JP2019210394A - 蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタ - Google Patents
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Abstract
【課題】できるだけ温度変化が小さい蓄熱材を実現する。【解決手段】蓄熱材４を、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなるものとする。【選択図】図１
Description
本発明は、蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタに関する。
従来から、例えばエネルギーハーベスタ、熱電変換モジュール、伝熱装置、空気調和装置、冷却装置などに蓄熱材が用いられる。
例えば、エネルギーハーベスタ、熱電変換モジュール、伝熱装置に蓄熱材を用いる場合、発電量を増大させるために、蓄熱材の温度変化をできるだけ抑制することが考えられる。
なお、例えば空気調和装置や冷却装置の冷媒として蓄熱材を用いる場合にも、冷媒の温度が上がらないようにするために、冷媒として用いられる蓄熱材の温度変化をできるだけ抑制することが考えられる。
なお、例えば空気調和装置や冷却装置の冷媒として蓄熱材を用いる場合にも、冷媒の温度が上がらないようにするために、冷媒として用いられる蓄熱材の温度変化をできるだけ抑制することが考えられる。
本発明は、できるだけ温度変化が小さい蓄熱材を実現することを目的とする。
１つの態様では、蓄熱材は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
１つの態様では、伝熱装置は、容器と、容器内に設けられた蓄熱材と、蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、蓄熱材は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
１つの態様では、伝熱装置は、容器と、容器内に設けられた蓄熱材と、蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、蓄熱材は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
１つの態様では、エネルギーハーベスタは、熱電変換素子と、容器と、容器内に設けられた蓄熱材と、熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、蓄熱材は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
１つの側面として、できるだけ温度変化が小さい蓄熱材を実現できるという効果を有する。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる蓄熱材、伝熱装置、エネルギーハーベスタ、センサモジュール及び情報処理システムについて説明する。
［第１実施形態］
まず、本実施形態にかかる蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタについて、図１〜図１８を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
まず、本実施形態にかかる蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタについて、図１〜図１８を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるエネルギーハーベスタは、環境発電として熱電発電を行なう場合に、後述の蓄熱材を用いることで、熱電変換素子の両側に温度差を生じさせて、従来よりも高効率な発電電力を得ることができるものである。
本実施形態では、図１に示すように、エネルギーハーベスタ１は、熱電変換素子２と、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備える。
本実施形態では、図１に示すように、エネルギーハーベスタ１は、熱電変換素子２と、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備える。
なお、エネルギーハーベスタ１を、環境発電装置、発電装置、熱電変換モジュール、熱電モジュール、熱電発電装置、電源モジュールともいう。また、熱電変換素子２を、熱電デバイス又は熱電素子ともいう。また、放熱フィン５を、フィン又は伝熱フィンともいう。また、容器３をケース又は蓄熱材容器ともいう。
この場合、容器３と、蓄熱材４と、放熱フィン５とによって、伝熱装置６が構成される。つまり、本実施形態にかかるエネルギーハーベスタ１は、容器３と、蓄熱材４と、放熱フィン５とによって構成される伝熱装置６を備える。
この場合、容器３と、蓄熱材４と、放熱フィン５とによって、伝熱装置６が構成される。つまり、本実施形態にかかるエネルギーハーベスタ１は、容器３と、蓄熱材４と、放熱フィン５とによって構成される伝熱装置６を備える。
このような伝熱装置６は、エネルギーハーベスタ１以外の他の用途、例えば後述の冷却装置などの他の用途に用いることもできる。
つまり、本実施形態にかかる伝熱装置６は、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備え、例えばエネルギーハーベスタ１や後述の冷却装置などの種々の用途に用いることができる。
つまり、本実施形態にかかる伝熱装置６は、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備え、例えばエネルギーハーベスタ１や後述の冷却装置などの種々の用途に用いることができる。
ここで、熱電変換素子２は、例えば、配線を形成した２枚の基板間にｐ型熱電材料とｎ型熱電材料を交互に並べて接続した構造になっている。そして、熱電変換素子２は、一方の側が放熱側となり、一方の側の反対側が熱源側となるように設けられる。つまり、熱電変換素子２の一方の側には、放熱フィン５が熱的に接続され、一方の側の反対側には、熱源７が熱的に接続される。
容器３には、断熱材８が取り付けられている。例えば、容器３の断熱性が十分でない場合に、容器３に断熱材８を取り付けて、断熱層を備えるものとすることが望ましい。このように、容器３は周囲と断熱されていることが望ましい。これにより、容器３内に入れられた蓄熱材４と外部とが断熱されることになる。
なお、これに限られるものではなく、例えば樹脂などの断熱材からなる断熱容器（例えば樹脂製容器）を用いても良い。
なお、これに限られるものではなく、例えば樹脂などの断熱材からなる断熱容器（例えば樹脂製容器）を用いても良い。
放熱フィン５は、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続されており、容器３よりも熱伝導率が高く、容器３内で蓄熱材４の中に入れられており、かつ、熱電変換素子２から離れる方向へ延びている。
ここでは、放熱フィン５は、ベース部（底板）９にその表面から突出するように設けられており、放熱フィン５及びベース部９の全体が容器３内に設けられている。
ここでは、放熱フィン５は、ベース部（底板）９にその表面から突出するように設けられており、放熱フィン５及びベース部９の全体が容器３内に設けられている。
そして、ベース部９は、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材４に接しないようにし、放熱フィン５が、蓄熱材４の中に部分的に浸漬されて、蓄熱材４に熱的に接続されている。
ここでは、ベース部９、即ち、放熱フィン５の底板は、熱電変換素子２に伝熱グリースを介して接続されている。
ここでは、ベース部９、即ち、放熱フィン５の底板は、熱電変換素子２に伝熱グリースを介して接続されている。
この場合、熱電変換素子２に伝わった熱は、ベース部９を介して放熱フィン５へ伝わり、放熱フィン５から蓄熱材４へ伝わることになる。これにより、蓄熱材４への熱伝導の効率化を図ることができる。
ここで、放熱フィン５及びベース部９は、例えば金属等の高熱伝導率の材料からなる。本実施形態では、放熱フィン５及びベース部９をアルミニウムからなるものとしている。
ここで、放熱フィン５及びベース部９は、例えば金属等の高熱伝導率の材料からなる。本実施形態では、放熱フィン５及びベース部９をアルミニウムからなるものとしている。
なお、フィンはピンも含むものとする。また、放熱フィン５及びベース部９をまとめてヒートシンクともいう。
蓄熱材４は、容器３内に設けられ、放熱フィン５に熱的に接続されている。ここでは、容器３内に入れられた蓄熱材４の中に放熱フィン５の少なくとも一部を浸漬している。
本実施形態では、さらに、容器３に設けられ、容器３よりも熱伝導率が高い伝熱部材１０を備える。この伝熱部材１０は、例えば金属等の高熱伝導率の材料からなる。なお、伝熱部材１０を伝熱部品ともいう。
蓄熱材４は、容器３内に設けられ、放熱フィン５に熱的に接続されている。ここでは、容器３内に入れられた蓄熱材４の中に放熱フィン５の少なくとも一部を浸漬している。
本実施形態では、さらに、容器３に設けられ、容器３よりも熱伝導率が高い伝熱部材１０を備える。この伝熱部材１０は、例えば金属等の高熱伝導率の材料からなる。なお、伝熱部材１０を伝熱部品ともいう。
そして、熱電変換素子２は、容器３内に設けられており、一方の側の反対側、即ち、放熱フィン５が熱的に接続されている側の反対側が伝熱部材１０に熱的に接続されている。ここでは、伝熱部材１０は、熱電変換素子２に伝熱グリースを介して接続されている。つまり、熱電変換素子２は、伝熱グリースを介して、伝熱部材１０と放熱フィン５の底板（ベース部９）の間に挟まれた構造になっている。なお、ここでは、伝熱グリースを伝熱部材１０と熱源７との間にも塗布し、熱抵抗を下げるようにしている。
ここでは、容器３の開口部に伝熱部材１０が設けられており、伝熱部材１０は外部の熱源７に熱的に接続されており、容器３外の熱源７からの熱が、伝熱部材１０を介して熱電変換素子２に伝わり、熱電変換素子２を介してベース部９及び放熱フィン５に伝わって、放熱フィン５から蓄熱材４へ伝熱（放熱）されるようになっている。
ところで、本実施形態では、蓄熱材４は、顕熱を利用する蓄熱材（顕熱利用蓄熱材；顕熱蓄熱材）である。
ところで、本実施形態では、蓄熱材４は、顕熱を利用する蓄熱材（顕熱利用蓄熱材；顕熱蓄熱材）である。
特に、本実施形態では、蓄熱材４は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。ここでは、混合液は、少なくとも一種類、即ち、一種類以上の一価のアルコールを含むアルコール水溶液である。
ここで、一価のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコール、即ち、直鎖のアルコール以外のアルコールである。なお、ｎは炭素数である。また、直鎖ではないアルコールを、枝分かれのあるアルコール、分枝のあるアルコール又は側鎖のあるアルコールともいう。
ここで、一価のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコール、即ち、直鎖のアルコール以外のアルコールである。なお、ｎは炭素数である。また、直鎖ではないアルコールを、枝分かれのあるアルコール、分枝のあるアルコール又は側鎖のあるアルコールともいう。
ここでは、少なくとも一種類の一価のアルコールとして、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、tert-アミルアルコールの少なくとも一種類を含む。
ここで、少なくとも一種類の一価のアルコールとしては、一価のアルコールを一種類のみ含むものとしても良いし、複数種類含むものとしても良い。
ここで、少なくとも一種類の一価のアルコールとしては、一価のアルコールを一種類のみ含むものとしても良いし、複数種類含むものとしても良い。
例えば、一価のアルコールでは、炭素数、即ち、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨのｎが大きくなるほど、融点（凝固点）が下がる一方、水には溶け難くなる。
