JP2007103861A

JP2007103861A - 屋外工作物

Info

Publication number: JP2007103861A
Application number: JP2005295207A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Tsubota; 敏樹坪田; Kazunobu Oota; 和亘太田
Original assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】設置場所の制限が少なく、また、比較的安価にて電力を生起することができる屋外工作物を提供する。
【解決手段】温度差を付与することで電力を発生させる熱電変換材料を取付けるか、又は、熱電変換材料により少なくとも一部分を形成することで熱電変換部を備え、該温度変換部に温度差を生じさせて電力を生起させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然現象を利用して電力を生起することができる屋外工作物に関するものである。

自然現象を利用して電力を生起することができる屋外工作物は、現在地球環境の保護や省エネルギー等を目的として盛んに研究及び実用化がなされてきている。かかる屋外工作物としてよく知られているものは、太陽電池装置や風力発電装置を取付けて太陽光や風を受けることで電力が生起されるもので、太陽光によるものとしては、遮音パネルの少なくとも一方の面に設けられたフェライトを含む板と、この板の上に配置された電極が非金属材料からなる太陽電池パネルとを備えたことを特徴とする太陽電池パネル一体型遮音パネルが開示されている（例えば、特許文献１）。

また、金属プレート集放熱部をもった標識板と、その裏側に融点−５０℃〜０℃のゲル状蓄電剤を熱伝播可能に封入して設けた容器と、容器の裏面に接して設けた断熱材と、その裏面に設けた裏板とを一体化した道路標識において、前記蓄熱剤を封入した容器と断熱材との間に電熱ヒーターを介装し、前記電気ヒーターを風車を備えた風力発電機に接続し、風力発電エネルギーによる加熱と太陽熱とにより晴天時及び風雪時に蓄熱剤に蓄熱し、寒冷時の標識面に対する着氷雪を防止するよう構成した風力発電式道路標識が開示されている（例えば特許文献２）。

特開平８−２５３９１３号公報特開平８−２０９２０号公報

しかしながら、太陽光や風力を用いて発電を行うのでは、太陽光が照射される場所や、風が通り抜ける場所を選んで設置しなければ高い効率での発電を行うことができず、設置場所が限られるものであった。また、太陽電池装置や風力発電装置は高価なものとなりがちであり、費用対効果を考慮した場合に設置がためらわれる場合がある。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、設置場所の制限が少なく、また、比較的安価に電力を生起することができる屋外工作物を提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。即ち、本発明に係わる屋外工作物は、温度差を付与することで電力を発生させる熱電変換材料を取付けるか、又は、前記熱電変換材料を用いて少なくとも一部分を形成することで熱電変換部が備えられていることを特徴とするものである。

本発明に係わる屋外工作物によれば、例えば太陽光の照射等により屋外工作物に備えられた熱電変換部に温度差が生じさせると、熱電変換部にゼーベック効果による電力が生起され、その電力が屋外工作物に供給されて利用できる。即ち、本発明に係わる屋外工作物によれば、屋外工作物に備えられた熱電変換部に温度差を生じさせるのみで電力が生起されるため、温度差が生じる場所であればどのような場所にも設置することができるとともに、設置されていても目立たなくするのが容易であり、設置場所の制限を少なくできる。また、熱電変換材料は、太陽電池装置や風力発電装置等と比べて安価なものであり、比較的安価に電力を生起させることができる。

ここで熱電変換材料とは、２種類の金属や半導体に温度差を与えたときに熱起電力が発生するというゼーベック効果を応用した材料であり、電気的に閉鎖された系において温度差が生じた場合に電力が生起されるものである。このようなゼーベック効果が生じるものであれば用いられる材料は特に限定されるものではないが、屋外工作物が主として用いられる０℃〜６０℃程度において生じる温度差において高い効率で電力が生起される材料、例えばＢｉ₂Ｔｅ₃（ビスマステルル）系材料、Ｓｂ₂Ｔｅ₃（アンチモンテルル）系材料、Ｂｉ₂Ｓｅ₃（ビスマスセレン）系材料等を好適に用いることができ、その中でもＢｉ₂Ｔｅ₃系材料が０℃〜６０℃程度において生じる温度差において最も高い効率で電力が生起される。尚、Ｂｉ₂Ｔｅ₃系材料は、Ｂｉ（ビスマス）とＴｅ（テルル）の化合物に属し、その原子数比がＢｉ：Ｔｅ＝２：３である。また、Ｓｂ₂Ｔｅ₃系材料は、Ｓｂ（アンチモン）とＴｅ（テルル）の化合物に属し、その原子数比がＳｂ：Ｔｅ＝２：３である。更に、Ｂｉ₂Ｓｅ₃系材料は、Ｂｉ（ビスマス）とＳｅ（セレン）の化合物に属し、その原子数比がＢｉ：Ｓｅ＝２：３である。

