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JPH11176491A - 電子機器の充電システム - Google Patents

電子機器の充電システム

Info

Publication number
JPH11176491A
JPH11176491A JP10074665A JP7466598A JPH11176491A JP H11176491 A JPH11176491 A JP H11176491A JP 10074665 A JP10074665 A JP 10074665A JP 7466598 A JP7466598 A JP 7466598A JP H11176491 A JPH11176491 A JP H11176491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
electronic device
charging system
heat source
low
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.)
Withdrawn
Application number
JP10074665A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiya Kanesaka
俊哉 金坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP10074665A priority Critical patent/JPH11176491A/ja
Priority to DE69821857T priority patent/DE69821857T2/de
Priority to EP98308019A priority patent/EP0908960B1/en
Priority to US09/167,437 priority patent/US6100671A/en
Publication of JPH11176491A publication Critical patent/JPH11176491A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
    • Y10S136/291—Applications
    • Y10S136/293—Circuits

Landscapes

  • Electromechanical Clocks (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱発電器を有する電子機器は発電するのに温
度差が必要であり、温度差をとれない環境では発電でき
ず、電子機器は使用できない。 【解決手段】 外部エネルギーを用いて温度差を作る手
段を有する充電器と、この充電器に近接または接触して
置かれる熱発電器を有する電子機器とにより電子機器の
充電システムを構成し、環境によらずに熱発電器を有す
る電子機器に温度差を与えて発電させる事ができる電子
機器の充電システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱発電器と蓄電手
段を有する電子機器を外部エネルギーを用いて温度差を
作り出して発電または充電させる電子機器の充電システ
ムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】温度差を利用して発電する熱発電器は特
開昭５７−１８９５８４で、熱発電時計は特開昭５５−
２０４８３で知られているがこれらの熱発電器や熱発電
時計はすでに温度差がある場所や環境を利用して発電し
て電気エネルギーを得て動作している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱発電器や熱電素子を
有する電子時計（以下、熱電時計と呼ぶ）は、熱電変換
素子の周囲に温度差が無ければ発電しない。例えば、熱
電時計は腕と外気の温度差を利用して発電する構造が考
えられているが、体温と外気の温度が同じになった場合
発電しなくなる。温度差がとれない環境下で熱電式発電
器を使用すれば、熱電式発電器での発電が止まるあるい
は発電が低下するので、蓄電器に充電してある電気エネ
ルギーは消費され、蓄電器に繋がれた回路は動作が停止
する可能性や再起動しない可能性がある。熱電時計を腕
から外して置いてある場合は熱発電しない可能性があ
り、蓄電器の電気エネルギーをすべて使用してしまう可
能性もある。このように蓄電器の電気エネルギーを全て
消費した熱電時計を再び動作させるには、蓄電器を充電
する必要がある。しかしながら、発電するための温度差
が必要であり、温度差がとれない場合や環境では熱発電
器や熱電時計は起動しないとか動作しないとか停止して
