专利名称：热电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将由利用外部的温度差而发电的热电发电器发生的电力(电能)供给负载而使该负载工作的热电系统，特别是具有修正热电发电器固有的珀耳帖效应的影响而适当地控制从热电发电器向负载的电力的供给的功能的热电系统。
背景技术：
现在，有根据外部的温度差而产生的热能使用热电偶发电并利用通过该发电而得到的电能来驱动电子表等电子设备的热电系统。
作为将这样的热电系统应用于小型的便携式电子设备的先有的一例，有利用图6所示的热电发电器的发电电力进行驱动的电子表。
该电子表是将负载单元20与热电发电器10连接，从而在负载单元20可以利用热电发电器10的发电电力的结构。
负载单元20由升压单元23、计时单元21和蓄电单元22构成。升压单元23与热电发电器10连接，将热电发电器10的发电电压升压2倍后输出。
具有计时功能的计时单元21和作为2次电池的蓄电单元22并联地连接到该升压单元23的输出侧，由升压单元23的升压输出向蓄电单元22充电，将该充电的电力供给计时单元21。
此外，还设置了检测热电发电器10的发电电压的使用放大电路的发电检测器35和根据该检测电压控制升压单元21的动作的控制单元36。
热电发电器10是将多个热电偶串联连接而构成，在本例的电子表是手表时，配置为使温触点侧与该手表的后盖接触，同时，使冷触点侧与和该后盖绝热的表壳接触。并且，在带着该手表时，将和人的手腕紧密接触的后盖与暴露在大气中的表壳之间发生的温度差所产生的热能变换为电能。
应用了这种先有的热电系统的电子表在热电发电器10的发电电压由升压单元23升压后向蓄电单元22充电，利用该充电的电能进行计时单元21的指针运行动作等。
这时，在由发电检测器35检测的热电发电器10的发电电压超过指定的值时，控制单元36就判定可以利用热电发电器10的发电电力，从而输出使升压单元23动作的信号。这样，升压单元23就开始进行升压动作，将热电发电器10的发电电压升压后向蓄电单元22充电。相反，在由发电检测器35检测的热电发电器10的发电电压低于指定的值时，控制单元36将使升压单元23的升压动作停止，从而停止从热电发电器10向负载单元20的电力供给，同时防止已给蓄电单元22充电的电能向热电发电器10侧放出。
在这样的先有的热电系统中，作为发电器而使用的热电发电器10在向温触点侧供给高的温度、向冷触点侧供给低的温度时，利用塞贝克效应而发电，并输出发电电压(利用塞贝克效应的发电电压称为热电动势)。特别是在热电发电器10无负载时，从热电发电器10可以得到与在其自身的温-冷触点间发生的温度差成正比的发电电压。
然而，为了从该热电发电器10取出电力而连接上负载时，电流从热电发电器10流过负载，但是，将由该电流发生作为与塞贝克效应相反的反应的珀耳帖效应，从而发生反而使供给热电发电器10的温度差减小的现象。即，在从热电发电器10向负载流过电流时，在冷触点侧发生发热反应，而在温触点侧发生吸热反应。由于该珀耳帖效应在热电发电器中发生的温度差减小，所以，作为热电动势的发电电压也将减小。
但是，先有的热电系统并未考虑由该珀耳帖效应引起的热电动势的暂时的减小，而是将该热电动势的暂时的减小单纯地作为由外部环境的温度变化而引起的现象来处理。
因此，如上所述那样，热电系统根据热电发电器的发电电压的大小来切换升压单元的动作与停止时，在发电电压的值为检测阈值的附近时，发生升压单元反复动作与停止的现象。
即，构成为根据热电发电器的发电电力的值而切换向所连接的负载的电力的供给与停止时，使负载动作着将不能正确地测定热电动势，所以，结果将不能有效地利用热电发电器的发电电压。
本发明就是为了解决热电系统的上述问题而作出的，目的旨在即使由于从热电发电器向负载单元的电力供给而发生珀耳帖效应，也可以修正珀耳帖效应对热电发电器的发电电压的影响从而可以有效地利用热电发电器的发电能量。