Ｂｉ₂Ｔｅ₃系材料の具体的な材料としては、Ｓｂ₂Ｔｅ₃との固溶体であるＢｉ₂Ｔｅ₃−Ｓｂ₂Ｔｅ₃固溶体、Ｂｉ₂Ｓｅ₃との固溶体であるＢｉ₂Ｔｅ₃−Ｂｉ₂Ｓｅ₃固溶体、Ｓｂ₂Ｔｅ₃及びＢｉ₂Ｓｅ₃との固溶体であるＢｉ₂Ｔｅ₃−Ｓｂ₂Ｔｅ₃−Ｂｉ₂Ｓｅ₃固溶体等が挙げられる。

通常、熱電変換材料の温度差により生起できる起電力は、温度差に比例するから、下記の式により算出することができる。但し、ゼーベック係数は温度差１℃当たりの起電力である。
起電力［Ｅ］＝温度差［Ｋ］×ゼーベック係数［μＶＫ^-1］

例えば、Ｂｉ₂Ｔｅ₃−Ｂｉ₂Ｓｅ₃固溶体として知られているＢｉ₂Ｔｅ_2.85Ｓｅ_0.15（原子数比で、Ｂｉ₂Ｔｅ₃のＴｅ側が、Ｔｅ：Ｓｅ＝２．８５：０．１５）のｎ型素子の場合、常温付近におけるゼーベック係数が２００μＶＫ^-1であるので、例えば高温部側が６０℃、低温部側が３５℃でその温度差が２５℃であるときの起電力は、
Ｅ＝（60−35）［Ｋ］×200［μＶＫ^-1］＝5000［μＶ］＝５［ｍＶ］
となる。

即ち、温度差が２５℃である場合、Ｂｉ₂Ｔｅ_2.85Ｓｅ_0.15のｎ型素子の１個当たりの起電力が５ｍＶである。従って、３００個の素子を直列に接続すれば、通常の電池の１．５Ｖの電力を得ることができ、屋外工作物の駆動電源として用いることができる。

また、Ｂｉ₂Ｔｅ₃−Ｓｂ₂Ｔｅ₃固溶体として知られるＢｉ_0.5Ｓｂ_1.5Ｔｅ₃（原子数比で、Ｂｉ₂Ｔｅ₃のＢｉ側が、Ｂｉ：Ｓｂ＝１．５：０．５）のｐ型素子の場合、常温付近におけるゼーベック係数が−２００μＶＫ^-1であるので、例えば高温部側が６０℃、低温部側が３５℃でその温度差が２５℃であるときの起電力は、
Ｅ＝（60−35）［Ｋ］×200［μＶＫ^-1］＝5000［μＶ］＝５［ｍＶ］
となる。

即ち、温度差が２５℃である場合、Ｂｉ_0.5Ｓｂ_1.5Ｔｅ₃のｐ型素子の１個当たりの起電力は５ｍＶである。従って、３００個の素子を直列に接続すれば、通常の電池の１．５Ｖの電力を得ることができ、屋外工作物の駆動電源として用いることができる。

