JP2015175816A - sensor terminal equipment - Google Patents

sensor terminal equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2015175816A
JP2015175816A JP2014054565A JP2014054565A JP2015175816A JP 2015175816 A JP2015175816 A JP 2015175816A JP 2014054565 A JP2014054565 A JP 2014054565A JP 2014054565 A JP2014054565 A JP 2014054565A JP 2015175816 A JP2015175816 A JP 2015175816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
heat
terminal device
unit
sensor terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014054565A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
直樹 神村
Naoki Kamimura
直樹 神村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP2014054565A priority Critical patent/JP2015175816A/en
Publication of JP2015175816A publication Critical patent/JP2015175816A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide sensor terminal equipment capable of generating power necessary for driving.SOLUTION: Sensor terminal equipment includes: a sensor part; a transmission part; and a power supply part. The sensor part is configured to detect information based on an environment. The transmission part is configured to transmit a detection result by the sensor part. The power supply part includes a thermoelectric module and a photovoltaic module, and supplies power generated by the thermoelectric module and the photovoltaic module to the sensor part and the transmission part.

Description

本発明は、環境に基づいた情報を提供可能なセンサ端末装置に関する。   The present invention relates to a sensor terminal device capable of providing information based on the environment.

設置場所の環境に基づいた情報(例えば、温度や湿度などであり、以下、単に「環境情報」ともいう。)を検出可能なセンサを有し、当該センサによって検出された環境情報を無線送信可能に構成されたセンサ端末装置が知られている。センサ端末装置から無線送信される環境情報は、例えば、スマートホンなどの携帯端末装置によって受信される。   It has a sensor that can detect information based on the environment of the installation location (for example, temperature, humidity, etc., hereinafter also simply referred to as “environment information”), and the environment information detected by the sensor can be wirelessly transmitted. A sensor terminal device configured as described above is known. Environment information wirelessly transmitted from the sensor terminal device is received by a mobile terminal device such as a smart phone, for example.

センサ端末装置がより多くの場所に設置されることにより、より多くの環境情報が得られるようになる。例えば、街中の複数の場所に設置されたセンサ端末装置によって、その複数の場所における環境情報を同時に把握することが可能となる。また、人が入り込みにくい場所に設置されたセンサ端末装置によって、その場所における環境情報を、その場所に入り込むことなく容易に取得することが可能となる。   By installing the sensor terminal device in more places, more environmental information can be obtained. For example, it is possible to simultaneously grasp environmental information at a plurality of locations by means of sensor terminal devices installed at a plurality of locations in the city. In addition, the sensor terminal device installed in a place where it is difficult for a person to enter can easily acquire environmental information at the place without entering the place.

しかし、一般的なセンサ端末装置は電池で駆動するため、センサ端末装置には定期的な電池交換が必要である。したがって、センサ端末装置がより多くの場所に設置されると、センサ端末装置の電池交換の手間が増大する。特許文献1には、太陽電池を有し、電池交換の手間がかからないセンサ端末装置が開示されている。   However, since a general sensor terminal device is driven by a battery, the sensor terminal device requires periodic battery replacement. Therefore, if the sensor terminal device is installed in more places, labor for replacing the battery of the sensor terminal device increases. Patent Document 1 discloses a sensor terminal device that has a solar battery and does not require labor for battery replacement.

特開2008−215913号公報JP 2008-215913 A

近年、センサ端末装置には、多種多様な環境情報の提供が求められるようになり、様々なセンサが搭載される必要性が増大してきている。つまり、センサ端末装置は、温度センサや湿度センサなどの消費電力の小さいセンサのみならず、より消費電力の大きいセンサを搭載可能であることが好ましい。しかし、太陽電池では、充分な光の照射を受けられない場所において、消費電力の大きいセンサを正常に駆動させるために充分な電力が得られない場合がある。   In recent years, sensor terminal devices have been required to provide a wide variety of environmental information, and the need to mount various sensors has increased. That is, it is preferable that the sensor terminal device can be mounted with not only a sensor with low power consumption, such as a temperature sensor and a humidity sensor, but also a sensor with higher power consumption. However, in a solar cell, there may be a case where sufficient power is not obtained for normally driving a sensor with large power consumption in a place where sufficient light irradiation is not possible.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、駆動のために必要な電力を生成可能なセンサ端末装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a sensor terminal device capable of generating electric power necessary for driving.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサ端末装置は、センサ部と、送信部と、電源部とを具備する。
上記センサ部は、環境に基づいた情報を検出可能に構成されている。
上記送信部は、上記センサ部による検出結果を送信可能に構成されている。
上記電源部は、熱電モジュール及び光発電モジュールを有し、上記熱電モジュール及び上記光発電モジュールによって生成された電力を上記センサ部及び上記送信部に供給する。
この構成では、熱電モジュール及び光発電モジュールによりハイブリッド化された電源部によって生成された電力がセンサ端末装置の駆動に用いられる。つまり、電源部では、熱電モジュールのみの構成や、光発電モジュールのみの構成よりも大きい電力が得られる。したがって、このセンサ端末装置では、駆動のために必要な電力を生成することができる。
In order to achieve the above object, a sensor terminal device according to an aspect of the present invention includes a sensor unit, a transmission unit, and a power supply unit.
The sensor unit is configured to be able to detect information based on the environment.
The said transmission part is comprised so that transmission of the detection result by the said sensor part is possible.
The power supply unit includes a thermoelectric module and a photovoltaic module, and supplies electric power generated by the thermoelectric module and the photovoltaic module to the sensor unit and the transmission unit.
In this configuration, the power generated by the power supply unit hybridized by the thermoelectric module and the photovoltaic module is used to drive the sensor terminal device. That is, in the power supply unit, larger electric power can be obtained than the configuration of only the thermoelectric module or the configuration of only the photovoltaic module. Therefore, this sensor terminal device can generate electric power necessary for driving.

上記電源部は、上記熱電モジュールと上記光発電モジュールとの間に配置される放熱部を更に有していてもよい。
また、上記熱電モジュールは、熱源からの熱が伝達される第1基板と、上記放熱部が接続される第2基板とを有していてもよい。
この構成では、放熱部が外部に向くようにセンサ端末装置を設置することにより、放熱部が熱電モジュールの第1基板の熱を外気に放出可能となるとともに、光発電モジュールが外部からの光により発電可能となる。したがって、熱電モジュール及び光発電モジュールによる発電が良好に行われるようになる。
The power supply unit may further include a heat dissipation unit disposed between the thermoelectric module and the photovoltaic module.
The thermoelectric module may include a first substrate to which heat from a heat source is transmitted and a second substrate to which the heat dissipation unit is connected.
In this configuration, by installing the sensor terminal device so that the heat dissipating part faces the outside, the heat dissipating part can release the heat of the first substrate of the thermoelectric module to the outside air, and the photovoltaic module is exposed to light from the outside. Power generation is possible. Therefore, the power generation by the thermoelectric module and the photovoltaic module is favorably performed.

上記放熱部は、上記光発電モジュールに対向する対向面を有する熱拡散部と、上記対向面から上記光発電モジュールを貫通して延びる複数のフィンとを有していてもよい。
この構成では、放熱部における複数のフィンの間に光発電モジュールが設けられる。つまり、放熱部の空きスペースに光発電モジュールが設けられる。したがって、センサ端末装置を大型化することなく、センサ端末装置によって生成可能な電力の量を増大することができる。
The heat radiating portion may include a heat diffusing portion having a facing surface facing the photovoltaic module, and a plurality of fins extending from the facing surface through the photovoltaic module.
In this configuration, the photovoltaic module is provided between the plurality of fins in the heat dissipation portion. That is, a photovoltaic module is provided in the empty space of a heat radiating part. Therefore, the amount of electric power that can be generated by the sensor terminal device can be increased without increasing the size of the sensor terminal device.

上記放熱部は、熱拡散部と、複数のフィンとを有していてもよい。
上記熱拡散部は、上記光発電モジュールに対向する第1面と、当該第1面から延出する第2面とを含んでいてもよい。
上記複数のフィンは、上記第2面から延びていてもよい。
この構成では、複数のフィンが、光発電モジュールが設けられる第1面とは異なる第2面に設けられる。つまり、光発電モジュールと複数のフィンとがそれぞれ異なる領域に設けられる。したがって、光発電モジュールとして、特殊な形状のものではなく、一般的な平板状のものを用いることができる。このため、センサ端末装置の製造コストが低減される。
The heat radiating part may have a heat diffusing part and a plurality of fins.
The heat diffusion unit may include a first surface facing the photovoltaic module and a second surface extending from the first surface.
The plurality of fins may extend from the second surface.
In this configuration, the plurality of fins are provided on a second surface different from the first surface on which the photovoltaic module is provided. That is, the photovoltaic module and the plurality of fins are provided in different areas. Therefore, as a photovoltaic module, not a special shape but a general flat plate can be used. For this reason, the manufacturing cost of a sensor terminal device is reduced.

上記第2面は、上記第1面に対して交差していてもよい。
この構成では、多面体状に形成されたセンサ端末装置において、光発電モジュールが設けられる第1面とは異なる第2面に複数のフィンが設けられる。したがって、光発電モジュール及び複数のフィンの設置スペースを広く確保することができる。
The second surface may intersect the first surface.
In this configuration, in the sensor terminal device formed in a polyhedral shape, a plurality of fins are provided on a second surface different from the first surface on which the photovoltaic module is provided. Therefore, a large installation space for the photovoltaic module and the plurality of fins can be secured.

駆動のために必要な電力を生成可能なセンサ端末装置を提供することができる。特に、本発明に係るセンサ端末装置では、光の照射が不十分である場所や、熱の発生が不十分である場所においても、駆動のために必要な電力が得られる。   A sensor terminal device capable of generating electric power necessary for driving can be provided. In particular, in the sensor terminal device according to the present invention, electric power necessary for driving can be obtained even in a place where light irradiation is insufficient or where heat generation is insufficient.

本発明の第1の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。It is a perspective view of the sensor terminal device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示すセンサ端末装置の上面図である。It is a top view of the sensor terminal device shown in FIG. 図1に示すセンサ端末装置の図1のA−A'線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA 'line of FIG. 1 of the sensor terminal device shown in FIG. 図1に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the sensor terminal device shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。It is a perspective view of the sensor terminal device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5に示すセンサ端末装置の図5のB−B'線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the BB 'line of FIG. 5 of the sensor terminal device shown in FIG. 本発明の第3の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。It is a perspective view of the sensor terminal device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 図7に示すセンサ端末装置の図7のC−C'線に沿った断面図である。It is sectional drawing along CC 'line of FIG. 7 of the sensor terminal device shown in FIG. 図7に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the sensor terminal device shown in FIG. 本発明の第4の実施形態に係るセンサ端末装置の断面図である。It is sectional drawing of the sensor terminal device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図10に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the sensor terminal device shown in FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は各実施形態において共通である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawing, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are shown as appropriate. The X axis, the Y axis, and the Z axis are common in each embodiment.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るセンサ端末装置1の斜視図である。図2は、センサ端末装置1の上面図である。図3は、センサ端末装置1の図1のA−A'線に沿った断面図である。図4は、センサ端末装置1の概略構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a sensor terminal device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the sensor terminal device 1. 3 is a cross-sectional view of the sensor terminal device 1 taken along line AA ′ of FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the sensor terminal device 1.

(1)センサ端末装置1の構成
図1に示すように、センサ端末装置1は、外観上、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な辺を有する直方体状の本体部と、当該本体部からZ軸方向上方に延びる複数のフィン12bとから構成されている。
以下、主に図3を参照して、センサ端末装置1の構成を説明する。
(1) Configuration of Sensor Terminal Device 1 As shown in FIG. 1, the sensor terminal device 1 includes a rectangular parallelepiped body portion having sides parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the body portion. And a plurality of fins 12b extending upward in the Z-axis direction.
Hereinafter, the configuration of the sensor terminal device 1 will be described mainly with reference to FIG.

(全体構成)
センサ端末装置1は、電源基板15と、制御部16と、センサ部17と、送信部18と、熱電モジュール10と、光発電モジュール11とを具備する。
(overall structure)
The sensor terminal device 1 includes a power supply substrate 15, a control unit 16, a sensor unit 17, a transmission unit 18, a thermoelectric module 10, and a photovoltaic module 11.

図4に示すように、電源基板15、熱電モジュール10、及び光発電モジュール11は、制御部16、センサ部17、及び送信部18に電力を供給するための電源ユニットUに含まれる。制御部16は、電源基板15、センサ部17、及び送信部18を制御する。   As shown in FIG. 4, the power supply substrate 15, the thermoelectric module 10, and the photovoltaic module 11 are included in a power supply unit U that supplies power to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. The control unit 16 controls the power supply board 15, the sensor unit 17, and the transmission unit 18.

また、センサ端末装置1は、放熱部12と、集熱板13aと、スペーサブロック13bと、断熱板14と、側壁部19とを更に具備する。放熱部12、集熱板13a、及び側壁部19は、センサ端末装置1の外観を構成し、熱電モジュール10、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18を収容する空間Sを形成する。   The sensor terminal device 1 further includes a heat radiating portion 12, a heat collecting plate 13 a, a spacer block 13 b, a heat insulating plate 14, and a side wall portion 19. The heat radiating unit 12, the heat collecting plate 13 a, and the side wall unit 19 constitute an external appearance of the sensor terminal device 1, and a space S that houses the thermoelectric module 10, the power supply board 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. Form.

(放熱部12)
放熱部12は、一般的なヒートシンクとして構成されている。放熱部12は、XY平面に沿って延びる矩形の平板状の熱拡散板12aと、熱拡散板12aからZ軸方向上方に延びる複数のフィン12bとを有する。フィン12bは、六角形の断面を有し、熱拡散板12aのZ軸方向上面に規則的に配列されている。
(Heat dissipation part 12)
The heat dissipation part 12 is configured as a general heat sink. The heat radiating portion 12 includes a rectangular flat plate-shaped heat diffusion plate 12a extending along the XY plane, and a plurality of fins 12b extending upward from the heat diffusion plate 12a in the Z-axis direction. The fins 12b have a hexagonal cross section and are regularly arranged on the upper surface of the heat diffusion plate 12a in the Z-axis direction.

