【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱部からの排熱を利用して発電する熱発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ペルチェ効果を利用して熱電気変換を行う熱電変換モジュールが加熱・冷却装置および発電装置等に用いられている。この熱電変換モジュールは、一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。
【０００３】
そして、この熱電変換モジュールは、例えば、ランプの発熱部の上方に取り付けられて、発熱部の発熱により加熱される一方の吸熱側の絶縁基板と他方の放熱側の絶縁基板との間の温度差によって生じる電力を利用して、ラジオ等の装置を作動させることに用いられている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平２−１０７２９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の熱発電装置では、発熱部の上方に熱電変換モジュールが取り付けられているため、発熱部によって加熱される吸熱側の絶縁基板が放熱側の絶縁基板の下方に位置するようになる。また、熱は空気中で上昇する性質を有するため、吸熱側の絶縁基板の熱の一部は熱電変換モジュールの相対向する基板間にある空気中を上昇して放熱側の絶縁基板側に移動する。この結果、熱電素子のチップを通過する熱量が低減され、吸熱側と放熱側の絶縁基板間に生じる温度差が大きくならず熱電変換モジュールが発生する電力も小さくなるという問題がある。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、発熱部の排熱を効率よく利用することにより、より大きな電力を発生することのできる熱発電装置を提供することである。
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる熱発電装置の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成された熱電変換モジュールを一方の絶縁基板側が加熱されるようにして発熱部の近傍に取り付けて、熱電素子における一方の絶縁基板側の端部と他方の絶縁基板側の端部との間に生じる温度差に応じて熱電変換モジュールに電力を発生させる熱発電装置であって、発熱部が発生する熱を吸収するための吸熱部材を設け、この吸熱部材に、熱電変換モジュールを、一方の絶縁基板が他方の絶縁基板よりも上方に位置し、かつ一方の絶縁基板が吸熱部材側に位置するようにして取り付けたことにある。ここでいう「上方」とは、強制的に気流が作られていない状態で、暖められた空気が流れて行く方向をさすものとする。
【０００８】
このように構成した本発明の熱発電装置においては、発熱部の排熱を吸収し、伝導するための吸熱部材を設け、この吸熱部材に熱電変換モジュールを取り付けている。そして、この熱電変換モジュールの吸熱部材への取り付けは、吸熱側である一方の絶縁基板を放熱側である他方の絶縁基板よりも上方に位置させるとともに、一方の絶縁基板を吸熱部材側に位置させるようにして行う。
【０００９】
したがって、発熱部の排熱は吸熱部材を介して効率よく熱電変換モジュールに伝導される。また、上方に位置する吸熱側の絶縁基板から空気中を通って下方の放熱側の絶縁基板側に下降していく熱量は少ないため、熱電素子における一方の絶縁基板側の端部と他方の絶縁基板側の端部との間の温度差は大きくなる。これによって、熱電変換モジュールの発電量も大きくなる。この場合、放熱側の絶縁基板は、冷却ファン等によって冷却することが好ましい。
【００１０】
本発明にかかる熱発電装置の他の構成上の特徴は、吸熱部材を、発熱部の上方位置から水平方向に向かって延びる高熱伝導性を有する板状体で構成し、吸熱部材の先端部の下面に前記熱電変換モジュールを取り付けたことにある。これによると、簡単な方法で、吸熱側の絶縁基板を放熱側の絶縁基板の上方に位置させることができる。また、吸熱部材の先端部を、熱電変換モジュールを設置するために適した位置まで延ばして、その位置に熱電変換モジュールを設置することができる。この場合も、吸熱側の一方の絶縁基板が放熱側の他方の絶縁基板よりも上方に位置し、一方の絶縁基板が吸熱部材側に位置するため、効果的な熱伝導および発電が行われる。
【００１１】
本発明にかかる熱発電装置のさらに他の構成上の特徴は、吸熱部材を、発熱部の上方位置から水平方向に対して所定角度の方向に向かって延びる高熱伝導性を有する板状体で構成し、吸熱部材の先端部の下面に熱電変換モジュールを取り付けたことにある。これによると、任意の位置に熱電変換モジュールを設置することができるようになり、熱発電装置の設計に自由度が増すようになる。
【００１２】
本発明にかかる熱発電装置のさらに他の構成上の特徴は、吸熱部材における発熱部と一方の絶縁基板との対向面を除く部分の所定箇所を断熱材で被覆したことにある。これによると、吸熱部材から一方の絶縁基板に伝導されずに外部に放出される熱量が減少して熱回収効率のよい熱伝導が行われるようになる。この結果、排熱を無駄にすることなくより大きな電力を得ることができる。
【００１３】
本発明にかかる熱発電装置のさらに他の構成上の特徴は、熱発電装置がプロジェクター装置に設けられ、発熱部がランプであることにある。これによると、ランプの発熱を電力に変換し、この電力をランプの発光に利用したり、プロジェクター装置が備える他の装置の作動のために利用したりすることができる。
【００１４】
例えば、プロジェクター装置に画像を表示する表示装置の温度を調節するためのペルチェ素子を設け、熱発電装置の熱電変換モジュールが発生する電力をペルチェ素子に供給して、そのペルチェ素子を作動させることにより表示装置の温度調節を行うことができる。また、熱電変換モジュールが発生する電力でプロジェクター装置が備える冷却用のファンを作動させることもでる。さらに、この電力をプロジェクター装置の外部の他の装置の作動に用いることもできる。これによって、各装置を作動させるための電源を別途設ける必要がなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明にかかる熱発電装置２０を備えたプロジェクター装置１０を示している。プロジェクター装置１０は、箱状の筺体１１の内部に、熱発電装置２０、ペルチェ素子１２、表示素子１３、レンズ１４、電子回路基板１５、バラストユニット１６および冷却ファン１７を収容して構成されている。
【００１６】
