(57)【要約】  コンベアベルトのエネルギー獲得装置およびエネルギー貯蔵装置、およびそれら装置をモジュール式ベルト連結具に一体的に成形する方法および、共振を合わせることによりエネルギーの獲得を強化する方法。圧電材料、電気活性ポリマー、熱電発電機、ＲＦ受信機、光起電力装置、線状誘導性発電機、および誘導性変圧器結合回路が、エネルギーを獲得してベルト搭載装置に電力を供給するために使用される。【選択図】図１
2013544219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト本体と、
前記ベルト本体の中にまたはその上に配置されたエネルギー獲得装置と、
前記ベルト本体の中にまたはその上に配置され、前記エネルギー獲得装置によって獲得されたエネルギーを貯蔵するために前記エネルギー獲得装置に結合されたエネルギー貯蔵装置と、
前記ベルト本体の中にまたはその上に配置され、前記エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーによって電力を供給される電気装置と、
を含むことを特徴とするコンベアベルト。
【請求項２】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記電気装置が、センサー測定を行うセンサーおよび送信機を含み、前記送信機がセンサー測定値を遠隔的に送信することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項３】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置が、圧電装置、静電装置、熱電発電機、電気活性ポリマー装置、誘導結合装置、無線周波受信機、および光起電力装置からなる群から選択されることを特徴とするコンベアベルト。
【請求項４】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置がベルトの振動からエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項５】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置がベルトの歪みからエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項６】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置が前記コンベアベルトと周囲環境との間の温度勾配からエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項７】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置が、外部電源から誘導結合されたエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項８】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置が、外部無線周波源からエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項９】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー獲得装置が、外部放射線源からエネルギーを獲得することを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１０】
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記エネルギー貯蔵装置がコンデンサであることを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１１】
請求項１に記載のコンベアベルトがさらに、前記センサーに対する前記電圧を調整するために、前記エネルギー貯蔵装置および前記センサーに電気的に接続された電圧調整器を含むことを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１２】
外側表面および内側中心部を有するベルト本体と、
前記ベルト本体に接続され、前記内側中心部と前記外側表面の外側の周囲環境との間の温度差を測定し、前記温度差に比例した電圧を生成するように配置された熱電発電機と、
を含むことを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンベアベルトがさらに、前記熱電発電機に接続された貯蔵要素を含み、前記電圧が前記貯蔵要素に充電されることを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１４】