その他の用いることができる熱電変換材料としては、例えばＢｉ・Ｔｅ（ビスマステルル）系材料、Ｓｉ・Ｇｅ（シリコンゲルマニウム）系材料、Ｐｂ・Ｔｅ（鉛テルル）系材料といった金属を用いたもの、β−ＦｅＳｉ₂（鉄シリサイド）系材料、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ａｌ₂Ｏ₃（多結晶アルミナ）系材料、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ｉｎ₂Ｏ₃（酸化インジウム）系材料といった半導体を用いたものや、これらの金属と半導体を組み合わせたもの、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニュウム）、Ｍｇ₂Ｓｉ（マグネシウムシリサイド）、ＦｅＳｉ（鉄シリサイド）、ＣｒＳｉ（クロムシリサイド）、ＭｎＳｉ₂（マンガンシリサイド）、Ｒｕ₂Ｓｉ₃（ルテニムシリサイド）等のケイ化物、Ｂ₉Ｃ、ＢＰ（リン化ボロン）、ＴｉＢ₂（ホウ化チタン）等のホウ化物、スクッテルダイト系化合物及びフィルドスクッテルダイト系化合物、クラスレート化合物、ホイッスラー合金及びハーフホイッスラー合金、層状コバルト酸化物、低次元化合物（量子井戸）、希土類・強相関性化合物（ｆ−電子系）、ペロブスカイト型酸化物及びペロブスカイト関連型化合物、その他の導電性酸化物等を用いることができる。

また、前記屋外工作物は、道路付帯設備として用いられるものである。道路付帯設備であれば、太陽光の照射や道路からの排熱により熱電変換部に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。道路には熱源となる車両等が多く存在して熱電変換部に温度差を生じさせる要因となることで、温度差による電力の生起を促進させることができ好ましい。

また、前記道路付帯設備は、高架道路、舗装路面、防音壁、道路標識、道路反射鏡、視線誘導標、道路鋲、防護柵、投物防止柵、防風雪柵、信号機、橋梁、照明灯、縁石ブロック、車両衝突時用の衝撃吸収体、トンネル内装板、トンネル間仕切り壁、車止めからなる群から選ばれた少なくとも１つとして用いられるものである。これらの道路付帯設備は、太陽光の照射や道路からの排熱により熱電変換部に温度差を生じさせて電力を生起させることができ、各々が備えている機能を発揮させつつ電力を生起させることで、道路付帯設備としての付加価値を更に高めることができ好ましい。

また、前記屋外工作物は、住宅又は住宅の外構として用いられるものである。住宅又は住宅の外構であれば、太陽光の照射等により熱電変換部に温度差を生じさせて電力を生起させることができ、生起された電力を容易に家庭用として用いることができるようになり好ましい。

また、前記屋外工作物は、東屋、シェルター、自転車置き場上屋として用いられるものである。これらの屋外工作物は、太陽光の照射等により熱電変換部に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。これらの屋外工作物は、屋外に設置されて屋根面積が大きく、比較的温度差が生じ易いものであり、温度差による発電効率を高めることができ好ましい。

本発明に係わる屋外工作物によれば、屋外工作物に備えられた熱電変換部に温度差を生じさせるのみで電力を生起させることができるため、温度差が生じる場所であればどのような場所にも設置することができ、設置場所の制限が少なくできる。また、熱電変換材料は、太陽電池装置や風力発電装置等と較べて安価なものであり、電力を生起させるのに比較的安価にて行うことができる。

本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。

図１は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の例を示すものである。道路Ｒには、車両Ｍが走行する舗装路面１Ａと、舗装路面１Ａの側縁に設けられた縁石ブロック１Ｆと、縁石ブロック１Ｆ上に設けられた道路鋲１Ｃと、舗装路面１Ａの側縁に沿って設けられたガードレールである防護柵１Ｄと、更に、道路Ｒ上に立設された道路標識１Ｂ及び照明灯１Ｅといった道路付帯設備が備えられ、各々の道路付帯設備について熱電変換部２を設けて電力を生起させることができる。尚、縁石ブロック１Ｆは、道路Ｒの車道部と歩道部とを区別して車両運転者及び歩行者に車道部と歩道部との境界を判別させる目的で設置されるものであり、道路鋲１Ｃは、夜間に発光体を発光させて車両運転者に道路Ｒの車道部と歩道部との境界を明示して注意を促す目的で設置されるものであり、更に、防護柵１Ｄは、道路Ｒの車道部から車両Ｍが外れて歩道部に進入するのを防いで歩道部を通行する歩行者を車両Ｍから防護する目的で設置されるものである。また、道路標識１Ｂは、道路Ｒの交通に関する案内・警戒・規制・指示等を文字や記号によって表示して道路Ｒの安全かつ円滑な利用を図る目的で設置されるものであり、照明灯１Ｅは、道路Ｒを照らして夜間に道路Ｒを走行する車両及び歩行者の安全を図る目的で設置されるものである。

