热电发电装置的制作方法

1.本公开涉及热电发电装置。


背景技术：

2.已知有具备利用塞贝克效应(seebeck effect)发电的热电发电模块的热电发电装置。热电发电模块具有受热部和散热部。热电发电模块通过受热部和散热部的温度差进行发电。受热部和散热部的温度差越大，则热电发电模块的发电效率越高。专利文献1中公开了一种热电发电装置，该热电发电装置具备：接合于热电变换模块的低温部侧的散热部件；以及通过热电变换模块的发电电力所驱动的、冷却散热部件的风扇(fan)。由风扇冷却散热部件，从而使高温部(受热部)和低温部(散热部)之间的温度差变大。
3.现有技术文献
4.专利文献1：日本专利公开2019-097335号公报


技术实现要素：

5.发明要解决的课题
6.在热电发电模块的发电电力被分配给风扇和外部负载的情况下，当分配给外部负载的电力上升时，分配给风扇的电力降低。当分配给风扇的电力降低时，风扇的冷却效率降低。当风扇冷却效率降低时，受热部和散热部之间的温差不会变大，因此有热电发电模块的发电效率降低的可能。
7.本公开的目的是抑制热电发电模块的发电效率的降低。
8.用于解决课题的手段
9.本公开提供一种热电发电装置，该热电发电装置具备：热电发电模块，具有受热部和散热部，并通过所述受热部和散热部的温度差发电；冷却装置，冷却所述散热部；以及控制装置。所述热电发电模块的发电电力被分配给使用于所述冷却装置的消耗电力以及使用于外部负载的实际电力。所述控制装置具有：监控部，监控所述冷却装置的状态并输出监控数据；调整部，能够调整供给到所述外部负载的所述实际电力；控制指令部，以及基于所述监控数据输出控制所述调整部的控制指令。
10.发明效果
11.根据本公开，能够抑制热电发电模块的发电效率的降低。
附图说明
12.图1是示意性地表示第一实施方式所涉及的热电发电装置的图。
13.图2是示意性地表示第一实施方式所涉及的热电发电装置的立体图。
14.图3是表示第一实施方式所涉及的热电发电装置的使用例的图。
15.图4是表示第一实施方式所涉及的热电发电装置的框图。
16.图5是用于说明第一实施方式所涉及的阈值与实际电力之间的关系的模式图。
17.图6是表示第一实施方式所涉及的热电发电装置的操作的流程图。
18.图7是表示关于第一实施方式所涉及的热电发电装置的效果的实验结果的图。
19.图8是表示第二实施方式所涉及的热电发电装置的框图。
20.图9是表示第三实施方式所涉及的热电发电装置的框图。
21.图10是示意性地表示第四实施方式所涉及的热电发电装置的图。
22.图11是示意性地表示第五实施方式所涉及的热电发电装置的图。
23.图12是示意性地表示第六实施方式所涉及的热电发电装置的图。
具体实施方式
24.下面，参考附图对本公开所涉及的实施方式进行说明，但本公开并不限定于此。在下面所说明的实施方式的结构元素能够适当地组合。此外，也有部分结构元素未被使用的情况。
25.[第一实施方式]
[0026]
图1是示意性地表示本实施方式所涉及的热电发电装置100a的图。如图1所示，热电发电装置100a具备：具有受热部11和散热部12的热电发电模块10；连接到热电发电模块10的受热部11的受热部件20；连接到热电发电模块10的散热部12的散热部件30；通过散热部件30冷却散热部12的冷却装置40a；以及控制装置50。
[0027]
热电发电模块10利用塞贝克效应发电。热电发电模块10的受热部11经由受热部件20被热源200加热。热电发电模块10的散热部12经由散热部件30被冷却装置40a冷却。由于受热部11被加热、散热部被冷却，从而在受热部11和散热部12中产生温度差。热电发电模块10通过受热部11和散热部12之间的温度差进行发电。
[0028]
受热部件20连接于热电发电模块10的受热部11。受热部件20为平板状。受热部件20为铝或铜这样的金属材料制成。由热源200加热受热部件20，从而加热部分11被加热。
[0029]
散热部件30连接于热电发电模块10的散热部12。散热部件30具有连接到散热部12的平板部31和连接到平板部31的散热片(fin)部32。散热片部32是销状散热片(pin fin)或平板状散热片。散热部件30为铝或铜这样的金属材料制成。散热部件30是从散热部12中带走热量的散热器。由冷却装置40a冷却散热部件30，因此散热部12被冷却。
[0030]
冷却装置40a经由散热部件30冷却散热部12。在本实施方式中，冷却装置40a具有风扇(fan)41以及使风扇41旋转的马达42。风扇41被配置为与散热部件30面对面。风扇41因马达42的驱动而旋转。通过风扇41的旋转，在散热部件30周围的至少一部分生成气流。通过在散热部件30周围的至少一部分生成气流，散热部件30被冷却。
[0031]
热电发电模块10的发电电力pg被分配为，被冷却装置40a使用的消耗电力pc和被外部负载300使用的实际电力pe。所谓发电电力pg是热电发电模块10所产生的电力。所谓消耗电力pc是，由热电发电模块10供给到冷却装置40a并在冷却装置40a中被消耗的电力。所谓实际电力pe是，由热电发电模块10供给到外部负载300并由外部负载300消耗的电力。另外，在发电电力pg、消耗电力pc、实际电力pe之间，成立如下的公式(1)的关系。
[0032]
[实际电力pe]＝[发电电力pg]－[消耗电力pc](1)
[0033]
发电电力pg与热电半导体元件13的受热部侧的端部和散热部侧的端部间的温度差的平方成正比。因此，为了使受热部11和散热部12的温度差变大，散热部12由冷却装置
40a冷却，从而提高热电发电模块10的发电效率。即，通过散热部12被冷却装置40a冷却，热电发电模块能够输出大发电电力。
[0034]
图2是示意性地表示本实施方式所涉及的热电发电模块10的立体图。热电发电模块10具有受热部11、散热部12、配置于受热部11与散热部12之间的多个热电半导体元件13、第一电极15以及第二电极16。
[0035]