請求項１２に記載のコンベアベルトにおいて、前記熱電発電機が、熱電対蓄電池を形成するように、ある配列で直列におよび並列に接続された複数の熱電対を含むことを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１５】
請求項１２に記載のコンベアベルトにおいて、前記内側中心部が、ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１ポリマー材料から作製され、前記外側表面が、前記熱電発電機のため、前記第１ポリマー材料とｐ−ｎ接合を形成するために前記第１ポリマー材料と反対にドープされた導電性の第２ポリマー材料から作製されることを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１６】
請求項１２に記載のコンベアベルトにおいて、前記ベルト本体が、ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１ポリマー材料から作製された第１層と、前記第１層に堆積された第２層とを含み、前記第２層が、前記熱電発電機のため、前記第１ポリマー材料とｐ−ｎ接合を形成するために前記第１ポリマー材料と反対にドープされた導電性の第２ポリマー材料から作製されることを特徴とするコンベアベルト。
【請求項１７】
ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１材料を、コンベアベルトモジュールの形状のキャビティを有する金型に注入し、前記金型を外側から内側へ満たし、内側空隙の周囲の外側材料を形成するステップと、
続いて前記第１材料と反対にドープされた導電性の第２材料を前記金型に注入して前記空隙を満たし、内側材料と、前記内側材料と前記外側材料の界面のｐ−ｎ接合とを形成するステップと、
熱および圧力を前記金型に加え、コンベアベルトモジュールを形成するステップと、
前記内側材料との電気接続部に電極を取り付けるステップと、
を含むことを特徴とする、コンベアベルトモジュールの中にｐ−ｎ接合を射出成形する方法。
【請求項１８】
ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１材料を、下半分の金型と第１の上半分の金型によってコンベアベルトモジュールの基層の形状に形成されたキャビティを有する金型に注入するステップと、
熱および圧力を前記金型に加え、コンベアベルトモジュールの基部を形成するステップと、
前記第１の上半分の金型を前記下半分の金型から取り外すステップと、
コンベアベルトモジュールの上層の形状に形成されたキャビティを有する第２の上半分の金型を前記下半分の金型の上に閉じて第２の金型を形成するステップと、
前記第１材料と反対にドープされた導電性の第２材料を、前記第２の上半分の金型内のキャビティに注入するステップと、
熱および圧力を前記第２の金型に加え、前記基層と上層を同時成形し、前記基層と前記上層の界面のｐ−ｎ接合を形成するステップと、
を含むことを特徴とする、コンベアベルトモジュールの中にｐ−ｎ接合を同時成形する方法。
【請求項１９】
非導電性材料をコンベアベルトモジュールの金型内のキャビティに注入して、第１内側空隙を囲む内側表面を有する外側絶縁層を形成するステップと、
導電性材料を前記第１内側空隙に注入して、前記外側絶縁層の前記内側表面をコーティングしかつより小さい第２内側空隙を閉じ込める導電層を形成するステップと、
誘電材料を前記第２内側空隙に注入して、前記導電層をコーティングし、前記第２内側空隙より小さい第３内側空隙を閉じ込める誘電層を形成するステップと、
前記第３内側空隙を満たすように前記導電性材料を注入して、前記コンベアベルトモジュールの内側に導電板を形成するステップであって、前記導電板が前記誘電層によって前記導電板から分離された前記導電層とともにコンデンサを形成するステップと、
熱および圧力を前記金型に加え、前記コンデンサが埋め込まれたコンベアベルトモジュールを形成するステップと、
を含むことを特徴とする、埋め込まれたコンデンサを有する射出成形されたコンベアベルトモジュールを作製する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、さらに、第１電極の第１端部を前記導電層に接続し、第２電極の第１端部を前記導電板に接続するステップと、前記第１および第２電極の反対側の第２端部を前記外側絶縁層を通して延在させるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
連結コンベアベルト内の装置に電力を供給するためにエネルギーの獲得を強化する方法において、