しまうという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では下記の手段をとる。熱発電器を有する電
子機器の外部に充電システムを設ける。充電システム
は、充電システム外部からの電気エネルギーを用いて温
度差を作る温度差作成手段を具備することで温度差を作
り出し、充電システム内に置かれた熱発電器を有する電
子機器に温度差を与える事で発電を行わせる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面を用いて説明
する。本発明の実施例で用いる熱発電器の一例としては
ゼーベック効果の原理を利用して温度差を与えることで
発電する熱発電器がある。また本発明はゼーベック効果
の原理を利用して温度差を与えることで発電する熱発電
器以外でも温度差を与えて発電する手段を有する熱発電
器なら効果を得る。また本発明の実施例で用いる熱発電
器を有する電子機器の一例として熱発電器を有する電子
時計を用る。以下熱発電器を有する電子時計の事を熱電
時計とする。
【０００６】図５は本発明の実施例で用いる熱発電器を
有する電子時計の断面図である。熱電時計の構成は、熱
発電器で発電した電気を蓄電する蓄電手段を含む時計の
ムーブメント５０１と、風防ガラス５０２と、熱発電器
５０５と、熱発電器５０５の低温熱極と接続しているケ
ース５０３と、熱発電器５０５の高温熱極と接続してい
る裏蓋５０７と、ケース５０３と裏蓋５０７を断熱して
いるケースの一部である断熱材５０４とから構成されて
いる。腕に熱電時計を装着すると体温で裏蓋５０７を暖
めると同時にケース５０３で放熱する。このことで裏蓋
５０７とケース５０３との間に温度差を作り出す。熱発
電器５０５は腕の熱を裏蓋５０７から得ると同時に外気
の熱をケース５０３から得る事で温度差を得て発電を行
う。発電した電気は時計の駆動に使用されたり蓄電手段
に蓄電されたりする。
【０００７】図１は本発明の熱発電器を有する電子機器
の充電システムの第１の実施例を示す構成図である。充
電システムは、熱発電器を有する電子機器１０２と、電
子機器１０２に近接して置かれ外部の電気エネルギーを
用いて温度差を作り出す温度差作成手段１０１を有する
充電部で構成される。温度差作成手段１０１は充電器外
部からのエネルギーを熱に変換して温度差を作り出す。
電子機器１０２は熱発電器を有する電子機器である。温
度差作成手段１０１の第１の出力１０３は電子機器に搭
載されている熱発電器の高温熱極に低温熱極より高い温
度の熱を与える。温度差作成手段１０１の第２の出力１
０４は電子機器に搭載されている熱発電器の低温熱極に
高温熱極より低い温度の熱を与える。電子機器搭載の熱
発電器は温度差作成手段１０１の第１の出力１０３と温
度差作成手段１０１の第２の出力１０４より得た熱の温
度差により発電する。
【０００８】図２は本発明の熱発電器を有する電子機器
の充電システムの第２の実施例を示す構成図である。高
温熱源手段２０１と高温熱源温度測定手段２０２と低温
熱源手段２０３と低温熱源温度測定手段２０４と温度制
御手段２０５と温度指示手段２０６から構成される。
高温熱源手段２０１は熱発電器の高温熱極に低温熱極よ
り高い温度の熱を与える。低温熱源手段２０３は熱発電
器の低温熱極に高温熱極より低い温度の熱を与える。熱
発電器は高温熱源手段２０１と低温熱源手段２０３とか
ら熱を与ることで温度差を得て発電をする。高温熱源温
度測定手段２０２は高温熱源手段２０１の温度を測定し
温度制御手段２０５へ測定した温度データを出力する。
低温熱源温度測定手段２０４は低温熱源手段２０３の温
度を測定し温度制御手段２０５へ測定した温度データを
出力する。温度指示手段２０６は熱発電器が発電または
発電して充電する為に必要な温度のデータを温度制御手
段２０５に出力する。温度制御手段２０５は高温熱源手
段２０１と低温熱源手段２０３の温度を温度指示手段２
０６で指示される温度になるように高温熱源手段２０１
と低温熱源手段２０３とのどちらか一方かまたは両方の
熱源の温度を変えるようにコントロールする。その結果
熱発電器の高温熱極と低温熱極との間に温度差ができる
ので熱発電器を有する電子機器は発電する。ここで、温
度差が有れば発電はするかもしれないが、絶対温度が高
くなれば、電子機器の電気のリークも増えてしまうので
消費する電力が発電する電力を上回る可能性がでる。そ
こで、さらに温度指示手段２０６は消費電力が発電電力
を越えないよう指示もする。
【０００９】図３は本発明の実施例における熱電発電器
を有する電子機器の充電システムの斜視図である。熱電
時計３０７の構造は、図５に示した電子時計の構造と同
様である。ヒートシンク３０１は熱電時計３０７の低温
熱極と接続されているケースに接触して、低温熱極の熱
を外気に放熱させる。ヒートシンク３０１は低温熱極接
続手段も兼ねている。熱電時計との接触面３０６と熱電
時計３０７とが嵌合構造となっている。
