熱電發電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的熱電發電裝置具備：根據環境的溫度變化而能與環境發生熱交換的導熱體(1)、蓄熱體(2)、和配置在導熱體與蓄熱體之間的各一個熱電變換單元(3)以及熱阻體(6)。熱阻體和熱電變換單元的一端(3a、6a)彼此接觸，熱阻體的另一端(6a)與導熱體接觸，熱電變換單元的另一端(6b)與蓄熱體(2)接觸，并且蓄熱體(2)的表面被具有一定熱絕緣性的覆蓋層(4)覆蓋。利用在導熱體與蓄熱體之間產生的溫度差，從熱電變換單元中取出電能。

【技術實現步驟摘要】
本申請是申請號為201280064460.X、申請日為2012年12月26日、專利技術名稱為“熱電發電裝置”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及利用外部環境的溫度變化并使用熱電變換模塊而將熱能變換成電能由此來進行發電的熱電發電裝置。
技術介紹
近年，能量收集技術逐漸備受矚目。能量收集技術是將熱、振動、光、電磁波等的環境能量變換成電力的技術。而且，作為該能量收集技術之一，目前為止已提出構成為使用熱電變換模塊從熱能獲得電力的熱電發電裝置的方案(例如，參照專利文獻1～3)。根據現有的熱電發電裝置，當進行發電之際，需要通過加熱向熱電變換模塊的一端側供給熱，另一方面通過冷卻從另一端側排出熱，以使熱電變換模塊的兩側產生一定大小的溫度差。即，在現有的熱電發電裝置中，因為利用靠近存在的加熱源與冷卻源之間的溫度差來發電，所以熱電發電裝置的設置場所受到限制。另一方面，在無線電傳感器、遠程監控器等的耗電小的電子器件中，在維護關系上作為電源期望利用環境能量而非商用電源、電池。為此，雖然考慮將熱電發電裝置組裝到這些電子器件的電源部中，但是如上所述由于熱電發電裝置的設置場所受到限制，所以存在無法將電子器件自由地設置于必要場所的問題。此外，作為利用環境能量的技術，雖然有將太陽光變換成電的太陽能電池，但是在日落后卻無法發電，即便在白天也因日照受天氣左右、或者被云遮擋等導致其發電量不穩定，因而存在蓄電裝置變得必要、或者輔助其他電源的形式下的利用受到限制的問題。在先技術文獻專利文獻專利文獻1：JP特開2004-47635號公報專利文獻2：JP特開2005-347348號公報專利文獻3：JP特開2010-45881號公報
技術實現思路
專利技術要解決的課題因此，本專利技術的課題在于提供一種為使隔著處于配置有熱電發電裝置的環境中的熱電變換模塊的兩側產生溫度差，即便不對熱電變換模塊的一端側進行加熱而對另一端側進行冷卻，也能夠穩定地發電的熱電發電裝置。用于解決課題的手段為了解決上述課題，根據本專利技術，提供一種熱電發電裝置，其特征在于，配置在反復發生溫度升降的環境中、且利用所述環境的溫度變化來進行發電，所述熱電發電裝置通過具備：至少一個導熱體，與所述環境接觸、且根據所述環境的溫度變化而能與所述環境發生熱交換；至少一個蓄熱體；至少一個熱電變換單元，被配置在從由所述導熱體和所述蓄熱體的配對、以及所述蓄熱體的配對所構成的組之中選擇出的至少一個配對之間；至少一個熱流調節單元，被配置在從由所述導熱體和所述蓄熱體的配對、以及所述蓄熱體的配對、以及所述導熱體和所述熱電變換單元的配對、以及所述蓄熱體和所述熱電變換單元的配對所構成的組之中選擇出的至少一個配對之間，且控制所述配對之間的熱傳遞；和覆蓋層，具有一定的熱絕緣性、且覆蓋所述蓄熱體，由此利用在所述導熱體與所述蓄熱體之間、或者所述蓄熱體之間、或者所述導熱體與所述蓄熱體之間和所述蓄熱體之間這雙方產生的溫度差，從所述熱電變換單元中取出電能。