JP2014079075A - 電源装置、発電システムおよび電子機器 - Google Patents
電源装置、発電システムおよび電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014079075A JP2014079075A JP2012224869A JP2012224869A JP2014079075A JP 2014079075 A JP2014079075 A JP 2014079075A JP 2012224869 A JP2012224869 A JP 2012224869A JP 2012224869 A JP2012224869 A JP 2012224869A JP 2014079075 A JP2014079075 A JP 2014079075A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- power
- conversion means
- heat
- supply device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【解決手段】電源回路300は、一次側の電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱変換手段110と、前記電熱変換手段110が発生する熱エネルギーを受けとり、電気エネルギーに変換する熱電変換手段120と、を有する。電熱変換手段と熱電変換手段との間に熱伝導手段150が介在配置されており、熱伝導性、電気絶縁性を有している。
【選択図】図9
Description
発電パネル部31で生じた電力は、集電箱33によってまとめられ、集電箱33からパワーコンディショナ34に送られる。パワーコンディショナ34は、集電箱33からの直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ34は、太陽光発電で得た直流電力を商用電力ラインや汎用の送電ラインに接続できるように、所定の電圧値、電流値および周波数値をもった交流電力に変換する。
監視マイコンの電源は別途用意されてもよいのであるが、折角近くで発電しているのであるからこの発電電力を利用することが考えられる。
そこで、太陽光発電パネル部31による発電電力から監視マイコン37の電源供給を受けるようにするため、電源回路36を設けている。電源回路36は、太陽光発電パネル32から得られる電力を変換して、監視マイコン37用の電源を生成する。監視マイコン37は、電源回路36から得られる電力を利用して動作するとともに、発電パネル部31の発電状態をモニタする。監視マイコン37は、発電状態のモニタリング結果を時々刻々と制御ホスト38に送信する。制御ホスト38は、監視マイコン37から得られる発電パネル部31の発電状態に応じて、発電パネル部31および負荷39などを含めて、太陽光発電システム30全体の運行を制御する。
このように、電源の一次側として、従来の商用電源に対し、多種多様な電力源が出現してきている。
入力される電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱変換手段と、
前記電熱変換手段が発生する熱エネルギーを受けとり、電気エネルギーに変換して出力する熱電変換手段と、
電熱変換手段と熱電変換手段との間に介在する熱伝導手段と、を備え、
前記熱伝導手段の熱伝導度は、0.05W/mK以上である
ことを特徴とする。
前記熱伝導手段の電気抵抗率は、10kΩm以上である
ことが好ましい。
前記電熱変換手段と、前記熱伝導手段と、前記熱電変換手段の高温側と、を環囲する断熱手段を備える
ことが好ましい。
前記電熱変換手段は、発熱抵抗体である
ことが好ましい。
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したものである
ことが好ましい。
前記熱伝導手段は、
不活性ガス、樹脂、油、セラミックス、ヒートパイプ機構および蓄熱体のうちから選択された一つまたは複数の組み合わせで構成されている
ことが好ましい。
前記熱電変換手段の低温側を外部に露出するように開口した開口部を有し、かつ、前記電熱変換手段と前記熱伝導手段と前記熱電変換手段の高温側とを環囲する筐体部を有し、
この筐体部によって電源装置はパッケージ化されている
ことが好ましい。
自然エネルギーを利用する発電装置と、
前記発電装置からの電気エネルギーを入力エネルギーとする前記電源装置と、
前記電源装置からの電力を動作電源とし、前記発電装置の発電状況を監視する発電監視手段と、を備える
ことを特徴とする。
また、本発明の電子機器は、
自然エネルギーを使用した発電装置、蓄電池および商用電源のうちの一つまたは複数からの電気エネルギーを入力エネルギーとする前記電源装置を有する
ことを特徴とする。
したがって、電気的な絶縁を確保し易くなるという効果が得られる。
また、直流と交流との違いや、高電圧や低電圧の違いに関係なく、電気エネルギーを電熱変換手段で熱に変換してしまえばよいので、さまざまな仕様の一次側入力電源に対応できる。
(第1実施形態)
本発明に係る第1実施形態を説明する。
図1は、第1実施形態としての電源回路(電源装置)を示す図である。
電源回路100は、電熱変換手段110と、熱電変換手段120と、を備える。