受热部11是平板状的。受热部11为陶瓷或聚酰亚胺(polyimide)这样的电绝缘材料制成。受热部11具有与受热部件20连接的外表面11s、和朝向与外表面11s相反的方向的内表面11t。外表面11s与内表面11t是平行的。第一电极15被配置于内表面11t。在图2的示例中，外表面11s朝向下方，内表面11t朝向上方。
[0036]
散热部12是平板状的。散热部12为陶瓷或聚酰亚胺这样的电绝缘材料制成。散热部12具有与散热部件30连接的外表面12s、和朝向与外表面12s相反的方向的内表面12t。外表面12s与内表面12t是平行的。第二电极16被配置于内表面12t。在图2的示例中，外表面12s朝向上方，内表面12t朝向下方。
[0037]
受热部11和散热部12被配置为内表面11t和内表面12t面对面。内表面11t和内表面12t平行。
[0038]
热电半导体元件13被配置于受热部11和散热部12之间。热电半导体元件13包括例如bite类热电材料。热电半导体元件13包括p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n。p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n被交替配置在与内表面11t和内表面12t分别平行的面内。
[0039]
多个第一电极15被配置在受热部11的内表面11t上。多个第一电极15被隔开间隔而配置在内表面11t上。第一电极15分别与p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n连接。p型热电半导体元件13p的一侧的端部和n型热电半导体元件13n的一侧的端部与第一电极15连接。
[0040]
多个第二电极16被配置在散热部11的内表面12t上。多个第二电极16被隔开间隔而配置在内表面12t上。第二电极16分别与p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n连接。p型热电半导体元件13p的另一侧的端部和n型热电半导体元件13n的另一侧的端部与第二电极16连接。
[0041]
通过受热部11被加热、散热部12被冷却，从而p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n各自的一侧的端部与另一侧的端部之间产生温度差。当p型热电半导体元件13p的一侧的端部与另一侧的端部产生温度差时，空穴在p型热电半导体元件13p中移动。当n型热电半导体元件13n的一侧的端部与另一侧的端部产生温度差时，电子在n型热电半导体元件13n中移动。p型热电半导体元件13p和n型热电半导体元件13n经由第一电极15和第二电极16连接。通过空穴和电子，第一电极15和第二电极16之间产生电位差。热电发电模块10通过第一电极15和第二电极16之间产生电位差而发电。
[0042]
在第一电极15上连接有导线14。热电发电模块10的发电电力pg经由导线14被输出。
[0043]
图3是表示本实施方式所涉及的热电发电装置100a的使用例的图。热电发电装置100a被设置在热源200处。在图3的示例中，热源200为盒式炉灶。另外，热源200并不限于盒式炉灶。作为热源200，可以举例出取暖用炉、焚火、炭火和工业用机器的排热。通过受热部
件20被热源200加热、散热部件30被冷却装置40a冷却，热电发电装置100a发电。
[0044]
热电发电装置100a具备：连接热电发电模块10和冷却装置40a的马达42的第一电力线80；连接热电发电模块10和外部负载300的第二电力线90。第一电力线80和第二电力线90各自包含上导线14。此外，第一电力线80和第二电力线90各自包含与导线14不同的电缆。第一电力线80和第二电力线90的至少一者也可以是例如usb(universal serial bus，通用串行总线)电缆。
[0045]
在热电发电模块10的发电电力pg中的、被冷却装置40a的马达42使用的消耗电力pc经由第一电力线80从热电发电模块10被供给到马达42。在热电发电模块10的发电电力pg中的、被外部负载300使用的实际电力pe经由第二电力线90从热电发电模块10被供给到外部负载300。
[0046]
外部负载300是由实际电力pe驱动的电气设备或电子设备。作为外部负载300，可以举例智能手机或平板电脑型个人计算机。在外部负载300具有蓄电池的情况下，外部负载300的蓄电池通过热电发电模块10供给到外部负载300的实际电力pe进行充电。热电发电装置100a能够作为外部负载300的充电器而发挥功能。例如，在紧急情况或户外活动的情况下，热电发电装置100a能够为外部负载300的蓄电池充电。
[0047]
图4是表示本实施方式所涉及的热电发电装置100a的框图。如图4所示，热电发电装置100a具备热电发电模块10、包括马达42的冷却装置40a、控制装置50、连接热电发电模块10和冷却装置40a的第一电力线80、连接热电发电装置10和外部负载300的第二电力线90。控制装置50的至少一部分被配置在第二电力线90上。
[0048]
热电发电模块10的发电电力pg被分配为被冷却装置40a的马达42使用的消耗电力pc和被外部负载300使用的实际电力pe。消耗电力pc经由第一电力线80，从热电发电模块10被供给到马达42。实际电力pe经由第二电力线90，从热电发电模块10被供给到外部负载300。
[0049]
控制装置50监控冷却装置40a的状态。控制装置50基于表示冷却装置40a的状态的监控结果的监控数据md，调整从热电发电模块10被供给到外部负载300的实际电力pe。
[0050]
在本实施方式中，控制装置50监控冷却装置40a的消耗电力pc。冷却装置40a的消耗电力pc包括马达42的消耗电力。
[0051]
当被分配到外部负载300的实际电力pe上升时，由于电压降低，被分配到马达42的消耗电力pc降低。当被分配到马达42的消耗电力pc降低时，风扇41的转数降低，基于风扇41的冷却效率降低。当基于风扇41的冷却效率降低时，热电发电模块10的受热部11和散热部12之间的温度差不会变大，其结果，热电发电模块10的发电效率可能会降低。