另外，可以采用控制单元具有控制负载单元的动作的单元的热电系统。
此外，上述修正单元可以是在从热电发电器向负载单元连续地供给电力指定时间以上时将由于流通的电流而发生的珀耳帖效应而上述热电发电器的发电电压降低的部分来修正并测量该发电电压的单元。
另外，上述控制单元可以采用具有以一定周期间歇式地测量上述热电发电器的发电电压并具有在该测量中使从上述热电发电器向上述负载单元的电力的供给通路成为遮断或高电阻状态的单元的结构形式。
这时，控制单元就可以采用控制为如果上述一定周期中的发电电压的测量结果超过设定值就从热电发电器向负载单元供给电力、如果低于设定值就停止向该负载单元的电力的供给的结构形式。
此外，上述修正单元可以采用将上述测量结果连续地超过上述设定值预先设定的次数时视为从上述热电发电器向上述负载单元连续地供给电力指定时间以上，而在下次以后的测量时就修正并测量上述发电电压的热电系统。
这样构成的热电系统对于由于热电发电器连续地向负载单元供给电力时发生的珀耳帖效应引起的发电电压的降低，在不能忽略该影响的状况时可以对测量的热电动势进行修正，并设定与本来的发电电压相当的电压来控制向负载的电力的供给和停止。因此，可以实现即使发生珀耳帖效应也可以有效地利用热电发电器的发电电力，从而可以消除珀耳帖效应的影响而可以最大限度利用热电发电器所能发电的电力的热电系统。
附图的简单说明
图1是表示作为本发明的热电系统的一个实施例的电子表的系统结构的电路框图。
图2是表示图1的控制单元的具体的电路结构的电路图。
图3是表示图1的升压单元的具体的电路结构的电路图。
图4是表示图1的电子表为手表时的内部结构的概略情况的剖面图。
图5是用于说明图1～图3所示的电子表的动作的各部分的电压和信号的波形图。
图6是表示先有的热电系统的结构例的电路框图。
图1是表示作为本发明的热电系统的一个实施例的电子表的系统结构的电路框图。图2是表示该电子表的控制单元的具体的电路结构的电路图，图3是表示升压单元的具体的电路结构的电路图。图4是表示该电子表为手表时的内部结构的概略情况的剖面图，图5是用于说明该电子表的动作的图1～图3的电压和信号的波形图。
首先，使用图1说明作为本发明的热电系统的一个实施例的电子表的系统结构。本实施例的热电系统和由图6所示的上述先有例一样，是以热电发电器的发电电力为电力源的电子表。关于该电子表内部的结构，后面进行说明。
图1所示的电子表构成为将负载单元20与热电发电器10连接，将热电发电器10发电的电力供给负载单元20而进行利用。此外，还设置了测量热电发电器10的发电电压并根据该发电电压控制向负载单元20的电力的供给以及停止供给的控制单元30。
虽然图中未示出，但是，热电发电器10是将多个热电偶电气串联连接而构成的，设定在给出1℃的温度差时，可以得到约1.5V的热电动势。该热电发电器10将通过热电发电而得到的电动势作为发电电压V1而输出。
负载单元20由具有计时功能的计时单元21、蓄电单元22以及升压单元23构成。
虽然图中未示出，但是，计时单元21和一般的电子表一样，由将晶体的振荡频率至少分频为周期为2秒的频率并进而将该分频信号变形为步进电机的驱动所需要的波形的计时电路，由该计时电路的波形驱动的步进电机，以及利用齿轮系传输步进电机的转动从而驱动时刻显示用的指针的时刻显示系统构成。
该计时单元21利用上述计时电路发生测量时钟S2和升压时钟S3，把测量时钟S2和升压时钟S3都向控制单元30输入。
测量时钟S2是成为低电平的时间为8毫秒而周期为2秒的波形的信号，在接收到升压时钟S3的上升沿后，便立刻下降。升压时钟S3是频率为4KHz的矩形波。测量时钟S2和升压时钟S3的波形的生成可以通过简单的波形合成而实现，所以，省略对该生成电路的详细的说明。
