發電裝置及方法
2023-08-01 20:50:01 1
專利名稱：發電裝置及方法
技術領域：
本發明涉及利用熱電轉換元件的發電裝置。
本發明是為了解決上述問題而提出的，有如下目的(1)在沒有商用電源的地方確保用電。
(2)使發電裝置便於攜帶。
作為發電裝置的第二個方案，本發明的發電裝置採用了如下結構在高溫熱源部與低溫熱源部之間設置熱電轉換機構，具有將熱電轉換機構產生的電向外部輸出的外部輸出機構，高溫熱源部具有進行催化燃燒的催化燃燒器。
作為發電裝置的第三個方案，本發明的發電裝置採用了如下結構在上述第一個或第二個方案中包括了使低溫熱源部保持在與水接觸的狀態的浮體。
作為發電裝置的第四個方案，本發明的發電裝置採用了如下結構在上述第一至第三的任一個方案中，包括了將熱電轉換機構產生的電轉換成指定的電壓後向外部輸出機構輸出的電壓轉換機構。
作為發電裝置的第五個方案，本發明的發電裝置採用了如下結構由具有對太陽光聚光的水透鏡的高溫熱源部、通過接觸水來設定溫度的低溫熱源部、設在高溫熱源部與低溫熱源部之間的熱電元件、將熱電元件產生的電轉換成指定電壓的直流/直流轉換器、將轉換成指定電壓的電向外部輸出的輸出連接器、以及使低溫熱源部保持在與水接觸的狀態的浮體構成。
作為發電方法的第一個方案，在利用熱電轉換機構將高溫熱源部與低溫熱源部之間的溫度差轉換成電的發電方法中，本發明採用了通過對太陽光的聚光來設定高溫部的溫度的方式。
作為發電方法的第二個方案，在利用熱電轉換機構將高溫熱源部與低溫熱源部之間的溫度差轉換成電的發電方法中，本發明採用了通過催化燃燒來設定高溫部的溫度的方式。
作為發電方法的第三個方案，本發明採用了在上述第一個或第二個方案中，通過接觸外部的物體來設定低溫部的溫度的方式。
作為發電方法的第四個方案，本發明採用了在上述第三個方案中，外部的物體是水、雪、冰、地面、以及人體中的一種的方式。
作為發電方法的第五個方案，本發明採用了在上述第一至第四個方案中，通過將產生的電轉換成指定的電壓來對電子設備充電的方式。
作為發電方法的第六個方案，本發明採用了如下方式通過對太陽光的聚光來設定高溫部的溫度，通過接觸水來設定低溫部的溫度，利用設在高溫部與低溫部之間的熱電元件發電，將此發電產生的電轉換成指定的電壓後向外部輸出，以及通過浮起低溫部來使低溫部穩定地與水接觸進而設定低溫部的溫度。
下面參照附圖
來說明本發明的發電裝置及方法的實施方案。
熱電元件1由多個p型半導體和n型半導體相互級聯連接而成，呈底面和頂面的大小為3cm×3cm、高度為0.5cm的長方體形狀。在該熱電元件1的頂面設有熱傳導板2，底面設有熱傳導板3。在熱傳導板2和熱傳導板3之間的溫度差為200攝氏度左右時，上述形狀的熱電元件能夠獲得電壓為4V～5V、功率為3W的電。
浮圈4使作為低溫熱源部B的熱傳導板3保持在與水接觸的狀態。該浮圈4設在熱傳導板3上，使熱傳導板3與水接觸，同時使熱傳導板上面的熱電元件1、熱傳導板2、直流/直流轉換器7、以及輸出連接器8保持在水面上。在不使用本發電裝置時，抽出該浮圈4裡面的空氣可以使本裝置變得更小，便於攜帶。
在上述熱傳導板2的上面設置了由支持部件4支持的水透鏡6。該水透鏡6是內部充滿了水的透鏡，將入射的太陽光x聚光後向高溫部的熱傳導板2照射。該水透鏡6的上部可以開合。即，從外部向水透鏡的上部注水，水注滿後水透鏡6就能起到光學透鏡的作用。