熱発電装置２０は、図２に示したように、ランプ２１、吸熱部材２２、断熱材２３、熱電変換モジュール２４および放熱フィン２５を備えている。ランプ２１の外側面を構成するレフからなる外壁部２１ａは、正面が円形に形成された開口部に形成され、側面が後端部に近づくにしたがって細くなり後端部が閉塞された略ドーム状の形状のセラミックで構成されている。
【００１７】
そして、外壁部２１ａの正面の開口部には透明のガラス２１ｂが設けられ、外壁部２１ａの内部における中央奥端部には光源２１ｃが設けられている。光源２１ｃは、超高圧水銀ランプからなっており、点灯時には内部圧力が２００気圧程度になり温度は１０００℃程度に上昇する。また、その際、外壁部２１ａの温度は、２２０℃程度に上昇する。
【００１８】
吸熱部材２２は、ランプ２１の上部から水平方向に向って延びるタフピッチ銅製の板状体で構成されている。吸熱部材２２は、効率よくランプ２１の排熱を吸収し伝導することができる。また、吸熱部材２２の上面には、グラスウールからなる断熱材２３が設けられており、この断熱材２３によって、吸熱部材２２の上面から熱が放出されることが防止される。
【００１９】
熱電変換モジュール２４は、図３および図４に示したように、下基板２６ａと上基板２６ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板２６ａの上面における所定部分に下部電極２７ａが取り付けられ、上基板２６ｂの下面における所定部分に上部電極２７ｂが取り付けられている。そして、チップからなる熱電素子２８が、それぞれ下端面を下部電極２７ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極２７ｂにハンダ付けにより固定されて下基板２６ａと上基板２６ｂとを一体的に連結している。
【００２０】
下部電極２７ａと上部電極２７ｂとは、それぞれ熱電素子２８の略１個分に等しい距離をずらして取り付けられている。上基板２６ｂの各上部電極２７ｂには、それぞれ２個の熱電素子２８の上端面が接合されており、下基板２６ａの下部電極２７ａには、１個の熱電素子２８の下端面だけが接合されているものと、２個の熱電素子２８の下端面が接合されるものとがある。そして、１個の熱電素子２８の下端面だけが接合される下部電極２７ａは下基板２６ａの一方側の２箇所の角部に設けられ、その下部電極２７ａには、リード線２９ａ，２９ｂが取り付けられ外部に通電可能になっている。
【００２１】
下基板２６ａおよび上基板２６ｂはアルミナからなる板で構成され、熱電素子２８は、直方体に形成されたビスマス・テルル系の合金からなるＰ型の素子とＮ型の素子とからなっている。一般に、熱電材料の性能指数は、その種類により大きさが異なり、また、それぞれ固有の温度依存性と極大値を示す温度も異なるため、照明、プロジェクターなどの民生用機器で、使用温度域が、５００〜６００Ｋより小さいものについては、ビスマス・テルル系（Ｐ型素子については例えば、Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３、Ｎ型素子については例えばＢｉ２Ｓｂ２．８Ｓｅ０．２等）の合金を用いることが好ましい。
【００２２】
また、この熱電素子２８は、下基板２６ａと上基板２６ｂとの間で下部電極２７ａおよび上部電極２７ｂを介して直列になるように接続されている。このように構成された熱電変換モジュール２４は、吸熱部材２２の先端部の下面に固定され、吸熱部材２２を介してランプ２１の発光により生じる排熱の一部が伝導される。そして、ランプ２１からの排熱によって加熱される上基板２６ｂと加熱されない下基板２６ａとの間に生じる温度差から電力を発生する。
【００２３】
放熱フィン２５は、アルミニウムからなるブロック体の下面に一定間隔で前後に貫通する複数の放熱溝２５ａを設けたプレート型のフィンで構成され、熱電変換モジュール２４の下基板２６ａの下面に固定されている。この放熱フィン２５は、複数の放熱溝２５ａを設けて下面の表面積を大きくすることによって放熱性を向上させるようになっており、熱電変換モジュール２４の下基板２６ａ側の放熱量を多くする。これによって、熱電変換モジュール２４の下基板２６ａ側と上基板２６ｂ側との温度差が大きくなり、熱電変換モジュール２４が発生する電力が大きくなる。
【００２４】
また、熱電変換モジュール２４から延びるリード線２９ａ，２９ｂの端部はそれぞれ冷却用のペルチェ素子１２に接続されている。このペルチェ素子１２は、熱電変換モジュール２４と同様の構成からなり、リード線２９ａ，２９ｂを介して熱電変換モジュール２４から供給される電力を熱に変換することができる。本実施形態では、ペルチェ素子１２は表示素子１３を冷却するために用いられている。
【００２５】
表示素子１３は、シリコン基板上に小さな金属ミラーを複数配列して構成されるデジタルミラーデバイスからなっており、入射光の反射方向をコントロールしながら入射光を反射しレンズ１４を介して画像をスクリーン（図示せず）に投影する。また、表示素子１３は、温度が高くなると正常な作動を行えなかったり、寿命が短くなったりするため、冷却する必要があり、この冷却をペルチェ素子１２によって行っている。
【００２６】
筐体１１内に設置された電子回路基板１５には、導通回路がプリントされており、この導通回路によってプロジェクター装置１０が備える各装置が電気的に接続されている。また、バラストユニット１６は、安定器を備えており、プロジェクター装置１０に供給される電力に関係なくランプ２１に一定の電力を供給する。これによって、ランプ２１は安定した発光を行う。冷却ファン１７は、筐体１１の所定箇所に設けられた複数の開口部（図示せず）にそれぞれ設けられ外部の空気を筐体１１内に吸い込ませることにより筐体１１内の各装置を冷却する。
【００２７】
また、本実施形態に係るプロジェクター装置１０は、前述した各装置の外に、プロジェクター装置１０が備える各装置に電力を供給するための電源、各種のスイッチや操作ボタンおよび、例えばパソコンから画像データ、音声データ等を入力したり、他の機器に出力したりするための入出力端子等を備えている。
【００２８】
このように構成されたプロジェクター装置１０を使用する際には、入出力端子にパソコン等の配線コードを接続してプロジェクター装置１０にデータの入出力をできる状態にして、スイッチをオン状態にするとともに所定の操作ボタンを操作する。これによって、ランプ２１が発光するとともに、表示素子１３やプロジェクター装置１０の各装置が作動して、レンズ１４を介してスクリーンに所定の画像が映し出される。
【００２９】