放熱部12は、高熱伝導率の金属材料で形成されている。放熱部12を形成する材料としては、例えば、アルミニウムや銅やステンレスが採用可能である。本実施形態では、放熱部12が、アルミニウムで形成され、その表面に黒色のアルマイト処理が施されている。放熱部12の表面を黒色にすることにより、放熱部12の熱放射量が増加するため、放熱部12の放熱性能が向上する。   The heat dissipating part 12 is formed of a metal material having high thermal conductivity. For example, aluminum, copper, or stainless steel can be used as a material for forming the heat radiation portion 12. In this embodiment, the heat radiation part 12 is formed with aluminum, and the black alumite process is given to the surface. By making the surface of the heat radiating portion 12 black, the amount of heat radiation of the heat radiating portion 12 is increased, so that the heat radiating performance of the heat radiating portion 12 is improved.

放熱部12の熱拡散板12aのZ軸方向下面は、熱電モジュール10に接続している。熱拡散板12aは、熱電モジュール10に対して、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。   The lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusing plate 12 a of the heat radiating unit 12 is connected to the thermoelectric module 10. The heat diffusion plate 12a may be joined to the thermoelectric module 10 by solder, brazing material, or the like, or may be connected via a heat conductive paste, liquid metal, or the like.

放熱部12は、熱電モジュール10の熱を、熱拡散板12aのZ軸方向下面から吸収し、フィン12bの表面から外気に放出可能に構成されている。放熱部12では、フィン12bの表面が入り組んでいるため、外気に熱を放出可能な面を広く確保することができる。   The heat radiating unit 12 is configured to absorb the heat of the thermoelectric module 10 from the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusing plate 12a and release it from the surface of the fin 12b to the outside air. In the heat radiating part 12, since the surface of the fin 12b is complicated, the surface which can discharge | release heat to outside air can be ensured widely.

その他、放熱部12の構成(例えば、フィン12bの形状や配置など)は、求められる放熱性能などに応じて適宜決定可能である。例えば、フィンの断面形状は、六角形に限らず、矩形、円形、六角形以外の多角形(例えば、八角形)であってもよい。   In addition, the configuration of the heat radiating unit 12 (for example, the shape and arrangement of the fins 12b) can be appropriately determined according to the required heat radiating performance. For example, the cross-sectional shape of the fin is not limited to a hexagon, but may be a rectangle, a circle, or a polygon other than a hexagon (for example, an octagon).

(集熱板13a,スペーサブロック13b)
集熱板13aは、XY平面に平行な矩形の平板状に形成されている。スペーサブロック13bは、集熱板13aのZ軸方向上面に配置され、熱拡散板12aのZ軸方向下面との間に熱電モジュール10を挟持する。集熱板13a及びスペーサブロック13bは、いずれも、銅やアルミニウムなどの高熱伝導率の材料で形成されている。
(Heat collecting plate 13a, spacer block 13b)
The heat collecting plate 13a is formed in a rectangular flat plate shape parallel to the XY plane. The spacer block 13b is disposed on the upper surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a, and sandwiches the thermoelectric module 10 between the lower surface of the heat diffusion plate 12a and the Z-axis direction. Both the heat collecting plate 13a and the spacer block 13b are formed of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum.

集熱板13aのZ軸方向上面とスペーサブロック13bのZ軸方向下面とは、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。また、スペーサブロック13bのZ軸方向上面と熱電モジュール10とも、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。   The upper surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a and the lower surface in the Z-axis direction of the spacer block 13b may be joined by solder, brazing material, or the like, or may be connected via a heat conductive paste or liquid metal. . Further, the Z-axis direction upper surface of the spacer block 13b and the thermoelectric module 10 may be joined by solder, brazing material, or the like, or may be connected via a heat conductive paste or liquid metal.

センサ端末装置1は、集熱板13aのZ軸方向下面を熱源に向けて配置される。これにより、集熱板13aは、熱源からの熱をZ軸方向下面から吸収可能となる。集熱板13aは、熱源からの熱をなるべく多く吸収可能とするため、センサ端末装置1のZ軸方向下面の全面に設けられている。   The sensor terminal device 1 is disposed with the lower surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a facing the heat source. Thereby, the heat collecting plate 13a can absorb the heat from the heat source from the lower surface in the Z-axis direction. The heat collecting plate 13a is provided on the entire lower surface of the sensor terminal device 1 in the Z-axis direction so as to absorb as much heat as possible from the heat source.

本実施形態に係るセンサ端末装置1は、比較的低い温度の熱源を想定して構成されている。そのような熱源としては、例えば、電子機器などの廃熱部や、温水が流れる配管などが挙げられる。集熱板13aのZ軸方向下面は、熱源の性質などに応じ、熱源に直接接続されていても、熱源から離間して配置されていてもよい。   The sensor terminal device 1 according to the present embodiment is configured assuming a heat source having a relatively low temperature. Examples of such a heat source include a waste heat unit such as an electronic device, a pipe through which hot water flows, and the like. The lower surface of the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction may be directly connected to the heat source or may be disposed away from the heat source depending on the nature of the heat source.

集熱板13aは、Z軸方向下面から吸収した熱源による熱を、スペーサブロック13bに伝達する。スペーサブロック13bは、集熱板13aから伝達された熱を熱電モジュール10に伝達する。これにより、センサ端末装置1では、熱源からの熱が良好に熱電モジュール10に伝達される。   The heat collecting plate 13a transmits heat from the heat source absorbed from the lower surface in the Z-axis direction to the spacer block 13b. The spacer block 13 b transmits the heat transmitted from the heat collecting plate 13 a to the thermoelectric module 10. Thereby, in the sensor terminal device 1, the heat from the heat source is transmitted to the thermoelectric module 10 satisfactorily.

このように、スペーサブロック13bは、集熱板13aと熱電モジュール10との間の部分を埋めるためのスペーサとして構成されている。つまりスペーサブロック13bのZ軸方向の厚さは、熱電モジュール10のZ軸方向の厚さと、熱拡散板12aの集熱板13aに対するZ軸方向の高さとによって決定する。   As described above, the spacer block 13 b is configured as a spacer for filling a portion between the heat collecting plate 13 a and the thermoelectric module 10. That is, the thickness of the spacer block 13b in the Z-axis direction is determined by the thickness of the thermoelectric module 10 in the Z-axis direction and the height of the heat diffusion plate 12a with respect to the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction.

また、スペーサブロック13bは、ある程度大きい体積のブロック状に形成されていることにより、熱容量が大きくなるため、温度変化が生じにくくなる。このため、集熱板13aに温度変化が生じる場合にも、スペーサブロック13bに温度変化が生じにくいため、スペーサブロック13bから熱電モジュール10に伝達される熱の量が変化しにくい。   Further, since the spacer block 13b is formed in a block shape having a relatively large volume, the heat capacity is increased, so that the temperature change is less likely to occur. For this reason, even when a temperature change occurs in the heat collecting plate 13a, a temperature change hardly occurs in the spacer block 13b, so that the amount of heat transferred from the spacer block 13b to the thermoelectric module 10 does not easily change.

その他、集熱板13aは、平板状でなくてもよく、熱源からの熱を良好に吸収可能な集熱部であればよい。例えば、集熱板13aのZ軸方向下面は、熱源の形状に応じ、熱源に密着可能なように構成されていてもよい。具体的には、熱源が温水の配管の場合、集熱板13aは、配管の円筒面に密着可能な形状に形成されていてもよい。   In addition, the heat collecting plate 13a does not have to be flat and may be any heat collecting portion that can absorb heat from the heat source satisfactorily. For example, the lower surface of the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction may be configured to be able to be in close contact with the heat source according to the shape of the heat source. Specifically, when the heat source is a hot water pipe, the heat collecting plate 13a may be formed in a shape that can be in close contact with the cylindrical surface of the pipe.

また、スペーサブロック13bの構成は、求められる熱伝達性能や蓄熱性能などに応じて適宜決定可能である。また、スペーサブロック13bは、集熱板13aと一体に形成されていてもよい。   Further, the configuration of the spacer block 13b can be determined as appropriate according to the required heat transfer performance, heat storage performance, and the like. The spacer block 13b may be formed integrally with the heat collecting plate 13a.

(断熱板14)
断熱板14は、集熱板13aのZ軸方向上面に配置され、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18を保持する。つまり、断熱板14は、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18と、集熱板13aとの間を隔てている。
(Insulation plate 14)
The heat insulating plate 14 is disposed on the upper surface of the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction, and holds the power supply substrate 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. That is, the heat insulating plate 14 separates the power supply board 15, the control unit 16, the sensor unit 17, the transmission unit 18, and the heat collecting plate 13 a.

断熱板14は、断熱材料で形成され、集熱板13aの熱が、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18に伝わりにくくする。これにより、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18は、熱源からの熱の影響を受けにくくなる。断熱板14を形成する断熱材料としては、例えば、グラスウールなどの繊維系材料や、ウレタンフォームなどの発泡系材料が挙げられる。   The heat insulating plate 14 is formed of a heat insulating material, and makes it difficult for the heat of the heat collecting plate 13 a to be transmitted to the power supply substrate 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. Thereby, the power supply board 15, the control part 16, the sensor part 17, and the transmission part 18 become difficult to receive the influence of the heat from a heat source. Examples of the heat insulating material forming the heat insulating plate 14 include fiber materials such as glass wool and foam materials such as urethane foam.

(側壁部19)
側壁部19は、熱拡散板12aと集熱板13aとの間に配置され、熱拡散板12aと集熱板13aとの間の空間SをX軸方向及びY軸方向の四方から囲む。側壁部19は、熱拡散板12aと集熱板13aとの間での熱伝達を防止するため、低熱伝導率の材料で形成されている。側壁部19を形成する材料としては、例えば、各種樹脂材料や各種セラミック材料が採用可能である。
(Sidewall 19)
The side wall portion 19 is disposed between the heat diffusion plate 12a and the heat collection plate 13a, and surrounds the space S between the heat diffusion plate 12a and the heat collection plate 13a from four directions in the X-axis direction and the Y-axis direction. The side wall portion 19 is made of a material having a low thermal conductivity in order to prevent heat transfer between the heat diffusion plate 12a and the heat collecting plate 13a. As a material for forming the side wall portion 19, for example, various resin materials and various ceramic materials can be employed.

(センサ部17)
センサ部17は、環境モニタ系のセンサを有し、センサ端末装置1が設置される場所の環境に関する情報を検出可能に構成されている。センサ部17に搭載可能なセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、人感センサ、気圧センサ、ガスセンサ、GPS(Global Positioning System)センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサが挙げられる。センサ部17に搭載されるセンサの数は、1つであっても複数であってもよい。
(Sensor part 17)
The sensor unit 17 includes an environment monitor sensor, and is configured to be able to detect information related to the environment where the sensor terminal device 1 is installed. Examples of sensors that can be mounted on the sensor unit 17 include a temperature sensor, a humidity sensor, an illuminance sensor, a human sensor, an atmospheric pressure sensor, a gas sensor, a GPS (Global Positioning System) sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a geomagnetic sensor. . The number of sensors mounted on the sensor unit 17 may be one or plural.

(送信部18)
送信部18は、センサ部17による検出結果を、外部機器に無線送信可能に構成されている。外部機器は、無線通信に対応した装置であれば特に限定されない。このような外部機器としては、例えば、スマートホンやタブレット機器などの携帯端末装置や、PC(Personal Computer)が挙げられる。
(Transmitter 18)
The transmission unit 18 is configured to be able to wirelessly transmit the detection result by the sensor unit 17 to an external device. The external device is not particularly limited as long as it is a device compatible with wireless communication. Examples of such external devices include mobile terminal devices such as smart phones and tablet devices, and PCs (Personal Computers).

送信部18は、例えば、Wi−FiやBluetooth(登録商標)やZigBee(登録商標)などの通信方式を採用することができる。更に、送信部18は、IrDAやIrSimpleなどの赤外線通信方式を採用することもできる。   For example, the transmission unit 18 can employ a communication method such as Wi-Fi, Bluetooth (registered trademark), or ZigBee (registered trademark). Further, the transmission unit 18 can adopt an infrared communication method such as IrDA or IrSimple.

(熱電モジュール10)
熱電モジュール10は、XY平面に平行な矩形の平板状であり、Z軸方向下側の第1基板(高温側基板)10aと、Z軸方向上側の第2基板(低温側基板)10bと、第1基板10aと第2基板10bとの間に配置された複数の熱電素子10cとを有する。
(Thermoelectric module 10)
The thermoelectric module 10 is a rectangular flat plate parallel to the XY plane, and includes a first substrate (high temperature side substrate) 10a on the lower side in the Z-axis direction, a second substrate (low temperature side substrate) 10b on the upper side in the Z-axis direction, It has the some thermoelectric element 10c arrange | positioned between the 1st board | substrate 10a and the 2nd board | substrate 10b.

第1基板10aは、XY平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第1基板10aのZ軸方向下面は集熱板13aのZ軸方向上面に接続している。第1基板10aのZ軸方向上面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。   The first substrate 10a is formed in a rectangular flat plate shape parallel to the XY plane. The lower surface in the Z-axis direction of the first substrate 10a is connected to the upper surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a. Electrodes arranged in a predetermined pattern are provided on the upper surface in the Z-axis direction of the first substrate 10a.

また、第2基板10bは、XY平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第2基板10bのZ軸方向下面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。第2基板10bのZ軸方向上面は放熱部12の熱拡散板12aのZ軸方向下面に接続している。   The second substrate 10b is formed in a rectangular flat plate shape parallel to the XY plane. Electrodes arranged in a predetermined pattern are provided on the lower surface in the Z-axis direction of the second substrate 10b. The upper surface in the Z-axis direction of the second substrate 10 b is connected to the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 12 a of the heat radiating unit 12.

