(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントとが複数個直列に接続されてなる熱電素子モジュールと、
前記熱電素子モジュールにより発電され、昇圧回路により昇圧された電力を蓄電する二次電池と、
前記熱電素子モジュールの発電電圧に応じて前記熱電素子モジュールから電子機器、二次電池、または二次電池から電子機器に電力を振り分ける制御回路と、
前記熱電素子モジュールの発電状態を表示する表示部と、
前記表示部に発電状態を表示する表示切替信号を送る表示切替スイッチと、
前記熱電素子モジュールの発電状態の表示を制御する表示駆動回路と、からなる熱発電電子機器において、
前記制御回路は、前記表示切替スイッチからの前記表示切替信号を受けた時、前記昇圧回路回路から前記電子機器あるいは前記二次電池に繋がった電流経路を切り離し、前記昇圧回路と前記表示駆動回路とを接続し、前記電子機器は前記二次電池から電力をもっぱら供給されることを特徴とする熱発電電子機器。
【請求項２】
前記制御回路と前記表示駆動回路との間に前記昇圧回路により昇圧された電力を蓄え、前記表示駆動回路のみに電力を供給する表示補助コンデンサが更に設けられた請求項1記載の熱発電電子機器。
【請求項３】
前記昇圧回路は、前記熱電素子モジュールの発電電圧に応じて昇圧倍数を可変し、昇圧する請求項1記載の熱発電電子機器。
【請求項４】
前記表示部が針を備える時計ムーブメントであり、前記電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路を備えるとともに、前記熱電素子モジュールの発電状態を、針の運針で表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の熱発電電子機器。
【請求項５】
前記電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路と電圧検出回路とを備えるとともに、前記熱電素子モジュールの発電状態を、前記針の運針ステップ数で表示することを特徴とする請求項４に記載の熱発電電子機器。
【請求項６】
前記電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路と電圧検出回路とを備えるとともに、前記熱電素子モジュールの発電状態を、前記針の運針速度で表示することを特徴とする請求項４に記載の熱発電電子機器。
【請求項７】
前記表示部が液晶や発光素子で構成されたデジタル表示部であり、前記熱電素子モジュールの発電状態を前記表示部にデジタル表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の熱発電電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱電素子モジュールを備えた熱発電電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱発電電子機器は、熱電素子モジュール、昇圧回路、二次電池、電子機器から構成されていた。熱電素子モジュールはＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントを交互に直列接続して構成され、熱電素子モジュールの吸熱板と放熱板の温度差で発電していた。昇圧回路は熱電素子モジュールで発電した電力をコイル、あるいはコンデンサを用いて昇圧していた。二次電池は昇圧回路で昇圧された電力を畜電し、電子機器に電力を供給していた。電子機器は、蓄えられた二次電池の電力を用いて動作していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱発電電子機器においては、熱電素子モジュールは放熱板と吸熱板の温度差で発電するため、わずかな環境変化でも発電することができなくなる。そのため、二次電池の残量が少なくなって警告が表示されても、周囲の環境状況によってはすぐに発電することができない。しかし、使用者は発電が不可能な環境状況であることを知ることができないという課題があった。
【０００４】
さらに、電子機器は電力を二次電池から供給されているので、熱電素子モジュールの発電が行われていなくても電子機器の機能は動き続けることができる。そのため、使用者は発電が行われているか、いないかを確認することができなかった。そして、発電していない状態で使用を続けていると、二次電池の電力がなくなり、熱発電電子機器が作動しなくなるという恐れがあった。
【０００５】
また、熱電素子モジュールの発電状態をレベル表示する場合でも、レベル表示する針、あるいはグラフィックがレベルを指し示した後、二次電池の電力がなくなると、そのレベルを示した状態で静止してしまうため、熱発電モジュールが発電し続けているかを使用者が実感することができないという課題があった。
また、電子機器が時刻情報演算回路であり、表示部が針で構成される時計ムーブメントの場合、熱電素子モジュールの発電状態を針で指し示すと、時刻表示ができなくなり、発電状態表示後、正確な時刻に針を合わせ直さなければいけないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、熱電素子モジュールの発電状態を検出し、使用者に発電状況を視覚的に表示する熱発電電子機器を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱発電電子機器は、  ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが複数個直列に接続されてなる熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールにより発電された電力を蓄電する二次電池と、熱電素子モジュールの発電電圧に応じて電力を電子機器あるいは二次電池に、または二次電池から電子機器に電力を振り分ける制御回路と、熱電素子モジュールの発電状態を表示する表示部と、表示部に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチと、熱電素子モジュールの発電状態の表示を制御する表示駆動回路と、を備える。
そのため、制御回路に表示切替スイッチから発電状態表示の信号が入力されると、制御回路は熱電素子モジュールと二次電池、電子機器の接続を切り、熱電素子モジュールと表示駆動回路を接続する。これにより、熱電素子モジュールで発電された電力が表示駆動回路で検出され、表示部に発電状態を表示する。
【０００８】
あるいは、本発明の熱発電電子機器は、  ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが複数個直列に接続されてなる熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールの発電電圧に応じて電子機器、二次電池、または二次電池から電子機器に電力を振り分ける制御回路と、熱電素子モジュールで発電された電力を蓄電する二次電池と、熱電素子モジュールの発電状態を表示する表示部と、表示部に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチと、熱電素子モジュールの発電状態を表示させる電力を蓄える表示補助コンデンサと、表示部を駆動する表示駆動回路と、を備えている。
【０００９】
そのため、制御回路に表示切替スイッチから発電状態表示の信号が入力されると、制御回路は熱電素子モジュールと二次電池、電子機器の接続を切り、熱電素子モジュールと表示補助コンデンサを接続する。これにより、熱電素子モジュールで発電された電力が表示補助コンデンサだけに蓄えられ、表示補助コンデンサに蓄えられた電力を用いて表示駆動回路を動作させ、表示部に発電状態を表示する。
【００１０】
また、本発明の熱発電電子機器は、  ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが複数個直列に接続されてなる熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールの発電電圧に応じて昇圧倍数を可変し昇圧する昇圧回路と、  昇圧された電力値に応じて電子機器、二次電池、または二次電池から電子機器に電力を振り分ける制御回路と、昇圧された電力を蓄電し、電子機器に電力を供給する二次電池と、熱電素子モジュールの発電状態を、昇圧回路から送られてくる信号を基に演算する表示演算駆動回路と、熱電素子モジュールの発電状態を表示する表示部と、表示部に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチと、を備えている。
