JP2022100487A - 負荷試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部の補機電源を用意せずに、冷却部などを停止させることなく、負荷試験が可能な負荷試験装置を提供する。
【解決手段】 負荷試験装置は、負荷試験のため、疑似負荷として、外部電源（試験対象電源）からの電力供給を受けて熱を発する抵抗器Ｒを有する抵抗部２０と、抵抗器Ｒを冷却する冷却部１０と、抵抗器Ｒの熱に基づいて発電を行う熱発電装置（第２発電部９２）と、外部電源（試験対象電源）と熱発電装置（第２発電部９２）からの電力を蓄える蓄電部４５とを備える。冷却部１０は、外部電源（試験対象電源）と熱発電装置（第２発電部９２）と蓄電部４５からの電力供給に基づいて駆動する。
【選択図】図６

Description

本発明は、負荷試験装置に関する。

従来、特許文献１のように、複数の抵抗器群を含む負荷試験装置が提案されている。

特開２０１０－２５７５２号公報

しかし、冷却部など負荷試験装置を構成する電気機器に電力を供給するために、試験対象電源とは別の外部の補機電源を用意する必要があった。

したがって本発明の目的は、外部の補機電源を用意せずに、冷却部などを停止させることなく、負荷試験が可能な負荷試験装置を提供することである。

本発明に係る負荷試験装置は、負荷試験のため、疑似負荷として、外部電源からの電力供給を受けて熱を発する抵抗器を有する抵抗部と、抵抗器を冷却する冷却部と、抵抗器の熱に基づいて発電を行う熱発電装置と、外部電源と熱発電装置からの電力を蓄える蓄電部とを備える。
冷却部は、外部電源と熱発電装置と蓄電部からの電力供給に基づいて駆動する。

冷却部など、負荷試験装置を構成する電気機器は、外部電源、蓄電部、熱発電装置からの電力に基づいて駆動する。
このため、負荷試験装置を構成する電気機器を駆動するために、外部電源とは別の外部の補機電源を用意する必要なく、負荷試験を行うことが可能になる。
また、負荷試験における負荷の一部として、充電部などを用いることが出来る。
また、外部電源からの電力供給が途切れた時にも、負荷試験装置が有する電力供給装置（蓄電部など）からの電力供給により、冷却部など、負荷試験装置を構成する電気機器の動作を継続させることが可能になる。

負荷試験を行う際、外部電源からの電力供給により、抵抗器は熱を発する。抵抗器は、冷却部から供給される空気により冷却される。
熱発電装置は、抵抗器が発する熱に基づいて電力を発生させる。熱発電装置で得られた電力は、蓄電部に蓄えられる、若しくは、冷却部の駆動に使用される。
このため、抵抗器の熱に基づいて得られた電力を使って、当該抵抗器を含む抵抗部の冷却が可能になり、また、当該蓄電が可能になる。

好ましくは、熱発電装置は、熱電素子を有し、熱電素子の温度差によって生じる電位差を用いて電力を得る装置である。
熱電素子の一方の端部は、熱電素子の他方の端部と比べて、抵抗部の排気口に近い側に設けられる。
熱電素子の他方の端部は、熱電素子の一方の端部と比べて、冷却部の吸気口に近い側に設けられる。

負荷試験を行う際、抵抗部の温度は１００℃以上になり、抵抗部と、抵抗部から離れた位置との間に温度差が生じる。
このため、抵抗部と冷却部の温度差に対応した熱電素子の温度差を使って発電を行うことが可能になる。

さらに好ましくは、抵抗部は、抵抗器を保持する抵抗器保持枠を有する。
熱発電装置の少なくとも一部は、抵抗器保持枠の内側に設けられる。

抵抗器保持枠の内側に熱発電装置の少なくとも一部を配置することで、抵抗器保持枠の外側に熱発電装置を配置する形態に比べて、高い温度の抵抗器に熱電素子の一方の端部を近づけることが可能になる。
また、抵抗器保持枠の外側の構成を簡素化することが可能になる。

さらに好ましくは、熱発電装置の少なくとも一部は、抵抗器保持枠の内側であって、抵抗器を保持する面とは別の面に保持される。

これにより、抵抗器との物理的な干渉、電気的な接触が起きない状態で、抵抗器保持枠の内側に抵抗器と熱発電装置を配置しやすく出来る。

さらに好ましくは、外部電源から負荷試験装置に電力が供給されず、熱発電装置からの電力供給がある時は、冷却部は、熱発電装置から供給された電力に基づいて駆動する。

また、好ましくは、熱発電装置は、蒸発器と、膨張機と、凝縮器を有する。
蒸発器は、抵抗部で発生した熱により作動媒体を蒸発させる。
膨張機は、蒸発器で気化した作動媒体に基づいて、発電機を駆動する。
凝縮器は、冷却部に取り入れられる空気、若しくは冷却部から抵抗部に供給される空気によって、作動媒体を冷却する。

さらに好ましくは、負荷試験装置は、太陽熱温水器を更に備える。
熱発電装置は、太陽熱温水器で得られた熱水の熱に基づいて発電を行う。

以上のように本発明によれば、外部の補機電源を用意せずに、冷却部などを停止させることなく、負荷試験が可能な負荷試験装置を提供することができる。

第１実施形態における負荷試験装置を搭載した車両の側面図である。 負荷試験装置の構成を示す斜視図である。 負荷試験装置の回路構成を示す模式図で、充電時の電気の流れを示すものである。 負荷試験装置の回路構成を示す模式図で、放電時の電気の流れを示すものである。 負荷試験装置の回路構成を示す模式図で、第２発電部からの電力供給の流れを示すものである。 冷却部、抵抗部、熱電素子を含む第２発電部の構成を示す斜視図である。 操作部の構成を示す模式図である。 熱電素子を含む第２発電部の構成を示す模式図である。 第２実施形態における負荷試験装置の回路構成を示す模式図である。 第３実施形態における負荷試験装置の回路構成を示す模式図である。