在本实施例中，测量时钟S2成为低电平的时间，也是升压单元23停止升压的时间，设定该升压停止时间的理由如下。
即，是为了下述目的而设定的。由于升压单元23的升压动作而流过的电流的影响，出现在热电发电器10的端子上的电压低于实际的可能发电的电压，所以，在后面所述的比较电路40测量发电电压V1的期间及紧接其之前使升压单元23停止动作，使得比较电路40不会进行误测量。该升压停止时间由热电发电器10的内阻和升压单元23的电容负载的时间常数适当地决定。
蓄电单元22是锂离子的2次电池，但是，为了使说明简单，与充放电的量无关地将端子电压取为总是1.8V的一定值。
为了简单，假定升压单元23为切换2组电容器的连接状态而将输入电压升压2倍的升压电路。该升压单元23在输入侧连接热电发电器10，在输出侧并联连接蓄电单元22和计时单元21。该升压单元23输入从控制单元30输出的升压控制信号S5和S6，将从热电发电器10输入的发电电压V1升压后向蓄电单元22和计时单元21输出。后面详细说明该电路及其作用。
热电发电器10的负极、升压单元23的负极和蓄电单元22的负极都接地。在本实施例中，设在携带电子表时通常所得到的电压方向为正方向，这时，将温暖的一侧称为温触点，将冷的一侧称为冷触点。此外，将这时出现高的电位的一方的端子取为「正极(+)」，将出现低的电位的一方的端子取为「负极(-)」。
控制单元30测量热电发电器10的发电电压V1，根据该发电电压V1的值利用升压控制信号S5、S6控制升压单元23的动作，控制从热电发电器10向负载单元20的电力的供给和停止供给。该控制单元30的具体的结构和作用后面详细说明。
上述计时单元21的计时电路、升压单元23的电容器以外的部分以及控制单元30等电路与一般的电子表一样，可以全部集成在同一块集成电路上。
下面，使用图2详细说明图1所示的电子表中的控制单元的结构及其作用。
如图2所示，控制单元30由作为电压测量单元的运算放大器构成的比较电路(比较器)40、第1触发器电路41和第1触发器电路42、第1反相器45和第2反相器46、第1‘与’门48和第2‘与’门49、以及稳压电路50构成。
比较电路40在其非反相输入端子(+)的输入电压超过反相输入端子(-)的输入电压时输出高电平的信号，在非反相输入端子的输入电压等于或低于反相输入端子的输入电压时输出低电平的信号。
并且，将热电发电器10的正极与该比较电路40的非反相输入端子连接，输入发电电压V1，将稳压电路50的输出端子与反相输入端子连接，将其输出电压作为比较电压V2而输入。另外，将该输出端子与第1触发器电路41的数据输入端子连接，并将发电电压V1与比较电压V2进行比较，如上所述，输出与其比较结果(测量结果)相应的高电平或低电平的信号S1，并将其输入第1触发器电路41的数据输入端子。
第1触发器电路41是在接通电源时输出复位的数据型的触发器电路，另外，第2触发器电路42是带反相复位输入端子的数据型的触发器电路。并且，第1触发器电路41的输出端子与第2触发器电路42的数据输入端子连接，第1触发器电路41和第2触发器电路42串联连接。
另外，计时单元21的测量时钟S2分别输入第1触发器电路41和第2触发器电路42的时钟输入端子。并且，各触发器电路41、42接收到测量时钟S2的波形的前沿后，就进行数据输入端子的信号的保持和输出。此外，第1触发器电路41的输出端子也与第2触发器电路42的反相复位输入端子连接。
第1反相器45的输入端子输入第2触发器电路42的输出信号，并将其反相后而输出。另外，第2反相器46输入计时单元21的升压时钟S3，并将其反相后而输出。
计时单元21的测量时钟S2及升压时钟S3和第1触发器电路41的输出信号输入第1‘与’门48，第1‘与’门48将这3个信号的逻辑积作为第1升压信号S5而输出。