【００１１】
そのため、表示演算駆動回路に表示切替スイッチから発電状態表示の信号が入力されると、表示演算駆動回路は昇圧回路から昇圧段数信号、制御回路から電流経路信号を受け取る。そして、昇圧段数信号、電流経路信号から熱電素子モジュールの発電電力を演算し、演算された発電状態を表示部に表示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。  ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが複数個直列に接続されている熱電素子モジュール１と、熱電素子モジュール１の発電電圧に応じて発電された電力を電子機器４または二次電池５に振り分け、あるいは、二次電池５の電力を電子機器４に振り分ける制御回路３と、熱電素子モジュール１で発電された電力を蓄電し、電子機器４に供給する二次電池５と、表示部９の表示に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチ６と、熱電素子モジュール１の発電状態の表示をドライブする表示駆動回路８と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９から構成される。そのため、制御回路３に表示切替スイッチ６から発電状況表示の信号が入力されると、制御回路３は熱電素子モジュール１と二次電池５、電子機器４の接続を切り、熱電素子モジュール１と表示駆動回路８を接続する。これにより、熱電モジュールで発電された電力を表示駆動回路８で検出し、表示部９に発電状態を表示する。以上のようにすることで、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板に温度差ができた瞬間に、発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００１３】
さらに、図２に示す本発明の実施の別の形態では、  ＰＮ接合されたＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが複数個直列に接続されている熱電素子モジュール１と、熱電素子モジュール１の発電電圧に応じて電子機器４、二次電池５、または二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける制御回路３と、熱電素子モジュールで発電された電力を蓄電し、電子機器４に供給する二次電池５と、表示部９の表示に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチ６と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示させる電力を蓄える表示補助コンデンサ７と、熱電素子モジュール１の発電状態の表示をドライブする表示駆動回路８と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９から構成される。そのため、制御回路３に表示切替スイッチ６から発電状況表示の信号が入力されると、制御回路３は熱電素子モジュール１と二次電池５、電子機器４の接続を切り、熱電素子モジュール１と表示補助コンデンサ７を接続する。これにより、熱電モジュールで発電された電力が表示補助コンデンサ７だけに蓄えられる。そして、表示補助コンデンサ７に蓄えられた電力を用いて表示駆動回路８を動作させ、表示部９に発電状態を表示する。以上のようにすることで、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板に温度差ができた瞬間に発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００１４】
さらに、本発明の別の形態では、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている熱電素子モジュールと、熱電素子モジュールの発電電圧に応じて昇圧倍数を可変し、昇圧する昇圧回路と、昇圧された電力値に応じて電子機器、二次電池、または二次電池から電子機器に電力を振り分ける制御回路と、昇圧された電力を蓄電し、電子機器に電力を供給するする二次電池と、表示部に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチと、熱電素子モジュールの発電状態を演算し、表示をドライブする表示演算駆動回路と、熱電素子モジュールの発電状態を表示する表示部を備えている。このため、表示演算駆動回路に表示切替スイッチから発電状態表示の信号が入力されると、表示演算駆動回路は昇圧回路から昇圧段数信号、制御回路から電流経路信号を受け取る。そして、昇圧段数信号、電流経路信号から熱電モジュールの発電状態を演算し、演算された発電状態を表示部に表示する。以上のことにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュールが発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器を作動させる起電力を常に得ることができる。また、発電状態を表示している場合でも、昇圧された熱電素子モジュールの起電力は、電子機器や二次電池の充電に振り分けられるため、電子機器は動作を続けることが可能となり、発電した電力の効率向上が図られるという効果がある。
【００１５】
さらに、表示部が、時針、分針、秒針からなる時計ムーブメントであり、電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路から構成され、熱電素子モジュールの発電状態を、秒針の運針で表示する。このため、熱電素子モジュールの吸熱板と放熱板に温度差ができ、熱電素子モジュールの発電された電圧が駆動電圧に達した瞬間に発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。また、熱発電が行われ、発電の電圧が時計モジュール駆動電圧以上である間、秒針が運針するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００１６】
また、表示部が、時針、分針、秒針からなる時計ムーブメントであり、電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路と電圧検出回路から構成され、熱電素子モジュールの発電状態を、秒針の運針ステップ数で表示する。このため、熱発電が行われている間、秒針が運針するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、運針ステップ数で熱電素子モジュールの発電量を示すので、使用者に注意を促し、常に必要レベルの起電力を得ることができる。
【００１７】
さらに、表示部が、針で構成される時計ムーブメントであり、電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路と電圧検出回路から構成され、熱電素子モジュールの発電状態を、針の運針速度で表示する。このため、熱発電が行われている間、針が回転するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、運針速度で熱電モジュールの発電量を示すので、使用者に注意を促して、常に必要レベルの起電力を得ることができるという効果がある。
【００１８】
また、表示部が、針で構成される時計ムーブメントであり、電子機器が時刻情報演算回路と針駆動回路から構成され、熱電素子モジュールの発電状態を、針でレベル表示する。このため、熱発電が行われている間、針がレベル表示しているので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、レベル表示により使用者に注意を促して、常に必要レベルの起電力を得ることができるという効果がある。
【００１９】
また、表示部が、液晶や発光素子からなるデジタル表示部であり、熱電素子モジュールの発電状態を、液晶や発光素子表示部にレベル表示する。このため、熱発電が行われている間、表示部に発電状態をレベル表示しているので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、レベル表示により使用者に注意を促して、常に必要レベルの起電力を得ることができるという効果がある。
【００２０】