図２は、舗装路面１Ａに熱電変換部２を設けた例を示すもので、（ａ）は昼間時、（ｂ）は夜間時である。舗装路面１Ａの路面又はその近くから地中に熱電変換部２を埋め込んで設けている。まず、（ａ）に示す昼間時においては、太陽光の照射や車両からの排熱等により、熱電変換部２の上方が高温部Ｈとなり、地中に埋設された下方が低温部Ｃとなる。従って、熱電変換部２内に、熱電変換材料を用いて電気的に閉鎖された系を上下方向に設けておくことにより、高温部Ｈと低温部Ｃにより熱電変換部２に温度差を生じさせて電力が生起されることとなる。また、（ｂ）に示す夜間においては、逆に昼間に蓄積された地熱により下方が高温部Ｈ、上方が低温部Ｃとなり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

図３は、防護柵１Ｄに熱電変換部２を設けた例を示すもので、（ａ）は昼間時、（ｂ）は夜間時である。まず、（ａ）の昼間時においては、防護柵１Ｄに太陽光が照射される面側（図中左面側）が高温部Ｈとなり、太陽光により日陰となる部分（図中右側部分）が低温部Ｃとなる。このように照射される側と日陰となる部分とを予め想定した上で、各々に亘って熱電変換材料を用いて電気的に閉鎖された系を形成する熱電変換部２を設けておくことにより、高温部Ｈと低温部Ｃとにより熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、（ｂ）の夜間時においては、車道部側（図中左側）が自動車の排熱や舗装路面１Ａから放射される熱等により比較的高温となることから、車道部側が高温部Ｈ、その反対側（図中右側）が低温部Ｃとなり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

図１に示した道路付帯設備群において、例えば道路標識１Ｂでは支柱１Ｂ１や標識板１Ｂ２に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、道路標識１Ｂは、熱電変換部２を支柱１Ｂ１にその表面近傍と内部とに亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱等により支柱１Ｂ１の表面側が高温部、支柱１Ｂ１の内部側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、道路標識１Ｂは、熱電変換部２を標識板１Ｂ２の裏面に取付けて設けておくことにより、太陽光の照射等により上側が高温部、下側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

また、図１に示した道路付帯設備群において、道路鋲１Ｃ及び縁石ブロック１Ｆは、熱電変換部２を道路鋲１Ｃ及び縁石ブロック１Ｆにその上下面近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射等により道路鋲１Ｃ及び縁石ブロック１Ｆの上面側が高温部、道路鋲１Ｃ及び縁石ブロック１Ｆの下面側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

更に、図１に示した道路付帯設備群において、照明灯１Ｅでは支柱１Ｅ１や灯具１Ｅ２に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、照明灯１Ｅは、支柱１Ｅ１の表面近傍と内部とに亘るように、熱電変換部２を支柱１Ｅ１に埋め込んで設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱等により支柱１Ｅ１の表面側が高温部、支柱１Ｅ１の内部側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、照明灯１Ｅは、灯具１Ｅ２の内部に電熱変換部２を上下方向に亘って設けておくことにより、太陽光の照射等により灯具１Ｅ２内の上側が高温部、灯具１Ｅ２内の下側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。尚、照明灯１Ｅの灯具１Ｅ２は、夜間時においては、電球等の発光部（図示せず）からの発熱を利用して熱電変換部２に温度差を生じさせることもできる。

また、図１においては図示していないが、車両及び歩行者の通行を制御する信号機についても照明灯１Ｅと同様に、支柱や信号灯部に熱電変換部２を設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱等を利用するとともに、信号灯部の発光体によって生じる発熱も利用して熱電変換部２に温度差を生じさせ、電力を生起させることができる。

図４は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の他の例を示す説明図である。道路Ｒは高架橋上に設けられたもので、車両Ｍの通行する高架道路１Ｇと、高架道路１Ｇの両側端に沿って設けられた防音壁１Ｈを備えている。高架道路１Ｇは、車両Ｍが通行する路面１Ｇ１又はその近傍と、路面１Ｇ１の裏面である桁裏面１Ｇ２又はその近傍とに亘って熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、高架道路１Ｇでは、路面１Ｇ１は太陽光の照射や自動車の排熱等によって比較的高温になり易いが、桁裏面１Ｇ２は風が通り抜けることから冷却し易く、路面１Ｇ１と桁裏面１Ｇ２との間の温度差が著しく、熱電変換部２を路面１Ｇ１又はその近傍と、桁裏面１Ｇ２又はその近傍とに亘って埋め込むように高架道路１Ｇに設けておくことにより、熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。

