JP2014060257A - 発電デバイス及びセンシングシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】剛体と、前記剛体を可動な状態で収容する閉鎖容器とを備え、前記閉鎖容器は、前記剛体の剛性率より剛性率が低く前記剛体の衝突エネルギーを熱に変換する熱変換層と、前記熱変換層の外側の表面を覆う蓄熱層と、前記蓄熱層の外側の表面を覆うとともに開口部を有する断熱層と前記開口部に設けられて前記蓄熱層に当接する熱電変換素子とを備える。
【選択図】図1
Description
(1)外力により与えられた最大の相対速度を1.0m/s、振動周波数が50Hzの定常振動で衝突が100回/s、剛体の質量10g、密閉容器11の内寸、即ち、熱変換層12の内寸が1辺4cmの立方体、断熱層14の厚さが5cm、断熱層14の熱伝導率が
0.0010〜0.0013Wm−1K−1(金属シートを外壁とした断熱層の内部にグラスファイバー繊維を断熱部材の外形形状を保持するように配置して真空引きした構造の断熱部材)、また、熱電変換素子20の性能指数ZT=1とする。この様な条件で、室温付近で動作させる場合、時間当たりに熱に変換されるエネルギーは約1W、断熱層14の内表面と外表面との温度差が約0.43℃の時、断熱層14を経由して散逸する熱エネルギーは約1Wと計算でき、温度平衡状態になる。なお、簡易的には熱伝導率が0.01〜0.001Wm−1K−1範囲のVacuum Insulation Panel(VIP)と呼ばれる市販の断熱材パネルを用いることができる。
(付記1)剛体と、前記剛体を可動な状態で収容する閉鎖容器とを備え、前記閉鎖容器は、前記剛体の剛性率より剛性率が低く前記剛体の衝突エネルギーを熱に変換する熱変換層と、前記熱変換層の外側の表面を覆う蓄熱層と、前記蓄熱層の外側の表面を覆うとともに開口部を有する断熱層と前記開口部に設けられて前記蓄熱層に当接する熱電変換素子とを備えることを特徴とする発電デバイス。
(付記2)前記剛体を複数収容することを特徴とする付記1に記載の発電デバイス。
(付記3)前記熱変換層が、エストラマーまたは粘弾性を有する高分子化合物からなることを特徴とする付記1または付記2に記載の発電デバイス。
(付記4)前記蓄熱層が、Cuと同じまたはCuより比熱の大きな金属または合金からなることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の発電デバイス。
(付記5)前記剛体が、炭素鋼またはイットリア安定化ジルコニアからなることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の発電デバイス。
(付記6)前記断熱層の外側の少なくとも一部に設けられた粘着層と、前記粘着層の表面に設けられた剥離シートとを有することを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1に記載の発電デバイス。
(付記7)振動源と、前記振動源に固定された付記1乃至付記6のいずれか1に記載の発電デバイスと、前記発電デバイスを電源とするセンサ素子とを備えたことを特徴とするセンシングシステム。
(付記8)前記センサ素子の検出結果を送信する送信機を備えており、前記送信機は前記発電デバイスを電源としていることを特徴とする付記7に記載のセンシングシステム。
11 閉鎖容器
12 熱変換層
13 蓄熱槽
14 断熱層
15 開口部
16 剛体
20 熱電変換素子
21 放熱部材
221,222 電気出力線
30 振動型発電デバイス
31 密閉容器
32 エラストマー層
33 Al蓄熱層
34 断熱層筐体
35 開口部
36 YSZ球
37 炭素鋼球
38 粘着層
39 剥離シート
40 熱電変換モジュール
41 p型熱電変換部材
42 n型熱電変換部材
43 電極
441,442 セラミック板
451,452 電気出力線
46 Al放熱フィン
50 振動源
60 警報器
61 センサ
62 送信機
Claims (5)
- 剛体と、
前記剛体を可動な状態で収容する閉鎖容器と
を備え、
前記閉鎖容器は、前記剛体の剛性率より剛性率が低く前記剛体の衝突エネルギーを熱に変換する熱変換層と、
前記熱変換層の外側の表面を覆う蓄熱層と、
前記蓄熱層の外側の表面を覆うとともに開口部を有する断熱層と
前記開口部に設けられて前記蓄熱層に当接する熱電変換素子と
を備えることを特徴とする発電デバイス。 - 前記剛体を複数収容したことを特徴とする請求項1に記載の発電デバイス。
- 前記蓄熱層が、Cuと同じまたはCuより比熱の大きな金属または合金からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発電デバイス。
- 前記断熱層の外側の少なくとも一部に設けられた粘着層と、
前記粘着層の表面に設けられた剥離シートと
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発電デバイス。 - 振動源と、
前記振動源に固定された請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の発電デバイスと、
前記発電デバイスを電源とするセンサ素子と
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。
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