2枚の基板10a,10bはセラミック基板であっても樹脂基板であってもよい。しかし、基板10a,10bの熱伝導率が高いほど、熱電モジュール10の発電効率が向上するため、基板10a,10bは高熱伝導率の材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、2枚の基板10a,10bがいずれも窒化アルミニウムで形成されている。   The two substrates 10a and 10b may be ceramic substrates or resin substrates. However, since the power generation efficiency of the thermoelectric module 10 is improved as the thermal conductivity of the substrates 10a and 10b is higher, the substrates 10a and 10b are preferably formed of a material having high thermal conductivity. In the present embodiment, the two substrates 10a and 10b are both made of aluminum nitride.

複数の熱電素子10cは、複数対のP型熱電素子及びN型熱電素子からなり、第1基板10aのZ軸方向上面と第2基板10bのZ軸方向下面とによってZ軸方向に挟持されている。   The plurality of thermoelectric elements 10c include a plurality of pairs of P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements, and are sandwiched in the Z-axis direction by the Z-axis direction upper surface of the first substrate 10a and the Z-axis direction lower surface of the second substrate 10b. Yes.

各熱電素子10cは熱電材料により形成されている。各熱電素子10cを形成する熱電材料の種類は、センサ端末装置1が設置される熱源の温度などに応じて適宜決定可能である。本実施形態では、外気の温度より数℃〜数十℃高い熱源を想定しているため、各熱電素子10cを形成する材料として、室温付近で良好な熱電特性が得られるビスマス・テルル系化合物を採用した。その他、熱電材料としては、例えば、鉄・シリサイド系化合物、スクッテルダイト化合物、ハーフホイスラー化合物、鉛・テルル系化合物、シリコン・ゲルマニウム系化合物、熱電酸化物などが採用可能である。   Each thermoelectric element 10c is formed of a thermoelectric material. The type of thermoelectric material forming each thermoelectric element 10c can be appropriately determined according to the temperature of the heat source where the sensor terminal device 1 is installed. In the present embodiment, since a heat source that is several to several tens of degrees Celsius higher than the temperature of the outside air is assumed, a bismuth and tellurium compound that provides good thermoelectric properties near room temperature is used as a material for forming each thermoelectric element 10c. Adopted. In addition, as the thermoelectric material, for example, an iron / silicide compound, a skutterudite compound, a half-Heusler compound, a lead / tellurium compound, a silicon / germanium compound, a thermoelectric oxide, or the like can be used.

熱電素子10cは、P型熱電素子とN型熱電素子とがX軸方向にもY軸方向にも交互に並ぶように、互い違いに配置されている。また、互いに隣接して対を成すP型熱電素子とN型熱電素子とは、第1基板10aの電極又は第2基板10bの電極により接続されている。この構成により、熱電モジュール10では、すべてのP型熱電素子及びN型熱電素子が、第1基板10aの電極及び第2基板10bの電極を介して、交互に直列接続されている。   The thermoelectric elements 10c are alternately arranged so that P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements are alternately arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction. In addition, the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element that form a pair adjacent to each other are connected by the electrode of the first substrate 10a or the electrode of the second substrate 10b. With this configuration, in the thermoelectric module 10, all the P-type thermoelectric elements and the N-type thermoelectric elements are alternately connected in series via the electrodes of the first substrate 10a and the second substrate 10b.

各熱電素子10cは、第1基板10aと第2基板10bとの温度差に応じた電力を生成する。熱電モジュール10では、すべての熱電素子10cが直列接続されていることにより、各熱電素子10cの発電出力の合計である総発電出力が得られる。   Each thermoelectric element 10c generates electric power according to the temperature difference between the first substrate 10a and the second substrate 10b. In the thermoelectric module 10, since all the thermoelectric elements 10c are connected in series, a total power generation output that is the sum of the power generation outputs of the thermoelectric elements 10c is obtained.

その他、熱電モジュール10の構成(例えば、熱電素子10cの対数や基板10a,10bのサイズなど)は適宜変更可能である。例えば、熱電モジュール10は、第1基板10aや第2基板10bが分割されたスケルトンタイプであってもよい。また、熱電モジュール10は、熱電素子10cの層が複数設けられた多層タイプであってもよい。   In addition, the configuration of the thermoelectric module 10 (for example, the logarithm of the thermoelectric element 10c and the sizes of the substrates 10a and 10b) can be changed as appropriate. For example, the thermoelectric module 10 may be a skeleton type in which the first substrate 10a and the second substrate 10b are divided. The thermoelectric module 10 may be a multilayer type in which a plurality of layers of thermoelectric elements 10c are provided.

(光発電モジュール11)
光発電モジュール11は、XY平面に平行な矩形の平板状の太陽電池として構成されている。光発電モジュール11は、Z軸方向上方に向いた受光面を有し、受光面に入射する光により発電するように構成されている。受光面に入射する光は、太陽光であっても、照明光であってもよい。
(Photovoltaic module 11)
The photovoltaic module 11 is configured as a rectangular flat plate solar cell parallel to the XY plane. The photovoltaic module 11 has a light receiving surface facing upward in the Z-axis direction, and is configured to generate power by light incident on the light receiving surface. The light incident on the light receiving surface may be sunlight or illumination light.

図2に示すように、光発電モジュール11は、熱拡散板12aのZ軸方向上面におけるフィン12bが配置されていない空きスペースに設けられている。つまり、光発電モジュール11にはフィン12bに対応する開口部11aが形成され、フィン12bは開口部11aを挿通している。換言すると、フィン12bは光発電モジュール11をZ軸方向上方に貫通している。   As shown in FIG. 2, the photovoltaic module 11 is provided in an empty space where the fins 12b are not arranged on the upper surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 12a. That is, the photovoltaic module 11 is formed with openings 11a corresponding to the fins 12b, and the fins 12b are inserted through the openings 11a. In other words, the fin 12b penetrates the photovoltaic module 11 upward in the Z-axis direction.

このように、センサ端末装置1では、熱拡散板12aの空きスペースを有効利用して、光発電モジュール11が配置される。したがって、センサ端末装置1の大型化を伴わずに、センサ端末装置1に光発電モジュール11を設けることができる。   Thus, in the sensor terminal device 1, the photovoltaic module 11 is arrange | positioned using the empty space of the thermal diffusion plate 12a effectively. Therefore, the photovoltaic module 11 can be provided in the sensor terminal device 1 without enlarging the sensor terminal device 1.

光発電モジュール11としては、開口部11aをパターニング可能であれば、その種類は特に限定されない。例えば、光発電モジュール11として、色素増感型太陽電池やアモルファスシリコン太陽電池が採用可能である。その他の光発電モジュール11の構成は適宜決定することができる。   The type of the photovoltaic module 11 is not particularly limited as long as the opening 11a can be patterned. For example, as the photovoltaic module 11, a dye-sensitized solar cell or an amorphous silicon solar cell can be employed. Other configurations of the photovoltaic module 11 can be determined as appropriate.

(電源基板15)
電源基板15は、熱電モジュール10及び光発電モジュール11が生成した電力を適切に制御部16、センサ部17、及び送信部18に供給するために設けられる。電源基板15は、昇圧回路15aと蓄電デバイス15bとレギュレータ15cとを有する。なお、電源基板15には、必要に応じて、これら以外の構成が設けられていてもよい。
(Power supply board 15)
The power supply board 15 is provided to appropriately supply the power generated by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. The power supply substrate 15 includes a booster circuit 15a, a power storage device 15b, and a regulator 15c. Note that the power supply board 15 may be provided with other configurations as necessary.

電源基板15は、熱電モジュール10及び光発電モジュール11に接続され、熱電モジュール10及び光発電モジュール11が生成した電力を蓄電デバイス15bに逐次蓄えるように構成されている。より詳細には、熱電モジュール10及び光発電モジュール11によって生成された電力は、昇圧回路15aによって昇圧された後に、蓄電デバイス15bに蓄積される。   The power supply board 15 is connected to the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11, and is configured to sequentially store the electric power generated by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 in the electricity storage device 15b. More specifically, the electric power generated by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 is boosted by the booster circuit 15a and then stored in the power storage device 15b.

また、電源基板15は、蓄電デバイス15bに蓄積された電力を、制御部16、センサ部17、及び送信部18に電力を供給する。より詳細には、蓄電デバイス15bに蓄積された電力は、レギュレータ15cによって一定の電圧に変換されて、制御部16、センサ部17、及び送信部18に供給される。   The power supply board 15 supplies power stored in the power storage device 15b to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. More specifically, the electric power stored in the power storage device 15b is converted into a constant voltage by the regulator 15c and supplied to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18.

電源基板15は、熱電モジュール10及び光発電モジュール11が発電していないときにも、蓄電デバイス15bに蓄えられた電力を、制御部16、センサ部17、及び送信部18に供給することが可能である。つまり、センサ端末装置1は、熱電モジュール10及び光発電モジュール11が発電していないときにも駆動可能である。   The power supply board 15 can supply the power stored in the power storage device 15b to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 even when the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 are not generating power. It is. That is, the sensor terminal device 1 can be driven even when the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 are not generating power.

また、蓄電デバイス15bは、レギュレータ15cを介して、熱電モジュール10及び光発電モジュール11の発電出力よりも大きい出力を行うことができる。したがって、センサ端末装置1では、熱電モジュール10及び光発電モジュール11の発電出力より大きい消費電力のセンサ部17も駆動可能である。   In addition, the power storage device 15b can output larger than the power generation outputs of the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11 via the regulator 15c. Therefore, the sensor terminal device 1 can also drive the sensor unit 17 that consumes more power than the power generation outputs of the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11.

蓄電デバイス15bとしては、特に限定されず、例えば各種キャパシタや各種二次電池を採用可能である。   The power storage device 15b is not particularly limited, and for example, various capacitors and various secondary batteries can be employed.

(制御部16)
制御部16は、電源基板15、センサ部17、及び送信部18の制御を行う。制御部16は、例えば、CPU(Central Processing Unit)や、MPU(Micro−Processing Unit)や、PLD(Programmable Logic Device)として構成されている。
(Control unit 16)
The control unit 16 controls the power supply board 15, the sensor unit 17, and the transmission unit 18. The control unit 16 is configured as, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro-Processing Unit), or a PLD (Programmable Logic Device).

制御部16は、例えば、センサ部17が所定の時間ごとに環境情報を検出し、送信部18がセンサ部17による検出結果を送信するように、センサ部17及び送信部18を制御する。制御部16は、蓄電デバイス15bの蓄電量が少ない場合に、センサ部17及び送信部18を駆動させる時間間隔を長くすることにより、消費電力を抑えることができる。   For example, the control unit 16 controls the sensor unit 17 and the transmission unit 18 so that the sensor unit 17 detects environment information at predetermined time intervals, and the transmission unit 18 transmits the detection result of the sensor unit 17. The control part 16 can suppress power consumption by lengthening the time interval which drives the sensor part 17 and the transmission part 18, when the electrical storage amount of the electrical storage device 15b is small.

(2)センサ端末装置1の動作
センサ端末装置1は、熱源があり、かつ、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受ける場所に設置される。センサ端末装置1の設置場所は、屋外であっても、屋内であってもよい。センサ端末装置1は、集熱板13aのZ軸方向下面を熱源に向け、かつ、フィン12bを光の照射方向に向けて配置される。これにより、光発電モジュール11の受光面が光の照射を受けるようになる。
(2) Operation of the sensor terminal device 1 The sensor terminal device 1 has a heat source and is installed in a place that is irradiated with light from the outside such as sunlight or illumination light. The sensor terminal device 1 may be installed outdoors or indoors. The sensor terminal device 1 is disposed with the lower surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a facing the heat source and the fins 12b facing the light irradiation direction. As a result, the light receiving surface of the photovoltaic module 11 is irradiated with light.

集熱板13aが吸収した熱源からの熱は、スペーサブロック13bに伝達され、熱電モジュール10の第1基板10aに供給される。これにより、第1基板10aは、温度上昇して、外気よりも高い温度になる。   Heat from the heat source absorbed by the heat collecting plate 13 a is transmitted to the spacer block 13 b and supplied to the first substrate 10 a of the thermoelectric module 10. Thereby, the temperature of the first substrate 10a rises to a temperature higher than the outside air.

一方、熱電素子10cの熱伝導率は非常に低いため、第1基板10aに供給された熱は第2基板10bに伝達されにくい。更に、第2基板10bは、フィン12bの表面が常に外気に触れている放熱部12によって常に放熱されている。そのため、第2基板10bは、第1基板10aに供給された熱の一部が伝達されても、第1基板10aより低い温度に保たれる。   On the other hand, since the thermal conductivity of the thermoelectric element 10c is very low, the heat supplied to the first substrate 10a is not easily transmitted to the second substrate 10b. Further, the second substrate 10b is always radiated by the heat radiating part 12 whose surface of the fin 12b is always in contact with the outside air. Therefore, the second substrate 10b is kept at a temperature lower than that of the first substrate 10a even if a part of the heat supplied to the first substrate 10a is transmitted.

このように、温度上昇する第1基板10aと、温度上昇しにくい第2基板10bとの間には温度差が生じる。熱電モジュール10は、第1基板10aと第2基板10bとの間の温度差に応じた電力を生成する。例えば、第1基板10aと第2基板10bとの間の温度差が4度以上であれば、熱電モジュール10による充分な発電出力が得られる。熱電モジュール10が生成した電力は、昇圧回路15aによって昇圧されて、蓄電デバイス15bに蓄えられる。   As described above, a temperature difference is generated between the first substrate 10a that rises in temperature and the second substrate 10b that hardly rises in temperature. The thermoelectric module 10 generates electric power according to the temperature difference between the first substrate 10a and the second substrate 10b. For example, if the temperature difference between the first substrate 10a and the second substrate 10b is 4 degrees or more, sufficient power generation output by the thermoelectric module 10 can be obtained. The electric power generated by the thermoelectric module 10 is boosted by the booster circuit 15a and stored in the power storage device 15b.

光発電モジュール11は、Z軸方向上方からの光の照射を受けて、光のエネルギーに応じた電力を生成する。光発電モジュール11が生成した電力は、昇圧回路15aによって昇圧されて、蓄電デバイス15bに蓄えられる。   The photovoltaic module 11 receives the light irradiation from above in the Z-axis direction and generates electric power according to the energy of the light. The electric power generated by the photovoltaic module 11 is boosted by the booster circuit 15a and stored in the power storage device 15b.