運搬経路に沿って前進し、戻り経路に沿って戻り、ベルト振動に対する周波数応答を有する振動に敏感なエネルギー獲得装置を有する連結コンベアベルトを含むコンベアシステムを作動するステップであって、前記周波数応答が共振周波数においてピークを有し、前記共振周波数の周辺に帯域を有するステップと、
前記コンベアシステムの作動パラメータによって生じる前記ベルト振動の周波数スペクトルを前記エネルギー獲得装置の周波数応答と一致させ、より多くの振動エネルギーを前記エネルギー獲得装置に結合するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記一致が前記エネルギー獲得装置の前記周波数応答の前記共振周波数を調整することによって達成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、前記一致が前記連結コンベアベルトの作動パラメータを調整することによって達成されることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法において、前記作動パラメータが前記連結コンベアベルトの速度であることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載の方法において、前記作動パラメータが、前記戻り経路に沿って互いに間隔を空けて配置された一対の戻り経路支持部材の間に形成される懸垂部における前記連結コンベアベルトの懸垂部の共振であることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記懸垂部の共振が、前記連結コンベアベルトのピッチ、前記連結コンベアベルトの重量、前記連結コンベアベルトのばね定数、前記戻り経路における前記懸垂部の深さ、および前記戻り経路支持部材間の距離、の少なくとも１つを変更することによって調整されることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法において、前記懸垂部の共振が前記連結コンベアベルトの速度を調整することによって調整されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１に記載の方法において、前記作動パラメータが、前記運搬経路に沿った前記連結コンベアベルトのサージングの共振であることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、前記サージングの共振が、前記連結コンベアベルトのピッチ、および前記連結コンベアベルトのばね定数、の少なくとも１つを変更することによって調整されることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法において、前記サージングの共振が、前記連結コンベアベルトの速度を調整することによって調整されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２１に記載の方法がさらに、低減された数の駆動歯を有する駆動スプロケットを使用することによってコーダルアクションを増大することによって前記ベルト振動の振幅を増大するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２１に記載の方法において、前記エネルギー獲得装置が圧電材料を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２１に記載の方法において、前記エネルギー獲得装置が、静電容量がベルトの振動により変化するバラクターを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は概して動力駆動式コンベアに関し、詳細には周辺源から獲得されたエネルギーにより電力供給される搭載装置を有する計装コンベアベルトに関する。
【０００２】
センサー、表示器、送信機、受信機、およびその他の電気装置および電気機械装置が、以前より頻繁にコンベアベルトに導入されている。これら装置のほとんどは、作動するために電力を必要とする。同じくベルトに導入されている個体電池または蓄電池が、装置に電力を供給する。しかし、蓄電池は周期的な監視を必要とし、最終的には新しい取替品を導入するために人間の手による介入を必要とする。
【発明の概要】
【０００３】
この欠点は本発明の特徴を具現化するコンベアベルトによって克服される。そのようなコンベアベルトはベルト本体を含み、エネルギー獲得装置がベルト本体の中にまたはその上に配置されている。エネルギー獲得装置に結合されたコンデンサまたは蓄電池などのエネルギー貯蔵装置が、エネルギー獲得装置によって獲得されたエネルギーを貯蔵する。ベルト本体の中にまたはその上に配置されたセンサーおよび送信機などの電気装置は、エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーによって電力を供給される。
