(57)【要約】【課題】駆動のために必要な電力を生成可能なセンサ端末装置を提供する。【解決手段】センサ端末装置は、センサ部と、送信部と、電源部とを具備する。上記センサ部は、環境に基づいた情報を検出可能に構成されている。上記送信部は、上記センサ部による検出結果を送信可能に構成されている。上記電源部は、熱電モジュール及び光発電モジュールを有し、上記熱電モジュール及び上記光発電モジュールによって生成された電力を上記センサ部及び上記送信部に供給する。【選択図】図３
2015175816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境に基づいた情報を検出可能に構成されたセンサ部と、
前記センサ部による検出結果を送信可能に構成された送信部と、
熱電モジュール及び光発電モジュールを有し、前記熱電モジュール及び前記光発電モジュールによって生成された電力を前記センサ部及び前記送信部に供給する電源部と
を具備するセンサ端末装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ端末装置であって、
前記電源部は、前記熱電モジュールと前記光発電モジュールとの間に配置される放熱部を更に有し、
前記熱電モジュールは、熱源からの熱が伝達される第１基板と、前記放熱部が接続される第２基板とを有する
センサ端末装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ端末装置であって、
前記放熱部は、前記光発電モジュールに対向する対向面を有する熱拡散部と、前記対向面から前記光発電モジュールを貫通して延びる複数のフィンとを有する
センサ端末装置。
【請求項４】
請求項２に記載のセンサ端末装置であって、
前記放熱部は、
前記光発電モジュールに対向する第１面と、当該第１面から延出する第２面とを含む熱拡散部と、
前記第２面から延びる複数のフィンと
を有する
センサ端末装置。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサ端末装置であって、
前記第２面は、前記第１面に対して交差している
センサ端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に基づいた情報を提供可能なセンサ端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
設置場所の環境に基づいた情報（例えば、温度や湿度などであり、以下、単に「環境情報」ともいう。）を検出可能なセンサを有し、当該センサによって検出された環境情報を無線送信可能に構成されたセンサ端末装置が知られている。センサ端末装置から無線送信される環境情報は、例えば、スマートホンなどの携帯端末装置によって受信される。
【０００３】
センサ端末装置がより多くの場所に設置されることにより、より多くの環境情報が得られるようになる。例えば、街中の複数の場所に設置されたセンサ端末装置によって、その複数の場所における環境情報を同時に把握することが可能となる。また、人が入り込みにくい場所に設置されたセンサ端末装置によって、その場所における環境情報を、その場所に入り込むことなく容易に取得することが可能となる。
【０００４】
しかし、一般的なセンサ端末装置は電池で駆動するため、センサ端末装置には定期的な電池交換が必要である。したがって、センサ端末装置がより多くの場所に設置されると、センサ端末装置の電池交換の手間が増大する。特許文献１には、太陽電池を有し、電池交換の手間がかからないセンサ端末装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、センサ端末装置には、多種多様な環境情報の提供が求められるようになり、様々なセンサが搭載される必要性が増大してきている。つまり、センサ端末装置は、温度センサや湿度センサなどの消費電力の小さいセンサのみならず、より消費電力の大きいセンサを搭載可能であることが好ましい。しかし、太陽電池では、充分な光の照射を受けられない場所において、消費電力の大きいセンサを正常に駆動させるために充分な電力が得られない場合がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、駆動のために必要な電力を生成可能なセンサ端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサ端末装置は、センサ部と、送信部と、電源部とを具備する。
上記センサ部は、環境に基づいた情報を検出可能に構成されている。
上記送信部は、上記センサ部による検出結果を送信可能に構成されている。
上記電源部は、熱電モジュール及び光発電モジュールを有し、上記熱電モジュール及び上記光発電モジュールによって生成された電力を上記センサ部及び上記送信部に供給する。
この構成では、熱電モジュール及び光発電モジュールによりハイブリッド化された電源部によって生成された電力がセンサ端末装置の駆動に用いられる。つまり、電源部では、熱電モジュールのみの構成や、光発電モジュールのみの構成よりも大きい電力が得られる。したがって、このセンサ端末装置では、駆動のために必要な電力を生成することができる。
【０００９】
上記電源部は、上記熱電モジュールと上記光発電モジュールとの間に配置される放熱部を更に有していてもよい。
また、上記熱電モジュールは、熱源からの熱が伝達される第１基板と、上記放熱部が接続される第２基板とを有していてもよい。
この構成では、放熱部が外部に向くようにセンサ端末装置を設置することにより、放熱部が熱電モジュールの第１基板の熱を外気に放出可能となるとともに、光発電モジュールが外部からの光により発電可能となる。したがって、熱電モジュール及び光発電モジュールによる発電が良好に行われるようになる。
【００１０】
上記放熱部は、上記光発電モジュールに対向する対向面を有する熱拡散部と、上記対向面から上記光発電モジュールを貫通して延びる複数のフィンとを有していてもよい。
この構成では、放熱部における複数のフィンの間に光発電モジュールが設けられる。つまり、放熱部の空きスペースに光発電モジュールが設けられる。したがって、センサ端末装置を大型化することなく、センサ端末装置によって生成可能な電力の量を増大することができる。
【００１１】
上記放熱部は、熱拡散部と、複数のフィンとを有していてもよい。
上記熱拡散部は、上記光発電モジュールに対向する第１面と、当該第１面から延出する第２面とを含んでいてもよい。
上記複数のフィンは、上記第２面から延びていてもよい。
この構成では、複数のフィンが、光発電モジュールが設けられる第１面とは異なる第２面に設けられる。つまり、光発電モジュールと複数のフィンとがそれぞれ異なる領域に設けられる。したがって、光発電モジュールとして、特殊な形状のものではなく、一般的な平板状のものを用いることができる。このため、センサ端末装置の製造コストが低減される。
【００１２】
上記第２面は、上記第１面に対して交差していてもよい。
この構成では、多面体状に形成されたセンサ端末装置において、光発電モジュールが設けられる第１面とは異なる第２面に複数のフィンが設けられる。したがって、光発電モジュール及び複数のフィンの設置スペースを広く確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
駆動のために必要な電力を生成可能なセンサ端末装置を提供することができる。特に、本発明に係るセンサ端末装置では、光の照射が不十分である場所や、熱の発生が不十分である場所においても、駆動のために必要な電力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。
【図２】図１に示すセンサ端末装置の上面図である。
【図３】図１に示すセンサ端末装置の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。
【図４】図１に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。
【図６】図５に示すセンサ端末装置の図５のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るセンサ端末装置の斜視図である。
【図８】図７に示すセンサ端末装置の図７のＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。
【図９】図７に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るセンサ端末装置の断面図である。
【図１１】図１０に示すセンサ端末装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は各実施形態において共通である。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセンサ端末装置１の斜視図である。図２は、センサ端末装置１の上面図である。図３は、センサ端末装置１の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図４は、センサ端末装置１の概略構成を示すブロック図である。