レギュレータ15cは、蓄電デバイス15bに蓄えられた電力を、制御部16、センサ部17、及び送信部18に一定の電圧で供給する。レギュレータ15cから供給される電力の電圧は、制御部16、センサ部17、及び送信部18の仕様により決定され、例えば、3.3Vとすることができる。   The regulator 15c supplies the electric power stored in the power storage device 15b to the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 with a constant voltage. The voltage of the electric power supplied from the regulator 15c is determined by the specifications of the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18, and can be set to, for example, 3.3V.

制御部16、センサ部17、及び送信部18は、電源基板15から電力の供給を受けて駆動可能となる。センサ部17及び送信部18は、制御部16の制御の下で駆動する。つまり、センサ部17は所定の時間間隔で環境情報の検出を行い、送信部18はセンサ部17による検出結果の送信を行う。   The control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 can be driven by receiving power supplied from the power supply substrate 15. The sensor unit 17 and the transmission unit 18 are driven under the control of the control unit 16. That is, the sensor unit 17 detects environmental information at predetermined time intervals, and the transmission unit 18 transmits detection results from the sensor unit 17.

このように、センサ端末装置1では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。   Thus, since the sensor terminal device 1 can be driven without using a battery, it does not require time and effort for battery replacement.

また、センサ端末装置1の電源ユニットUでは、熱電モジュール10及び光発電モジュール11によりハイブリッド化されているため、熱電モジュール10のみを有する構成や、光発電モジュール11のみを有する構成よりも大きい発電出力が得られる。   Moreover, since the power supply unit U of the sensor terminal device 1 is hybridized by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11, the power generation output is larger than the configuration having only the thermoelectric module 10 or the configuration having only the photovoltaic module 11. Is obtained.

したがって、センサ端末装置1では、消費電力の大きいセンサや多種類のセンサが搭載されたセンサ部17を駆動させることも可能である。消費電力の大きいセンサとしては、例えば、GPSセンサ、加速度センサ、ガスセンサなどに代表される、センサ出力がデジタル出力であるデジタルセンサが挙げられる。   Therefore, in the sensor terminal device 1, it is also possible to drive the sensor unit 17 on which a sensor with high power consumption or various types of sensors is mounted. As a sensor with high power consumption, for example, a digital sensor whose sensor output is a digital output, such as a GPS sensor, an acceleration sensor, and a gas sensor, can be cited.

また、センサ端末装置1では、熱電モジュール10及び光発電モジュール11によって大きい発電出力が得られるため、フィン12bのZ軸方向の高さを低くして小型化が図られる場合にも、駆動のために必要な電力を確保することができる。   Further, in the sensor terminal device 1, since a large power generation output is obtained by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11, even when the fin 12b is reduced in height by reducing the height in the Z-axis direction, The necessary power can be secured.

更に、センサ端末装置1では、駆動のために必要な電力を得るために、熱電モジュール10による熱電発電と、光発電モジュール11による光発電との2種類の発電を用いる。このため、熱源による熱の放出量が少ない場合には光発電によって電力を確保することができ、反対に光の照射量が少ない場合には熱電発電によって電力を確保することができる。   Further, the sensor terminal device 1 uses two types of power generation: thermoelectric power generation by the thermoelectric module 10 and photovoltaic power generation by the photovoltaic module 11 in order to obtain electric power necessary for driving. For this reason, when the amount of heat released from the heat source is small, electric power can be secured by photovoltaic power generation. Conversely, when the amount of light irradiation is small, electric power can be secured by thermoelectric power generation.

(3)変形例
センサ端末装置1は、熱電モジュール10及び光発電モジュール11が生成した電力を利用して駆動可能な構成であればよく、上記の構成に限定されない。
(3) Modification The sensor terminal device 1 is not limited to the above-described configuration as long as it can be driven using the power generated by the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11.

例えば、電源基板15は、昇圧回路15a、蓄電デバイス15b、及びレギュレータ15cのうちのいずれか1つ又は2つを有する構成であってもよい。また、センサ端末装置1は、制御部16、センサ部17、及び送信部18が熱電モジュール10及び光発電モジュール11の発電出力によって駆動可能な構成であれば、電源基板15を具備していなくてもよい。   For example, the power supply board 15 may have a configuration including any one or two of the booster circuit 15a, the power storage device 15b, and the regulator 15c. In addition, the sensor terminal device 1 does not include the power supply board 15 as long as the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 can be driven by the power generation outputs of the thermoelectric module 10 and the photovoltaic module 11. Also good.

センサ端末装置1における各部品のレイアウトは適宜変更可能である。例えば、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18は、集熱板13aのZ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。更に、これらの部品は、熱拡散板12aのZ軸方向下面や、側壁部19の内壁面に配置されていてもよい。この場合、断熱板14は不要である。   The layout of each component in the sensor terminal device 1 can be changed as appropriate. For example, the power supply board 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 may be arranged at any position on the upper surface of the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction. Furthermore, these components may be disposed on the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 12 a or the inner wall surface of the side wall portion 19. In this case, the heat insulating plate 14 is unnecessary.

更に、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18は、空間S内に限らず、空間S外に配置されていてもよい。例えば、センサ部17や送信部18は、側壁部19の外面に配置されていてもよい。これにより、センサ部17が外部の環境情報を検知しやすくなり、送信部18がセンサ部17による検出結果をより良好に無線送信できるようになる場合がある。   Furthermore, the power supply board 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 are not limited to being in the space S, and may be disposed outside the space S. For example, the sensor unit 17 and the transmission unit 18 may be disposed on the outer surface of the side wall unit 19. Thereby, it becomes easy for the sensor unit 17 to detect external environmental information, and the transmission unit 18 may be able to wirelessly transmit the detection result by the sensor unit 17 better.

また、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18のうち2つ以上が一体として構成されていてもよい。更に、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18では、それぞれが複数に分割され、各部分が離れた位置に設けられていてもよい。例えば、センサ部17は、各センサごとに異なる位置に設けられていてもよい。   Further, two or more of the power supply board 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 may be configured integrally. Furthermore, in the power supply board 15, the control part 16, the sensor part 17, and the transmission part 18, each may be divided | segmented into plurality and each part may be provided in the position away. For example, the sensor unit 17 may be provided at a different position for each sensor.

熱電モジュール10の配置は、第1基板10aが集熱板13aに熱的に接続され、かつ、第2基板10bが熱拡散板12aに熱的に接続されていればよい。例えば、熱電モジュール10及びスペーサブロック13bは、集熱板13aのZ軸方向上面及び熱拡散板12aのZ軸方向下面との間のいずれの位置に配置されていてもよい。   The thermoelectric module 10 may be disposed as long as the first substrate 10a is thermally connected to the heat collecting plate 13a and the second substrate 10b is thermally connected to the heat diffusion plate 12a. For example, the thermoelectric module 10 and the spacer block 13b may be disposed at any position between the upper surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a and the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 12a.

スペーサブロック13bは、熱電モジュール10と集熱板13aとの間ではなく、熱電モジュール10と熱拡散板12aとの間に設けられていてもよい。また、スペーサブロック13bは、熱電モジュール10と集熱板13aとの間、及び熱電モジュール10と熱拡散板12aとの間の両方に設けられていてもよい。更に、熱電モジュール10が直接集熱板13a及び熱拡散板12aに接続可能な場合には、スペーサブロック13bは不要である。   The spacer block 13b may be provided not between the thermoelectric module 10 and the heat collecting plate 13a but between the thermoelectric module 10 and the heat diffusion plate 12a. The spacer block 13b may be provided both between the thermoelectric module 10 and the heat collecting plate 13a and between the thermoelectric module 10 and the heat diffusion plate 12a. Further, when the thermoelectric module 10 can be directly connected to the heat collecting plate 13a and the heat diffusing plate 12a, the spacer block 13b is unnecessary.

光発電モジュール11は、放熱部12のみならず、側壁部19にも設けられていてもよい。これにより、光発電モジュール11が放熱部12のみに設けられている場合に比べて、大きい発電出力が得られるようになる。   The photovoltaic module 11 may be provided not only in the heat radiating part 12 but also in the side wall part 19. Thereby, compared with the case where the photovoltaic module 11 is provided only in the thermal radiation part 12, a big electric power generation output comes to be obtained.

[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態に係るセンサ端末装置2の斜視図である。図6は、センサ端末装置2の図5のB−B'線に沿った断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a perspective view of the sensor terminal device 2 according to the second embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view of the sensor terminal device 2 taken along line BB ′ of FIG.

本実施形態に係るセンサ端末装置2は、以下に述べる構成以外について、第1の実施形態に係るセンサ端末装置1と同様に構成されている。図面には、センサ端末装置2の構成のうち、センサ端末装置1と同様の構成についてはセンサ端末装置1と同様の符号を付す。センサ端末装置2におけるセンサ端末装置1と共通の構成についての説明は適宜省略する。   The sensor terminal device 2 according to the present embodiment is configured in the same manner as the sensor terminal device 1 according to the first embodiment, except for the configuration described below. In the drawing, among the configurations of the sensor terminal device 2, configurations similar to the sensor terminal device 1 are denoted by the same reference numerals as the sensor terminal device 1. The description of the configuration common to the sensor terminal device 1 in the sensor terminal device 2 is omitted as appropriate.

センサ端末装置2は、集熱板13aのZ軸方向上方を覆う筐体部29を具備する。筐体部29は、中空の直方体のうちZ軸方向下面が開口された箱状に形成され、集熱板13aのZ軸方向上方から被せられている。筐体部29と集熱板13aとにより、熱電モジュール10、電源基板15、制御部16、センサ部17、及び送信部18を収容する空間Sが形成される。   The sensor terminal device 2 includes a housing 29 that covers the upper side of the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction. The housing part 29 is formed in a box shape having an open bottom surface in the Z-axis direction in a hollow rectangular parallelepiped, and is covered from above the heat collecting plate 13a in the Z-axis direction. A space S that accommodates the thermoelectric module 10, the power supply substrate 15, the control unit 16, the sensor unit 17, and the transmission unit 18 is formed by the housing unit 29 and the heat collecting plate 13 a.

筐体部29は、XY平面に平行な矩形の平板状に形成され、集熱板13aに対向する上壁部29aを有する。上壁部29aのZ軸方向下面は、熱電モジュール10の第2基板10bに接続している。また、筐体部29は、上壁部29aの4つの辺からZ軸方向下方に延びる側壁部29bを有する。側壁部29bは、集熱板13aに近接する位置まで延びている。   The housing | casing part 29 is formed in the rectangular flat plate shape parallel to XY plane, and has the upper wall part 29a facing the heat collecting plate 13a. The lower surface in the Z-axis direction of the upper wall portion 29 a is connected to the second substrate 10 b of the thermoelectric module 10. Moreover, the housing | casing part 29 has the side wall part 29b extended in the Z-axis direction downward from four sides of the upper wall part 29a. The side wall portion 29b extends to a position close to the heat collecting plate 13a.

集熱板13aのZ軸方向上面においてセンサ部17、送信部18、電源基板15、及び制御部16を保持する断熱板24は、側壁部29bと集熱板13aとの間まで拡張されている。つまり、断熱板24は、集熱板13aの周縁部において、集熱板13aと側壁部29bとを隔てている。これにより、集熱板13aと側壁部29bとの間の熱の伝達が生じにくくなる。   The heat insulating plate 24 that holds the sensor unit 17, the transmission unit 18, the power supply board 15, and the control unit 16 on the upper surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13a is extended to between the side wall portion 29b and the heat collecting plate 13a. . That is, the heat insulating plate 24 separates the heat collecting plate 13a and the side wall portion 29b at the peripheral edge of the heat collecting plate 13a. This makes it difficult for heat to be transmitted between the heat collecting plate 13a and the side wall 29b.

筐体部29の上壁部29aにおける、空間S側とは反対向きの外面であるZ軸方向上面(第1面)には、光発電モジュール21が設けられている。また、筐体部29の側壁部29bにおける、空間S側とは反対向きの4つの外面(第2面)には、それぞれ放熱部22が設けられている。各放熱部22では、側壁部29bの外面に接続する熱拡散板22aから複数のフィン22bが延びている。   The photovoltaic module 21 is provided on the upper surface (first surface) in the Z-axis direction, which is the outer surface of the upper wall portion 29a of the housing portion 29 that faces away from the space S side. In addition, on the four outer surfaces (second surfaces) opposite to the space S side in the side wall portion 29 b of the housing portion 29, the heat radiating portions 22 are respectively provided. In each heat radiating portion 22, a plurality of fins 22b extend from a heat diffusion plate 22a connected to the outer surface of the side wall portion 29b.

筐体部29は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導率の材料により形成されている。センサ端末装置2では、筐体部29が、放熱部22の熱拡散板22aとともに、ひとつの熱拡散部として機能する。つまり、筐体部29は、放熱部22の熱拡散板22aと共働して、熱電モジュール10から吸収した熱をフィン22bに伝達する。   The housing | casing part 29 is formed with materials with high thermal conductivity, such as copper and aluminum. In the sensor terminal device 2, the housing portion 29 functions as one heat diffusion portion together with the heat diffusion plate 22 a of the heat dissipation portion 22. That is, the housing | casing part 29 cooperates with the thermal diffusion plate 22a of the thermal radiation part 22, and transfers the heat | fever absorbed from the thermoelectric module 10 to the fin 22b.

より詳細には、筐体部29は、上壁部29aのZ軸方向下面から熱電モジュール10の第2基板10bの熱を吸収する。筐体部29は、上壁部29aから吸収した熱を、側壁部29bから熱拡散板22aに伝達する。そして、放熱部22は、熱拡散板22aに伝達された熱を、フィン22bから外気に放出する。   In more detail, the housing | casing part 29 absorbs the heat | fever of the 2nd board | substrate 10b of the thermoelectric module 10 from the Z-axis direction lower surface of the upper wall part 29a. The housing part 29 transmits the heat absorbed from the upper wall part 29a from the side wall part 29b to the heat diffusion plate 22a. And the thermal radiation part 22 discharge | releases the heat | fever transmitted to the thermal diffusion plate 22a to external air from the fin 22b.