また、防音壁１Ｈについても、上述の防護柵１Ｄと同様に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。防音壁１Ｈは、車両Ｍから発生される騒音を高架道路１Ｇの外側へ漏れないようにする目的で設置されるものであり、防音パネル１Ｈ１を段積みして上端に笠木１Ｈ２を取付けて形成される。防音壁１Ｈは、熱電変換部２を防音パネル１Ｈ１の表裏近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、昼間時においては、太陽光の照射により防音パネル１Ｈ１の表面側又は裏面側が高温部、その反対側が低温部となり、夜間時においては、道路からの排熱等により防音パネル１Ｈ１の表面側が高温部、その反対側の裏面側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、防音壁１Ｈは、熱電変換部２を防音パネル１Ｈ１と笠木１Ｈ２とに上下方向に亘って設けておくことにより、昼間時においては、太陽光の照射により上側が高温部、下側が低温部となり、夜間時においては、道路からの排熱等により下側が高温部、上側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

図５は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の他の例である投物防止柵を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。投物防止柵１Ｉは、跨線橋等の側縁に設けられ、跨線橋等の下方を交差する鉄道や道路等への投物の落下を防止させる目的で設置されるものであり、一般に上端までの高さが２〜２．５ｍとなるよう金網製のフェンス１Ｉ１が取付けられて形成される。本例においては、フェンス１Ｉ１の前面側に一体に橋梁用防護柵１Ｉ２が設けられて形成されている。投物防止柵１Ｉでは、金網製フェンス１Ｉ１や橋梁用防護柵１Ｉ２に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、投物防止柵１Ｉは、太陽光の照射や道路からの排熱等により金網製フェンス１Ｉ１や橋梁用防護柵１Ｉ２の表面側又は裏面側が高温部、その反対側が低温部となり、金網製フェンス１Ｉ１や橋梁用防護柵１Ｉ２にその表裏に亘って熱電変換部２を設けることにより、熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

図６は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の更に他の例である防風雪柵１Ｊを示す説明図である。防風雪柵１Ｊは、吹き上げ風又は吹き払い風を生じさせることにより、道路上に雪が積もったり、吹雪の際に視界が悪化したりするのを防止させる目的で設置されるものである。本例の挙げる防風雪柵１Ｊは、支柱１Ｊ１間に防風板１Ｊ２が上下方向５段に設けられ、防風板１Ｊ２が前後に斜めに設けられていることにより、吹き上げ風又は吹き払い風を生じさせるようになっている。防風雪柵１Ｊは、一般に風の吹き抜ける場所に設置されるものであり、風が当たる面と、風が当たらない面との間に温度差が生じ易い。この温度差が生じる部分、例えば支柱１Ｊ１の表裏面や、防風板１Ｊ２の表裏面に亘って埋め込むように熱電変換部２を支柱１Ｊ１や防風板１Ｊ２に設けておくことにより、熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。

図７は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の更に他の例である橋梁１Ｋを示す説明図である。橋梁１Ｋは、河川や港湾、又は掘割を跨いで設けられるものであり、本例においては桁１Ｋ１の上方にトラス１Ｋ２が設けられている。トラス１Ｋ２を含めて桁１Ｋ１の上側は、太陽光の照射及び自動車からの排熱や道路から放射される熱等によって比較的高温となり易いが、桁１Ｋ１の下側は風が通り抜けることから冷却され易く、かかる桁１Ｋ１の上側と下側との間の温度差が著しいから、熱電変換部２を桁１Ｋ１にその上側と下側とに亘って埋め込むように設けておくことにより、熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。また、トラス１Ｋ２は、一般に鉄骨等の金属製であり、太陽光等により熱せられ易いことから、トラス１Ｋ２を含めて熱電変換部２を形成することにより更に高い効率で電力を生起させることができる。