计时单元21的测量时钟S2、第1触发器电路41的输出信号和第2反相器46的输出信号(升压时钟S3的反相信号)输入第2‘与’门49，第2‘与’门49将这3个信号的逻辑积作为第2升压信号S6而输出。
稳压电路50是比较电压发生电路，选择2个电压电平中的1个，从输出端子输出比较电压V2。即，从第1反相器45将高电平的信号输入到输入端子上时，就输出0.9V的比较电压V2，输入低电平的信号时就输出0.81V的比较电压V2。
稳压电路50的比较电压V2通常设定为0.9V。该电压值是考虑了在热电发电器10的发电电压V1成为大于0.9V的值时如果将发电电压V1升压2倍向端电压为1.8V的蓄电单元22输出，就可以得到所希望的充电电流而设定的。另外，0.81V是修正珀耳帖效应的影响时输出的比较电压V2的电压值，关于该电压值，后面详细说明。
下面，使用图3说明图1所示的电子表的升压单元的结构及其作用。
图3所示的升压单元23由第1升压开关91、第2升压开关92、第3升压开关93、第4升压开关94、第1升压电容器101和第2升压电容器102构成。
第1升压开关91是N沟道型的场效应晶体管(FET)，第2升压开关‘92、第3升压开关93和第4升压开关94都是P沟道型FET。
第1升压开关91的漏极端子与第1升压电容器101的负极连接，将源极接地。并且，由输入到栅极端子的控制单元30的升压控制信号S5控制通/断。
第3升压开关93的源极端子与第1升压电容器101的正极连接，将热电发电器10的正极与漏极端子连接，并输入发电电压V1。并且，和第1升压开关91一样，由输入到栅极端子的控制单元30的升压控制信号S5控制通/断。
另外，第2升压开关92的源极端子与热电发电器10的正极连接，漏极端子与第1升压电容器101的负极连接。并且，由输入到栅极端子的控制单元30的升压控制信号S6控制通/断。
第4升压开关94的源极端子与蓄电单元22的正极连接，漏极端子与第1升压电容器101的正极连接。并且，和第2升压开关92一样，由输入到栅极端子的控制单元30的升压控制信号S6控制通/断。
第1升压电容器101和第2升压电容器102是上述集成电路的外加元件，电容量都为0.22μF。第2升压电容器102与热电发电器10并联连接，目的在于实现热电发电器10的端电压的稳定。
从第4升压开关94的源极端子输出升压输出电压V3，并将其向蓄电单元22充电。
由于升压单元23采用上述结构，所以，通过利用控制单元30的升压控制信号S5、S6切换各升压开关91、92、93、94的通/断状态，而按以下方式动作。
首先，在第1升压开关91和第3升压开关93都处于导通状态时，这时，热电发电器10与第1升压开关101成为并联连接，由热电发电器10的发电电压向第1升压电容器101充电，第1升压电容器101的正极的电压成为与发电电压基本上相同的电压。
第2升压电容器102总是与热电发电器10并联连接，其正极的电压与热电发电器10的发电电压基本上相同。
然后，在第1升压开关91和第3升压开关93成为截止状态、同时第2升压开关92和第4升压开关94成为导通状态时，热电发电器10和第2升压电容器102的并联电路与第1升压电容器101成为串联连接的状态，所以，在未连接负载的无负载状态下，在第4升压开关94的漏极端子上，作为升压输出而可以得到将第1升压电容器101的端电压加到热电发电器10的发电电压上后的电压即发电电压的2倍的电压。
上述电子表为手表时的内部结构的一例示于图4。该电子表通中介绝热材料63将在上面部嵌入了防风玻璃60的金属制的表壳61与金属制的后盖92嵌合成一体，使其内部形成密闭空间。将由形成为环状的多个热电偶构成的热电发电器10配置在其密闭空间的周边部，将驱动由时针、分针和秒针构成的时刻显示用的指针群66的运动机构65配置在其内侧。