この場合、ランプ２１の発光による放熱や、表示素子１３等の各装置からの放熱によって、筐体１１内の温度は上昇するが、同時に冷却ファン１７も作動して、筐体１１内を空気の流れによって冷却する。その際、ランプ２１の上部から放出される熱は、吸熱部材２２に吸収されたのちに熱電変換モジュール２４の上基板２６ｂに伝導される。吸熱部材２２の上面には断熱材２３が設けられているためこの際の熱の伝導は、効率よく行われる。また、熱電変換モジュール２４の下基板２６ａは、放熱フィン２５による放熱によって冷却されるとともに、冷却ファン１７から供給される空気流によって空冷される。
【００３０】
この結果、熱電素子２８における下基板２６ａ側の端部と上基板２６ｂ側の端部との間には大きな温度差が生じ、この温度差に応じて熱電変換モジュール２４は発電する。この熱電変換モジュール２４が発生する電力はペルチェ素子１２に供給され、ペルチェ素子１２を作動させる。
【００３１】
ペルチェ素子１２を、図３に示した熱電変換モジュール２４に対応させて見て、リード線２９ａに接続された熱電素子２８がＮ型の素子で、リード線２９ｂに接続された熱電素子２８がＰ型の素子であるとすると、リード線２９ａにプラス、リード線２９ｂにマイナスの電圧をかけると上基板２６ｂ側で吸熱、下基板２６ａ側で放熱が生じる。したがって、ペルチェ素子１２の上基板を表示素子１３に接触させてペルチェ素子１２を設置することにより、表示素子１３を冷却することができる。これによって、表示素子１３は適温に維持されて、良質の画質を生じさせるとともに、長寿命になる。また、熱電変換モジュール２４の上下の方向はＰ型の素子とＮ型の素子との配列によって適宜変更する。
【００３２】
このように、本実施形態に係るプロジェクター装置１０では、ランプ２１の上部から水平方向に向けて熱伝導性に優れた吸熱部材２２を延ばして設け、吸熱部材２２の先端部の下面に熱電変換モジュール２４を設けている。したがって、ランプ２１の上部から放出される熱は効率よく吸熱部材２２に吸収され熱電変換モジュール２４に伝導される。また、吸熱部材２２の上面には断熱材２３が設けられているため、ランプ２１から吸熱部材２２に伝わった熱は殆ど外部に放出されることなく効果的に熱電変換モジュール２４に伝導される。
【００３３】
そして、吸熱部材２２から熱電変換モジュール２４に伝導された熱は、上基板２６ｂの温度を上昇させる。この際、上基板２６ｂの熱は空気中を通って下方の下基板２６ａ側に流れることなく、上基板２６ｂに留まって上基板２６ｂを効果的に昇温する。一方、下基板２６ａは放熱フィン２５による放熱と、冷却ファン１７による冷却とで低温に維持される。この結果、下基板２６ａと上基板２６ｂとの間の温度差が大きくなり、熱電変換モジュール２４が発生する電力が大きくなる。これによって、プロジェクター装置１０が必要とする電力の一部をランプ２１の排熱を利用して発生させた電力でまかなうことができ、プロジェクター装置１０の電源の消費電力を低減させることができる。
【００３４】
図５は、本発明の熱発電装置の他の実施形態による燃料を用いたランプ装置３０を示している。このランプ装置３０では、板状の台部３１の上面に燃料を収容する本体３２が設けられ、本体３２の上部に発火によって周囲を照明するための芯からなる発熱部３３が設けられている。そして、発熱部３３の周囲をホヤ３４で覆っている。ホヤ３４の上部には開口部３４ａが設けられて、この開口部３４ａから発熱部３３の発火による熱が上昇していく。
【００３５】
また、台部３１の一端部からは、棒状の支持部材３５が上方に向って延びており、その上端に、吸熱部材３６が取り付けられている。この吸熱部材３６は、ホヤ３４の上方で水平に配置された水平部３６ａと、水平部３６ａに対して上方に向って４５度傾斜した傾斜部３６ｂとからなっており、吸熱部材２２と同様タフピッチ銅製の板状体で構成されている。また、吸熱部材３６の上面には、吸熱部材３６と同様の角度を有する水平部３７ａと傾斜部３７ｂとからなる断熱材３７が設けられている。
【００３６】
そして、吸熱部材３６の傾斜部３６ｂの下面には、熱電変換モジュール３８が取り付けられ、熱電変換モジュール３８の下面には放熱フィン３９が取り付けられている。この熱電変換モジュール３８は熱電変換モジュール２４と同一の構成からなり、放熱フィン３９は放熱フィン２５と同一の構成からなっている。したがって、図示の同一部分に同一符号を記して説明を省略する。
【００３７】
このように構成したことにより、ランプ装置３０を着火すると、発熱部３３からの発熱が、ホヤ３４の開口部３４ａから上昇して吸熱部材３６の水平部３６ａと傾斜部３６ｂとに伝導され、熱電変換モジュール３８の上基板２６ｂを加熱する。また、下基板２６ａは放熱フィン３９によって冷却され低温状態を維持する。この結果、下基板２６ａと上基板２６ｂとの間に大きな温度差が生じて熱電変換モジュール３８が発電する。この場合の電力は、ラジオ、電気カミソリ等の消費電力小さな電気製品の作動に用いることができる。また、充電機能を備えた電気機器の充電用に用いることもできる。また、このランプ装置３０では、吸熱部材３６および断熱材３７が傾斜しているため、ランプ装置３０の平面視による面積を小さくすることができる。
【００３８】
つぎに、図２に示した吸熱部材２２、断熱材２３、熱電変換モジュール２４および放熱フィン２５からなる装置を実施例１とし、図５に示した吸熱部材３６、断熱材３７、熱電変換モジュール３８および放熱フィン３９からなる装置を実施例２とした。そして、長さの短い板状の吸熱部材の上面に熱電変換モジュールを取り付けるとともに、熱電変換モジュールの上面に放熱フィンを取り付けた従来の装置を比較例として、それぞれの装置を用いて熱伝導性の比較テストを行った。
【００３９】
この比較テストは、各装置の吸熱部材を燃料ランプで加熱するとともに、熱電変換モジュールの放熱フィン側を冷却ファンで冷却し、その際に、各熱電変換モジュールにおける熱電素子を通って、吸熱側の基板（実施例１，２では上基板２６ｂ、比較例では下基板）から放熱側の基板（実施例１，２では下基板２６ａ、比較例では上基板）に伝導された熱量と、熱電変換モジュール内の空間部を通って吸熱側の基板から放熱側の基板に伝導された熱量とを測定し、各測定値を比較することによって行った。この場合、吸熱部材が燃料ランプの炎から５ｃｍ上方に位置するようにして各装置を設置した。
【００４０】
また、熱電変換モジュールとしては、縦横のサイズがともに１００ｍｍで、高さが４．５ｍｍのものを使用した。この熱電変換モジュールの各基板の厚みは０．５ｍｍで、熱電素子の各サイズは縦横高さがともに３ｍｍであった。また、熱電変換モジュールの隙間面積（絶縁基板における熱電素子が取り付けられた部分を除いた部分の面積）は６４００ｍｍ２であった。