【０００４】
本発明の特徴を具現化するコンベアベルトの別の形態は、外側表面と内側中心部を有するベルト本体を含む。ベルト本体に接続された熱電発電機が、内側中心部と外側表面の外側の周囲環境との間の温度差を測定するように、および温度差に比例する電圧を生成するように配置される。
【０００５】
本発明の別の態様において、ｐ−ｎ接合を有するコンベアベルトモジュールを射出成形する方法は、（ａ）ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１材料を、コンベアベルトモジュールの形状のキャビティを有する金型に注入し、金型を外側から内側へ満たし、内側空隙の周囲の外側材料を形成するステップと、（ｂ）続いて第１材料と反対にドープされた導電性の第２材料を金型に注入して空隙を満たし、内側材料と、内側材料と外側材料の界面のｐ−ｎ接合とを形成するステップと、（ｃ）熱および圧力を金型に加え、コンベアベルトモジュールを形成するステップと、（ｄ）内側材料との電気接続部に電極を取り付けるステップと、を含む。
【０００６】
本発明のさらに別の態様において、ｐ−ｎ接合を有するコンベアベルトモジュールを同時成形する方法は、（ａ）ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１材料を、下半分の金型と第１の上半分の金型によってコンベアベルトモジュールの基層の形状に形成されたキャビティを有する第１の金型に注入するステップと、（ｂ）熱および圧力を第１の金型に加え、コンベアベルトモジュールの基部を形成するステップと、（ｃ）第１の上半分の金型を下半分の金型から取り外すステップと、（ｄ）コンベアベルトモジュールの上層の形状に形成されたキャビティを有する第２の上半分の金型を下半分の金型の上に閉じて第２の金型を形成するステップと、（ｅ）第１材料と反対にドープされた導電性の第２材料を、第２の上半分の金型内のキャビティに注入するステップと、（ｆ）熱および圧力を第２の金型に加え、基層とその上の上層を同時成形し、基層と上層の界面のｐ−ｎ接合を形成するステップと、を含む。
【０００７】
本発明の別の態様において、埋め込まれたコンデンサを有する射出成形されたコンベアベルトモジュールを作製する方法は、（ａ）非導電性材料をコンベアベルトモジュールの金型内のキャビティに注入して、内側表面が第１内側空隙を囲む外側絶縁層を形成するステップと、（ｂ）導電性材料を第１内側空隙に注入して、外側絶縁層の内側表面をコーティングしかつより小さい第２内側空隙を閉じ込める導電層を形成するステップと、（ｃ）誘電材料を第２内側空隙に注入して、導電層をコーティングし、第２内側空隙より小さい第３内側空隙を閉じ込める誘電層を形成するステップと、（ｄ）第３内側空隙を満たすように導電性材料を注入して、コンベアベルトモジュールの内側に導電板を形成するステップであって、導電板が誘電層によって導電板から分離された導電層とともにコンデンサを形成するステップと、（ｆ）熱および圧力を金型に加え、コンデンサが埋め込まれたコンベアベルトモジュールを形成するステップと、を含む。
【０００８】
および本発明のさらに別の態様において、連結コンベアベルト内の装置に電力を供給するためにエネルギーの獲得を強化する方法は、（ａ）ベルト振動に対する周波数応答を有する振動に敏感なエネルギー獲得装置を有する前進式連結コンベアベルトを含むコンベアシステムを作動するステップであって、周波数応答が共振周波数においてピークを有し、共振周波数の周辺に帯域を有するステップと、（ｂ）コンベアシステムの作動パラメータによって生じるベルト振動の周波数スペクトルをエネルギー獲得装置の周波数応答と一致させ、より多くの振動エネルギーをエネルギー獲得装置に結合するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のこれら特徴および態様、ならびにその利点は、以下の説明、添付の請求項、および添付の図面を参照することによって理解が深まる。
【００１０】
【図１】図１は、本発明の特徴を具現化する計装コンベアベルトを有するコンベアシステムの等角図である。
【図２】図２は、図１のコンベアベルトの計装部分のブロック図である。
【図３】図３は、振動エネルギーに敏感な圧電式エネルギー獲得装置を有する図１のようなコンベアベルトの側面図である。
【図４】図４は、熱電発電機を有する図１のようなコンベアベルトのコンベアベルトモジュールの等角図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１のようなコンベアベルトに有用なモジュール式コンベアベルト連結具に歪み発生器として埋め込まれた圧電装置の側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１のようなコンベアベルトに有用なモジュール式コンベアベルト連結具に歪み発生器として埋め込まれた圧電装置の側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図１のようなコンベアベルトに有用なモジュール式コンベアベルト連結具に歪み発生器として埋め込まれた圧電装置の側面図である。