また、電子機器に時刻カウンタ記憶回路を付加した構成にする。これにより、針または、液晶や発光素子からなるデジタル表示部で発電量を表示している間の時刻を記憶しておき、発電状態表示終了後、針またはデジタル時刻表示を正確な時刻に戻すことができる。以上のことより、発電量表示後も正確な時刻表示が行え、発電量表示終了後の度に時刻を合わせるという必要がなくなる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図３は本発明の熱発電電子機器の第１実施例のシステムブロック図である。
熱電素子モジュール１は、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている。二枚の基板は、それぞれ吸熱板と放熱板であり、この吸熱板と放熱板の間に温度差が生じた場合、熱電素子モジュール１は起電力を発生する。
【００２２】
昇圧回路２は、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧する回路で、コンデンサとトランジスタで組み合わせたチャージポンプ方式やスイッチドキャパシタ方式、あるいは、コイル昇圧方式で構成される。さらに、本発明の昇圧回路２では、昇圧回路２に入力される電圧に応じて昇圧倍数が可変し、昇圧回路２の出力電圧が、常にほぼ一定となるように動作する。本実施例では、昇圧倍数を１、２、４、８、１６倍の５段可変とし、昇圧回路２の出力電圧が１．６Ｖとなるように昇圧倍数が選ばれている。
【００２３】
表示切替スイッチ６は、表示部９に発電状態を表示するために信号を制御回路３に送るスイッチである。
制御回路３は、スイッチング素子、コンパレータから構成され、昇圧回路２で昇圧された電力に応じて、電子機器４に、二次電池５に、あるいは、二次電池５から電子機器４に、電力を振り分ける回路である。昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合には、昇圧された電力を電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合には電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合には、二次電池５から電子機器４に電力を流す構成になっている。また、制御回路３は、表示切替スイッチ６からの信号により表示駆動回路８にも電力を振り分ける。
【００２４】
二次電池５は、昇圧回路２で昇圧された電力を蓄え、必要なとき、電子機器４に電力を送る機能を持つ。
表示駆動回路８は、表示部９に熱電素子モジュール１の発電状態を表示するための駆動回路であり、熱電素子モジュール１の発電電圧を検出して表示部９に発電状態を表示する。ここで、表示駆動回路８の電源は二次電池５から取り出される。表示部９は、発電状態を表示する部分であり、表示駆動回路８から信号を受けて表示する。この表示部９は、電子機器４の機能表示や操作パネルと兼ねていることもある。
【００２５】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。ここで、昇圧回路２は最高１６倍昇圧までなので、熱電素子モジュール１の発電が０．１Ｖ以下では１．６Ｖに満たない。制御回路３では、昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合、昇圧された電力は電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合は電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から電子機器４に電力を流す動作を行う。このような制御シーケンスにより、電子機器４には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は、制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から電子機器４あるいは二次電池５につながった電流経路を切り離し、昇圧回路２と表示駆動回路８を接続する。この時、電子機器４は二次電池５から電力を供給される。また、表示切替スイッチ６が機械式スイッチの場合、制御回路３の前記切替動作は物理的に行われる。表示駆動回路８では、熱電素子モジュール１の発電電圧を検出し、その値から熱電素子モジュール１の発電状態を判断し、表示部９に発電状態を示す表示を行う。ここで、熱電素子モジュール１の発電状態を検出する時に熱電素子モジュール１と電子機器４、二次電池５を接続したままの状態でいると、発電した電力が電子機器４や二次電池５に流れてしまい、正確な発電状態を検出することができない。そのため、上記のように制御回路３を設けて、検出のときだけ、表示駆動回路８に発電、昇圧後の電力を供給する。
【００２６】
ここで例えば、表示部９に供給電力に応じて発光量の違う発光素子を用いた場合を考える。表示駆動回路８で検出された熱電素子モジュール１の電圧から発電量がわかり、発電量に応じた電力を発光素子に供給する。発電力が少ない場合は発光素子に供給する電力を少なくし、発電量が多い場合は発光素子に供給する電力を多くする。これにより、発光の強弱で発電量を判断するという方法をとる。
【００２７】
また、この表示駆動回路８は熱電素子モジュール１の出力電圧を直接検出するため、熱電素子モジュール１の発電状態を大きく反映することができる。表示部９は、針で発電量を指示するもの、あるいは、数値を表示するもの、あるいは、ＬＥＤ等で発電量のレベルを表示するもの、発電量を針やＬＥＤの動きで表現するもの等が考えられる。
【００２８】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示して使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができた瞬間、つまり、発電を始めた瞬間に発電していることを表示部９に表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
（実施例２）
図４は本発明の熱発電電子機器の第２実施例のシステムブロック図である。
熱電素子モジュール１は、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている。二枚の基板は、それぞれ吸熱板と放熱板であり、この吸熱板と放熱板の間に温度差が生じた場合、熱電素子モジュール１は起電力を発生する。昇圧回路２は、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧する回路で、コンデンサとトランジスタで組み合わせたチャージポンプ方式やスイッチドキャパシタ方式、あるいは、コイル昇圧方式で構成される。さらに、本発明の昇圧回路２は、昇圧回路２入力の電圧に応じて、昇圧倍数を可変にし、常に昇圧回路２出力電圧は、ほぼ一定となるように動作する。本実施例では、昇圧倍数を１、２、４、８、１６倍の５段可変とし、昇圧回路２出力電圧が１．６Ｖとなるように昇圧倍数が選ばれている。表示切替スイッチ６は、表示部９に発電状態を表示するために信号を制御回路３に送るスイッチである。制御回路３は、スイッチング素子、コンパレータから構成され、昇圧回路２で昇圧された電力に応じて、電子機器４、二次電池５、あるいは二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける回路である。昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合、昇圧された電力は電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合は電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から電子機器４に電力を流す構成になっている。制御回路３は、表示切替スイッチ６からの信号により表示補助コンデンサ７にも電力を振り分ける。二次電池５は、昇圧回路２で昇圧された電力を蓄え、必要なとき電子機器４に電力を送る機能を持つ。
【００２９】
表示補助コンデンサ７は、熱電素子モジュール１で発電し、昇圧回路２で昇圧された電力を蓄え、表示駆動回路８のみに電力を供給するコンデンサである。表示駆動回路８は、表示部９に熱電素子モジュール１の発電状態を表示する駆動回路であり、表示駆動回路８の電源は表示補助コンデンサ７から取り出す。表示部９は、発電状態を表示する部分であり、表示駆動回路８から信号を受けて表示する。この表示部９は、電子機器４の機能表示や操作パネルと兼ねていることもある。