このため、水に溶け易く、比熱を水よりも大きくすることができる一価のアルコールと、水には溶け難いが融点を下げることができる一価のアルコールとを混合することで、比熱を水よりも大きくしながら、より融点を下げることも可能である。
このため、水に溶け易く、比熱を水よりも大きくすることができる一価のアルコールと、水には溶け難いが融点を下げることができる一価のアルコールとを混合することで、比熱を水よりも大きくしながら、より融点を下げることも可能である。
この場合、少なくとも一種類の一価のアルコールとして、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではない第１アルコールと、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであって、第１アルコールよりもｎが大きい第２アルコールとを含むものとすれば良い。
例えば、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨのｎが２であるエタノール約１０ｍｏｌ％とＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨのｎが５であるtert-アミルアルコール約２ｍｏｌ％の混合水溶液とすることで、エタノール約１０ｍｏｌ％のみの水溶液と比較して比熱は小さくなるが（但し、水よりも比熱は大きい）、融点（凝固点）は−１５℃となり、エタノールのみの場合の−１１℃よりも下げることができる。
例えば、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨのｎが２であるエタノール約１０ｍｏｌ％とＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨのｎが５であるtert-アミルアルコール約２ｍｏｌ％の混合水溶液とすることで、エタノール約１０ｍｏｌ％のみの水溶液と比較して比熱は小さくなるが（但し、水よりも比熱は大きい）、融点（凝固点）は−１５℃となり、エタノールのみの場合の−１１℃よりも下げることができる。
以下、具体的に説明する。
顕熱を利用する蓄熱材を用いる場合、熱容量が大きいほど有効であるが、重量が同じであるときは、材料の比熱が効いてくる。
水は常温で比熱が最大の単体である。このため、冷媒として最適であるとして利用されている。
顕熱を利用する蓄熱材を用いる場合、熱容量が大きいほど有効であるが、重量が同じであるときは、材料の比熱が効いてくる。
水は常温で比熱が最大の単体である。このため、冷媒として最適であるとして利用されている。
このような背景の下、鋭意検討した結果、本発明者は、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで、ｎ（炭素数）が５以下で、かつ、ｎが３以上では直鎖ではないアルコールと水の混合液は、比熱が水よりも増大することを見出した。つまり、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含む混合液は、比熱が水よりも増大することを見出した。
ここで、図２は、メタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図３は、エタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図４は、プロパノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図５は、ブタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図６は、tert-アミルアルコールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。
ここで、図２は、メタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図３は、エタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図４は、プロパノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図５は、ブタノールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。また、図６は、tert-アミルアルコールの約２０℃における比熱の測定結果を示している。
まず、図２に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが１であるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を含むメタノール水溶液は、比熱が水よりも大きくなることがわかる。
つまり、図２に示すように、水のモル数に対するメタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のメタノール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
つまり、図２に示すように、水のモル数に対するメタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のメタノール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
次に、図３に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが２であるエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）を含むエタノール水溶液は、比熱が水よりも大きくなることがわかる。
つまり、図３に示すように、水のモル数に対するエタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のエタノール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
つまり、図３に示すように、水のモル数に対するエタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のエタノール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
次に、図４に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが３であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるプロパノールの一種のＩＰＡ（isopropyl alcohol；イソプロピルアルコール；Ｃ３Ｈ７ＯＨ）を含むＩＰＡ水溶液は、比熱が水よりも大きくなることがわかる。
つまり、図４に示すように、水のモル数に対するプロパノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のＩＰＡ水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
つまり、図４に示すように、水のモル数に対するプロパノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約１５ｍｏｌ％以下のＩＰＡ水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
次に、図５に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるブタノールの一種のＴＢＡ（tert-butyl alcohol；tert-ブチルアルコール；Ｃ４Ｈ９ＯＨ）を含むＴＢＡ水溶液は、比熱が水よりも大きくなることがわかる。
つまり、図５に示すように、水のモル数に対するブタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約５ｍｏｌ％以下のＴＢＡ水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
つまり、図５に示すように、水のモル数に対するブタノールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約５ｍｏｌ％以下のＴＢＡ水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。
なお、ここでは、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるブタノールの一種のＴＢＡ（tert-butyl alcohol；tert-ブチルアルコール；Ｃ４Ｈ９ＯＨ）を含むＴＢＡ水溶液を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。
例えば、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるブタノールの一種のsec-ブチルアルコール（sec- butyl alcohol；Ｃ４Ｈ９ＯＨ）についても同様である。
例えば、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるブタノールの一種のsec-ブチルアルコール（sec- butyl alcohol；Ｃ４Ｈ９ＯＨ）についても同様である。
つまり、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるブタノールの一種のsec-ブチルアルコール（sec- butyl alcohol；Ｃ４Ｈ９ＯＨ）を含む水溶液は、比熱が水よりも大きくなる。具体的には、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約５ｍｏｌ％以下で、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなる。
次に、図６に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５であり、かつ、直鎖ではないアルコールであるペンタノール（ペンチルアルコール；アミルアルコール）の一種のtert-アミルアルコール（Ｃ５Ｈ１１ＯＨ）を含む水溶液は、比熱が水よりも大きくなることがわかる。
つまり、図６に示すように、水のモル数に対するtert-アミルアルコールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約２．５ｍｏｌ％以下のtert-アミルアルコール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。なお、モル分率が約２．５ｍｏｌ％よりも大きくなると水に溶解しにくくなり、その有効性を確認するのが難しくなる。
つまり、図６に示すように、水のモル数に対するtert-アミルアルコールのモル数の割合であるモル分率（濃度）が０ｍｏｌ％である場合の比熱は、水の比熱に相当するが、これは約４．２Ｊ／ｇＫである。これに対し、少なくともモル分率が約０ｍｏｌ％よりも大きく、約２．５ｍｏｌ％以下のtert-アミルアルコール水溶液は、比熱が水の比熱（約４．２Ｊ／ｇＫ）よりも大きくなることがわかる。なお、モル分率が約２．５ｍｏｌ％よりも大きくなると水に溶解しにくくなり、その有効性を確認するのが難しくなる。
なお、図４、図５に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の直鎖のアルコールを含むアルコール水溶液は、比熱が水よりも小さくなることがわかる。
つまり、図４に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが３の直鎖のアルコールである１−プロパノールを含む水溶液は、比熱が水よりも小さくなることがわかる。また、図５に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖のアルコールである１−ブタノールを含む水溶液は、比熱が水よりも小さくなることがわかる。