[0052]
此外，当分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc不足，马达42的驱动可能会停止。在热电发电模块10正在被热源200加热的状态下，若马达42的驱动停止，导致风扇41的旋转停止，则热电发电模块10被过度加热。若热电发电模块10被过度加热，则电热发电装置100a可能会有故障等。
[0053]
在本实施方式中，控制装置50监控从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc。当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc降低。在热电发电模块10分配给马达42的消耗电力降低的情况下，控制装置50使从热电发电模块10分配到外部负载300的实际电力降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe
降低，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。由于分配给马达42的消耗电力pc上升，能够抑制风扇41的转数降低或风扇41的旋转停止。因此，散热部12由风扇41充分冷却。因此，受热部11和散热部12之间的温度差增大，能抑制热电发电模块10的发电效率的降低。
[0054]
如图4所示，控制装置50包括电源部51、控制部52、调整部53和存储部54。控制部52包括监控部52a和控制指令部52b。调整部53包括调整部53、开关部53a和电流变更部53b。
[0055]
在本实施方式中，控制装置50包括控制电路这样的硬件。电源部51包括直流电源装置。控制部52包括集成电路(ic：integrated circuit(集成芯片))。开关部53a包括场效应晶体管(fet：field effect transistor(场效应晶体管)。电流变更部53b包括dc/dc转换器。存储部54包括如rom(read only memory(只读内存))或闪存(flash memory)这样的非易失性存储器。
[0056]
电源部51作为控制部52的电源发挥功能。热电发电模块10能够通过第二电力线90将一部分实际电力pe供给到电源部51。电源部51基于自热电发电模块10供给的实际电力pe，输出用于驱动控制部52的驱动电力pd。
[0057]
监控部52a监控冷却装置40a的状态，并将表示冷却装置40a的状态的监控结果的监控数据md输出到控制指令部52b。在本实施方式中，监控部52a监控冷却装置40a的消耗电力pc。冷却装置40a的消耗电力pc包括马达42的消耗电力pc。从监控部52a输出到控制指令部52b的监控数据md表示马达42的消耗电力pc。
[0058]
在本实施方式中，冷却装置40a的消费电力pc包括施加到冷却装置40a的电压vc。施加到冷却装置40a的电压vc包括施加于马达42的电压vc。在本实施方式中，监控部52a监控施加在马达42上的电压vc。从监控部52a输出到控制指令部52b的监控数据md表示施加到马达42的电压vc。
[0059]
所谓从热电发电模块10供给到马达42的消耗电力、以及施加在马达42上的电压vc是一一对应的。消耗电力pc越大，则施加在马达42上的电压vc越高；消耗电力pc越小，则施加在马达42上的电压vc越低。监控部52a监控施加在马达42上的电压vc，从而能够监控马达42的消耗电力pc。
[0060]
调整部53能够调整供给到外部负载300的实际电力pe。调整部53被配置于热电发电模块10和外部负载300之间的第二电力线90上。
[0061]
在本实施方式中，外部负载300的实际电力pe包括供给到外部负载300的电流ie。在本实施方式中，调节部53调整供给到外部负载300的电流ie。
[0062]
从热电发电模块10供给到外部负载300的实际电力pe和供给到外部负载300的电流ie是一一对应的。实际电力pe越大，则供给到外部负载300的电流ie越大；实际电力pe越小，则供给到外部负载300的电流ie越小。调整部53能够调整供给到外部负载300的电流ie，从而调整供给到外部负载300的实际电力pe。
[0063]
开关部53a切换针对外部负载300的电流ie的供给和供给停止。电流变更部53b调整供给到外部负载300的电流ie的值。开关部53a和电流变更部53b之间为串联配置。
[0064]
控制指令部52b基于从监控部52a输出的监控数据md，输出用于控制调整部53的控制指令。从控制指令部52b输出的控制指令包括输出到开关部53a的切换指令cs和输出到电流变更部53b的变更指令cc。开关部53a基于切换指令cs切换针对外部负载300的电流ie的供给和供给停止。电流变更部53b根据变更指令cc调整供给到外部负载300的电流ie的值。
[0065]
控制指令部52b在基于从监控部52a输出的监控数据md，判定为冷却装置40a的消耗电力pc降低了的情况下，输出使外部负载300的实际电力pe降低的控制指令。控制指令部52b在基于从监控部52a输出的监控数据md，判定为冷却装置40a的消耗电力pc上升了的情况下，输出使外部负载300的实际电力pe上升的控制指令。
[0066]
存储部54存储与监控数据md有关的阈值sh。在本实施方式中，存储部54存储与冷却装置40a的消耗电力pc有关的阈值sh。阈值sh是一个预设的值。
[0067]
控制指令部52b基于从监控部52a输出的表示冷却装置40a的消耗电力pc的监控数据md以及存储部54中存储的阈值sh的比较结果，输出控制指令。阈值sh包括与实际电力pe值的变更有关的变更阈值shv，以及与实际电力pe的供给停止有关的停止阈值shp。停止阈值shp是比变更阈值shv更低的值。
[0068]