以下、第１実施形態～第３実施形態について、図を用いて説明する。
なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。また、各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが出来る。

なお、後述する第２発電部９２が、特許請求の範囲における「熱発電装置」に相当する。
また、後述する三相交流発電装置などの試験対象電源、空調負荷試験での商用電源が、特許請求の範囲における「外部電源」に相当する。

（第１実施形態）
第１実施形態における負荷試験装置１は、冷却部１０、抵抗部２０、リレー２５、筐体３０、変換部４１、充電部４３、蓄電部４５、遮断器５０、端子部５５、操作部６０、制御部８０、携帯端末８５、第１発電部９１、第２発電部９２、検知部９５を備える。
負荷試験装置１は、三相交流発電装置などの電源装置（試験対象電源）の負荷試験を行うために用いられる（図１～図８参照）。

（冷却部１０）
冷却部１０は、抵抗部２０に冷却風を供給する装置で、冷却部１０の上部（冷却部１０から排出される空気の下流）に抵抗部２０が配置される。
すなわち、抵抗部２０は、冷却部１０からの冷却風が通る流路上に設けられる（図３～図５参照）。
冷却部１０は、試験対象電源からの電力に基づいて駆動する。
ただし、試験対象電源からの電力供給が少ない場合には、冷却部１０は、充電部４３及び変換部４１を介した蓄電部４５からの電力に基づいて駆動する。
また、試験対象電源からの電力供給が少なく、且つ第２発電部９２からの電力供給が多い場合には、冷却部１０は、変換部４１を介した第２発電部９２からの電力に基づいて駆動する。

図３では、試験対象電源から冷却部１０などへの電気が流れる方向を破線矢印で示し、第２発電部９２から蓄電部４５へ電気が流れる方向を二点鎖線矢印で示し、冷却部１０から抵抗部２０などへの冷却風が流れる方向を点線矢印で示す。
図４では、蓄電部４５から冷却部１０などへの電気が流れる方向を破線矢印で示し、冷却部１０から抵抗部２０などへの冷却風が流れる方向を点線矢印で示す。
図５では、第２発電部９２から冷却部１０などへ電気が流れる方向を二点鎖線矢印で示し、冷却部１０から抵抗部２０などへの冷却風が流れる方向を点線矢印で示す。

第１実施形態では、冷却部１０が交流で駆動するものであるとして説明する。従って冷却部１０は、交流の電流線上、例えば、端子部５５と変換部４１の間で、電力供給線と接続される。
ただし、冷却部１０が直流で駆動するものであってもよい。この場合、冷却部１０は、直流の電流線上、例えば、変換部４１と充電部４３の間の電力供給線と接続される。

（抵抗部２０）
抵抗部２０は、棒状などの抵抗器Ｒが所定の間隔を空けて複数本並べられ、直列又は並列に接続された抵抗器群が、１以上設けられたものである（図６参照）。負荷試験の際には、当該抵抗器群の一部又は全部に、試験対象電源からの電力が供給される（図３の破線矢印参照）。
抵抗器Ｒは、上面と下面が開口した略直方体形状の抵抗器保持枠２１に保持される。
三相交流発電装置などの試験対象電源の負荷試験を行う際に、通常使用時に当該試験対象電源と接続される負荷の代わりの負荷（疑似負荷）として、抵抗部２０が用いられる。

第１実施形態では、三相交流電源の負荷試験用として、定格容量５ｋＷの抵抗器群が２つ（第１抵抗器群、第２抵抗器群）と、１０ｋＷの抵抗器群が２つ（第３抵抗器群、第４抵抗器群）の計４つの抵抗器群が設けられた例を示す。
なお、抵抗器群の数、抵抗器群の定格電圧、抵抗器群の定格容量、抵抗器群における抵抗器の数は上述の構成に限るものではない。

それぞれの抵抗器群には、リレー２５が設けられる。
リレー２５は、後述する操作部６０の抵抗器群に対応するスイッチのオンオフ操作に対応してオンオフ制御され、オン状態の時に対応する抵抗器群に電流が流れる状態にする。

（筐体３０）
筐体３０は、冷却部１０、抵抗部２０、リレー２５、筐体３０、変換部４１、充電部４３、蓄電部４５、遮断器５０、端子部５５、操作部６０、制御部８０、第１発電部９１、第２発電部９２、検知部９５など負荷試験装置１を構成する部材であって、後述する携帯端末８５を除くものを保持するケースである。
筐体３０における、冷却部１０の下方の側面（上流）には、吸気口３１が設けられ、抵抗部２０の上方（下流）には、排気口３３が設けられる。

吸気口３１には、使用時に開き不使用時に閉じる吸気蓋３２が設けられ、排気口３３には、使用時に開き不使用時に閉じる排気蓋３４が設けられる。

第１実施形態では、吸気蓋３２及び排気蓋３４は、いずれも蝶番を介した開き戸で構成される形態を説明するが、引き戸など他の扉構造で構成される形態であってもよい。
また、吸気蓋３２と排気蓋３４の少なくとも一方を省略する形態であってもよい。
筐体３０は、地上に固定される形態であってもよいし、図１に示すように車両に搭載される形態であってもよい。