【００１０】高温熱極接続手段３０３は熱電時計３０７
の裏蓋と接触する。高温熱極接続手段３０３の高温熱極
接触面３０５は熱電時計３０７の裏蓋と嵌合構造となっ
ている。高温熱源接続手段３０３は電源とスイッチとヒ
ーター３０８を有する電気熱変換手段３０４と接続して
いる。また、高温熱源接続手段３０３は金属を使うこと
で効率よく熱を伝えることができる。ケース３０２は高
温熱源手段３０４と高温熱源接続手段３０３の一部を被
う構造のケースである。ケース３０２は高温熱源接続手
段３０３より熱電導率の低い物質を使用することで熱の
逃げを少なくすることができる。例えば、高温熱源接続
手段３０３にアルミニュウムや銅を使用し、ケース３０
２にはプラスチックを使用することが上げられる。ここ
では、高温熱源手段にヒーター３０８を使用して電源と
スイッチで構成する電気熱変換手段を用いた。また、熱
を発するものならばヒーター３０８の代わりになる。こ
の図には記載していないが、スイッチのオンとオフによ
りヒーター３０８の高温熱源の温度を調節することも可
能である。また、高温熱源の温度調節は電力を可変した
り、電圧を可変したりして調節が可能である。ヒートシ
ンク３０１の温度を計測する温度センサと高温熱源接続
手段３０３の温度を計測する温度センサと、高温熱源の
温度と低温熱源の温度とを指定し熱源の温度を調節する
マイコンと電気熱変換手段３０４とを組み合わせる事で
熱源の温度が調節可能となる。
【００１１】また、ヒートシンク３０１の放熱熱抵抗と
熱電時計の高温熱源側の裏蓋と低温熱源側のケース間の
熱抵抗が分かっていれば、外気温が既知ならば電気熱変
換手段３０４の温度調節するだけで熱電時計にかかる温
度差がわかるので高温熱源の温度を変化させる事で発電
量の調整ができる。高温熱源接続手段３０３は熱伝導率
の良い金属であるアルミニュウムや銅やアルミニュウム
合金や銅合金を用いることでより効率的に熱を伝えるこ
とができる。金属であれば比較的熱伝導率が高い事と、
丈夫であることから高温熱源接続手段３０３に使用する
ことが向いている。ここでは熱電時計の高温熱源との接
続の記載をしたが低温熱源との接続も同様である。熱伝
導率が良い方が効率がよい。また、金属以外の物質でも
高温熱源接続手段３０３に使用可能である、また低温熱
源との接続も同様である。図には記載して無いが、ケー
スにプラスチックを使用すれば熱伝導率が金属に比べ低
いので熱を伝えにくいので断熱材とケースの両方の役が
できる。また、ケース内側の一部または全部に空気より
熱伝導率の低い断熱材を入れることでケースからの熱の
逃げを減らすことができるので効率が上がる。空気より
熱伝導率が低い断熱材の例として発泡樹脂中の発泡した
泡の中に空気より熱伝導率の低いフロンガスを充填した
ものなどが考えられる。
【００１２】また図３においてヒートシンク３０１が無
くとも熱電時計３０７のケースは放熱効果があるので高
温熱極側を暖めることで温度差が生じて発電をするので
ヒートシンクは必ずしも必要でない。熱電時計３０７の
ケースよりヒートシンク３０１の放熱熱抵抗が低ければ
効率的なので有った方が良い。また、ヒートシンク３０
１はヒーター３０８側より低い温度にする手段で代替可
能である。
【００１３】また、今までの説明ではヒートシンク３０
１側が低温側、ヒーター３０８側が高温側であるが、逆
に、外気より低い温度にヒーター３０８側をすれば、今
までの説明の逆が成り立つ。低温熱源にヒートシンク３
０１を用いて説明したが、高温熱源と低温熱源は高温熱
源と低温熱源の温度を比較して高温熱源が低温熱源より
も温度が高い状態をつくれるいかなるものでも代用がで
きる。
【００１４】熱発電器を有する電子機器の充電システム
が２体以上に分かれた構造の場合に蝶番やテープで接続
をする事で熱電式発電器をセットするときの位置合わせ
が簡単に行える。上記の図３の説明では、高温熱源手段
２０１と低温熱源手段２０３との一方かまたは両方を有
する構成である。更に、高温熱源手段として熱電気変換
手段の一例であるヒーター３０８を用いた構成となって
いる。更に低温熱源手段として熱を空気に放熱する放熱
手段の一例としてヒートシンクを用いた構成になってい
る。更に、高温熱源手段と電子時計３０７の高温熱極側
と接触する高温熱極接続手段としてヒータ３０８に金属
板接続した構成をとっている。更に、低温熱源接続手段
として金属で構成されているヒートシンク３０１を兼用
した構成をとっている。更に、電子時計と高温熱源接続
手段及び低温熱源接続手段は嵌合構造をとっている。更
に、高温熱源側と低温熱源側の２体構成をとっている。
更に、図に記載されていないが蝶番やテープを用いて２
体に分かれている構造を接合することも可能である。更
に、高温熱源側のケースを断熱手段と兼用するプラスチ
ックで構成した。更に、ケースは熱発電器を有する電子
機器の充電システムの一部である高温熱源側のみに使用