图5是用于说明本实施方式所涉及的阈值sh和实际电力pe之间的关系的模式图。阈值sh是与施加到马达42的电压vc相关的阈值。变更阈值shv是与供给到外部负载300的电流ie的值的变更相关的阈值。停止阈值shp是与对外部负载300的电流ie供给停止相关的阈值。
[0069]
如图5所示，变更阈值shv包括第一变更阈值shv1、比第一变更阈值shv1更低的第二变更阈值shv2、比第二变更阈值shv2更低的第三变更阈值shv3。停止阈值shp比变更阈值shv更低。例如，第一变更阈值shv1为7.0[v]。例如，第二变更阈值shv2为6.5[v]。例如第三变更阈值shv3为5.5[v]。例如，停止阈值shp为5.0[v]。
[0070]
在由监控部52a监控的电压vc超过第三变更阈值shv3的情况下，控制指令部52b输出控制指令，以使供给到外部负载300的电流ie维持当前的值。例如，供给到外部负载300的当前的电流ie的值为600[ma]，在由监控部52a监控的电压vc超过第三变更阈值shv3的情况下，供给到外部负载300的电流ie维持在600[ma]。
[0071]
在由监控部52a监控的电压vc降低至第三变更阈值shv3以下的情况下，控制指令部52b输出控制指令，以使供给到外部负载300的电流ie仅降低规定量δie。例如，规定量δie为50[ma]。例如，供给到外部负载300的电流ie当前的电流ie的值为600[ma]，在监控部52a监控的电压vc降低至第三变更阈值shv3以下的情况下，供给到外部负载300的电流ie降低至550[ma]。
[0072]
在由监控部52a监控的电压vc降低至停止阈值shp以下的情况下，控制指令部52b输出控制指令，以使停止对外部负载300的电流ie的供给。
[0073]
另外，在由监控部52a监控的电压vc超过第一变更阈值shv1、且供给到外部负载300的当前的电流ie的值在第一给定值ie1以下时，控制指令部52b输出控制指令，以使供给到外部负载300的电流ie仅上升规定量δie。例如，第一给定值ie1是750[ma]。例如，规定量δie为50[ma]。例如，在由监控部52a监控的电压vc超过第一变更阈值shv1、且供给到外部负载300的当前的电流ie的值为第一给定值ie1的700[ma]以下的情况下，供给到外部负载300的电流ie上升到750[ma]。
[0074]
此外，在由监控部52a监控的电压vc处于第一变更阈值shv1和第二变更阈值shv2之间，且供给到外部负载300的当前的电流ie的值在第二给定值ie2以下的情况下，控制指令部52b输出控制指令，以使供给到外部负载300的电流ie仅上升规定量δie。第二给定值ie2是低于第一给定值ie1的值。例如，第二给定值ie2是650[ma]。例如，规定量δie为50
[ma]。例如，在监控部52a监控的电压vc处于第一变更阈值shv1和第二变更阈值shv2之间，且供给到外部负载300的电流ie的值为低于第二给定值ie2的600[ma]的情况下，供给到外部负载300的电流ie上升到650[ma]。
[0075]
图6是表示本实施方式所涉及的热电发电装置的操作的流程图。当热电发电装置100被设置于热源200时，热电发电模块10开始发电。由于热电发电模块10开始发电，马达42被施加电压vc。监控部52a监控施加给马达42的电压vc。
[0076]
控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为开始阈值shs以上且开关部53a是否已停止电流ie的供给的状态(步骤s10)。
[0077]
开始阈值shs为与电压vc相关的阈值sh。如图5所示，开始阈值shs为比第二变更阈值shv2更低、比第三变更阈值更高的值。例如，开始阈值shs为6.0[v]。
[0078]
在步骤s10中，在判定为电压vc为开始阈值shs以上且开关部53a已停止电流ie的供给的情况下(步骤s10：是)，控制指令部52b向开关部53a输出切换指令cs，以使针对外部负载300的电流ie的供给开始(步骤s20)。
[0079]
例如，在步骤s20中，供给到外部负载300的电流ie为150[ma]。即，开始电流ie的供给后紧接的电流ie的初期值为比停止阈值shp更低的150[ma]。
[0080]
控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为第二变更阈值shv2以上且供给到外部负载300的电流ie是否为第二给定值ie2以下(步骤s30)。
[0081]
在步骤s30中，在判定为电压vc在第二变更阈值shv2以上且供给到外部负载300的电流ie在第二给定值ie2以下的情况下(步骤s30：是)，控制指令部52b向电流变更部53b输出变更指令cc，以使供给到外部负载300的电流ie仅上升规定量δie(步骤s40)。
[0082]
控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为第一变更阈值shv1以上且供给到外部负载300的电流ie是否在第一给定值ie1以下(步骤s50)。
[0083]
在步骤s50中，在判定为电压vc在第一变更阈值以上且供给到外部负载300的电流ie在第一给定值ie1以下的情况下(步骤s50：是)，控制指令部52b向电流变更部53b输出变更指令cc，以使供给到外部负载300的电流ie仅上升规定量δie(步骤s60)。
[0084]
控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为第三变更阈值shv3以下且外部负载300是否为正被供给电流ie的状态(步骤s70)。
[0085]
在步骤s70在，在判定为电压vc是第三变更阈值shv3以下且外部负载300正被供给电流ie的情况下(步骤s70：是)，控制指令部52b向电流变更部53b输出变更指令cc，以使供给到外部负载300的电流ie仅降低规定量δie(步骤s80)。
[0086]
控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为第三变更阈值shv3以上(步骤s90)。
