(57)【要約】【課題】発電を行うことが可能な屋外盤を提供する。【解決手段】屋外盤は、内壁、外壁及び発電ユニット３を備える。発電ユニット３は、複数の熱電変換素子１１、複数の第１電極１２、複数の第２電極１５、第１電気絶縁部材１６及び第２電気絶縁部材１７を備える。第１電気絶縁部材１６は、複数の第１電極１２及び内壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す。第２電気絶縁部材１７は、複数の第２電極１５及び外壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置される屋外盤において、
内部に空間を区画する内壁と、
前記内壁の外側に位置し、前記内壁に隙間を置いて対向配置された外壁と、
前記内壁及び外壁間の隙間に設けられた発電ユニットと、を備え、
前記発電ユニットは、
複数の熱電変換素子と、
前記複数の熱電変換素子及び内壁間に位置し、前記複数の熱電変換素子に接続された複数の第１電極と、
前記複数の熱電変換素子及び外壁間に位置し、前記複数の熱電変換素子に接続された複数の第２電極と、
前記複数の第１電極及び内壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す第１電気絶縁部材と、
前記複数の第２電極及び外壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す第２電気絶縁部材と、を備える屋外盤。
【請求項２】
前記内壁の内部に収容され、前記発電ユニットで発電した電力が与えられる負荷をさらに備える請求項１に記載の屋外盤。
【請求項３】
前記外壁の外面は、外光入射面である請求項１に記載の屋外盤。
【請求項４】
前記発電ユニットに接続されたコンバータと、
前記コンバータを介して前記発電ユニットに接続され、前記発電ユニットで発電した電力を蓄える蓄電池と、をさらに備える請求項１に記載の屋外盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、屋外盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外盤は、地上等の屋上に設置され、使用されている。屋外盤は、筐体、筐体に収容された機器等を備えている。従来の屋外盤には、次の特徴があった。
【０００３】
・屋外盤は、周囲温度の影響を受けることになる。また、機器（電気機器）が熱（ジュール熱）を発生することになる。このため、筐体内の温度が機器の許容温度まで上昇する可能性がある場合、屋外盤に冷却装置（ファンなど）を設け、筐体内の温度の上昇を抑制している。
【０００４】
・屋外盤への直射日光の照射により、屋外盤の外面の温度が上昇することになる。このため、筐体内の温度が機器の許容温度まで上昇する可能性がある場合、上記のように屋外盤に冷却装置を設ける他、屋外盤に光遮蔽板を設け、筐体内の温度の上昇を抑制している。
【０００５】
・屋外盤の周囲温度が低くなると筐体内の温度も低下することになり、筐体内で結露が発生しやすくなる。このため、屋外盤に発熱装置（スペースヒータ）設け、筐体内における結露の発生を防止している。
【０００６】
・屋外盤の保守作業を、特に夜間に行うことになる。このため、屋外盤に照明灯を設け、作業を行うのに必要な適切な照度を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１３６２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の屋外盤の場合、屋外盤は、筐体内の温度の上昇を抑制するための冷却装置、筐体内における結露防止対策としての発熱装置、及び保守点検用の照明灯を備えるものである。ところで、冷却装置、発熱装置及び照明灯を機能させる場合、屋外盤に外部から電力を供給する必要がある。このため、屋外盤自体で発電を行うことを可能とする技術が求められている。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、発電を行うことが可能な屋外盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に係る屋外盤は、屋外に設置される屋外盤において、内部に空間を区画する内壁と、前記内壁の外側に位置し、前記内壁に隙間を置いて対向配置された外壁と、前記内壁及び外壁間の隙間に設けられた発電ユニットとを備え、前記発電ユニットは、複数の熱電変換素子と、前記複数の熱電変換素子及び内壁間に位置し、前記複数の熱電変換素子に接続された複数の第１電極と、前記複数の熱電変換素子及び外壁間に位置し、前記複数の熱電変換素子に接続された複数の第２電極と、前記複数の第１電極及び内壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す第１電気絶縁部材と、前記複数の第２電極及び外壁間に隙間無しに介在され、熱伝導性を示す第２電気絶縁部材とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施形態に係る屋外盤を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る屋外盤について詳細に説明する。  
