JP3171039U - Rail power generator, rail power generation system - Google Patents
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【課題】レールの熱エネルギーを利用して熱電変換により発電するレール用発電装置を提供すること。【解決手段】レール用発電装置Ｘは、電車、列車、又はモノレールのレール１１に接する高温側伝熱板２１と、外気、枕木、砕石、砂利、水、又は土に接する低温側伝熱板３１と、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１に挟まれて前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１の温度差を利用して熱を電力に変換する熱電変換部６０と、少なくとも前記熱電変換部６０を被覆するカバー部材を構成するカバー片４１，４２とを備えて構成されている。【選択図】図３A rail power generation device that generates heat by thermoelectric conversion using the thermal energy of a rail is provided. A rail power generation device X includes a high-temperature side heat transfer plate 21 in contact with a rail 11 of a train, a train, or a monorail, and a low-temperature side heat transfer plate 31 in contact with outside air, sleepers, crushed stone, gravel, water, or soil. And a thermoelectric device that converts heat into electric power using a temperature difference between the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31 sandwiched between the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31. The conversion part 60 and the cover pieces 41 and 42 which comprise the cover member which coat | covers the said thermoelectric conversion part 60 at least are comprised. [Selection] Figure 3
Description
本考案は、電車等のレールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電するレール用発電装置及びレール用発電システムに関するものである。 The present invention relates to a rail power generation apparatus and a rail power generation system that generate electric power by converting thermal energy of rails such as trains into electrical energy.
近年、太陽光発電装置及び風力発電装置のように自然現象を利用して発電する技術が注目されている。また、例えば特許文献１では、列車通行時のレール（軌条）の振動を利用して発電する技術が開示されている。更に、例えば特許文献２では、舗装路面及び住宅の外構などの熱を利用して熱電変換により発電する技術が開示されている。 In recent years, a technique for generating power using a natural phenomenon such as a solar power generation device and a wind power generation device has attracted attention. Further, for example, Patent Document 1 discloses a technique for generating power using vibration of a rail (rail) during train passage. Furthermore, for example, Patent Document 2 discloses a technique for generating electric power by thermoelectric conversion using heat on a paved road surface and an exterior of a house.
ところで、屋外を走行する電車などのレールは太陽光を浴びて高温（例えば６０℃〜７０℃程度）となる。しかしながら、従来はそのレールの熱エネルギーを利用して発電することは提案されていなかった。一方、レールが高温に達すると、そのレールの熱膨張により歪み又は変形が生じ、電車走行時の安全性の低下や騒音の発生を招来するおそれがある。
従って、本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レールの熱エネルギーを利用して熱電変換により発電するレール用発電装置及びレール用発電システムを提供することにある。
By the way, rails such as trains traveling outdoors are exposed to sunlight and become high temperature (for example, about 60 ° C. to 70 ° C.). However, conventionally, it has not been proposed to generate electricity using the thermal energy of the rail. On the other hand, when the rail reaches a high temperature, distortion or deformation occurs due to thermal expansion of the rail, which may lead to a decrease in safety or generation of noise during train traveling.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rail power generation device and a rail power generation system that generate power by thermoelectric conversion using the thermal energy of the rail. is there.
上記目的を達成するために本考案は、電車、列車、又はモノレールのレールに接する高温側伝熱部と、外気、枕木、砕石、砂利、水、又は土に接する低温側伝熱部と、前記高温側伝熱部及び前記低温側伝熱部に挟まれて前記高温側伝熱部及び前記低温側伝熱部の温度差を利用して熱を電力に変換する熱電変換部と、少なくとも前記熱電変換部を被覆するカバー部材とを備えてなることを特徴とするレール用発電装置として構成される。
本考案によれば、太陽光により加熱される前記レールの熱エネルギーを有効利用して熱電変換により発電することができる。また、本考案によれば、前記レールの熱エネルギーが電気エネルギーに変換されるため該レールの温度低下を図ることができ、前記レールの熱膨張による歪みや変形を防止することができる。具体的に、前記熱電変換部は、Ｎ型熱電素子及びＰ型熱電素子が交互に電気的に直列接続された熱電素子群（例えばペルチェ素子）を有するものであることが考えられる。
また、前記レールと前記熱電変換部との間に介在し、前記レールから作用する圧力を吸収する弾性部材を更に備える構成が考えられる。例えば、前記高温側伝熱部が、平行に配置された二枚の板状部材を有してなり、前記弾性部材が、前記二枚の板状部材の間に介在するものであることが考えられる。また、前記弾性部材が前記高温側伝熱部を兼ねるものであってもよい。
このような構成によれば、前記レール上を電車等が走行する際に生じる衝撃や振動が前記弾性部材で吸収されて前記熱電変換部に伝達されないため、前記レール用発電装置の故障（特に前記熱電素子群の破損）を防止することができる。
一方、前記低温側伝熱部は、砕石、砂利、水、又は土が存在する地面内部に埋設され、地面内部に向けて長尺状を成すものであることが考えられる。これにより、前記低温側伝熱部が地中の低温部と熱結合されるため前記低温側伝熱部を低温状態に維持することができる。さらに、前記低温側伝熱部がヒートシンクを有してなることも考えられる。これにより、前記低温側伝熱部における放熱効率を高めることができる。
更に、本考案は、前記レール用発電装置を複数備え、前記レール用発電装置各々が電気的に直列又は並列に接続されてなることを特徴とするレール用発電システムとして捉えることもできる。このレール用発電システムでは、一つの前記レール用発電装置では得られない電圧又は電流を得ることができ、その用途が広がる。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a high-temperature side heat transfer section in contact with a rail of a train, a train, or a monorail, a low-temperature side heat transfer section in contact with outside air, sleepers, crushed stones, gravel, water, or soil, A thermoelectric conversion unit which is sandwiched between a high temperature side heat transfer unit and the low temperature side heat transfer unit and converts heat into electric power using a temperature difference between the high temperature side heat transfer unit and the low temperature side heat transfer unit; and at least the thermoelectric The rail power generation device is characterized by comprising a cover member that covers the conversion portion.
According to the present invention, electric power can be generated by thermoelectric conversion by effectively using the thermal energy of the rail heated by sunlight. In addition, according to the present invention, since the heat energy of the rail is converted into electric energy, the temperature of the rail can be reduced, and distortion and deformation due to the thermal expansion of the rail can be prevented. Specifically, the thermoelectric conversion unit may have a thermoelectric element group (for example, a Peltier element) in which N-type thermoelectric elements and P-type thermoelectric elements are alternately electrically connected in series.
