(57)【要約】【課題】商用電源のない場所で電力を確保し、発電装置の携帯性を向上させる。【解決手段】高温熱源部Ａと低温熱源部Ｂとの間に熱電変換手段１が設けられ、熱電変換手段１が発電した電力を外部に出力する外部出力手段８を有する発電装置であって、高温熱源部Ａは、太陽光Ｘを集光する集光体６を備える。【選択図】　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温熱源部（Ａ）と低温熱源部（Ｂ）との間に熱電変換手段（１）が設けられ、熱電変換手段（１）が発電した電力を外部に出力する外部出力手段（８）を有する発電装置であって、
高温熱源部（Ａ）は、太陽光（Ｘ）を集光する集光体（６）を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
高温熱源部（Ａ）と低温熱源部（Ｂ）との間に熱電変換手段（１）が設けられ、熱電変換手段（１）が発電した電力を外部に出力する外部出力手段（８）を有する発電装置であって、
高温熱源部（Ａ）は、触媒燃焼を行う触媒燃焼器（１０）を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
低温熱源部（Ｂ）を水に接触させた状態に保持する浮力体（４）をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。
【請求項４】
熱電変換手段（１）によって発電された電力を所定の電圧に変換して外部出力手段（８）に出力する電圧変換手段（７）を有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
太陽光（Ｘ）を集光する水レンズ（６）を備えた高温熱源部（Ａ）と、
水に接触することで温度設定される低温熱源部（Ｂ）と、
高温熱源部（Ａ）と低温熱源部（Ｂ）との間に設置される熱電素子（１）と、
熱電素子（１）によって発電された電力を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（７）と、
所定の電圧に変換された電力を外部に出力する出力コネクタ（８）と、
低温熱源部（Ｂ）を水に接触させた状態に保持する浮力体（４）と
から構成されることを特徴とする発電装置。
【請求項６】
高温部と低温部との温度差を熱電変換手段（１）を用いて電力に変換する発電方法であって、
太陽光（Ｘ）を集光することによって高温部の温度設定を行うことを特徴とする発電方法。
【請求項７】
高温部と低温部との温度差を熱電変換手段（１）を用いて電力に変換する発電方法であって、
触媒燃焼によって高温部の温度設定を行うことを特徴とする発電方法。
【請求項８】
外部の物体に接触させることで低温部の温度設定を行うことを特徴とする請求項６または７記載の発電方法。
【請求項９】
外部の物体は、水、雪、氷、土または人体のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の発電方法。
【請求項１０】
外部の物体が水である場合に、浮かせることで低温部を安定して水と接触させて温度設定することを特徴とする請求項８または９記載の発電方法。
【請求項１１】
発電された電力を所定の電圧に変換することで電子機器の充電を行うことを特徴とする請求項６〜１０いずれかに記載の発電方法。
【請求項１２】
太陽光（Ｘ）を集光することによって高温部の温度設定を行い、水に接触させることで低温部の温度設定を行い、高温部と低温部の間に設置された熱電素子によって発電し、この発電によって得た電力を所定の電圧に変換して外部に出力し、浮かせることで低温部を安定して水と接触させて温度設定することを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電変換素子を用いた発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
商用電源のない場所においてモバイル機器を使用する場合、モバイル機器はその内部もしくは外部に設置されたバッテリーから電力を得ることで動作する。しかしながら、上記バッテリーの電力を使い切った場合には、バッテリーを充電することができないためモバイル機器を使用できなくなる。このような事態の解決策としては、例えば発電装置を持参するということが考えられるが、発電装置は携帯性に乏しいため実用的でない。
【０００３】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）商用電源のない場所で電力を確保する。
（２）発電装置の携帯性を向上させる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、発電装置に係わる第１の手段として、高温熱源部と低温熱源部との間に熱電変換手段が設けられ、熱電変換手段が発電した電力を外部に出力する外部出力手段を有する発電装置であって、高温熱源部は、太陽光を集光する集光体を備えるという構成を採用する。
【０００５】
発電装置に係わる第２の手段として、高温熱源部と低温熱源部との間に熱電変換手段が設けられ、熱電変換手段が発電した電力を外部に出力する外部出力手段を有する発電装置であって、高温熱源部は、触媒燃焼を行う触媒燃焼器を備えるという構成を採用する。
【０００６】
発電装置に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、低温熱源部を水に接触させた状態に保持する浮力体をさらに備えるという構成を採用する。
【０００７】
発電装置に係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、熱電変換手段によって発電された電力を所定の電圧に変換して外部出力手段に出力する電圧変換手段を有するという構成を採用する。