（変換部４１、充電部４３）
変換部４１、充電部４３、蓄電部４５、第２発電部９２は、冷却部１０などの負荷試験装置１を構成する電気機器の無停電装置として用いられる。

変換部４１は、充電時に、ＡＣ／ＤＣコンバーターとして機能し、試験対象電源から供給される電力について、交流から直流に変換する。
また、変換部４１は、放電時に、ＤＣ／ＡＣインバーターとして機能し、蓄電部４５などから供給される電力について、直流から交流に変換する。
変換部４１のＡＣ／ＤＣコンバーターとしての入力側は、端子部５５と遮断器５０の間で、電力供給線と接続される。
変換部４１のＡＣ／ＤＣコンバーターとしての出力側は、充電部４３と制御部８０と検知部９５と接続される。
変換部４１は、ＡＣ／ＤＣコンバーターとして機能する部分と、ＤＣ／ＡＣコンバーターとして機能する部分が一体となったもので構成されてもよいし、別体となったもので構成されてもよい。
なお、変換部４１は、充電部４３に印加する電圧を調整するために、ＤＣ／ＤＣコンバーターを有しても良い。

充電部４３は、蓄電部４５を充電する充電回路を有する。

（蓄電部４５）
蓄電部４５は、バッテリーなど、試験対象電源及び第２発電部９２から供給された電力を貯蔵する装置である。
蓄電部４５に印加される電圧が、蓄電部４５の放電電圧よりも低くなった時に、蓄電部４５は充電状態から放電状態に切り替えられる。
蓄電部４５の放電電圧が、蓄電部４５に印加される電圧以下になった時に、蓄電部４５は放電状態から充電状態に切り替えられる。
ただし、蓄電部４５の充電と放電の切り替えは、制御部８０などの制御に基づいて行われてもよい。

試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されている時、変換部４１は、試験対象電源から供給される電力を交流から直流に変換し、蓄電部４５で充電が行われる。
また、変換部４１を介して、操作部６０、制御部８０、検知部９５など負荷試験装置１を構成する電気機器に電力が供給される。
試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されていない時、変換部４１は、蓄電部４５若しくは第２発電部９２から供給される電力を直流から交流に変換し、冷却部１０に電力が供給される。

（遮断器５０）
遮断器５０は、配線用遮断器（ＭＣＣＢ：Molded Case Circuit Breaker）、真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）などで構成され、抵抗部２０と端子部５５の間で電力供給線上に設けられる。遮断器５０がオン状態の時に、試験対象電源からの電力が抵抗部２０に供給され、遮断器５０がオフ状態の時に、試験対象電源から抵抗部２０への電力供給を停止する。
変換部４１及び冷却部１０は、端子部５５と遮断器５０の間で、電力供給線と電気的に接続される。

蓄電部４５と第２発電部９２の少なくとも一方から冷却部１０への電力供給がされている場合には、蓄電部４５と第２発電部９２の少なくとも一方からの電力が抵抗部２０に供給されないように、遮断器５０のオンオフ制御が行われるのが望ましい。
例えば、変換部４１若しくは変換部４１と充電部４３の間に、電流の流れる方向を検知する電流方向検知部５１が設けられ、電流方向検知部５１で得られた情報に基づいて、遮断器５０のオンオフ制御が行われる形態が考えられる（図３～図５参照）。
具体的には、電流方向検知部５１で得られる情報に基づいて、蓄電部４５と第２発電部９２の少なくとも一方から変換部４１に電力供給がされていると判断された場合に、遮断器５０がオフ状態にされる。

（端子部５５）
端子部５５は、負荷試験装置１の内部で冷却部１０、遮断器５０、変換部４１と接続され、負荷試験装置１の外部で試験対象電源と接続される。
端子部５５は、Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子を有する。
Ｕ相端子は、電力供給線のＵ相線及び試験対象電源のＲ相端子と接続され、Ｖ相端子は、電力供給線のＵ相線及び試験対象電源のＳ相端子と接続され、Ｗ相端子は、電力供給線のＷ相線及び試験対象電源のＴ相端子と接続される。

（操作部６０）
操作部６０には、負荷試験装置１の電源をオン状態にしたり、オフ状態にしたりするオンオフ操作スイッチ６０ａ、負荷量を調整する（試験対象電源からの電力供給を行う抵抗器群を選択する）選択スイッチ６０ｂ、負荷試験装置１の動作状態、蓄電部４５の動作状態（充電か放電か）、第２発電部９２の動作状態などを表示する表示部６０ｃが設けられる（図７参照）。

オンオフ操作スイッチ６０ａを操作して、負荷試験装置１のメイン電源がオン状態にされると、試験対象電源から供給された電力に基づいて、冷却部１０のファンは回転し、吸気口３１から取り入れた空気を、抵抗部２０に送り込む。
また、試験対象電源から供給された電力に基づいて、蓄電部４５が蓄電する（図３参照）。
また、試験対象電源から供給された電力に基づいて、操作部６０、制御部８０、検知部９５などが作動する。
但し、操作部６０、制御部８０は、試験対象電源から供給される電力に代えて若しくは試験対象電源から供給される電力に加えて、第１発電部９１から供給される電力に基づいて作動してもよい。
また、第２発電部９２から供給された電力に基づいて、蓄電部４５が蓄電する。

試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されず、第２発電部９２からの電力供給が十分でない時は、蓄電部４５は放電する。
そして、充電部４３と変換部４１を介して、蓄電部４５から供給された電力に基づいて、冷却部１０が作動する（図４参照）。
また、充電部４３を介して、蓄電部４５から供給された電力に基づいて、操作部６０、制御部８０、検知部９５などが作動する。
但し、操作部６０、制御部８０は、蓄電部４５から供給される電力に代えて若しくは蓄電部４５から供給される電力に加えて、第１発電部９１から供給される電力に基づいて作動してもよい。