【００１７】
（１）センサ端末装置１の構成
図１に示すように、センサ端末装置１は、外観上、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な辺を有する直方体状の本体部と、当該本体部からＺ軸方向上方に延びる複数のフィン１２ｂとから構成されている。
以下、主に図３を参照して、センサ端末装置１の構成を説明する。
【００１８】
（全体構成）
センサ端末装置１は、電源基板１５と、制御部１６と、センサ部１７と、送信部１８と、熱電モジュール１０と、光発電モジュール１１とを具備する。
【００１９】
図４に示すように、電源基板１５、熱電モジュール１０、及び光発電モジュール１１は、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に電力を供給するための電源ユニットＵに含まれる。制御部１６は、電源基板１５、センサ部１７、及び送信部１８を制御する。
【００２０】
また、センサ端末装置１は、放熱部１２と、集熱板１３ａと、スペーサブロック１３ｂと、断熱板１４と、側壁部１９とを更に具備する。放熱部１２、集熱板１３ａ、及び側壁部１９は、センサ端末装置１の外観を構成し、熱電モジュール１０、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８を収容する空間Ｓを形成する。
【００２１】
（放熱部１２）
放熱部１２は、一般的なヒートシンクとして構成されている。放熱部１２は、ＸＹ平面に沿って延びる矩形の平板状の熱拡散板１２ａと、熱拡散板１２ａからＺ軸方向上方に延びる複数のフィン１２ｂとを有する。フィン１２ｂは、六角形の断面を有し、熱拡散板１２ａのＺ軸方向上面に規則的に配列されている。
【００２２】
放熱部１２は、高熱伝導率の金属材料で形成されている。放熱部１２を形成する材料としては、例えば、アルミニウムや銅やステンレスが採用可能である。本実施形態では、放熱部１２が、アルミニウムで形成され、その表面に黒色のアルマイト処理が施されている。放熱部１２の表面を黒色にすることにより、放熱部１２の熱放射量が増加するため、放熱部１２の放熱性能が向上する。
【００２３】
放熱部１２の熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面は、熱電モジュール１０に接続している。熱拡散板１２ａは、熱電モジュール１０に対して、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。
【００２４】
放熱部１２は、熱電モジュール１０の熱を、熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面から吸収し、フィン１２ｂの表面から外気に放出可能に構成されている。放熱部１２では、フィン１２ｂの表面が入り組んでいるため、外気に熱を放出可能な面を広く確保することができる。
【００２５】
その他、放熱部１２の構成（例えば、フィン１２ｂの形状や配置など）は、求められる放熱性能などに応じて適宜決定可能である。例えば、フィンの断面形状は、六角形に限らず、矩形、円形、六角形以外の多角形（例えば、八角形）であってもよい。
【００２６】
（集熱板１３ａ，スペーサブロック１３ｂ）
集熱板１３ａは、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成されている。スペーサブロック１３ｂは、集熱板１３ａのＺ軸方向上面に配置され、熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面との間に熱電モジュール１０を挟持する。集熱板１３ａ及びスペーサブロック１３ｂは、いずれも、銅やアルミニウムなどの高熱伝導率の材料で形成されている。
【００２７】
集熱板１３ａのＺ軸方向上面とスペーサブロック１３ｂのＺ軸方向下面とは、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。また、スペーサブロック１３ｂのＺ軸方向上面と熱電モジュール１０とも、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。
【００２８】
センサ端末装置１は、集熱板１３ａのＺ軸方向下面を熱源に向けて配置される。これにより、集熱板１３ａは、熱源からの熱をＺ軸方向下面から吸収可能となる。集熱板１３ａは、熱源からの熱をなるべく多く吸収可能とするため、センサ端末装置１のＺ軸方向下面の全面に設けられている。
【００２９】
本実施形態に係るセンサ端末装置１は、比較的低い温度の熱源を想定して構成されている。そのような熱源としては、例えば、電子機器などの廃熱部や、温水が流れる配管などが挙げられる。集熱板１３ａのＺ軸方向下面は、熱源の性質などに応じ、熱源に直接接続されていても、熱源から離間して配置されていてもよい。
【００３０】
集熱板１３ａは、Ｚ軸方向下面から吸収した熱源による熱を、スペーサブロック１３ｂに伝達する。スペーサブロック１３ｂは、集熱板１３ａから伝達された熱を熱電モジュール１０に伝達する。これにより、センサ端末装置１では、熱源からの熱が良好に熱電モジュール１０に伝達される。
【００３１】
このように、スペーサブロック１３ｂは、集熱板１３ａと熱電モジュール１０との間の部分を埋めるためのスペーサとして構成されている。つまりスペーサブロック１３ｂのＺ軸方向の厚さは、熱電モジュール１０のＺ軸方向の厚さと、熱拡散板１２ａの集熱板１３ａに対するＺ軸方向の高さとによって決定する。
【００３２】
また、スペーサブロック１３ｂは、ある程度大きい体積のブロック状に形成されていることにより、熱容量が大きくなるため、温度変化が生じにくくなる。このため、集熱板１３ａに温度変化が生じる場合にも、スペーサブロック１３ｂに温度変化が生じにくいため、スペーサブロック１３ｂから熱電モジュール１０に伝達される熱の量が変化しにくい。
【００３３】
その他、集熱板１３ａは、平板状でなくてもよく、熱源からの熱を良好に吸収可能な集熱部であればよい。例えば、集熱板１３ａのＺ軸方向下面は、熱源の形状に応じ、熱源に密着可能なように構成されていてもよい。具体的には、熱源が温水の配管の場合、集熱板１３ａは、配管の円筒面に密着可能な形状に形成されていてもよい。
【００３４】
また、スペーサブロック１３ｂの構成は、求められる熱伝達性能や蓄熱性能などに応じて適宜決定可能である。また、スペーサブロック１３ｂは、集熱板１３ａと一体に形成されていてもよい。
【００３５】
（断熱板１４）
断熱板１４は、集熱板１３ａのＺ軸方向上面に配置され、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８を保持する。つまり、断熱板１４は、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８と、集熱板１３ａとの間を隔てている。
【００３６】
断熱板１４は、断熱材料で形成され、集熱板１３ａの熱が、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に伝わりにくくする。これにより、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８は、熱源からの熱の影響を受けにくくなる。断熱板１４を形成する断熱材料としては、例えば、グラスウールなどの繊維系材料や、ウレタンフォームなどの発泡系材料が挙げられる。
【００３７】
（側壁部１９）
側壁部１９は、熱拡散板１２ａと集熱板１３ａとの間に配置され、熱拡散板１２ａと集熱板１３ａとの間の空間ＳをＸ軸方向及びＹ軸方向の四方から囲む。側壁部１９は、熱拡散板１２ａと集熱板１３ａとの間での熱伝達を防止するため、低熱伝導率の材料で形成されている。側壁部１９を形成する材料としては、例えば、各種樹脂材料や各種セラミック材料が採用可能である。
【００３８】
（センサ部１７）
センサ部１７は、環境モニタ系のセンサを有し、センサ端末装置１が設置される場所の環境に関する情報を検出可能に構成されている。センサ部１７に搭載可能なセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、人感センサ、気圧センサ、ガスセンサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサが挙げられる。センサ部１７に搭載されるセンサの数は、１つであっても複数であってもよい。
【００３９】
（送信部１８）
送信部１８は、センサ部１７による検出結果を、外部機器に無線送信可能に構成されている。外部機器は、無線通信に対応した装置であれば特に限定されない。このような外部機器としては、例えば、スマートホンやタブレット機器などの携帯端末装置や、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）が挙げられる。
【００４０】