在此，“反復發生溫度升降的環境”包含：在晝夜周期性地發生溫度變化的室外的大氣中、或者配置于室內且根據運轉狀態而發生溫度變化的機械設備的附近以及表面上等。此外，雖然覆蓋層具有“一定的熱絕緣性”、即一定的熱阻，但是只要覆蓋層的熱阻與由導熱體、熱電變換單元、熱流調節單元以及蓄熱體所形成的整個熱路徑的熱阻相比較充分大(一個數量級程度)即可。根據本專利技術的優選實施例，所述熱電發電裝置具備一個所述導熱體、一個所述蓄熱體、和配置在所述導熱體與所述蓄熱體之間的至少一對所述熱電變換單元以及所述熱流調節單元。所述熱流調節單元由熱阻體構成，所述熱阻體和對應的所述熱電變換單元的一端彼此接觸，所述熱阻體的另一端或者對應的所述熱電變換單元的另一端與所述導熱體接觸而所述熱電變換單元的另一端或者對應的所述熱阻體的另一端與所述蓄熱體接觸。除了與所述熱電變換單元或者所述熱阻體接觸的接觸區域之外的所述蓄熱體的整體被所述覆蓋層覆蓋。由此利用在所述導熱體與所述蓄熱體之間產生的溫度差，從所述熱電變換單元中取出電能。在此情況下，作為所述熱流調節單元的所述熱阻體也可以組入到所述熱電變換單元中，也可所述熱電變換單元自身具有與所述熱阻體的熱阻值相當的熱阻值。根據本專利技術的另一優選實施例，所述熱電發電裝置具備一個所述導熱體、一個所述蓄熱體、和配置在所述導熱體與所述蓄熱體之間的至少一個所述熱流調節單元以及至少一個所述熱電變換單元。所述熱電變換單元的一端與所述導熱體接觸而另一端與所述蓄熱體接觸。所述熱流調節單元由輔助導熱單元構成，該輔助導熱單元因熱式膨脹以及收縮、或者熱式變形，選取與所述導熱體以及所述蓄熱體接觸來使所述導熱體和所述蓄熱體之間發生熱傳遞的第1位置、和與所述導熱體以及所述蓄熱體之中的至少一方分離而使所述熱傳遞停止的第2位置。除了與所述熱電變換單元以及所述輔助導熱單元接觸的接觸區域之外的所述蓄熱體的表面被所述覆蓋層覆蓋。所述輔助導熱單元，當所述導熱體的溫度接近于所述最高溫度之時、或者所述導熱體的溫度接近于所述最低溫度之時選取所述第1位置，由此利用在所述導熱體與所述蓄熱體之間產生的溫度差，從所述熱電變換單元取出電能。根據本專利技術的進一步的另一優選實施例，所述熱電發電裝置具備一個所述導熱體、一個所述蓄熱體、和配置在所述導熱體與所述蓄熱體之間的至少一個所述熱流調節單元以及至少一個所述熱電變換單元。所述熱電變換單元的一端與所述導熱體接觸而另一端與所述蓄熱體接觸。所述熱流調節單元由熱流開關構成，該熱流開關選取與所述導熱體以及所述蓄熱體接觸而使所述導熱體和所述蓄熱體之間發生熱傳遞的接通狀態(ON狀態)、和與所述導熱體以及所述蓄熱體之中的至少一方分離而使所述熱傳遞停止的斷開狀態(OFF狀態)。除了與所述熱電變換單元以及所述熱流開關接觸的接觸區域之外的所述蓄熱體的表面被所述覆蓋層覆蓋。所述熱電發電裝置還具備對所述導熱體的溫度進行檢測的第1溫度傳感器、對所述蓄熱體的溫度進行檢測的第2溫度傳感器、和基于所述第1溫度傳感器以及第2溫度傳感器的檢測值來切換所述熱流開關的接通狀態和斷開狀態的熱流開關控制部。