図８は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の更に他の例を示すもので、（ａ）は視線誘導標１Ｌ、（ｂ）は道路反射鏡１Ｍを示す説明図である。まず、（ａ）に示す視線誘導標１Ｌは、道路のカーブ部側縁に設けられ、道路のカーブの方向がどの方向であるかを指示する等の目的で設置されるものであり、支柱１Ｌ２の上端付近に視線誘導部１Ｌ１を取付けて形成されている。この視線誘導標１Ｌは、視線誘導部１Ｌ１や支柱１Ｌ２に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、視線誘導標１Ｌは、太陽光の照射や道路からの排熱等により視線誘導部１Ｌ１の表側又は裏側が高温部、その反対側が低温部となり、熱電変換部２を視線誘導部１Ｌ１にその表側と裏側とに亘って内蔵するように設けておくことにより、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、視線誘導部１Ｌ１は、確実に車道側に向けて設置されるものであり、道路からの排熱等を受ける方向は一定していることから、熱電変換部２を設けるにおいてその場所決めが容易なものとなり得る。また、支柱１Ｌ２の表面近傍と内部とに亘るように、熱電変換部２を支柱１Ｌ２に埋め込んで設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱等により支柱１Ｌ２の表面側が高温部、支柱１Ｌ２の内部側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

また、（ｂ）に示す道路反射鏡１Ｍは、見通しの悪い交差点やカーブ部に設けられ、車両運転者に他の車両や歩行者等の存在を確認させる目的で設置されるものであり、支柱１Ｍ２に鏡体１Ｍ１が取付けられて形成される。道路反射鏡１Ｍは、鏡体１Ｍ１や支柱１Ｍ２に熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、道路反射鏡１Ｍの鏡体１Ｍ１は鏡面を有するものであり、鏡体１Ｍ１の鏡面側は光をほぼ全反射することから比較的高温になり易く、鏡体１Ｍ１の鏡面側と裏面側との間の温度差が著しい。従って、道路反射鏡１Ｍは、熱電変換部２を鏡体１Ｍ１にその鏡面側と裏面側とに亘って内蔵するように設けておくことにより、熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。また、道路反射鏡１Ｍは、熱電変換部２を支柱１Ｍ２にその表面近傍と内部とに亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱等により支柱１Ｍ２の表面側が高温部、支柱１Ｍ２の内部側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

図９は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の更に他の例を示すもので、（ａ）は車両衝突時用の衝撃吸収体１Ｎ、（ｂ）は車止め１Ｑを示す説明図である。まず、（ａ）に示す車両衝突時用の衝撃吸収体１Ｎは、道路の中央分離帯の端部や分岐部等に設けられ、車両が衝突した際の衝撃を緩和吸収して人や車両の被害を軽減させる目的で設置されるものである。この車両衝突時用の衝撃吸収体１Ｎは、内部に水を充填して用いるものであり、水の比熱の大きさから昼間時と夜間時における表面と内部との温度差が大きく発生する。従って、衝撃吸収体１Ｎにその表面近傍と内部とに亘って埋め込むように熱電変換部２を設けておくことにより、昼間時においては、太陽光の照射や道路からの排熱によって表面側が高温部、内部側が低温部となり、夜間時においては、昼間に暖められた水により内部側が高温部、表面側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。

また、（ｂ）に示す車止め１Ｑは、道路Ｒの車道部と歩道部との境界に立設され、車両の歩道部への通行を規制させる目的で設置されるものである。かかる車止め１Ｑは弾性を有するものであるが、これも太陽光の照射や道路からの排熱によって表面と内部とに温度差が生じ易い。従って、車止め１Ｑは、熱電変換部２を表面近傍と内部とに亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射や道路からの排熱によって車止め１Ｑの表面側が高温部、車止め１Ｑの内部側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。尚、車止め１Ｑは弾性を有するものに限らず、単なる金属柱状のものについても適用することができる。

図１０は、本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備が適用されたトンネルＴＮの断面図である。トンネルＴＮの内面には、トンネルＴＮ内の美観向上や車両運転者の不安感の軽減を目的としてトンネル内装板１Ｒが設置されることが多くなってきているが、トンネル内装板１ＲはトンネルＴＮ内面に近接していることから、トンネルＴＮの内気との温度差が生じ易い。従って、熱電変換部２をトンネル内装板１Ｒにその表裏面近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、トンネル内装板１Ｒの裏面側はトンネルＴＮ内面に近接していることから冷却され易いから、トンネル内装板１Ｒの表面側が高温部、トンネル内装板１Ｒの裏面側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて高い効率で電力を生起させることができる。