Moreover, the structure further provided with the elastic member which intervenes between the said rail and the said thermoelectric conversion part, and absorbs the pressure which acts from the said rail is considered. For example, it is considered that the high-temperature side heat transfer section has two plate-like members arranged in parallel, and the elastic member is interposed between the two plate-like members. It is done. The elastic member may also serve as the high temperature side heat transfer section.
According to such a configuration, a shock or vibration generated when a train or the like travels on the rail is absorbed by the elastic member and is not transmitted to the thermoelectric conversion unit. Damage of the thermoelectric element group) can be prevented.
On the other hand, it is conceivable that the low temperature side heat transfer section is embedded in the ground where crushed stone, gravel, water, or soil exists, and has a long shape toward the ground. Thereby, since the said low temperature side heat-transfer part is thermally coupled with the underground low temperature part, the said low temperature side heat transfer part can be maintained at a low temperature state. Furthermore, it is conceivable that the low temperature side heat transfer section has a heat sink. Thereby, the heat radiation efficiency in the said low temperature side heat-transfer part can be improved.
Furthermore, the present invention can be regarded as a rail power generation system comprising a plurality of the rail power generation devices, wherein each of the rail power generation devices is electrically connected in series or in parallel. In this rail power generation system, it is possible to obtain a voltage or current that cannot be obtained by one rail power generation device, and the application is expanded.
本考案によれば、太陽光により加熱されるレールの熱エネルギーを利用して熱電変換により発電することができ、レールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換することにより該レールの温度低下を図ることができる。 According to the present invention, power can be generated by thermoelectric conversion using the heat energy of the rail heated by sunlight, and the temperature of the rail can be lowered by converting the heat energy of the rail into electric energy. it can.
以下添付図面を参照しながら、本考案の実施の形態について説明し、本考案の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本考案を具体化した一例であって、本考案の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
（第１の実施形態）
ここに、図１〜図４は、本考案の第１の実施形態に係るレール用発電装置Ｘを説明するための図である。
図１（Ａ）に示すように、本考案の実施の形態に係るレール用発電装置Ｘ（以下、発電装置Ｘと略称する）は、２本のレール（軌条）１１及び前記レール１１を支える複数の枕木１２を有する電車の線路設備に用いられる。具体的に、前記発電装置Ｘは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記枕木１２各々の間において前記レール１１の下面（底面）に取り付けられる。なお、図１（Ｂ）は前記レール１１の縦断面を示す要部模式図である。
前記レール１１は例えば銅製又は鉄製である。また、前記レール１１及び前記枕木１２の周辺にはバラスト（砕石又は砂利）が設けられている（不図示）。即ち、前記線路設備は所謂バラスト軌道を採用したものである。前記発電装置Ｘは、前記レール１１の新設時、改修時、メンテナンス作業時などに、前記バラストが一部排除されて生じた空間に設置される。以下、本実施の形態では、前記発電装置Ｘが電車の前記レール１１の熱を利用して発電する場合を例に挙げて説明するが、電車に限らず列車又はモノレールのレールに前記発電装置Ｘを配置することも可能である。
(First embodiment)
1 to 4 are views for explaining the rail power generator X according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1A, a rail power generator X (hereinafter abbreviated as a power generator X) according to an embodiment of the present invention includes two rails (rails) 11 and a plurality of rails 11 that support the rails 11. It is used for a railway track facility having a sleeper 12 of the same. Specifically, as shown in FIGS. 1A and 1B, the power generator X is attached to the lower surface (bottom surface) of the rail 11 between the sleepers 12. FIG. 1B is a schematic diagram of a main part showing a longitudinal section of the rail 11.
The rail 11 is made of, for example, copper or iron. Ballasts (crushed stone or gravel) are provided around the rails 11 and the sleepers 12 (not shown). That is, the line equipment employs a so-called ballast track. The power generation device X is installed in a space generated by partially eliminating the ballast when the rail 11 is newly installed, refurbished, or maintenance work. Hereinafter, in the present embodiment, the case where the power generation device X generates power using the heat of the rail 11 of the train will be described as an example. However, the power generation device X is not limited to a train or a rail of a monorail. Can also be arranged.
ここに、図２（Ａ）、（Ｂ）は前記発電装置Ｘを表裏面それぞれから見た斜視図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記発電装置Ｘは、高温側伝熱板２１（高温側伝熱部の一例）、低温側伝熱板３１（低温側伝熱部の一例）、カバー片４１、４２、放熱器５１、及び熱電交換部６０を備えている。
前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１は、熱伝導性の高い例えばアルミニウムやセラミック、銅、これらの合金などの金属板である。もちろん、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１は熱伝導可能なものであればこれらに限らない。
前記高温側伝熱板２１は、前記レール１１に接合される吸熱面２１ａを有している。前記吸熱面２１ａは、溶接又は接着剤などにより前記レール１１に接合される。なお、前記吸熱面２１ａは前記レール１１に単に接触するように配置されたものであってもよい。
一方、前記低温側伝熱板３１は、前記レール１１周辺の前記バラスト（砕石、砂利）又は外気に接する放熱面３１ａを有している。前記バラストや外気は、太陽光を浴びて加熱される金属製の前記レール１１に対して低温である。前記放熱器５１は、アルミニウム又は銅で形成された多数のフィンを有するヒートシンクであり、前記放熱面３１ａに接合されている。
なお、前記発電装置Ｘは、前記放熱器５１のフィン各々の並設方向が前記レール１１に平行となり該フィン各々が前記レール１１に垂直となるように配置される。これにより、前記レール１１上を電車等が走行する際に前記放熱器５１のフィン各々に平行に流れる風で前記放熱器５１の放熱効率を高めることができる。なお、前記レール１１上を電車等が走行する際に前記放熱器５１が振動して該放熱器５１のフィン各々の周囲に生じる空気の流れによっても前記放熱器５１の放熱効率の向上が期待される。
Here, FIGS. 2A and 2B are perspective views of the power generator X as viewed from the front and back surfaces.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the power generator X includes a high temperature side heat transfer plate 21 (an example of a high temperature side heat transfer unit) and a low temperature side heat transfer plate 31 (an example of a low temperature side heat transfer unit). ), Cover pieces 41, 42, a radiator 51, and a thermoelectric exchanger 60.
The high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31 are metal plates such as aluminum, ceramic, copper, and alloys thereof having high thermal conductivity. Of course, the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31 are not limited to these as long as they can conduct heat.
The high temperature side heat transfer plate 21 has a heat absorption surface 21 a joined to the rail 11. The endothermic surface 21a is joined to the rail 11 by welding or an adhesive. The endothermic surface 21a may be disposed so as to simply contact the rail 11.