試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されず、蓄電部４５の蓄電状態が十分でないが、第２発電部９２からの電力供給がある時は、変換部４１を介して、第２発電部９２から供給された電力に基づいて、冷却部１０が作動する（図５参照）。
例えば、蓄電部４５が満充電状態若しくは満充電に近い（満充電の８０％程度）場合に、蓄電部４５の蓄電状態が十分であると判断される。
また、第２発電部９２から供給された電力に基づいて、蓄電部４５が蓄電する。
また、第２発電部９２から供給された電力に基づいて、操作部６０、制御部８０、検知部９５などが作動する。
但し、操作部６０、制御部８０は、第２発電部９２から供給される電力に代えて若しくは第２発電部９２から供給される電力に加えて、第１発電部９１から供給される電力に基づいて作動してもよい。

なお、蓄電部４５の蓄電状態に関係なく、第２発電部９２から冷却部１０への電力供給が行われてもよい。
抵抗部２０に熱がある状況では、冷却を行う必要があるが、第２発電部９２で発電出来るので、第２発電部９２からの電力で冷却を行うことが出来る。
抵抗部２０に熱がない状況では、第２発電部９２で発電出来ないが、冷却を行う必要がない。

オンオフ操作スイッチ６０ａとは別に、冷却部１０用のオンオフスイッチを設けてもよい。この場合は、オンオフ操作スイッチ６０ａを操作して、負荷試験装置１のメイン電源がオン状態にされた状態で、当該冷却部１０用のオンオフスイッチを操作して、冷却部１０のファンの回転を開始させる。

表示部６０ｃは、負荷試験装置１の動作状態、例えば、冷却部１０が、試験対象電源からの電力に基づいて駆動しているか、蓄電部４５からの電力に基づいて駆動しているか、第２発電部９２からの電力に基づいて駆動しているかに関する情報を出力する。

具体的には、表示部６０ｃは、「試験対象電源からの電力供給があり充電中であること」、「試験対象電源からの電力供給はあるが満充電であること」、「試験対象電源からの電力供給がなく、蓄電部が冷却部などを駆動していること」、「試験対象電源からの電力供給がなく、第２発電部が冷却部などを駆動していること」などを表示する。
図７は、第２発電部９２の動作状態として、「試験対象電源からの電力供給がなく、第２発電部９２が冷却部１０などを駆動していること」を表示する例を示す。

なお、負荷試験装置１の動作状態、蓄電部４５の動作状態、第２発電部９２の動作状態は、負荷試験装置１の操作部６０の表示部６０ｃに表示されるだけでなく、負荷試験装置１とは別体の携帯端末８５に表示されてもよい。
この場合、携帯端末８５は、負荷試験装置１の制御部８０などと通信を行い、第２発電部９２の動作状態、例えば、冷却部１０が、試験対象電源からの電力に基づいて駆動しているか、蓄電部４５からの電力に基づいて駆動しているか、第２発電部９２からの電力に基づいて駆動しているかなどに関する情報が携帯端末８５に送信される。

（制御部８０）
制御部８０は、抵抗部２０を保持する筐体３０の内部に固定された制御装置である。
制御部８０は、リレー２５、冷却部１０、遮断器５０など、負荷試験装置１の各部を制御する。

制御部８０は、冷却部１０などへ電力を供給する電源装置を切り替えるため、電力供給線上のスイッチを制御してもよい。
例えば、試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されている時は、試験対象電源から冷却部１０などへ電力供給が行われるように、電力供給線上のスイッチの切り替え制御を行う。
試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されず、第２発電部９２からの電力供給が十分でない時は、蓄電部４５から冷却部１０などへの電力供給が行われるように、電力供給線上のスイッチの切り替え制御を行う。
試験対象電源から負荷試験装置１に電力が供給されず、蓄電部４５の蓄電状態が十分でないが、第２発電部９２からの電力供給がある時は、第２発電部９２から冷却部１０などへの電力供給が行われるように、電力供給線上のスイッチの切り替え制御を行う。

（第１発電部９１）
第１発電部９１は、太陽光発電装置、風力発電装置など、自然エネルギーに基づいて発電する装置である。
第１発電部９１は、筐体３０の上部、例えば、筐体３０における制御部８０がある領域の上方に設けられる。
第１発電部９１は、操作部６０、制御部８０に電力を供給する。
第１発電部９１の電力供給は、操作部６０と制御部８０に対して行われるだけでなく、他の電気機器に行われてもよい。
例えば、第１発電部９１は、冷却部１０、蓄電部４５、検知部９５に電力を供給してもよい。

（第２発電部９２）
第２発電部９２は、抵抗部２０の熱に基づいて、特に、温度が高い領域と温度が低い領域の温度差に基づいて発電する装置である。
具体的には、第２発電部９２は、第１端部９２ａ、第２端部９２ｂ、第１素子９２ｃ、第２素子９２ｄ、第１端子９２ｅ、第２端子９２ｆを有する。
第２発電部９２は、冷却部１０、蓄電部４５、操作部６０、制御部８０、検知部９５に電力を供給する。

（第１端部９２ａ）
第１端部９２ａは、上方で、第１素子９２ｃ及び第２素子９２ｄの上端部（一方の端部）を保持する。
第１端部９２ａは、抵抗部２０の上方で、抵抗器Ｒから発せられる熱と接する領域に設けられる。
第１実施形態では、第１端部９２ａは、抵抗部２０の抵抗器保持枠２１の内側で且つ上方に設けられる。
第１端部９２ａは、非導電性材料で構成される。