【００３０】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。ここで、昇圧回路２は最高１６倍昇圧までなので、熱電素子モジュール１の発電が０．１Ｖ以下では１．６Ｖに満たない。制御回路３では、昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合、昇圧された電力は電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合は電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から電子機器４に電力を流す動作を行う。このような制御シーケンスにより、電子機器４には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は、制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から電子機器４あるいは二次電池５につながった電流経路を切り離し、昇圧回路２と表示補助コンデンサ７を接続する。この時、電子機器４には二次電池５から電力が供給される。また、表示切替スイッチ６が機械式スイッチの場合、制御回路３の前記切替動作は物理的に行われる。表示補助コンデンサ７は昇圧回路２からの電力を蓄え、表示駆動回路８に供給する。表示駆動回路８では、表示補助コンデンサ７に蓄えられた電力と表示駆動回路８で使用する電力の相関関係から熱電素子モジュール１の発電状態を判断し、表示部９に発電状態を示す表示を行う。表示部９は、発電量を針で指示するもの、発電量を数値で表示するもの、発電量のレベルをＬＥＤ等で表示するもの、あるいは、発電量を針やＬＥＤの動きで表現するもの等が考えられる。
【００３１】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができた瞬間、つまり、発電を始めた瞬間に発電していることを表示部９に表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
（実施例３）
図５は本発明の熱発電電子機器の第３実施例のブロック図である。
熱電素子モジュール１は、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている。二枚の基板は、それぞれ吸熱板と放熱板であり、この吸熱板と放熱板の間に温度差が生じた場合、熱電素子モジュール１は起電力を発生する。昇圧回路２は、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧する回路で、コンデンサとトランジスタで組み合わせたチャージポンプ方式やスイッチドキャパシタ方式、あるいは、コイル昇圧方式で構成される。さらに、本発明の昇圧回路２は、昇圧回路２へ入力する電圧に応じて昇圧倍数を可変にし、常に昇圧回路２の出力電圧は、ほぼ一定となるように動作する。本実施例では、昇圧回路２出力電圧が１．６Ｖとなるように５段階昇圧倍数が選ばれている。表示切替スイッチ６は、表示部９に発電状態を表示するために信号を制御回路３に送るスイッチである。制御回路３は、スイッチング素子、コンパレータから構成され、昇圧回路２で昇圧された電力に応じて、電子機器４、二次電池５、あるいは二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける回路である。昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合、昇圧された電力は電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合は電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から電子機器４に電力を流す構成になっている。二次電池５は、昇圧回路２で昇圧された電力を蓄え、必要なとき、電子機器４に電力を送る機能を持つ。
【００３２】
表示演算駆動回路２７は、昇圧回路２から昇圧段数情報を、制御回路３から電流経路情報を受け取り、熱電素子モジュール１の発電電力を計算し、表示部９に発電状態情報を送る。表示部９は発電状態を表示する部分であり、表示演算駆動回路２７から信号を受けて表示する。この表示部９は電子機器４の機能表示や操作パネルと兼ねていることもある。
【００３３】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３は、昇圧された電力が１．２Ｖから１．６Ｖの場合には昇圧された電力を電子機器４に流す。１．６Ｖ以上の場合には電子機器４と二次電池５の両方に電力を流す。そして、１．２Ｖより低い場合には二次電池５から電子機器４に電力を流す動作を行う。このような制御シーケンスにより、電子機器４には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は、表示演算駆動回路２７に信号を送る。信号を受けた表示演算駆動回路２７は、昇圧回路２から昇圧段数情報、制御回路３から電流経路情報を受け取る。昇圧回路２は熱電素子モジュール１の出力電圧に応じて昇圧段数を決めているので、昇圧段数情報から熱電素子モジュール１の発電状態が分かる。また、制御回路３は、昇圧後の電圧により、電子機器４、二次電池５への電力の振り分けを行っているので、電流経路情報からは昇圧後の発電量が分かる。以上の２つの情報から熱電素子モジュール１の発電量を算出する。表示演算駆動回路２７は、算出された発電量を表示するための信号に変換して表示部９に送る。表示部９としては、発電量を針で指示するもの、発電量を数値で表示するもの、発電量のレベルをＬＥＤ等で表示するもの、あるいは、発電量を針やＬＥＤの動きで表現するもの、等が考えられる。
【００３４】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、発電状態を表示している間でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は電子機器４や二次電池５の充電に振り分けられるため、電子機器４は動作を続けることが可能となり、発電した電力を無駄にせず、効率向上が図られるという効果がある。
（実施例４）
図６は本発明の熱発電電子機器の第４実施例のシステムブロック図である。
【００３５】
本発明の第４実施例では、第２実施例の電子機器４が時刻情報演算回路１１であり、表示駆動回路８がモータドライバ１２、モータ１３、輪列１４から構成され、表示部９が時針２２、分針２１、秒針２３から構成された針１５である場合について説明する。なお、本実施例の発電状態表示方法は、第１、３実施例のシステムでも適用が可能である。図７に、本実施例の表示部９の外観図を示す。ここで、本実施例の熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３、表示補助コンデンサ７は、第２実施例と同じ機能を有する。表示切替スイッチ６には図７に示すボタンスイッチが用いられることが多いが、表示切替スイッチとして時計のリューズ２４を用い、リューズ２４を引き出すことで機械式スイッチが働く方法を採用することもできる。この場合、リューズ２４を引き出すことで、物理的に二次電池５の電流経路を断ち、昇圧回路２、表示補助コンデンサ７、時刻情報演算回路１１を接続する。時刻情報演算回路１１は、水晶発振回路から分周したパルスをもとに時刻をカウントし、モータドライバ１２に１秒間隔でパルス信号を送る。モータドライバ１２はトランジスタから構成され、時刻情報演算回路１１から送られたパルス信号に基づいてモータ１３をドライブする。モータ１３はステッピングモータ１３で構成され、輪列１４を回転させる。輪列１４はステッピングモータ１３の回転を受けて、時針２２、分針２１、秒針２３を回転させる。