送信部１８は、例えば、Ｗｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの通信方式を採用することができる。更に、送信部１８は、ＩｒＤＡやＩｒＳｉｍｐｌｅなどの赤外線通信方式を採用することもできる。
【００４１】
（熱電モジュール１０）
熱電モジュール１０は、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状であり、Ｚ軸方向下側の第１基板（高温側基板）１０ａと、Ｚ軸方向上側の第２基板（低温側基板）１０ｂと、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間に配置された複数の熱電素子１０ｃとを有する。
【００４２】
第１基板１０ａは、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第１基板１０ａのＺ軸方向下面は集熱板１３ａのＺ軸方向上面に接続している。第１基板１０ａのＺ軸方向上面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。
【００４３】
また、第２基板１０ｂは、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第２基板１０ｂのＺ軸方向下面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。第２基板１０ｂのＺ軸方向上面は放熱部１２の熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面に接続している。
【００４４】
２枚の基板１０ａ，１０ｂはセラミック基板であっても樹脂基板であってもよい。しかし、基板１０ａ，１０ｂの熱伝導率が高いほど、熱電モジュール１０の発電効率が向上するため、基板１０ａ，１０ｂは高熱伝導率の材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、２枚の基板１０ａ，１０ｂがいずれも窒化アルミニウムで形成されている。
【００４５】
複数の熱電素子１０ｃは、複数対のＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子からなり、第１基板１０ａのＺ軸方向上面と第２基板１０ｂのＺ軸方向下面とによってＺ軸方向に挟持されている。
【００４６】
各熱電素子１０ｃは熱電材料により形成されている。各熱電素子１０ｃを形成する熱電材料の種類は、センサ端末装置１が設置される熱源の温度などに応じて適宜決定可能である。本実施形態では、外気の温度より数℃〜数十℃高い熱源を想定しているため、各熱電素子１０ｃを形成する材料として、室温付近で良好な熱電特性が得られるビスマス・テルル系化合物を採用した。その他、熱電材料としては、例えば、鉄・シリサイド系化合物、スクッテルダイト化合物、ハーフホイスラー化合物、鉛・テルル系化合物、シリコン・ゲルマニウム系化合物、熱電酸化物などが採用可能である。
【００４７】
熱電素子１０ｃは、Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子とがＸ軸方向にもＹ軸方向にも交互に並ぶように、互い違いに配置されている。また、互いに隣接して対を成すＰ型熱電素子とＮ型熱電素子とは、第１基板１０ａの電極又は第２基板１０ｂの電極により接続されている。この構成により、熱電モジュール１０では、すべてのＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子が、第１基板１０ａの電極及び第２基板１０ｂの電極を介して、交互に直列接続されている。
【００４８】
各熱電素子１０ｃは、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの温度差に応じた電力を生成する。熱電モジュール１０では、すべての熱電素子１０ｃが直列接続されていることにより、各熱電素子１０ｃの発電出力の合計である総発電出力が得られる。
【００４９】
その他、熱電モジュール１０の構成（例えば、熱電素子１０ｃの対数や基板１０ａ，１０ｂのサイズなど）は適宜変更可能である。例えば、熱電モジュール１０は、第１基板１０ａや第２基板１０ｂが分割されたスケルトンタイプであってもよい。また、熱電モジュール１０は、熱電素子１０ｃの層が複数設けられた多層タイプであってもよい。
【００５０】
（光発電モジュール１１）
光発電モジュール１１は、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状の太陽電池として構成されている。光発電モジュール１１は、Ｚ軸方向上方に向いた受光面を有し、受光面に入射する光により発電するように構成されている。受光面に入射する光は、太陽光であっても、照明光であってもよい。
【００５１】
図２に示すように、光発電モジュール１１は、熱拡散板１２ａのＺ軸方向上面におけるフィン１２ｂが配置されていない空きスペースに設けられている。つまり、光発電モジュール１１にはフィン１２ｂに対応する開口部１１ａが形成され、フィン１２ｂは開口部１１ａを挿通している。換言すると、フィン１２ｂは光発電モジュール１１をＺ軸方向上方に貫通している。
【００５２】
このように、センサ端末装置１では、熱拡散板１２ａの空きスペースを有効利用して、光発電モジュール１１が配置される。したがって、センサ端末装置１の大型化を伴わずに、センサ端末装置１に光発電モジュール１１を設けることができる。
【００５３】
光発電モジュール１１としては、開口部１１ａをパターニング可能であれば、その種類は特に限定されない。例えば、光発電モジュール１１として、色素増感型太陽電池やアモルファスシリコン太陽電池が採用可能である。その他の光発電モジュール１１の構成は適宜決定することができる。
【００５４】
（電源基板１５）
電源基板１５は、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１が生成した電力を適切に制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に供給するために設けられる。電源基板１５は、昇圧回路１５ａと蓄電デバイス１５ｂとレギュレータ１５ｃとを有する。なお、電源基板１５には、必要に応じて、これら以外の構成が設けられていてもよい。
【００５５】
電源基板１５は、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１に接続され、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１が生成した電力を蓄電デバイス１５ｂに逐次蓄えるように構成されている。より詳細には、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１によって生成された電力は、昇圧回路１５ａによって昇圧された後に、蓄電デバイス１５ｂに蓄積される。
【００５６】
また、電源基板１５は、蓄電デバイス１５ｂに蓄積された電力を、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に電力を供給する。より詳細には、蓄電デバイス１５ｂに蓄積された電力は、レギュレータ１５ｃによって一定の電圧に変換されて、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に供給される。
【００５７】
電源基板１５は、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１が発電していないときにも、蓄電デバイス１５ｂに蓄えられた電力を、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に供給することが可能である。つまり、センサ端末装置１は、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１が発電していないときにも駆動可能である。
【００５８】
また、蓄電デバイス１５ｂは、レギュレータ１５ｃを介して、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１の発電出力よりも大きい出力を行うことができる。したがって、センサ端末装置１では、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１の発電出力より大きい消費電力のセンサ部１７も駆動可能である。
【００５９】
蓄電デバイス１５ｂとしては、特に限定されず、例えば各種キャパシタや各種二次電池を採用可能である。
【００６０】
（制御部１６）
制御部１６は、電源基板１５、センサ部１７、及び送信部１８の制御を行う。制御部１６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）として構成されている。
【００６１】