由此利用在所述導熱體與所述蓄熱體之間產生的溫度差，從所述熱電變換單元中取出電能。根據本專利技術的進一步的另一優選實施例，所述熱電發電裝置具備一個所述導熱體、一個所述蓄熱體、和配置在所述導熱體與所述蓄熱體之間的至少一對所述熱流調節單元以及所述熱電變換單元。所述熱流調節單元和對應的所述熱電變換單元的一端彼此接觸，所述熱流調節單元的另一端或者對應的所述熱電變換單元的另一端與所述導熱體接觸，而所述熱電變換單元的另一端或者對應的所述熱流調節單元的另一端與所述蓄熱體接觸。除了與所述熱電變換單元或者所述熱流調節單元接觸的接觸區域之外的所述蓄熱體的表面被所述覆蓋層覆蓋。所述熱流調節單元由熱流開關構成，該熱流開關選取因與所述導熱體以及所述熱電變換單元接觸、或者因與所述熱電變換單元以及所述蓄熱體接觸而使所述導熱體和所述蓄熱體之間發生熱傳遞的接通狀態、和與所述導熱體以及所述熱電變換單元之中的至少一方分離、或者與所述熱電變換單元以及所述蓄熱體之中的至少一方分離而使所述熱傳遞停止的斷開狀態。所述熱電發電裝置還具備：對所述導熱體的溫度進行檢測的第1溫度傳感器、對所述蓄熱體的溫度進行檢測的第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱電發電裝置，配置在晝夜周期性溫度變化的屋外的大氣中，利用該大氣的溫度變化進行發電，所述熱電發電裝置的特征在于，具備：一個導熱體，與所述大氣接觸、且根據所述大氣的溫度變化而能與所述大氣發生熱交換；一個蓄熱體；和配置在所述導熱體以及所述蓄熱體間的至少一對熱電變換單元以及熱阻體，與所述熱阻體對應的所述熱電變換單元的一端彼此接觸，所述熱阻體以及所述對應的所述熱電變換單元中的一方的另一端與所述導熱體接觸，并且所述熱阻體以及所述熱電變換單元中的另一方的另一端與所述蓄熱體接觸，除了與所述熱電變換單元或者所述熱阻體的接觸區域以外的所述蓄熱體的整體被具有熱絕緣性的覆蓋層覆蓋，所述熱阻體的熱阻值被設定為：讓作為對由所述導熱體、所述熱阻體、所述熱電變換單元和所述蓄熱體形成的熱回路整體的熱阻乘以所述蓄熱體的熱容量得到的值而確定的熱時間常數，成為使得在所述大氣的溫度升降的反復周期與所述蓄熱體的溫度升降的反復周期之間產生延遲并由此在所述導熱體以及所述蓄熱體間產生發電所需的溫度差的熱時間常數，利用所述溫度差來從所述熱電變換單元中取出電能。

【技術特征摘要】
2011.12.26 JP 2011-283769;2012.06.07 JP PCT/JP20121.一種熱電發電裝置，配置在晝夜周期性溫度變化的屋外的大氣中，利用該大氣的溫度變化進行發電，所述熱電發電裝置的特征在于，具備：一個導熱體，與所述大氣接觸、且根據所述大氣的溫度變化而能與所述大氣發生熱交換；一個蓄熱體；和配置在所述導熱體以及所述蓄熱體間的至少一對熱電變換單元以及熱阻體，與所述熱阻體對應的所述熱電變換單元的一端彼此接觸，所述熱阻體以及所述對應的所述熱電變換單元中的一方的另一端與所述導熱體接觸，并且所述熱阻體以及所述熱電變換單元中的另一方的另一端與所述蓄熱體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：中沼忠司，
申請(專利權)人：中沼忠司，
類型：發明
國別省市：日本;JP