热电发电器10使温触点侧与带到手腕上时被体温加热的后盖62的内面紧密接触，使冷触点侧与被空气冷却的表壳61的内面紧密接触。
图1所示的负载单元20和控制单元30内藏在运动机构65中，由来自负载单元20中的计时单元21的计时电路的驱动波形的信号所驱动的步进电机通过齿轮系分别驱动指针群66的各指针转动。
如前所述，该计时电路、升压单元23的第1、第2升压电容器101、102以外的电路和控制电路30形成在同一集成电路(IC)中，设置在运动机构65内。
下面，使用图1～图3和图5说明上述电子表即本发明的热电系统的一个实施例的动作。
在以下的说明中，假定蓄电单元22贮蓄的电能对于驱动计时单元21具有足够的量，并且蓄电单元22的端电压与充放电无关地总是维持为1.8V。并且，假定在蓄电单元22处于该状态时，计时单元21可以动作，进行通常的计时动作和指针运行动作。并且，控制单元30也成为接通电源的状态。
这时，控制电路30的图2所示的第1触发器电路41通过接通电源而成为保持数据被复位的状态，即输出低电平的信号。于是，第1‘与’门48和第2‘与’门49输入从该第1触发器电路41输出的低电平的信号，所以，作为升压控制信号S5、S6总是输出低电平的信号。
因此，图3所示的升压单元23使所有的升压开关91～94成为截止状态，从而成为停止动作的状态。
另外，控制单元30的第2触发器电路42输入第1触发器电路41的低电平的输出信号，所以，保持数据和输出信号被复位。因此，其输出信号成为低电平，输入稳压电路50的第1反相器45的输出信号成为高电平，所以，稳压电路50作为比较电压V2而输出0.9V的电压。
此外，假定作为该热电系统的电子表置于在热电发电器10的两端温度差很小的环境下、发电电压V1低于0.9V而成为约0.85V。
于是，控制单元30的图2所示的比较电路40就将成为约0.85V的发电电压V1与0.9V的比较电压V2进行比较，并判定V1＜V2，从而使输出信号(测量输出)S1成为低电平(参见图5)。
另一方面，输入第1触发器电路41的测量时钟S2，如图4所示，其波形以2秒的周期从高电平下降为低电平，在8毫秒后上升，即交替地反复成为(2秒-8毫秒)间的高电平和8毫秒间的低电平。
第1触发器电路41在该测量时钟S2的前沿时刻取入测量输出S1。并且，在测量输出S1为低电平时通过取入该低电平的测量输出S1而将输出维持为低电平。因此，第1‘与’门48和第2‘与’门49都和初始时一样继续输入该低电平的信号。因此，升压信号S5和S6也继续为低电平，结果，升压单元23仍然为升压停止状态。
假定热电发电器10的两端发生了约0.67℃的温度差，发电电压V1超过了0.9V而成为1.0V。于是，控制单元30的图2所示的比较电路40就将成为1.0V的发电电压V1与0.9V的比较电压V2进行比较，并判定V1＞V2，从而使输出信号(测量输出)S1成为高电平(参见图5)。
由于测量输出S1成为高电平而测量时钟S2的波形以2秒的周期从高电平下降为低电平、并在8毫秒后上升时，第1触发器电路41取入高电平的测量输出S1，使输出成为高电平。这样，第2触发器电路42就解除复位状态，成为等待取入数据的状态。
另外，在第1触发器电路41的输出成为高电平时，第1‘与’门48将与升压时钟S3和测量时钟S2的逻辑积相当的波形作为升压控制信号S5而输出。同样，第2‘与’门49将与升压时钟S3的反相信号和测量时钟S2的逻辑积相当的波形作为升压控制信号S6而输出。
这时，如图5所示，升压控制信号S5和S6分别以与频率为4KHz的升压时钟S3相同的周期交替地反复成为高电平和低电平，并且，在升压控制信号S5为高电平时而升压控制信号S6成为低电平，在升压控制信号S5为低电平时而升压控制信号S6成为高电平。即，升压控制信号S5和S6成为相位相互反相的信号。