した構成をとった。図３では以上の構成を一つの実施例
で説明したが、各々の構成要素単独での使用も可能であ
る。
【００１５】図４は本発明の実施例における熱電発電器
を有する電子機器の充電システムの第３実施例を示す構
成図である。高温熱源手段４０１と、低温熱源手段４０
２と、熱発電器４０６の発電量を計測する発電量計測手
段４０３と、温度指示手段４０５の温度の指示と発電量
計測手段４０３で計測した発電量とから高温熱源手段４
０１と低温熱源手段４０２の温度を調節する温度制御手
段４０４とから構成する熱発電器を有する電子機器の充
電システムである。
【００１６】熱発電器４０６の発電電力と熱極間にかか
る温度差の関係が分かれば発電量により温度差をコント
ロールすることが可能である。たとえば、ゼーベック効
果の原理を利用して温度差を与えることで発電する熱発
電器は発電電圧が温度差に比例するので、電圧をモニタ
ーして電圧が低くなれば温度差を広げ、電圧が高くなり
すぎれば温度差を低くするようにコントロールすれば温
度差を調節することができる。発電量計測手段４０３は
熱発電器４０６の発電電圧を計測する。発電電圧を多く
するように温度制御手段４０４は高温熱源手段４０１と
低温熱源手段４０２の温度を可変する。また、温度指示
手段４０５により絶対温度の制御もする。
【００１７】温度差指示手段４０５にあらかじめ高温熱
源手段４０１と低温熱源手段４０２の温度をセットし
て、そのセットした温度になるように温度差制御手段４
０４が温度を制御する事も可能である。また、高温熱源
手段４０１かまたは低温熱源手段４０２の片方だけでも
温度差を作ることは可能である。そうすることで、発電
量計測手段を使用しなくとも熱電式発電器を充電する事
も可能である。
【００１８】図１１は本発明の実施例で用いる熱電半導
体素子の一例の断面図である。第一のｎ型半導体熱電エ
レメント１１０１の一方の端と第一のｐ型半導体熱電エ
レメント１１０２の一方の端は電気的に導体である第一
の電極１１０６を介して電気的に接続している。 第一
のｐ型半導体熱電エレメント１１０２の他方の端と第二
のｎ型半導体熱電エレメント１１０３の一方の端は電気
的に導体である第二の電極１１０７を介して電気的に接
続している。 第二のｎ型半導体熱電エレメント１１０
３の他方の端と第二のｐ型半導体熱電エレメント１１０
４の一方の端は電気的に導体である第三電極１１０８を
介して電気的に接続している。第一のｎ型半導体熱電エ
レメント１１０１の他方の端は電気的に導体であるプラ
ス電極１１０５に電気的に接続している。第二のｐ型半
導体熱電エレメント１１０４の他方の端は電気的に導体
であるマイナス電極１１０９に電気的に接続している。
第一の電極１１０６と第三の電極１１０８は電気的に絶
縁体である第一の絶縁基板１１１０に接続している。プ
ラス電極１１０５とマイナス電極１１０９と第二の電極
１１０７は電気的に絶縁体である第二の絶縁基板１１１
１に接続されている。プラス電極１１０５は電極端子１
１１２のプラス側に接続して、さらに、マイナス電極１
１０９は電極端子１１１２のマイナス側に接続する。外
部より電極端子１１１２へ電気エネルギーを与えること
でペルチェ効果により第一の絶縁基板１１１０側は冷却
し、第二の絶縁基板１１１１側は発熱する。電流を流す
ことで第一の絶縁基板１１１０と第二の絶縁基板１１１
１との間に温度差が生じる。図１１では２対のｎ型半導
体熱電エレメントとｐ型半導体熱電エレメントを用いて
分かりやすく説明したが、原理的には一対以上あればペ
ルチェ効果で温度差を作る事は可能である。一般的には
複数対のｎ型半導体熱電エレメントとｐ型半導体熱電エ
レメントを直列接続して用いる。また電流を逆方向に流
す事により、第一の絶縁基板１１１０側は発熱し、第二
の絶縁基板１１１１側は冷却する。
【００１９】図６は本発明の電子機器の充電システムの
第４実施例を示す構成図である。熱発電器を有する電子
機器と電子機器に近接または接触して外部の電気エネル
ギーを用いて温度差を作り出す熱電半導体素子で構成し
ている。熱電半導体素子６０２は外部からの電気エネル
ギーを熱に変換して温度差を作り出す。電子機器６０１
は熱発電器を有する電子機器である。熱電半導体素子６
０２で作られた熱を近接または接触して電子機器に搭載
されている熱発電器の少なくとも一方の熱極へ熱を与え
ることで電子機器搭載の熱発電器は温度差を得る事がで
きるので発電する。また、熱電半導体素子６０２で作ら
れた発熱側の熱を電子機器に搭載されている熱発電器の
高温熱極側へ伝えて、さらに熱電半導体素子６０２で作
られた冷却側の熱を電子機器に搭載されている熱発電器
の低温熱極側へ伝えることでも熱発電器は温度差を得る
ことができて発電する。
【００２０】図７は本発明の電子機器の充電システムの
第５の実施例を示す構成図である。熱電半導体素子７０
４は電流を流すと一方が冷却し他方が発熱をする素子で
ある。一例として図１１本発明の実施例で用いる熱電半