【図６】図６は、図１のようなコンベアベルトで使用するためのｐ−ｎ熱電対接合を有するモジュール式コンベアベルト連結具を射出成形するための金型の側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図１のようなコンベアベルトで使用するためのｐ−ｎ熱電対接合を有するモジュール式コンベアベルト連結具を同時成形する成形プロセスの側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図１のようなコンベアベルトで使用するためのｐ−ｎ熱電対接合を有するモジュール式コンベアベルト連結具を同時成形する成形プロセスの側面図である。
【図８】図８は、線形発電機を有する図１のようなコンベアベルトの一部の側面図である。
【図９】図９は、誘導結合式発電機を有する図１のようなコンベアベルトの一部の側面図である。
【図１０】図１０は、無線周波エネルギー獲得装置を有する図１のようなコンベアベルトの一部の側面図である。
【図１１】図１１は、光起電力エネルギー獲得装置を有する図１のようなコンベアベルトの一部の側面図である。
【図１２】図１２は、図１のようなコンベアベルトで有用な埋め込まれたエネルギー貯蔵コンデンサを有する射出成形されたモジュール式ベルト結合具の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の特徴を具現化するコンベアシステムの１つの形態が図１および３に示される。コンベアは、この例では運搬経路１２に支持されるコンベアベルト１０として示され、物品を、ベルトのエンドレスコンベア経路の運搬経路部分１８に沿って、外側搬送面１６上で搬送方向１４に輸送する。運搬経路の終点で、物品はコンベアベルトから離れるように搬送される。駆動スプロケット２０を回ったあと、コンベアベルト１０は戻り部分１９を辿り、従動スプロケット２１を回って運搬経路部分１８へ戻る。駆動スプロケットおよび従動スプロケットは両方とも回転シャフト２２に取り付けられる。ベルトを搬送方向１４に駆動するために、駆動モータ２４が駆動シャフトに連結される。戻り経路部分１９において、間隔を空けて置かれたローラ２６、２７またはシュー間にベルトを支持して、ローラ間に形成された懸垂部２８のたるみをとるようにする。
【００１２】
図１に示されるように、コンベアベルト１０には機器が取り付けられ、電子部品パッケージ３０がコンベアベルト上にまたはその中に配置されている。電子部品パッケージに含まれているものは、図２に示されるように、エネルギー獲得装置３２、整流器３３、エネルギー貯蔵装置３４、電圧調整器３５、センサー３６、および送信機３８である。センサー３６は、温度、湿度、大気圧、またはその他の局所的状況を検知し得るが、局所的状況の測定を行い、測定値を調整し、データライン４２を介してそれらを演算処理装置４０へ送る。演算処理装置４０は、センサー測定値をバッファーリング、スケーリング、フィルタリング、またはフォーマット化した後、データライン４３を介してそれらを送信機３８へ送る。続いて送信機３８は測定値をアンテナ４４を介して遠隔的に無線式に送信する。センサー、送信機、演算処理装置、および他の補助回路を含む電気装置４５を作動するエネルギーは、コンデンサまたは電池あるいは蓄電池であり得るエネルギー貯蔵装置３４によって、電圧調整器３５を介して、電力線４６で供給される。エネルギー獲得装置３２はコンベアベルトに結合された外部源からエネルギーを集める。集められたエネルギーはエネルギー貯蔵装置を充電するように整流される可変電圧を生成する。エネルギー貯蔵装置は電気装置４５により必要とされるエネルギーを供給する。
【００１３】
機械的な振動はコンベアシステムの至る所に存在する。多くの産業的利用において、コンベアが作動する周囲は振動している。コンベア自体の中は、駆動スプロケットの多角形状に起因する脈動（ｃｈｏｒｄａｌ  ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）、戻り部分の懸垂部の振動、およびベルトのサージングによる脈動が全てコンベアベルト全体に伝えられる。これらは、コンベアベルトに埋め込まれた電気装置または電気機械装置に電力を供給するために獲得可能な振動エネルギーの種類のほんの数例である。圧電装置４８は、図３に示されるようなコンベアベルト内の振動エネルギーを獲得するエネルギー獲得装置として働くように特に適合可能である。圧電装置４８は圧電材料が変形されると電荷を生成する。ベルトの周期的な振動によって圧電装置は変形し、エネルギー貯蔵装置３４を充電するために使用できる電圧を生成する。圧電装置４８は、例えば、石英などの水晶、磁わい材料、または圧電セラミックスから作製可能であり、コンベアベルト１０の中にまたはその上に配置可能である。