つまり、図４に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが３の直鎖のアルコールである１−プロパノールを含む水溶液は、比熱が水よりも小さくなることがわかる。また、図５に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖のアルコールである１−ブタノールを含む水溶液は、比熱が水よりも小さくなることがわかる。
例えば、図７（Ａ）に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが３の直鎖のアルコールである１−プロパノールを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも小さくなる。これに対し、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが３の直鎖ではないアルコールであるＩＰＡを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも大きくなる。
また、例えば、図７（Ｂ）に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖のアルコールである１−ブタノールを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも小さくなる。これに対し、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖ではないアルコールであるＴＢＡを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも大きくなる。
また、例えば、図７（Ｂ）に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖のアルコールである１−ブタノールを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも小さくなる。これに対し、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが４の直鎖ではないアルコールであるＴＢＡを含む水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも大きくなる。
なお、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５の場合も同様である。つまり、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５の直鎖のアルコールを含むアルコール水溶液は、比熱が水よりも小さくなる。例えば、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５の直鎖のアルコールを含むアルコール水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも小さくなる。これに対し、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが５の直鎖ではないアルコール（例えばtert-アミルアルコール）を含むアルコール水溶液の比熱の最大値は、水の比熱よりも大きくなる。
また、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨでｎが６以上のものは、溶解度が小さくなりすぎて、比熱が水よりも大きくなるか、その有効性が確認できない。
ここで、図８は、一価のアルコールの炭素数と溶解度の最大値（異性体中）との関係を示している。
図８に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨは、ｎ（炭素数）が大きくなると、溶解度が小さくなり、水に溶け難くなる。
ここで、図８は、一価のアルコールの炭素数と溶解度の最大値（異性体中）との関係を示している。
図８に示すように、一価のアルコールＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨは、ｎ（炭素数）が大きくなると、溶解度が小さくなり、水に溶け難くなる。
具体的には、ｎ（炭素数）が１から４までは、溶解度が大きく、水によく溶けるため、比熱が水よりも顕著に大きくなる。ｎ（炭素数）が５になると、溶解度が小さくなり、水に溶け難くなるものの、比熱が水よりも大きくなり、その有効性は確認できる。これに対し、ｎ（炭素数）が６以上になると、溶解度が小さくなりすぎて、ほとんど水に溶けなくなるため、比熱が水よりも大きくなるか、その有効性が確認できない。
上述のように、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含む混合液、即ち、一価のアルコール水溶液は、比熱が水よりも増大するため、これを蓄熱材４に用いることで、できるだけ温度変化が小さい蓄熱材を実現することができる。
ところで、蓄熱材４として、上述のような一価のアルコール水溶液を用いることで、比熱を水よりも大きくすることができるだけでなく、凝固点（融点）を下げることも可能である。
ところで、蓄熱材４として、上述のような一価のアルコール水溶液を用いることで、比熱を水よりも大きくすることができるだけでなく、凝固点（融点）を下げることも可能である。
つまり、例えば寒冷地で用いる場合を考慮して、凝固点（融点）を下げるために、蓄熱材４として、上述のような一価のアルコール水溶液を用いることも可能である。
ここで、図９は、上述のような一価のアルコール水溶液のそれぞれの比熱が最大となる濃度（モル分率）と凝固点（融点）を示している。なお、図９では、一価のアルコールがエタノール、ＩＰＡ、ＴＢＡのそれぞれの場合を例示している。
ここで、図９は、上述のような一価のアルコール水溶液のそれぞれの比熱が最大となる濃度（モル分率）と凝固点（融点）を示している。なお、図９では、一価のアルコールがエタノール、ＩＰＡ、ＴＢＡのそれぞれの場合を例示している。
図９に示すように、例えば、一価のアルコールがエタノールの場合、比熱が最大となる濃度は約１０ｍｏｌ％であり、そのときの凝固点（融点）は約−１１．２℃である。
また、例えば、一価のアルコールがＩＰＡの場合、比熱が最大となる濃度は約１０ｍｏｌ％であり、そのときの凝固点（融点）は約−１９．６℃である。
また、例えば、一価のアルコールがＴＢＡの場合、比熱が最大となる濃度は約３．５ｍｏｌ％であり、そのときの凝固点（融点）は約−９℃である。
また、例えば、一価のアルコールがＩＰＡの場合、比熱が最大となる濃度は約１０ｍｏｌ％であり、そのときの凝固点（融点）は約−１９．６℃である。
また、例えば、一価のアルコールがＴＢＡの場合、比熱が最大となる濃度は約３．５ｍｏｌ％であり、そのときの凝固点（融点）は約−９℃である。
ここでは、ＩＰＡが最も凝固点（融点）が低くなっているが、エタノール、ＴＢＡも−１０℃前後まで低くなる。このうち、ＴＢＡは、より低濃度で、エタノールと同等の凝固点（融点）まで下がっており、例えば体積や重量を抑えたい場合などに有効であると考えられる。
なお、例えば凍結防止剤としてよく用いられるエチレングリコールは、二価のアルコールであり、エチレングリコールの水への添加量、即ち、エチレングリコール水溶液におけるエチレングリコールの添加量を増やすほど、凝固点（融点）は下がっていく。
なお、例えば凍結防止剤としてよく用いられるエチレングリコールは、二価のアルコールであり、エチレングリコールの水への添加量、即ち、エチレングリコール水溶液におけるエチレングリコールの添加量を増やすほど、凝固点（融点）は下がっていく。
しかしながら、図１０に示すように、エチレングリコールの水への添加量を増やすほど、即ち、エチレングリコールの濃度（モル分率）を高くするほど、比熱も下がっていき、比熱が水よりも小さくなってしまう。
また、エチレングリコールの場合、水への添加量を増やすほど凝固点は下がっていくが、その下がり方は緩やかであるため、凝固点を大きく下げたいときには、添加量を多くしなければならない。
また、エチレングリコールの場合、水への添加量を増やすほど凝固点は下がっていくが、その下がり方は緩やかであるため、凝固点を大きく下げたいときには、添加量を多くしなければならない。
これに対し、上述のような一価のアルコール水溶液の場合は、エチレングリコールの場合と比較して、水への添加量を増やしたときの凝固点の下がり方が急であるため、添加量をそれほど多くしなくても良い。
このように、蓄熱材４に上述のような一価のアルコール水溶液を用いることで、比熱が大きく、かつ、凝固点（融点）の低い蓄熱材を実現することができるため、同じ熱電変換素子２を用いた発電装置でも、熱源７の温度変化が小さい場合にも、かつ、寒冷地にも、適用範囲を拡大することが可能となる。
このように、蓄熱材４に上述のような一価のアルコール水溶液を用いることで、比熱が大きく、かつ、凝固点（融点）の低い蓄熱材を実現することができるため、同じ熱電変換素子２を用いた発電装置でも、熱源７の温度変化が小さい場合にも、かつ、寒冷地にも、適用範囲を拡大することが可能となる。
また、蓄熱材４に比熱の大きい材料を用いることで、サイズ制限による発電量の低下を抑制することが可能となる。
例えば、下水道水位センシングのため、マンホールの蓋の裏面に熱電発電装置を設置する場合、マンホールの開閉作業の妨げとならないように、設置する熱電発電装置には高さ制限があり、マンホールの蓋の裏面のリムの高さ（例えば約５ｃｍ程度）以下に抑えなければならない。
例えば、下水道水位センシングのため、マンホールの蓋の裏面に熱電発電装置を設置する場合、マンホールの開閉作業の妨げとならないように、設置する熱電発電装置には高さ制限があり、マンホールの蓋の裏面のリムの高さ（例えば約５ｃｍ程度）以下に抑えなければならない。
蓄熱材として水を用いる場合、必要量を確保するために、蓄熱材容器に断熱層を設けることができず、その結果、発電量が約３０％以上低下してしまう。
これに対し、上述のような一価のアルコール水溶液を蓄熱材４として用いることで、比熱が大きくなるため、重量を減らすことが可能となり、同時に体積も減少することになる。このため、蓄熱材容器３に断熱層８を設けることができ、適正な体積に収められたのみならず、想定通りの発電量を確保することが可能となる。
これに対し、上述のような一価のアルコール水溶液を蓄熱材４として用いることで、比熱が大きくなるため、重量を減らすことが可能となり、同時に体積も減少することになる。このため、蓄熱材容器３に断熱層８を設けることができ、適正な体積に収められたのみならず、想定通りの発電量を確保することが可能となる。
ところで、上述の実施形態のように、放熱フィン５をアルミニウムからなるものとする場合、蓄熱材４はアルカリ性であることが好ましい。つまり、上述のエネルギーハーベスタ１や伝熱装置６において、放熱フィン５は、アルミニウムからなり、蓄熱材４は、アルカリ性であることが好ましい。この場合、蓄熱材４は、アンモニアが添加されていることが好ましい。
なお、これに限られるものではなく、例えば、放熱フィン５は、銅からなるものとしても良い。また、例えば、放熱フィン５は、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされているものとしても良い。これらの構成を採用する場合には、蓄熱材４はアルカリ性でなくても良い。
以下、具体的に説明する。
以下、具体的に説明する。
上述のようなエネルギーハーベスタ１では、熱電変換素子２と蓄熱材４との熱交換を担う放熱フィン５は、金属、それも熱伝導率の大きいアルミニウム又は銅からなることが多く、一般的には、コストの安いアルミニウムが使用されることが多い。
アルミニウムは、アルコール水溶液に溶解する。特に、高温で反応が促進される。
熱源７が温度変化する場合、蓄熱材４の温度は一時的に約５０℃以上の高温になることもあり、アルミニウムの脆化が懸念される。反応式を以下に示す。
３Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３ｅ→３Ｃ２Ｈ５Ｏ−＋３／２Ｈ２・・・（１）
Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ・・・（２）