第１端部９２ａには、第１素子９２ｃを構成する複数の熱電材料と第２素子９２ｄを構成する複数の熱電材料のうち、隣接する２つの上端を電気的に接続させる導電性の接続部材（第１上部接続部材９２ａ１、第２上部接続部材９２ａ２、第３上部接続部材９２ａ３）が設けられる。
第１上部接続部材９２ａ１は、第１１熱電材料９２ｃ１の上端と第２１熱電材料９２ｄ１の上端とを電気的に接続させる。
第２上部接続部材９２ａ２は、第１２熱電材料９２ｃ２の上端と第２２熱電材料９２ｄ２の上端とを電気的に接続させる。
第３上部接続部材９２ａ３は、第１３熱電材料９２ｃ３の上端と第２３熱電材料９２ｄ３の上端とを電気的に接続させる。

（第２端部９２ｂ）
第２端部９２ｂは、下方で、第１素子９２ｃ及び第２素子９２ｄの下端部（他方の端部）を保持する。
第２端部９２ｂは、冷却部１０の近傍で、冷却部１０に取り入れられる空気（吸気風）、若しくは冷却部１０から抵抗部２０に供給される空気（冷却風）と接する領域に設けられる。
第１実施形態では、第２端部９２ｂは、吸気口３１に設けられ、吸気風と接する。
第２端部９２ｂは、非導電性材料で構成される。

第２端部９２ｂには、第１素子９２ｃを構成する複数の熱電材料と第２素子９２ｄを構成する複数の熱電材料のうち、隣接する２つであって、上端が電気的に接続していないものの下端を電気的に接続させる導電性の接続部材（第１下部接続部材９２ｂ１、第２下部接続部材９２ｂ２）が設けられる。
第１下部接続部材９２ｂ１は、第２１熱電材料９２ｄ１の下端と第１２熱電材料９２ｃ２の下端とを電気的に接続させる。
第２下部接続部材９２ｂ２は、第２２熱電材料９２ｄ２の下端と第１３熱電材料９２ｃ３の下端とを電気的に接続させる。

（第１素子９２ｃ）
第１素子９２ｃは、ｐ型熱電材料で構成される。
ｐ型熱電材料は、カルシウム・コバルト酸化物など、正孔数が電子数よりも多い物質で構成される。
ｐ型熱電材料は、マイナス側の端部を加熱することで正孔が低温側に拡散し、低温側が高電位（プラス極）になる。
第１素子９２ｃは、複数の熱電材料を有する。
第１実施形態では、第１素子９２ｃが３つの熱電材料（第１１熱電材料９２ｃ１、第１２熱電材料９２ｃ２、第１３熱電材料９２ｃ３）を有する例を説明する。

（第２素子９２ｄ）
第２素子９２ｄは、ｎ型熱電材料で構成される。
ｎ型熱電材料は、カルシウム・マンガン酸化物など、電子数が正孔数よりも多い物質で構成される。
ｎ型熱電材料は、低温側に電子が拡散で集まり、高温側が高電位（プラス極）となる。
第２素子９２ｄは、複数の熱電材料を有する。
第１実施形態では、第２素子９２ｄが３つの熱電材料（第２１熱電材料９２ｄ１、第２２熱電材料９２ｄ２、第２３熱電材料９２ｄ３）を有する例を説明する。

第１素子９２ｃと第２素子９２ｄは、交互に並べられ、第１端部９２ａの上部接続部材、第２端部９２ｂの下部接続部材により、上端若しくは下端が接続される。

第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの上端（熱電素子の一方の端部）は、第1素子９２ｃと第２素子９２ｄの下端（熱電素子の他方の端部）よりも、抵抗部２０の排気口３３に近い側に設けられる。
第1素子９２ｃと第２素子９２ｄの下端（熱電素子の他方の端部）は、第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの上端（熱電素子の一方の端部）よりも、抵抗部２０の吸気口３１に近い側に設けられる。

（第１端子９２ｅ、第２端子９２ｆ）
第１端子９２ｅは、第１１熱電材料９２ｃ１の下端に設けられ、プラス極として充電部４３と接続される。
第２端子９２ｆは、第２３熱電材料９２ｄ３の下端に設けられ、マイナス極として充電部４３と接続される。

（ミアンダ状の配列）
これらの接続により、第１１熱電材料９２ｃ１、第１上部接続部材９２ａ１、第２１熱電材料９２ｄ１、第１下部接続部材９２ｂ１、第１２熱電材料９２ｃ２、第２上部接続部材９２ａ２、第２２熱電材料９２ｄ２、第２下部接続部材９２ｂ２、第１３熱電材料９２ｃ３、第３上部接続部材９２ａ３、第２３熱電材料９２ｄ３は、ミアンダ状に構成される。

（第２発電部９２の動作）
負荷試験時など、試験対象電源からの電力が抵抗部２０に供給されると、抵抗器Ｒが発熱する。
抵抗部２０には、冷却部１０からの冷却風が供給されるが、抵抗部２０は、他の領域（例えば、吸気口３１）と比べて温度が高い状態になる。
特に、冷却部１０から離れた抵抗部２０の上方は、冷却部１０に近い抵抗部２０の下方に比べて温度が高い状態になる。
このため、第１端部９２ａは第２端部９２ｂよりも温度が高い状態となり、ゼーベック効果により、第２発電部９２のミアンダ状に構成された領域に電流が流れ、蓄電部４５などに電力供給される。

（第２発電部９２の取付位置）
第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの少なくとも一部、すなわち、第２発電装置９２の少なくとも一部は、抵抗器保持枠２１の内側であって、抵抗器Ｒを保持する面とは別の面に保持される。