電熱変換手段110は、電力が入力される二つの入力端子111、112と、発熱抵抗体113と、を有する。二つの入力端子111、112間には供給電力が入力される。入力端子111、112に入力される電力としては、例えば太陽光発電パネルで発電された直流電力としてもよく、その他、蓄電池システムなどからの出力電力であってもよい。
一方、入力される電力の電圧が極めて高電圧であることが考えられる場合には、高電圧が掛かっても破壊されないものを選択する必要がある。
このような発熱抵抗体としては、例えば、ニクロム線、鉄クロム線、モリブデン、タングステン、タンタル、炭化珪素、炭素黒鉛などが挙げられ、これらを単独または組み合わせて使用してもよい。
このような構成により、電熱変換手段110は、入力端子111、112から入力された電力を熱に変換して放出する。
熱電変換手段120は、絶縁性を確保するため、電熱変換手段110と所定距離だけ離間して配置されている。電熱変換手段110から放出された熱は、空間130を介して熱電変換手段120に達する。そして、熱電変換手段120によって熱から電力に変換され、出力端子121、122から電力が出力される。
(1)電熱変換手段110と熱電変換手段120との間は空間130によって隔てられているので、一次側と二次側との絶縁性が確実に確保される。例えば、太陽光発電システムを考えた場合、太陽光発電パネルアレイからの出力電力は500V以上になることがある。いかに注意深く設計したとしても、回路の破損事故の可能性は0%にはならず、例えば、一次側の抵抗等が破損する可能性は残る。ここで、シリーズレギュレータ回路のように一次側と二次側とが電気的に導通した構造となっていた場合、一次側の抵抗が破損してしまうと、高電圧電力が二次側に流れ込み、二次側の回路が破壊されてしまうことになる。特に、一次側の電力源として高出力の発電装置や蓄電池を想定した場合、一次側回路が破損に至る可能性はそれだけ高くなる。
この点、本実施形態では、電熱変換手段110と熱電変換手段120との間は空間130によって隔てられ、両者は電気的に導通しているわけではないので、二次側の回路の保護が確実になる。
この点、熱変換を媒介させることによって一次側電力の変動が直接に二次側に伝達されることを緩和し、仮にある程度変動するとしても二次側電力の変動を緩やかにすることができる。
さらに、図2のように熱電変換手段120の後段に電圧レギュレータ140を設けることによって二次側電圧を安定させることができる。この場合でも、電圧レギュレータ140への入力電圧が変動しすぎると出力電圧の制御が間に合わなくなる恐れがあるが、熱電変換手段120からの出力変動が緩やかであれば、電圧レギュレータ140によって十分に安定した出力電圧を得ることができる。
上記第1実施形態では空間130は単に空気で満たされていたが、空間130は、不活性ガスや絶縁性オイルなどで満たれていてもよい。これにより、電熱変換手段110や熱電変換手段120の酸化防止を図り、長期信頼性を向上させることができる。
一方、空間130を空気で満たすとした場合には、電源回路100の構成はシンプルなものになり、製造設備および製造コストの点で大きな利点がある。
変形例2を図3に示す。
発熱抵抗体113からの熱を効率よく熱電変換手段120に伝えるため、発熱抵抗体113を間にして前記熱電変換手段120とは反対側に熱反射材114を配置してもよい。この熱反射材114によって発熱抵抗体113からの熱を熱電変換手段120に向けて反射する。これにより、熱が放散されてしまうエネルギーロスを抑制することができる。
熱伝導手段としては空気そのものであってもよいが、熱伝導性および電気絶縁性を考慮して、空間130をガスまたはオイルで満たすことが望ましい。
熱伝導手段として、熱の媒介能力が高いことがのぞましいので、熱伝導率は、0.05W/mK以上、好ましくは0.1W/mK以上、さらに好ましくは1W/mK以上とするのがよい。
また、熱伝導手段は一次側と二次側とのアイソレーションとしての機能も果たすので、その電気抵抗率は、10kΩm以上、好ましくは100kΩm以上、さらに好ましくは1MΩm以上とするのがよい。
このような物質としては、シリコーン、純水、セラミックスなどが挙げられる。
なお、熱伝導率や電気抵抗率は温度によっても変動するので、上記の値は電源回路100の使用環境等に応じて適宜判断されればよいが、例えば、温度が20℃のときを基準にとってもよい。
本発明の第2実施形態を説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態と同様であるが、第2実施形態としては、熱伝導手段の設け方のバリエーションを説明する。
第2実施形態を図4、図5に例示する。
図4に示す電源回路200Aにおいて、電熱変換手段110と熱電変換手段120との間に熱伝導手段150が介在配置されている。熱伝導手段150が剛性を有する固体である場合には、一端を電熱変換手段(発熱抵抗体113)110に固着し、他端を熱電変換手段120(の基板)に固着する。熱伝導手段150は、SiCやAlNなどの高熱伝導セラミックで構成されていてもよい。これにより、高効率な熱伝導と絶縁性とを同時に確保することができる。
熱伝導手段150は、シリコーン樹脂などの樹脂であってもよい。これにより、製造効率の向上も見込める。また、樹脂であれば、多様な樹脂を組み合わせて性質を調整することもできるので、熱伝導性と電気絶縁性とを所望の性能に調整することもできる。
これにより、電熱変換手段110と熱電変換手段120とを配置するレイアウトの自由度が高まる。