【００３６】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３では、昇圧された電力が１．２から１．６Ｖの場合、昇圧された電力は時刻情報演算回路１１に流し、時計を運針させる。１．６Ｖ以上の場合は時刻情報演算回路１１と二次電池５の両方に電力を流し、時計を運針させる。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から時刻情報演算回路１１に電力を流し、時計を運針させる動作を行う。このような制御シーケンスにより、時計情報演算回路には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から二次電池５、及び二次電池５から時刻情報演算回路１１の電流経路を切り離し、昇圧回路２と表示補助コンデンサ７、表示補助コンデンサ７と時刻情報演算回路１１を接続する。表示補助コンデンサ７は昇圧回路２からの電力を蓄え、時刻情報演算回路１１に供給する。時刻情報演算回路１１では、表示補助コンデンサ７に蓄えられた電力で水晶発振回路を駆動させ、時刻をカウントし、１秒間隔パルス信号をモータドライバ１２に送り、モータ１３、輪列１４を介して秒針２３を１秒運針させる。時刻情報演算回路１１、モータドライバ１２、モータ１３、輪列１４、秒針２３は、表示補助コンデンサ７に電力が入力され、時計モジュールが駆動可能な電圧である１．２Ｖに達した瞬間に秒針２３が動作するので、熱電素子モジュール１の発電状態を大きく反映することができる。発電状態が悪いと、秒針２３は運針することができないので、使用者は、熱電素子モジュール１が発電不十分であることも知ることができる。
【００３７】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができ、昇圧した電圧が時計モジュール駆動電圧に達した瞬間、秒針２３が運針し始めるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。また、熱発電が行われ、昇圧後の電圧が駆動電圧以上である間、秒針２３が運針し続けるので、熱電素子モジュール１が発電し続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。
（実施例５）
図８は本発明の熱発電電子機器の第５実施例のブロック図である。
【００３８】
本発明の第５実施例では、第２実施例の電子機器４が時刻情報演算回路１１と電圧検出回路２５で構成され、表示駆動回路８がモータドライバ１２、モータ１３、輪列１４から構成され、表示部９は時針２２、分針２１、秒針２３から構成された針１５を備えている。なお、本実施例の発電状態表示方法は、第１、及び第３の実施例のシステムでも適用が可能である。本実施例の熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３、表示補助コンデンサ７、モータドライバ１２、モータ１３、輪列１４、針１５は、第４実施例と同じ機能を有する。電圧検出回路２５は、表示補助コンデンサ７の電圧をモニターし、時刻情報演算回路１１に表示補助コンデンサ７の電圧情報信号を送る。
【００３９】
時刻情報演算回路１１は、表示部９に時刻情報を表示するモードの場合、水晶発振回路から分周したパルスをもとに時刻をカウントし、モータドライバ１２に１秒間隔でパルス信号を送る。そして、表示部９に発電状態を表示するモードにした場合、電圧検出回路２５から受けた電圧情報信号を基に、モータドライバ１２に電圧情報信号に応じたパルス信号を送る。
【００４０】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３では、昇圧された電力が１．２から１．６Ｖの場合に昇圧された電力を時刻情報演算回路１１に流し、時計を運針させる。１．６Ｖ以上の場合は時刻情報演算回路１１と二次電池５の両方に電力を流し、時計を運針させる。そして、１．２Ｖより低い場合は二次電池５から時刻情報演算回路１１に電力を流し、時計を運針させる動作を行う。このような制御シーケンスにより、時計情報演算回路には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は、制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から二次電池５、あるいは二次電池５から時刻情報演算回路１１の電流経路を切り離し、昇圧回路２と表示補助コンデンサ７、表示補助コンデンサ７と時刻情報演算回路１１を接続する。表示補助コンデンサ７は昇圧回路２からの電力を蓄え、時刻情報演算回路１１に供給する。電圧検出回路２５は表示補助コンデンサ７の電圧をモニターし、電圧情報信号を時刻情報演算回路１１に送る。時刻情報演算回路１１では、水晶発振回路から分周した１秒間隔パルス信号と電圧情報信号から表示補助コンデンサ７の電圧に応じたパルス信号を作り出す。図９（ａ）は水晶発振回路から分周した１秒間隔パルス、図９（ｂ）は表示補助コンデンサ７の電圧が１．２Ｖから１．６Ｖである時にモータドライバ１２へ送られる２秒間隔パルス信号、図９（ｃ）は表示補助コンデンサ７の電圧が１．６Ｖ以上である時にモータドライバ１２に送られる１秒間隔パルス信号、である。熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧が１．２Ｖ以下の場合には時計情報演算回路１１及びモータ１３等は駆動できないので、秒針２３は運針しない。熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧が１．２Ｖから１．６Ｖの場合には時刻情報演算回路１１は図９（ｂ）のパルス信号をモータドライバ１２に送り、秒針２３は２秒運針する。熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧が１．６Ｖ以上の時には時刻情報演算回路１１は図９（ｃ）のパルス信号をモータドライバ１２に送り、秒針２３は１秒運針する。以上のような動作原理のため、時刻情報演算回路１１、モータドライバ１２、モータ１３、輪列１４、秒針２３は、表示補助コンデンサ７に電力が入力され、時計モジュールを駆動可能な電圧である１．２Ｖに達した瞬間に秒針２３が動作し、さらに熱電素子モジュール１の発電状態により、秒針２３の運針ステップ数が異なるので、使用者は熱電素子モジュール１の発電量を把握することができる。
【００４１】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができ、昇圧した電圧が駆動電圧に達した瞬間に秒針２３が運針し始めるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えることができるという効果がある。また、熱発電が行われ、昇圧後の電圧が駆動電圧以上である間、秒針２３が運針し続けるので、熱電素子モジュール１が発電し続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧に応じて秒針２３の運針ステップ数が異なることで、使用者に熱電素子モジュール１の発電量を把握させる効果がある。
（実施例６）
本発明の熱発電電子機器の第６実施例のブロック図を図１０に示す。この第６実施例では、第１実施例の電子機器４が時刻情報演算回路１１と電圧検出回路２５で構成され、表示駆動回路８がモータドライバ１２、モータ１３、輪列１４から構成され、表示部９が時針２２、分針２１、秒針２３からなる針１５で構成されている。なお、本実施例の発電状態表示方法は、第２、３実施例のシステムでも適用が可能である。本実施例６の熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３、モータドライバ１２、モータ１３、輪列１４、針１５は、第４実施例と同じ機能を有する。電圧検出回路２５は、昇圧回路２の出力電圧をモニターし、時刻情報演算回路１１に昇圧回路２の出力電圧の情報信号を送る。時刻情報演算回路１１は、表示部９に時刻情報を表示するモードの場合、水晶発振回路から分周したパルスをもとに時刻をカウントし、モータドライバ１２に１秒間隔でパルス信号を送る。そして、表示部９に発電状態を表示するモードにした場合、電圧検出回路２５から受けた電圧情報信号を基に、モータドライバ１２に電圧情報信号に応じたパルス信号を送る。
【００４２】
本発明の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３では、昇圧された電力が１．２から１．６Ｖの場合、昇圧された電力は時刻情報演算回路１１に流し、時計を運針させる。１．６Ｖ以上の場合は時刻情報演算回路１１と二次電池５の両方に電力を流し、時計を運針させる。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から時刻情報演算回路１１に電力を流し、時計を運針させる動作を行う。このような制御シーケンスにより、時計情報演算回路には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から二次電池５、あるいは二次電池５から時刻情報演算回路１１の電流経路を切り離し、昇圧回路２と電圧検出回路２５、時刻情報演算回路１１を接続する。
【００４３】