３Ｃ２Ｈ５Ｏ−＋Ａｌ→３Ａｌ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３・・・（３）
この場合、第１の方法として、蓄熱材４をアルカリ性にすること、第２の方法として、放熱フィン５にアルミニウム以外の材料を用いること、第３の方法として、放熱フィン５の主原料にアルミニウムを用い、その表面をコーティングすることが考えられる。
アルミニウムは、アルコール水溶液に溶解する。特に、高温で反応が促進される。
熱源７が温度変化する場合、蓄熱材４の温度は一時的に約５０℃以上の高温になることもあり、アルミニウムの脆化が懸念される。反応式を以下に示す。
３Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３ｅ→３Ｃ２Ｈ５Ｏ−＋３／２Ｈ２・・・（１）
Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ・・・（２）
３Ｃ２Ｈ５Ｏ−＋Ａｌ→３Ａｌ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３・・・（３）
この場合、第１の方法として、蓄熱材４をアルカリ性にすること、第２の方法として、放熱フィン５にアルミニウム以外の材料を用いること、第３の方法として、放熱フィン５の主原料にアルミニウムを用い、その表面をコーティングすることが考えられる。
まず、第１の方法について説明する。
上述の反応において、アルコールは酸のように働いている（プロトンが金属を酸化することで金属がイオン化する）。塩基性の水溶液中においては、水はアルコールよりも酸性度が高く、アニオン交換して水酸化物イオン（ＯＨ−）を生成するため、定量的にアルコキシド（Ｃ２Ｈ５Ｏ−）を生成することはできない、つまり、（１）の反応は起こりにくい。
上述の反応において、アルコールは酸のように働いている（プロトンが金属を酸化することで金属がイオン化する）。塩基性の水溶液中においては、水はアルコールよりも酸性度が高く、アニオン交換して水酸化物イオン（ＯＨ−）を生成するため、定量的にアルコキシド（Ｃ２Ｈ５Ｏ−）を生成することはできない、つまり、（１）の反応は起こりにくい。
そこで、第１の方法として、蓄熱材４をアルカリ性にすることが考えられる。
但し、アルミニウムは酸とともに塩基にも溶解するため、放熱フィン５の材料にアルミニウムを用いる場合、ＰＨ＜１０程度の弱アルカリに抑えることが望ましい。
一方、添加物を加えるごとに比熱が低下する可能性がある。
アンモニアは、単体で唯一、水よりも比熱が高い物質である。このため、アンモニアを添加することによって、蓄熱材４の比熱を低下させることなくアルカリ性にすることが可能と考えられる。
但し、アルミニウムは酸とともに塩基にも溶解するため、放熱フィン５の材料にアルミニウムを用いる場合、ＰＨ＜１０程度の弱アルカリに抑えることが望ましい。
一方、添加物を加えるごとに比熱が低下する可能性がある。
アンモニアは、単体で唯一、水よりも比熱が高い物質である。このため、アンモニアを添加することによって、蓄熱材４の比熱を低下させることなくアルカリ性にすることが可能と考えられる。
この場合、上述のような一価のアルコール水溶液において、アンモニアの濃度（ｍｏｌ濃度）は、約０．０１ｍｏｌ／ＬとするとＰＨ≒１０であるため、これ以下の濃度とするのが良いと考えられる。
なお、蓄熱材４をアルカリ性にするための添加材は、水よりも比熱が高い物質であるアンモニアに限られるものではなく、水よりも比熱が低い物質を用いることもできる。
なお、蓄熱材４をアルカリ性にするための添加材は、水よりも比熱が高い物質であるアンモニアに限られるものではなく、水よりも比熱が低い物質を用いることもできる。
例えば、蓄熱材４をアルカリ性にするための添加材としては、アンモニア（ＮＨ３）、ピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）、アニリン（Ｃ６Ｈ５ＮＨ２）、酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、リン酸水素ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｎ（ＣＨ３）４ＯＨ）、水酸化テトラエチルアンモニウム（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）４ＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）、水酸化ユウロピウム（Ｅｕ（ＯＨ）２）、水酸化タリウム（Ｔｌ（ＯＨ）２）、グアニシン（ＨＮ＝Ｖ（ＮＨ２）２）、ジアンミン銀（Ｉ）水酸化物（［Ａｇ（ＮＨ３）２］ＯＨ）、テトラアンミン銅（ＩＩ）水酸化物（［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＯＨ）、水酸化トリメチルスルホニウム（Ｓ（ＣＨ３）３ＯＨ）、水酸化ジフェニルヨードニウム（Ｉ（Ｃ６Ｈ５）２ＯＨ）などを用いることができる。
次に、第２の方法について説明する。
第２の方法として、放熱フィン５に、アルミニウム以外の材料、例えば銅を用いることが考えられる。
銅はアルコールによる反応が起こりにくく、また、熱伝導率もアルミニウムよりも大きい。但し、銅はアルミニウムよりも高価で高密度であるため、低コスト化には限界があり、重量も増大してしまうことになる。
第２の方法として、放熱フィン５に、アルミニウム以外の材料、例えば銅を用いることが考えられる。
銅はアルコールによる反応が起こりにくく、また、熱伝導率もアルミニウムよりも大きい。但し、銅はアルミニウムよりも高価で高密度であるため、低コスト化には限界があり、重量も増大してしまうことになる。
次に、第３の方法について説明する。
上述の第２の方法よりも低コストの方法として、放熱フィン５の材料に低コストの材料を使用して、表面をコーティングすることが考えられる。
アルミニウムの場合、アルマイト処理が一般的であるが、アルマイトはアルミニウムと同様に、条件によってアルコールに反応して溶解してしまう。
上述の第２の方法よりも低コストの方法として、放熱フィン５の材料に低コストの材料を使用して、表面をコーティングすることが考えられる。
アルミニウムの場合、アルマイト処理が一般的であるが、アルマイトはアルミニウムと同様に、条件によってアルコールに反応して溶解してしまう。
このため、コーティング剤としては、アルコールによって腐食されにくい材料、例えば、銅、チタン、ニッケル、亜鉛、錫、クロムなどを用いるのが望ましい。
したがって、本実施形態にかかる蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタによれば、できるだけ温度変化が小さい蓄熱材４を実現でき、伝熱装置６の性能を向上させることができ、エネルギーハーベスタ１の発電量を増大させることができるという効果を有する。
したがって、本実施形態にかかる蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタによれば、できるだけ温度変化が小さい蓄熱材４を実現でき、伝熱装置６の性能を向上させることができ、エネルギーハーベスタ１の発電量を増大させることができるという効果を有する。
ところで、上述のように構成しているのは、以下の理由による。
例えばセンサーネットワークを構築する場合などに課題となる電源線及び信号線が不要となる、環境発電の利用が有望である。環境発電としては、太陽光発電のほかに、温度差があれば発電できる熱電変換素子を用いた発電が有力である。
熱電変換素子は、主に複数のｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体から構成されており、熱エネルギーを電気エネルギーに、また、電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換する機能を持つ。その熱電変換素子の両側に温度差を与えると、ゼーベック効果によって電圧を発生する。この電圧を電気エネルギーとして取り出すようにしたものが熱電発電装置である。
例えばセンサーネットワークを構築する場合などに課題となる電源線及び信号線が不要となる、環境発電の利用が有望である。環境発電としては、太陽光発電のほかに、温度差があれば発電できる熱電変換素子を用いた発電が有力である。
熱電変換素子は、主に複数のｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体から構成されており、熱エネルギーを電気エネルギーに、また、電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換する機能を持つ。その熱電変換素子の両側に温度差を与えると、ゼーベック効果によって電圧を発生する。この電圧を電気エネルギーとして取り出すようにしたものが熱電発電装置である。
このような熱電発電装置によって、熱エネルギーから電気エネルギーへの直接エネルギー変換が可能となり、廃熱利用に代表されるような熱エネルギーの有効な利用方法の一つとして注目されている。
一般的な熱電変換素子は、ほぼ同じ長さで柱状のｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体の両端部で対にして熱電対を作り、この熱電対を複数個平面的に並べて、ｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体が交互に規則的になるように配置し、その熱電対を電気的に直列に接続した構造を有する。
一般的な熱電変換素子は、ほぼ同じ長さで柱状のｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体の両端部で対にして熱電対を作り、この熱電対を複数個平面的に並べて、ｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体が交互に規則的になるように配置し、その熱電対を電気的に直列に接続した構造を有する。
電気的に接続するための配線を形成するのは、例えばＳｉやセラミック材料などからなる２枚の基板で、この基板は、ｐ型熱電半導体／ｎ型熱電半導体及びこれらを接続する電極の厚さ分の隙間をあけて向かい合った構造となっている。
一枚の基板を熱源（発熱源）に接するようにし、もう一方の基板から放熱するようにすることで、熱電半導体対に温度差が生じる。持続的に温度差を発生させるためには、放熱側の基板には放熱部品を付けることになる。
一枚の基板を熱源（発熱源）に接するようにし、もう一方の基板から放熱するようにすることで、熱電半導体対に温度差が生じる。持続的に温度差を発生させるためには、放熱側の基板には放熱部品を付けることになる。
冷却方法として一般的なのは空冷である。空冷には自然空冷と強制空冷があるが、どちらも放熱部品としては、アルミにアルマイト処理（陽極酸化）し、表面に酸化アルミの膜を形成したヒートシンクを用いるのが一般的である。
熱源に熱電変換素子を装着し、熱源から熱電変換素子を通った熱はヒートシンクを介して大気に放熱され、熱電変換素子内に温度差を発生させることによって発電する。
熱源に熱電変換素子を装着し、熱源から熱電変換素子を通った熱はヒートシンクを介して大気に放熱され、熱電変換素子内に温度差を発生させることによって発電する。
エネルギーハーベスティングにおいては、強制空冷が想定される場合は限定的で、例えば、モータ廃熱を利用した発電では、モータの冷却ファンからの送風を利用することが可能であるが、ほとんどの場合は自然空冷での冷却である。
自然空冷では、ヒートシンクの冷却効果には限界があり、ヒートシンクが設けられた熱電変換素子の冷却面を外気温と同一にすることは困難である。
自然空冷では、ヒートシンクの冷却効果には限界があり、ヒートシンクが設けられた熱電変換素子の冷却面を外気温と同一にすることは困難である。
このため、熱電変換素子の上下面の間に生じる温度差は、外気温と熱源との温度差よりも小さくなる。したがって、エネルギーハーベスタ（熱電変換モジュール）で発生できる発電量も小さくなる。
冷却方法としては、水冷など液冷もあるが、冷媒を循環させる等、設備が必要となるため、様々な場所に、簡単に設置する必要のあるエネルギーハーベスティングにはあまり適していない。
