基づいて、冷却装置４０Ａの消費電力Ｐｃが低下したと判定した場合に、実効電力Ｐｅを低下させ、加熱装置６０の消費電力Ｐｈが低下したと判定した場合に、実効電力Ｐｅを低下させる。
　熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが上昇すると、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃ及びモータ６３に分配される消費電力Ｐｈのそれぞれは低下する。
　制御指令部５２Ｂは、熱電発電モジュール１０からモータ４２に分配される消費電力Ｐｃが低下した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。モータ４２に分配される消費電力Ｐｃが上昇することにより、ファン４１の回転数が低下したり、ファン４１の回転が停止したりすることが抑制される。
　また、制御指令部５２Ｂは、熱電発電モジュール１０からモータ６３に分配される消費電力Ｐｃが低下した場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ６３に分配される消費電力Ｐｃは上昇する。モータ６３に分配される消費電力Ｐｃが上昇することにより、熱源２００に供給される燃料ＦＬの量が減少したり、燃料ＦＬの供給が停止したりすることが抑制される。
　受熱部１１が熱源２００により十分に加熱され、放熱部１２が冷却装置４０Ａにより十分に冷却されため、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。したがって、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
　なお、本実施形態において、監視データＭｄは、受熱部１１と放熱部１２との温度差を示してもよい。受熱部１１の温度を検出する温度センサ及び放熱部１２の温度を検出する温度センサが設けられることにより、監視部５２Ａは、受熱部１１と放熱部１２との温度差を監視することができる。制御指令部５２Ｂは、受熱部１１と放熱部１２との温度差が小さくなった場合に、熱電発電モジュール１０から外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅを低下させる。外部負荷３００に分配される実効電力Ｐｅが低下することにより、モータ４２に分配される消費電力Ｐｃ及びモータ６３に分配される消費電力Ｐｈは上昇する。これにより、受熱部１１と放熱部１２との温度差が大きくなる。したがって、熱電発電モジュール１０の発電効率の低下が抑制される。
［第５実施形態］
　第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１１は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ｅを模式的に示す図である。上述の実施形態においては、放熱部１２は、ファン４１及びモータ４２を含む冷却装置４０Ａにより冷却されることとした。本実施形態において、放熱部１２を冷却する冷却装置４０Ｅは、冷媒の温度を調整する温調装置４５と、放熱部１２に接続される冷媒ジャケット４６と、温調装置４５から冷媒ジャケット４６に供給される冷媒が流通する第１流路４７Ａと、冷媒ジャケット４６から温調装置４５に供給される冷媒が流通する第２流路４７Ｂとを有する。冷媒は、温調装置４５、第１流路４７Ａ、冷媒ジャケット４６、及び第２流路４７Ｂを含む冷却装置４０Ｅの循環系において循環する。
　温調装置４５は、冷媒の温度を調整する。温調装置４５は、例えば熱交換器及び循環ポンプを含み、冷媒の温度を調整するとともに、温度調整された冷媒を冷媒ジャケット４６に供給する。温調装置４５の熱交換器及び循環ポンプは、熱電発電モジュール１０から供給された消費電力Ｐｃにより駆動する。
　冷媒ジャケット４６は、冷媒が流通する内部空間を有する。冷媒ジャケット４６は、放熱部１２に接触するように配置される。温調装置４５で温度調整された冷媒が、第１流路４７Ａを介して冷媒ジャケット４６に供給される。冷媒ジャケット４６の内部空間を流通する冷媒は、放熱部１２から熱を奪った後、第２流路４７Ｂを介して、温調装置４５に戻される。
　熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、冷却装置４０Ｅの温調装置４５に使用される消費電力Ｐｃと外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅとに分配される。監視部５２Ａは、温調装置４５の消費電力Ｐｃを監視して監視データＭｄを出力する。制御指令部５２Ｂは、温調装置４５の消費電力Ｐｃが低下した場合に、外部負荷３００の実効電力Ｐｅを低下させる。