【００１４】
振動エネルギーの獲得を強化するための１つの方法は、圧電駆動装置の周波数応答をベルト振動の周波数スペクトルに合わせて、獲得されるエネルギー量を最大化することである。圧電装置の周波数応答は、中央のまたは共振する周波数にピークを有し、装置が特に敏感な狭い周波数範囲に帯域を定めるためにピークの両側で落ち込む。その帯域が、予想されるベルト振動周波数をカバーする圧電装置を選択することによって、エネルギー獲得は強化される。
【００１５】
プーリによって摩擦駆動される平坦なベルトと違い、固定ピッチ式ベルトモジュールまたは連結具の一連の列から構成されたモジュール式プラスチックコンベアベルトは、スプロケットによって積極駆動される。その結果、パワーチェーンのように、モジュール式プラスチックコンベアベルトは、固定ピッチ式ベルトがスプロケットによって駆動される時、コーダルアクション、すなわち多角形運動を受ける。コーダルアクションの周波数は、ベルトピッチに対するベルトの直線速度の比に等しい。振動エネルギー獲得の効果は、圧電装置の共振周波数が、コーダルアクションによって引き起こされるベルトの直線速度の脈動の周波数と等しい場合に増大する。高効率な獲得を達成する１つの方法は、圧電装置の共振周波数を、ベルト振動の周波数とぴったり一致するように合わせるまたは選択することである。別の方法は、例えばベルトの直線速度を調整することによって、振動を圧電装置の共振周波数と一致するように合わせることである。あるいは、より少ない歯を有するより小さな直径のスプロケットを使用することによりコーダルアクションの振幅を増すことによって、獲得に利用可能な振動エネルギーの量を増やすことができる。
【００１６】
図３に示されるように、戻り経路部分１９のコンベアベルト１０の張力は低い。その結果、ベルトは支持ローラ２６、２７間に懸垂部２８を形成する。懸垂部は、ベルトピッチ、懸垂部深さ、ベルト重量、ベルトばね定数、および懸垂部の２つの支持点間の距離、すなわち戻りシューまたはローラ２６、２７間の間隔の関数である共振周波数を有する。ベルト振動の周波数が懸垂部の共振周波数と等しい場合、懸垂部は矢印５０によって示されるように激しく振動する。それゆえ、ベルトは通常、懸垂部の共振周波数において、ベルトに有意な振動周波数を引き起こさない速度で運転される。しかし、より多くの振動エネルギーを獲得可能とするために、懸垂部に共振を引き起こし、より多くのエネルギーを圧電装置に結合するように、ベルト速度または他のベルト変数の１つを調整することができる。
【００１７】
サージングは固定ピッチ式ベルトの共振振動の別の源である。ベルトの共振圧縮および拡張、すなわちサージングは一般的に、矢印５１で示されるような、ベルト経路の運搬経路部分１８で発生する。共振周波数はベルトピッチ、ばね定数、および直線ベルト速度の関数である。これらの量を特定用途向けに調整して共振を引き起こすことによって、エネルギーの獲得は強化される。
【００１８】
振動するベルトの運動エネルギーを獲得する圧電装置の代わりに、静電装置を使用することができる。静電式エネルギー獲得装置は、帯電した可変コンデンサまたはバラクターを含み、その静電容量はベルトの振動に応じて変化する。振動による静電容量の変化により、バラクターのプレートを横切る電圧変化が引き起こされる。変化する電圧によりエネルギー貯蔵装置は充電される。バラクターは、共振して作動するように設計されるが、存在が予想される振動周波数にできる限り近いその共振周波数を有するように選択される。従って、振動の影響を受けやすいバラクターを、コンベアベルト１０の中にまたはその上に配置されるエネルギー獲得装置として使用してもよい。
【００１９】
エネルギー獲得装置のさらに別の形態が図４に示される。熱電発電機（ＴＥＧ）５２が、第１熱交換器５６と第２熱交換器５７との間に挟まれたｐ−ｎ接合を形成する層において、ｐ型ドープした（ｐ型）およびｎ型ドープした（ｎ型）半導体材料５４を含む。ＴＥＧ５２はコンベアベルト１０に埋め込まれており、この際、半導体材料の１つと接触するその第１熱交換器５６は、ベルトが前進するプロセスの温度に曝すために、ベルトの外側表面１６に配置されている。第２熱交換器５７は、他方の半導体材料と接触しており、コンベアベルトの内側中心部に配置される。ゼーベック効果により、温度勾配が半導体材料の２層を横切って確立されると、電圧が生成される。従って、コンベアベルトが、温度が変化するプロセスを通って前進する時、弱い伝導性のベルトの中心部とプロセス温度との間の温度ラグにより、２つの熱交換器５６、５７の間に温度差が確立され、温度差によって、半導体材料に接続された２本のワイヤ５８、５９に電圧チャージが生成される。２本のワイヤは、埋め込まれた電気装置６０に接続される。電気装置６０は、整流器、エネルギー貯蔵装置、および獲得された熱電エネルギーによって電力供給される他のエレクトロニクスを含む。