【００４１】
吸熱部材としては、実施例１では、長さが２００ｍｍ、幅が１００ｍｍ、厚みが５ｍｍの銅板を用い、実施例２では、実施例１で用いた銅板と同じサイズの銅板の中央部を４５度の角度で折り曲げたものを用いた。また、比較例では、長さが１００ｍｍ、幅が１００ｍｍ、厚みが５ｍｍの銅板を用いた。断熱材としては、厚みが３０ｍｍの９６Ｋ（密度が９６ｋｇ／ｍ３）のグラスウールを使用した。また、放熱フィンの表面積は０．５ｍ２で、冷却ファンとしては、消費電力が３Ｗの軸流ファンを用いた。その比較テストの結果を、下記の表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
比較テストの結果は、表１に示したように、熱電素子を通って、吸熱側の基板から放熱側の基板に伝導された熱量は、実施例１では２００Ｗ、実施２では１８５Ｗ、比較例では１８０Ｗであった。また、熱電変換モジュール内の空間部を通って吸熱側の基板から放熱側の基板に伝導された熱量は、実施例１では１０Ｗ、実施例２では２５Ｗ、比較例では３５Ｗであった。
【００４４】
このように、実施例１，２はともに、比較例よりも熱電素子を通る熱量が多く、空間部を通る熱量が少なくなった。すなわち、実施例１，２では、空間部を通る熱量を比較例と比べ低減させることができ、熱電素子を通る熱量を比較例よりも増加させることができた。この結果から、比較例よりも実施例１，２の方が効率のよい熱伝導が行え、その結果、より大きな電力を発生できることが分かる。
【００４５】
また、実施例１，２の比較では、吸熱部材が水平になった実施例１の方が、吸熱部材が傾斜した実施例２よりも良好な結果が得られた。この結果から、熱電変換モジュールの吸熱側の基板を放熱側の基板よりも上方に位置させたときの方が、吸熱側の基板を放熱側の基板よりも下方に位置させたときよりも効果的な熱回収と大きな発電ができることがわかる。また、熱電変換モジュールを傾斜させて配置したときよりも水平に配置したときの方がより効果的な熱回収と大きな発電ができることが分かる。
【００４６】
また、本発明に係る熱発電装置は前述した各実施形態に限定するものでなく適宜変更が可能である。例えば、前述した各実施形態では、吸熱部材２２，３６をタフピッチ銅で構成したが、この吸熱部材を構成する材料としては無酸素銅でもよく、アルミニウムでもよい。アルミニウムを用いる場合には純アルミが好ましく、これによると熱伝導率を高くすることができるとともに、装置の軽量化が図れる。
【００４７】
また、吸熱部材２２を平面状の板状体で構成しているが、この吸熱部材２２におけるランプ２１の上部に対向する部分を、ランプ２１の形状に沿った曲面に形成してランプ２１の上面に接触させることもできる。これによると、ランプ２１と吸熱部材２２との接触面積は大きくなり熱回収率が大幅に増加する。
【００４８】
さらに、前述した実施形態では、吸熱部材２２，３６の上面を被覆する断熱材２３，３７をグラスウールとしたがこの断熱材はグラスウールに限らず、ロックウールやその他の断熱材を用いることもできる。また、前述した各実施形態では、断熱材２３，３７を、吸熱部材２２，３６の上面だけに設けているが、この断熱材２３，３７は、吸熱部材２２，３６における各発熱部や熱電変換モジュール２４，３８に対応する面以外のすべての部分に設けることもできる。これによって、さらに効果的な熱伝導が行える。
【００４９】
また、図１に示したプロジェクター装置１０では、熱電変換モジュール２４が発生した電力をペルチェ素子１２の作動に用いているが、この電力は、冷却ファン１７の作動のために用いてもよいし、プロジェクター装置１０が備えるその他の装置の作動や、外部の装置の作動や充電のために用いてもよい。さらに、本発明の熱発電装置は、プロジェクター装置に設けられたり、燃料ランプとして構成されたりするものに限るものでなく、電気により作動する照明ランプや、その他発熱部を備えたものであればどのような装置にでも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による熱発電装置を備えたプロジェクター装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したプロジェクター装置が備える熱発電装置の概略を示す正面図である。
【図３】熱電変換モジュールの斜視図である。
【図４】熱電変換モジュールの正面図である。
【図５】他の実施形態によるランプ装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…プロジェクター装置、２０…熱発電装置、２１…ランプ、２２，３６…吸熱部材、２３，３７…断熱材、２４，３８…熱電変換モジュール、２１ｃ…光源、２６ａ…下基板、２６ｂ…上基板、２７ａ…下部電極、２７ｂ…上部電極、２８…熱電素子、３０…ランプ装置、３３…発熱部、３６ａ，３７ａ…水平部、３６ｂ，３７ｂ…傾斜部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermoelectric generator that generates electricity by using exhaust heat from a heat generating unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, thermoelectric conversion modules that perform thermoelectric conversion using the Peltier effect have been used for heating / cooling devices, power generation devices, and the like. In this thermoelectric conversion module, a plurality of electrodes are formed at predetermined positions on opposing inner surfaces of a pair of insulating substrates, and upper and lower end surfaces of the thermoelectric element are soldered to the opposing electrodes, respectively. A plurality of thermoelectric elements are fixed between insulating substrates.