［第６実施形態］
　第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１２は、本実施形態に係る熱電発電装置１００Ｆを模式的に示す図である。上述の第５実施形態においては、冷却装置４０Ｅは、温調装置４５を有することとした。本実施形態において、放熱部１２を冷却する冷却装置４０Ｆは、冷媒を放熱させるラジエータ４８と、放熱部１２に接続される冷媒ジャケット４６と、温調装置４５から冷媒ジャケット４６に供給される冷媒が流通する第１流路４７Ａと、冷媒ジャケット４６から温調装置４５に供給される冷媒が流通する第２流路４７Ｂと、第２流路４７Ｂに配置された循環ポンプ４９とを有する。冷媒は、ラジエータ４８、第１流路４７Ａ、冷媒ジャケット４６、及び第２流路４７Ｂを含む循環系において循環する。
　ラジエータ４８は、冷媒を放熱させる。ラジエータ４８で温度低下された冷媒が、第１流路４７Ａを介して冷媒ジャケット４６に供給される。冷媒ジャケット４６の内部空間を流通する冷媒は、放熱部１２から熱を奪った後、第２流路４７Ｂを介して、ラジエータ４８に戻される。循環ポンプ４９は、冷却装置４０Ｆの循環系において冷媒が循環するように駆動する。循環ポンプ４９は、熱電発電モジュール１０から供給された消費電力Ｐｃにより駆動する。
　熱電発電モジュール１０の発電電力Ｐｇは、冷却装置４０Ｆの循環ポンプ４９に使用される消費電力Ｐｃと外部負荷３００に使用される実効電力Ｐｅとに分配される。監視部５２Ａは、循環ポンプ４９の消費電力Ｐｃを監視して監視データＭｄを出力する。制御指令部５２Ｂは、循環ポンプ４９の消費電力Ｐｃが低下した場合に、外部負荷３００の実効電力Ｐｅを低下させる。
　１０…熱電発電モジュール、１１…受熱部、１１Ｓ…外面、１１Ｔ…内面、１２…放熱部、１２Ｓ…外面、１２Ｔ…内面、１３…熱電半導体素子、１３Ｐ…ｐ型熱電半導体素子、１３Ｎ…ｎ型熱電半導体素子、１４…リード線、１５…第１電極、１６…第２電極、２０…受熱部材、３０…放熱部材、３１…プレート部、３２…フィン部、４０Ａ…冷却装置、４０Ｅ…冷却装置、４０Ｆ…冷却装置、４１…ファン、４２…モータ、４３…回転センサ、４４…温度センサ、４５…温調装置、４６…冷媒ジャケット、４７Ａ…第１流路、４７Ｂ…第２流路、４８…ラジエータ、４９…循環ポンプ、５０…制御装置、５１…電源部、５２…制御部、５２Ａ…監視部、５２Ｂ…制御指令部、５３…調整部、５３Ａ…スイッチ部、５３Ｂ…電流変更部、５４…記憶部、６０…加熱装置、６１…燃料タンク、６２…搬送部材、６３…モータ、６４…供給口、６５…動力伝達機構、８０…第１電力ライン、９０…第２電力ライン、１００Ａ…熱電発電装置、１００Ｂ…熱電発電装置、１００Ｃ…熱電発電装置、１００Ｄ…熱電発電装置、１００Ｅ…熱電発電装置、１００Ｆ…熱電発電装置、２００…熱源、３００…外部負荷、Ｃｃ…変更指令、Ｃｓ…切換指令、Ｉｅ…電流、Ｉｅ１…第１所定値、Ｉｅ２…第２所定値、Ｍｄ…監視データ、Ｐｃ…消費電力、Ｐｄ…駆動電力、Ｐｅ…実効電力、Ｐｇ…発電電力、Ｐｈ…消費電力、Ｒｃ…回転数、Ｓｈ…閾値、Ｓｈｐ…停止閾値、Ｓｈｓ…開始閾値、Ｓｈｖ…変更閾値、Ｓｈｖ１…第１変更閾値、Ｓｈｖ２…第２変更閾値、Ｓｈｖ３…第３変更閾値、Ｔｃ…温度、Ｖｃ…電圧、ΔＩｅ…規定量。

Claims (15)

  1. 　受熱部及び放熱部を有し前記受熱部と前記放熱部との温度差により発電する熱電発電モジュールと、
    　前記放熱部を冷却する冷却装置と、
    　制御装置と、を備え、
    　前記熱電発電モジュールの発電電力は、前記冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力とに分配され、
    　前記制御装置は、
    　前記冷却装置の状態を監視して監視データを出力する監視部と、
    　前記外部負荷に供給される前記実効電力を調整可能な調整部と、
    　前記監視データに基づいて前記調整部を制御する制御指令を出力する制御指令部と、
    　を有する、
    　熱電発電装置。
  2. 　前記監視データは、前記冷却装置の消費電力を含み、
    　前記制御指令部は、前記冷却装置の消費電力が低下した場合に前記実効電力を低下させる、
    　請求項１に記載の熱電発電装置。
  3. 　前記冷却装置は、モータを含み、
    　前記冷却装置の消費電力は、前記モータの消費電力を含む、
    　請求項２に記載の熱電発電装置。
  4. 　前記消費電力に係る閾値を記憶する記憶部を備え、
    　前記制御指令部は、前記冷却装置の消費電力と前記閾値との比較結果に基づいて前記制御指令を出力する、
    　請求項２又は請求項３に記載の熱電発電装置。
  5. 　前記閾値は、前記実効電力の値の変更に係る変更閾値を含み、