熱伝導手段150を蓄熱体とすれば、電熱変換手段110への電力供給が遮断された場合でも、蓄熱体に蓄熱された熱によって一定時間の間、二次側の出力電力を維持することができる。例えば、蓄熱体として水などを利用すれば、安価な蓄熱源を確保でき、バックアップ電源を構成する上で有効である。
熱伝導手段150を複数の層の組合せにすることによって、絶縁性と熱伝導性、或いは絶縁性と蓄熱性となどといった特性の組合せを確保することもできる。
本発明の第3実施形態を説明する。
第3実施形態の基本的構成は、第1、第2実施形態と同様であるが、周囲を環囲する断熱手段170を有する点に特徴を有する。
図7に第3実施形態を示す。
図7において、断熱手段170は、電熱変換手段110と、熱伝導手段150と、熱電変換手段120の高温側と、を環囲する。なお、熱電変換手段120の低温側については、開放しておく。熱電変換手段120に高温側と低温側という温度差を形成するためである。
この断熱手段170により、電熱変換手段110で生成された熱が散逸することを抑制でき、エネルギー効率の低減を抑制する。
なお、断熱材としては、グラスウールなどの繊維系材料や、発泡ポリスチレンや発泡ウレタンなどの発泡系材料でもよい。
本発明の第4実施形態を説明する。
第4実施形態の基本的構成は、上記実施形態と同様であるが、電源装置としてパッケージ化されている点に特徴を有する。
図8は第4実施形態の外観の斜視図である。
図9は、図8中のIX−IX線における断面図である。
電源装置300は、電熱変換手段110としての発熱抵抗体113と、熱電変換手段120としてのペルチェ素子123と、熱伝導手段150としてのセラミック152と、断熱材170と、筐体部310と、を備えている。
本発明の第5実施形態として、本発明の電源回路(電源装置)100を太陽光発電システム400に適用した例を示す。
図10は、背景技術の図14中において電源回路を本発明の電源回路100に置き換えた図である。
太陽光発電パネル部31からはメガワットオーダーの発電電力が生じ、なおかつ、発電量の変動も大きい。この場合でも、本発明の電源回路100を使用することにより、後段の監視マイコン37の動作に必要な直流電力を安定的に提供できることがわかるであろう。また、仮に太陽光発電パネル部31から非常に高い電圧が流入したとしても電源回路100の構成が簡素であるので耐圧性能が高く、破損されることがない。
仮に、電源回路100が高電圧で破損したとしても、一次側と二次側とが電気的に完全に分離されているので、一次側の高電圧が二次側に流入することがなく、後段の機器、例えば、電圧レギュレータ140、監視マイコン37など、は保護される。
本発明の第6実施形態として、本発明の電源回路100を組み込んだ電子機器500を示す。
図11は、第6実施形態としての電子機器500を示す図である。
電子機器500は、電源回路100と、電圧レギュレータ140と、負荷510と、を備えている。負荷510としては、電子機器500の機能を実現するものであり、例えば、制御回路、入力回路、出力回路、モータ駆動部、などが挙げられる。ここで、本発明の電源回路100としては、入力電源は直流電力でも交流電力でもよく、その電圧も固定されない。したがって、太陽光発電32、風力発電51、バッテリー52および商用電源53のうちの一つまたは複数の組み合わせを電源として使用することができる。このように本発明の電源回路100を使用すれば、自然エネルギーをはじめとして各種様々な電力源を組み合わせて使用できる電子機器500を提供することができる。
Claims (10)
- 入力される電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱変換手段と、
前記電熱変換手段が発生する熱エネルギーを受けとり、電気エネルギーに変換して出力する熱電変換手段と、
電熱変換手段と熱電変換手段との間に介在する熱伝導手段と、を備え、
前記熱伝導手段の熱伝導度は、0.05W/mK以上である
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載に電源装置において、
前記熱伝導手段の電気抵抗率は、10kΩm以上である
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電源装置において、
前記電熱変換手段と、前記熱伝導手段と、前記熱電変換手段の高温側と、を環囲する断熱手段を備える
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の電源装置において、
前記電熱変換手段は、発熱抵抗体である
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電源装置において、
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したものである
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の電源装置において、
前記熱伝導手段は、
不活性ガス、樹脂、油、セラミックス、ヒートパイプ機構および蓄熱体のうちから選択された一つまたは複数の組み合わせで構成されている
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の電源装置において、
前記熱電変換手段の低温側を外部に露出するように開口した開口部を有し、かつ、前記電熱変換手段と前記熱伝導手段と前記熱電変換手段の高温側とを環囲する筐体部を有し、