[0003]
The thermoelectric conversion module is attached, for example, above the heat generating portion of the lamp, and is heated by the heat generated by the heat generating portion. The temperature difference between one insulating substrate on the heat absorbing side and the other insulating substrate on the heat radiating side is heated. It is used to operate a device such as a radio by using the electric power generated by the power generation (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Published Japanese Utility Model Application No. 2-107290
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional thermoelectric generator, since the thermoelectric conversion module is mounted above the heat generating portion, the insulating substrate on the heat absorbing side heated by the heat generating portion is located below the insulating substrate on the heat radiating side. In addition, since heat has the property of rising in the air, part of the heat of the insulating substrate on the heat absorption side rises in the air between the opposing substrates of the thermoelectric conversion module and moves to the insulating substrate side on the heat dissipation side. I do. As a result, there is a problem that the amount of heat passing through the thermoelectric element chip is reduced, the temperature difference generated between the insulating substrate on the heat absorption side and the insulating substrate on the heat radiation side is not increased, and the electric power generated by the thermoelectric conversion module is also reduced.
[0006]
Summary of the Invention
The present invention has been made to address the above problem, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric generator that can generate larger electric power by efficiently using the exhaust heat of a heat generating unit. is there.
[0007]
In order to achieve the above object, a structural feature of the thermoelectric generator according to the present invention is that an electrode is formed at a predetermined position on an inner surface of a pair of insulating substrates opposed to each other, and an electrode is formed on the opposed electrode. A thermoelectric conversion module formed by joining the end faces of the thermoelectric elements is attached to the vicinity of the heat generating portion so that one of the insulating substrates is heated, and the other end of the thermoelectric element on the side of the one insulating substrate and the other of the insulating elements are insulated. A thermoelectric generator for generating electric power in a thermoelectric conversion module in accordance with a temperature difference generated between the substrate and an end on a substrate side, wherein a heat absorbing member for absorbing heat generated by a heat generating portion is provided, and the heat absorbing member is provided on the heat absorbing member. The thermoelectric conversion module is mounted such that one insulating substrate is located above the other insulating substrate and one insulating substrate is located on the heat absorbing member side. Here, “upward” refers to a direction in which warmed air flows in a state where no airflow is forcibly generated.
[0008]
In the thermoelectric generator of the present invention configured as described above, a heat absorbing member for absorbing and conducting the exhaust heat of the heat generating portion is provided, and the thermoelectric conversion module is attached to the heat absorbing member. The thermoelectric conversion module is attached to the heat absorbing member by positioning one insulating substrate on the heat absorbing side above the other insulating substrate on the heat radiating side and positioning one insulating substrate on the heat absorbing member side. Do it like this.
[0009]
Therefore, the exhaust heat of the heat generating portion is efficiently transmitted to the thermoelectric conversion module via the heat absorbing member. In addition, since the amount of heat flowing from the upper insulating substrate on the heat absorbing side to the lower insulating substrate on the heat dissipating side through the air is small, one end of the thermoelectric element on one insulating substrate side and the other end on the other side are insulated. The temperature difference with the end on the substrate side increases. Thereby, the power generation amount of the thermoelectric conversion module also increases. In this case, it is preferable that the heat-insulating-side insulating substrate is cooled by a cooling fan or the like.
[0010]
Another structural feature of the thermoelectric generator according to the present invention is that the heat absorbing member is formed of a plate-like body having high thermal conductivity extending in a horizontal direction from a position above the heat generating portion, and a heat absorbing member at a tip end portion thereof. The thermoelectric conversion module is attached to the lower surface. According to this, the heat absorbing side insulating substrate can be positioned above the heat radiating side insulating substrate by a simple method. Further, the tip of the heat absorbing member can be extended to a position suitable for installing the thermoelectric conversion module, and the thermoelectric conversion module can be installed at that position. Also in this case, one of the insulating substrates on the heat absorbing side is located above the other insulating substrate on the heat dissipating side and one of the insulating substrates is located on the heat absorbing member side, so that effective heat conduction and power generation are performed.
[0011]
Still another structural feature of the thermoelectric generator according to the present invention is that the heat absorbing member is formed of a plate having high thermal conductivity extending from a position above the heat generating portion toward a direction at a predetermined angle with respect to the horizontal direction. Then, the thermoelectric conversion module is attached to the lower surface of the distal end portion of the heat absorbing member. According to this, the thermoelectric conversion module can be installed at an arbitrary position, and the degree of freedom in designing the thermoelectric generator increases.
[0012]
Yet another structural feature of the thermoelectric generator according to the present invention resides in that a predetermined portion of the heat absorbing member except for a surface facing the heat generating portion and one of the insulating substrates is covered with a heat insulating material. According to this, the amount of heat released from the heat absorbing member to the outside without being transmitted to one of the insulating substrates is reduced, and heat conduction with good heat recovery efficiency is performed. As a result, larger power can be obtained without wasting waste heat.
[0013]
Still another structural feature of the thermoelectric generator according to the present invention is that the thermoelectric generator is provided in the projector device, and the heat generating portion is a lamp. According to this, the heat generated by the lamp can be converted into electric power, and this electric power can be used for light emission of the lamp or used for operation of another device provided in the projector device.
[0014]
For example, by providing a Peltier device for adjusting the temperature of the display device that displays an image on the projector device, supplying power generated by the thermoelectric conversion module of the thermoelectric generator to the Peltier device, and operating the Peltier device The temperature of the display device can be adjusted. Further, the cooling fan provided in the projector device can be operated by the power generated by the thermoelectric conversion module. In addition, this power can be used to operate other devices outside the projector device. This eliminates the need to separately provide a power supply for operating each device.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a projector device 10 including a thermoelectric generator 20 according to the present invention. The projector device 10 is configured by housing a thermoelectric generator 20, a Peltier element 12, a display element 13, a lens 14, an electronic circuit board 15, a ballast unit 16, and a cooling fan 17 inside a box-shaped housing 11. .