直流/直流轉換器7將熱電元件1產生的電轉換成指定的電壓後向輸出連接器8輸出，其輸入端直接與上述熱電元件1內部的電極連接。輸出連接器8將直流/直流轉換器7的輸出向外部(例如手機、數位相機等)輸出。另外，固定繩9的作用是不讓本發電裝置被水衝走，例如可將其一端固定在浮圈4上而另一端固定在地上。
下面說明此結構發電裝置的工作原理。
高溫熱源部A通過照射被水透鏡6聚光的太陽光來設定溫度。即，太陽光6被水透鏡6折射聚光，照射在熱傳導板2上，使熱傳導板2的溫度上升至200攝氏度左右。另外，低溫熱源部B與河流或海的水接觸，通過熱交換來設定溫度。即，上述河流或海的水通過與熱傳導板3的接觸奪走熱傳導板3的熱量，使低溫熱源部的溫度設定在20攝氏度左右。
即，高溫熱源部A與低溫熱源部B之間約產生200攝氏度左右的溫度差。熱電元件1將此溫度差轉換成電能向直流/直流轉換器7輸出。如上所述，本發電裝置的熱電元件1從200攝氏度左右的溫度差中可獲得電壓為4V～5V、功率為3W的電。此電通過直流/直流轉換器7轉換成指定的電壓(例如4V)後通過連接器8向外部(例如手機)輸出。
此第一實施方案的發電裝置，利用太陽光x設定高溫熱源部A的溫度，同時利用河流或海等的水設定低溫熱源部B的溫度。即，即使在沒有商用電源的地方也可以利用輕易可得的太陽光和水來發電，所以在周圍沒有商用電源的地方可以確保用電，而且可以用簡易的裝置發電，所以攜帶方便。第二實施方案接著，參照圖2說明第二實施方案的發電裝置。本發電裝置的熱傳導板3具有多個頭部尖尖的固定部3a，用該固定部3a插進地面使熱傳導板穩定地與地面接觸，同時增大與地面的接觸面積促進熱交換。即，通過與地面的接觸，具有固定部3a的熱傳導板3的溫度被設在20攝氏度左右。另外，本發電裝置可以不在地面上使用，而在雪或冰上使用。在雪或冰上使用，熱傳導板3的溫度會更低，發電效果會更好。第三實施方案除上述兩個實施方案外，作為第三實施方案，還可以考慮圖3所示的利用催化燃燒的本發電裝置。在此圖中，高溫熱源部A由熱傳導板2、隔熱盒10、以及燃料入口11構成。本發電裝置的熱傳導板3覆蓋在熱電元件1的頂面，熱傳導板2覆蓋在熱電元件的底面。隔熱盒10大致呈一盒狀，熱電元件埋在隔熱盒的一個面裡。即，熱電元件1埋在隔熱盒10裡面，熱傳導板2面向隔熱盒的10的內部，熱傳導板3露在外面。上述隔熱盒10的一部分上設有可以開合的燃料入口11，內部充填白金催化劑Y。
若從上述燃料入口注入例如酒精或汽油，就會通過充填在高溫熱源部內部的白金催化劑的作用發生催化燃燒。此燃燒產生的熱使熱傳導板2的溫度上升。低溫測的熱傳導板例如通過與人體接觸來設定溫度。熱電元件1將此熱傳導板2和熱傳導板3的溫度差轉換成電。即，使用這種結構的本發電裝置即使在沒有陽光時也能發電。另外，燃燒產生的熱通過隔熱盒10的隔熱不會流向外部，所以沒有燙傷等危險性。
另外，本發明不限於上述的實施方案，還可以考慮如下的其它方案。
(1)在上述第三實施方案的高溫熱源部A與第二或第三實施方案的高溫熱源部A上設置形狀相同的裝配部，並使該裝配部能夠與熱電元件分離，使第三實施方案的高溫熱源部A能夠與第二或第三實施方案的高溫熱源部A相互替換。即，因高溫熱源部A能夠相互替換，所以在有陽光時使用水透鏡6、在沒有陽光時使用白金催化劑，在任何天氣時都能夠確保用電。
(2)在上述實施方案中水透鏡6是相對於地面而固定的。但是也可以使水透鏡能夠根據太陽的高度來調整角度。即，根據太陽的高度來調整角度，能夠使太陽光總是垂直於受光面，使發電效率提高。
(3)在上述實施方案中，利用了水透鏡對太陽光聚光。但是也可以利用塑料透鏡對太陽光聚光。