また、近年、トンネルＴＮ内で車道部の水はねや排気ガスから歩道部を隔離するためにトンネル間仕切り壁１Ｓが設けられる場合が増えつつあるが、このトンネル間仕切り壁１Ｓの歩道部側と車道部側の内気が隔てられていることによる温度差を利用して電力を生起させることが可能である。即ち、熱電変換部２をトンネル間仕切り壁１Ｓにその表裏面（歩道部側に臨む面と車道部側に臨む面）近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、車道部側の内気が道路からの排熱によって加熱されていることから、トンネル間仕切り壁１Ｓの車道部側に臨む裏面側が高温部、トンネル間仕切り壁１Ｓの歩道部側に臨む表面側が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。更に、トンネル内装板１Ｒ及びトンネル間仕切り壁１Ｓに設けられた熱電変換部２により生起された電力は、トンネルＴＮ内の照明等に用いることで有効に利用することができる。

図１１は、本発明に係わる屋外工作物である住宅及び住宅の外構を示す説明図である。住宅３Ａは、屋根部３Ａ１及び外壁部３Ａ２を備えた戸建住宅であり、屋根部３Ａ１の表面及びその近傍は、太陽光が照射されることで高温となり屋根裏又は屋内との温度差が生じる。従って、熱電変換部２を屋根部３Ａ１にその表裏面近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、昼間時においては、太陽光の照射により屋根部３Ａ１の表面及び近傍が高温部、屋根部３Ａ１の裏面及びその近傍が低温部となり、夜間時においては、室内の内気により屋根部３Ａ１の裏面側及びその近傍が高温部、屋根部３Ａ１の表面側及びその近傍が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、外壁部３Ａ２については屋外と屋内とで、とりわけ夏季及び冬季においては空調の使用によって大きな温度差が生じる。従って、熱電変換部２を外壁部３Ａ２にその表裏面近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、夏季においては、太陽光の照射や空調の冷気により外壁部３Ａ２の表面及びその近傍が高温部、外壁部３Ａ２の裏面及びその近傍が低温部となり、冬季においては、空調の暖気により外壁部３Ａ２の裏面及びその近傍が高温部、外壁部３Ａ２の表面及びその近傍が低温部となり、これによって熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。これらの熱電変換部２により生起された電力は、そのまま太陽光発電と同様に伝送ロスなくして家庭用として用いることができる。

また、本例においてはメッシュフェンスを例示しているが、住宅の外構３Ｂにも熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。住宅の外構３Ｂは、支柱３Ｂ１間にメッシュパネル３Ｂ２が取付けられて形成されたものであるが、熱電変換部２を支柱３Ｂ１にその表面に亘って設けたり、メッシュパネル３Ｂ２を形成している線材に熱電変換材料を用いて形成させて熱電変換部２としたりすることで、太陽光の照射等によって生じる温度差を利用して、熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。生起された電力は、住宅３Ａの場合と同様に殆ど伝送ロスなく家庭用の電源として用いることができる。

図１２は、本発明に係わる屋外工作物である東屋、シェルター及び自転車置き場上屋を示す説明図である。まず、（ａ）に示す東屋４Ａは、公園や庭園、広場等において休憩施設として設けられる周囲に壁のない簡単な屋根付き建築物であり、支柱４Ａ２の上端に屋根部４Ａ１が取付けられて形成されたものである。この東屋４Ａは、屋根部４Ａ１の表面積が大きいことから熱電変換部２を設けることができる面積が大きく、広い面積に熱電変換部２を設けて大量の電力を生起させることが可能である。即ち、東屋４Ａは、熱電変換部２を屋根部４Ａ１にその表裏近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射によって屋根部４Ａ１の表面が熱せられることで屋根部４Ａ１の表面及びその近傍が高温部、屋根部４Ａ１の裏面及びその近傍が低温部となり、その温度差を利用して熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。勿論、支柱４Ａ２にも熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。