冷却方法としては、水冷など液冷もあるが、冷媒を循環させる等、設備が必要となるため、様々な場所に、簡単に設置する必要のあるエネルギーハーベスティングにはあまり適していない。
もう１つの方法として、蓄熱材を用いる方法がある。
蓄熱材が有効であるのは、熱源の温度が定期的に変化する場合である。熱源の温度の経時変化を利用し、蓄熱材と熱電変換素子に温度差を生じさせて発電する。
熱源の温度は時間によって周期的に温度が変化するものが利用される。例えば、熱源には、断続的に稼働と休止を繰り返すモータやボイラーが用いられる。あるいは、日中と夜間の間の温度変化を利用して、外部に放置されているもの、例えば建物の鉄骨、外壁、屋上や自動車等の乗り物のエンジンや外装などが、熱源として利用される。
蓄熱材が有効であるのは、熱源の温度が定期的に変化する場合である。熱源の温度の経時変化を利用し、蓄熱材と熱電変換素子に温度差を生じさせて発電する。
熱源の温度は時間によって周期的に温度が変化するものが利用される。例えば、熱源には、断続的に稼働と休止を繰り返すモータやボイラーが用いられる。あるいは、日中と夜間の間の温度変化を利用して、外部に放置されているもの、例えば建物の鉄骨、外壁、屋上や自動車等の乗り物のエンジンや外装などが、熱源として利用される。
このような周期的な温度変化のある熱源の場合、最も多くの発電量を得るためには、熱電変換素子の冷却側の温度が熱源の平均温度で一定に保たれることである。
このために最も適切な手段としては、熱電変換素子の冷却側に熱源の平均温度を融点とする潜熱蓄熱材を設けることである。
しかしながら、屋外で使用する場合は、熱源の平均温度が四季で変化するため、年間平均温度に融点が一致する潜熱蓄熱材を選択しても、一年の大半で潜熱を利用することができない。
このために最も適切な手段としては、熱電変換素子の冷却側に熱源の平均温度を融点とする潜熱蓄熱材を設けることである。
しかしながら、屋外で使用する場合は、熱源の平均温度が四季で変化するため、年間平均温度に融点が一致する潜熱蓄熱材を選択しても、一年の大半で潜熱を利用することができない。
そこで、上述のように、蓄熱材４として、比熱の高い材料を用いた顕熱蓄熱材を利用することによって、一年を通じて大きい発電量が得られるようにしている。
また、上述のように構成する場合、発電量は、熱電変換素子２の開放電圧の二乗に比例し、開放電圧は、熱源７と蓄熱材４との温度差に比例する。
この温度差は蓄熱材４の温度が変化し難いほど大きくなるため、できるたけ蓄熱材４の温度変化を抑制することで、発電量を増大させることが可能となる。
また、上述のように構成する場合、発電量は、熱電変換素子２の開放電圧の二乗に比例し、開放電圧は、熱源７と蓄熱材４との温度差に比例する。
この温度差は蓄熱材４の温度が変化し難いほど大きくなるため、できるたけ蓄熱材４の温度変化を抑制することで、発電量を増大させることが可能となる。
また、顕熱を利用する蓄熱材を用いる場合、蓄熱材の温度変化は蓄熱材の熱容量で決まるが、蓄熱材が同じである場合、例えば装置や蓄熱材の体積が限定されている、あるいは、重量に制限があるなどの場合、発電量を増大させる手段がほとんどない。
そこで、従来の蓄熱材に代えて、上述のような蓄熱材４を用いることで、蓄熱材４の温度変化ができるだけ抑制されるようにして、装置や蓄熱材の体積が限定されている、あるいは、重量に制限があるなどの場合であっても、発電量を増大させることができるようにしている。
そこで、従来の蓄熱材に代えて、上述のような蓄熱材４を用いることで、蓄熱材４の温度変化ができるだけ抑制されるようにして、装置や蓄熱材の体積が限定されている、あるいは、重量に制限があるなどの場合であっても、発電量を増大させることができるようにしている。
つまり、装置や蓄熱材の体積、あるいは、重量を増大させずに、発電量を増大させることができるようにしている。なお、発電量を確保しながら、装置の小型化を図ることも可能となる。
これにより、エネルギーハーベスタや熱電変換モジュールの高性能化を実現することに大きく寄与することになる。
これにより、エネルギーハーベスタや熱電変換モジュールの高性能化を実現することに大きく寄与することになる。
なお、例えば空気調和装置や冷却装置の冷媒として蓄熱材を用いる場合にも、従来の冷媒（例えば水）に代えて、上述のような蓄熱材４を用いることで、冷媒として用いられる蓄熱材の温度変化ができるだけ抑制されるようにして、冷媒の温度が上がらないようにすることができる。
このように、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いることで、冷媒にたくさんの熱を溜め込むことが可能となり、冷媒の温度が上がらないようにすることができ、これにより、装置の性能を向上させることが可能となる。
このように、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いることで、冷媒にたくさんの熱を溜め込むことが可能となり、冷媒の温度が上がらないようにすることができ、これにより、装置の性能を向上させることが可能となる。
このため、上述の実施形態のような用途だけでなく、他の用途に、例えば、コンピュータに備えられるＣＰＵ（Central Processing Unit）などを液冷によって冷却するための冷却装置の冷媒として、上述のような蓄熱材４を用いることも考えられる。
そして、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いることで、比熱が水よりも大きくなるため、冷媒の体積や重量を低減することが可能となる。
そして、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いることで、比熱が水よりも大きくなるため、冷媒の体積や重量を低減することが可能となる。
このため、特に、ノートＰＣ（Personal Computer）、モバイル機器などの冷却を液冷で行なう場合に、体積や重量を低減することが可能であるため、有用である。
また、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いる場合、冷媒が腐食を防止できるアルコール水溶液となるため、この点でも有用である。
［実施例］
次に、本発明を更に具体的に説明するために実施例を挙げる。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
ここでは、発電量を増大させることができるという本発明の効果を評価した。
また、上述のような蓄熱材４を冷媒として用いる場合、冷媒が腐食を防止できるアルコール水溶液となるため、この点でも有用である。
［実施例］
次に、本発明を更に具体的に説明するために実施例を挙げる。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
ここでは、発電量を増大させることができるという本発明の効果を評価した。
実施例１では、エネルギーハーベスタ（熱電発電装置）１を構成する熱電変換素子２にThermalforce製熱電変換素子TEG254-200-12を用い、蓄熱材４にtert-butyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約３．５ｍｏｌ％としたもの（t-BtOH3.5mol％）を約０．５ｋｇ用い、放熱フィン５にアルミニウムの表面にＮｉめっきを形成したものを用いて樹脂容器３に入れられた蓄熱材４に部分的に浸漬した（例えば図１参照）。
また、比較例１では、蓄熱材に水（H2O）を約０．５ｋｇ用い、それ以外は実施例１と同様にした。
そして、実施例１及び比較例１の各々の蓄熱材による熱電発電装置を、マンホール蓋の裏面に設置し、２０１７／４／１８から４／２３までの開放電圧（出力電圧）及び発電量を測定したところ、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すような結果が得られた。
そして、実施例１及び比較例１の各々の蓄熱材による熱電発電装置を、マンホール蓋の裏面に設置し、２０１７／４／１８から４／２３までの開放電圧（出力電圧）及び発電量を測定したところ、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すような結果が得られた。
なお、ＤＣＤＣコンバータはテキサスインスツルメンツ製BQ25505を用いた。
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すように、蓄熱材４にtert-butyl alcohol水溶液を用いた実施例１の場合、蓄熱材に水を用いた比較例１の場合と比べて、最大約３０％発電量が増加することが確認できた。
［実施例２］
ここでは、蓄熱材４をアルカリ性とした場合の発電量に対する影響を評価した。
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すように、蓄熱材４にtert-butyl alcohol水溶液を用いた実施例１の場合、蓄熱材に水を用いた比較例１の場合と比べて、最大約３０％発電量が増加することが確認できた。
［実施例２］
ここでは、蓄熱材４をアルカリ性とした場合の発電量に対する影響を評価した。
実施例２では、蓄熱材４として、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％とし、何も添加しない中性のままものと、水よりも比熱が高い物質であるアンモニアを添加してアルカリ性に調整したものとを用意し、これらを約０．５Ｌずつ、断熱材８で被覆した容器３に入れた（例えば図１参照）。
ここでは、アンモニアを添加してアルカリ性に調整したものとして、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％としたものに、約０．０１ｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニアを添加してＰＨ＜１０の弱アルカリ性に調整したものを用意した。
ここでは、アンモニアを添加してアルカリ性に調整したものとして、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％としたものに、約０．０１ｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニアを添加してＰＨ＜１０の弱アルカリ性に調整したものを用意した。
放熱フィン５としてはアルミニウムからなるものを用い、容器３に入れられたそれぞれの蓄熱材４に部分的に浸漬した（例えば図１参照）。
熱源７（例えば図１参照）の温度変化は、約１０℃で約１ｈ→約４０℃で約２ｈ→約１０℃で約１ｈのように設定した。昇温には約１０分、降温には約３０分要した。
熱電変換素子２（例えば図１参照）はThermalforce製熱電変換素子TEG254-200-12を用いた。
熱源７（例えば図１参照）の温度変化は、約１０℃で約１ｈ→約４０℃で約２ｈ→約１０℃で約１ｈのように設定した。昇温には約１０分、降温には約３０分要した。
熱電変換素子２（例えば図１参照）はThermalforce製熱電変換素子TEG254-200-12を用いた。
例えば図１に示すような熱電発電装置１において、熱源７から熱電変換素子２、放熱フィン５を介して蓄熱材４に伝導した熱による、蓄熱材４の温度と、熱電変換素子２の開放電圧から、蓄熱材４の蓄熱量を類推した。
この結果、アンモニア添加の有無によらず、蓄熱材４の温度は最大約２６．４℃、開放電圧の最大値は約１．９Ｖであった。
この結果、アンモニア添加の有無によらず、蓄熱材４の温度は最大約２６．４℃、開放電圧の最大値は約１．９Ｖであった。
このことから、蓄熱材４がアルカリ性であることによって蓄熱量に変化はないことが確認できた。
［実施例３］
ここでは、蓄熱材４に水よりも比熱が低い物質を添加してアルカリ性とした場合の発電量に対する影響を評価した。
［実施例３］
ここでは、蓄熱材４に水よりも比熱が低い物質を添加してアルカリ性とした場合の発電量に対する影響を評価した。
実施例３では、蓄熱材４として、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％とし、何も添加しない中性のままものと、水よりも比熱が低い物質である炭酸水素ナトリウムを添加してアルカリ性に調整したものとを用意し、これらを約０．５Ｌずつ、断熱材８で被覆した容器３に入れた（例えば図１参照）。