On the other hand, the low temperature side heat transfer plate 31 has a heat radiating surface 31a in contact with the ballast (crushed stone, gravel) around the rail 11 or outside air. The ballast and the outside air are at a low temperature relative to the metal rail 11 heated by being exposed to sunlight. The radiator 51 is a heat sink having a large number of fins formed of aluminum or copper, and is joined to the heat radiating surface 31a.
Note that the power generation device X is arranged so that the fins of the radiator 51 are arranged in parallel to the rails 11 and the fins are perpendicular to the rails 11. As a result, when a train or the like travels on the rail 11, the heat radiation efficiency of the heat radiator 51 can be increased by the wind flowing in parallel to each fin of the heat radiator 51. The heat radiation efficiency of the heat radiator 51 is also expected to be improved by the flow of air generated around each fin of the heat radiator 51 when the train or the like travels on the rail 11. The
また、前記高温側伝熱板２１の内面２１ｂ及び前記低温側伝熱板３１の内面３１ｂは前記熱電交換部６０を挟持する。例えば、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１が不図示のネジで螺合され、前記熱電交換部６０が前記内面２１ｂ及び前記内面３１ｂで圧接される。このとき、前記熱電交換部６０に作用する圧力を緩和するべく、前記ネジはバネ部材を介して螺合される。また、前記吸熱面２１ａを面一にするため、前記ネジは前記高温側伝熱板２１を貫通しない構造で螺合される。例えば、前記低温側伝熱板３１の放熱面３１ｂ側から貫挿されたネジが、前記内面２１ｂに設けられたボスに螺合される構造が考えられる。なお、前記熱電交換部６０と前記内面２１ｂ及び前記内面３１ｂとの間には、熱抵抗を低減させる厚み数μｍ程度のシリコングリスが塗布される。もちろん、前記熱電交換部６０の表裏面を前記内面２１ｂ、３１ｂ各々に接合してもよい。 The inner surface 21 b of the high temperature side heat transfer plate 21 and the inner surface 31 b of the low temperature side heat transfer plate 31 sandwich the thermoelectric exchange part 60. For example, the high-temperature side heat transfer plate 21 and the low-temperature side heat transfer plate 31 are screwed together with screws (not shown), and the thermoelectric exchanging portion 60 is press-contacted by the inner surface 21b and the inner surface 31b. At this time, in order to relieve the pressure acting on the thermoelectric exchange part 60, the screw is screwed through a spring member. Moreover, in order to make the said heat absorption surface 21a flush, the said screw is screwed together by the structure which does not penetrate the said high temperature side heat exchanger plate 21. FIG. For example, a structure in which a screw inserted from the heat radiation surface 31b side of the low temperature side heat transfer plate 31 is screwed to a boss provided on the inner surface 21b is conceivable. In addition, between the thermoelectric exchange part 60 and the inner surface 21b and the inner surface 31b, silicon grease having a thickness of about several μm is applied to reduce thermal resistance. Of course, you may join the front and back of the said thermoelectric exchange part 60 to each of the said inner surfaces 21b and 31b.
前記カバー片４１及び前記カバー片４２は、例えば樹脂などの熱伝導率の低い材料で形成されている。前記カバー片４１は、図２（Ａ）における前記熱電交換部６０の左側半分を被覆し、前記カバー片４２は、図２（Ａ）における前記熱電交換部６０の右側半分を被覆する。前記カバー片４１及び前記カバー片４２は、それぞれの端部４１ａ及び端部４２ａに設けられたスナップフィット等の係合部が相互に係合することにより、前記熱電交換部６０を左右から被覆する中空のカバー部材を構成する。
これにより、前記熱電変換部６０は、前記高温側伝熱板２１、前記低温側伝熱板３１、及び前記カバー片４１、４２により形成された筐体に収容され、該熱電交換部６０への雨水などの異物の侵入は防止される。なお、このように前記熱電変換部６０を被覆するカバー部材の構造はこれに限らず多様な形状を採用し得る。また、前記高温側伝熱板２１、前記低温側伝熱板３１、前記カバー片４１、４２各々の連結がネジの螺着や接着剤などによって行われてもよい。なお、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１各々と前記熱電交換部６０とが確実に接触するように、前記カバー片４１及び前記カバー片４２と前記前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１各々との間には若干の間隙が形成されることが考えられる。
The cover piece 41 and the cover piece 42 are formed of a material having low thermal conductivity such as resin. The cover piece 41 covers the left half of the thermoelectric exchanger 60 in FIG. 2A, and the cover piece 42 covers the right half of the thermoelectric exchanger 60 in FIG. The cover piece 41 and the cover piece 42 cover the thermoelectric exchanging part 60 from the left and right sides by engaging engagement parts such as snap fits provided at the respective end parts 41a and 42a. A hollow cover member is configured.
Thereby, the thermoelectric conversion unit 60 is accommodated in a housing formed by the high temperature side heat transfer plate 21, the low temperature side heat transfer plate 31, and the cover pieces 41, 42. Intrusion of foreign matter such as rainwater is prevented. The structure of the cover member that covers the thermoelectric converter 60 is not limited to this, and various shapes can be adopted. The high temperature side heat transfer plate 21, the low temperature side heat transfer plate 31, and the cover pieces 41 and 42 may be connected by screwing or adhesive. In addition, the cover piece 41 and the cover piece 42 and the high temperature side heat transfer plate so that the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31 and the thermoelectric exchanging portion 60 are surely in contact with each other. It is conceivable that a slight gap is formed between the heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31.
次に、図３及び図４を参照しつつ、前記熱電変換部６０について説明する。図３は図４におけるＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図４は後述の基板６１を省略した状態を上方から見たときのブロック図である。
図３及び図４に示すように、前記熱電変換部６０は、基板６１、基板６２、複数のＮ型熱電素子６３、複数のＰ型熱電素子６４、複数の電極６５〜６８、出力配線６９、７０、弾性部材７１、及び蓄電回路７２を備えている。なお、前記蓄電回路７２が前記発電装置Ｘの外部に配置され、前記出力配線６９、７０がその蓄電回路７２まで延設される構成であってもよい。
前記基板６１、６２各々は、熱伝導率が高く絶縁性を有する例えばセラミック系の材料で形成されている。前述したように前記熱電変換部６０が前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１に挟持されることにより、前記基板６１は前記高温側伝熱板２１に接触し、前記基板６２は前記低温側伝熱板３１に接触している。また、前記基板６１、６２各々には、前記電極６５〜６８が半田付けなどによって接合されている。前記電極６５〜６８は銅などの導体である。
そして、前記熱電変換部６０では、図４に示すように、前記基板６２上に、前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４各々が格子状（マトリクス状）に配置されている。前記Ｎ型熱電素子６３は、例えばＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＮ型半導体により構成されている。また、前記Ｐ型熱電素子６４は、例えばＢｉ−Ｔｅ系化合物からなるＰ型半導体により構成されている。
前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４各々は、前記電極６５〜６８により電気的に直列接続されている。前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４は、例えば半田付けにより前記電極６５〜６８に接合される。これにより、前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４は前記電極６５〜６８を介して前記基板６１、６２各々と熱的に結合される。
Next, the thermoelectric converter 60 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a block diagram when a state in which a substrate 61 described later is omitted is viewed from above.