この筐体部によって電源装置はパッケージ化されている
ことを特徴とする電源装置。 - 自然エネルギーを利用する発電装置と、
前記発電装置からの電気エネルギーを入力エネルギーとする請求項1から請求項7のいずれかに記載の電源装置と、
前記電源装置からの電力を動作電源とし、前記発電装置の発電状況を監視する発電監視手段と、を備える
ことを特徴とする発電システム。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の電源装置を有する電子機器。
- 自然エネルギーを使用した発電装置、蓄電池および商用電源のうちの一つまたは複数からの電気エネルギーを入力エネルギーとする請求項1から請求項7のいずれかに記載の電源装置を有する電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012224869A JP2014079075A (ja) | 2012-10-10 | 2012-10-10 | 電源装置、発電システムおよび電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012224869A JP2014079075A (ja) | 2012-10-10 | 2012-10-10 | 電源装置、発電システムおよび電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014079075A true JP2014079075A (ja) | 2014-05-01 |
Family
ID=50783949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012224869A Pending JP2014079075A (ja) | 2012-10-10 | 2012-10-10 | 電源装置、発電システムおよび電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014079075A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018101836A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 三菱電機株式会社 | レベルシフト回路及び駆動回路 |
CN111245296A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-05 | 常州能动新能源科技有限公司 | 一种动力电池包的温差发电均衡充电装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08107665A (ja) * | 1994-08-09 | 1996-04-23 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JP2005026515A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Nippon Bismuth Kk | 光電変換システム |
JP2006223079A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Kyocera Mita Corp | 電気機器 |
JP2009059649A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Kaneka Corp | 放熱性に優れたコネクタ付き電線 |
WO2010061236A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-03 | Mantovani, Sascha | Device for rapidly transferring thermal energy |
JP2011192756A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Hitachi Cable Ltd | 廃熱発電機能付き電子機器 |
JP2011254010A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Fujitsu Ltd | 熱電変換装置 |
-
2012
- 2012-10-10 JP JP2012224869A patent/JP2014079075A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08107665A (ja) * | 1994-08-09 | 1996-04-23 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
JP2005026515A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Nippon Bismuth Kk | 光電変換システム |
JP2006223079A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Kyocera Mita Corp | 電気機器 |
JP2009059649A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Kaneka Corp | 放熱性に優れたコネクタ付き電線 |