電圧検出回路２５は昇圧回路２の出力電圧をモニターし、５段階の電圧を検出して、電圧情報信号を時刻情報演算回路１１に送る。時刻情報演算回路１１では、水晶発振回路から分周したパルス信号と電圧情報信号から、表示補助コンデンサ７の５段階の電圧に応じたパルス信号を作り出す。図１１（ａ）は昇圧回路２の出力電圧が１．２Ｖから１．３５Ｖである時にモータドライバ１２に送られる１秒間隔パルスであり、図１１（ｂ）は昇圧回路２の出力電圧が１．３５Ｖから１．５Ｖである時にモータドライバ１２に送られる０．５秒間隔パルス信号で、図１１（ｃ）は昇圧回路２の出力電圧が１．５Ｖから１．６５Ｖである時にモータドライバ１２に送られる０．２５秒間隔パルス信号、図１１（ｄ）は昇圧回路２の出力電圧が１．６５Ｖ以上である時にモータドライバ１２に送られる０．１２５秒間隔パルス信号である。熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧が１．２Ｖ以下の場合には、時計情報演算回路１１、モータ１３等は駆動できないので、秒針２３は運針しない。モータ１３は表示補助コンデンサ７の電圧に応じた前記パルス信号を受けて、秒針２３を運針させる。以上のような動作原理のため、時刻情報演算回路１１、モータドライバ１２、モータ１３、輪列１４、秒針２３は、昇圧回路２の出力電圧が、時計モジュール駆動可能な電圧である１．２Ｖに達した瞬間に秒針２３が動作し、さらに熱電素子モジュール１の発電状態により、秒針２３の回転速度が、熱電素子モジュール１の発電量が大きい場合は速く、少ない場合は１秒運針となるので、使用者は熱電素子モジュール１の発電量を把握することができる。
【００４４】
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができ、昇圧した電圧が駆動電圧に達した瞬間、秒針２３が運針し始めるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。また、熱発電が行われ、昇圧後の電圧が駆動電圧以上である間、秒針２３が運針し続けるので、熱電素子モジュール１が発電し続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧に応じて秒針２３の運針回転速度が異なることで、使用者に熱電素子モジュール１の発電量を把握させる効果がある。
（実施例７）
本発明の熱発電電子機器の第７実施例のブロック図を図１２に示す。
【００４５】
本発明の第７実施例では、第３実施例の電子機器４が時刻情報演算回路１１と針駆動回路２８で構成されている。図１２に示すように表示駆動回路８はモータドライバ１２、モータ１３、輪列１４から構成され、表示部９は時針２２、分針２１、及び秒針２３からなる針１５で構成されている。なお、本実施例の発電状態表示方法は、第１、２実施例のシステムでも適用が可能である。図１３に、本実施例の表示部９の外観図を示す。図１３（ａ）は発電量表示を秒針２３が行った場合、図１３（ｂ）は発電量表示を分針２１が行った場合である。本実施例における熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３及び表示演算駆動回路２７は、第３実施例と同じ機能を有する。表示切替スイッチ６は、図１３に示すボタンスイッチが用いられることが多いが、時計のリューズ２４を用い、リューズ２４を引き出すことで機械式スイッチが働き、表示演算駆動回路２７に信号を送る方法を採用することもできる。時刻情報演算回路１１は、水晶発振回路から分周したパルスをもとに時刻をカウントし、モータドライバ１２に１秒間隔でパルス信号を送る。針駆動回路２８は、表示切替スイッチ６で発電状態を表示するモードにした場合、時刻情報演算回路１１でカウントされていた時刻情報の表示がくるってしまうのを防ぐためのものである。
【００４６】
この回路は、発電状態表示モードが解除された時、時刻情報演算回路１１でカウントされていた時刻に針位置を合わせる信号を、表示演算駆動回路２７を通してモータドライバ１２に送る機能を備えている。モータドライバ１２はトランジスタから構成され、時刻情報演算回路１１、表示演算駆動回路２７、針駆動回路２８から送られたパルス信号に基づいてモータ１３をドライブする。モータ１３は、ステッピングモータで構成され、輪列１４を回転させる。輪列１４はステッピングモータの回転を受けて、時針２２、分針２１及び秒針２３を回転させる。
【００４７】
本発明の動作原理は、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は表示演算駆動回路２７と針駆動回路２８に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた表示演算駆動回路２７は、昇圧回路２から昇圧段数情報、制御回路３から電流経路情報を受け取る。昇圧回路２は熱電素子モジュール１の出力電圧に応じて昇圧段数を決めているので、昇圧段数情報から熱電素子モジュール１の発電状態が分かる。また、制御回路３は、昇圧後の電圧により、電子機器４、二次電池５への電力の振り分けを行っているので、電流経路情報からは昇圧後の発電量が分かる。以上の２つの情報から熱電素子モジュール１の発電量を算出する。算出された発電量は図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、時針２２、分針２１、あるいは秒針２３で指し示すため、表示演算駆動回路２７は、針１５を動かすためのパルスを作り、モータドライバ１２に駆動信号を送る。発電状態表示モードが解除されると、針駆動回路２８は、時刻情報を時刻情報演算回路１１からもらい、時針２２、分針２１、秒針２３の位置を時刻情報の位置まで、移動させる。針１５の移動は、表示演算駆動回路２７を通してモータドライバ１２にパルス信号を送ることで行う。そして、表示演算駆動回路２７は、時刻情報演算回路１１からのパルス信号をモータドライバ１２に送ることで、通常の時刻表示モードに戻る。
【００４８】
以上のように構成することにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、発電量表示後も正確な時刻表示が行え、発電状態表示をする度に、後で正確な時間に針を合わせるという手間はなくなる。
【００４９】
さらに、発電状態を表示している間でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は電子機器４や二次電池５の充電に振り分けられるため、電子機器４は動作を続けることが可能となり、発電した電力を無駄にせず、効率向上が図られるという効果がある。
（実施例８）
本発明の熱発電電子機器の第８実施例を図１４及び図１５に示す。本発明の第８実施例では、第１実施例の表示部９が液晶や発光素子からなるデジタル表示３１で構成されている。なお、本実施例の発電状態表示方法は、第２、３実施例のシステムでも適用が可能である。本実施例の熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３は、第１実施例と同じ機能を有する。電圧検出回路２５は、昇圧回路２の出力電圧をモニターし、表示演算駆動回路２７に昇圧回路２の出力電圧の情報信号を送る。表示演算駆動回路２７は、表示部９に時刻情報を表示するモードの場合、時計ＩＣでカウントされている時刻を表示部に表示する。そして、表示部９に発電状態を表示するモードにした場合、電圧検出回路２５から受けた電圧情報信号を基に、表示演算駆動回路２７で計算し、表示部９に表示信号を送る。
【００５０】
本実施例の動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３では、昇圧された電力が１．２から１．６Ｖの場合に、昇圧された電力を時刻情報演算回路１１に流し、時刻を表示させる。１．６Ｖ以上の場合は時刻情報演算回路１１と二次電池５の両方に電力を流し、時刻を表示させる。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から時刻情報演算回路１１に電力を流し、時刻を表示させる動作を行う。このような制御シーケンスにより、時計情報演算回路には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。ここで、表示切替スイッチ６が押されると表示切替スイッチ６は制御回路３に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２と二次電池５、及び、昇圧回路２と時刻情報演算回路１１の電流経路を切り離し、昇圧回路２と電圧検出回路２５を接続し、二次電池５と時刻情報演算回路１１を接続する。電圧検出回路２５は昇圧回路２の出力電圧をモニターし、５段階の電圧を検出して、電圧情報信号を表示演算駆動回路２７に送る。表示演算駆動回路２７では、図１５に示すデジタル表示時計の表示部に電圧検出回路２５の電圧情報信号に応じてデジタル表示３１の発電状態インジケーター３０の表示を変化させる。図１５に示すインジケーターでは、熱電素子モジュール１の発電が少ない場合は、発電状態インジケーター３０の反転表示個数が少なく、発電が多い場合は発電状態インジケーター３０の反転表示個数が多くなる。この間、時刻情報演算回路１１は二次電池５から電力を供給され、時刻をカウントしているので、発電状態インジケーター３０に関係なく、時刻をデジタル表示３１に表示する。