このように、センサ端末装置2においても、筐体部29及び放熱部22によって熱電モジュール10の第2基板10bが放熱されるため、第1基板10aと第2基板10bとの間に温度差が発生する。したがって、センサ端末装置2でも、熱電モジュール10が電力を生成することが可能である。   Thus, also in the sensor terminal device 2, since the second substrate 10b of the thermoelectric module 10 is dissipated by the casing 29 and the heat radiating unit 22, there is a temperature difference between the first substrate 10a and the second substrate 10b. Occur. Therefore, also in the sensor terminal device 2, the thermoelectric module 10 can generate electric power.

センサ端末装置2では、集熱板13aのZ軸方向下面が熱源に向けて配置されるため、センサ端末装置2のZ軸方向上方が、熱源とは反対側に広く開放され、光の照射を受けやすい。センサ端末装置2では、上壁部29aのZ軸方向上面の全領域にわたって光発電モジュール21が設けられている。つまり、センサ端末装置2は、光発電モジュール21が光の照射を受けやすい構成を有する。このため、センサ端末装置2では、光発電モジュール21による大きい発電出力が得られる。   In the sensor terminal device 2, the lower surface in the Z-axis direction of the heat collecting plate 13 a is arranged toward the heat source, so that the upper side in the Z-axis direction of the sensor terminal device 2 is widely opened on the side opposite to the heat source, and light irradiation is performed. Easy to receive. In the sensor terminal device 2, the photovoltaic module 21 is provided over the entire region of the upper surface of the upper wall portion 29a in the Z-axis direction. That is, the sensor terminal device 2 has a configuration in which the photovoltaic module 21 is easily irradiated with light. For this reason, in the sensor terminal device 2, a large power generation output by the photovoltaic module 21 is obtained.

また、センサ端末装置2では、光発電モジュール21が上壁部29aに設けられ、放熱部22が側壁部29bに設けられる。つまり、光発電モジュール21が設けられる領域と放熱部22が設けられる領域とが区別されている。このため、光発電モジュール21に、放熱部22のフィン22bに対応する開口部が設けられる必要がない。   Moreover, in the sensor terminal device 2, the photovoltaic module 21 is provided in the upper wall part 29a, and the thermal radiation part 22 is provided in the side wall part 29b. That is, a region where the photovoltaic module 21 is provided is distinguished from a region where the heat radiating unit 22 is provided. For this reason, it is not necessary for the photovoltaic module 21 to be provided with openings corresponding to the fins 22b of the heat dissipation unit 22.

したがって、光発電モジュール21として、特殊な形状の特注品ではなく、一般的な平板状の汎用品などを用いることができる。このため、センサ端末装置2の製造コストが低減される。また、開口部が設けられていない光発電モジュール21では、光の照射を受ける受光面が大きいため発電出力が増大する。   Therefore, as the photovoltaic module 21, a general plate-shaped general-purpose product or the like can be used instead of a custom-made product having a special shape. For this reason, the manufacturing cost of the sensor terminal device 2 is reduced. Moreover, in the photovoltaic module 21 in which no opening is provided, the power generation output increases because the light receiving surface that receives the light irradiation is large.

更に、センサ端末装置2は6つの外面を有する直方体として構成され、光発電モジュール21と放熱部22とが互いに異なる外面に設けられている。具体的には、光発電モジュール21は上壁部29aの外面(Z軸方向上面)に設けられ、放熱部22は側壁部29bの外面に設けられる。   Furthermore, the sensor terminal device 2 is configured as a rectangular parallelepiped having six outer surfaces, and the photovoltaic module 21 and the heat radiating portion 22 are provided on different outer surfaces. Specifically, the photovoltaic module 21 is provided on the outer surface (upper surface in the Z-axis direction) of the upper wall portion 29a, and the heat radiating portion 22 is provided on the outer surface of the side wall portion 29b.

センサ端末装置2では、光発電モジュール21と放熱部22とが異なる外面に設けられるため、例えば、光発電モジュール21と放熱部22とがいずれも上壁部29aの外面(Z軸方向上面)に設けられる場合と比較して、光発電モジュール21及び放熱部22の設置スペースを広く確保することができる。このため、センサ端末装置2では、光発電モジュール21による大きい発電出力が得られるとともに、放熱部22における優れた放熱性能が得られる。   In the sensor terminal device 2, since the photovoltaic module 21 and the heat radiating portion 22 are provided on different outer surfaces, for example, the photovoltaic module 21 and the radiating portion 22 are both on the outer surface (upper surface in the Z-axis direction) of the upper wall portion 29a. Compared with the case where it is provided, the installation space for the photovoltaic module 21 and the heat radiation part 22 can be secured widely. For this reason, in the sensor terminal device 2, a large power generation output by the photovoltaic module 21 is obtained, and an excellent heat dissipation performance in the heat dissipation unit 22 is obtained.

なお、光発電モジュール21は、光の照射を受けやすい面に設けられていることが望ましい。このため、センサ端末装置2の設置場所によっては、光発電モジュール21が、上壁部29aではなく、側壁部29bに設けられていることが望ましい場合もある。この場合、光発電モジュール21が側壁部29bの少なくとも1つの外面に設けられ、放熱部22が上壁部29a及び側壁部29bの残りの外面に設けられてもよい。   The photovoltaic module 21 is preferably provided on a surface that is easily irradiated with light. For this reason, depending on the installation location of the sensor terminal device 2, it may be desirable that the photovoltaic module 21 is provided not on the upper wall portion 29a but on the side wall portion 29b. In this case, the photovoltaic module 21 may be provided on at least one outer surface of the side wall portion 29b, and the heat radiating portion 22 may be provided on the remaining outer surfaces of the upper wall portion 29a and the side wall portion 29b.

また、筐体部29は、直方体に限定されず、あらゆる多面体として構成されることができる。筐体部29が直方体以外の多面体として構成される場合には、例えば、最も光の照射を受けやすい外面に光発電モジュール21が設けられ、この外面以外の外面に放熱部22が設けられてもよい。   Moreover, the housing | casing part 29 is not limited to a rectangular parallelepiped, It can be comprised as all polyhedrons. When the casing 29 is configured as a polyhedron other than a rectangular parallelepiped, for example, the photovoltaic module 21 is provided on the outer surface that is most susceptible to light irradiation, and the heat radiating unit 22 is provided on the outer surface other than the outer surface. Good.

更に、筐体部29は、ドーム状などの一連の曲面により形成された外面を有していてもよい。この場合には、例えば、光の照射を受けやすいZ軸方向上部の領域(第1面)に光発電モジュール21が設けられ、当該領域から外側に延出する領域(第2面)に放熱部22が設けられてもよい。   Furthermore, the housing | casing part 29 may have the outer surface formed by a series of curved surfaces, such as a dome shape. In this case, for example, the photovoltaic module 21 is provided in the upper region (first surface) in the Z-axis direction that is easily irradiated with light, and the heat radiating portion is disposed in the region (second surface) extending outward from the region. 22 may be provided.

[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態に係るセンサ端末装置100の斜視図である。図8は、センサ端末装置100の図7のC−C'線に沿った断面図である。図9は、センサ端末装置100の概略構成を示すブロック図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a perspective view of a sensor terminal device 100 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the sensor terminal device 100 taken along the line CC ′ of FIG. FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the sensor terminal device 100.

(1)センサ端末装置100の構成
図7に示すように、センサ端末装置100は、外観上、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な辺を有する直方体状の本体部と、当該本体部からZ軸方向下方に延びる複数のフィン112bとから構成されている。
以下、主に図8を参照して、センサ端末装置100の構成を説明する。
(1) Configuration of Sensor Terminal Device 100 As shown in FIG. 7, the sensor terminal device 100 includes a rectangular parallelepiped body portion having sides parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the body portion. And a plurality of fins 112b extending downward in the Z-axis direction.
Hereinafter, the configuration of the sensor terminal device 100 will be described mainly with reference to FIG.

(全体構成)
センサ端末装置100は、電源基板115と、制御部116と、センサ部117と、送信部118と、熱電モジュール110とを具備する。
(overall structure)
The sensor terminal device 100 includes a power supply board 115, a control unit 116, a sensor unit 117, a transmission unit 118, and a thermoelectric module 110.

図9に示すように、電源基板115及び熱電モジュール110は、制御部116、センサ部117、及び送信部118に電力を供給するための電源ユニットUに含まれる。制御部116は、電源基板115、センサ部117、及び送信部118を制御する。   As shown in FIG. 9, the power supply board 115 and the thermoelectric module 110 are included in a power supply unit U for supplying power to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118. The control unit 116 controls the power supply board 115, the sensor unit 117, and the transmission unit 118.

また、センサ端末装置100は、放熱部112と、ブロック部113と、筐体部119と、集光レンズ114とを更に具備する。放熱部112及び筐体部119は、センサ端末装置100の外観を構成し、熱電モジュール110、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118を収容する空間Sを形成する。   The sensor terminal device 100 further includes a heat radiating unit 112, a block unit 113, a housing unit 119, and a condenser lens 114. The heat dissipating unit 112 and the housing unit 119 form the appearance of the sensor terminal device 100, and form a space S that accommodates the thermoelectric module 110, the power supply board 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118.

(放熱部112)
放熱部112は、一般的なヒートシンクとして構成されている。放熱部112は、XY平面に沿って延びる矩形の平板状の熱拡散板112aと、熱拡散板112aからZ軸方向下方に延びる複数のフィン112bとを有する。フィン112bは、六角形の断面を有し、熱拡散板112aのZ軸方向下面に規則的に配列されている。
(Heat dissipation part 112)
The heat radiation part 112 is configured as a general heat sink. The heat radiating portion 112 includes a rectangular flat plate-shaped heat diffusion plate 112a extending along the XY plane, and a plurality of fins 112b extending downward from the heat diffusion plate 112a in the Z-axis direction. The fins 112b have a hexagonal cross section, and are regularly arranged on the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112a.

放熱部112は、高熱伝導率の金属材料で形成されている。放熱部112を形成する材料としては、例えば、アルミニウムや銅やステンレスが採用可能である。本実施形態では、放熱部112が、アルミニウムで形成され、その表面に黒色のアルマイト処理が施されている。放熱部112の表面を黒色にすることにより、放熱部112の熱放射量が増加するため、放熱部112の放熱性能が向上する。   The heat radiating part 112 is made of a metal material having high thermal conductivity. As a material for forming the heat radiation part 112, for example, aluminum, copper, or stainless steel can be adopted. In the present embodiment, the heat radiating portion 112 is made of aluminum, and the surface thereof is subjected to black alumite treatment. By making the surface of the heat radiating portion 112 black, the amount of heat radiation of the heat radiating portion 112 is increased, so that the heat radiation performance of the heat radiating portion 112 is improved.

放熱部112の熱拡散板112aのZ軸方向上面は、熱電モジュール110に接続する。熱拡散板112aは、熱電モジュール110に対して、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。   The upper surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112 a of the heat radiating unit 112 is connected to the thermoelectric module 110. The thermal diffusion plate 112a may be joined to the thermoelectric module 110 by solder, brazing material, or the like, or may be connected via a thermal conductive paste, liquid metal, or the like.

放熱部112は、熱電モジュール110の熱を、熱拡散板112aのZ軸方向下面から吸収し、フィン112bの表面から外気に放出可能に構成されている。放熱部112では、フィン112bの表面が入り組んでいるため、外気に熱を放出可能な面を広く確保することができる。   The heat dissipating unit 112 is configured to absorb the heat of the thermoelectric module 110 from the lower surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112a and release the heat from the surface of the fin 112b to the outside air. In the heat radiating part 112, since the surface of the fin 112b is complicated, it is possible to secure a wide surface that can release heat to the outside air.

その他、放熱部112の構成(例えば、フィン112bの形状や配置など)は、求められる放熱性能などに応じて適宜決定可能である。例えば、フィンの断面形状は、六角形に限らず、矩形、円形、六角形以外の多角形(例えば、八角形)であってもよい。   In addition, the configuration of the heat dissipating unit 112 (for example, the shape and arrangement of the fins 112b) can be appropriately determined according to the required heat dissipating performance. For example, the cross-sectional shape of the fin is not limited to a hexagon, but may be a rectangle, a circle, or a polygon other than a hexagon (for example, an octagon).

(ブロック部113)
ブロック部113は、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な辺を有する直方体のブロック状に形成されている。ブロック部113のZ軸方向下面は、熱電モジュール110よりやや大きく形成され、熱電モジュール110のZ軸方向上面に接続している。つまり、ブロック部113は、熱拡散板112aとの間に熱電モジュール110を挟んでいる。
(Block part 113)
The block portion 113 is formed in a rectangular parallelepiped block shape having sides parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis. The lower surface of the block portion 113 in the Z-axis direction is slightly larger than the thermoelectric module 110 and is connected to the upper surface of the thermoelectric module 110 in the Z-axis direction. That is, the block unit 113 sandwiches the thermoelectric module 110 between the heat diffusion plate 112a.

ブロック部113は、熱拡散板112aのZ軸方向上面の中央領域に配置されている。ブロック部113のZ軸方向上面は、光の照射を受けて、光を熱に変換する光熱変換部113aとして構成される。ブロック部113は、光熱変換部113aで生成された熱を、ブロック部113のZ軸方向下面から熱電モジュール110に供給する。   The block portion 113 is disposed in the central region of the upper surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112a. The upper surface in the Z-axis direction of the block unit 113 is configured as a photothermal conversion unit 113a that receives light irradiation and converts light into heat. The block unit 113 supplies the heat generated by the photothermal conversion unit 113 a to the thermoelectric module 110 from the lower surface in the Z-axis direction of the block unit 113.

ブロック部113は、アルミニウムや銅やステンレスなどの高熱伝導率の金属材料で形成される。また、ブロック部113の光熱変換部113aは、光をより吸収しやすい黒色に着色される。本実施形態では、ブロック部113が、アルミニウムで形成され、光熱変換部113aに黒色のアルマイト処理が施されている。   The block 113 is made of a metal material with high thermal conductivity such as aluminum, copper, or stainless steel. Moreover, the photothermal conversion part 113a of the block part 113 is colored in black which is easier to absorb light. In the present embodiment, the block portion 113 is made of aluminum, and the photothermal conversion portion 113a is subjected to black alumite treatment.