[0087]
在步骤s90中，在判定为由监控部52a监控的电压vc在第三变更阈值shv3以上的情况下(步骤s90：是)，控制指令部52b维持供给到外部负载300的电流ie的值(步骤s100)。
[0088]
在步骤s10中，在判定为电压vc没有在开始阈值shs以上、或者外部负载300正被供给电流ie的情况下(步骤s10：否)，控制指令部52b判定由监控部52a监控的电压vc是否为停止阈值shp以下且外部负载300是否为正被供给电流ie的状态(步骤s110)。
[0089]
在步骤s110中，在判定为由监控部52a监控的电压vc在停止阈值shp以上且外部负载300正被供给电流ie的情况下(步骤s110：是)，控制指令部52b向开关部53a输出切换指令
cs，以使对外部负载300的电流ie的供给停止(步骤s120)。
[0090]
在步骤s30中，在判定为由监控部52a监控的电压vc不在第二变更阈值shv2以上、或者供给到外部负载300的电流ie不在第二给定值ie2以下的情况下(步骤s30：否)，控制指令部52b返回到步骤s10的处理。
[0091]
在步骤s50中，在判定为电压vc不在第一变更阈值以上、或者供给到外部负载300的电流ie不在第一给定值ie1以下的情况下(步骤s50：否)，控制指令部52b返回到步骤s10的处理。
[0092]
在步骤s70中，由监控部52a监控的电压vc不在第三变更阈值shv3以下、或者外部负载300未被供给电流ie的情况下(步骤s70：否)，控制指令部52b返回到步骤s10的处理。
[0093]
在步骤s90中，在判定为电压vc不在第三变更阈值shv3以上的情况下(步骤s90：否)，控制指令部52b返回到步骤s10的处理。
[0094]
在步骤s110中，在判定为由监控部52a监控的电压vc不在停止阈值shp以下、或者外部负载300未被供给电流ie的情况下(步骤s110：否)，控制指令部52b返回到步骤s10的处理。
[0095]
[效果]
[0096]
如上述说明，根据本实施方式，在热电发电模块10的发电电力被分配为被冷却装置40a使用的消耗电力pc和被外部负载300使用的实际电力pe的情况下，基于表示冷却装置40的状态的监控数据md，调整供给到外部负载300的实际电力pe。当实际电力变化时，冷却装置40a的状态变化。因此，控制装置50监控冷却装置40a的状态并基于表示冷却装置40a的状态的监控数据md调整实际电力pe，从而能够抑制冷却装置40a引起的冷却效率的降低。由于抑制了冷却装置40a引起的冷却效率的降低，散热部12被充分冷却。从而，受热部11和散热部12之间的温度差增加。受热部11和散热部12之间的温度差增加，从而抑制热电发电模块10发电效率的降低。
[0097]
在本实施方式中，监控数据md是冷却装置40a的马达42的消耗电力pc。监控部52a监控从热电发电模块10分配给冷却装置40a的马达42的消耗电力pc。当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc降低。控制指令部52b在基于根据监控部52a获取的监控数据md判定为从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc降低的情况下，使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。降低分配给外部负载300的实际电力pe，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。消耗电力pc上升且施加在马达42上的电压vc增加，从而抑制风扇41的转速降低或风扇41的旋转停止。因此，热电发电模块10由风扇41充分冷却，过度加热被抑制。此外，由于散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。因此，抑制热电发电模块10的发电效率降低。
[0098]
此外，控制指令部52b在基于从监控部52a获取的监控数据md判定为从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc上升时，能够使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升。在受热部11和散热部12之间的温度差足够、发电电力pg足够的情况下，控制指令部52b能够使消耗电力pc和实际电力pe两者上升。
[0099]
在本实施方式中，控制指令部52b在从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc降低至预定的第三变化阈值shv3以下时，将变更指令cc输出到电流变更部53b，从而降低从热电发电模块10供给到外部负载300的实际电力pe。由于供给到外部负载300的实际电力
pe降低，从而供给到马达42的消耗电力pc上升。由于消耗电力pc上升、施加在马达42上的电压vc上升，从而抑制风扇41的转速的降低或风扇41的旋转被停止。因此，热电发电模块10由风扇41充分冷却，过度加热被抑制。此外，由于散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。因此，热电发电模块10的发电效率的降低被抑制。
[0100]
在本实施方式中，控制指令部52b在从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc降低至预定的停止阈值shp以下的情况下，将切换指令cs输出到开关部53a，从而停止从热电发电模块10向外部负载300供给实际电力pe。由于停止向外部负载300供给实际电力pe，供给到马达42的消耗电力pc上升。由于消耗电力pc上升、施加在马达42上的电压vc上升，从而抑制风扇41的转速的降低或风扇41的旋转被停止。因此，热电发电模块10由风扇41充分冷却，过度加热被抑制。此外，由于散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。因此，热电发电模块10的发电效率的降低被抑制。