（検知部９５）
検知部９５は、負荷試験装置１の情報（内部若しくは周囲の温度情報、振動情報、音、湿度、気圧、匂い、空気中の酸素含有率、空気中の二酸化炭素含有率、空気中の特定の物質（例えば、煙、焦げた物質など）の少なくとも１つ）を検知する、すなわち負荷試験装置１の内部の情報と外部の情報の少なくとも一方を取得する環境センサーを含む。
第１実施形態では、検知部９５は、吸気口３１及び排気口３３の近傍に設けられ、吸気温度及び排気温度を検知する。
検知部９５で得られた情報は、有線通信若しくは無線通信で制御部８０に送信される。
制御部８０は、検知部９５で得られた情報に基づいて、負荷試験装置１に異常があるか否かを判断し、異常があると判断した場合には、遮断器５０をオフ状態にしたり、操作部６０の表示部６０ｃなどに警告出力を行わせたりする。

なお、検知部９５は、負荷試験装置１の他の領域に設けられてもよい。
例えば、第２発電部９２と充電部４３の間の電力供給線上に検知部９５が設けられ、検知部９５が第２発電部９２から充電部４３に印加される電圧若しくは、当該電力供給線上に流れる電流を検知する形態が考えられる。
第２発電部９２から充電部４３に印加される電圧の値が電圧閾値よりも大きい、そして／若しくは、当該電力供給線上に流れる電流の値が電流閾値よりも大きい場合は、第１端部９２ａと第２端部９２ｂの温度差が大きい状態になっている、すなわち、抵抗部２０の冷却が十分に行えていない状態になっている可能性がある。
かかる場合に、制御部８０は、負荷試験装置１に異常があると判断し、遮断器５０をオフ状態にしたり、操作部６０の表示部６０ｃなどに警告出力を行わせたりする。

検知部９５は、試験対象電源からの電力に基づいて駆動する。
ただし、試験対象電源からの電力供給が少ない場合には、検知部９５は、充電部４３及び変換部４１を介した蓄電部４５からの電力に基づいて駆動する。
また、試験対象電源からの電力供給が少なく、且つ第２発電部９２からの電力供給が多い場合には、検知部９５は、変換部４１を介した第２発電部９２からの電力に基づいて駆動する。

（検知部９５などの動作時期）
オンオフ操作スイッチ６０ａがオン状態にされたときに、操作部６０など負荷試験装置１の各部がオン状態にされる。
操作部６０、制御部８０、検知部９５は、試験対象電源からの電力供給がなくても動作出来る。
このため、オンオフ操作スイッチ６０ａがオフ状態の時でも、所定の時間（例えば、１２時間）ごとに、操作部６０、制御部８０、検知部９５をオン状態にし、検知部９５で検知した情報に基づいて、負荷試験装置１に異常があると判断した場合に、警告出力が行われてもよい。

（負荷試験時のリレー２５の動作手順）
負荷試験装置１のメイン電源がオン状態にされると、遮断器５０がオン状態にされる。
選択スイッチ６０ｂを操作して、抵抗部２０への通電が可能な状態にされる。
具体的には、制御部８０が、通電を選択した選択スイッチ６０ｂに対応する抵抗器群のリレー２５をオン状態にする。
これにより、通電を選択した選択スイッチ６０ｂに対応する抵抗器群に、遮断器５０を介して接続された試験対象電源から、電力が供給される。
ただし、リレー２５のオンオフ制御は、制御部８０を介さずに、選択スイッチ６０ｂの操作に応じて、直接リレー２５のオンオフ制御が行われる形態であってもよい。

（装置内部の電力供給装置を用いることの効果）
第１実施形態では、冷却部１０など、負荷試験装置１を構成する電気機器は、試験対象電源、蓄電部４５、第１発電部９１、第２発電部９２からの電力に基づいて駆動する。
このため、負荷試験装置１を構成する電気機器を駆動するために、試験対象電源とは別の外部の補機電源を用意する必要なく、負荷試験を行うことが可能になる。
また、負荷試験における負荷の一部として、変換部４１、充電部４３などを用いることが出来る。
また、試験対象電源からの電力供給が途切れた時にも、負荷試験装置１が有する電力供給装置（蓄電部４５など）からの電力供給により、冷却部１０など、負荷試験装置１を構成する電気機器の動作を継続させることが可能になる。

（変換部４１が、遮断器５０よりも前段で電力供給線と接続されることの効果）
また、変換部４１は、端子部５５と遮断器５０の間で電力供給線と接続されるので、遮断器５０がオフ状態にされて抵抗部２０への電力供給がされない状態でも、冷却部１０には試験対象電源と蓄電部４５と第２発電部９２のいずれかからの電力供給を維持させることが可能になる。

（表示部６０ｃなどに運転状態を出力させることの効果）
表示部６０ｃ及び携帯端末８５に、負荷試験装置１の動作状況、特に第２発電部９２の発電状況などを出力して、使用者に知らせることが可能になる。

（抵抗器Ｒの熱を使った発電を行うことの効果）
負荷試験を行う際、試験対象電源からの電力供給により、抵抗器Ｒは熱を発する。抵抗器Ｒは、冷却部１０から供給される空気により冷却される。
第２発電部９２は、抵抗器Ｒが発する熱に基づいて電力を発生させる。第２発電部９２で得られた電力は、蓄電部４５に蓄えられる、若しくは、冷却部１０の駆動に使用される。
このため、抵抗器Ｒの熱に基づいて得られた電力を使って、当該抵抗器Ｒを含む抵抗部２０の冷却が可能になり、また、当該蓄電が可能になる。
また、試験対象電源、蓄電部４５などからの電力供給が途切れたが、抵抗部２０の冷却が完了していない時に、抵抗部２０の熱を使って得られた電力で冷却部１０を駆動して、抵抗部２０の冷却を行うことが可能になる。
抵抗部２０が冷却されて抵抗部２０の温度が下がると、第２発電部９２の発電能力は低下する。しかしながら、抵抗部２０の温度が下がっているので、冷却部１０を駆動させる必要性が低い。