ここでは、炭酸水素ナトリウムを添加してアルカリ性に調整したものとして、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％としたものに、炭酸水素ナトリウム水溶液で炭酸水素ナトリウムの濃度を約０．１ｍｏｌ％としたものを約０．２Ｌ加えて、ＰＨ＝８．５の弱アルカリ性に調整したものを用意した。
ここでは、炭酸水素ナトリウムを添加してアルカリ性に調整したものとして、isopropyl alcohol水溶液でアルコール濃度を約１０ｍｏｌ％としたものに、炭酸水素ナトリウム水溶液で炭酸水素ナトリウムの濃度を約０．１ｍｏｌ％としたものを約０．２Ｌ加えて、ＰＨ＝８．５の弱アルカリ性に調整したものを用意した。
放熱フィン５としてはアルミニウムからなるものを用い（ここではアルミ製のピンタイプのフィン）、容器３に入れられたそれぞれの蓄熱材４に部分的に浸漬した（例えば図１参照）。
熱源７（例えば図１参照）の温度変化は、約１０℃で約１ｈ→約４０℃で約２ｈ→約１０℃で約１ｈのように設定した。昇温には約１０分、降温には約３０分要した。
熱源７（例えば図１参照）の温度変化は、約１０℃で約１ｈ→約４０℃で約２ｈ→約１０℃で約１ｈのように設定した。昇温には約１０分、降温には約３０分要した。
熱電変換素子２（例えば図１参照）はKELK社製熱電変換素子KTGS066A00を用いた。
例えば図１に示すような熱電発電装置１において、熱源７から熱電変換素子２、放熱フィン５を介して蓄熱材４に伝導した熱による、蓄熱材４の温度と、熱電変換素子２の開放電圧から、蓄熱材４の蓄熱量を類推した。
この結果、水よりも比熱が低い物質である炭酸水素ナトリウムの添加の有無によらず、蓄熱材４の温度は最大約２６．４℃、開放電圧の最大値は約１．９Ｖであった。
例えば図１に示すような熱電発電装置１において、熱源７から熱電変換素子２、放熱フィン５を介して蓄熱材４に伝導した熱による、蓄熱材４の温度と、熱電変換素子２の開放電圧から、蓄熱材４の蓄熱量を類推した。
この結果、水よりも比熱が低い物質である炭酸水素ナトリウムの添加の有無によらず、蓄熱材４の温度は最大約２６．４℃、開放電圧の最大値は約１．９Ｖであった。
このことから、蓄熱材４に水よりも比熱が低い物質を添加してアルカリ性とした場合であっても蓄熱量に変化はないことが確認できた。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかるセンサモジュール及び情報処理システムについて、図１２〜図１８を参照しながら説明する。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかるセンサモジュール及び情報処理システムについて、図１２〜図１８を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるセンサモジュールは、一体型モジュールであって、図１２に示すように、この一体型モジュール１６０は、発電モジュール１６１と、蓄電モジュール１６２と、センサ１６３と、コントローラ１６４と、メモリ１６５と、通信回路１６６と、アンテナ１６７を備える。
発電モジュール１６１には、例えば、上述の第１実施形態の熱電変換モジュール（エネルギーハーベスタ）１が適用される。
発電モジュール１６１には、例えば、上述の第１実施形態の熱電変換モジュール（エネルギーハーベスタ）１が適用される。
このため、本センサモジュール１６０は、少なくとも、センサ１６３と、センサ１６３に電気的に接続された、上述の第１実施形態の熱電変換モジュール（エネルギーハーベスタ）７とを備える。
つまり、本センサモジュール１６０は、センサ１６３と、センサ１６３に電気的に接続された熱電変換素子２と、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備え、蓄熱材４は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
つまり、本センサモジュール１６０は、センサ１６３と、センサ１６３に電気的に接続された熱電変換素子２と、容器３と、容器３内に設けられた蓄熱材４と、熱電変換素子２の一方の側に熱的に接続され、かつ、蓄熱材４に熱的に接続された放熱フィン５とを備え、蓄熱材４は、少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、水よりも比熱が大きい混合液からなる。
蓄電モジュール１６２は、発電モジュール１６１に接続され、発電モジュール１６１で発生した電力を蓄える。蓄電モジュール１６２としては、電力を蓄える機能を持つものであれば良い。この蓄電モジュール１６２としては、例えば、全固体二次電池が省スペースで且つ安全性が高い点から好ましい。
発電モジュール１６１及び蓄電モジュール１６２は、電力供給部１６８を構成する。この電力供給部１６８を構成する発電モジュール１６１及び蓄電モジュール１６２の少なくとも一方からは、センサ１６３、コントローラ１６４、及び、通信回路１６６に電力が供給される。発電モジュール１６１によって安定した電力を供給できる場合には、蓄電モジュール１６２が省かれても良い。
発電モジュール１６１及び蓄電モジュール１６２は、電力供給部１６８を構成する。この電力供給部１６８を構成する発電モジュール１６１及び蓄電モジュール１６２の少なくとも一方からは、センサ１６３、コントローラ１６４、及び、通信回路１６６に電力が供給される。発電モジュール１６１によって安定した電力を供給できる場合には、蓄電モジュール１６２が省かれても良い。
センサ１６３には、例えば、温度、湿度、圧力、光、音、電磁波、加速度、振動、ガス、微粒子等を検出するセンサが適用可能である。さらに、センサ１６３には、例えば、赤外線を対象物に出射すると共に対象物から反射した光を受けることで対象物との距離を測定する測距センサ、対象物の重量を測定する重量センサ、及び、水位等のデータを検出する水位センサ等が適用可能である。
コントローラ１６４は、例えば、センサ１６３が検出した各種データを、通信回路１６６及びアンテナ１６７を介してサーバ１７５（図１３参照）へ送信する。コントローラ１６４は、例えば、センサ１６３が検出した各種データと他のデータとに基づいた二次データをサーバ１７５（図１３参照）へ送信しても良い。また、コントローラ１６４は、例えば、センサ１６３が検出した各種データを用いて所定の演算を行って二次データを算出し、この二次データをサーバ１７５（図１３参照）へ送信しても良い。
メモリ１６５は、センサ１６３が検出した各種データや、算出された二次データをコントローラ１６４の命令により記憶する。記憶された情報は、コントローラ１６４の命令により読み出される。
通信回路１６６及びアンテナ１６７は、通信部１６９を構成する。通信部１６９は、コントローラ１６４とサーバ１７５（図１３参照）との間でデータの送受信を行う。なお、図１２に示される例では、アンテナ１６７を用いた無線通信が採用されるが、無線通信の代わりに、有線通信が採用されても良い。
通信回路１６６及びアンテナ１６７は、通信部１６９を構成する。通信部１６９は、コントローラ１６４とサーバ１７５（図１３参照）との間でデータの送受信を行う。なお、図１２に示される例では、アンテナ１６７を用いた無線通信が採用されるが、無線通信の代わりに、有線通信が採用されても良い。
上述の一体型モジュール１６０は、例えば、図１３に示されるように、本実施形態にかかる情報処理システム１７０に適用される。
この情報処理システム１７０は、複数の一体型モジュール１６０と、サーバ１７５とを備える。つまり、本情報処理システム１７０は、上述の一体型モジュール（センサモジュール）１６０と、この一体型モジュール１６０によって得られたデータを処理するサーバ（コンピュータ）１７５とを備える。ここでは、情報処理システム１７０は、マンホール１７６から得られる情報を処理するシステムである。このため、複数の一体型モジュール１６０は、マンホール１７６に設置される。この複数のマンホール１７６に設置された複数の一体型モジュール１６０は、ネットワーク１７７を介してサーバ１７５と接続される。
この情報処理システム１７０は、複数の一体型モジュール１６０と、サーバ１７５とを備える。つまり、本情報処理システム１７０は、上述の一体型モジュール（センサモジュール）１６０と、この一体型モジュール１６０によって得られたデータを処理するサーバ（コンピュータ）１７５とを備える。ここでは、情報処理システム１７０は、マンホール１７６から得られる情報を処理するシステムである。このため、複数の一体型モジュール１６０は、マンホール１７６に設置される。この複数のマンホール１７６に設置された複数の一体型モジュール１６０は、ネットワーク１７７を介してサーバ１７５と接続される。
なお、例えば、サーバ１７５を備えた車両を走行させ、この車両が各マンホール１７６に設置された一体型モジュール１６０に近接するたびに一体型モジュール１６０からサーバ１７５に近距離無線通信でデータが送信されるようになっていても良い。また、一体型モジュール１６０は、マンホール１７６の構造体であれば、どこに設置されても良い。
この一体型モジュール１６０は、センサ１６３の検出対象又はセンサ１６３の種類に応じて、マンホール１７６の構造体である蓋１７８やコンクリート管１７９などに固定される。一体型モジュール１６０に備えられた熱電変換素子は、マンホール１７６の構造体と熱的に接続され、マンホール１７６の構造体と外気又はマンホール１７６内部の温度との温度差により発電する。
この一体型モジュール１６０は、センサ１６３の検出対象又はセンサ１６３の種類に応じて、マンホール１７６の構造体である蓋１７８やコンクリート管１７９などに固定される。一体型モジュール１６０に備えられた熱電変換素子は、マンホール１７６の構造体と熱的に接続され、マンホール１７６の構造体と外気又はマンホール１７６内部の温度との温度差により発電する。
以下、本実施形態にかかる情報処理システム１７０の具体的な適用例について説明する。
［第１適用例］
第１適用例では、図１４に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６の構造体（蓋１７８やコンクリート管１７９）の劣化を把握するために利用される。
［第１適用例］
第１適用例では、図１４に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６の構造体（蓋１７８やコンクリート管１７９）の劣化を把握するために利用される。
センサ１６３は、マンホール１７６内の温度、湿度、及び、マンホール１７６の構造体に作用する振動（加速度）等を検出し、センサ１６３で検出されたデータは、メモリ１６５に蓄積される。
道路上を走る測定用の車両１８０がマンホール１７６上を通過する際に、コントローラ１６４は、通信回路１６６及びアンテナ１６７を介してメモリ１６５に蓄積されたデータを送信する。測定用の車両１８０に設けられたサーバ１７５は、データを回収する。
道路上を走る測定用の車両１８０がマンホール１７６上を通過する際に、コントローラ１６４は、通信回路１６６及びアンテナ１６７を介してメモリ１６５に蓄積されたデータを送信する。測定用の車両１８０に設けられたサーバ１７５は、データを回収する。
サーバ１７５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）による車両１８０の位置情報と回収されたデータとを組み合わせて、車内モニタに映し出された地図上に、回収されたデータを表示させる。温度、湿度、振動等が表示された情報から各マンホール１７６におけるコンクリート管１７９の劣化の度合いを推定することが可能となる。
また、測定用の車両１８０の下部に、受信装置１８１に加え、マンホール１７６の蓋１７８の画像を取得するカメラ１８２を取り付け、マンホール１７６の蓋１７８（鉄部）の劣化を画像認識で判断することができるようにしても良い。この結果を元に、マンホール１７６の蓋１７８の交換時期を自治体に情報として販売するようにしても良い。ここで、データを回収する車両としては、特別な測定用の車両でなくとも、例えば自治体が運用するごみ収集車でも良い。ごみ収集車の底部に受信装置１８１やカメラ１８２を設置することで、回収費用をかけずに定期的にデータを回収することができる。