[0101]
在本实施方式中，控制指令部52b在从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc上升到预定的第二变化阈值shv2以上的情况下，将变更指令cc输出到电流变更部53b，从而使从热电发电模块10供给到外部负载300的实际电力pe上升。此外，控制指令部52b在消耗电力pc上升到第一变化阈值shv1以上的情况下，进一步使从热电发电模块10供给到外部负载300的实际电力pe上升。从而，在抑制冷却装置40a冷却效率降低的同时，向外部负载300供给适当的实际电力pe。
[0102]
在本实施方式中，冷却装置40a的消耗电力pc包括施加在马达42上的电压vc，外部负载300的实际电力pe包括供给到外部负载300的电流ie。监控部52a监控电压vc，控制指令部52b基于表示电压vc的监控数据md，将用于调整电流ie的控制指令输出到调整部53。当从热电发电模块10供给到外部负载300的电流ie上升时，施加在马达42上的电压vc降低。控制指令部52b在基于监控部52a获取的监控数据md判定为施加在马达42上的电压vc降低的情况下，使从热电发电模块10供给到外部负载300的电流ie降低。由于供给到外部负载300的电流ie降低，从而施加到马达42的电压vc上升。由于施加在马达42上的电压vc上升，从而抑制风扇41的转速的降低或风扇41的旋转被停止。因此，热电发电模块10由风扇41充分冷却，过度加热被抑制。此外，由于散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。因此，热电发电模块10的发电效率的降低被抑制。
[0103]
图7是表示本实施方式所涉及的电热发电装置100a效果的实验结果的图表。在图7所示的图中，横轴表示受热部11的温度，纵轴表示被外部负载300使用的实际电力pe。在图7中，所谓最大电力是在不停止马达42的情况下供给到外部负载300的实际电力pe的最大值。所谓关断电力是逐渐提高供给到外部负载300的实际电力pe、控制指令部52b停止实际电力pe的提供时的实际电力pe的值。如图7所示，当实际电力pe试图超过最大电力时能够确认：控制指令部52b输出停止实际电力pe的供给的切换指令cs。
[0104]
[第二实施方式]
[0105]
对于第二实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或等同的结构元素，赋予相同的附图标记，对其的说明会简略或省略。
[0106]
在上述实施方式中，监控数据md表示马达42的消耗电力pc。在本实施方式中，监控数据md表示风扇41的转速rc。
[0107]
图8是表示本实施方式所涉及的电热发电装置100b的框图。如图8所示，监控部52a
监控风扇41的每单位时间的转速rc。在本实施方式中，电热发电装置100b具备用于检测风扇41的转速rc的旋转传感器43。旋转传感器43的检测数据输出到监控部52a。监控部52a能够通过获取旋转传感器43的检测数据来监控风扇41的转速rc。
[0108]
当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc降低。当分配给马达42的消耗电力pc降低时，风扇41的转速rc降低。在风扇41的转速rc降低的情况下，控制指令部52b使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。由于消耗电力pc上升，风扇41的转速rc上升。因此，散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。从而，抑制热电发电模块10的发电效率降低。
[0109]
[第三实施方式]
[0110]
对于第三实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或等同的结构元素，赋予相同的附图标记，对其的说明会简略或省略。
[0111]
在上述实施方式中，监控数据md表示冷却装置40a的状态的监控结果。在本实施方式中，监控数据md表示热电发电模块10的状态。作为一例，监控数据md表示被冷却装置40a冷却的热电发电模块10的散热部12的温度tc。
[0112]
散热部12由冷却装置40a冷却。冷却装置40a的冷却能力和散热部12的温度tc是一一对应的。监控部52a能够通过监控散热部12的温度tc来监控冷却装置40a的状态。
[0113]
图9是表示本实施方式所涉及的热电发电装置100c的框图。如图9所示，监控部52a监控散热部12的温度tc。在本实施方式中，热电发电装置100c具备检测散热部12的温度tc的温度传感器44。温度传感器44的检测数据被输出到监控部52a。监控部52a能够通过获取温度传感器44的检测数据来监控散热部12的温度tc。
[0114]
当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc降低。当分配给马达42的消耗电力pc降低时，风扇41的转速rc降低。当风扇41的转速rc降低时，散热部12的温度上升。在散热部12的温度tc上升的情况下，控制指令部52b使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。由于消耗电力pc上升，风扇41的转速rc上升。因此，散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。从而，抑制热电发电模块10的发电效率的降低。
[0115]