（熱電素子を用いた発電を行うことの効果）
負荷試験を行う際、抵抗部２０の温度は１００℃以上になり、抵抗部２０と、抵抗部２０から離れた位置との間に温度差が生じる。
熱電素子の一方の端部（第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの上端）は、熱電素子の他方の端部（第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの下端）と比べて、抵抗部２０の排気口３３に近い側に設けられる。
熱電素子の他方の端部（第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの下端）は、熱電素子の一方の端部（第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの上端）と比べて、冷却部１０の吸気口３１に近い側に設けられる。
このため、抵抗部と冷却部の温度差に対応した熱電素子の温度差を使って発電を行うことが可能になる。

（抵抗器保持枠２１を使って第２発電部９２を保持することの効果）
抵抗器保持枠２１の内側に第２発電部９２の少なくとも一部を配置することで、抵抗器保持枠２１の外側に第２発電部９２を配置する形態に比べて、高い温度の抵抗器Ｒに熱電素子の一方の端部（第１素子９２ｃと第２素子９２ｄの上端）を近づけることが可能になる。
また、抵抗器保持枠２１の外側の構成を簡素化することが可能になる。

（抵抗器保持枠２１の抵抗器保持面と別の面に保持することの効果）
抵抗器保持枠２１の内側で、抵抗器Ｒの端子を保持する面とは別の面（保持面に垂直な側面）が、第２発電部９２の少なくとも一部を保持する。これにより、抵抗器Ｒとの物理的な干渉、電気的な接触が起きない状態で、抵抗器保持枠２１の内側に抵抗器Ｒと第２発電部９２を配置しやすく出来る。

（単相交流、直流の試験対象電源への応用）
第１実施形態では、試験対象電源が三相交流発電装置である例を示したが、試験対象電源が単相交流発電装置、直流発電装置、蓄電装置などであってもよい。
試験対象電源が、直流発電装置若しくは蓄電装置の場合、冷却部１０は直流で駆動し、変換部４１が省略される。

（高圧の負荷試験装置１への応用）
なお、第１実施形態における負荷試験装置１は、低圧の試験対象電源に対応した低圧用負荷試験装置に応用することも可能であるし、高圧の試験対象電源に対応した高圧用負荷試験装置に応用することも可能である。
高圧用負荷試験装置に応用する場合には、負荷試験装置１の変換部４１と端子部５５の間で且つ冷却部１０と端子部５５の間には、トランスが設けられる。
試験対象電源から冷却部１０、変換部４１への電力供給は、当該トランスで降圧された電力に基づいて行われる。
これにより、高圧の負荷試験装置１において、高圧の電源に対応していない冷却部１０などを使った負荷試験が可能になる。

（冷却部１０と抵抗部２０の配列の応用例）
第１実施形態では、冷却部１０の上方に抵抗部２０が配置される例を説明したが、冷却部１０と抵抗部２０の配列は、上下方向に限るものではない。
例えば、冷却部１０が水平方向に冷却風を排出し、冷却部１０の横に抵抗部２０に配置される形態が考えられる。

（外部電源の応用例）
第１実施形態では、三相交流発電装置など試験対象電源が、抵抗部２０に電力供給を行う外部電源であり、負荷試験装置１は、試験対象電源の負荷試験に用いられる例を説明した。
しかしながら、負荷試験装置１は、サーバーが設置された領域の空調設備の負荷試験に用いられてもよい。
この場合、当該サーバーなど熱を発生させる装置の代わりに、同等の熱を発生させる負荷（疑似負荷）として、抵抗部２０が用いられる。また、この場合、抵抗部２０は、試験対象電源に代えて、サーバーを駆動する外部電源（商用電源）からの電力供給を受ける。

（第２実施形態）
第１実施形態では、第２発電部９２が、温度差により電子の流れが発生する熱電素子を用い、負荷試験装置１における温度が高い領域（排気口３３など）と、負荷試験装置１における温度が低い領域（吸気口３１など）との温度差に基づいて、発電を行う装置である例を説明した。
しかしながら、第２発電部９２は、負荷試験装置１で発生した熱に基づいて発電する他の装置であってもよい。

例えば、第２発電部９２が、蒸発器９３ａ、ポンプ９３ｂ、膨張機９３ｃ、発電機９３ｄ、凝縮器９３ｅを含むバイナリー発電を行う装置である形態が考えられる（第２実施形態、図９参照）。

蒸発器９３ａは、抵抗部２０で発生した熱により作動媒体を蒸発させる。
ポンプ９３ｂは、作動媒体循環回路内に充填された作動媒体を循環させる。
タービンなどを含む膨張機９３ｃは、作動媒体循環回路における蒸発器９３ａの下流に配置される。
膨張機９３ｃは、蒸発器９３ａで気化した作動媒体を膨張させることによって、タービンを回転させるなど、作動媒体から運動エネルギーを取り出す。
膨張機９３ｃによって、発電機９３ｄが駆動される。具体的には、膨張機９３ｃの駆動軸には、発電機９３ｄが接続され、当該運動エネルギーに基づく駆動軸の回転により、発電機９３ｄが発電する。
発電機９３ｄは、電力を蓄電部４５などに供給する。
凝縮器９３ｅは、作動媒体循環回路における膨張機９３ｃの下流に配置され、作動媒体を凝縮させる。
例えば、凝縮器９３ｅは、熱交換装置として機能し、冷却部１０に取り入れられる空気（吸気風）、若しくは冷却部１０から抵抗部２０に供給される空気（冷却風）によって、作動媒体循環回路の作動媒体は冷却される。
冷却により液化した作動媒体は、蒸発器９３ａに戻り、再び加熱される。
作動媒体は、ペンタン、アンモニアなど低沸点媒体が用いられるのが望ましい。
蒸発器９３ａは抵抗部２０の近傍に配置され、凝縮器９３ｅは冷却部１０の冷却風の流路上であって抵抗部２０に到達するまでの間の領域（冷却部１０に取り入れられる空気（吸気風）、若しくは冷却部１０から抵抗部２０に供給される空気（冷却風）と接する領域）に設けられる。