该升压控制信号S5和S6都是为升压单元23进行升压动作而设定的波形的信号。如对上述升压单元23的结构和动作说明的那样，在该波形的升压控制信号S5和S6输入升压单元23时，在测量时钟S2成为高电平的期间升压单元23进行可以输出发电电压V1的2倍的电压的升压动作。
即，在热电发电器10开始进行发电之后，如果发生比0.9V大的发电电压，升压单元23就开始进行升压动作，从而向蓄电单元22充电。
然后，在热电发电器10的两端继续是可以发生0.67℃的温度差的环境时，在此期间，测量时钟S2的波形便再次下降。于是，在测量时钟S2成为低电平的8毫秒的期间，作为第1‘与’门48和第2‘与’门49的输出的升压控制信号S5和S6也成为低电平，所以，升压单元23的升压动作暂时停止。
测量时钟S2在8毫秒后上升时，第1触发器电路41取入依然为高电平的测量时钟S1，并输出高电平的信号。第2触发器电路42在测量时钟S2上升之前取入第2触发器电路41保持的高电平的输出信号后复位，使输出信号成为低电平，但是，这时将该输出信号变更为高电平后而输出。
在第2触发器电路42的输出信号成为高电平时，第1反相器45将其反相后，将低电平的信号输入稳压电路50。这样，稳压电路50就将比较电压V2从0.9V变更为0.81V后而输出。
这时，第1触发器电路41的输出成为高电平，所以，在测量时钟S2上升时，如图5所示的那样，然后便再次输出升压控制信号S5和S6，升压单元23继续进行升压动作。
此外，设热电发电器10同样继续保持可以发生0.67℃的温度差的环境时，和上述一样，测量时钟S2的波形上升2秒后再次下降，从而升压单元23暂时停止。
这时，热电发电器10在此期间连续约4秒钟(测量时钟S2的约2周期期间)向负载单元20供电，通过升压单元23继续向蓄电单元22供给充电电流，或使电流继续流过计时单元21。因此，热电发电器10受到该电流引起的珀耳帖效应的影响，在其两端发生的温度差实际上将减小，如图5中虚线所示的那样，发电电压V1将逐渐地降低。
因此，在测量时钟S2成为低电平的期间，热电发电器10成为与升压单元23切断的无负载状态，尽管没有电流流向负载单元20，温度差也不迅速恢复，所以，作为发电电压V1，将出现比在0.67℃的温度差下发生的热电动势1.0V低的例如0.9V。
在发电刚刚开始之后，出现了0.9V的发电电压时，就继续维持使升压单元23的升压动作停止的状态，但是，这时如上述那样将珀耳帖效应的影响引起的电压的降低部分考虑在内，控制单元30在前次的发电电压测量时预先将稳压电路50输出的比较电压V2变更为0.81V。
即，在热电发电器10连续地进行电力的供给指定时间以上时，在本例中就是比较电路40的发电电压的测量结果连续2次超过比较电压时，珀耳帖效应的影响就不能不考虑，于是，控制单元30就使稳压电路50输出的比较电压V2的值降低，比较电路40修正珀耳帖效应的影响所引起的发电电压V1的降低部分，并测量发电电压V1。该功能相当于本发明的「修正单元」。
因此，即使本次测量时热电发电器10的发电电压V1是0.9V，图2的比较电路40也将该0.9V的发电电压V1与0.81V的比较电压进行比较而测量，所以，输出信号(测量输出)S1继续保持为高电平。因此，在测量时钟S2上升时，第1触发器电路41的输出信号再次成为高电平。
这样，在测量时钟S2为高电平的期间，升压控制信号S5和S6如图5所示的那样继续作为使升压单元23进行升压动作的波形的信号而输出。
这样，在本实施例中，在连续一定时间以上(约4秒钟)升压单元23继续进行升压动作时，由于珀耳帖效应的影响，发电电压V1将降低为0.9V，但是，即使如此，对实际的热电发电器10也视为具有发生与1.0V相当的电压的发电能力，控制单元30不使升压单元23的升压动作停止，控制为继续从热电发电器10向负载单元20供电。