【００２０】
あるいはＴＥＧは、１つに接続された２本の金属−合金ワイヤ（一方がｐ型、他方がｎ型）を含む熱電対として提供することができる。ワイヤは電気的に直列に、熱的に並列に接続される。一方側が加熱され、他方側が冷却されると、電圧が生成される。可変の電圧は整流され、エネルギー貯蔵装置を充電する。複数のｐ−ｎ接合を直列に、接合の複数の直列を並列に接続して熱電蓄電池を形成することによって、より多くのエネルギーを獲得することができる。従って、ＴＥＧは、プラスチックまたは他の低伝導性ベルトが可変温度に曝される加熱プロセスまたは冷却プロセスで使用されるコンベアベルトにおけるエネルギー獲得に特に効果的である。
【００２１】
図１のコンベアベルト１０が運搬経路１２に沿って物品を搬送する時、ベルトの底部と運搬経路面との間の摩擦係数を介して作用するベルトと物品の重量によってベルト移動に対する抵抗力が生成され、それはベルト張力として現れる。張力は運搬経路の送込み端部から送出端部まで増大する。コンベアベルトは、張力下のベルトの歪みを表す関連ばね定数を有する。ベルトの歪みは低張力のベルト戻り部分１９で弛緩される。図５Ａに示されるように、圧電装置６２がモジュール式コンベアベルト連結具６４に埋め込まれる。連結具を含むベルトが運搬経路に沿って前進する間に歪むと、装置６２の中の圧電材料が歪み、電圧が生成される。他のエネルギー獲得装置による場合のように、電圧は整流され、エネルギー貯蔵装置を充電する。図５Ａのように、ベルト連結具６４の中に成形される代わりに、図５Ｂのように、圧電歪み生成器６２’をモジュール連結具６４’に機械的に結合するか、接合することができる。別の代替法として、図５Ｃのように、圧電繊維６６が、連結具６４’’の射出成形の間、ベースポリマーとともに同時注入される。繊維を整列させ、電圧をエネルギー貯蔵装置に送るように適切な電極６８、６９を取り付けることで、モジュール連結具６４’’は繊維の支持母材として機能する。連結具が歪むと、繊維が歪み、エネルギー貯蔵装置を充電するために使用される電圧を生成する。運搬経路に沿ったベルト張力によって生じる歪みを測定する代わりに、図５Ｂに示されるように、圧電式エネルギー獲得装置を使用して、ベルトモジュールの駆動ポケット７１を押すスプロケット歯７０の駆動力に反応することができる。この例では、駆動ポケット７１に近接して配置された圧電装置６２’’が、スプロケットが矢印７４の方向に回転する時、駆動面７２にかかる歯７０の力に反応する。駆動スプロケットの歯が駆動ポケットと上死点で係合する時に力は最も大きく、モジュール連結具６４’が出口点に向かってスプロケットの周囲を進むにつれ小さくなる。
【００２２】
ＴＥＧは、前述のようにコンベアベルトかモジュール連結具に埋め込まれるまたは取り付けられる別個の装置であることができ、あるいはＴＥＧは、特別に設計されるモジュール連結具として提供することができる。図６は２つの半部７８、７９を含む金型７６を示し、２つの半部は押し付けられるとモジュール式プラスチックベルト連結具を成形するためのキャビティ８０を形成する。まず、ｐ型またはｎ型にドープされた導電性の第１材料が注入口８２を介して金型キャビティ８０に注入される。第１材料はキャビティを外から内へ満たし、内側空隙８６の周りに外側材料コーティング８４を形成する。続いて、第１材料と反対にドープされた導電性の第２材料がキャビティに注入され、内側材料８５として空隙を満たし、第１の外側材料とそれらの界面に沿ってｐ−ｎ接合を形成する。熱と圧力が金型半部に加えられ、コンベアベルトモジュールが成形される。金型半部が分離され、モジュールが取り出された後、電極接続部（不図示）が内側材料８５に形成される。
【００２３】
あるいは、一体ｐ−ｎ接合を有するベルトモジュールを、図７Ａおよび７Ｂに示されるような同時成形プロセスで製造することができる。まず、導電性の第１材料８４が、下半部９２と上半部９３からなる二つ割り金型９０のベースキャビティ８８に注入される。熱と圧力が金型に加えられモジュール基体９４が形成される。金型の上半部９３が取り外され第２の上半部９５で置き換えられ、下半部９２と基体９４の上で閉じられる。第２の上半部９５は基体９４の上面９８にキャビティ別室９６を有する。導電性の第２材料８５がキャビティ別室９６に注入されてそこを満たす。熱と圧力が閉じられた金型半部に加えられ、上層９９とその下の反対にドープされた基層９４を形成する。２層間の界面はｐ−ｎ接合を形成する。電極は第２製造工程で取り付けることができる。そのようにして、ＴＥＧとして作動する一体成形ｐ−ｎ接合を備えたベルトモジュールを、これら射出成形プロセスのどちらかによって作製することができる。