図１に示すように、屋外盤は、地上等の屋上に設置され、使用される。屋外盤は、内部に空間を区画する内壁としての筐体１と、筐体１の外側に位置し、筐体１に隙間を置いて対向配置された外壁としてのカバー２と、筐体１及びカバー２間の隙間に設けられた発電ユニット３と、を備えている。
【００１３】
屋外盤は、それぞれ筐体１の内部に収容された、冷却装置としての放熱ファン４と、照明灯（盤内灯）５と、コンセント６と、発熱装置としてのスペースヒータ７と、電気機器８と、コンバータ９と、蓄電池１０と、をさらに備えている。放熱ファン４、照明灯５、コンセント６を利用する外部機器、スペースヒータ７及び電気機器８は、負荷である。
【００１４】
筐体１は、内部に空間として、例えば直方体の空間を区画している。筐体１は、４個の側壁１ａと、１個の天井壁１ｂと、１個の底壁１ｃとを有している。側壁１ａ、天井壁１ｂ及び底壁１ｃは、鋼板で形成されている。
【００１５】
カバー２は、筐体１の外側を覆うように設けられている。カバー２は、側壁１ａに隙間を置いて対向配置された４個の側壁カバー２ａと、天井壁１ｂに隙間を置いて対向配置された１個の天井壁カバー２ｂと、底壁１ｃに隙間を置いて対向配置された１個の底壁カバー２ｃとを有している。側壁カバー２ａ、天井壁カバー２ｂ及び底壁カバー２ｃは、鋼板で形成されている。なお、互いに対向した１組の側壁１ａ及び側壁カバー２ａは、屋外盤の扉を形成している。
【００１６】
カバー２の外面２Ｓ、ここでは、側壁カバー２ａ及び天井壁カバー２ｂの外面は、外光（直射日光）入射面である。側壁カバー２ａ及び天井壁カバー２ｂの外面（カバー２の外面２Ｓ）は、屋外盤を取巻く大気の熱が入力されるため、広くは、熱入力面である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、発電ユニット３は、側壁１ａ及び側壁カバー２ａ間の隙間、並びに天井壁１ｂ及び天井壁カバー２ｂ間の隙間に設けられている。発電ユニット３は、複数の熱電変換素子１１、複数の第１電極１２、複数の第２電極１５、第１電気絶縁部材１６及び第２電気絶縁部材１７を備えている。
【００１８】
複数の熱電変換素子１１は、板状又は円柱状に形成されている。複数の熱電変換素子１１は、２種類の異なる金属又は半導体として、複数のＰ型半導体と、複数のＮ型半導体とを含んでいる。熱電変換素子１１は、Ｐ型半導体及びＮ型半導体を組み合わせた熱電モジュールとして使用される。
【００１９】
複数の第１電極１２は、複数の熱電変換素子１１及び筐体１間に位置し、複数の熱電変換素子１１に接続されている。第１電極１２は、Ｐ型半導体及びＮ型半導体を接続している。Ｎ型半導体にのみ接続された第１電極１２には、引き出し電極１３が接続されている。Ｐ型半導体にのみ接続された第１電極１２には、他の引き出し電極１４が接続されている。
【００２０】
複数の第２電極１５は、複数の熱電変換素子１１及びカバー２間に位置し、複数の熱電変換素子１１に接続されている。第２電極１５は、Ｐ型半導体及びＮ型半導体を接続している。第１電極１２及び第２電極１５は、金属等、熱伝導率が高く、電気絶縁率の低い材料で形成されている。
【００２１】
第１電気絶縁部材１６は、複数の第１電極１２及び筐体１間に隙間無しに介在されている。第２電気絶縁部材１７は、複数の第２電極１５及びカバー２間に隙間無しに介在されている。第１電気絶縁部材１６及び第２電気絶縁部材１７は、熱伝導率が高く（熱伝導性を示し）、電気絶縁率の高い材料で形成されている。
【００２２】
この実施形態において、発電ユニット３は、カバー２に形成されている。カバー２及び第２電気絶縁部材１７は、接着され、密着界面を形成している。第１電気絶縁部材１６は、筐体１に押圧され、筐体１とともに密接界面を形成するか、又は、筐体１に接着され、筐体１とともに密着界面を形成している。カバー２は、筐体１にネジ２０用いて固定され、筐体１とともに発電ユニット３を挟持している。なお、発電ユニット３を筐体１及びカバー２間の隙間に設ける際の製造方法や、カバー２を筐体１に固定する方法は、種々変形可能である。
【００２３】