3 and 4, the thermoelectric converter 60 includes a substrate 61, a substrate 62, a plurality of N-type thermoelectric elements 63, a plurality of P-type thermoelectric elements 64, a plurality of electrodes 65 to 68, an output wiring 69, 70, an elastic member 71, and a power storage circuit 72. The power storage circuit 72 may be disposed outside the power generation device X, and the output wirings 69 and 70 may be extended to the power storage circuit 72.
Each of the substrates 61 and 62 is made of, for example, a ceramic material having high thermal conductivity and insulating properties. As described above, when the thermoelectric converter 60 is sandwiched between the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31, the substrate 61 comes into contact with the high temperature side heat transfer plate 21 and the substrate 62. Is in contact with the low temperature side heat transfer plate 31. The electrodes 65 to 68 are joined to the substrates 61 and 62 by soldering or the like. The electrodes 65 to 68 are conductors such as copper.
In the thermoelectric conversion unit 60, as shown in FIG. 4, the N-type thermoelectric elements 63 and the P-type thermoelectric elements 64 are arranged in a lattice (matrix shape) on the substrate 62. The N-type thermoelectric element 63 is composed of an N-type semiconductor made of, for example, a Bi—Te compound. The P-type thermoelectric element 64 is made of a P-type semiconductor made of, for example, a Bi-Te compound.
Each of the N-type thermoelectric element 63 and the P-type thermoelectric element 64 is electrically connected in series by the electrodes 65 to 68. The N-type thermoelectric element 63 and the P-type thermoelectric element 64 are joined to the electrodes 65 to 68 by, for example, soldering. Accordingly, the N-type thermoelectric element 63 and the P-type thermoelectric element 64 are thermally coupled to the substrates 61 and 62 through the electrodes 65 to 68, respectively.
具体的に、図３及び図４に示すように、前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４各々は、上面が前記電極６５に接合され、下面が前記電極６６に接合されている。また、図４に示すように、各列の端部の前記Ｎ型熱電素子６３は前記電極６７又は前記電極６８を介して隣接する列の前記Ｐ型熱電素子６３に接続されている。
これにより、前記熱電変換部６０では、前記Ｎ型熱電素子６３及び前記Ｐ型熱電素子６４が交互に電気的に直列接続された熱電素子群が形成される（図４参照）。前記熱電素子群は、所謂ペルチェ素子である。
そして、前記熱電変換部６０の前記熱電素子群は、前記高温側伝熱２１及び前記低温側伝熱板３１の間に生じる温度差を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。なお、前記熱電変換部６０の前記熱電素子群における熱電変換作用（ゼーベック効果）については従来周知であるためここでは説明を省略する。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, each of the N-type thermoelectric element 63 and the P-type thermoelectric element 64 has an upper surface bonded to the electrode 65 and a lower surface bonded to the electrode 66. Further, as shown in FIG. 4, the N-type thermoelectric elements 63 at the end of each row are connected to the P-type thermoelectric elements 63 in the adjacent row via the electrode 67 or the electrode 68.
Thereby, in the thermoelectric conversion part 60, the thermoelectric element group in which the N-type thermoelectric element 63 and the P-type thermoelectric element 64 are alternately electrically connected in series is formed (see FIG. 4). The thermoelectric element group is a so-called Peltier element.
The thermoelectric element group of the thermoelectric conversion unit 60 converts thermal energy into electrical energy using a temperature difference generated between the high temperature side heat transfer 21 and the low temperature side heat transfer plate 31. The thermoelectric conversion action (Seebeck effect) in the thermoelectric element group of the thermoelectric conversion unit 60 is well known in the art and will not be described here.
前記出力配線６９は、前記熱電変換部６０の前記熱電素子群の一端の前記Ｎ型発電素子６３（＋）に接続され、前記出力配線７０は、他端の前記Ｐ型発電素子６４（−）に接続されている。そして、前記出力配線６９、７０は、前記蓄電回路７２に接続されている。
前記蓄電回路７２は、前記熱電変換部６０の前記熱電素子群により発電された電力を蓄電する電源回路である。例えば、前記蓄電回路７２は、前記熱電素子群により発電された電力を整流する整流素子や前記電力を蓄積する蓄電池（又はコンデンサ）、前記蓄電池に蓄積された電力を外部出力するためのスイッチング回路などを備えている。なお、前記蓄電池は着脱可能であってもよい。また、前記熱電変換部６０からの電力を前記出力配線６９、７０で外部に出力する場合には、前記蓄電回路７２を省略すればよい。そして、前記発電装置Ｘにおいて発電された電力は、例えば前記線路設備周辺の電灯設備や非常用電源として利用することができる。
なお、前記弾性部材７１は、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１の間隙において前記熱電変換部６０に干渉しない位置に設けられ、前記高温側伝熱板２１及び前記低温側伝熱板３１各々に接触する。例えば、前記弾性部材７１は、前記熱電変換部６０の外縁に沿って配置されたゴム又はシリコン等である。なお、前記弾性部材７１は、前記熱電変換部６０に適宜配置された複数のスプリング等であってもよい。これにより、前記レール１１を電車が走行するときの振動や衝撃が前記弾性部材７１によって吸収され、前記発電装置Ｘの故障や破損を防止することができる。
The output wiring 69 is connected to the N-type power generation element 63 (+) at one end of the thermoelectric element group of the thermoelectric conversion unit 60, and the output wiring 70 is connected to the P-type power generation element 64 (−) at the other end. It is connected to the. The output wirings 69 and 70 are connected to the power storage circuit 72.
The power storage circuit 72 is a power supply circuit that stores power generated by the thermoelectric element group of the thermoelectric conversion unit 60. For example, the power storage circuit 72 includes a rectifier that rectifies the power generated by the thermoelectric element group, a storage battery (or capacitor) that stores the power, a switching circuit that outputs the power stored in the storage battery to the outside, and the like. It has. The storage battery may be detachable. Further, when the electric power from the thermoelectric conversion unit 60 is output to the outside through the output wirings 69 and 70, the power storage circuit 72 may be omitted. And the electric power generated in the said electric power generating apparatus X can be utilized, for example as a lamp installation around the said line installation, or an emergency power supply.