    　前記制御指令部は、前記冷却装置の消費電力が前記変更閾値以下に低下した場合に前記実効電力を規定量だけ低下させる、
    　請求項４に記載の熱電発電装置。
  6. 　前記閾値は、前記実効電力の供給停止に係る停止閾値を含み、
    　前記制御指令部は、前記冷却装置の消費電力が前記停止閾値以下に低下した場合に前記実効電力の供給を停止させる、
    　請求項５に記載の熱電発電装置。
  7. 　前記冷却装置の消費電力は、前記冷却装置に印加される電圧を含み、
    　前記外部負荷の実効電力は、前記外部負荷に供給される電流を含む、
    　請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
  8. 　前記冷却装置は、ファン及び前記ファンを回転させるモータを含み、
    　前記監視データは、前記ファンの回転数を含み、
    　前記制御指令部は、前記回転数が低下した場合に前記実効電力を低下させる、
    　請求項１又は請求項２に記載の熱電発電装置。
  9. 　前記監視部は、前記熱電発電モジュールの状態を監視して前記監視データを出力し、
    　前記制御指令部は、前記監視データに基づいて前記制御指令を出力する、
    　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
  10. 　受熱部及び放熱部を有し前記受熱部と前記放熱部との温度差により発電する熱電発電モジュールと、
    　前記放熱部を冷却する冷却装置と、
    　制御装置と、を備え、
    　前記熱電発電モジュールの発電電力は、前記冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力とに分配され、
    　前記制御装置は、
    　前記熱電発電モジュールの状態を監視して監視データを出力する監視部と、
    　前記外部負荷に供給される前記実効電力を調整可能な調整部と、
    　前記監視データに基づいて前記調整部を制御する制御指令を出力する制御指令部と、
    　を有する、
    　熱電発電装置。
  11. 　前記監視データは、前記冷却装置に冷却される前記放熱部の温度を含み、
    　前記制御指令部は、前記温度が上昇した場合に前記実効電力を低下させる、
    　請求項９又は請求項１０に記載の熱電発電装置。
  12. 　前記受熱部の温度を調整する加熱装置を備え、
    　前記熱電発電モジュールの発電電力は、前記冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力と前記加熱装置に使用される消費電力とに分配され、
    　前記監視部は、前記加熱装置の状態を監視して前記監視データを出力し、
    　前記制御指令部は、前記監視データに基づいて前記制御指令を出力する、
    　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
  13. 　受熱部及び放熱部を有し前記受熱部と前記放熱部との温度差により発電する熱電発電モジュールと、
    　前記放熱部を冷却する冷却装置と、
    　前記受熱部の温度を調整する加熱装置と、
    　制御装置と、を備え、
    　前記熱電発電モジュールの発電電力は、前記冷却装置に使用される消費電力と外部負荷に使用される実効電力と前記加熱装置に使用される消費電力とに分配され、
    　前記制御装置は、
    　前記冷却装置の状態及び前記加熱装置の状態のそれぞれを監視して監視データを出力する監視部と、
    　前記外部負荷に供給される前記実効電力を調整可能な調整部と、
    　前記監視データに基づいて前記調整部を制御する制御指令を出力する制御指令部と、
    　を有する、
    　熱電発電装置。
  14. 　前記監視データは、前記冷却装置の消費電力及び前記加熱装置の消費電力を含み、
    　前記制御指令部は、前記冷却装置の消費電力が低下した場合に前記実効電力を低下させ、前記加熱装置の消費電力が低下した場合に前記実効電力を低下させる、
    　請求項１３に記載の熱電発電装置。
  15. 　前記熱電発電モジュールと前記冷却装置とを接続する第１電力ラインと、
    　前記熱電発電モジュールと前記外部負荷とを接続する第２電力ラインと、を備え、
    　前記調整部は、前記第２電力ラインに配置される、
    　請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の熱電発電装置。
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