[0016]
As shown in FIG. 2, the thermoelectric generator 20 includes a lamp 21, a heat absorbing member 22, a heat insulating material 23, a thermoelectric conversion module 24, and a radiating fin 25. An outer wall portion 21a made of a reflex constituting an outer side surface of the lamp 21 is formed in an opening having a circular front surface, and has a substantially dome shape in which the side surface becomes thinner toward the rear end and the rear end is closed. It is made of ceramic of the shape.
[0017]
A transparent glass 21b is provided in an opening at the front of the outer wall 21a, and a light source 21c is provided at a central rear end inside the outer wall 21a. The light source 21c is composed of an ultra-high pressure mercury lamp, and when turned on, the internal pressure becomes about 200 atm and the temperature rises to about 1000 ° C. At this time, the temperature of the outer wall 21a rises to about 220 ° C.
[0018]
The heat absorbing member 22 is formed of a tough pitch copper plate extending horizontally from the upper portion of the lamp 21. The heat absorbing member 22 can efficiently absorb and conduct the exhaust heat of the lamp 21. A heat insulating material 23 made of glass wool is provided on the upper surface of the heat absorbing member 22, and the heat insulating material 23 prevents heat from being released from the upper surface of the heat absorbing member 22.
[0019]
As shown in FIGS. 3 and 4, the thermoelectric conversion module 24 includes a pair of insulating substrates including a lower substrate 26a and an upper substrate 26b, and a lower electrode 27a is attached to a predetermined portion on the upper surface of the lower substrate 26a. The upper electrode 27b is attached to a predetermined portion on the lower surface of the upper substrate 26b. A thermoelectric element 28 composed of a chip is fixed at its lower end surface to the lower electrode 27a by soldering, and is fixed at its upper end surface to the upper electrode 27b by soldering to integrally connect the lower substrate 26a and the upper substrate 26b. are doing.
[0020]
The lower electrode 27a and the upper electrode 27b are attached to each other at a distance equal to substantially one thermoelectric element 28. The upper end surfaces of two thermoelectric elements 28 are respectively joined to the upper electrodes 27b of the upper substrate 26b, and only the lower end surface of one thermoelectric element 28 is joined to the lower electrode 27a of the lower substrate 26a. And the lower end faces of the two thermoelectric elements 28 are joined. A lower electrode 27a to which only the lower end surface of one thermoelectric element 28 is joined is provided at two corners on one side of the lower substrate 26a, and lead wires 29a and 29b are attached to the lower electrode 27a. It can be energized outside.
[0021]
The lower substrate 26a and the upper substrate 26b are made of a plate made of alumina, and the thermoelectric element 28 is made up of a P-type element and an N-type element made of a bismuth-tellurium-based alloy formed in a rectangular parallelepiped. In general, the figure of merit of thermoelectric materials differs in size depending on the type, and the temperature at which each has its own temperature dependence and the maximum value also differs, so that the operating temperature range for consumer equipment such as lighting and projectors is For those smaller than 500 to 600K, it is preferable to use a bismuth tellurium-based alloy (for example, Bi0.5Sb1.5Te3 for a P-type element, Bi2Sb2.8Se0.2 for an N-type element, for example).
[0022]
The thermoelectric element 28 is connected between the lower substrate 26a and the upper substrate 26b so as to be in series via a lower electrode 27a and an upper electrode 27b. The thermoelectric conversion module 24 configured as described above is fixed to the lower surface of the distal end of the heat absorbing member 22, and a part of the waste heat generated by the light emission of the lamp 21 is transmitted through the heat absorbing member 22. Then, electric power is generated from a temperature difference generated between the upper substrate 26b heated by the exhaust heat from the lamp 21 and the lower substrate 26a not heated.
[0023]
The heat radiation fins 25 are plate-type fins provided with a plurality of heat radiation grooves 25a penetrating back and forth at predetermined intervals on the lower surface of a block body made of aluminum, and are fixed to the lower surface of the lower substrate 26a of the thermoelectric conversion module 24. I have. The heat dissipation fins 25 are provided with a plurality of heat dissipation grooves 25a to increase the surface area of the lower surface to improve heat dissipation, and increase the amount of heat dissipation on the lower substrate 26a side of the thermoelectric conversion module 24. Thereby, the temperature difference between the lower substrate 26a side and the upper substrate 26b side of the thermoelectric conversion module 24 increases, and the electric power generated by the thermoelectric conversion module 24 increases.
[0024]
The ends of the lead wires 29a and 29b extending from the thermoelectric conversion module 24 are connected to the cooling Peltier device 12, respectively. The Peltier device 12 has a configuration similar to that of the thermoelectric conversion module 24, and can convert electric power supplied from the thermoelectric conversion module 24 through the leads 29a and 29b into heat. In the present embodiment, the Peltier element 12 is used for cooling the display element 13.
[0025]
The display element 13 is a digital mirror device configured by arranging a plurality of small metal mirrors on a silicon substrate. The display element 13 reflects incident light while controlling the reflection direction of incident light, and screens an image through a lens 14. (Not shown). In addition, the display element 13 needs to be cooled because the normal operation cannot be performed or the service life is shortened when the temperature becomes high, and the Peltier element 12 cools the display element 13.
[0026]
A conductive circuit is printed on an electronic circuit board 15 installed in the housing 11, and each device included in the projector device 10 is electrically connected by the conductive circuit. Further, the ballast unit 16 includes a ballast, and supplies a constant power to the lamp 21 irrespective of the power supplied to the projector device 10. Thereby, the lamp 21 emits light stably. The cooling fan 17 is provided in each of a plurality of openings (not shown) provided at predetermined positions of the housing 11 and cools each device in the housing 11 by sucking external air into the housing 11. I do.
[0027]
The projector device 10 according to the present embodiment includes, in addition to the devices described above, a power supply for supplying power to each device included in the projector device 10, various switches and operation buttons, and image data from a personal computer, for example. It has input / output terminals for inputting audio data and the like and outputting to other devices.