The elastic member 71 is provided at a position where it does not interfere with the thermoelectric converter 60 in the gap between the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side heat transfer plate 31, and the high temperature side heat transfer plate 21 and the low temperature side It contacts each of the heat transfer plates 31. For example, the elastic member 71 is rubber or silicon disposed along the outer edge of the thermoelectric conversion unit 60. Note that the elastic member 71 may be a plurality of springs and the like appropriately disposed in the thermoelectric conversion unit 60. As a result, vibrations and shocks when the train travels on the rail 11 are absorbed by the elastic member 71, and failure and breakage of the power generation device X can be prevented.
以上、説明したように、前記発電装置Ｘによれば、太陽光により加熱される前記レール１１の熱エネルギーを有効利用して熱電変換により発電することができる。また、前記発電装置Ｘによれば、前記レール１１の熱エネルギーが電気エネルギーに変換されるため、該レール１１の温度低下を図ることができ、前記レール１１の熱膨張による歪みや変形を防止することができる。
ところで、前記レール１１上に沿って配置される複数の前記発電装置Ｘを備えてなり、該発電装置Ｘ各々における前記熱電変換部６０の出力配線６９、７０が延設されて電気的に直列又は並列に接続されたレール用発電システムを本考案として捉えることもできる。このレール用発電システムでは、一つの前記発電装置Ｘでは得られない電圧又は電流を得ることができ、その用途が広がる。
また、前記発電装置Ｘが、前記枕木１２各々の間のバラストを一部排除した位置に設けられる場合について説明したが、該枕木１２に凹部を形成しておき、該凹部に前記発電装置Ｘを内蔵することも考えられる。この場合、前記低温側伝熱板３１の放熱面３１ａは前記枕木１２又は外気に接することとなる。
さらに、本考案は、コンクリート製の軌道スラブ上にレールを配置する所謂スラブ軌道の線路設備にも適用可能である。具体的に、前記スラブ軌道の線路設備では、レールの支持及び位置決めを担う位置決めボスが所定間隔で設けられ、レールと軌道スラブとの間に間隙が形成される。そこで、前記発電装置Ｘの前記高温側伝熱板２１の吸熱面２１ａをそのレールの下面に接合して該レールと軌道スラブとの間に配置することが考えられる。この場合、前記発電装置Ｘでは、レールの熱と外気との間の温度差により発電することができ、該レールの温度低下を図ることができる。
As described above, according to the power generation device X, power can be generated by thermoelectric conversion by effectively using the thermal energy of the rail 11 heated by sunlight. Further, according to the power generation device X, the heat energy of the rail 11 is converted into electric energy, so that the temperature of the rail 11 can be reduced, and distortion and deformation due to thermal expansion of the rail 11 are prevented. be able to.
By the way, a plurality of the power generation devices X arranged along the rail 11 are provided, and output wirings 69 and 70 of the thermoelectric converter 60 in each of the power generation devices X are extended and electrically connected in series or A rail power generation system connected in parallel can also be regarded as the present invention. In this rail power generation system, it is possible to obtain a voltage or current that cannot be obtained by one power generation device X, and the application is expanded.
Moreover, although the case where the said power generation apparatus X was provided in the position which excluded the ballast between each said sleeper 12 partially was demonstrated, the recessed part was formed in this sleeper 12, and the said power generation apparatus X was set in this recessed part It is also possible to incorporate it. In this case, the heat radiating surface 31a of the low temperature side heat transfer plate 31 is in contact with the sleepers 12 or the outside air.
Furthermore, the present invention is also applicable to a so-called slab track line facility in which rails are arranged on a concrete track slab. Specifically, in the rail facility for the slab track, positioning bosses for supporting and positioning the rail are provided at predetermined intervals, and a gap is formed between the rail and the track slab. Therefore, it is conceivable that the heat absorbing surface 21a of the high temperature side heat transfer plate 21 of the power generator X is joined to the lower surface of the rail and disposed between the rail and the track slab. In this case, the power generation device X can generate power due to a temperature difference between the heat of the rail and the outside air, and can reduce the temperature of the rail.
（第２の実施形態）
ここに、図５は、本考案の第２の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ１を説明するための図である。なお、図１〜図４に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
図５に示すように、本考案の第２の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ１は、前記レール用発電装置Ｘの構成要素に加えて、高温側伝熱板２１１及び弾性部材２２１を備えている。なお、前記高温側伝熱板２１１は、前記高温側伝熱板２１と平行に配置されている。
前記高温側伝熱板２１１は、前記レール１１に接合される吸熱面２１１ａを有しており、熱伝導性の高い例えばアルミニウムやセラミック、銅、これらの合金などの金属板である。もちろん、前記高温側伝熱板２１１は熱伝導可能なものであればこれらに限らない。
また、前記弾性部材２２１は、前記レール１１と前記熱電変換部６０との間に介在し、前記レール１１から作用する圧力を吸収する金属製のコイルバネである。具体的に、前記弾性部材２２１は、前記高温側伝熱板２１１の内面２１１ｂと前記高温側伝熱板２１の吸熱面２１ａとの間に挟持されている。これにより、前記高温側伝熱板２１１と前記高温側伝熱板２１とは前記弾性部材２２１を介して熱結合されている。従って、前記レール１１からの熱は、前記高温側伝熱板２１１、前記弾性部材２２１、前記高温側伝熱板２１を介して前記熱電変換部６０に伝達される。ここに、係る構成では、前記高温側伝熱板２１、２１１及び前記弾性部材２２１が高温側伝熱部の一例である。即ち、前記弾性部材２２１は前記高温側伝熱部を兼ねるものである。
このように構成された前記レール用発電装置Ｙ１では、前記レール１１上を電車等が走行する際に前記レール１１から前記熱電変換部６０に伝達される衝撃又は振動が前記弾性部材２２１で抑制されるため、該熱電変換部６０の故障及び破損を防止することができる。なお、前記弾性部材２２１はコイルバネに限らず、振動を吸収する弾性を有するものであれば、板バネ、ゴム又はスポンジ等であってもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a view for explaining a rail power generation apparatus Y1 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIGS. 1-4, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 5, the rail power generation device Y <b> 1 according to the second embodiment of the present invention includes a high temperature side heat transfer plate 211 and an elastic member 221 in addition to the components of the rail power generation device X. Yes. The high temperature side heat transfer plate 211 is disposed in parallel with the high temperature side heat transfer plate 21.