制御部１６は、例えば、センサ部１７が所定の時間ごとに環境情報を検出し、送信部１８がセンサ部１７による検出結果を送信するように、センサ部１７及び送信部１８を制御する。制御部１６は、蓄電デバイス１５ｂの蓄電量が少ない場合に、センサ部１７及び送信部１８を駆動させる時間間隔を長くすることにより、消費電力を抑えることができる。
【００６２】
（２）センサ端末装置１の動作
センサ端末装置１は、熱源があり、かつ、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受ける場所に設置される。センサ端末装置１の設置場所は、屋外であっても、屋内であってもよい。センサ端末装置１は、集熱板１３ａのＺ軸方向下面を熱源に向け、かつ、フィン１２ｂを光の照射方向に向けて配置される。これにより、光発電モジュール１１の受光面が光の照射を受けるようになる。
【００６３】
集熱板１３ａが吸収した熱源からの熱は、スペーサブロック１３ｂに伝達され、熱電モジュール１０の第１基板１０ａに供給される。これにより、第１基板１０ａは、温度上昇して、外気よりも高い温度になる。
【００６４】
一方、熱電素子１０ｃの熱伝導率は非常に低いため、第１基板１０ａに供給された熱は第２基板１０ｂに伝達されにくい。更に、第２基板１０ｂは、フィン１２ｂの表面が常に外気に触れている放熱部１２によって常に放熱されている。そのため、第２基板１０ｂは、第１基板１０ａに供給された熱の一部が伝達されても、第１基板１０ａより低い温度に保たれる。
【００６５】
このように、温度上昇する第１基板１０ａと、温度上昇しにくい第２基板１０ｂとの間には温度差が生じる。熱電モジュール１０は、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間の温度差に応じた電力を生成する。例えば、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間の温度差が４度以上であれば、熱電モジュール１０による充分な発電出力が得られる。熱電モジュール１０が生成した電力は、昇圧回路１５ａによって昇圧されて、蓄電デバイス１５ｂに蓄えられる。
【００６６】
光発電モジュール１１は、Ｚ軸方向上方からの光の照射を受けて、光のエネルギーに応じた電力を生成する。光発電モジュール１１が生成した電力は、昇圧回路１５ａによって昇圧されて、蓄電デバイス１５ｂに蓄えられる。
【００６７】
レギュレータ１５ｃは、蓄電デバイス１５ｂに蓄えられた電力を、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８に一定の電圧で供給する。レギュレータ１５ｃから供給される電力の電圧は、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８の仕様により決定され、例えば、３．３Ｖとすることができる。
【００６８】
制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８は、電源基板１５から電力の供給を受けて駆動可能となる。センサ部１７及び送信部１８は、制御部１６の制御の下で駆動する。つまり、センサ部１７は所定の時間間隔で環境情報の検出を行い、送信部１８はセンサ部１７による検出結果の送信を行う。
【００６９】
このように、センサ端末装置１では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。
【００７０】
また、センサ端末装置１の電源ユニットＵでは、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１によりハイブリッド化されているため、熱電モジュール１０のみを有する構成や、光発電モジュール１１のみを有する構成よりも大きい発電出力が得られる。
【００７１】
したがって、センサ端末装置１では、消費電力の大きいセンサや多種類のセンサが搭載されたセンサ部１７を駆動させることも可能である。消費電力の大きいセンサとしては、例えば、ＧＰＳセンサ、加速度センサ、ガスセンサなどに代表される、センサ出力がデジタル出力であるデジタルセンサが挙げられる。
【００７２】
また、センサ端末装置１では、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１によって大きい発電出力が得られるため、フィン１２ｂのＺ軸方向の高さを低くして小型化が図られる場合にも、駆動のために必要な電力を確保することができる。
【００７３】
更に、センサ端末装置１では、駆動のために必要な電力を得るために、熱電モジュール１０による熱電発電と、光発電モジュール１１による光発電との２種類の発電を用いる。このため、熱源による熱の放出量が少ない場合には光発電によって電力を確保することができ、反対に光の照射量が少ない場合には熱電発電によって電力を確保することができる。
【００７４】
（３）変形例
センサ端末装置１は、熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１が生成した電力を利用して駆動可能な構成であればよく、上記の構成に限定されない。
【００７５】
例えば、電源基板１５は、昇圧回路１５ａ、蓄電デバイス１５ｂ、及びレギュレータ１５ｃのうちのいずれか１つ又は２つを有する構成であってもよい。また、センサ端末装置１は、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８が熱電モジュール１０及び光発電モジュール１１の発電出力によって駆動可能な構成であれば、電源基板１５を具備していなくてもよい。
【００７６】
センサ端末装置１における各部品のレイアウトは適宜変更可能である。例えば、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８は、集熱板１３ａのＺ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。更に、これらの部品は、熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面や、側壁部１９の内壁面に配置されていてもよい。この場合、断熱板１４は不要である。
【００７７】
更に、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８は、空間Ｓ内に限らず、空間Ｓ外に配置されていてもよい。例えば、センサ部１７や送信部１８は、側壁部１９の外面に配置されていてもよい。これにより、センサ部１７が外部の環境情報を検知しやすくなり、送信部１８がセンサ部１７による検出結果をより良好に無線送信できるようになる場合がある。
【００７８】
また、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８のうち２つ以上が一体として構成されていてもよい。更に、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８では、それぞれが複数に分割され、各部分が離れた位置に設けられていてもよい。例えば、センサ部１７は、各センサごとに異なる位置に設けられていてもよい。
【００７９】
熱電モジュール１０の配置は、第１基板１０ａが集熱板１３ａに熱的に接続され、かつ、第２基板１０ｂが熱拡散板１２ａに熱的に接続されていればよい。例えば、熱電モジュール１０及びスペーサブロック１３ｂは、集熱板１３ａのＺ軸方向上面及び熱拡散板１２ａのＺ軸方向下面との間のいずれの位置に配置されていてもよい。
【００８０】
スペーサブロック１３ｂは、熱電モジュール１０と集熱板１３ａとの間ではなく、熱電モジュール１０と熱拡散板１２ａとの間に設けられていてもよい。また、スペーサブロック１３ｂは、熱電モジュール１０と集熱板１３ａとの間、及び熱電モジュール１０と熱拡散板１２ａとの間の両方に設けられていてもよい。更に、熱電モジュール１０が直接集熱板１３ａ及び熱拡散板１２ａに接続可能な場合には、スペーサブロック１３ｂは不要である。
【００８１】
光発電モジュール１１は、放熱部１２のみならず、側壁部１９にも設けられていてもよい。これにより、光発電モジュール１１が放熱部１２のみに設けられている場合に比べて、大きい発電出力が得られるようになる。
【００８２】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るセンサ端末装置２の斜視図である。図６は、センサ端末装置２の図５のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
【００８３】
本実施形態に係るセンサ端末装置２は、以下に述べる構成以外について、第１の実施形態に係るセンサ端末装置１と同様に構成されている。図面には、センサ端末装置２の構成のうち、センサ端末装置１と同様の構成についてはセンサ端末装置１と同様の符号を付す。センサ端末装置２におけるセンサ端末装置１と共通の構成についての説明は適宜省略する。
【００８４】
センサ端末装置２は、集熱板１３ａのＺ軸方向上方を覆う筐体部２９を具備する。筐体部２９は、中空の直方体のうちＺ軸方向下面が開口された箱状に形成され、集熱板１３ａのＺ軸方向上方から被せられている。筐体部２９と集熱板１３ａとにより、熱電モジュール１０、電源基板１５、制御部１６、センサ部１７、及び送信部１８を収容する空間Ｓが形成される。