また、測定用の車両１８０の下部に、受信装置１８１に加え、マンホール１７６の蓋１７８の画像を取得するカメラ１８２を取り付け、マンホール１７６の蓋１７８（鉄部）の劣化を画像認識で判断することができるようにしても良い。この結果を元に、マンホール１７６の蓋１７８の交換時期を自治体に情報として販売するようにしても良い。ここで、データを回収する車両としては、特別な測定用の車両でなくとも、例えば自治体が運用するごみ収集車でも良い。ごみ収集車の底部に受信装置１８１やカメラ１８２を設置することで、回収費用をかけずに定期的にデータを回収することができる。
また、センサ１６３は、マンホール１７６内に発生したガスの濃度を検出するものであっても良い。マンホール１７６内に発生するガスとしては、例えば、硫化水素ガスがある。下水道１８３で発生する硫化水素ガスは、マンホール１７６の構造体を急激に劣化させることが知られている。硫化水素ガスの発生は、近隣住民の苦情要因でもある。センサ１６３として硫化水素ガスセンサを用いることで、マンホール１７６の構造体の劣化予測精度向上とともに、住民の苦情に迅速に対応できるようになる。
なお、第１適用例では、センサ１６３は、マンホール１７６内の温度、湿度、振動、及び、マンホール１７６内に発生したガスの濃度のうち少なくとも一つを検出できるものであれば良い。
また、マンホール１７６内では湿度が常に高く、下水道１８３（又は上水道）の水がマンホール１７６内にあふれる可能性もある。また、マンホール１７６内部はほぼ一定温度だが、例えば蓋１７８では夏は高温、冬は低温になるうえ、さまざまな金属を溶かす硫化水素ガスなどが発生することが知られている。このような過酷な環境にあって、センサ１６３などの電子部品及び熱電変換素子を守り、かつ長期的な信頼性を保つことは重要である。この場合、一体型モジュール１６０を、センサ１６３などの電子部品及び熱電変換素子が樹脂で封止されたものとして構成することで、長期的な信頼性を保つことが可能となる。
［第２適用例］
第２適用例では、図１５に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６と接続される下水道１８３の流量を予測するために利用される。
また、マンホール１７６内では湿度が常に高く、下水道１８３（又は上水道）の水がマンホール１７６内にあふれる可能性もある。また、マンホール１７６内部はほぼ一定温度だが、例えば蓋１７８では夏は高温、冬は低温になるうえ、さまざまな金属を溶かす硫化水素ガスなどが発生することが知られている。このような過酷な環境にあって、センサ１６３などの電子部品及び熱電変換素子を守り、かつ長期的な信頼性を保つことは重要である。この場合、一体型モジュール１６０を、センサ１６３などの電子部品及び熱電変換素子が樹脂で封止されたものとして構成することで、長期的な信頼性を保つことが可能となる。
［第２適用例］
第２適用例では、図１５に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６と接続される下水道１８３の流量を予測するために利用される。
センサ１６３には、例えば、水位計や流量計が用いられる。マンホール１７６に水位計や流量計であるセンサ１６３が設置されることで、きめ細かい下水道１８３の水位や流量の把握が可能となる。なお、図１５において、センサ１６３は一体型モジュール１６０に組み込まれているが、例えば、センサ１６３の代わりに、外部のセンサの動作を制御するセンサ制御部を設けても良い。この場合、センサ制御部は、下水道の１８３に配置された水位計や流量計などの図示していないセンサを制御し、そのセンサが検出した情報を取得するようにすれば良い。また、そのセンサが検出した情報は無線でセンサ制御部に送信されるようにしても良い。
具体的には、下水道１８３の水位や流量は、１日に１回、あるいは１時間に１回、センサ１６３によって検出され、センサ１６３によって検出されたデータは、高速通信回線を通じてデータセンタ１８４のサーバ１７５に集められる。センサ１６３によって検出された下水道１８３の水位や流量のデータは、計測と同時に送信されるようにしても良いし、消費電力を低減するために、１日、あるいは１週間分を蓄積してから送信されるようにしても良い。なお、第１適用例と同様に、測定用の車両がデータを回収するようにしても良い。
通常、雨水は、下水道１８３に流れ込むため、下水道１８３の水位や流量の予測は、降雨データと強く連動する。このため、センサ１６３によって集められた下水道１８３の水位や流量のデータと、気象庁の降雨データとを組み合わせて解析することで、例えば、下水道１８３の水が流れ込む河川の氾濫予測、注意報・警報情報を提供することが可能となる。
下水道１８３の水位や流量のデータと、気象庁の降雨データとの解析結果から気象現象と下水道１８３の水位や流量との関係を確立することも可能となる。そして、気象庁の降雨データから各地における下水道１８３の水位や流量を予測して、この予測データを提供及び配信することに対して課金するようにしても良い。なお、住宅建築や居住状況、土地開発状況に応じて下水道１８３の水位や流量は年々変わるので、継続的なデータの更新が可能な本情報処理システム１７０は有用である。
また、第２適用例において、情報処理システム１７０は、局所的な集中豪雨などが発生した場合における下水道１８３の水位や流量の計測にも利用可能である。都市の局所的な集中豪雨の際には、下水道１８３の作業者の安全確保や下水道１８３の氾濫を防ぐため、分単位で下水道１８３の水位や流量の測定及び情報発信が必要になる。この場合には、相対的に標高の低い少数のマンホール１７６に設置された一体型モジュール１６０に限定してデータを収集するようにすれば良い。
水位を測定する一体型モジュール１６０の蓄電モジュール１６２には、前もって十分な蓄電を行っておくことが好ましい。コントローラ１６４は、通信回路１６６及び高速通信回線を通じて逐次データをサーバ１７５へ送信する。サーバ１７５は、受信したデータを作業者や氾濫近傍の居住者のスマートフォンやタブレットに警報を発させることができる。あるいは、特定のマンホール１７６上に測定用の車両が駐車して、近距離無線通信によって車両に設けたサーバにデータが回収されるようにしても良い。
［第３適用例］
第３適用例では、図１６に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６のセキュリティ及び作業履歴に利用される。
［第３適用例］
第３適用例では、図１６に示すように、情報処理システム１７０は、マンホール１７６のセキュリティ及び作業履歴に利用される。
センサ１６３は、マンホール１７６の蓋１７８の開閉を検出する。このセンサ１６３には、例えば、加速度センサや開閉スイッチが用いられる。このセンサ１６３は、マンホール１７６の蓋１７８の開閉を検出するために、マンホール１７６の蓋１７８に生ずる加速度、及び、マンホール１７６の蓋１７８の開閉状態のうち少なくとも一つを検出すれば良い。マンホール１７６の蓋１７８の開閉に応じてセンサ１６３から出力されたデータ（信号）は、データセンタ１８４のサーバ１７５にて受信される。
この情報処理システム１７０によれば、下水道１８３等のセキュリティ対策（例えば、対爆弾テロなど）や、下水道１８３の清掃作業における作業履歴の確認を行うことができる。
［第４適用例］
第４適用例では、図１７に示すように、情報処理システム１７０は、道路交通情報の取得に利用される。
［第４適用例］
第４適用例では、図１７に示すように、情報処理システム１７０は、道路交通情報の取得に利用される。
センサ１６３は、マンホール１７６上を通過する車両１８５，１８６，１８７を検出する。このセンサ１６３には、例えば、加速度センサ、磁気センサ、マイクロフォン等が用いられる。センサ１６３からは、マンホール１７６上を通過する車両の数に応じた信号が得られる。センサ１６３から出力されたデータ（信号）は、サーバ１７５にて受信される。
この情報処理システム１７０によれば、現在の道路交通情報通信システムでは計測していないような細い道路や路地などでも渋滞情報を得ることができる。これにより、きめ細かい渋滞情報の提供が可能になる。
また、センサ１６３の検出値の強弱から、マンホール１７６上を通過する車両１８５，１８６，１８７の種類（例えば、小型車、普通車、トラック等）を検出するようにしても良い。この場合、センサ１６３の検出値と車両の種類とを関連付けたデータセットを予めメモリ１６５に記憶しておけば良い。そして、コントローラ１６４が、センサ１６３の検出値と上記データセットとから車の種類を判定し、この車の種類の情報をサーバ１７５へ送信するようにすれば良い。これにより、マンホール１７６上を通過する車両の種類を把握することが可能となる。
また、センサ１６３の検出値の強弱から、マンホール１７６上を通過する車両１８５，１８６，１８７の種類（例えば、小型車、普通車、トラック等）を検出するようにしても良い。この場合、センサ１６３の検出値と車両の種類とを関連付けたデータセットを予めメモリ１６５に記憶しておけば良い。そして、コントローラ１６４が、センサ１６３の検出値と上記データセットとから車の種類を判定し、この車の種類の情報をサーバ１７５へ送信するようにすれば良い。これにより、マンホール１７６上を通過する車両の種類を把握することが可能となる。
さらに、センサ１６３によって、マンホール１７６上を通過する車両１８５，１８６，１８７の個体識別情報が検出されても良い。例えば、センサ１６３として磁気センサが用いられた場合には、磁気センサの反応によって、車両の特徴が得られる可能性がある。つまり、例えば、車ごとに特徴的な磁気を発する媒体を車両に搭載することにより、個々の車両を識別できる。車種による都市の車の流れの違いを解析することで、特定の車両を特定の道路に誘導する計画立案など、都市道路のコントロールや都市評価につながる。
なお、第４適用例では、センサ１６３は、マンホール１７６上を通過する車両の数、種類、個体識別情報のうち少なくとも一つを検出できるものであれば良い。
［第５適用例］
第５適用例では、図１８に示すように、情報処理システム１７０は、降雨量の測定に利用される。
［第５適用例］
第５適用例では、図１８に示すように、情報処理システム１７０は、降雨量の測定に利用される。
センサ１６３には、例えば、気象予測用のＸバンドレーダが用いられる。Ｘバンドレーダの電波は、例えば豪雨時に豪雨エリアの先に届かず、また、山など大きな物体を超えられない。また、現状のレーダでは、突然発生したり急発達したりする豪雨エリアの発見及び追跡が困難なことが多い。高精度予測には高時間空間分解能が必要とされる。
通常、Ｘバンドレーダの分解能は２５０ｍであるが、平均間隔が３０ｍあまりのマンホール１７６にセンサ１６３が設置されることで、はるかにきめ細かい気象観測が可能になり、局所的な集中豪雨などの計測及び予測に役立つと考えられる。センサ１６３から出力されたデータ（信号）は、サーバ１７５にて受信される。
通常、Ｘバンドレーダの分解能は２５０ｍであるが、平均間隔が３０ｍあまりのマンホール１７６にセンサ１６３が設置されることで、はるかにきめ細かい気象観測が可能になり、局所的な集中豪雨などの計測及び予測に役立つと考えられる。センサ１６３から出力されたデータ（信号）は、サーバ１７５にて受信される。
なお、上述の第１〜第５適用例では、専用のサーバ１７５が用いられていたが、汎用のコンピュータがサーバ１７５として利用されても良い。また、サーバ１７５として機能する汎用のコンピュータにコントローラ１６４やサーバ１７５が行った動作を実行させるプログラムがインストールされ実行されても良い。また、この場合に、プログラムは、記録媒体で供給されても良いし、ネットワークからダウンロードされても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、適宜組み合わせることも可能である。
［その他］
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、適宜組み合わせることも可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする蓄熱材。
（付記２）
前記一価のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであることを特徴とする、付記１に記載の蓄熱材。