(4)在上述的實施方案中，利用了白金催化劑Y和燃料。但是只要是能夠保持熱的發生即可。發明效果如上所述，本發明的發電裝置在高溫熱源部與低溫熱源部之間設置了熱電轉換機構，具有將熱電轉換機構產生的電向外部輸出的外部輸出機構，高溫熱源部具有對太陽光聚光的聚光體。即，因為通過對太陽光的聚光來設定高溫熱源部的溫度，所以能夠在沒有商用電源的地方確保用電，使發電裝置便於攜帶。
標號說明1.熱電元件(熱電轉換機構)2.熱傳導板3.熱傳導板4.浮圈(浮體)5.支持部件6.熱傳導板水透鏡(聚光體07.直流/直流轉換器(電壓轉換手段)8.輸出連接器(外部輸出機構)9.固定繩10.隔熱盒(催化燃燒器)11.燃料入口A.高溫熱源部B.低溫熱源部X.太陽光Y.白金催化劑
權利要求
1.一種發電裝置，其特徵在於，在高溫熱源部(A)與低溫熱源部(B)之間設置了熱電轉換機構(1)，具有將該熱電轉換機構(1)產生的電向外部輸出的外部輸出機構(8)；高溫熱源部(A)具有對太陽光(x)聚光的聚光體(6)。
2.一種發電裝置，其特徵在於，在高溫熱源部(A)與低溫熱源部(B)之間設置了熱電轉換機構(1)，具有將該熱電轉換機構(1)產生的電向外部輸出的外部輸出機構(8)；高溫熱源部(A)具有進行催化燃燒的催化燃燒器(10)。
3.如權利要求1所述的發電裝置，其特徵在於，還具有使低溫熱源部(B)保持在與水接觸的狀態的浮體(4)。
4.如權利要求1所述的發電裝置，其特徵在於，具有將熱電轉換機構(1)產生的電轉換成指定的電壓向外部輸出機構(8)輸出的電壓轉換機構(7)。
5.一種發電裝置，其特徵在於，包括具有對太陽光(X)聚光的水透鏡(6)的高溫熱源部(A)、通過接觸水來設定溫度的低溫熱源部(B)、設在高溫熱源部(A)與低溫熱源部(B)之間的熱電元件(1)、將熱電元件(1)產生的電轉換成指定電壓的直流/直流轉換器(7)、將轉換成指定電壓的電向外部輸出的輸出連接器(8)、以及使低溫熱源部(B)保持在與水接觸的狀態的浮體(4)。
6.一種用熱電轉換機構(1)將高溫部與低溫部之間的溫度差轉換成電的發電方法，其特徵在於，用太陽光的聚光設定高溫部的溫度。
7.一種用熱電轉換機構(1)將高溫部與低溫部之間的溫度差轉換成電的發電方法，其特徵在於，用催化燃燒設定高溫部的溫度。
8.如權利要求6所述的發電方法，其特徵在於，通過接觸外部物體來設定低溫部的溫度。
9.如權利要求8所述的發電方法，其特徵在於，外部物體為水、雪、冰、地面或人體中的一種。
10.如權利要求8所述的發電方法，其特徵在於，外部物體是水時，通過浮起低溫部使低溫部穩定地與水接觸而設定溫度。
11.如權利要求6所述的發電方法，其特徵在於，通過將產生的電轉換成指定的電壓來對電子設備充電。
12.一種發電方法，其特徵在於，用太陽光的聚光設定高溫部的溫度，通過接觸水來設定低溫部的溫度，用設置在高溫部與低溫部之間的熱電元件發電，將此發電產生的電轉換成指定的電壓後向外部輸出，通過浮起低溫部使低溫部穩定地與水接觸而設定低溫部的溫度。
全文摘要
本發明意於在沒有商業用電源的地方確保用電，使發電裝置便於攜帶。本發明提供的發電裝置在高溫熱源部A與低溫熱源部B之間設置了熱電轉換機構1，具有將熱電轉換機構1產生的電向外部輸出的外部輸出機構8，高溫熱源部A具有對太陽光聚光的聚光體6。
文檔編號H01L35/00GK1479386SQ0310420
公開日2004年3月3日 申請日期2003年1月29日 優先權日2002年8月29日
發明者內田久美子, 中井宏 申請人:石川島播磨重工業株式會社