導体素子の一例の断面図がある。熱電半導体素子７０４
の冷却側の熱を第二の接続手段７０２を用いて電子機器
７０３の低温熱極側へ伝える。熱電半導体素子７０４の
発熱側の熱を電子機器７０３の高温熱極側へ第一の接続
手段７０１を用いて伝える。電子機器７０３は熱電半導
体素子７０４で作り出した温度差を得て発電をする。第
一の接続手段７０１と第二の接続手段７０２は熱を良く
伝える物質で構成するのが望ましい。例えば熱抵抗が１
０Ｗ/Ｋ・ｍ以上の割と熱電導率の高い物質が望まし
い。銅やアルミニュウムやチタンや鉄などの純物質や合
金などが望ましい。また、熱電半導体素子７０４の発熱
側で作り出す熱が外気より高ければ、熱電半導体素子７
０４で発生した熱を電子機器７０３の高温熱極側へ第一
の接続手段７０１を用いてに伝え、更に電子機器７０３
の低温熱極側を外気にさらすことで、電子機器と外気の
間で温度差が発生し発電が可能となる。また、その逆に
熱電半導体素子７０４の冷却側の温度が外気より低けれ
ば、熱電半導体素子７０４で発生した熱を第二の接続手
段７０１を用いて電子機器７０３の低温熱極側に伝える
ことで、電子機器７０３に温度差が発生し発電が可能と
なる。
【００２１】図８は本発明の電子機器の充電システムの
第６の実施例を示す断面図である。熱電半導体素子８０
１は電流を流すと発熱と冷却をする。第一の接続コネク
タ８０６と第三の接続コネクタ８０２は第一の支持板８
０３に固定してある。第四の接続コネクタ８０４と第二
の接続コネクタ８０７は第二の支持板８０５に固定して
ある。熱電時計８０８は図５本発明の熱発電器を有する
電子機器の一実施例を表わす電子時計の断面図で説明し
た熱電時計である。熱電半導体素子８０１で発生した高
温側の熱は第四の接続コネクタ８０４と第二の支持板８
０５と第二の接続コネクタ８０７を伝わり熱電時計８０
８の高温熱極側へ伝えられる。熱電半導体素子８０１で
発生した低温側の熱は第三の接続コネクタ８０２と第一
の支持板８０３と第一の接続コネクタ８０６を伝わり熱
電時計８０８の低温熱極側へ伝えられる。第一の接続コ
ネクタ８０６と第二の接続コネクタ８０７は熱電時計８
０８とは熱の損失を少なくするため嵌合構造とした。第
三の接続コネクタ８０２と第四の接続コネクタ８０４と
熱電素子８０１とは熱の損失を少なくするため嵌合構造
とした。第三の接続コネクタ８０２と第一の支持板８０
３と第一の接続コネクタ８０６とは熱電半導体素子８０
１の低温側の熱の接続手段を兼ねている。第四の接続コ
ネクタ８０４と第二の支持板８０５と第二の接続コネク
タ８０７とは熱電半導体素子８０１の高温側の熱の接続
手段を兼ねている。第六の実施例は以上で構成してい
る。
【００２２】次に、熱電時計８０８搭載の熱発電器を開
放電圧１．５Ｖの起電圧を発電させるための説明をす
る。熱発電器５０５の内部抵抗が１０００Ωとすると
１．５Ｖの起電圧で発電すれば２．２５ｍＷの発電とな
るので、時計で使用する二次電池には有効な発電量であ
る。熱電時計８０８の裏蓋５０７とケース５０３の間の
熱抵抗は１５℃／Ｗ程度である。実際に熱発電器５０５
にかかる温度差は、熱流の損失を考慮すると裏蓋５０７
とケース５０３間の温度差の５割である。また、熱発電
器５０５は１℃当たりの発電電圧は０．２Ｖである。
１．５Ｖの起電圧を得るためには熱発電器５０５に７．
５℃の温度差が必要である。熱発電器５０５に７．５℃
の温度差を得るには、裏蓋５０７とケース５０３の間に
１５℃の温度差が必要でる。裏蓋５０７とケース５０３
の間に１５℃の温度差を得るには裏蓋５０７とケース５
０３の間に１Ｗの熱量を流す必要がある。ここで、外気
温度が３０℃の場合において、第一の支持板８０３と第
一接続コネクタ８０６と第三の接続コネクタ８０２の温
度を３０℃にして、熱電半導体素子８０１には成績係数
が１であるものを用いる。成績係数は吸熱エネルギーと
入力エネルギーの比でる。熱電半導体素子８０１からの
熱は第四の接続コネクタ８０４と第二の支持板８０５と
第二の接続コネクタ８０７と熱電時計８０８と第一の接
続コネクタ８０６と第一の支持板８０３と第三の接続コ
ネクタ８０２とを通り熱電半導体素子８０１に戻る熱流
である。この熱の流れの過程で熱の損失が１Ｗ存在す
る。以上の機器や条件で熱電時計に１．５Ｖの起電圧の
発電をさせるためには熱電半導体素子に２Ｗのエネルギ
ーを与える必要がある。第一の支持板８０３や第二の支
持板８０５や第一の接続コネクタ８０６や第二の接続コ
ネクタ８０７や第三の接続コネクタ８０２や第四の接続
コネクタ８０４は熱を良く伝える事が望ましい。例えば
熱抵抗が１０Ｗ/Ｋ・ｍ以上の割と熱電導率の高い物質
が望ましいく、銅やアルミニュウムやチタンや鉄などの
純物質や合金なども望ましい。さらに、第一の接続コネ
クタ８０６と熱電時計８０８との間や第二の接続コネク
タ８０７と熱電時計８０８との間や第三の接続コネクタ