【００８５】
筐体部２９は、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成され、集熱板１３ａに対向する上壁部２９ａを有する。上壁部２９ａのＺ軸方向下面は、熱電モジュール１０の第２基板１０ｂに接続している。また、筐体部２９は、上壁部２９ａの４つの辺からＺ軸方向下方に延びる側壁部２９ｂを有する。側壁部２９ｂは、集熱板１３ａに近接する位置まで延びている。
【００８６】
集熱板１３ａのＺ軸方向上面においてセンサ部１７、送信部１８、電源基板１５、及び制御部１６を保持する断熱板２４は、側壁部２９ｂと集熱板１３ａとの間まで拡張されている。つまり、断熱板２４は、集熱板１３ａの周縁部において、集熱板１３ａと側壁部２９ｂとを隔てている。これにより、集熱板１３ａと側壁部２９ｂとの間の熱の伝達が生じにくくなる。
【００８７】
筐体部２９の上壁部２９ａにおける、空間Ｓ側とは反対向きの外面であるＺ軸方向上面（第１面）には、光発電モジュール２１が設けられている。また、筐体部２９の側壁部２９ｂにおける、空間Ｓ側とは反対向きの４つの外面（第２面）には、それぞれ放熱部２２が設けられている。各放熱部２２では、側壁部２９ｂの外面に接続する熱拡散板２２ａから複数のフィン２２ｂが延びている。
【００８８】
筐体部２９は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導率の材料により形成されている。センサ端末装置２では、筐体部２９が、放熱部２２の熱拡散板２２ａとともに、ひとつの熱拡散部として機能する。つまり、筐体部２９は、放熱部２２の熱拡散板２２ａと共働して、熱電モジュール１０から吸収した熱をフィン２２ｂに伝達する。
【００８９】
より詳細には、筐体部２９は、上壁部２９ａのＺ軸方向下面から熱電モジュール１０の第２基板１０ｂの熱を吸収する。筐体部２９は、上壁部２９ａから吸収した熱を、側壁部２９ｂから熱拡散板２２ａに伝達する。そして、放熱部２２は、熱拡散板２２ａに伝達された熱を、フィン２２ｂから外気に放出する。
【００９０】
このように、センサ端末装置２においても、筐体部２９及び放熱部２２によって熱電モジュール１０の第２基板１０ｂが放熱されるため、第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間に温度差が発生する。したがって、センサ端末装置２でも、熱電モジュール１０が電力を生成することが可能である。
【００９１】
センサ端末装置２では、集熱板１３ａのＺ軸方向下面が熱源に向けて配置されるため、センサ端末装置２のＺ軸方向上方が、熱源とは反対側に広く開放され、光の照射を受けやすい。センサ端末装置２では、上壁部２９ａのＺ軸方向上面の全領域にわたって光発電モジュール２１が設けられている。つまり、センサ端末装置２は、光発電モジュール２１が光の照射を受けやすい構成を有する。このため、センサ端末装置２では、光発電モジュール２１による大きい発電出力が得られる。
【００９２】
また、センサ端末装置２では、光発電モジュール２１が上壁部２９ａに設けられ、放熱部２２が側壁部２９ｂに設けられる。つまり、光発電モジュール２１が設けられる領域と放熱部２２が設けられる領域とが区別されている。このため、光発電モジュール２１に、放熱部２２のフィン２２ｂに対応する開口部が設けられる必要がない。
【００９３】
したがって、光発電モジュール２１として、特殊な形状の特注品ではなく、一般的な平板状の汎用品などを用いることができる。このため、センサ端末装置２の製造コストが低減される。また、開口部が設けられていない光発電モジュール２１では、光の照射を受ける受光面が大きいため発電出力が増大する。
【００９４】
更に、センサ端末装置２は６つの外面を有する直方体として構成され、光発電モジュール２１と放熱部２２とが互いに異なる外面に設けられている。具体的には、光発電モジュール２１は上壁部２９ａの外面（Ｚ軸方向上面）に設けられ、放熱部２２は側壁部２９ｂの外面に設けられる。
【００９５】
センサ端末装置２では、光発電モジュール２１と放熱部２２とが異なる外面に設けられるため、例えば、光発電モジュール２１と放熱部２２とがいずれも上壁部２９ａの外面（Ｚ軸方向上面）に設けられる場合と比較して、光発電モジュール２１及び放熱部２２の設置スペースを広く確保することができる。このため、センサ端末装置２では、光発電モジュール２１による大きい発電出力が得られるとともに、放熱部２２における優れた放熱性能が得られる。
【００９６】
なお、光発電モジュール２１は、光の照射を受けやすい面に設けられていることが望ましい。このため、センサ端末装置２の設置場所によっては、光発電モジュール２１が、上壁部２９ａではなく、側壁部２９ｂに設けられていることが望ましい場合もある。この場合、光発電モジュール２１が側壁部２９ｂの少なくとも１つの外面に設けられ、放熱部２２が上壁部２９ａ及び側壁部２９ｂの残りの外面に設けられてもよい。
【００９７】
また、筐体部２９は、直方体に限定されず、あらゆる多面体として構成されることができる。筐体部２９が直方体以外の多面体として構成される場合には、例えば、最も光の照射を受けやすい外面に光発電モジュール２１が設けられ、この外面以外の外面に放熱部２２が設けられてもよい。
【００９８】
更に、筐体部２９は、ドーム状などの一連の曲面により形成された外面を有していてもよい。この場合には、例えば、光の照射を受けやすいＺ軸方向上部の領域（第１面）に光発電モジュール２１が設けられ、当該領域から外側に延出する領域（第２面）に放熱部２２が設けられてもよい。
【００９９】
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係るセンサ端末装置１００の斜視図である。図８は、センサ端末装置１００の図７のＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。図９は、センサ端末装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【０１００】
（１）センサ端末装置１００の構成
図７に示すように、センサ端末装置１００は、外観上、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な辺を有する直方体状の本体部と、当該本体部からＺ軸方向下方に延びる複数のフィン１１２ｂとから構成されている。
以下、主に図８を参照して、センサ端末装置１００の構成を説明する。
【０１０１】
（全体構成）
センサ端末装置１００は、電源基板１１５と、制御部１１６と、センサ部１１７と、送信部１１８と、熱電モジュール１１０とを具備する。
【０１０２】
図９に示すように、電源基板１１５及び熱電モジュール１１０は、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に電力を供給するための電源ユニットＵに含まれる。制御部１１６は、電源基板１１５、センサ部１１７、及び送信部１１８を制御する。
【０１０３】
また、センサ端末装置１００は、放熱部１１２と、ブロック部１１３と、筐体部１１９と、集光レンズ１１４とを更に具備する。放熱部１１２及び筐体部１１９は、センサ端末装置１００の外観を構成し、熱電モジュール１１０、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８を収容する空間Ｓを形成する。
【０１０４】
（放熱部１１２）
放熱部１１２は、一般的なヒートシンクとして構成されている。放熱部１１２は、ＸＹ平面に沿って延びる矩形の平板状の熱拡散板１１２ａと、熱拡散板１１２ａからＺ軸方向下方に延びる複数のフィン１１２ｂとを有する。フィン１１２ｂは、六角形の断面を有し、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向下面に規則的に配列されている。
【０１０５】
放熱部１１２は、高熱伝導率の金属材料で形成されている。放熱部１１２を形成する材料としては、例えば、アルミニウムや銅やステンレスが採用可能である。本実施形態では、放熱部１１２が、アルミニウムで形成され、その表面に黒色のアルマイト処理が施されている。放熱部１１２の表面を黒色にすることにより、放熱部１１２の熱放射量が増加するため、放熱部１１２の放熱性能が向上する。
【０１０６】
放熱部１１２の熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上面は、熱電モジュール１１０に接続する。熱拡散板１１２ａは、熱電モジュール１１０に対して、はんだやろう材などにより接合されていても、熱伝導性ペーストや液体金属などを介して接続されていてもよい。
【０１０７】
放熱部１１２は、熱電モジュール１１０の熱を、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向下面から吸収し、フィン１１２ｂの表面から外気に放出可能に構成されている。放熱部１１２では、フィン１１２ｂの表面が入り組んでいるため、外気に熱を放出可能な面を広く確保することができる。