【０００８】
発電装置に係わる第５の手段として、太陽光を集光する水レンズを備えた高温熱源部と、水に接触することで温度設定される低温熱源部と、高温熱源部と低温熱源部との間に設置される熱電素子と、熱電素子によって発電された電力を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、所定の電圧に変換された電力を外部に出力する出力コネクタと、低温熱源部を水に接触させた状態に保持する浮力体とから構成されるという構成を採用する。
【０００９】
発電方法に係わる第１の手段として、高温部と低温部との温度差を熱電変換手段を用いて電力に変換する発電方法であって、太陽光を集光することによって高温部の温度設定を行うという方式を採用する。
【００１０】
発電方法に係わる第２の手段として、高温部と低温部との温度差を熱電変換手段を用いて電力に変換する発電方法であって、触媒燃焼によって高温部の温度設定を行うという方式を採用する。
【００１１】
発電方法に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、外部の物体に接触させることで低温部の温度設定を行うという方式を採用する。
【００１２】
発電方法に係わる第４の手段として、上記第３の手段において、外部の物体は、水、雪、氷、土または人体のいずれかであるという方式を採用する。
【００１３】
発電方法に係わる第５の手段として、上記第１〜第４の手段において、発電された電力を所定の電圧に変換することで電子機器の充電を行うという方式を採用する。
【００１４】
発電方法に係わる第６の手段において、太陽光を集光することによって高温部の温度設定を行い、水に接触させることで低温部の温度設定を行い、高温部と低温部の間に設置された熱電素子によって発電し、この発電によって得た電力を所定の電圧に変換して外部に出力し、浮かせることで低温部を安定して水と接触させて温度設定するという方式を採用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる発電装置及び方法の一実施形態について説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における発電装置の構成図である。この図において、符号１は熱電素子（熱電変換手段）、２及び３は熱伝導板、４は浮輪（浮力体）、５は支持部材、６は水レンズ（集光体）、７はＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換手段）、８は出力コネクタ（外部出力手段）、９は固定紐である。本発電装置において、熱伝導板２及び水レンズ６は高温熱源部Ａを構成しており、熱伝導板３は低温熱源部Ｂを構成する。
【００１７】
熱電素子１は、複数のｐ型半導体とｎ型半導体とが交互に縦続接続されたものであり、底面及び上面の大きさが３ｃｍ×３ｃｍかつ高さが０．５ｃｍである略直方体形状に形成されている。このような熱電素子１の上面には熱伝導板２が設けられ、底面には熱伝導板３が設けられている。上記形状の熱電素子１は熱伝導板２と熱伝導板３との温度差が２００度程度であった場合に４Ｖ〜５Ｖの出力電圧かつ３Ｗの電力が得られる。
【００１８】
浮輪４は、低温熱源部Ｂである熱伝導板３を水に接触させた状態に保持するものである。この浮輪４は熱伝導板３に取り付けられており、熱伝導板３を水に接触させると同時に、熱伝導板３の上方に設置される熱電素子１、熱伝導板２、ＤＣ／ＤＣコンバータ７及び出力コネクタ８を水面の上方に位置するように保持する。この浮輪４は、本発電装置を使用しない場合には内部の空気を抜いてさらにコンパクトにできるので携帯性が良い。
【００１９】
上記熱伝導板２の上方には、支持部材４によって支持された水レンズ６が設置される。この水レンズ６は、内部が水で満たされているレンズであり、入射した太陽光Ｘを集光して高温側の熱伝導板２に照射する。この水レンズ６の上部は開閉可能に構成されている。すなわち、この上部に外部から水を供給し、満たすことで水レンズ６は光学的なレンズとして機能する。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、熱電素子１によって発電された電力を所定の電圧に変換して出力コネクタ８に出力するものであり、入力端が上記熱電素子１の内部の電極に直結している。出力コネクタ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力を外部、例えば携帯電話、デジタルカメラに出力するものである。なお、固定紐９は、本発電装置が流されないようにするものであり、例えば一端が浮輪４、他端が陸地に固定される。
【００２１】
次に、このように構成された発電装置の動作について説明する。
【００２２】
高温熱源部Ａは、水レンズ６において集光された太陽光Ｘを照射されることによって温度設定される。すなわち、太陽光Ｘは、水レンズ６によって屈折され集光し、熱伝導板２に照射されることによって熱伝導板２の温度を約２２０度に上昇させる。また、低温熱源部Ｂは、川や海等の水と接触し、熱交換することで温度設定される。すなわち、上記川や海等の水は、熱伝導板３と接触することによって熱伝導板３の熱量を奪い、約２０度に温度設定する。
【００２３】
つまり、高温熱源部Ａと低温熱源部Ｂとの間には、約２００度の温度差が生じる。熱電素子１は、この温度差を電力に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ７に出力する。上述したように本発電装置に用いられる熱電素子１は、約２００度の温度差において約４Ｖ〜５Ｖで３Ｗの出力が得られる。この電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって所定の電圧（例えば４Ｖ）に変圧して出力コネクタ８を介して例えば携帯電話に出力する。