其次，假定在升压单元23继续进行升压动作的期间环境发生了变化，成为在热电发电器10的两端只能发生0.6℃的温度差的环境。如果热电发电器10是无负载，该温度差是发电电压V1成为0.9V的温度差。
这时，和上述一样，在测量时钟S2的波形再次下降时，升压单元23就暂时停止升压动作，但是，本次即使在测量时钟S2的波形成为低电平的期间在热电发电器10中仍然保留着珀耳帖效应的影响，所以，输入控制单元30的比较电路40的实际的发电电压V1成为比上述0.9V低的约0.81V的电压。
因此，比较电路40将0.81V的发电电压V1与0.81V的比较电压V2进行比较，判定为V1≤V2，并将输出信号(测量输出)S1以低电平输出，所以，在测量时钟S2上升时，第1触发器电路41的输出从高电平成为低电平。
并且，在第1触发器电路41的输出成为低电平时，控制单元30和接通电源时一样，成为初始化的状态。即，升压控制信号S5和S6如图5的右端部分所示的那样固定为低电平。另外，第2触发器电路42也将保持数据复位，此外，稳压电路50再次输出0.9V的电压作为比较电压V2。
这时，和接通电源时一样，由于从控制电源30输出的升压控制信号S5和S6固定为低电平，升压电源23就继续维持使升压动作停止的状态。
因此，在由于电子表放置的环境而热电发电器10的发电电力成为实际上不能向负载单元20进行供电的状态时，控制单元30就使升压单元23的动作停止，从而停止从热电发电器10的供电，以使充电到蓄电单元22中的电能不会反向流入热电发电器10。这时，利用充电到蓄电单元22中的电能向计时单元21供电，使其动作继续进行。
通过上述说明可知，作为本实施例的热电系统的电子表，在热电发电器10的发电电压V1升压到可以利用的指定电平的电压值时，就将热电发电器10的发电电压向负载单元20供电，并由升压单元23升压后向蓄电单元22充电。然后，在连续地继续供电一定时间(在上述例中是作为测量时钟S2的2周期的4秒)以上时，就修正热电发电器10的发电电压V1并进行测量，即使发电电压V1低于上述指定电平也可以使升压单元23的升压动作继续进行。并且，在热电发电器10的发电电压V1低于设定为比上述指定电平低的值的别的电平时，就停止升压单元23的升压动作，从而停止向负载单元20的供电。
另外，虽然在此前的动作说明中未特别涉及，但是，在未连续地取出热电发电器10的发电电力时，即，在刚刚测量到热电发电器10的发电电压V1是可以进行升压充电的电平之后，由于环境的变化而发电电压V1降低、从而控制单元30的比较电路40使测量输出S1成为低电平时，通过下次的测量，第1触发器电路41的输出立即成为低电平，所以，控制单元30成为和接通电源时相同的初始状态，从而不进行修正动作。
在本实施例中，在修正热电发电器10的发电电压V1时，规定的条件是从热电发电器10向负载单元20连续供电4秒钟以上，但是，作为进行该修正的条件的时间，可以根据电子表内的热电发电器10设置的温触点部和冷触点部的热传导结构和热容量以及与外部的热传导结构等而适当地变更来设定。
此外，在本实施例中，发电电压的测量时的修正，只是通过简单地改变比较电路40的比较电压(阈值)而进行的，但是，根据从热电发电器10流出的电流量，珀耳帖效应的大小有时发生变化。这时，通过另外设置测量从热电发电器10流出的电流值的单元，同时根据该测量的电流值预先设定控制单元30修正的电压，便可实现可以进行考虑了珀耳帖效应的大小的修正的更灵活的热电系统。
另外，在本实施例中，作为负载单元，以使用了升压单元23的2次电池(蓄电单元22)的充电电路成为主要负载的负载单元20为例进行了说明，但是，负载单元不限定此种情况，只要是利用热电发电器10的发电电力而动作的负载就可以，不论是哪种电子设备都可以应用。