【０１０８】
その他、放熱部１１２の構成（例えば、フィン１１２ｂの形状や配置など）は、求められる放熱性能などに応じて適宜決定可能である。例えば、フィンの断面形状は、六角形に限らず、矩形、円形、六角形以外の多角形（例えば、八角形）であってもよい。
【０１０９】
（ブロック部１１３）
ブロック部１１３は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な辺を有する直方体のブロック状に形成されている。ブロック部１１３のＺ軸方向下面は、熱電モジュール１１０よりやや大きく形成され、熱電モジュール１１０のＺ軸方向上面に接続している。つまり、ブロック部１１３は、熱拡散板１１２ａとの間に熱電モジュール１１０を挟んでいる。
【０１１０】
ブロック部１１３は、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上面の中央領域に配置されている。ブロック部１１３のＺ軸方向上面は、光の照射を受けて、光を熱に変換する光熱変換部１１３ａとして構成される。ブロック部１１３は、光熱変換部１１３ａで生成された熱を、ブロック部１１３のＺ軸方向下面から熱電モジュール１１０に供給する。
【０１１１】
ブロック部１１３は、アルミニウムや銅やステンレスなどの高熱伝導率の金属材料で形成される。また、ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａは、光をより吸収しやすい黒色に着色される。本実施形態では、ブロック部１１３が、アルミニウムで形成され、光熱変換部１１３ａに黒色のアルマイト処理が施されている。
【０１１２】
ブロック部１１３は、ある程度大きい体積のブロック状に形成されていることにより、熱容量が大きくなるため、温度変化が生じにくくなる。このため、ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａに照射される光の強度が変化する場合にもブロック部１１３の温度が変化しにくいため、ブロック部１１３から熱電モジュール１１０に伝達される熱の量が変化しにくい。
【０１１３】
その他、ブロック部１１３は、熱電モジュール１１０に接続可能なＺ軸方向下面と、光の照射を受けることが可能なＺ軸方向上向きの面とを有していればよく、求められる熱伝達性能や蓄熱性能などに応じた形状に変更可能である。例えば、ブロック部１１３は、Ｚ軸方向上面が大きく、Ｚ軸方向下面が小さい四角錐台状に形成されていてもよい。
【０１１４】
（筐体部１１９）
筐体部１１９は、中空の直方体のうちＺ軸方向下面が開口された箱状に形成され、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上方から被せられている。筐体部１１９は、熱拡散板１１２ａに対向する上壁部１１９ａと、熱拡散板１１２ａと上壁部１１９ａとを接続する側壁部１１９ｂとを有する。筐体部１１９と熱拡散板１１２ａとにより、熱電モジュール１１０、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８を収容する空間Ｓが形成される。
【０１１５】
（集光レンズ１１４）
集光レンズ１１４は、筐体部１１９の上壁部１１９ａの中央部に嵌め込まれ、筐体部１１９を介して熱拡散板１１２ａに保持されている。つまり、集光レンズ１１４は、ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａのＺ軸方向上方に配置されている。集光レンズ１１４は、一般的な凸レンズとして構成され、その光軸ｏがＺ軸に平行な方向を向いている。
【０１１６】
センサ端末装置１００は、上壁部１１９ａのＺ軸方向上面が、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受けることができる場所に設置される。したがって、センサ端末装置１００では、外部からの光が集光レンズ１１４を透過して空間Ｓに進入する。
【０１１７】
集光レンズ１１４は、ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａよりも大面積に形成され、Ｚ軸方向下方に向けて透過した光がブロック部１１３の光熱変換部１１３ａに集光されるように構成されている。したがって、ブロック部１１３のＺ軸方向上面に入射する光では、外部の光よりも光束の密度が高く、つまり単位面積あたりの光エネルギーが高くなる。
【０１１８】
つまり、センサ端末装置１００では、大径の集光レンズ１１４に入射した光の持つ光エネルギーが、集光レンズ１１４によって凝縮されて、ブロック部１１３のＺ軸方向上面に伝達される。このように、センサ端末装置１００は、ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａに大きい光エネルギーが付与されるように構成されている。
【０１１９】
（センサ部１１７）
センサ部１１７は、環境モニタ系のセンサを有し、センサ端末装置１００が設置される場所の環境に関する情報を検出可能に構成されている。センサ部１１７に搭載可能なセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、人感センサ、気圧センサ、ガスセンサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサが挙げられる。センサ部１１７に搭載されるセンサの数は、１つであっても複数であってもよい。
【０１２０】
（送信部１１８）
送信部１１８は、センサ部１１７による検出結果を、外部機器に無線送信可能に構成されている。外部機器は、無線通信に対応した装置であれば特に限定されない。このような外部機器としては、例えば、スマートホンやタブレット機器などの携帯端末装置や、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）が挙げられる。
【０１２１】
送信部１１８は、Ｗｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの通信方式を採用することができる。更に、送信部１１８は、ＩｒＤＡやＩｒＳｉｍｐｌｅなどの赤外線通信方式を採用することもできる。
【０１２２】
（熱電モジュール１１０）
熱電モジュール１１０は、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状であり、Ｚ軸方向上側の第１基板（高温側基板）１１０ａと、Ｚ軸方向下側の第２基板（低温側基板）１１０ｂと、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂとの間に配置された複数の熱電素子１１０ｃとを有する。
【０１２３】
第１基板１１０ａは、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第１基板１１０ａのＺ軸方向上面はブロック部１１３のＺ軸方向下面に接続している。第１基板１１０ａのＺ軸方向下面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。
【０１２４】
また、第２基板１１０ｂは、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状に形成されている。第２基板１１０ｂのＺ軸方向上面には所定のパターンで配列された電極が設けられている。第２基板１１０ｂのＺ軸方向下面は放熱部１１２の熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上面に接続している。
【０１２５】
２枚の基板１１０ａ，１１０ｂはセラミック基板であっても樹脂基板であってもよい。しかし、基板１１０ａ，１１０ｂの熱伝導率が高いほど、熱電モジュール１１０の発電効率が向上するため、基板１１０ａ，１１０ｂは高熱伝導率の材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、２枚の基板１１０ａ，１１０ｂがいずれも窒化アルミニウムで形成されている。
【０１２６】
複数の熱電素子１１０ｃは、複数対のＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子からなり、第１基板１１０ａのＺ軸方向下面と第２基板１１０ｂのＺ軸方向上面とによってＺ軸方向に挟持されている。
【０１２７】
各熱電素子１１０ｃは熱電材料により形成されている。各熱電素子１１０ｃを形成する熱電材料の種類は、センサ端末装置１００が設置される熱源の温度などに応じて適宜決定可能である。本実施形態では、外気の温度より数℃〜数十℃高い熱源を想定しているため、各熱電素子１１０ｃを形成する材料として、室温付近で良好な熱電特性が得られるビスマス・テルル系化合物を採用した。その他、熱電材料としては、例えば、鉄・シリサイド系化合物、スクッテルダイト化合物、ハーフホイスラー化合物、鉛・テルル系化合物、シリコン・ゲルマニウム系化合物、熱電酸化物などが採用可能である。