（付記１）
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする蓄熱材。
（付記２）
前記一価のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであることを特徴とする、付記１に記載の蓄熱材。
（付記３）
前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、tert-アミルアルコールの少なくとも一種類を含むことを特徴とする、付記１又は２に記載の蓄熱材。
（付記４）
前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではない第１アルコールと、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであって、前記第１アルコールよりもｎが大きい第２アルコールとを含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱材。
前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、tert-アミルアルコールの少なくとも一種類を含むことを特徴とする、付記１又は２に記載の蓄熱材。
（付記４）
前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではない第１アルコールと、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであって、前記第１アルコールよりもｎが大きい第２アルコールとを含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱材。
（付記５）
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする伝熱装置。
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする伝熱装置。
（付記６）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、
前記蓄熱材は、アルカリ性であることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
（付記７）
前記蓄熱材は、アンモニアが添加されていることを特徴とする、付記６に記載の伝熱装置。
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、
前記蓄熱材は、アルカリ性であることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
（付記７）
前記蓄熱材は、アンモニアが添加されていることを特徴とする、付記６に記載の伝熱装置。
（付記８）
前記放熱フィンは、銅からなることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
（付記９）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされていることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
前記放熱フィンは、銅からなることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
（付記９）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされていることを特徴とする、付記５に記載の伝熱装置。
（付記１０）
熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とするエネルギーハーベスタ。
熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とするエネルギーハーベスタ。
（付記１１）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、
前記蓄熱材は、アルカリ性であることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１２）
前記蓄熱材は、アンモニアが添加されていることを特徴とする、付記１１に記載のエネルギーハーベスタ。
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、
前記蓄熱材は、アルカリ性であることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１２）
前記蓄熱材は、アンモニアが添加されていることを特徴とする、付記１１に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１３）
前記放熱フィンは、銅からなることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１４）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされていることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
前記放熱フィンは、銅からなることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１４）
前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされていることを特徴とする、付記１０に記載のエネルギーハーベスタ。
（付記１５）
センサと、
前記センサに電気的に接続された熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とするセンサモジュール。
センサと、
前記センサに電気的に接続された熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とするセンサモジュール。
（付記１６）
センサモジュールと、
前記センサモジュールによって得られたデータを処理するコンピュータとを備え、
前記センサモジュールは、
センサと、
前記センサに電気的に接続された熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする情報処理システム。
センサモジュールと、
前記センサモジュールによって得られたデータを処理するコンピュータとを備え、
前記センサモジュールは、
センサと、
前記センサに電気的に接続された熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする情報処理システム。
１ エネルギーハーベスタ（熱電変換モジュール；熱電発電装置）
２ 熱電変換素子
３ 容器
４ 蓄熱材
５ 放熱フィン
６ 伝熱装置
７ 熱源
８ 断熱材
９ ベース部（底板）
１０ 伝熱部材
１６０ 一体型モジュール
１６１ 発電モジュール
１６２ 蓄電モジュール
１６３ センサ
１６４ コントローラ
１６５ メモリ
１６６ 通信回路（通信部）
１６７ アンテナ
１６８ 電力供給部
１６９ 通信部
１７０ 情報処理システム
１７５ サーバ（コンピュータ）
１７６ マンホール
１７７ ネットワーク
１７８ 蓋
１７９ コンクリート管
１８０ 車両
１８１ 受信装置
１８２ カメラ
１８３ 下水道
１８４ データセンタ
１８５，１８６，１８７ 車両
２ 熱電変換素子
３ 容器
４ 蓄熱材
５ 放熱フィン
６ 伝熱装置
７ 熱源
８ 断熱材
９ ベース部（底板）
１０ 伝熱部材
１６０ 一体型モジュール
１６１ 発電モジュール
１６２ 蓄電モジュール
１６３ センサ
１６４ コントローラ
１６５ メモリ
１６６ 通信回路（通信部）
１６７ アンテナ
１６８ 電力供給部
１６９ 通信部
１７０ 情報処理システム
１７５ サーバ（コンピュータ）
１７６ マンホール
１７７ ネットワーク
１７８ 蓋
１７９ コンクリート管
１８０ 車両
１８１ 受信装置
１８２ カメラ
１８３ 下水道
１８４ データセンタ
１８５，１８６，１８７ 車両
Claims (10)
- 少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする蓄熱材。
- 前記一価のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱材。
- 前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、tert-アミルアルコールの少なくとも一種類を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の蓄熱材。
- 前記少なくとも一種類の一価のアルコールとして、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではない第１アルコールと、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎが５以下で、かつ、ｎが３以上の場合は直鎖ではないアルコールであって、前記第１アルコールよりもｎが大きい第２アルコールとを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱材。
- 容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とする伝熱装置。 - 前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、
前記蓄熱材は、アルカリ性であることを特徴とする、請求項５に記載の伝熱装置。 - 前記蓄熱材は、アンモニアが添加されていることを特徴とする、請求項６に記載の伝熱装置。
- 前記放熱フィンは、銅からなることを特徴とする、請求項５に記載の伝熱装置。
- 前記放熱フィンは、アルミニウムからなり、表面にアルコールによる腐食を防止する層がコーティングされていることを特徴とする、請求項５に記載の伝熱装置。
- 熱電変換素子と、
容器と、
前記容器内に設けられた蓄熱材と、
前記熱電変換素子の一方の側に熱的に接続され、かつ、前記蓄熱材に熱的に接続された放熱フィンとを備え、
前記蓄熱材は、
少なくとも一種類の一価のアルコールと水とを含み、前記水よりも比熱が大きい混合液からなることを特徴とするエネルギーハーベスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018108612A JP2019210394A (ja) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018108612A JP2019210394A (ja) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019210394A true JP2019210394A (ja) | 2019-12-12 |
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ID=68846423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018108612A Pending JP2019210394A (ja) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 蓄熱材、伝熱装置及びエネルギーハーベスタ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019210394A (ja) |
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-
2018
- 2018-06-06 JP JP2018108612A patent/JP2019210394A/ja active Pending
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