ブロック部113は、ある程度大きい体積のブロック状に形成されていることにより、熱容量が大きくなるため、温度変化が生じにくくなる。このため、ブロック部113の光熱変換部113aに照射される光の強度が変化する場合にもブロック部113の温度が変化しにくいため、ブロック部113から熱電モジュール110に伝達される熱の量が変化しにくい。   Since the block portion 113 is formed in a block shape having a relatively large volume, the heat capacity is increased, so that a temperature change is less likely to occur. For this reason, since the temperature of the block part 113 does not change easily even when the intensity of light applied to the photothermal conversion part 113a of the block part 113 changes, the amount of heat transferred from the block part 113 to the thermoelectric module 110 is reduced. Hard to change.

その他、ブロック部113は、熱電モジュール110に接続可能なZ軸方向下面と、光の照射を受けることが可能なZ軸方向上向きの面とを有していればよく、求められる熱伝達性能や蓄熱性能などに応じた形状に変更可能である。例えば、ブロック部113は、Z軸方向上面が大きく、Z軸方向下面が小さい四角錐台状に形成されていてもよい。   In addition, the block unit 113 only needs to have a lower surface in the Z-axis direction that can be connected to the thermoelectric module 110 and an upward surface in the Z-axis direction that can be irradiated with light. The shape can be changed according to the heat storage performance. For example, the block portion 113 may be formed in a truncated pyramid shape having a large upper surface in the Z-axis direction and a small lower surface in the Z-axis direction.

(筐体部119)
筐体部119は、中空の直方体のうちZ軸方向下面が開口された箱状に形成され、熱拡散板112aのZ軸方向上方から被せられている。筐体部119は、熱拡散板112aに対向する上壁部119aと、熱拡散板112aと上壁部119aとを接続する側壁部119bとを有する。筐体部119と熱拡散板112aとにより、熱電モジュール110、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118を収容する空間Sが形成される。
(Case 119)
The housing part 119 is formed in a box shape in which a lower surface in the Z-axis direction is opened in a hollow rectangular parallelepiped, and is covered from above the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112a. The housing part 119 has an upper wall part 119a that faces the heat diffusion plate 112a, and a side wall part 119b that connects the heat diffusion plate 112a and the upper wall part 119a. A space S that accommodates the thermoelectric module 110, the power supply board 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 is formed by the casing unit 119 and the heat diffusion plate 112a.

(集光レンズ114)
集光レンズ114は、筐体部119の上壁部119aの中央部に嵌め込まれ、筐体部119を介して熱拡散板112aに保持されている。つまり、集光レンズ114は、ブロック部113の光熱変換部113aのZ軸方向上方に配置されている。集光レンズ114は、一般的な凸レンズとして構成され、その光軸oがZ軸に平行な方向を向いている。
(Condensing lens 114)
The condenser lens 114 is fitted into the center portion of the upper wall portion 119a of the housing portion 119, and is held by the heat diffusion plate 112a via the housing portion 119. That is, the condensing lens 114 is disposed above the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113 in the Z-axis direction. The condensing lens 114 is configured as a general convex lens, and its optical axis o is oriented in a direction parallel to the Z axis.

センサ端末装置100は、上壁部119aのZ軸方向上面が、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受けることができる場所に設置される。したがって、センサ端末装置100では、外部からの光が集光レンズ114を透過して空間Sに進入する。   The sensor terminal device 100 is installed in a place where the upper surface of the upper wall portion 119a in the Z-axis direction can be irradiated with light from the outside such as sunlight or illumination light. Therefore, in the sensor terminal device 100, light from the outside passes through the condenser lens 114 and enters the space S.

集光レンズ114は、ブロック部113の光熱変換部113aよりも大面積に形成され、Z軸方向下方に向けて透過した光がブロック部113の光熱変換部113aに集光されるように構成されている。したがって、ブロック部113のZ軸方向上面に入射する光では、外部の光よりも光束の密度が高く、つまり単位面積あたりの光エネルギーが高くなる。   The condensing lens 114 is formed to have a larger area than the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113, and is configured such that light transmitted downward in the Z-axis direction is condensed on the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113. ing. Therefore, the light incident on the upper surface in the Z-axis direction of the block portion 113 has a higher luminous flux density than external light, that is, the light energy per unit area is higher.

つまり、センサ端末装置100では、大径の集光レンズ114に入射した光の持つ光エネルギーが、集光レンズ114によって凝縮されて、ブロック部113のZ軸方向上面に伝達される。このように、センサ端末装置100は、ブロック部113の光熱変換部113aに大きい光エネルギーが付与されるように構成されている。   That is, in the sensor terminal device 100, the light energy of the light incident on the large-diameter condenser lens 114 is condensed by the condenser lens 114 and transmitted to the upper surface in the Z-axis direction of the block unit 113. As described above, the sensor terminal device 100 is configured such that large light energy is applied to the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113.

(センサ部117)
センサ部117は、環境モニタ系のセンサを有し、センサ端末装置100が設置される場所の環境に関する情報を検出可能に構成されている。センサ部117に搭載可能なセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、人感センサ、気圧センサ、ガスセンサ、GPS(Global Positioning System)センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサが挙げられる。センサ部117に搭載されるセンサの数は、1つであっても複数であってもよい。
(Sensor unit 117)
The sensor unit 117 includes an environment monitoring sensor, and is configured to be able to detect information regarding the environment of the place where the sensor terminal device 100 is installed. Examples of sensors that can be mounted on the sensor unit 117 include a temperature sensor, a humidity sensor, an illuminance sensor, a human sensor, an atmospheric pressure sensor, a gas sensor, a GPS (Global Positioning System) sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a geomagnetic sensor. . The number of sensors mounted on the sensor unit 117 may be one or plural.

(送信部118)
送信部118は、センサ部117による検出結果を、外部機器に無線送信可能に構成されている。外部機器は、無線通信に対応した装置であれば特に限定されない。このような外部機器としては、例えば、スマートホンやタブレット機器などの携帯端末装置や、PC(Personal Computer)が挙げられる。
(Transmitter 118)
The transmission unit 118 is configured to be able to wirelessly transmit the detection result by the sensor unit 117 to an external device. The external device is not particularly limited as long as it is a device compatible with wireless communication. Examples of such external devices include mobile terminal devices such as smart phones and tablet devices, and PCs (Personal Computers).

送信部118は、Wi−FiやBluetooth(登録商標)やZigBee(登録商標)などの通信方式を採用することができる。更に、送信部118は、IrDAやIrSimpleなどの赤外線通信方式を採用することもできる。   The transmission unit 118 can employ a communication method such as Wi-Fi, Bluetooth (registered trademark), or ZigBee (registered trademark). Further, the transmission unit 118 can adopt an infrared communication method such as IrDA or IrSimple.

(熱電モジュール110)
熱電モジュール110は、XY平面に平行な矩形の平板状であり、Z軸方向上側の第1基板(高温側基板)110aと、Z軸方向下側の第2基板(低温側基板)110bと、第1基板110aと第2基板110bとの間に配置された複数の熱電素子110cとを有する。
(Thermoelectric module 110)
The thermoelectric module 110 is a rectangular flat plate parallel to the XY plane, and includes a first substrate (high temperature side substrate) 110a on the upper side in the Z-axis direction, a second substrate (low temperature side substrate) 110b on the lower side in the Z axis direction, It has the some thermoelectric element 110c arrange | positioned between the 1st board | substrate 110a and the 2nd board | substrate 110b.

第1基板110aは、XY平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第1基板110aのZ軸方向上面はブロック部113のZ軸方向下面に接続している。第1基板110aのZ軸方向下面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。   The first substrate 110a is formed in a rectangular flat plate shape parallel to the XY plane. The upper surface in the Z-axis direction of the first substrate 110 a is connected to the lower surface in the Z-axis direction of the block portion 113. Electrodes arranged in a predetermined pattern are provided on the lower surface in the Z-axis direction of the first substrate 110a.

また、第2基板110bは、XY平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第2基板110bのZ軸方向上面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。第2基板110bのZ軸方向下面は放熱部112の熱拡散板112aのZ軸方向上面に接続している。   The second substrate 110b is formed in a rectangular flat plate shape parallel to the XY plane. Electrodes arranged in a predetermined pattern are provided on the upper surface in the Z-axis direction of the second substrate 110b. The lower surface in the Z-axis direction of the second substrate 110b is connected to the upper surface in the Z-axis direction of the heat diffusion plate 112a of the heat radiating portion 112.

2枚の基板110a,110bはセラミック基板であっても樹脂基板であってもよい。しかし、基板110a,110bの熱伝導率が高いほど、熱電モジュール110の発電効率が向上するため、基板110a,110bは高熱伝導率の材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、2枚の基板110a,110bがいずれも窒化アルミニウムで形成されている。   The two substrates 110a and 110b may be ceramic substrates or resin substrates. However, since the power generation efficiency of the thermoelectric module 110 improves as the thermal conductivity of the substrates 110a and 110b increases, the substrates 110a and 110b are preferably formed of a material with high thermal conductivity. In the present embodiment, the two substrates 110a and 110b are both made of aluminum nitride.

複数の熱電素子110cは、複数対のP型熱電素子及びN型熱電素子からなり、第1基板110aのZ軸方向下面と第2基板110bのZ軸方向上面とによってZ軸方向に挟持されている。   The plurality of thermoelectric elements 110c include a plurality of pairs of P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements, and are sandwiched in the Z-axis direction by the Z-axis direction lower surface of the first substrate 110a and the Z-axis direction upper surface of the second substrate 110b. Yes.

各熱電素子110cは熱電材料により形成されている。各熱電素子110cを形成する熱電材料の種類は、センサ端末装置100が設置される熱源の温度などに応じて適宜決定可能である。本実施形態では、外気の温度より数℃〜数十℃高い熱源を想定しているため、各熱電素子110cを形成する材料として、室温付近で良好な熱電特性が得られるビスマス・テルル系化合物を採用した。その他、熱電材料としては、例えば、鉄・シリサイド系化合物、スクッテルダイト化合物、ハーフホイスラー化合物、鉛・テルル系化合物、シリコン・ゲルマニウム系化合物、熱電酸化物などが採用可能である。   Each thermoelectric element 110c is formed of a thermoelectric material. The type of thermoelectric material forming each thermoelectric element 110c can be appropriately determined according to the temperature of the heat source where the sensor terminal device 100 is installed. In the present embodiment, since a heat source that is several to several tens of degrees Celsius higher than the temperature of the outside air is assumed, a bismuth and tellurium compound that provides good thermoelectric properties near room temperature is used as a material for forming each thermoelectric element 110c. Adopted. In addition, as the thermoelectric material, for example, an iron / silicide compound, a skutterudite compound, a half-Heusler compound, a lead / tellurium compound, a silicon / germanium compound, a thermoelectric oxide, or the like can be used.

熱電素子110cは、P型熱電素子とN型熱電素子とがX軸方向にもY軸方向にも交互に並ぶように、互い違いに配置されている。また、互いに隣接して対を成すP型熱電素子とN型熱電素子とは、第1基板110aの電極又は第2基板110bの電極により接続されている。この構成により、熱電モジュール110では、すべてのP型熱電素子及びN型熱電素子が、第1基板110aの電極及び第2基板110bの電極を介して、交互に直列接続されている。   The thermoelectric elements 110c are alternately arranged so that P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements are alternately arranged in both the X-axis direction and the Y-axis direction. In addition, the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element that form a pair adjacent to each other are connected by the electrode of the first substrate 110a or the electrode of the second substrate 110b. With this configuration, in the thermoelectric module 110, all the P-type thermoelectric elements and the N-type thermoelectric elements are alternately connected in series via the electrodes of the first substrate 110a and the electrodes of the second substrate 110b.

各熱電素子110cは、第1基板110aと第2基板110bとの温度差に応じた電力を生成する。熱電モジュール110では、すべての熱電素子110cが直列接続されていることにより、各熱電素子110cの発電出力の合計である総発電出力が得られる。   Each thermoelectric element 110c generates electric power according to the temperature difference between the first substrate 110a and the second substrate 110b. In the thermoelectric module 110, since all the thermoelectric elements 110c are connected in series, a total power generation output that is the sum of the power generation outputs of the thermoelectric elements 110c is obtained.

その他、熱電モジュール110の構成(例えば、熱電素子110cの対数や基板110a,110bのサイズなど)は適宜変更可能である。例えば、熱電モジュール110は、第1基板110aや第2基板110bが分割されたスケルトンタイプであってもよい。   In addition, the configuration of the thermoelectric module 110 (for example, the logarithm of the thermoelectric element 110c and the sizes of the substrates 110a and 110b) can be changed as appropriate. For example, the thermoelectric module 110 may be a skeleton type in which the first substrate 110a and the second substrate 110b are divided.

(電源基板115)
電源基板115は、熱電モジュール110が生成した電力を適切に制御部116、センサ部117、及び送信部118に供給するために設けられる。電源基板115は、昇圧回路115aと蓄電デバイス115bとレギュレータ115cとを有する。なお、電源基板115には、必要に応じて、これら以外の構成が設けられていてもよい。
(Power supply board 115)
The power supply board 115 is provided to appropriately supply the power generated by the thermoelectric module 110 to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118. The power supply substrate 115 includes a booster circuit 115a, a power storage device 115b, and a regulator 115c. Note that the power supply substrate 115 may be provided with a configuration other than these as necessary.

電源基板115は、熱電モジュール110に接続され、熱電モジュール110が生成した電力を蓄電デバイス115bに逐次蓄えるように構成されている。より詳細には、熱電モジュール110よって生成された電力は、昇圧回路115aによって昇圧された後に、蓄電デバイス115bに蓄積される。   The power supply board 115 is connected to the thermoelectric module 110 and configured to sequentially store the electric power generated by the thermoelectric module 110 in the power storage device 115b. More specifically, the power generated by the thermoelectric module 110 is boosted by the booster circuit 115a and then stored in the power storage device 115b.