８０２と熱電半導体素子８０１との間や第四の接続コネ
クタ８０４と熱電半導体素子８０１との間などの接触や
近接の場所では熱流の損失が発生しやすい。熱的な損失
を少なくする方法として、圧力を加える事で加えない場
合に比較して実行接触面積を大きくすることや、空気よ
り熱伝導の良い熱伝導性のシリコーングリスや熱伝導性
の接着剤を充填することが上げられる。圧力を加える場
合は電子機器や構成部品の強度により調節が必要であ
る。図示はしていないが熱電半導体素子に加える電気エ
ネルギーを調節する回路や、温度調節する回路が有れば
更に安定的に発電出来る。
【００２３】図９は本発明の電子機器の充電システムの
第７の実施例を示す斜視図である。第一のケース９０１
と第二のケース９０２と蝶番９０３と熱電時計９０４と
で構成されている。第一のケース９０１と第二のケース
９０２は二対で構成している。蝶番９０３は第一のケー
ス９０１と第二のケース９０２を接続している。蝶番の
代わりにテープやバネやネジ固定でも良い。第一のケー
ス９０１と第二のケース９０２は電子機器の充電システ
ムが納められている。例えば実施例６の第一の支持板８
０３が第二のケース９０２を兼ね、第二の支持板８０５
が第一のケース９０１を兼ねる構成にすることも可能で
ある。また、第一のケース９０１と第二のケース９０２
は別体の構成にすることで熱電時計９０４の装着が容易
になる。また、側面から熱電時計９０４の操作も可能で
ある。
【００２４】図１０は本発明の電子機器の充電システム
における第８の実施例を示す断面図である。第一のヒー
トシンク１００１と第一の熱電半導体素子１００２と第
一の接続コネクタ１００３と熱電時計１００４と第二の
接続コネクタ１００５と第二の熱電半導体素子１００６
と第二のヒートシンク１００７とから構成されている。
【００２５】熱電時計１００４の低温熱極側に第二の熱
電半導体素子１００６の冷却側を第二の接続コネクタ１
００５を介して熱を伝える。熱電時計１００４の高温熱
極側に第一の熱電半導体素子１００２の発熱側を第一の
接続コネクタ１００３を介して熱を伝える。熱電時計１
００４は温度差を得ることができるので発電が起こる。
第一の熱電半導体素子１００２の発熱側を第一のヒート
シンク１００１に接続することで発熱した熱を外気に放
熱することで第一の熱電半導体素子１００２の冷却側と
発熱側の温度差を得ることができる。第二の熱電半導体
素子１００６の冷却側を第二のヒートシンク１００７に
接続することで冷却した熱を外気に放熱することで第二
の熱電半導体素子１００６の冷却側と発熱側の温度差を
得ることができる。例えば、外気を３０℃とする。第一
の熱電半導体素子１００２に電流を流して第一の接続コ
ネクタ１００３を２５℃にする。また、第二の熱電半導
体素子１００６に電流を流して第二の接続コネクタ１０
０５を４０℃にする。熱電時計１００４には１５℃の温
度差が与えられるので第６の実施例で説明したように熱
電時計１００４には１．５Ｖの起電圧が発生する。
【００２６】図１２は本発明の電子機器の充電システム
における第９の実施例を示す斜視図である。第一のケー
ス１２０１と第二のケース１２０２と蝶番１２０３と熱
電時計１２０４と窓１２０５で構成されている。構成は
実施例７で示した構成に熱電時計１２０４の表示を見る
ことが可能なように窓１２０５を設けた構成である。窓
を設けることにより、熱電時計を充電している時でも時
刻が分かる。また、側面から時刻修正の操作も可能であ
る。更に、窓１２０５や第二のケース１２０２をガラス
やプラスチックで構成することでも熱電時計の表示を見
ることも可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
熱発電器を有する電子機器の充電システムにおいては、
充電器の外部からのエネルギーを用いて温度差作成手段
で温度差を作り、この温度差を熱発電器を有する電子機
器に与えることで、温度差の無い環境下でも熱発電器に
発電をさせる事ができる。さらに、熱発電器の低温熱極
と高温熱極に与える熱の温度を測定するか、または熱発
電器の発電量を発電量計測手段で計測して熱源の温度を
温度指示手段と温度制御手段を用いてフィードバックを
かけることで熱発電器の発電の確実性と安定性を向上で
き得る。
【００２８】また、熱源に電気熱変換手段を用いること
で簡単に熱源を得ることができる。さらに、ケースやケ
ースの中に断熱材を使用することで熱の損失を少なくす
ることができ効率が上がる。さらに、充電器と電子機器
が嵌合構造をとることで熱発電器への熱の伝導の損失を
減らす事と、位置決めができるので電子機器をセットし
易くなる。さらに、低温熱源に空気への放熱を利用する
ことで電気回路等の複雑な手段を用いなくても良い。ま
た、熱発電器が温度差のとれない環境下でも外部からの
エネルギーを熱に変換して強制的に温度差を作り出すこ
とで発電が可能となる。
【００２９】電気熱変換手段に熱電半導体素子を使用す