另外，在本实施方式中，监控数据md也可以表示受热部11和散热部12之间的温度差。不仅设置检测散热部12的温度tc的温度传感器44，还可以设置检测受热部11的温度的温度传感器，从而监控部52a能够监控受热部11和散热部12之间的温度差。当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc降低。当分配给马达42的消耗电力pc降低时，风扇41的转速rc降低。当风扇41的转速rc降低时，受热部11和散热部12之间的温度差减小。在受热部11和散热部12之间的温度差减小的情况下，控制指令部52b使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。由于消耗电力pc上升，风扇41的转速rc上升。因此，散热部12由风扇41充分冷却，受热部11和散热部12之间的温度差增加。从而，抑制热电发电模块10的发电效率的降低。
[0116]
[第四实施方式]
[0117]
对于第四实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或等同的结构元素，赋予相同的附图标记，对其的说明会简略或省略。
[0118]
图10是示意性地表示本实施方式所涉及的热电发电装置100d的图。如图10所示，在本实施方式中，热电发电装置100d具备：具有受热部11和散热部12的热电发电模块10、连接到受热部11的受热部件20、连接到散热部12的散热部件30、冷却散热部12的冷却装置40a、调整受热部11的温度的加热装置60以及控制装置50。
[0119]
与上述实施方式相同地，控制装置50包括：包括监控部52a和控制指令部52b的控制部52；以及包括开关部53a和电流变更部53b的调整部53。
[0120]
与上述实施方式相同地，冷却装置40a包括风扇41和使风扇41旋转的马达42。冷却装置40a经由散热部件30冷却散热部12。
[0121]
受热部11由热源200加热。热源200通过燃烧燃料fl来发热。热源200的发热量基于燃料fl的量而变化。
[0122]
加热装置60调整供给到热源200的燃料fl的量。供给到热源200的燃料fl量越大，则热源200的发热量就越高。供给到热源200的燃料fl量越小，则热源200的发热量就越低。热源200的发热量越高，则受热部11的温度越高。热源200的发热量越低，则受热部11的温度越低。加热装置60能够通过调整供给到热源200的燃料fl的量来调整受热部11的温度。
[0123]
加热装置60具备容纳燃料fl的燃料箱61、能够从燃料箱61将燃料fl输送到热源200的输送部件62、用于驱动输送部件62的马达63。
[0124]
燃料箱61容纳燃料fl。在燃料箱61的下端部设置供给口64。燃料箱61的燃料fl经由供给口64供给到热源200。
[0125]
输送部件62包括被配置在燃料箱61内的输送辊。通过输送部件62的旋转，燃料箱61的燃料fl被输送到供给口64。输送到供给口64的燃料fl因重力的作用从供给口64供给到热源200。
[0126]
马达63经由包括带轮(pulley)和带(belt)的动力传输结构65连接到输送部件62。马达63所产生的电力经由动力传输结构65传输到输送部件62。输送部件62基于经由动力传输结构65从马达63传输的马达63的动力而旋转。当马达63驱动时，燃料fl从燃料箱61被供给到热源200。当马达63的转速变大时，输送部件62的燃料fl的输送量增加，从燃料箱61供给到热源200的燃料fl量增加。当马达63的转速降低时，输送部件62的燃料fl的输送量减小，从燃料箱61供给到热源200的燃料fl量变少。当马达63的驱动停止时，停止从燃料箱61向热源200供给燃料fl。
[0127]
在本实施方式中，热电发电模块10的发电电力pg被分配给被冷却装置40a使用的消耗电力pc、被外部负载300使用的实际电力pe以及被加热装置60使用的消耗电力ph。所谓消耗电力ph是指从热电发电模块10供给到加热装置60的、被加热装置60消耗的电力。冷却装置40a的消耗电力pc包括马达42的消耗电力pc。加热装置60的消耗电力ph包括马达63的消耗电力ph。另外，在发电电力pg、消耗电力pc、实际电力pe以及消耗电力ph之间，成立以下公式(2)的关系。
[0128]
[实际电力pe]＝[发电电力pg]－([消耗电力pc] [消耗电力ph])(2)
[0129]
控制装置50的监控部52a分别监控冷却装置40a的状态和加热装置60的状态并输出监控数据md。在本实施方式中，监控数据md包括冷却装置40a马达42的消耗电力pc和加热
装置60的马达63的消耗电力ph。
[0130]
控制部50的控制指令部52b基于从监控部52a输出的监控数据md，输出用于控制调整部53的控制指令。
[0131]
控制指令部52b在基于监控数据md判定为冷却装置40a的消耗电力pc降低了的情况下，使实际电力pe降低，在判定为加热装置60的消耗电力ph降低了的情况下，使实际电力pe降低。
[0132]
当从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe上升时，分配给马达42的消耗电力pc和分配给马达63的消耗电力ph分别降低。
[0133]
控制指令部52b在从热电发电模块10分配给马达42的消耗电力pc降低的情况下，使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达42的消耗电力pc上升。由于分配给马达42的消耗电力pc上升，从而抑制风扇41的转速的降低或风扇41的旋转的停止。
[0134]
此外，在从热电发电模块10分配给马达63的消耗电力pc降低了的情况下，控制指令部52b使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达63的消耗电力pc上升。由于分配给马达63的消耗电力pc上升，从而抑制供给到热源200的燃料fl量的减少或燃料fl的供给被停止。
[0135]
由于受热部11由热源200充分加热，散热部12由冷却装置40a充分冷却，因此受热部11和散热部12之间的温度差增大，抑制热电发电模块10的发电效率的降低。
[0136]