【０１２８】
熱電素子１１０ｃは、Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子とがＸ軸方向にもＹ軸方向にも交互に並ぶように、互い違いに配置されている。また、互いに隣接して対を成すＰ型熱電素子とＮ型熱電素子とは、第１基板１１０ａの電極又は第２基板１１０ｂの電極により接続されている。この構成により、熱電モジュール１１０では、すべてのＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子が、第１基板１１０ａの電極及び第２基板１１０ｂの電極を介して、交互に直列接続されている。
【０１２９】
各熱電素子１１０ｃは、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂとの温度差に応じた電力を生成する。熱電モジュール１１０では、すべての熱電素子１１０ｃが直列接続されていることにより、各熱電素子１１０ｃの発電出力の合計である総発電出力が得られる。
【０１３０】
その他、熱電モジュール１１０の構成（例えば、熱電素子１１０ｃの対数や基板１１０ａ，１１０ｂのサイズなど）は適宜変更可能である。例えば、熱電モジュール１１０は、第１基板１１０ａや第２基板１１０ｂが分割されたスケルトンタイプであってもよい。
【０１３１】
（電源基板１１５）
電源基板１１５は、熱電モジュール１１０が生成した電力を適切に制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に供給するために設けられる。電源基板１１５は、昇圧回路１１５ａと蓄電デバイス１１５ｂとレギュレータ１１５ｃとを有する。なお、電源基板１１５には、必要に応じて、これら以外の構成が設けられていてもよい。
【０１３２】
電源基板１１５は、熱電モジュール１１０に接続され、熱電モジュール１１０が生成した電力を蓄電デバイス１１５ｂに逐次蓄えるように構成されている。より詳細には、熱電モジュール１１０よって生成された電力は、昇圧回路１１５ａによって昇圧された後に、蓄電デバイス１１５ｂに蓄積される。
【０１３３】
また、電源基板１１５は、蓄電デバイス１１５ｂに蓄積された電力を、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に電力を供給する。より詳細には、蓄電デバイス１１５ｂに蓄積された電力は、レギュレータ１１５ｃによって、一定の電圧に変換されて、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に供給される。
【０１３４】
電源基板１１５は、熱電モジュール１１０が発電していないときにも、蓄電デバイス１１５ｂに蓄えられた電力を、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に供給することが可能である。つまり、センサ端末装置１００は、熱電モジュール１０が発電していないときにも駆動可能である。
【０１３５】
また、蓄電デバイス１１５ｂは、レギュレータ１１５ｃを介して、熱電モジュール１１０の発電出力よりも大きい出力を行うことができる。したがって、センサ端末装置１００では、熱電モジュール１１０の発電出力より大きい消費電力のセンサ部１１７も駆動可能である。
【０１３６】
蓄電デバイス１１５ｂとしては、特に限定されず、例えば各種キャパシタや各種二次電池を採用可能である。
【０１３７】
（制御部１１６）
制御部１１６は、電源基板１１５、センサ部１１７、及び送信部１１８の制御を行う。制御部１１６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）として構成されている。
【０１３８】
制御部１１６は、例えば、センサ部１１７が所定の時間ごとに環境情報を検出し、送信部１１８がセンサ部１１７による検出結果を送信するように、センサ部１１７及び送信部１１８を制御する。制御部１１６は、蓄電デバイス１１５ｂの蓄電量が少ない場合に、センサ部１１７及び送信部１１８を駆動させる時間間隔を長くすることにより、消費電力を抑えることができる。
【０１３９】
（２）センサ端末装置１００の動作
センサ端末装置１００は、太陽光や照明光などの外部からの光の照射を受ける場所に設置される。センサ端末装置１００の設置場所は、屋外であっても、屋内であってもよい。センサ端末装置１００は、集光レンズ１１４を光の照射方向に向けて配置される。これにより、光が集光レンズ１１４を透過するようになる。
【０１４０】
ブロック部１１３の光熱変換部１１３ａは、集光レンズ１１４を透過した光の照射を受けて熱を生成する。光熱変換部１１３ａにより生成された熱は、ブロック部１１３のＺ軸方向下面から熱電モジュール１１０の第１基板１１０ａに供給される。これにより、第１基板１１０ａは、温度上昇して、外気よりも高い温度になる。
【０１４１】
一方、熱電素子１１０ｃの熱伝導率は非常に低いため、第１基板１１０ａに供給された熱は第２基板１１０ｂに伝達されにくい。更に、第２基板１１０ｂは、フィン１１２ｂの表面が常に外気に触れている放熱部１１２によって常に放熱されている。そのため、第２基板１１０ｂは、第１基板１１０ａに供給された熱の一部が伝達されても、第１基板１１０ａより低い温度に保たれる。
【０１４２】
このように、温度上昇する第１基板１１０ａと、温度上昇しにくい第２基板１１０ｂとの間には温度差が生じる。熱電モジュール１１０は、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂとの間の温度差に応じた電力を生成する。例えば、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂとの間の温度差が４度以上であれば、熱電モジュール１１０による充分な発電出力が得られる。熱電モジュール１１０が生成した電力は、昇圧回路１１５ａを介して、蓄電デバイス１１５ｂに蓄えられる。
【０１４３】
レギュレータ１１５ｃは、蓄電デバイス１１５ｂに蓄えられた電力を、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に一定の電圧で供給する。レギュレータ１１５ｃから供給される電力の電圧は、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８の仕様により決定され、例えば、３．３Ｖとすることができる。
【０１４４】
制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８は、電源基板１１５から電力の供給を受けて駆動可能となる。センサ部１１７及び送信部１１８は、制御部１１６の制御の下で駆動する。つまり、センサ部１１７は所定の時間間隔で環境情報の検出を行い、送信部１１８はセンサ部１１７による検出結果の送信を行う。
【０１４５】
このように、センサ端末装置１００では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。
【０１４６】
また、センサ端末装置１００では、光熱変換部１１３ａが光エネルギーを熱エネルギーに変換し、熱電モジュール１１０が熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。つまり、センサ端末装置１００では、「光から熱」、及び「熱から電気」の２段階のエネルギー変換により電力が生成される。
【０１４７】
センサ端末装置１００では、外部からの光が集光レンズ１１４によって集光される。集光後の光では、集光前の光（外部の光）よりも、単位面積あたりのエネルギーが高くなる。したがって、センサ端末装置１００では、光熱変換部１１３ａに、高エネルギーの光が照射される。光熱変換部１１３ａでは、照射される光のエネルギーが高いほど、生成される熱の量が多くなる。
【０１４８】
したがって、センサ端末装置１００では、光熱変換部１１３ａによって生成され、熱電モジュール１１０に供給される熱の量が多いため、熱電モジュール１１０によって大きい発電出力が得られる。このように、センサ端末装置１００では、駆動のために必要な電力を生成することが可能である。
【０１４９】
更に、センサ端末装置１００では、熱電モジュール１１０によって大きい発電出力が得られるため、フィン１１２ｂのＺ軸方向の高さを低くして小型化が図られる場合にも、駆動のために必要な電力を確保することができる。
【０１５０】
（３）変形例
センサ端末装置１００は、熱電モジュール１１０が生成した電力を利用して駆動可能な構成であればよく、上記の構成に限定されない。
【０１５１】
例えば、電源基板１１５は、昇圧回路１１５ａ、蓄電デバイス１１５ｂ、及びレギュレータ１１５ｃのうちのいずれか１つ又は２つを有する構成であってもよい。また、センサ端末装置１００は、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８が熱電モジュール１１０の発電出力によって駆動可能な構成であれば、電源基板１１５を具備していなくてもよい。
【０１５２】