また、電源基板115は、蓄電デバイス115bに蓄積された電力を、制御部116、センサ部117、及び送信部118に電力を供給する。より詳細には、蓄電デバイス115bに蓄積された電力は、レギュレータ115cによって、一定の電圧に変換されて、制御部116、センサ部117、及び送信部118に供給される。   Further, the power supply board 115 supplies power stored in the power storage device 115b to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118. More specifically, the electric power stored in the power storage device 115b is converted into a constant voltage by the regulator 115c and supplied to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118.

電源基板115は、熱電モジュール110が発電していないときにも、蓄電デバイス115bに蓄えられた電力を、制御部116、センサ部117、及び送信部118に供給することが可能である。つまり、センサ端末装置100は、熱電モジュール10が発電していないときにも駆動可能である。   The power supply board 115 can supply the power stored in the power storage device 115b to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 even when the thermoelectric module 110 is not generating power. That is, the sensor terminal device 100 can be driven even when the thermoelectric module 10 is not generating power.

また、蓄電デバイス115bは、レギュレータ115cを介して、熱電モジュール110の発電出力よりも大きい出力を行うことができる。したがって、センサ端末装置100では、熱電モジュール110の発電出力より大きい消費電力のセンサ部117も駆動可能である。   Further, the power storage device 115b can output larger than the power generation output of the thermoelectric module 110 via the regulator 115c. Therefore, the sensor terminal device 100 can drive the sensor unit 117 that consumes more power than the power generation output of the thermoelectric module 110.

蓄電デバイス115bとしては、特に限定されず、例えば各種キャパシタや各種二次電池を採用可能である。   The power storage device 115b is not particularly limited, and for example, various capacitors and various secondary batteries can be employed.

(制御部116)
制御部116は、電源基板115、センサ部117、及び送信部118の制御を行う。制御部116は、例えば、CPU(Central Processing Unit)や、MPU(Micro−Processing Unit)や、PLD(Programmable Logic Device)として構成されている。
(Control part 116)
The control unit 116 controls the power supply board 115, the sensor unit 117, and the transmission unit 118. The control unit 116 is configured as, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro-Processing Unit), or a PLD (Programmable Logic Device).

制御部116は、例えば、センサ部117が所定の時間ごとに環境情報を検出し、送信部118がセンサ部117による検出結果を送信するように、センサ部117及び送信部118を制御する。制御部116は、蓄電デバイス115bの蓄電量が少ない場合に、センサ部117及び送信部118を駆動させる時間間隔を長くすることにより、消費電力を抑えることができる。   For example, the control unit 116 controls the sensor unit 117 and the transmission unit 118 so that the sensor unit 117 detects environmental information at predetermined time intervals and the transmission unit 118 transmits the detection result of the sensor unit 117. The control unit 116 can suppress power consumption by increasing the time interval for driving the sensor unit 117 and the transmission unit 118 when the power storage amount of the power storage device 115b is small.

(2)センサ端末装置100の動作
センサ端末装置100は、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受ける場所に設置される。センサ端末装置100の設置場所は、屋外であっても、屋内であってもよい。センサ端末装置100は、集光レンズ114を光の照射方向に向けて配置される。これにより、光が集光レンズ114を透過するようになる。
(2) Operation of Sensor Terminal Device 100 The sensor terminal device 100 is installed in a place that is irradiated with light from the outside such as sunlight or illumination light. The sensor terminal device 100 may be installed outdoors or indoors. The sensor terminal device 100 is arranged with the condensing lens 114 facing the light irradiation direction. As a result, the light passes through the condenser lens 114.

ブロック部113の光熱変換部113aは、集光レンズ114を透過した光の照射を受けて熱を生成する。光熱変換部113aにより生成された熱は、ブロック部113のZ軸方向下面から熱電モジュール110の第1基板110aに供給される。これにより、第1基板110aは、温度上昇して、外気よりも高い温度になる。   The photothermal conversion unit 113 a of the block unit 113 generates heat upon receiving the light transmitted through the condenser lens 114. The heat generated by the photothermal conversion unit 113a is supplied from the lower surface in the Z-axis direction of the block unit 113 to the first substrate 110a of the thermoelectric module 110. As a result, the temperature of the first substrate 110a rises to a temperature higher than the outside air.

一方、熱電素子110cの熱伝導率は非常に低いため、第1基板110aに供給された熱は第2基板110bに伝達されにくい。更に、第2基板110bは、フィン112bの表面が常に外気に触れている放熱部112によって常に放熱されている。そのため、第2基板110bは、第1基板110aに供給された熱の一部が伝達されても、第1基板110aより低い温度に保たれる。   On the other hand, since the thermal conductivity of the thermoelectric element 110c is very low, the heat supplied to the first substrate 110a is not easily transmitted to the second substrate 110b. Further, the second substrate 110b is always radiated by the heat radiating part 112 whose surface of the fin 112b is always in contact with the outside air. Therefore, the second substrate 110b is kept at a temperature lower than that of the first substrate 110a even when a part of the heat supplied to the first substrate 110a is transmitted.

このように、温度上昇する第1基板110aと、温度上昇しにくい第2基板110bとの間には温度差が生じる。熱電モジュール110は、第1基板110aと第2基板110bとの間の温度差に応じた電力を生成する。例えば、第1基板110aと第2基板110bとの間の温度差が4度以上であれば、熱電モジュール110による充分な発電出力が得られる。熱電モジュール110が生成した電力は、昇圧回路115aを介して、蓄電デバイス115bに蓄えられる。   As described above, a temperature difference is generated between the first substrate 110a that rises in temperature and the second substrate 110b that hardly rises in temperature. The thermoelectric module 110 generates electric power according to the temperature difference between the first substrate 110a and the second substrate 110b. For example, if the temperature difference between the first substrate 110a and the second substrate 110b is 4 degrees or more, sufficient power generation output by the thermoelectric module 110 can be obtained. The electric power generated by the thermoelectric module 110 is stored in the power storage device 115b via the booster circuit 115a.

レギュレータ115cは、蓄電デバイス115bに蓄えられた電力を、制御部116、センサ部117、及び送信部118に一定の電圧で供給する。レギュレータ115cから供給される電力の電圧は、制御部116、センサ部117、及び送信部118の仕様により決定され、例えば、3.3Vとすることができる。   The regulator 115c supplies the power stored in the power storage device 115b to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 with a constant voltage. The voltage of the power supplied from the regulator 115c is determined by the specifications of the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118, and can be set to, for example, 3.3V.

制御部116、センサ部117、及び送信部118は、電源基板115から電力の供給を受けて駆動可能となる。センサ部117及び送信部118は、制御部116の制御の下で駆動する。つまり、センサ部117は所定の時間間隔で環境情報の検出を行い、送信部118はセンサ部117による検出結果の送信を行う。   The control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 can be driven by receiving power from the power supply substrate 115. The sensor unit 117 and the transmission unit 118 are driven under the control of the control unit 116. That is, the sensor unit 117 detects environmental information at predetermined time intervals, and the transmission unit 118 transmits detection results from the sensor unit 117.

このように、センサ端末装置100では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。   Thus, since the sensor terminal device 100 can be driven without using a battery, it does not require time and effort for battery replacement.

また、センサ端末装置100では、光熱変換部113aが光エネルギーを熱エネルギーに変換し、熱電モジュール110が熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。つまり、センサ端末装置100では、「光から熱」、及び「熱から電気」の2段階のエネルギー変換により電力が生成される。   Moreover, in the sensor terminal device 100, the photothermal conversion part 113a converts light energy into heat energy, and the thermoelectric module 110 converts heat energy into electrical energy. That is, in the sensor terminal device 100, electric power is generated by two-stage energy conversion of “light to heat” and “heat to electricity”.

センサ端末装置100では、外部からの光が集光レンズ114によって集光される。集光後の光では、集光前の光(外部の光)よりも、単位面積あたりのエネルギーが高くなる。したがって、センサ端末装置100では、光熱変換部113aに、高エネルギーの光が照射される。光熱変換部113aでは、照射される光のエネルギーが高いほど、生成される熱の量が多くなる。   In the sensor terminal device 100, light from the outside is collected by the condenser lens 114. In the light after condensing, the energy per unit area becomes higher than the light before condensing (external light). Therefore, in the sensor terminal device 100, the photothermal conversion unit 113a is irradiated with high energy light. In the photothermal conversion unit 113a, the amount of generated heat increases as the energy of the irradiated light increases.

したがって、センサ端末装置100では、光熱変換部113aによって生成され、熱電モジュール110に供給される熱の量が多いため、熱電モジュール110によって大きい発電出力が得られる。このように、センサ端末装置100では、駆動のために必要な電力を生成することが可能である。   Therefore, in the sensor terminal device 100, since the amount of heat generated by the photothermal conversion unit 113a and supplied to the thermoelectric module 110 is large, a large power generation output is obtained by the thermoelectric module 110. Thus, in the sensor terminal device 100, it is possible to generate electric power necessary for driving.

更に、センサ端末装置100では、熱電モジュール110によって大きい発電出力が得られるため、フィン112bのZ軸方向の高さを低くして小型化が図られる場合にも、駆動のために必要な電力を確保することができる。   Furthermore, in the sensor terminal device 100, since the thermoelectric module 110 can provide a large power generation output, even when the height of the fin 112b in the Z-axis direction is lowered to reduce the size, the power necessary for driving can be obtained. Can be secured.

(3)変形例
センサ端末装置100は、熱電モジュール110が生成した電力を利用して駆動可能な構成であればよく、上記の構成に限定されない。
(3) Modification The sensor terminal device 100 may be configured to be driven using the power generated by the thermoelectric module 110, and is not limited to the above configuration.

例えば、電源基板115は、昇圧回路115a、蓄電デバイス115b、及びレギュレータ115cのうちのいずれか1つ又は2つを有する構成であってもよい。また、センサ端末装置100は、制御部116、センサ部117、及び送信部118が熱電モジュール110の発電出力によって駆動可能な構成であれば、電源基板115を具備していなくてもよい。   For example, the power supply substrate 115 may have a configuration including any one or two of the booster circuit 115a, the power storage device 115b, and the regulator 115c. The sensor terminal device 100 may not include the power supply board 115 as long as the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 can be driven by the power generation output of the thermoelectric module 110.

センサ端末装置100における各部品のレイアウトは適宜変更可能である。例えば、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118は、熱拡散板112aのZ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。更に、これらの部品は、筐体部119の内面に配置されていてもよい。   The layout of each component in the sensor terminal device 100 can be changed as appropriate. For example, the power supply substrate 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 may be disposed at any position on the upper surface of the heat diffusion plate 112a in the Z-axis direction. Further, these components may be disposed on the inner surface of the housing portion 119.

更に、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118は、空間S内に限らず、空間S外に配置されていてもよい。例えば、センサ部117や送信部118は、側壁部119の外面に配置されていてもよい。これにより、センサ部117が外部の環境情報を検知しやすくなり、送信部118がセンサ部117による検出結果をより良好に無線送信できるようになる場合がある。   Furthermore, the power supply board 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 are not limited to be in the space S, and may be disposed outside the space S. For example, the sensor unit 117 and the transmission unit 118 may be disposed on the outer surface of the side wall unit 119. Thereby, the sensor unit 117 can easily detect external environment information, and the transmission unit 118 may be able to wirelessly transmit the detection result by the sensor unit 117 better.

また、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118のうち2つ以上が一体として構成されていてもよい。更に、電源基板115、制御部116、センサ部117、及び送信部118では、それぞれが複数に分割され、各部分が離れた位置に設けられていてもよい。例えば、センサ部117は、各センサごとに異なる位置に設けられていてもよい。   In addition, two or more of the power supply board 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 may be integrally configured. Furthermore, each of the power supply board 115, the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 may be divided into a plurality of parts, and each part may be provided at a separated position. For example, the sensor unit 117 may be provided at a different position for each sensor.

熱電モジュール110の配置は、第2基板110bが熱拡散板112aに熱的に接続されていればよい。例えば、熱電モジュール110は、熱拡散板112aのZ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。この場合、熱電モジュール110上のブロック部113の位置に対応して、集光レンズ114の位置も変更することが可能である。   The thermoelectric module 110 may be disposed as long as the second substrate 110b is thermally connected to the heat diffusion plate 112a. For example, the thermoelectric module 110 may be disposed at any position on the upper surface of the heat diffusion plate 112a in the Z-axis direction. In this case, it is possible to change the position of the condenser lens 114 corresponding to the position of the block 113 on the thermoelectric module 110.

また、センサ端末装置100は、ブロック部113を備えていなくてもよい。この場合、センサ端末装置100は、例えば、熱電モジュール110の第1基板110aにおけるZ軸方向上面が黒く着色された光熱変換部として構成され、集光レンズ114を透過した光が熱電モジュール110に直接入射するように構成される。   The sensor terminal device 100 may not include the block unit 113. In this case, the sensor terminal device 100 is configured, for example, as a photothermal conversion unit in which the upper surface in the Z-axis direction of the first substrate 110a of the thermoelectric module 110 is colored black, and the light transmitted through the condenser lens 114 is directly applied to the thermoelectric module 110. It is configured to be incident.

更に、ブロック部113は、熱電モジュール110と熱拡散板112aとの間に設けられていてもよい。この場合、ブロック部113は、熱電モジュール110のZ軸方向上面とZ軸方向下面との両方に設けられていても、熱電モジュール110のZ軸方向下面のみに設けられていてもよい。   Further, the block portion 113 may be provided between the thermoelectric module 110 and the heat diffusion plate 112a. In this case, the block 113 may be provided on both the upper surface in the Z-axis direction and the lower surface in the Z-axis direction of the thermoelectric module 110, or may be provided only on the lower surface in the Z-axis direction of the thermoelectric module 110.

また、集光レンズ114は、Z軸方向下方に透過する光がブロック部113の光熱変換部113aに入射するように構成されていれば、上記の構成に限定されない。例えば、集光レンズ114のZ軸方向下方の領域より外側に光熱変換部113aがある場合には、外部からの光が光熱変換部113aに入射するように偏心させられた集光レンズを用いればよい。   Further, the condensing lens 114 is not limited to the above configuration as long as light transmitted downward in the Z-axis direction is incident on the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113. For example, when the photothermal conversion unit 113a is outside the region below the Z-axis direction of the condensing lens 114, a condensing lens that is decentered so that light from the outside enters the photothermal conversion unit 113a can be used. Good.