【００２４】
図８は、ベルトの直線運動からエネルギーを集める線形発電機を用いたエネルギーの獲得を示す。コンベアベルト１０２を横断する固定された磁界１００が、電磁石または永久磁石１０４によって、ベルト搬送経路の１つ以上の部分に沿って生成される。ベルトの、磁界を通る搬送方向１４の移動により、コンベアベルト１０２に埋め込まれたコイル１０８の終端１０６間にわたり電圧が誘起される。誘起された電圧は整流され、局所的なエネルギー貯蔵装置を充電する。
【００２５】
図９に示されるように、変圧器１１０は、エネルギーをコンベアベルト１１２に結合するために使用される。変圧器は、ベルト経路に沿って固定位置に取り付けられた一次巻線１１４を含む。ベルト１１２の中のコイル１１６が変圧器の二次巻線として作用する。交流電源１２０によって一次巻線に電流を流されると、変圧器作用によって、交流電圧が二次巻線に、すなわちコイル１１６に誘起される。交流電圧は整流器１２２で整流され、コンベアベルト１１２の中にまたはその上に取り付けられた、コンデンサまたは蓄電池などのエネルギー貯蔵装置１２４を充電する。変圧器によってエネルギー貯蔵装置の充電が可能になるが、その間、ベルトはコイル１１６が一次巻線１１４の位置によって決定される充電ステーションで停まった状態で静止している。あるいは、搬送経路の長さに沿った１つ以上の充電ステーションを使用して、コンベアベルトが前進しているか静止している間に、エネルギー貯蔵装置を充電することができる。他の充電ステーションをコンベアベルト経路に沿って配置することができる。
【００２６】
別のエネルギー獲得技術が図１０に示されている。コンベアベルト１２６は、図９のように、整流器およびエネルギー貯蔵装置に接続されたアンテナコイル１２８を有する。外部の無線周波（ＲＦ）送信機１３０が、指向性アンテナ１３２などの送信アンテナに結合され、ＲＦエネルギーをコンベアベルトおよびリミットスキャッタに向ける。ベルト内蔵アンテナコイル１２８が、生成されたＲＦ信号を受け止め、それを図９のように整流器およびエネルギー貯蔵装置へ送り、ベルトの中にまたはその上に配置された他の電気部品で使用するようにする。
【００２７】
図１１は光起電力装置１３６がベルトの上面１３８などの外側表面に取り付けられたコンベアベルト１３４を示す。光起電力装置は可視光線などの入射放射線を電圧に変換する。電圧は整流されて局所的なエネルギー貯蔵装置を充電するために使用される。このように人工光または太陽光を獲得してコンベアベルトの電子装置に電力を供給することができる。
【００２８】
記載したコンベアベルト内で使用可能なエネルギー貯蔵装置の１つはコンデンサであり、それはベルトに取り付けられたまたはその中に成形された別個の装置であってもよい。しかし、図１２で示されるように、貯蔵コンデンサを射出成形プロセスにおいて、ベルトと一緒に形成することもできる。まず、非導電性ポリマー材料を金型キャビティに注入して、第１内側空隙１４４を囲むモジュラーベルト連結具１４２の外側絶縁層１４０を形成する。次に、導電性ポリマー材料を第１内側空隙に注入して、第１内側空隙１４４と境界をつくる内面１４８をコーティングする導電層１４６を形成する。次に誘電ポリマーを第２のより小さい内側空隙１５０に注入して、導電層１４６の内面１５４をコーティングしかつさらに小さい第３の内側空隙１５６を囲む誘電層１５２を形成する。次に、導電材料を第３内側空隙に注入してそこを満たし、モジュール連結具の中心部の導電板１５８を形成する。熱と圧力を金型に加え、一体成形されたコンデンサを有するコンベアベルトモジュール１４２を形成する。コンデンサの中では導電板１５８が誘電層１５２によって導電層１４６から分離されている。第２製造工程において電極１６０、１６１を導電板１５８と導電層１４６の各々に接続して、エネルギー獲得装置が充電するために、および搭載された電気構成要素または電気機械構成要素に電力供給するためにアクセス可能なコンデンサの終端を形成することができる。
【００２９】
エネルギー獲得装置およびエネルギー貯蔵装置の様々な形態を詳細に記載したが、他の形態が可能である。例えば、電圧を印加されると形を変える電気活性ポリマーは、逆に機械的に歪められると電圧を生成し得る。従って、電気活性ポリマーから成形されたモジュール式ベルトは、圧電材料と同様の方法でエネルギーを獲得するために有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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