The high temperature side heat transfer plate 211 has a heat absorption surface 211a joined to the rail 11, and is a metal plate such as aluminum, ceramic, copper, or an alloy thereof having high thermal conductivity. Of course, the high temperature side heat transfer plate 211 is not limited to this as long as it can conduct heat.
The elastic member 221 is a metal coil spring that is interposed between the rail 11 and the thermoelectric conversion unit 60 and absorbs pressure applied from the rail 11. Specifically, the elastic member 221 is sandwiched between the inner surface 211 b of the high temperature side heat transfer plate 211 and the heat absorption surface 21 a of the high temperature side heat transfer plate 21. Thereby, the high temperature side heat transfer plate 211 and the high temperature side heat transfer plate 21 are thermally coupled via the elastic member 221. Therefore, the heat from the rail 11 is transmitted to the thermoelectric conversion unit 60 through the high temperature side heat transfer plate 211, the elastic member 221, and the high temperature side heat transfer plate 21. In this configuration, the high temperature side heat transfer plates 21 and 211 and the elastic member 221 are an example of a high temperature side heat transfer unit. That is, the elastic member 221 also serves as the high temperature side heat transfer section.
In the rail power generation device Y <b> 1 configured in this manner, the elastic member 221 suppresses an impact or vibration transmitted from the rail 11 to the thermoelectric conversion unit 60 when a train or the like travels on the rail 11. Therefore, failure and breakage of the thermoelectric converter 60 can be prevented. The elastic member 221 is not limited to a coil spring, and may be a leaf spring, rubber, sponge, or the like as long as it has elasticity to absorb vibration.
（第３の実施形態）
ここに、図６は、本考案の第３の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ２を説明するための図である。なお、図１〜図４に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように、前記レール用発電装置Ｙ２は、前記レール用発電装置Ｘの前記高温側伝熱板２１に代えて、該高温側伝熱板２１よりも十分な厚み（例えば５ｃｍ〜１０ｃｍ程度）を有する高温側伝熱部２１２を備えている。前記高温側伝熱部２１２は、熱伝導性の高い例えばアルミニウムやセラミック、銅、これらの合金などの金属製のブロックである。そして、前記高温側伝熱部２１２は、前記高温側伝熱板２１と同様に前記レール１１に接合される吸熱面２１２ａを有しており、内面２１２ｂが前記熱電変換部６０の基板６１に接合されている。
このように構成された前記レール用発電装置Ｙ２では、前記高温側伝熱部２１２が変形に強い構造となる。従って、前記レール１１からの伝達圧力又は前記レール用発電装置Ｙ２の経年劣化などに起因する前記高温側伝熱部２１２の反りなどの変形が防止され、該高温側伝熱部２１２と前記レール１１との接触面積(熱結合面積)の減少を防止することができる。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a view for explaining a rail power generation apparatus Y2 according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIGS. 1-4, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 6, the rail power generation device Y <b> 2 has a sufficient thickness (for example, 5 cm to 10 cm) than the high temperature side heat transfer plate 21 instead of the high temperature side heat transfer plate 21 of the rail power generation device X. High temperature side heat transfer section 212 having a degree). The high temperature side heat transfer section 212 is a metal block such as aluminum, ceramic, copper, or an alloy thereof having high thermal conductivity. And the said high temperature side heat-transfer part 212 has the heat absorption surface 212a joined to the said rail 11 similarly to the said high temperature side heat-transfer board 21, and the inner surface 212b is joined to the board | substrate 61 of the said thermoelectric conversion part 60. Has been.
In the rail power generator Y2 configured in this way, the high temperature side heat transfer section 212 has a structure that is resistant to deformation. Therefore, deformation such as warping of the high temperature side heat transfer section 212 due to the transfer pressure from the rail 11 or aging degradation of the rail power generator Y2 is prevented, and the high temperature side heat transfer section 212 and the rail 11 are prevented. Can be prevented from decreasing in contact area (thermal coupling area).
（第４の実施形態）
ここに、図７は、本考案の第４の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ３を説明するための断面模式図である。なお、図１〜図４に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
前記レール用発電装置Ｙ３は、高温側伝熱棒２１３、低温側伝熱棒３１１、前記熱電変換部６０、前記蓄電回路７２、及びカバー部材４１１などを備えている。なお、前記蓄電回路７２は、前記レール用発電装置Ｙ３の外部に配置されてもよい。
前記高温側伝熱棒２１３及び前記低温側伝熱棒３１１各々は、熱伝導率の高いアルミやセラミック等で成型された長尺状の部材である。なお、前記高温側伝熱棒２１３及び前記低温側伝熱棒３１１各々は、コンクリートや石、熱伝導率の高いゴムなどの絶縁体であってもよい。また、前記高温側伝熱棒２１３に代えて前記高温側伝熱板２１（図２参照）を用いる構成であってもよい。
前記カバー部材４１１は、中空円柱状又は中空立方体状の筐体であって、例えばプラスチック樹脂などの絶縁体で成型されたものである。前記レール用発電装置Ｙ３では、前記カバー部材４１１により前記高温側伝熱棒２１３、前記熱電変換部６０、及び前記蓄電回路７２等への雨水などの浸入が防止される。
ところで、前記カバー部材４１１の上面及び下面には円形又は矩形の開口４１１ａ、４１１ｂが形成されている。また、前記カバー部材４１１には、前記蓄電回路７２から電力を取り出す配線を外部に引き出すための開口４１１ｃも形成されている。なお、前記開口４１１ｃには外部配線４１１ｄを前記蓄電回路７２に接続するためのコネクタが設けられる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a rail power generator Y3 according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIGS. 1-4, and the description is abbreviate | omitted.
The rail power generation device Y3 includes a high temperature side heat transfer rod 213, a low temperature side heat transfer rod 311, the thermoelectric converter 60, the power storage circuit 72, a cover member 411, and the like. The power storage circuit 72 may be disposed outside the rail power generation device Y3.
Each of the high temperature side heat transfer rod 213 and the low temperature side heat transfer rod 311 is a long member formed of aluminum, ceramic or the like having high thermal conductivity. Note that each of the high temperature side heat transfer rod 213 and the low temperature side heat transfer rod 311 may be an insulator such as concrete, stone, or rubber having high thermal conductivity. Moreover, the structure which uses the said high temperature side heat exchanger plate 21 (refer FIG. 2) instead of the said high temperature side heat transfer rod 213 may be sufficient.
The cover member 411 is a hollow cylindrical or hollow cubic housing, and is formed of an insulator such as plastic resin. In the rail power generation device Y3, the cover member 411 prevents rainwater and the like from entering the high temperature side heat transfer rod 213, the thermoelectric conversion unit 60, the power storage circuit 72, and the like.