ることで、発熱と冷却を同時に行なうことが可能とな
る。窓を設けることで、充電中でも表示を見ることや操
作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の熱発電器を有する電子機器の充電
システムの第１の実施例を示す構成図
【図２】 本発明の熱発電器を有する電子機器の充電
システムの第２の実施例を示す構成図
【図３】 本発明の熱発電器を有する電子機器の充電
システムの斜視図
【図４】 本発明の熱発電器を有する電子機器の充電
システムの第３の実施例を示す構成図
【図５】 本発明の熱発電器を有する電子機器の一実
施例を表わす電子時計の断面図
【図６】 本発明の電子機器の充電システムの第４の
実施例を示す構成図
【図７】 本発明の電子機器の充電システムの第５の
実施例を示す構成図
【図８】 本発明の電子機器の充電システムの第６の
実施例を示す断面図
【図９】 本発明の電子機器の充電システムの第７の
実施例を示す斜視図
【図１０】 本発明の電子機器の充電システムにおける
第８の実施例を示す断面図
【図１１】 本発明の実施例で用いる熱電半導体素子の
一例の断面図
【図１２】 本発明の電子機器の充電システムにおける
第９の実施例を示す斜視図
【符号の説明】
３０１ ヒートシンク ３０２ ケース ３０３ 高温熱源接続手段 ３０４ 電気熱変換手段 ３０５ 高温熱極接触面 ３０６ 熱電時計との接触面 ３０７ 熱電時計 ３０８ ヒーター ５０１ ムーブメント ５０２ 風防ガラス ５０３ ケース ５０４ 断熱材 ５０５ 熱発電器 ５０７ 裏蓋 ８０１ 熱電半導体素子 ８０２ 第三の接続コネクタ ８０３ 第一の支持板 ８０４ 第四の接続コネクタ ８０５ 第二の支持板 ８０６ 第一の接続コネクタ ８０７ 第二の接続コネクタ ８０８ 熱電時計 ９０１ 第一のケース ９０２ 第二のケース ９０３ 蝶番 ９０４ 熱電時計 １００１ 第一のヒートシンク １００２ 第一の熱電半導体素子 １００３ 第一の接続コネクタ １００４ 熱電時計 １００５ 第二の接続コネクタ １００６ 第二の熱電半導体素子 １００７ 第二のヒートシンク １１０１ 第一のｎ型半導体熱電エレメント １１０２ 第一のｐ型半導体熱電エレメント １１０３ 第二のｎ型半導体熱電エレメント １１０４ 第二のｐ型半導体熱電エレメント １００５ プラス電極 １１０６ 第一の電極 １１０７ 第二の電極 １１０８ 第三の電極 １１０９ マイナス電極 １１１０ 第一の絶縁基板 １１１１ 第二の絶縁基板 １１１２ 電極端子 １２０１ 第一のケース １２０２ 第二のケース １２０３ 蝶番 １２０４ 熱電時計 １２０５ 窓
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｎ 3/00 Ｈ０２Ｎ 3/00 Ａ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度差を利用して発電する熱発電器と前
    記熱発電器で発電した電気を畜電する蓄電手段を有する
    電子機器と前記電子機器に近接または接触して外部より
    温度差を作り出す温度差作成手段を有する事を特徴とす
    る電子機器の充電システム。
  2. 【請求項２】 前記温度差作成手段は高温熱源手段と低
    温熱源手段の一方かまたは両方を有する事を特徴とする
    請求項１記載の電子機器の充電システム。
  3. 【請求項３】 前記高温熱源手段は電気熱変換手段を有
    し、前記低温熱源手段は熱を外部に放熱する放熱手段を
    有することを特徴とする請求項２記載の電子機器の充電
    システム。
  4. 【請求項４】 前記高温熱源手段の温度を測定する高温
    熱源温度測定手段と前記低温熱源手段の温度を測定する
    低温熱源温度測定手段の一方かまたは両方と、高温熱源
    温度測定手段の出力と低温熱源温度測定手段の出力との
    一方かまたは両方を入力して高温熱源手段と低温熱源手
    段との一方または両方の温度を変化させる温度制御手段
    と、前記温度制御手段に前記高温熱源手段と前記低温熱
    源手段との一方かまたは両方の温度を指示する温度指示
    手段とを有することを特徴とする請求項２記載の電子機
    器の充電システム。
  5. 【請求項５】 前記電子機器の発電量を計測する発電量
    計測手段と、発電量計測手段の出力を入力して前記高温
    熱源手段と前記低温熱源手段との一方かまたは両方の温
    度を変化させる温度制御手段と、温度制御手段に前記高
    温熱源手段と前記低温熱源手段との一方かまたは両方の
    温度を指示する温度指示手段とを有することを特徴とす
    る請求項２記載の電子機器の充電システム。
  6. 【請求項６】 前記高温熱源手段で発生した熱を前記電
    子機器の高温熱極へ伝熱する高温熱極接続手段と前記低