【００２４】
この第１実施形態における発電装置によれば、太陽光Ｘによって高温熱源部Ａの温度設定を行うと共に、川や海等の水によって低温熱源部Ｂの温度設定を行っている。すなわち、商用電源のない場所においても容易に手に入る太陽光及び水によって発電することができるので、商用電源のない場所で電力を確保できると共に、簡易な装置構成で発電することができるので、携帯性にも優れている。
【００２５】
（第２実施形態）
続いて、図２を参照して、第２実施形態における発電装置の説明をする。本発電装置における熱伝導板３は、先端が尖った固定部３ａを複数有しており、この固定部３ａを地面に突き刺すことによって自らが安定して地面と接触できるようにすると共に、地面と接触する表面積を大きくすることで熱交換を促進する。すなわち、固定部３ａを有する熱伝導板３は、地面と接触して熱交換することで約２０度に温度設定される。また、本発電装置は地面ではなく雪や氷の上で使用しても良い。雪や氷の上で使用することによって、熱伝導板３がより低温となり、より大きな電力を得ることができる。
【００２６】
（第３実施形態）
上記２つの実施形態に加え、第３実施形態として、図３に示すような触媒燃焼を用いた本発電装置も考えられる。なお、この図において、高温熱源部Ａは、熱伝導板２、断熱材ケース１０、燃料入れ口１１から構成される。本発電装置における熱伝導板３は、熱電素子１の上面を覆うように設けられており、熱伝導板２は熱電素子１の底面を覆うように設置される。断熱材ケース１０は、略箱型に形状設定されており、その一面に熱電素子１を填め込んでいる。すなわち、熱伝導板２が断熱材ケース１０の内部を向き、熱伝導板３が外部に露出するように熱電素子１は、断熱材ケース１０に填め込まれている。上記断熱材ケース１０の一部には開閉可能な燃料入れ口１１が設けられており、内部には白金触媒Ｙが充填されている。
【００２７】
上記燃料入れ口１１から燃料、例えばエタノールやベンジンを注入すると、高温熱源部Ａの内部に充填された白金触媒の作用によって触媒燃焼が発生する。この燃焼によって発生した熱は、熱伝導板２の温度を上昇させる。低温側の熱伝導板３は、例えば人体と接触させることで温度設定される。熱電素子１は、この熱伝導板２と熱伝導板３との温度差を電力に変換する。すなわち、このように構成された本発電装置を使用することで、太陽が出ていない場合であっても電力を得ることができる。また、燃焼によって発生した熱は、断熱材ケース１０によって外部に漏れないため、火傷等の危険性もない。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第３実施形態の高温熱源部Ａと、第１または第２実施形態の高温熱源部Ａとに同一形状の係合部を設け、さらに該係合部と熱電素子１とを切り離すことが可能とすることによって、第３実施形態の高温熱源部Ａと第１または第２実施形態の高温熱源部Ａとを取替え可能としても良い。すなわち、高温熱源部Ａの取替えが可能であるため太陽が出ている場合には水レンズ６を用い、出ていないときに白金触媒を用いることで、いかなる天候においても電力を確保することができる。
【００２９】
（２）上記実施形態において、水レンズ６は地面に対して固定されていた。しかしながら、水レンズ６を太陽の高度に合わせて角度を変更できるようにしても良い。すなわち、太陽の高度に合わせて角度を変更できるので、太陽光を常に受光面に対して垂直に合わせることができ、より効率的に電力を得ることができる。
【００３０】
（３）上記実施形態において、水レンズ６を用いて太陽光Ｘを集光した。しかしながら、プラスチックレンズを用いて太陽光Ｘを集光しても良い。
【００３１】
（４）上記実施形態において、白金触媒Ｙと燃料を用いた。しかしながら、熱の発生を維持できるものなら良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温熱源部と低温熱源部との間に熱電変換する熱電変換手段が設けられ、熱電変換手段が発電した電力を外部に出力する外部出力手段を有する発電装置であって、高温熱源部は、太陽光を集光する集光体を備える。すなわち、太陽光を集光することで高温熱源部の温度設定を行えるので、商用電源のない場所で電力を確保し、発電装置の携帯性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる発電装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係わる発電装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係わる発電装置の構成図である。
【符号の説明】
１……熱電素子（熱電変換手段）
２……熱伝導板
３……熱伝導板
４……浮輪（浮力体）
５……支持部材
６……熱伝導板水レンズ（集光体）
７……ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換手段）
８……出力コネクタ（外部出力手段）
９……固定紐
１０……断熱材ケース（触媒燃焼器）
１１……燃料入れ口
Ａ……高温熱源部
Ｂ……低温熱源部
Ｘ……太陽光
Ｙ……白金触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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