另外，在本实施方式中，监控数据md也可以表示受热部11和散热部12之间的温度差。通过设置检测受热部11的温度的温度传感器以及检测散热部12的温度的温度传感器，监控部52a能够监控受热部11和散热部12之间的温度差。在受热部11和散热部12之间的温度差减小的情况下，控制指令部52b使从热电发电模块10分配给外部负载300的实际电力pe降低。由于分配给外部负载300的实际电力pe降低，从而分配给马达42的消耗电力pc和分配给马达63的消耗电力ph上升。因此受热部11和散热部12之间的温度差增大。从而，抑制热电发电模块10的发电效率的降低。
[0137]
[第五实施方式]
[0138]
对于第五实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或等同的结构元素，赋予相同的附图标记，对其的说明会简略或省略。
[0139]
图11是示意性地表示本实施方式所涉及的热电发电装置100e的图。在上述实施方式中，散热部12由包括风扇41和马达42的冷却装置40a被冷却。在本实施方式中，冷却散热部12的冷却装置40e具有用于调整制冷剂温度的温度调节装置45、连接到散热部12的制冷剂套46、从温度调节装置45供给到制冷剂套46的制冷剂所流通的第一流路47a、从制冷剂套46供给到温度调节装置45的制冷剂所流通的第二流路47b。制冷剂在包括温度调节装置45、第一流路47a、制冷剂套46和第二流路47b的冷却装置40e的循环系统中进行循环。
[0140]
温度调节装置45调整制冷剂的温度。温度调节装置45包括例如热交换器和循环泵，并在调整制冷剂的温度的同时，将被调整温度后的制冷剂供给到制冷剂套46。温度控制装置45的热交换器和循环泵由热电发电模块10提供的消耗电力pc所驱动。
[0141]
制冷剂套46具有使制冷剂流通的内部空间。制冷剂套46被配置得与散热部12接触。温度调节装置45中的被调整温度后的制冷剂通过第一流路47a供给到制冷剂套46。在制
冷剂套46的内部空间中流通的制冷剂，被散热部12带走热量后，经由第二流路47b返回到温度调节装置45。
[0142]
热电发电模块10的发电电力pg被分配给被冷却装置40e的温度控制装置45使用的消耗电力pc和被外部负载300使用的实际电力pe。监控部52a监控温度控制装置45的消耗电力pc并输出监控数据md。在温度控制装置45的消耗电力pc降低的情况下，控制指令部52b降低外部负载300的实际电力pe。
[0143]
[第六实施方式]
[0144]
对于第六实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或等同的结构元素，赋予相同的附图标记，对其的说明会简略或省略。
[0145]
图12是示意性地表示本实施方式所涉及的热电发电装置100f的图。在上述第五实施方式中，冷却装置40e具有温度调节装置45。在本实施方式中，冷却散热部12的冷却装置40f具有：使制冷剂散热的散热器48、与散热部12连接的制冷剂套46，从调温装置45向制冷剂套46供给的制冷剂所流通的第一流路47a，从制冷剂套46向调温装置45供给的制冷剂所流通的第二流路47b、被配置在第二流路47b中的循环泵49。制冷剂在包括散热器48、第一流路47a、制冷剂套46和第二流路47b的循环系统中进行循环。
[0146]
散热器48使制冷剂散热。通过散热器48被降温的制冷剂，经由第一流路47a被供给到制冷剂套46。在制冷剂套46的内部空间中流通的制冷剂，被散热部12带走热量后，经由第二流路47b返回到散热器48。循环泵49驱动制冷剂在冷却装置40f的循环系统中循环。循环泵49由热电发电模块10供给的消耗电力pc所驱动。
[0147]
热电发电模块10的发电电力pg被分配给被冷却装置40f的循环泵49使用的消耗电力pc和被外部负载300使用的实际电力pe。监控部52a监控循环泵49的消耗电力pc并输出监控数据md。在循环泵49的消耗电力pc降低的情况下，控制指令部52b降低外部负载300的实际电力pe。
[0148]
附图标记的说明
[0149]
10
…
热电发电模块，11
…
受热部，11s
…
外表面，11t
…
内表面，12
…
散热部，12s
…
外表面，12t
…
内表面，13
…
热电半导体元件，13p
…
p型热电半导体元件，13n
…
n型热电半导体元件，14
…
导线，15
…
第一电极，16
…
第二马达，20
…
受热部件，30
…
散热部件，31
…
平板部，32
…
散热片部，40a
…
冷却装置，40e
…
冷却装置，40f
…
冷却装置，41
…
风扇，42
…
马达，43
…
旋转传感器，44
…
温度传感器，45
…
温度调节装置，46
…
制冷剂套，47a
…
第一流路，47b
…
第二流路，48
…
散热器，49
…
循环泵，50
…
控制装置，51
…
电源部，52
…
控制部，52a
…
监控部，52b
…
控制指令部，53
…
调整部，53a
…
开关部，53b
…
电流变更部，54
…
存储部，60
…
加热装置，61
…
燃料箱，62
…
输送部件，63
…
马达，64供给口，65
…
动力传输结构，80
…
第一电力线，90
…
第二电力线，100a
…
热电发电装置，100b
…
热电发电装置，100c
…
热电发电装置，100d
…
热电发电装置，100e
…
热电发电装置，100f
…
热电发电装置，200
…
热源，300
…
外部负载，cc
…
变更指令，cs
…
切换指令，ie
…
电流，ie1
…
第一给定值，ie2
…
第二给定值，md
…
监控数据，pc
…
消耗电力，pd
…
驱动电力，pe
…
实际电力，pg
…
发电电力，ph
…
消耗电力，rc
…
转数，sh
…
阈值，shp
…
停止阈值，shs
…
开始阈值，shv
…
变更阈值，shv1
…
第一变更阈值，shv2
…
第二变更阈值，shv3
…
第三变更阈值，tc
…
温度，vc
…
电压，δie
…
规定量。