（第３実施形態）
第１実施形態、第２実施形態では、第２発電部９２が、抵抗部２０の熱に基づいて発電を行う装置である例を説明した。
しかしながら、第２発電部９２は、負荷試験装置１の他の領域で発生する熱に基づいて発電を行ってもよい。
例えば、負荷試験装置１の筐体３０の上部に太陽熱温水器９４が設けられ、太陽熱温水器９４で得られた熱水の熱に基づいて第２発電部９２が発電を行う形態が考えられる（第３実施形態、図１０参照）。
第２発電部９２が熱電素子を用いて温度差に基づく発電を行う装置である場合には、第１端部９２ａが太陽熱温水器９４で得られた熱水の熱に接する領域に設けられる。
第２発電部９２がバイナリー発電を行う装置である場合には、蒸発器９３ａが太陽熱温水器９４で得られた熱水の熱に接する領域に設けられる。
また、例えば、抵抗器Ｒとは別の電熱ヒーターが設けられ、当該電熱ヒーターの熱に基づいて第２発電部９２が発電を行う形態が考えられる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 負荷試験装置
１０ 冷却部
２０ 抵抗部
２１ 抵抗器保持枠
２５ リレー
３０ 筐体
３１ 吸気口
３２ 吸気蓋
３３ 排気口
３４ 排気蓋
４１ 変換部
４３ 充電部
４５ 蓄電部
５０ 遮断器
５１ 電流方向検知部
５５ 端子部
６０ 操作部
６０ａ オンオフ操作スイッチ
６０ｂ 選択スイッチ
６０ｃ 表示部
８０ 制御部
８５ 携帯端末
９１ 第１発電部
９２ 第２発電部
９２ａ 第１端部
９２ａ１ 第１上部接続部材
９２ａ２ 第２上部接続部材
９２ａ３ 第３上部接続部材
９２ｂ 第２端部
９２ｂ１ 第１下部接続部材
９２ｂ２ 第２下部接続部材
９２ｃ 第１素子
９２ｃ１ 第１１熱電材料
９２ｃ２ 第１２熱電材料
９２ｃ３ 第１３熱電材料
９２ｄ 第２素子
９２ｄ１ 第２１熱電材料
９２ｄ２ 第２２熱電材料
９２ｄ３ 第２３熱電材料
９２ｅ 第１端子
９２ｆ 第２端子
９３ａ 蒸発器
９３ｂ ポンプ
９３ｃ 膨張機
９３ｄ 発電機
９３ｅ 凝縮器
９４ 太陽熱温水器
９５ 検知部

Claims (7)

1. 負荷試験のため、疑似負荷として、外部電源からの電力供給を受けて熱を発する抵抗器を有する抵抗部と、
   前記抵抗器を冷却する冷却部と、
   前記抵抗器の熱に基づいて発電を行う熱発電装置と、
   前記外部電源と前記熱発電装置からの電力を蓄える蓄電部とを備え、
   前記冷却部は、前記外部電源と前記熱発電装置と前記蓄電部からの電力供給に基づいて駆動する、負荷試験装置。
2. 前記熱発電装置は、熱電素子を有し、前記熱電素子の温度差によって生じる電位差を用いて電力を得る装置であり、
   前記熱電素子の一方の端部は、前記熱電素子の他方の端部と比べて、前記抵抗部の排気口に近い側に設けられ、
   前記熱電素子の他方の端部は、前記熱電素子の一方の端部と比べて、前記冷却部の吸気口に近い側に設けられる、請求項１に記載の負荷試験装置。
3. 前記抵抗部は、前記抵抗器を保持する抵抗器保持枠を有し、
   前記熱発電装置の少なくとも一部は、前記抵抗器保持枠の内側に設けられる、請求項２に記載の負荷試験装置。
4. 前記熱発電装置の少なくとも一部は、前記抵抗器保持枠の内側であって、前記抵抗器を保持する面とは別の面に保持される、請求項３に記載の負荷試験装置。
5. 前記外部電源から前記負荷試験装置に電力が供給されず、前記熱発電装置からの電力供給がある時は、前記冷却部は、前記熱発電装置から供給された電力に基づいて駆動する、請求項１～請求項４のいずれかに記載の負荷試験装置。
6. 前記熱発電装置は、蒸発器と、膨張機と、凝縮器を有し、
   前記蒸発器は、前記抵抗部で発生した熱により作動媒体を蒸発させ、
   前記膨張機は、前記蒸発器で気化した作動媒体に基づいて、発電機を駆動し、
   前記凝縮器は、前記冷却部に取り入れられる空気、若しくは前記冷却部から前記抵抗部に供給される空気によって、前記作動媒体を冷却する、請求項１に記載の負荷試験装置。
7. 太陽熱温水器を更に備え、
   前記熱発電装置は、前記太陽熱温水器で得られた熱水の熱に基づいて発電を行う、請求項１～請求項６のいずれかに記載の負荷試験装置。
   
   

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