例如，虽然在上述实施例中未利用，但是，也可以考虑采用使用升压倍率可以改变的升压单元的负载单元的情况。这时，为了根据发电电压V1的变化选择适当的升压倍率，必须进行正确的发电电压V1的测量，但是，本发明对于这样的情况也可以毫无问题地应用。
除此之外，还可以考虑将发电电压V1的电压值进行液晶显示等各种各样的应用。这时，为了得到将热电发电器的发电电压二值化的值，可以利用A/D变换电路，并对进行了A/D变换后的输出信号利用本发明进行修正。但是，这时A/D变换电路与发电测量单元相当，控制单元仅增加对A/D变换输出进行修正处理就可以了，而A/D变换电路的动作本身可以不变更。
工业上的可利用性如上所述，按照本发明的热电系统，通过修正由于热电发电器继续流过负载电流而发生的珀耳帖效应引起的发电电压的降低并进行测量，能根据热电发电器的发电电压而适当地控制向负载单元的电力的供给和停止供给，从而负载单元可以最有效地利用热电发电器的发电电力。
权利要求
1.一种热电系统，其特征在于由将多个热电偶电气串联连接的热电发电器、利用该热电发电器的发电电力的负载单元和测量热电发电器的发电电压并根据该发电电压控制向上述负载单元的电力的供给和停止供给的控制单元构成，在上述控制单元中，设置了在从热电发电器向负载单元连续地供给电力指定时间以上时就修正并测量发电电压的修正单元。
2.按权利要求1所述的热电系统，其特征在于上述控制单元具有控制上述负载单元的动作的单元。
3.按权利要求1或2所述的热电系统，其特征在于上述修正单元是在从热电发电器向负载单元连续地供给电力指定时间以上时将由于流通的电流而发生的珀耳帖效应而上述热电发电器的发电电压降低的部分来修正并测量该发电电压的单元。
4.按权利要求1或2所述的热电系统，其特征在于上述控制单元具有以一定周期间歇式地测量上述热电发电器的发电电压并在该测量中使从上述热电发电器向上述负载单元的电力的供给通路成为遮断或高电阻状态的单元。
5.按权利要求3所述的热电系统，其特征在于上述控制单元具有以一定周期间歇式地测量上述热电发电器的发电电压并在该测量中使从上述热电发电器向上述负载单元的电力的供给通路成为遮断或高电阻状态的单元。
6.按权利要求4所述的热电系统，其特征在于上述控制单元控制为如果上述一定周期中的发电电压的测量结果超过设定值就从热电发电器向负载单元供给电力，如果低于设定值就停止向该负载单元的电力的供给。
7.按权利要求5所述的热电系统，其特征在于上述控制单元控制为如果上述一定周期中的发电电压的测量结果超过设定值就从热电发电器向负载单元供给电力，如果低于设定值就停止向该负载单元的电力的供给。
8.按权利要求4所述的热电系统，其特征在于上述修正单元将上述测量结果连续地超过上述设定值预先设定的次数时视为从上述热电发电器向上述负载单元连续地供给电力指定时间以上，而在下次以后的测量时就修正并测量上述发电电压。
9.按权利要求5所述的热电系统，其特征在于上述修正单元将上述测量结果连续地超过上述设定值预先设定的次数时视为从上述热电发电器向上述负载单元连续地供给电力指定时间以上，而在下次以后的测量时就修正并测量上述发电电压。
全文摘要
考虑到珀耳帖效应对热电发电器的发电电压的影响,为了适当地控制向负载单元的供电、有效地利用热电发电器的发电能量,将利用热电发电器(10)的发电电力的负载单元(20)和测量热电发电器(10)的发电电压(V1)并根据该发电电压(V1)控制向负载单元(20)的电力的供给和停止供给的控制单元(30)与将多个热电偶电气串联连接耳构成的热电发电器(10)连接,构成热电系统,在控制单元(30)中,设置在从热电发电器(10)向负载单元(20)连续地供给电力指定时间以上时就修正并测量发电电压的修正单元。
文档编号H01L35/00GK1336033SQ00800525
公开日2002年2月13日 申请日期2000年1月7日 优先权日2000年1月7日
发明者永田洋一 申请人:时至准钟表股份有限公司