WO2010061236A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-03 | Mantovani, Sascha | Device for rapidly transferring thermal energy |
JP2011192756A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Hitachi Cable Ltd | 廃熱発電機能付き電子機器 |
JP2011254010A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Fujitsu Ltd | 熱電変換装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018101836A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 三菱電機株式会社 | レベルシフト回路及び駆動回路 |
US10291220B2 (en) | 2016-12-19 | 2019-05-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Level shift circuit and drive circuit |
DE102017218465B4 (de) * | 2016-12-19 | 2020-11-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Treiberschaltung |
CN111245296A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-05 | 常州能动新能源科技有限公司 | 一种动力电池包的温差发电均衡充电装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4775475B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CN105375644B (zh) | 能量存储设备和包括该能量存储设备的能量存储系统 | |
US10361582B2 (en) | Power metering and control system adaptable to multi-standard device | |
JP5496345B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US20140285155A1 (en) | Power conversion device having battery heating function | |
CN201260290Y (zh) | 用于手持移动设备的散热装置 | |
JP6152553B2 (ja) | 太陽光自家発電システム及び太陽光自家発電方法 | |
JP2022002466A (ja) | 太陽電池接続箱のための熱放散 | |
JPWO2014091625A1 (ja) | インバータ装置 | |
Thoma et al. | A highly efficient DC-DC-converter for medium-voltage applications | |
JP2014079075A (ja) | 電源装置、発電システムおよび電子機器 | |
KR102029732B1 (ko) | 대전력 충전기의 과열 방지 시스템 및 방법 | |
JP2015122841A (ja) | 蓄電システムおよび発電システム | |
GB2450784A (en) | Thermoelectric power generator | |
JP2019009090A (ja) | 吸熱体付き導体及び電池パック | |
JP2013165577A (ja) | パワーコンディショナ、発電システムおよび電流抑制回路 | |
CN113993348B (zh) | 混合式直流断路器SiC器件自取能装置、方法及应用 | |
Szobolovszky et al. | Waste heat recovery in solid-state lighting based on thin film thermoelectric generators | |
CN111030273A (zh) | 电器设备中功率器件的供电电源和电器设备 | |
JP2005101390A (ja) | 携帯機器用電源 | |
CN217590349U (zh) | 一种电子设备 | |
JPWO2006054567A1 (ja) | 熱エネルギー転送回路システム、熱エネルギー資源利用電気エネルギー変換供給システム、及び熱エネルギー資源利用化学エネルギー資源化蓄積システム | |
JP2013243303A (ja) | 発電装置及び発電方法 | |
CN214254185U (zh) | 配电开关、供电设备和光伏系统 | |
JP7111493B2 (ja) | 電力変換システムおよび太陽光発電システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20140730 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160419 |