また、（ｂ）に示すシェルター４Ｂは、バス乗り場、タクシー乗り場等において日除け、雨除け用として設けられ、屋根部４Ｂ１を支柱４Ｂ２により両持ち状に支持して形成されたものであり、（ｃ）に示す自転車置き場上屋は、自転車置き場において自転車を雨露から避けるために設けられ、屋根部４Ｃ１を支柱４Ｃ２により片持ち状に吊り支持して形成されたものである。シェルター４Ｂ及び自転車置き場上屋４Ｃについても、屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の表面積が大きく、これらに熱電変換部２を設けて大量の電力を生起させることが可能である。即ち、シェルター４Ｂ及び自転車置き場上屋４Ｃは、熱電変換部２を屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１にその表裏近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射によって屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の表面が熱せられることで屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の表面及びその近傍が高温部、屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の裏面及びその近傍が低温部となり、その温度差を利用して熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。また、シェルター４Ｂ及び自転車置き場上屋４Ｃは、支柱４Ｂ２及び４Ｃ２にも熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。更に、シェルター４Ｂや自転車置き場上屋４Ｃについては、目隠しや降雨の遮蔽を図る仕切板４Ｂ３及び４Ｃ３が設けられる場合が多く、これらに熱電変換部２を設けて電力を生起させることが可能である。即ち、熱電変換部２を仕切板４Ｂ３及び４Ｃ３にその表裏の近傍に亘って埋め込むように設けておくことにより、太陽光の照射によって屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の表面が熱せられることで屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の表面及びその近傍が高温部、屋根部４Ｂ１及び４Ｃ１の裏面及びその近傍が低温部となり、その温度差を利用して熱電変換部２に温度差を生じさせて電力を生起させることができる。

また、東屋４Ａ、シェルター４Ｂ及び自転車置き場上屋４Ｃについては、屋根部４Ａ１，４Ｂ１，４Ｃ１や仕切板４Ｂ３，４Ｃ３が設けられていることで夜間時は暗くなり、保安上等の理由で照明が設けられる場合が多いが、かかる照明の電源として、生起された電力を用いることもできる。

本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備が適用された道路の一例を示す説明図である。道路付帯設備における熱電変換部による電力の生起を説明する断面図である。道路付帯設備における熱電変換部による電力の生起を説明する側面図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備が適用された道路の、他の例を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の、投物防止柵を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の、防風雪柵を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の、橋梁を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の、視線誘導標及び道路反射鏡を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備の、車両衝突時用の衝撃吸収体及び車止めを示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である道路付帯設備が適用されたトンネルの断面図である。本発明に係わる屋外工作物である住宅及び住宅の外構を示す説明図である。本発明に係わる屋外工作物である東屋、シェルター及び自転車置き場上屋を示す説明図である。

符号の説明

１Ａ…舗装路面、１Ｂ…道路標識、１Ｃ…道路鋲、１Ｄ…防護柵、１Ｅ…照明灯、１Ｆ…縁石ブロック、１Ｇ…高架道路、１Ｈ…防音壁、１Ｉ…投物防止柵、１Ｊ…防風雪柵、１Ｋ…橋梁、１Ｌ…視線誘導標、１Ｍ…道路反射鏡、１Ｎ…車両衝突時用の衝撃吸収体、１Ｑ…車止め、１Ｒ…トンネル内装板、１Ｓ…トンネル間仕切り壁、２…熱電変換部、３Ａ…住宅、３Ｂ…住宅の外構、４Ａ…東屋、４Ｂ…シェルター、４Ｃ…自転車置き場上屋

Claims

温度差を付与することで電力を発生する熱電変換材料を取付けるか、又は、前記熱電変換材料を用いて少なくとも一部分を形成することで熱電変換部が備えられていることを特徴とする屋外工作物。
前記熱電変換材料は、Ｂｉ₂Ｔｅ₃系材料、Ｓｂ₂Ｔｅ₃系材料、Ｂｉ₂Ｓｅ₃系材料からなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の屋外工作物。
前記屋外工作物は、道路付帯設備であることを特徴とする請求項１に記載の屋外工作物。
前記道路付帯設備は、舗装路面、防音壁、道路標識、道路反射鏡、視線誘導標、道路鋲、防護柵、投物防止柵、防風雪柵、信号機、橋梁、照明灯、縁石ブロック、車両衝突時用の衝撃吸収体、トンネル内装板、トンネル間仕切り壁、車止めからなる群から選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の屋外工作物。
前記屋外工作物は、住宅又は住宅の外構であることを特徴とする請求項１に記載の屋外工作物。
前記屋外工作物は、東屋、シェルター、自転車置き場上屋であることを特徴とする請求項１に記載の屋外工作物。