    温熱源手段で発生した熱を前記電子機器の低温熱極へ伝
    熱する低温熱極接続手段との一方かまたは両方を有する
    ことを特徴とする請求項２記載の電子機器の充電システ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記高温熱極接続手段と前記低温熱極接
    続手段との一方かまたは両方の一部かまたは全部が金属
    材料で構成されることを特徴とする請求項６記載の電子
    機器の充電システム。
  8. 【請求項８】 前記高温熱極接続手段と前記低温熱極接
    続手段との一方かまたは両方の一部かまたは全部が前記
    電子機器の一部かまたは全部と嵌合構造で構成されるこ
    とを特徴とする請求項６記載の電子機器の充電システ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記熱発電器を有する電子機器の充電シ
    ステムの構成手段の一部または全部を被う断熱手段を有
    する事を特徴とする請求項２記載の電子機器の充電シス
    テム。
  10. 【請求項１０】 熱発電器を有する電子機器の充電シス
    テムの構成手段の一部または全部を被うケースを有する
    事を特徴とする請求項２記載の電子機器の充電システ
    ム。
  11. 【請求項１１】 前記ケースの一部かまたは全部が前記
    断熱手段の一部かまたは全部である事を特徴とする請求
    項１０記載の電子機器の充電システム。
  12. 【請求項１２】 前記ケースが少なくとも二つ以上の部
    分に分かれる構成であることを特徴とする請求項１０記
    載の電子機器の充電システム。
  13. 【請求項１３】 前記ケースにおいて二つ以上の部分に
    分かれているケースを接続するケース接続手段を有する
    ことを特徴とする請求項１２記載の電子機器の充電シス
    テム。
  14. 【請求項１４】 前記高温熱源手段かまたは前記低温熱
    源手段が、電気熱変換手段である事を特徴とする請求項
    ２記載の電子機器の充電システム。
  15. 【請求項１５】 前記電気熱変換手段が少なくとも１対
    のｎ型半導体熱電エレメントとｐ型半導体熱電エレメン
    トで構成する熱電半導体素子を有する事を特徴とする請
    求項１４記載の電子機器の充電システム。
  16. 【請求項１６】 前記高温熱源手段と高温熱極接続手段
    と前記低温熱源手段と低温熱極接続手段とのいずれかま
    たは全てを固定または支持する支持手段を有する事を特
    徴とする請求項６記載の電子機器の充電システム。
  17. 【請求項１７】 前記支持手段が高温熱極接続手段また
    は低温熱極接続手段を兼ねる構成である事を特徴とする
    請求項１６記載の電子機器の充電システム。
  18. 【請求項１８】 前記ケースが前記支持手段の一部かま
    たは全部を含む構成である事を特徴とする請求項１０記
    載の電子機器の充電システム。
  19. 【請求項１９】 前記高温熱源手段と前記低温熱源手段
    の一方かまたは両方に外部へ熱を伝熱する放熱手段を有
    する事を特徴とする請求項２記載の電子機器の充電シス
    テム。
  20. 【請求項２０】 前記高温熱源手段と前記低温熱源手段
    の一方かまたは両方に少なくとも１対のｎ型半導体熱電
    エレメントとｐ型半導体熱電エレメントで構成する熱電
    半導体素子を有する事を特徴とする請求項１９記載の電
    子機器の充電システム。
  21. 【請求項２１】 前記放熱手段が外気に熱を放熱するヒ
    ートシンクである事を特徴とする請求項１９記載の電子
    機器の充電システム。
  22. 【請求項２２】 電子機器の充電システムの外部から電
    子機器の表示の一部または全部が見える構成である事を
    特徴とする請求項２記載の電子機器の充電システム。
  23. 【請求項２３】 電子機器の充電システムの一部に透明
    部材を使用した構成である事を特徴とする請求項２記載
    の電子機器の充電システム。
  24. 【請求項２４】 外部から電子機器の表示の一部または
    全部が見ことの可能な少なくとも1つ以上の窓がある構
    成である事を特徴とする請求項２２記載の電子機器の充
    電システム。
  25. 【請求項２５】 電子機器の充電システムの外部から電
    子機器の操作が可能な構成である事を特徴とする請求項
    ２記載の電子機器の充電システム。
  26. 【請求項２６】 外部から電子機器の操作が可能な少な
    くとも1つ以上の窓がある構成である事を特徴とする請
    求項２５記載の電子機器の充電システム。
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