JP6791357B2 - 熱電発電装置及び温度測定方法 - Google Patents
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Description
本願は、2017年3月24日に、日本に出願された特願2017−58694号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
つまり、これらの構成では、高温側基板における特定の領域の温度を、直接測定することなく把握可能である。
図1は、本発明の一実施形態に係る熱電発電装置100の斜視図である。熱電発電装置100は、熱電発電モジュール10と、集熱器20と、放熱器30と、を具備する。熱電発電モジュール10は、XY平面に沿って延びる平板状であり、集熱器20と放熱器30とによってZ軸方向に挟まれている。
図2は、熱電発電モジュール10の分解斜視図である。熱電発電モジュール10は、上記の構成以外に、複数の高温側電極14と、複数の低温側電極15と、を更に有する。各熱電素子対13は、X軸又はY軸方向に相互に隣接する一対のP型素子13a及びN型素子13bによって構成されている。
したがって、一対の第1引出電極16に直列接続された熱電素子対13を発電回路と呼ぶことができる。
ΔT=V/(αP−αN) …(1)
TH=TL+ΔT …(2)
図4は、熱電発電装置100の構成例を示す図1のA−A'線に沿った断面図である。つまり、図4は、熱電発電装置100における第2引出電極18及び第2リード線19を通るYZ平面に平行な断面を示している。熱電発電装置100は、上記の構成以外に、高温側流路70及び低温側流路80を更に具備する。
TH=TAVE+ΔT/2 …(3)
熱電発電モジュール10における第2引出電極18の位置は、熱源の位置などに応じて決定可能である。例えば、図5に示すように、第2引出電極18は、第1引出電極16が配置された低温側電極15とは反対のX軸方向端部に配置された低温側電極15からX軸方向に引き出されていてもよい。
ΔT=V/n(αP−αN) …(4)
図8に示すように、高温側基板11を複数に分割した場合には、分割された高温側基板において、測温回路が配置された部分の高温側基板の熱拡散や熱流入が抑えられるため、測温回路が配置された部分の高温側基板の温度がより正確に測定できる。
さらに、測温回路55を発電回路45から独立させるとともに、高温側基板11を図8に示すように分割するようにしてもよい。この場合には、分割された高温側基板のうち、特に高い測温精度が求められる基板部分に、測温回路55を配置することによって、分割された高温側基板ごとの温度を個別に精度よく測定することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
11 高温側基板
12 低温側基板
13 熱電素子対
14 高温側電極
15 低温側電極
16 第1引出電極
17 第1リード線
18 第2引出電極
19 第2リード線
20 集熱器
30 放熱器
40 蓄電部
50 電圧測定部
60 温度検出部
100 熱電発電装置
Claims (7)
- 高温側基板と、
前記高温側基板に対向する低温側基板と、
相互に隣接するP型素子及びN型素子から構成され、前記高温側基板と前記低温側基板との間に配列された複数の熱電素子対と、
前記高温側基板に設けられ、前記複数の熱電素子対のそれぞれを構成する一対の前記P型素子及び前記N型素子を接続する複数の高温側電極と、
前記低温側基板に設けられ、前記P型素子と前記N型素子とを接続することにより、前記複数の熱電素子対を接続する複数の低温側電極と、
前記複数の熱電素子対を直列接続する複数の前記低温側電極の両端に接続された一対の第1の引出電極と、
前記低温側電極を介して前記複数の熱電素子対のうちの一部の熱電素子対に接続された一対の第2の引出電極と、を具備する熱電発電モジュールと、
前記第2の引出電極の間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記低温側基板の温度を検出する温度検出部と、
を具備し、
前記第2の引出電極は、前記直列接続された前記複数の熱電素子対のうちの一部の熱電素子対に接続され、
前記第2の引出電極は、前記複数の熱電素子対の前記直列接続の途中に接続され、
前記電圧測定部で測定された前記第2の引出電極の間の電圧から前記高温側基板と前記低温側基板との間の温度差を算出し、
前記温度差及び前記温度検出部で検出された前記低温側基板の温度により、前記高温側基板の温度を算出する
熱電発電装置。 - 高温側基板と、
前記高温側基板に対向する低温側基板と、
相互に隣接するP型素子及びN型素子から構成され、前記高温側基板と前記低温側基板との間に配列された複数の熱電素子対と、
前記高温側基板に設けられ、前記複数の熱電素子対のそれぞれを構成する一対の前記P型素子及び前記N型素子を接続する複数の高温側電極と、
前記低温側基板に設けられ、前記P型素子と前記N型素子とを接続することにより、前記複数の熱電素子対を接続する複数の低温側電極と、
前記複数の熱電素子対のうち一部の熱電素子対を直列接続する複数の前記低温側電極の両端に接続された一対の第1の引出電極と、
前記低温側電極を介して前記複数の熱電素子対のうち前記直列接続された前記一部の熱電素子対とは別個の熱電素子対に接続された一対の第2の引出電極と、を具備する熱電発電モジュールと、
前記第2の引出電極の間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記低温側基板の温度を検出する温度検出部と、
を具備し、
前記第2の引出電極は、前記別個の熱電素子対を含む測温回路に接続され、
前記電圧測定部で測定された前記第2の引出電極の間の電圧から前記高温側基板と前記低温側基板との間の温度差を算出し、
前記温度差及び前記温度検出部で検出された前記低温側基板の温度により、前記高温側基板の温度を算出する
熱電発電装置。 - 前記高温側基板は、複数に分割されている請求項1または2に記載の熱電発電装置。
- 前記第2の引出電極は、前記低温側基板における前記高温側基板の対向領域より外側に延びている請求項1から3のいずれか1項に記載の熱電発電装置。
- 前記第2の引出電極は、前記複数の低温側電極のうち熱源側に配置された低温側電極に接続された請求項1から4のいずれか1項に記載された熱電発電装置。
- 複数の熱電素子対と、前記複数の熱電素子対を接続する高温側電極および低温側電極と、前記高温側電極および低温側電極をそれぞれ有する高温側基板および低温側基板とを有する熱電発電モジュールにおける前記高温側基板の温度測定方法であって、
前記複数の熱電素子対のうち、少なくとも一対の熱電素子対間の電圧を測定し、
前記電圧から前記高温側基板と前記低温側基板との間の温度差を算出し、
前記低温側基板の温度を検出し、
前記温度差及び検出された前記低温側基板の温度により、前記高温側基板の温度を算出する
温度測定方法。 - 前記複数の熱電素子対のうち少なくとも一対の熱電素子対間の電気抵抗を測定し、
前記電気抵抗から前記高温側基板と前記低温側基板との間の平均温度を算出し、
前記温度差と前記平均温度とを用いて前記高温側基板の温度を算出する
請求項6に記載の温度測定方法。
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