[0028]
When using the projector device 10 configured as described above, a wiring cord of a personal computer or the like is connected to the input / output terminal so that data can be input / output to / from the projector device 10 and the switch is turned on. Operate a predetermined operation button. As a result, the lamp 21 emits light, and the display device 13 and each device of the projector device 10 operate, so that a predetermined image is displayed on the screen via the lens 14.
[0029]
In this case, the temperature inside the casing 11 rises due to the heat radiation by the light emission of the lamp 21 and the heat radiation from each device such as the display element 13, but at the same time, the cooling fan 17 also operates, and the air inside the casing 11 Cool by flow. At this time, the heat released from the upper part of the lamp 21 is absorbed by the heat absorbing member 22 and then conducted to the upper substrate 26b of the thermoelectric conversion module 24. Since the heat insulating member 23 is provided on the upper surface of the heat absorbing member 22, the heat conduction at this time is performed efficiently. Further, the lower substrate 26 a of the thermoelectric conversion module 24 is cooled by heat radiation by the radiation fins 25 and is air-cooled by an air flow supplied from the cooling fan 17.
[0030]
As a result, a large temperature difference occurs between the end on the lower substrate 26a side and the end on the upper substrate 26b side of the thermoelectric element 28, and the thermoelectric conversion module 24 generates power according to this temperature difference. The power generated by the thermoelectric conversion module 24 is supplied to the Peltier device 12 to operate the Peltier device 12.
[0031]
When the Peltier element 12 is viewed in correspondence with the thermoelectric conversion module 24 shown in FIG. 3, the thermoelectric element 28 connected to the lead wire 29a is an N-type element, and the thermoelectric element 28 connected to the lead wire 29b is P-type. Assuming that the element is of the die type, when a positive voltage is applied to the lead wire 29a and a negative voltage is applied to the lead wire 29b, heat is absorbed on the upper substrate 26b side and heat is released on the lower substrate 26a side. Therefore, the display element 13 can be cooled by placing the Peltier element 12 by bringing the upper substrate of the Peltier element 12 into contact with the display element 13. As a result, the display element 13 is maintained at an appropriate temperature, produces high quality image, and has a long life. The vertical direction of the thermoelectric conversion module 24 is appropriately changed according to the arrangement of the P-type elements and the N-type elements.
[0032]
As described above, in the projector device 10 according to the present embodiment, the heat absorbing member 22 having excellent thermal conductivity is provided extending in the horizontal direction from the upper portion of the lamp 21, and the thermoelectric conversion module is provided on the lower surface of the distal end portion of the heat absorbing member 22. 24 are provided. Therefore, heat released from the upper part of the lamp 21 is efficiently absorbed by the heat absorbing member 22 and transmitted to the thermoelectric conversion module 24. Further, since the heat insulating material 23 is provided on the upper surface of the heat absorbing member 22, the heat transmitted from the lamp 21 to the heat absorbing member 22 is effectively transmitted to the thermoelectric conversion module 24 without being released to the outside.
[0033]
Then, the heat conducted from the heat absorbing member 22 to the thermoelectric conversion module 24 raises the temperature of the upper substrate 26b. At this time, the heat of the upper substrate 26b does not flow through the air to the lower substrate 26a side, but stays on the upper substrate 26b to effectively raise the temperature of the upper substrate 26b. On the other hand, the lower substrate 26a is maintained at a low temperature by heat radiation by the radiation fins 25 and cooling by the cooling fan 17. As a result, the temperature difference between the lower substrate 26a and the upper substrate 26b increases, and the power generated by the thermoelectric conversion module 24 increases. As a result, part of the power required by the projector device 10 can be covered by the power generated by using the exhaust heat of the lamp 21, and the power consumption of the power source of the projector device 10 can be reduced.
[0034]
FIG. 5 shows a lamp device 30 using fuel according to another embodiment of the thermoelectric generator of the present invention. In the lamp device 30, a main body 32 for storing fuel is provided on an upper surface of a plate-shaped base portion 31, and a heating portion 33 composed of a core for illuminating the surroundings by firing is provided on an upper portion of the main body 32. The periphery of the heating section 33 is covered with a squirt 34. An opening 34a is provided in the upper part of the ascidian 34, and the heat generated by the ignition of the heat generating portion 33 rises from the opening 34a.
[0035]
A bar-shaped support member 35 extends upward from one end of the base 31, and a heat absorbing member 36 is attached to the upper end thereof. The heat absorbing member 36 is composed of a horizontal portion 36a disposed horizontally above the squirt 34 and an inclined portion 36b inclined 45 degrees upward with respect to the horizontal portion 36a. It is composed of a copper plate. Further, on the upper surface of the heat absorbing member 36, a heat insulating material 37 including a horizontal portion 37a and an inclined portion 37b having the same angle as the heat absorbing member 36 is provided.
[0036]
A thermoelectric conversion module 38 is attached to the lower surface of the inclined portion 36b of the heat absorbing member 36, and a radiation fin 39 is attached to the lower surface of the thermoelectric conversion module 38. The thermoelectric conversion module 38 has the same configuration as the thermoelectric conversion module 24, and the radiation fin 39 has the same configuration as the radiation fin 25. Therefore, the same reference numerals are given to the same parts in the drawing, and the description is omitted.
[0037]
With this configuration, when the lamp device 30 is ignited, the heat generated from the heat generating portion 33 rises from the opening portion 34a of the squirt 34 and is transmitted to the horizontal portion 36a and the inclined portion 36b of the heat absorbing member 36. The upper substrate 26b of the conversion module 38 is heated. Further, the lower substrate 26a is cooled by the radiation fins 39 and maintains a low temperature state. As a result, a large temperature difference occurs between the lower substrate 26a and the upper substrate 26b, and the thermoelectric conversion module 38 generates power. The electric power in this case can be used for operation of electric appliances with low power consumption such as a radio and an electric razor. Further, it can be used for charging an electric device having a charging function. Further, in the lamp device 30, since the heat absorbing member 36 and the heat insulating material 37 are inclined, the area of the lamp device 30 in plan view can be reduced.