Incidentally, circular or rectangular openings 411a and 411b are formed on the upper and lower surfaces of the cover member 411. Further, the cover member 411 is also formed with an opening 411c for drawing out a wiring for taking out electric power from the power storage circuit 72 to the outside. The opening 411c is provided with a connector for connecting the external wiring 411d to the power storage circuit 72.
前記高温側伝熱棒２１３は、前記カバー部材４１１の開口４１１ａを通じて前記レール１１の底面に接触している。なお、前記高温側伝熱棒２１３がフランジ等を介して前記レール１１の底面にボルトの螺着によって接合される構成や前記高温側伝熱棒２１３が前記レール１１の底面に溶接される構成も考えられる。
また、前記低温側伝熱棒３１１は、前記カバー部材４１１の底面に設けられた開口４１１ｂから下方に突出しており、砕石、砂利、水（井戸水など）又は土が存在する地面内部に埋設されている。前記低温側伝熱棒３１１は、地面の内部に向けて地中数メートル（例えば５ｍ〜３０ｍ程度）の位置まで埋設された長尺状の部材である。これにより、前記低温側伝熱棒３１１は、地面内部の砕石、砂利、水又は土に接して熱結合される。
また、前記低温側伝熱棒３１１は、例えば図７に示すフランジ部材３１１ｂにより前記カバー部材４１１の底面に固定される。なお、前記開口４１１ｂの縁部には前記低温側伝熱棒３１１及び前記カバー部材４１１の隙間を埋めるシール部材が設けられる。
そして、前記高温側伝熱棒２１３及び前記低温側伝熱棒３１１各々は、フランジ部材２１３ａ及び３１１ａを介して前記熱電変換部６０の前記基板６１、６２各々にボルトの螺着によって接合されている。これにより、前記高温側伝熱棒２１３は、一端が前記レール１１の底面に熱結合され、他端が前記熱電変換部６０の基板６１に熱結合される。一方、前記低温側伝熱棒３１１は、一端が前記熱電変換部６０の基板６２に熱結合され、他端が地中の砕石、砂利、水又は土に熱結合される。
従って、前記レール用発電装置Ｙ３では、前記熱電変換部６０により前記レール１１の温度と地中の砕石、砂利、水又は土との温度差に応じた発電を行うことができる。特に日本における夏期のように前記レール１１が高温（例えば６０℃程度）になる場合でも地中温度は安定的に低い温度（例えば１５℃〜１８℃程度）に維持されるため自然に温度差を生じさせることができる。
The high temperature side heat transfer rod 213 is in contact with the bottom surface of the rail 11 through the opening 411 a of the cover member 411. The high temperature side heat transfer rod 213 is joined to the bottom surface of the rail 11 via a flange or the like by screwing bolts, or the high temperature side heat transfer rod 213 is welded to the bottom surface of the rail 11. Conceivable.
The low temperature side heat transfer rod 311 protrudes downward from an opening 411b provided on the bottom surface of the cover member 411, and is embedded in the ground where crushed stone, gravel, water (well water, etc.) or soil exists. Yes. The low temperature side heat transfer rod 311 is a long member embedded to the position of several meters underground (for example, about 5 m to 30 m) toward the inside of the ground. Accordingly, the low temperature side heat transfer rod 311 is thermally coupled in contact with the crushed stone, gravel, water or soil inside the ground.
Moreover, the said low temperature side heat-transfer rod 311 is fixed to the bottom face of the said cover member 411 by the flange member 311b shown, for example in FIG. A seal member is provided at the edge of the opening 411b to fill a gap between the low temperature side heat transfer rod 311 and the cover member 411.
The high temperature side heat transfer rod 213 and the low temperature side heat transfer rod 311 are respectively joined to the substrates 61 and 62 of the thermoelectric converter 60 by screwing bolts via flange members 213a and 311a. . Accordingly, one end of the high temperature side heat transfer rod 213 is thermally coupled to the bottom surface of the rail 11, and the other end is thermally coupled to the substrate 61 of the thermoelectric conversion unit 60. On the other hand, one end of the low temperature side heat transfer rod 311 is thermally coupled to the substrate 62 of the thermoelectric converter 60, and the other end is thermally coupled to ground crushed stone, gravel, water or soil.
Therefore, in the rail power generation device Y3, the thermoelectric converter 60 can perform power generation according to the temperature difference between the temperature of the rail 11 and ground crushed stone, gravel, water, or soil. In particular, even when the rail 11 becomes hot (for example, about 60 ° C.) as in the summer in Japan, the underground temperature is stably maintained at a low temperature (for example, about 15 ° C. to 18 ° C.). Can be generated.
（第５の実施形態）
ここに、図８は、本考案の第５の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ４を説明するための断面模式図である。なお、図７に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
前記レール用発電装置Ｙ４は、前記高温側伝熱棒２１３、前記低温側伝熱棒３１１、前記熱電変換部６０、前記蓄電回路７２、及びカバー部材４１２などを備えている。前記カバー部材４１２は、上下を逆にして取り付けられた有底中空円筒状の筐体であって、例えばプラスチック樹脂などの絶縁体で成型されたものである。なお、前記カバー部材４１２は、前記レール１１、前記高温側伝熱棒２１３又は前記低温側伝熱棒３１１に固定され、或いは地面で支持される。
また、前記カバー部材４１２には、前記高温側伝熱棒２１３が挿通される開口４１２ａが形成されている。前記高温側伝熱棒２１３の上端部は前記開口４１２ａを通じて前記レール１１の底面に溶接などによって接合されている。このような構成によっても、前記高温側伝熱棒２１３、前記熱電変換部６０、及び前記蓄電回路７２等への雨水などの浸入を前記カバー部材４１２で防止することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a rail power generator Y4 according to a fifth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIG. 7, and the description is abbreviate | omitted.
The rail power generation device Y4 includes the high temperature side heat transfer rod 213, the low temperature side heat transfer rod 311, the thermoelectric conversion unit 60, the power storage circuit 72, a cover member 412, and the like. The cover member 412 is a bottomed hollow cylindrical housing attached upside down, and is formed of an insulator such as plastic resin. The cover member 412 is fixed to the rail 11, the high temperature side heat transfer rod 213, or the low temperature side heat transfer rod 311 or is supported on the ground.
The cover member 412 has an opening 412a through which the high temperature side heat transfer rod 213 is inserted. The upper end of the high temperature side heat transfer rod 213 is joined to the bottom surface of the rail 11 by welding or the like through the opening 412a. Even with such a configuration, the cover member 412 can prevent rainwater and the like from entering the high temperature side heat transfer rod 213, the thermoelectric conversion unit 60, the power storage circuit 72, and the like.