【００５１】
以上のような動作原理のため、使用者は熱電素子モジュール１の発電量をインジケーターを見ることにより、把握することができる。
以上のような構成にすることにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板の間に温度差ができ、昇圧した電圧が駆動電圧に達した瞬間、秒針２３が運針し始めるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。また、熱発電が行われ、昇圧後の電圧が駆動電圧以上である間は秒針２３が運針し続けるので、熱電素子モジュール１が発電し続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、熱電素子モジュール１で発電し、昇圧された電圧に応じて秒針２３の運針回転速度が異なることで、使用者に熱電素子モジュール１の発電量を把握させる効果がある。
（実施例９）
図１６は本発明の熱発電電子機器の第９実施例のブロック図である。
【００５２】
本発明の第９実施例では、第３実施例の熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９が音出力回路３２に代わったものである。本実施例の熱電素子モジュール１、昇圧回路２、二次電池５、表示切替スイッチ６、制御回路３は、第１実施例と同じ機能を有する。
表示演算駆動回路２７は、発電状態表示モードの時、昇圧回路２の出力電圧を検出して熱電素子モジュール１の発電状態を算出し、発電状態に応じたパルス信号を音出力回路３２に送る。
【００５３】
ここで、表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は表示演算駆動回路２７に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた表示演算駆動回路２７は、昇圧回路２の出力電圧を検出する。検出された発電電圧が、二次電池５にも供給できるほど十分なとき、つまり、昇圧後の電圧が１．６Ｖ以上のとき、表示演算駆動回路２７は音出力回路３２に１秒間隔パルス信号を送る。算出された発電量が、電子機器全体を動作させるのが精一杯の場合、つまり、昇圧後の電圧が１．２Ｖから１．６Ｖの場合、表示演算駆動回路２７は音出力回路３２に２秒間隔パルス信号を送る。算出された発電量がほとんどなく、二次電池５で電子機器が駆動している場合、つまり、昇圧後の電圧が１．２Ｖ以下の場合には、表示演算駆動回路２７は音出力回路３２に４秒間隔パルス信号を送る。以上の１秒、２秒、４秒間隔パルス信号を受けて音出力回路３２は音を出力する。
【００５４】
以上のような構成を、電子機器が、例えば、時刻情報演算回路を備えた時計である場合に採用すると、そのときの動作原理は、通常時、熱電素子モジュール１で発電した電力を昇圧回路２で昇圧し、制御回路３に送る。制御回路３では、昇圧された電力が１．２から１．６Ｖの場合に昇圧された電力を時刻情報演算回路に流し、時計を運針させる。１．６Ｖ以上の場合は時刻情報演算回路と二次電池５の両方に電力を流し、時計を運針させる。そして、１．２Ｖより低い場合は、二次電池５から時刻情報演算回路に電力を流し、時計を運針させる動作を行う。
【００５５】
このような制御シーケンスにより、時計情報演算回路には常に１．２Ｖ以上の電圧が印加され続ける。
このように構成することにより、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを聴覚的に示し、使用者に注意を促すことで、時計モジュールを作動させる起電力を常に得ることができる。また、本実施例では、発電量表示最中でも正確な時刻表示が行えるので、使用者に発電量表示後に針位置を変える作業は必要ないという効果がある。
【００５６】
さらに、発電状態を表示している間でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は時計モジュールや二次電池５の充電に振り分けられるため、電子機器４は動作を続けることが可能となり、発電した電力の無駄がなくなり、効率向上が図られるという効果がある。
（実施例１０）
本実施例では、第４実施例の時刻情報演算回路１１に時刻カウンタ記憶回路２６を付加した場合について、図１７に基づいて説明する。尚、時刻カウンタ記憶回路２６を第４から９実施例に用いた場合も、以下に述べる機能、動作原理と同様である。
【００５７】
時刻カウンタ記憶回路２６は、表示切替スイッチ６で発電状態を表示するモードにした場合、時刻情報演算回路１１でカウントされていた時刻情報が途切れてしまうのを防ぐためのものである。この回路は、表示切替スイッチ６が押されると、時刻情報演算回路１１でカウントされていた時刻情報を引き継ぎ、さらに、表示部９の秒針２３の位置を把握して、表示を時刻表示に戻したとき、引き継いだ時刻情報に針１５を合わせる機能を持つ。
【００５８】
本発明の動作原理は、通常時は第２実施例と同様な動作である。表示切替スイッチ６が押されると、表示切替スイッチ６は、制御回路３と時刻カウンタ記憶回路２６に表示切替信号を送る。表示切替信号を受けた制御回路３は、昇圧回路２から二次電池５、二次電池５から時刻情報演算回路１１の電流経路を切り離し、昇圧回路２と表示補助コンデンサ７、表示補助コンデンサ７と時刻情報演算回路１１を接続する。さらに二次電池５と時刻カウンタ記憶回路２６を接続し、時刻カウンタ記憶回路２６の電源を二次電池５から得る。時刻カウンタ記憶回路２６は、それまで時刻情報演算回路１１がカウントしてきた時刻情報を引き継ぎ、表示部に発電状態を表示している間の時刻カウントを行う。さらに、時刻カウンタ記憶回路２６は、発電状態表示モード時の針１５の位置と、時刻情報から得られた針位置の相対関係を常に把握しておく。表示補助コンデンサ７は昇圧回路２からの電力を蓄え、時刻情報演算回路１１に供給する。時刻情報演算回路１１では、表示補助コンデンサ７に蓄えられた電力で水晶発振回路を駆動し、時刻をカウントさせ、１秒間隔パルス信号をモータドライバ１２に送り、モータ１３、輪列１４を介して秒針２３を１秒運針させる。発電状態表示モードが解除されると、時刻カウンタ記憶回路２６は時刻情報を時刻情報演算回路１１に戻し、かつ、時針２２、分針２１、秒針２３の位置を時刻情報の位置まで移動させる。針１５の移動は、発電状態表示モード時の針位置と時刻情報から計算される針位置より、針１５移動のパルスをモータドライバ１２に送り、移動させる。これらの電源は、二次電池５から得る。
【００５９】
以上のような構成により、発電量表示後も正確な時刻表示が行え、発電状態表示をする度に、後で正確な時間に針１５を合わせるという手間はなくなる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている熱電素子モジュール１と、前記熱電素子モジュール１の発電電圧に応じて電子機器４、二次電池５、または二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける制御回路３と、前記熱電素子モジュール１の発電された電力を蓄電し、電子機器４に供給する二次電池５と、表示部９の表示に発電状況を表示する信号を送る表示切替スイッチ６と、熱電素子モジュール１の発電状態の表示をドライブする表示駆動回路８と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９から構成されているため、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板に温度差ができた瞬間に、発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００６１】