[0038]
Next, an apparatus including the heat absorbing member 22, the heat insulating material 23, the thermoelectric conversion module 24, and the radiating fins 25 shown in FIG. 2 is taken as the first embodiment, and the heat absorbing member 36, the heat insulating material 37, and the thermoelectric conversion module 38 shown in FIG. Example 2 was a device including the heat radiation fins 39. Then, a thermoelectric conversion module is attached to the upper surface of a plate-like heat absorbing member having a short length, and a heat conductive fin is attached to the upper surface of the thermoelectric conversion module as a comparative example. A comparative test was performed.
[0039]
In this comparison test, the heat absorbing member of each device was heated by the fuel lamp, and the radiating fin side of the thermoelectric conversion module was cooled by the cooling fan. The amount of heat conducted from the substrate (the upper substrate 26b in the first and second embodiments, the lower substrate in the comparative example) to the substrate on the heat radiation side (the lower substrate 26a in the first and second embodiments, the upper substrate in the comparative example), and the thermoelectric conversion module The amount of heat conducted from the heat-absorbing substrate to the heat-radiating substrate through the internal space was measured, and the measured values were compared. In this case, each device was installed such that the heat absorbing member was located 5 cm above the flame of the fuel lamp.
[0040]
As the thermoelectric conversion module, a module having both a vertical and horizontal size of 100 mm and a height of 4.5 mm was used. The thickness of each substrate of the thermoelectric conversion module was 0.5 mm, and the size of each thermoelectric element was 3 mm in height and width. The gap area of the thermoelectric conversion module (the area of the insulating substrate excluding the portion where the thermoelectric element was attached) was 6,400 mm 2 .
[0041]
In Example 1, a copper plate having a length of 200 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 5 mm was used as the heat absorbing member. In Example 2, the center of the copper plate having the same size as the copper plate used in Example 1 was set at 45 °. Used at an angle of. In the comparative example, a copper plate having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 5 mm was used. As a heat insulating material, glass wool having a thickness of 96 mm (a density of 96 kg / m 3 ) having a thickness of 30 mm was used. The heat dissipation fin had a surface area of 0.5 m 2 , and the cooling fan used was an axial fan having a power consumption of 3 W. The results of the comparison test are shown in Table 1 below.
[0042]
[Table 1]
[0043]
As shown in Table 1, the results of the comparative test show that the amount of heat transmitted from the heat-absorbing substrate to the heat-radiating substrate through the thermoelectric element was 200 W in Example 1, 185 W in Example 2, and 185 W in Comparative Example. It was 180W. The amount of heat conducted from the heat-absorbing substrate to the heat-radiating substrate through the space in the thermoelectric conversion module was 10 W in Example 1, 25 W in Example 2, and 35 W in Comparative Example.
[0044]
Thus, in each of Examples 1 and 2, the amount of heat passing through the thermoelectric element was larger and the amount of heat passing through the space was smaller than in the comparative example. That is, in Examples 1 and 2, the amount of heat passing through the space could be reduced as compared with the comparative example, and the amount of heat passing through the thermoelectric element could be increased as compared with the comparative example. From this result, it can be seen that Examples 1 and 2 can perform more efficient heat conduction than the Comparative Example, and as a result, a larger electric power can be generated.
[0045]
Further, in comparison with Examples 1 and 2, better results were obtained in Example 1 in which the heat absorbing member was horizontal than in Example 2 in which the heat absorbing member was inclined. From this result, it is more effective when the substrate on the heat absorption side of the thermoelectric conversion module is positioned above the substrate on the heat radiation side than when the substrate on the heat absorption side is positioned below the substrate on the heat radiation side. It can be seen that high heat recovery and large power generation are possible. Also, it can be seen that more effective heat recovery and greater power generation can be obtained when the thermoelectric conversion module is arranged horizontally than when it is arranged inclined.
[0046]
Further, the thermoelectric generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed. For example, in each of the above-described embodiments, the heat absorbing members 22 and 36 are made of tough pitch copper, but the heat absorbing members may be made of oxygen-free copper or aluminum. When aluminum is used, pure aluminum is preferable. According to this, the thermal conductivity can be increased, and the weight of the device can be reduced.
[0047]
Further, the heat absorbing member 22 is formed of a flat plate-like body, and a portion of the heat absorbing member 22 facing the upper part of the lamp 21 is formed into a curved surface conforming to the shape of the lamp 21 to form an upper surface of the lamp 21. Can also be contacted. According to this, the contact area between the lamp 21 and the heat absorbing member 22 increases, and the heat recovery rate greatly increases.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, the heat insulating members 23 and 37 covering the upper surfaces of the heat absorbing members 22 and 36 are made of glass wool. However, this heat insulating material is not limited to glass wool, and rock wool or other heat insulating materials can also be used. Further, in each of the above-described embodiments, the heat insulating materials 23 and 37 are provided only on the upper surfaces of the heat absorbing members 22 and 36. It can also be provided on all parts other than the surfaces corresponding to the modules 24 and 38. Thereby, more effective heat conduction can be performed.
[0049]
Further, in the projector device 10 shown in FIG. 1, the power generated by the thermoelectric conversion module 24 is used for operating the Peltier device 12, but this power may be used for operating the cooling fan 17, It may be used for the operation of other devices included in the projector device 10 or the operation or charging of an external device. Furthermore, the thermoelectric generator of the present invention is not limited to one provided in the projector device or configured as a fuel lamp, but may be any other device provided with a lighting lamp that is operated by electricity or other heat generating parts. It can be applied to such an apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projector device including a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view schematically showing a thermoelectric generator included in the projector device shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a thermoelectric conversion module.
FIG. 4 is a front view of the thermoelectric conversion module.
FIG. 5 is a front view showing a lamp device according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector apparatus, 20 ... Thermoelectric generator, 21 ... Lamp, 22, 36 ... Heat absorption member, 23, 37 ... Heat insulation material, 24, 38 ... Thermoelectric conversion module, 21c ... Light source, 26a ... Lower board, 26b ... Upper board , 27a: lower electrode, 27b: upper electrode, 28: thermoelectric element, 30: lamp device, 33: heating section, 36a, 37a: horizontal section, 36b, 37b: inclined section.