（第６の実施形態）
ここに、図９は、本考案の第６の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ５を説明するための断面模式図である。なお、図７に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
前記レール用発電装置Ｙ５は、前記高温側伝熱棒２１３、低温側伝熱部３１２、３１３、前記熱電変換部６０、前記蓄電回路７２、及び前記カバー部材４１１などを備えている。
前記低温側伝熱部３１２、３１３は、熱伝導率の高いアルミやセラミック等で成型された長尺状の板状部材又は棒状部材である。また、前記低温側伝熱部３１２、３１３各々は、前記カバー部材４１１内に収容される放熱部３１２ａ、３１３ａと、地中に埋設される放熱部３１２ｂ、３１３ｂとを有している。前記放熱部３１２ａ、３１３a各々はアルミニウム製、セラミック製又は銅製の複数のフィンを有しており、ヒートシンクとして機能する。
このように構成された前記レール用発電装置Ｙ５では、前記レール１１の振動時などに生じる前記放熱部３１２ａ、３１３ａ周辺の空気の流れを利用して、前記低温側伝熱部３１２、３１３を低温状態に維持し、前記熱電変換部６０の表裏面における温度差を維持することができる。なお、前記カバー部材４１１に通風口などを設けておくことも考えられる。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a rail power generator Y5 according to a sixth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIG. 7, and the description is abbreviate | omitted.
The rail power generator Y5 includes the high temperature side heat transfer rod 213, the low temperature side heat transfer units 312, 313, the thermoelectric conversion unit 60, the power storage circuit 72, the cover member 411, and the like.
The low temperature side heat transfer portions 312 and 313 are long plate-like members or rod-like members formed of aluminum, ceramic, or the like having high thermal conductivity. Further, each of the low temperature side heat transfer parts 312 and 313 includes heat radiation parts 312a and 313a accommodated in the cover member 411 and heat radiation parts 312b and 313b embedded in the ground. Each of the heat radiating portions 312a and 313a has a plurality of fins made of aluminum, ceramic or copper, and functions as a heat sink.
In the rail power generation device Y5 configured as described above, the low-temperature side heat transfer units 312 and 313 are cooled at a low temperature by using the air flow around the heat radiation units 312a and 313a generated when the rail 11 vibrates. The temperature difference between the front and back surfaces of the thermoelectric converter 60 can be maintained. It is also conceivable to provide a vent hole or the like in the cover member 411.
（第７の実施形態）
ここに、図１０は、本考案の第７の実施形態に係るレール用発電装置Ｙ６を説明するための断面模式図である。なお、図７に示した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
前記レール用発電装置Ｙ６は、前記高温側伝熱棒２１３、前記熱電変換部６０、前記蓄電回路７２、及び前記カバー部材４１１、低温側伝熱棒３１４、放熱器３１４ａ、３１４ｂなどを備えている。
前記低温側伝熱棒３１４は、例えば熱伝導率の高いアルミやセラミック等で成型された断面矩形上の長尺状部材である。そして、前記放熱器３１４ａ、３１４ｂは、前記低温側伝熱棒３１４の外周面に接合され、該低温側伝熱棒３１４の放熱効率を高めるヒートシンクである。このように構成された前記レール用発電装置Ｙ６では、前記レール１１の振動時などに生じる前記放熱部３１４ａ、３１４ｂ周辺の空気の流れを利用して、前記低温側伝熱棒３１４を低温状態に維持し、前記熱電変換部６０の表裏面における温度差を維持することができる。なお、前記カバー部材４１１に通風口などを設けておくことも考えられる。
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the rail power generator Y6 according to the seventh embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component shown in FIG. 7, and the description is abbreviate | omitted.
The rail power generation device Y6 includes the high temperature side heat transfer rod 213, the thermoelectric converter 60, the power storage circuit 72, the cover member 411, the low temperature side heat transfer rod 314, the radiators 314a and 314b, and the like. .
The low temperature side heat transfer rod 314 is a long member having a rectangular cross section formed of, for example, aluminum or ceramic having high thermal conductivity. The radiators 314 a and 314 b are heat sinks that are joined to the outer peripheral surface of the low temperature side heat transfer rod 314 and increase the heat dissipation efficiency of the low temperature side heat transfer rod 314. In the rail power generator Y6 configured in this way, the low-temperature side heat transfer rod 314 is brought into a low-temperature state by using the air flow around the heat dissipating portions 314a and 314b generated when the rail 11 vibrates. The temperature difference between the front and back surfaces of the thermoelectric converter 60 can be maintained. It is also conceivable to provide a vent hole or the like in the cover member 411.
１１：線路
１２：枕木
２１：高温側伝熱板（高温側伝熱部の一例）
３１：低温側伝熱板（低温側伝熱部の一例）
４１、４２：カバー片
５１：放熱器
６０：熱電変換部
６１、６２：基板
６３：Ｎ型熱電素子
６４：Ｐ型熱電素子
６５〜６８：電極
６９、７０：出力配線
７１：弾性部材
７２：蓄電回路
２１１：高温側伝熱棒（高温側伝熱部の一例）
２１３ａ：フランジ部材
３１１：低温側伝熱棒（低温側伝熱部の一例）
３１１ａ、３１１ｂ：フランジ部材
４１１、４１２：カバー部材
４１１ａ〜４１１ｃ：開口
Ｘ、Ｙ１〜Ｙ６ ：レール用発電装置
11: Track 12: Sleeper 21: High temperature side heat transfer plate (example of high temperature side heat transfer section)
31: Low temperature side heat transfer plate (an example of a low temperature side heat transfer section)
41, 42: cover piece 51: radiator 60: thermoelectric converter 61, 62: substrate 63: N-type thermoelectric element 64: P-type thermoelectric elements 65-68: electrodes 69, 70: output wiring 71: elastic member 72: power storage Circuit 211: High temperature side heat transfer rod (example of high temperature side heat transfer section)
213a: Flange member 311: Low temperature side heat transfer rod (an example of a low temperature side heat transfer portion)
311a, 311b: flange members 411, 412: cover members 411a to 411c: openings X, Y1 to Y6: power generator for rail
Claims (8)
前記弾性部材が、前記二枚の板状部材の間に介在するものである請求項３に記載のレール用発電装置。 The high temperature side heat transfer part has two plate-like members arranged in parallel,
The rail power generator according to claim 3, wherein the elastic member is interposed between the two plate-like members.
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Cited By (4)
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2011
- 2011-07-29 JP JP2011004431U patent/JP3171039U/en not_active Expired - Lifetime
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