また、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている熱電素子モジュール１と、前記熱電素子モジュール１の発電電圧に応じて昇圧倍数を可変し、昇圧する昇圧回路２と、昇圧された電力値に応じて電子機器４、二次電池５、または二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける制御回路３と、昇圧された電力を蓄電し、電子機器４に供給する二次電池５と、表示部９の表示に発電状況を表示する信号を送る表示切替スイッチ６と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示させる電力を蓄える表示補助コンデンサ７と、熱電素子モジュール１の発電状態の表示をドライブする表示駆動回路８と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９から構成されているため、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板に温度差ができた瞬間に、発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００６２】
さらに、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが二枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが導電性物質を介してＰＮ接合され、複数個直列に接続されている熱電素子モジュール１と、熱電素子モジュール１の発電電圧に応じて昇圧倍数を可変し、昇圧する昇圧回路２と、昇圧された電力値に応じて電子機器４、二次電池５、または二次電池５から電子機器４に電力を振り分ける制御回路３と、昇圧された電力を蓄電し、電子機器４に電力を供給するする二次電池５と、表示部９に発電状態を表示する信号を送る表示切替スイッチ６と、熱電素子モジュール１の発電状態を演算し、表示をドライブする表示演算駆動回路２７と、熱電素子モジュール１の発電状態を表示する表示部９から構成されるため、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、発電状態を表示している場合でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は電子機器４や二次電池５の充電に振り分けられるため、電子機器４は動作を続けることが可能となり、発電した電力の効率向上が図られるという効果がある。
【００６３】
さらに、表示部９が、時針２２、分針２１、秒針２３からなる時計ムーブメントであり、電子機器４が時刻情報演算回路１１から構成され、熱電素子モジュール１の発電状態を、前記秒針２３の運針で表示するため、熱電素子モジュール１の吸熱板と放熱板に温度差ができ、昇圧された電圧が駆動電圧に達した瞬間に発電していることを表示することができるので、熱発電が行われているという実感を使用者に与えるという効果がある。また、熱発電が行われ、昇圧後の電圧が駆動電圧以上である間、前記秒針２３が運針するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。
【００６４】
また、表示部９が、時針２２、分針２１、秒針２３からなる時計ムーブメントであり、電子機器４が時刻情報演算回路１１と電圧検出回路２５から構成され、熱電素子モジュール１の発電状態を、発電電圧に応じた前記秒針２３の運針ステップ数で表示するため、熱発電が行われている間、前記秒針２３が運針するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、運針ステップ数で熱電素子モジュール１の発電量を示すので、使用者に注意を促し、常に必要レベルの起電力を得ることができる。
【００６５】
さらに、表示部９が、針１５で構成される時計ムーブメントであり、電子機器４が時刻情報演算回路１１と電圧検出回路２５から構成され、熱電素子モジュール１の発電状態を、発電電圧に応じた前記針１５の運針速度で表示するため、熱発電が行われている間、針１５が回転するので、発電され続けているという実感を使用者に与えるという効果がある。さらに、運針速度で熱電モジュールの発電状態を示すので、使用者に注意を促して、常に必要レベルの起電力を得ることができるという効果がある。
【００６６】
また、表示部９が、針１５で構成される時計ムーブメントであり、電子機器４が時刻情報演算回路１１であり、電子機器４に針駆動回路２８を付加した構成にしたため、周囲の環境状況で熱電素子モジュール１が発電可能であるかを視覚的に表示し、使用者に注意を促すことで、電子機器４を作動させる起電力を常に得ることができる。また、発電量表示後も正確な時刻表示が行え、発電状態表示をする度に、後で正確な時間に針１５を合わせるという手間はなくなる。
【００６７】
また、表示部９が液晶や発光素子からなるデジタル表示３１であり、表示駆動回路８が電圧検出回路２５と表示演算駆動回路２７から構成され、熱電素子モジュール１の発電能力を、デジタル表示でレベル表示する。これにより、発電状態インジケーター３０で熱電素子モジュール１の発電量を示すので、使用者に注意を促し、常に必要レベルの起電力を得ることができる。また、発電状態を表示している場合でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は電子機器４や二次電池５の充電に振り分けられるため、表示時刻は常に正確な時刻を示しており、発電量表示後に針位置を変える作業は必要ないという効果がある。
【００６８】
また、表示部９が針１５で構成される時計ムーブメントであり、電子機器４が時刻情報演算回路１１であり、電子機器４に時刻カウンタ記憶回路２６を付加した構成にしたため、発電量表示後も正確な時刻表示が行え、発電量表示終了後の度に時刻を合わせるという必要がなくなる。
さらに、発電状態を表示している間でも、昇圧された熱電素子モジュール１の起電力は電子機器４や二次電池５の充電に振り分けられるため、電子機器４は動作を続けることが可能となり、発電した電力の効率向上が図られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す熱発電電子機器のシステムブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す熱発電電子機器のシステムブロック図である。
【図３】本発明の熱発電電子機器の第１実施例のシステムブロック図である。
【図４】本発明の熱発電電子機器の第２実施例のシステムブロック図である。
【図５】本発明の熱発電電子機器の第３実施例のシステムブロック図である。
【図６】本発明の熱発電電子機器の第４実施例のシステムブロック図である。
【図７】本発明の熱発電電子機器の第４実施例における、秒針、分針、時針からなる熱発電時計の外観図である。
【図８】本発明の熱発電電子機器の第５実施例のシステムブロック図である。
【図９】本発明の熱発電電子機器の第５実施例における、タイミングチャートである。
【図１０】本発明の熱発電電子機器の第６実施例のシステムブロック図である。
【図１１】本発明の熱発電電子機器の第６実施例における、タイミングチャートである。
【図１２】本発明の熱発電電子機器の第７実施例のシステムブロック図である。
【図１３】本発明の熱発電電子機器の第７実施例における、発電状態を表示する熱発電電子時計の外観図である。
【図１４】本発明の熱発電電子機器の第８実施例のシステムブロック図である。
【図１５】本発明の熱発電電子機器の第８実施例における、発電状態を表示する熱発電電子時計の外観図である。
【図１６】本発明の熱発電電子機器の第９実施例のブロック図である。
【図１７】本発明の熱発電電子機器の第１０実施例のシステムブロック図である。
【符号の説明】
１      熱電素子モジュール
２      昇圧回路
３      制御回路
４      電子機器
５      二次電池
６      表示切替スイッチ
７      表示補助コンデンサ
８      表示駆動回路
９      表示部
１１  時刻情報演算回路
１５  針
２５  電圧検出回路
２６  時刻カウンタ記憶回路
２７  表示演算駆動回路
２８  針駆動回路
３０  発電状態インジケーター
３１    デジタル表示
３２    音出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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