更に、外部からの光をブロック部113の光熱変換部113aに集光する構成は、集光レンズ114に限定されず、集光ミラーであってもよい。   Furthermore, the configuration for condensing light from the outside onto the photothermal conversion unit 113a of the block unit 113 is not limited to the condensing lens 114, and may be a condensing mirror.

[第4の実施形態]
図10は、本発明の第4の実施形態に係るセンサ端末装置200の断面図である。図11は、センサ端末装置200の概略構成を示すブロック図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 is a sectional view of a sensor terminal device 200 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the sensor terminal device 200.

本実施形態に係るセンサ端末装置200は、以下に述べる構成以外について、第3の実施形態に係るセンサ端末装置100と同様に構成されている。図面には、センサ端末装置200の構成のうち、センサ端末装置100と同様の構成についてはセンサ端末装置100と同様の符号を付す。センサ端末装置200におけるセンサ端末装置100と共通の構成についての説明は適宜省略する。   The sensor terminal device 200 according to the present embodiment is configured in the same manner as the sensor terminal device 100 according to the third embodiment, except for the configuration described below. Of the configuration of the sensor terminal device 200, the same reference numerals as those of the sensor terminal device 100 are given to the same configurations as the sensor terminal device 100. The description of the configuration common to the sensor terminal device 100 in the sensor terminal device 200 is omitted as appropriate.

センサ端末装置200は、光発電モジュール211を具備する。光発電モジュール211は、ブロック部113bのZ軸方向上面に設けられている。光発電モジュール211は、集光レンズ114から入射する光から電力を生成する発電部としての機能と、集光レンズ114から入射する光を熱に変換する光熱変換部としての機能を兼ねる。   The sensor terminal device 200 includes a photovoltaic module 211. The photovoltaic module 211 is provided on the upper surface in the Z-axis direction of the block portion 113b. The photovoltaic module 211 has a function as a power generation unit that generates power from light incident from the condenser lens 114 and a function as a photothermal conversion unit that converts light incident from the condenser lens 114 into heat.

センサ端末装置200における光発電モジュール211の光熱変換部としての機能は、第3の実施形態に係るセンサ端末装置100の光熱変換部113aと同様である。   The function as the photothermal conversion unit of the photovoltaic module 211 in the sensor terminal device 200 is the same as the photothermal conversion unit 113a of the sensor terminal device 100 according to the third embodiment.

図11に示すように、光発電モジュール211は、電源基板115及び熱電モジュール110とともに、制御部116、センサ部117、及び送信部118に電力を供給するための電源ユニットUに含まれる。   As shown in FIG. 11, the photovoltaic module 211 is included in the power supply unit U for supplying power to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 together with the power supply substrate 115 and the thermoelectric module 110.

光発電モジュール211は、XY平面に平行な矩形の平板状の太陽電池として構成されている。光発電モジュール211は、Z軸方向上方から入射する光により発電するように構成されている。光発電モジュール211に入射する光は、太陽光であっても、照明光であってもよい。   The photovoltaic module 211 is configured as a rectangular flat plate solar cell parallel to the XY plane. The photovoltaic module 211 is configured to generate electricity using light incident from above in the Z-axis direction. The light incident on the photovoltaic module 211 may be sunlight or illumination light.

光発電モジュール211としては、その種類は特に限定されない。例えば、光発電モジュール211として、色素増感型太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、微結晶シリコン型太陽電池が採用可能である。その他の光発電モジュール211の構成は適宜決定することができる。   The type of the photovoltaic module 211 is not particularly limited. For example, as the photovoltaic module 211, a dye-sensitized solar cell, an amorphous silicon solar cell, a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a microcrystalline silicon solar cell can be employed. Other configurations of the photovoltaic module 211 can be determined as appropriate.

光発電モジュール211は、集光レンズ114を透過する光の照射を受けて、光のエネルギーに応じた電力を生成する。光発電モジュール211によって生成された電力は、昇圧回路115aを介して、蓄電デバイス115bに蓄えられる。   The photovoltaic module 211 receives the light transmitted through the condenser lens 114 and generates electric power according to the energy of the light. The electric power generated by the photovoltaic module 211 is stored in the power storage device 115b via the booster circuit 115a.

昇圧回路115aは、熱電モジュール110及び光発電モジュール211によって生成され、蓄電デバイス115bに蓄えられた電力を、制御部116、センサ部117、及び送信部118に一定の電圧で供給する。これにより、センサ端末装置200が駆動可能となる。   The booster circuit 115a supplies the electric power generated by the thermoelectric module 110 and the photovoltaic module 211 and stored in the power storage device 115b to the control unit 116, the sensor unit 117, and the transmission unit 118 at a constant voltage. Thereby, the sensor terminal device 200 can be driven.

このように、センサ端末装置200では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。   Thus, since the sensor terminal device 200 can be driven without using a battery, it does not require time and effort for battery replacement.

なお、センサ端末装置200の電源ユニットUでは、熱電モジュール110及び光発電モジュール211によりハイブリッド化されているため、熱電モジュール110のみを有する構成や、光発電モジュール211のみを有する構成よりも大きい発電出力が得られる。   Since the power supply unit U of the sensor terminal device 200 is hybridized by the thermoelectric module 110 and the photovoltaic module 211, the power generation output is larger than the configuration having only the thermoelectric module 110 or the configuration having only the photovoltaic module 211. Is obtained.

したがって、センサ端末装置200では、消費電力の大きいセンサや多種類のセンサが搭載されたセンサ部117を駆動させることも可能である。消費電力の大きいセンサとしては、例えば、GPSセンサ、加速度センサ、ガスセンサなどに代表される、センサ出力がデジタル出力であるデジタルセンサが挙げられる。   Therefore, in the sensor terminal device 200, it is possible to drive the sensor unit 117 on which a sensor with high power consumption or various types of sensors is mounted. As a sensor with high power consumption, for example, a digital sensor whose sensor output is a digital output, such as a GPS sensor, an acceleration sensor, and a gas sensor, can be cited.

また、一般的な熱電発電では熱源からの熱を利用して電力が生成されるが、センサ端末装置200における熱電モジュール110は、光発電モジュール211に照射される光を利用して発電可能である。つまり、センサ端末装置200は、熱源が無い場所にも設置可能である。したがって、センサ端末装置200は、設置場所の制約が少ないため、多種多様な場所に設置可能である。   In general thermoelectric power generation, electric power is generated using heat from a heat source, but the thermoelectric module 110 in the sensor terminal device 200 can generate electric power using light emitted to the photovoltaic module 211. . That is, the sensor terminal device 200 can be installed in a place where there is no heat source. Therefore, the sensor terminal device 200 can be installed in a wide variety of places because there are few restrictions on the place of installation.

更に、本実施形態では、光発電モジュール211が筐体部119内のみに設けられているが、光発電モジュール211は、筐体部119内に加えて、筐体部119の外面にも設けられていてもよい。これにより、光発電モジュール211が筐体部119内のみに設けられている場合に比べて、大きい発電出力が得られるようになる。   Further, in the present embodiment, the photovoltaic module 211 is provided only in the casing 119, but the photovoltaic module 211 is also provided on the outer surface of the casing 119 in addition to the casing 119. It may be. Thereby, compared with the case where the photovoltaic module 211 is provided only in the housing | casing part 119, a big electric power generation output comes to be obtained.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
[Other Embodiments]
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、センサ装置は、電源回路、制御部、センサ部、及び送信部以外の機能的構成を具備していてもよい。このような機能的構成としては、例えば、スマートホンなどの外部機器から送信される信号を受信可能な受信部が挙げられる。受信部を具備するセンサ装置では、例えば、ユーザによる外部機器への操作内容に応じて、制御部による、電源回路、センサ部、及び送信部の制御内容を変更することが可能である。   For example, the sensor device may include a functional configuration other than the power supply circuit, the control unit, the sensor unit, and the transmission unit. As such a functional configuration, for example, a receiving unit capable of receiving a signal transmitted from an external device such as a smart phone can be cited. In the sensor device including the reception unit, for example, the control content of the power supply circuit, the sensor unit, and the transmission unit by the control unit can be changed according to the operation content of the external device by the user.

1…センサ端末装置
10…熱電モジュール
10a…第1基板
10b…第2基板
10c…熱電素子
11…光発電モジュール
12…放熱部
12a…熱拡散板
12b…フィン
13a…集熱板
13b…スペーサブロック
14…断熱板
15…電源基板
16…制御部
17…センサ部
18…送信部
19…側壁部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor terminal device 10 ... Thermoelectric module 10a ... 1st board | substrate 10b ... 2nd board | substrate 10c ... Thermoelectric element 11 ... Photoelectric power generation module 12 ... Radiation part 12a ... Thermal diffusion plate 12b ... Fin 13a ... Heat collecting plate 13b ... Spacer block 14 ... heat insulation board 15 ... power supply board 16 ... control part 17 ... sensor part 18 ... transmission part 19 ... side wall part

Claims (5)

環境に基づいた情報を検出可能に構成されたセンサ部と、
前記センサ部による検出結果を送信可能に構成された送信部と、
熱電モジュール及び光発電モジュールを有し、前記熱電モジュール及び前記光発電モジュールによって生成された電力を前記センサ部及び前記送信部に供給する電源部と
を具備するセンサ端末装置。
A sensor unit configured to detect information based on the environment;
A transmission unit configured to be able to transmit a detection result by the sensor unit;
A sensor terminal device comprising: a thermoelectric module and a photovoltaic module; and a power supply unit that supplies the thermoelectric module and the power generated by the photovoltaic module to the sensor unit and the transmitting unit.
請求項1に記載のセンサ端末装置であって、
前記電源部は、前記熱電モジュールと前記光発電モジュールとの間に配置される放熱部を更に有し、
前記熱電モジュールは、熱源からの熱が伝達される第1基板と、前記放熱部が接続される第2基板とを有する
センサ端末装置。
The sensor terminal device according to claim 1,
The power supply unit further includes a heat dissipation unit disposed between the thermoelectric module and the photovoltaic module,
The thermoelectric module includes a first substrate to which heat from a heat source is transmitted and a second substrate to which the heat radiating unit is connected.
請求項2に記載のセンサ端末装置であって、
前記放熱部は、前記光発電モジュールに対向する対向面を有する熱拡散部と、前記対向面から前記光発電モジュールを貫通して延びる複数のフィンとを有する
センサ端末装置。
The sensor terminal device according to claim 2,
The heat radiating section includes a heat diffusing section having a facing surface facing the photovoltaic module, and a plurality of fins extending from the facing surface through the photovoltaic module.
請求項2に記載のセンサ端末装置であって、
前記放熱部は、
前記光発電モジュールに対向する第1面と、当該第1面から延出する第2面とを含む熱拡散部と、
前記第2面から延びる複数のフィンと
を有する
センサ端末装置。
The sensor terminal device according to claim 2,
The heat dissipation part is
A thermal diffusion unit including a first surface facing the photovoltaic module and a second surface extending from the first surface;
A sensor terminal device comprising: a plurality of fins extending from the second surface.
請求項4に記載のセンサ端末装置であって、
前記第2面は、前記第1面に対して交差している
センサ端末装置。
The sensor terminal device according to claim 4,
The second surface intersects the first surface. Sensor terminal device.
JP2014054565A 2014-03-18 2014-03-18 sensor terminal equipment Pending JP2015175816A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054565A JP2015175816A (en) 2014-03-18 2014-03-18 sensor terminal equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054565A JP2015175816A (en) 2014-03-18 2014-03-18 sensor terminal equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015175816A true JP2015175816A (en) 2015-10-05

Family

ID=54255113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014054565A Pending JP2015175816A (en) 2014-03-18 2014-03-18 sensor terminal equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015175816A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018004183A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 Lg Electronics Inc. Solar cell module, method for manufacturing solar cell module, method for manufacturing electronic device having solar cell module
KR101856965B1 (en) * 2016-07-07 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Sensor module having solar cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018004183A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 Lg Electronics Inc. Solar cell module, method for manufacturing solar cell module, method for manufacturing electronic device having solar cell module
KR101856965B1 (en) * 2016-07-07 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Sensor module having solar cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102450106B (en) Occupancy sensor
KR101152222B1 (en) Flexible Thermoelectric Generator, Wireless Sensor Node Comprising The Same and Method for Manufacturing the Same
US10164299B2 (en) Flexible sensor module and manufacturing method thereof
JP2015175816A (en) sensor terminal equipment
CN106134070B (en) A kind of power generator including secondary cell
US20100037931A1 (en) Method and Apparatus for Generating Electric Power Using Solar Energy
CN109393898A (en) A kind of thermoelectricity Intelligent water cup powered using thermoelectric material
KR101581430B1 (en) The photovoltaic power generation system
KR20070080179A (en) A solar cell module with hybrid type
JP7197758B2 (en) Thermal thick film integrated circuit
KR20100121031A (en) Manifold renewable energy harvester
KR102320002B1 (en) Laser Power Receiver
US20180159354A1 (en) Electronic device capable of communicating by li-fi
CN209518682U (en) A kind of thermoelectricity Intelligent water cup powered using thermoelectric material
JP2004317117A (en) Solar heat collector with solar power generation function
JP2011181880A (en) Structure for electronic device, and structure for base station
KR20110135963A (en) High-efficiency three-dimensional solar cell and method for manufacturing the same
KR101646871B1 (en) Codeless mouse device for thermoelectric generation using holding temperature of human body and therefore power providing method
CN219045993U (en) Miniature infrared module
KR20180049767A (en) Smart pen
Agarwal et al. To demonstrate the potential application of “low temperature and high performance silicon heterojunction solar cells fabricated using HWCVD” in wireless sensor network: An initial research
CN103915458B (en) Silica-based thermoelectricity-photoelectricity integrated microsensor in self-powered radio-frequency receiving-transmitting assembly
JP3176283U (en) Combination lamp
CN103910326A (en) Silicon thermoelectric and photoelectric sensor in self-powered radio-frequency transceiver module
CN219592166U (en) Power supply module and cloud monitoring device