発電ユニット３は、カバー２への熱入力によりカバー２及び筐体１間に生じる温度差を利用して発電するものである。複数の熱電変換素子１１の一端は、筐体１の温度の影響を受ける。複数の熱電変換素子１１の他端は、カバー２の温度の影響を受ける。カバー２の熱は、第２電気絶縁部材１７及び第２電極１５を介して複数の熱電変換素子１１の一端に伝導される。
【００２４】
発電ユニット３は、複数の熱電変換素子１１の両端に温度差を生じさせると起電力が生じるゼーベック効果を利用している。そして、熱電変換素子１１、第１電極１２及び第２電極１５には、電流ｉの流れが生じることになる。発電ユニット３で発電した電力は、引き出し電極１３、１４を介してコンバータ９に与えることができる。
【００２５】
コンバータ９は、電力を、放熱ファン４、照明灯５と、コンセント６と、スペースヒータ７、電気機器８及び蓄電池１０の少なくとも１つに与えるものである。
【００２６】
放熱ファン４は、互いに対向した１組の側壁１ａ及び側壁カバー２ａの一部に形成され、屋外盤の内部及び外部に貫通した通気口に取り付けられている。放熱ファン４は、電力が与えられることにより稼働し、筐体１内の熱気を屋外盤の外部に排出することができる。これにより、夏場等、屋外盤（カバー２）の表面温度が高くなる場合や、電気機器８が熱を発生する場合に、筐体１内の温度が電気機器８の許容温度まで上昇することを抑制することができる。
【００２７】
照明灯５は、筐体１内の適当な個所として、例えば天井に取り付けられている。照明灯５は電力が与えられることにより照明し、これにより、夜間等に行う作業（保守作業）に必要な照度を得ることができる。
【００２８】
コンセント６は、筐体１内の適当な個所に取り付けられている。これにより、コンセント６を使用して電源を得ることを必要とする外部機器を使用することができる。
【００２９】
スペースヒータ７は、筐体１内の適当な個所に設けられている。スペースヒータ７は、電力が与えられることにより稼働し、筐体１内の温度を上昇させることができる。屋外盤の周囲温度が低くなり筐体１内の温度が低下した場合に筐体１内に生じる結露の発生を防止することができる。
【００３０】
蓄電池１０は、筐体１内の適当な個所に設けられている。蓄電池１０は、コンバータ９を介して発電ユニット３に接続され、発電ユニット３で発電した電力を蓄えるものである。これにより、カバー２への外光の入射がなくなる夜間等、カバー２及び筐体１間の温度差が低下し、発電ユニット３が発電できない期間の電力の需要に対応することができる。
【００３１】
以上のように構成された一実施形態に係る屋外盤によれば、屋外盤は、筐体１、カバー２及び発電ユニット３を備えている。発電ユニット３は、カバー２及び筐体１間に生じる温度差を利用して発電することができるため、屋外盤に外部から電力を供給すること無しに放熱ファン４、照明灯５、コンセント６を利用する外部機器、スペースヒータ７及び電気機器８を機能させることができる。
【００３２】
第１電気絶縁部材１６は、複数の第１電極１２及び筐体１間に隙間無しに介在されている。第２電気絶縁部材１７は、複数の第２電極１５及びカバー２間に隙間無しに介在されている。第１電気絶縁部材１６及び第２電気絶縁部材１７は、熱伝導率が高く、電気絶縁率の高い材料で形成されている。
【００３３】
発電ユニット３は、上述した第１電気絶縁部材１６及び第２電気絶縁部材１７を備えているため、発電により得た電気的エネルギの筐体１やカバー２への漏洩を防止することができる。  
上記のことから、発電を行うことが可能な屋外盤を得ることができる。
【００３４】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００３５】
例えば、発電ユニット３は、筐体１及びカバー２間の隙間の少なくとも一部に設けられていればよい。発電ユニット３は、１個の発電系統又は電気的に独立した複数個の発電系統を有していればよい。  
本発明は、上記屋外盤に限らず、各種の屋外盤に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…筐体、１ａ…側壁、１ｂ…天井壁、１ｃ…底壁、２…カバー、２ａ…側壁カバー、２ｂ…天井壁カバー、２ｃ…底壁カバー、２Ｓ…外面、３…発電ユニット、４…放熱ファン、５…照明灯、６…コンセント、７…スペースヒータ、８…電気機器、９…コンバータ、１０…蓄電池、１１…熱電変換素子、１２…第１電極、１５…第２電極、１６…第１電気絶縁部材、１７…第２電気絶縁部材。
【図１】
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【図２】
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