センサ端末装置１００における各部品のレイアウトは適宜変更可能である。例えば、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８は、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。更に、これらの部品は、筐体部１１９の内面に配置されていてもよい。
【０１５３】
更に、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８は、空間Ｓ内に限らず、空間Ｓ外に配置されていてもよい。例えば、センサ部１１７や送信部１１８は、側壁部１１９の外面に配置されていてもよい。これにより、センサ部１１７が外部の環境情報を検知しやすくなり、送信部１１８がセンサ部１１７による検出結果をより良好に無線送信できるようになる場合がある。
【０１５４】
また、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８のうち２つ以上が一体として構成されていてもよい。更に、電源基板１１５、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８では、それぞれが複数に分割され、各部分が離れた位置に設けられていてもよい。例えば、センサ部１１７は、各センサごとに異なる位置に設けられていてもよい。
【０１５５】
熱電モジュール１１０の配置は、第２基板１１０ｂが熱拡散板１１２ａに熱的に接続されていればよい。例えば、熱電モジュール１１０は、熱拡散板１１２ａのＺ軸方向上面におけるいずれの位置に配置されていてもよい。この場合、熱電モジュール１１０上のブロック部１１３の位置に対応して、集光レンズ１１４の位置も変更することが可能である。
【０１５６】
また、センサ端末装置１００は、ブロック部１１３を備えていなくてもよい。この場合、センサ端末装置１００は、例えば、熱電モジュール１１０の第１基板１１０ａにおけるＺ軸方向上面が黒く着色された光熱変換部として構成され、集光レンズ１１４を透過した光が熱電モジュール１１０に直接入射するように構成される。
【０１５７】
更に、ブロック部１１３は、熱電モジュール１１０と熱拡散板１１２ａとの間に設けられていてもよい。この場合、ブロック部１１３は、熱電モジュール１１０のＺ軸方向上面とＺ軸方向下面との両方に設けられていても、熱電モジュール１１０のＺ軸方向下面のみに設けられていてもよい。
【０１５８】
また、集光レンズ１１４は、Ｚ軸方向下方に透過する光がブロック部１１３の光熱変換部１１３ａに入射するように構成されていれば、上記の構成に限定されない。例えば、集光レンズ１１４のＺ軸方向下方の領域より外側に光熱変換部１１３ａがある場合には、外部からの光が光熱変換部１１３ａに入射するように偏心させられた集光レンズを用いればよい。
【０１５９】
更に、外部からの光をブロック部１１３の光熱変換部１１３ａに集光する構成は、集光レンズ１１４に限定されず、集光ミラーであってもよい。
【０１６０】
［第４の実施形態］
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るセンサ端末装置２００の断面図である。図１１は、センサ端末装置２００の概略構成を示すブロック図である。
【０１６１】
本実施形態に係るセンサ端末装置２００は、以下に述べる構成以外について、第３の実施形態に係るセンサ端末装置１００と同様に構成されている。図面には、センサ端末装置２００の構成のうち、センサ端末装置１００と同様の構成についてはセンサ端末装置１００と同様の符号を付す。センサ端末装置２００におけるセンサ端末装置１００と共通の構成についての説明は適宜省略する。
【０１６２】
センサ端末装置２００は、光発電モジュール２１１を具備する。光発電モジュール２１１は、ブロック部１１３ｂのＺ軸方向上面に設けられている。光発電モジュール２１１は、集光レンズ１１４から入射する光から電力を生成する発電部としての機能と、集光レンズ１１４から入射する光を熱に変換する光熱変換部としての機能を兼ねる。
【０１６３】
センサ端末装置２００における光発電モジュール２１１の光熱変換部としての機能は、第３の実施形態に係るセンサ端末装置１００の光熱変換部１１３ａと同様である。
【０１６４】
図１１に示すように、光発電モジュール２１１は、電源基板１１５及び熱電モジュール１１０とともに、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に電力を供給するための電源ユニットＵに含まれる。
【０１６５】
光発電モジュール２１１は、ＸＹ平面に平行な矩形の平板状の太陽電池として構成されている。光発電モジュール２１１は、Ｚ軸方向上方から入射する光により発電するように構成されている。光発電モジュール２１１に入射する光は、太陽光であっても、照明光であってもよい。
【０１６６】
光発電モジュール２１１としては、その種類は特に限定されない。例えば、光発電モジュール２１１として、色素増感型太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、微結晶シリコン型太陽電池が採用可能である。その他の光発電モジュール２１１の構成は適宜決定することができる。
【０１６７】
光発電モジュール２１１は、集光レンズ１１４を透過する光の照射を受けて、光のエネルギーに応じた電力を生成する。光発電モジュール２１１によって生成された電力は、昇圧回路１１５ａを介して、蓄電デバイス１１５ｂに蓄えられる。
【０１６８】
昇圧回路１１５ａは、熱電モジュール１１０及び光発電モジュール２１１によって生成され、蓄電デバイス１１５ｂに蓄えられた電力を、制御部１１６、センサ部１１７、及び送信部１１８に一定の電圧で供給する。これにより、センサ端末装置２００が駆動可能となる。
【０１６９】
このように、センサ端末装置２００では、電池を用いることなく駆動可能であるため、電池交換のための手間がかからない。
【０１７０】
なお、センサ端末装置２００の電源ユニットＵでは、熱電モジュール１１０及び光発電モジュール２１１によりハイブリッド化されているため、熱電モジュール１１０のみを有する構成や、光発電モジュール２１１のみを有する構成よりも大きい発電出力が得られる。
【０１７１】
したがって、センサ端末装置２００では、消費電力の大きいセンサや多種類のセンサが搭載されたセンサ部１１７を駆動させることも可能である。消費電力の大きいセンサとしては、例えば、ＧＰＳセンサ、加速度センサ、ガスセンサなどに代表される、センサ出力がデジタル出力であるデジタルセンサが挙げられる。
【０１７２】
また、一般的な熱電発電では熱源からの熱を利用して電力が生成されるが、センサ端末装置２００における熱電モジュール１１０は、光発電モジュール２１１に照射される光を利用して発電可能である。つまり、センサ端末装置２００は、熱源が無い場所にも設置可能である。したがって、センサ端末装置２００は、設置場所の制約が少ないため、多種多様な場所に設置可能である。
【０１７３】
更に、本実施形態では、光発電モジュール２１１が筐体部１１９内のみに設けられているが、光発電モジュール２１１は、筐体部１１９内に加えて、筐体部１１９の外面にも設けられていてもよい。これにより、光発電モジュール２１１が筐体部１１９内のみに設けられている場合に比べて、大きい発電出力が得られるようになる。
【０１７４】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１７５】
例えば、センサ装置は、電源回路、制御部、センサ部、及び送信部以外の機能的構成を具備していてもよい。このような機能的構成としては、例えば、スマートホンなどの外部機器から送信される信号を受信可能な受信部が挙げられる。受信部を具備するセンサ装置では、例えば、ユーザによる外部機器への操作内容に応じて、制御部による、電源回路、センサ部、及び送信部の制御内容を変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
１…センサ端末装置
１０…熱電モジュール
１０ａ…第１基板
１０ｂ…第２基板
１０ｃ…熱電素子
１１…光発電モジュール
１２…放熱部
１２ａ…熱拡散板
１２ｂ…フィン
１３ａ…集熱板
１３ｂ…スペーサブロック
１４…断熱板
１５…電源基板
１６…制御部
１７…センサ部
１８…送信部
１９…側壁部
【図１】
2015175816.tif 000003
【図２】
2015175816.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015175816.tif 000006
【図５】
2015175816.tif 000007
【図６】
2015175816.tif 000008
【図７】
2015175816.tif 000009
【図８】
2015175816.tif 000010
【図９】
2015175816.tif 000011
【図１０】
2015175816.tif 000012
【図１１】
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