(57)【要約】【課題】外部からの衝撃及び振動を緩衝するとともに、当該衝撃及び振動の運動エネルギーを、効率的に有効利用する。【解決手段】外部からの衝撃及び振動を緩衝する所定の弾性体と、内部に所定の流体が充填された所定の函体と、流体方向を制御する所定の流体制御手段とを備え、当該流体にて回転翼を回転させて発電するとともに、圧電効果を利用したピエゾ素子を備え、微小振動及び歪みにて発電することにより、あらゆる波長、大きさの振動及び衝撃を電気エネルギーに変換する発電装置。【選択図】図６
2010114974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有することにより容積可変で気密性又は水密性を有する函体と、該函体の所定の部位に配設された弾性体とから成る発電装置であって、該函体は、少なくともひとつの貫通孔を有するとともに、該函体内部に所定の流体が充満しており、該貫通孔に、該流体の流体方向に対して仰角を成し複数から成る翼状体を放射状に具備する回転翼、及び所定の流体制御手段が配設され、該回転翼と所定の動力伝達手段にて機械的に接続された誘導発電手段を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置であって、該函体の所定の面は板状体から成るとともに、該所定の面に対する側面は可撓性を有する面状体から成り、該所定の弾性体は、該函体の外方から該板状体への荷重に対して弾性を有する方向に配設されることにより該板状体への荷重に対して該函体が弾性を有し、該荷重及び該荷重に対する弾性による該板状体の往復運動により、該貫通孔に該流体の流れが発生することを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発電装置であって、該流体制御手段は、該函体の内方から該回転翼の上流側に連通する該流体の流路を備え、該流路には該函体の内方から該回転翼への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設され、該函体の外方から該回転翼上流側に連通する該流体の流路を備え、該流路には該函体の外方から該回転翼への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設されるとともに、該回転翼下流側から該函体の内方に連通する該流体の流路を備え、該流路には該回転翼から該函体の内方への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設され、該回転翼下流側から該函体の外方に連通する該流体の流路を備え、該流路には該回転翼から該函体の外方への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設された構造である発電装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発電装置であって、該弾性体の有する弾性により、該函体の所定の面に対する任意の衝撃に対し、該函体が緩衝機能を有することを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発電装置であって、該弾性体の有する弾性により、該函体の所定の面に伝播する任意の振動に対し、該函体が防振機能を有することを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発電装置であって、該函体の所定の面に少なくともひとつの所定の凹凸部材が固着され、該凹凸部材の凹凸面と所定の距離を有して所定の弾性板が配設され、該凹凸部材と該弾性板とで少なくともひとつのピエゾ素子が挟持されることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発電装置であって、該函体の所定の面は弾性を有し、該函体の所定の面に対する外方からの衝撃又は振動により、該所定の面が変形し、該凹凸部材を介して該ピエゾ素子に所定の圧力が印加されて該ピエゾ素子が発電するとともに、該圧力に対する該弾性板の反力により、該ピエゾ素子に所定の圧力が再印加されて該ピエゾ素子が発電することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の物体に対する衝撃、振動、荷重などの外部エネルギーを軽減するとともに、当該外部エネルギーを電気エネルギーに変換する、緩衝機能を備えた発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の中、動力機械の近辺など、振動又は衝撃が発生する箇所には、サスペンション、防振架台などの緩衝手段が配設されて、当該振動又は衝撃が他の箇所へ伝播するのを防いできた。しかし、従来からの緩衝手段では、その弾性により、当該振動又は衝撃の運動エネルギーを熱エネルギーに変換するのみで、当該振動又は衝撃の運動エネルギーは、有効利用されていなかった。
【０００３】
当該振動又は衝撃の運動エネルギーを有効利用する技術としては、当該振動又は衝撃を緩衝機構にて吸収する過程における往復運動にて、磁石とコイルから成る発電機構にて発電する発電装置（例えば特許文献１参照）があった。当該発電装置は、振動及び衝撃を電気エネルギーに変換することを可能としたが、当該発電装置においては、往復運動を直接電気エネルギーに変換するため、電流方向の急激な変化により回生エネルギー不回収によるロスが発生し、効率の良い発電方法ではなかった。
【０００４】
別の方式として、流体室及びリザーバと当該流体室とリザーバとを連通する流路から成り、当該流路に流体モータを配設し、当該流路内の流体の流れにて流体モータを回転させて発電する発電機構（例えば特許文献２参照）があった。当該発電機構においても、流体モータの回転方向が変わることによる回転の運動エネルギーのロス及び回生エネルギー不回収によるロスが発生していた。
【０００５】
また、上記いずれの従来技術においても、微小震動では発電機構部が動かない、若しくは電磁誘導が発生しないため、発電することができなかった。また、微小震動にて発電するべく、緩衝手段の反力を小さくすると、緩衝能力が小さくなり、発電能力と緩衝能力を両立させることができなかった。
【特許文献１】特願２００７−３７２０７号公報
【特許文献２】特願２００１−２５７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
振動及び衝撃の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、且つ当該振動及び衝撃を吸収して緩衝する技術は、上記のとおり存在していた。しかし、当該緩衝手段に配設された流体モータ、電磁誘導による発電方式では、微小振動ではほとんど起電力が発生しなかった。
【０００７】
また、上記の方式は、振動及び衝撃を緩衝手段にて往復運動に変換する方式であり、往復運動は、運動の方向が常に変化するため、運動エネルギーのロスが構造的に発生するという問題があった。且つ、電荷も常に変化するため、回生エネルギーの不回収によるロスも発生し、効率のよい発電方式ではなかった。
【０００８】
当該往復運動方式における発電効率を高めるべく緩衝手段の弾性を変化させると、当該緩衝手段の弾性が不十分或いは過剰となり、緩衝性能が低下する。緩衝手段の緩衝性能を維持しながら発電効率を高めんとするには、当該緩衝手段の弾性を、緩衝性能が最大と成るよう適正化した上で、振動及び衝撃による往復運動を１方向運動に変換して、上記運動エネルギー及び回生エネルギーのロスを抑制することが適切な方式である。且つ、微小振動にても発電する装置が必要である。
【０００９】
本発明は、振動及び衝撃への緩衝性能を適正に確保した上で、上記振動及び衝撃による往復運動を１方向運動に変換して発電し、且つ微小振動にても発電する発電装置を提供することにより、振動及び衝撃への適正な緩衝性能を確保した上で、当該振動及び衝撃による発電装置の高効率化を実現せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の記述は、本発明の全体構成に関するものである。本発明装置は、気密性又は水密性を有する函体と当該函体の所定の部位に配設された弾性体とから成る緩衝手段を備えた発電装置である。当該函体は、可撓性を有することにより容積可変であり、また、当該函体は、少なくともひとつの貫通孔を有するとともに、該函体内部に所定の流体が充満している。
【００１１】
当該貫通孔には、上記流体の流体方向に対して仰角を成し、複数から成る翼状体を放射状に具備する回転翼が配設されている。且つ当該貫通孔には、所定の流体制御手段が配設されている。また、当該回転翼と、所定の動力伝達手段にて機械的に接続された誘導発電手段を備え、当該回転翼の回転により、当該誘導発電手段が発電するものである。
【００１２】
当該所定の流体制御手段は、当該函体に流入する流体及び当該函体から流出する流体の流体方向を当該回転翼に対して１方向に制御するものである。本発明の、１方向に流体方向を制御する流体制御手段を備える点が、段落０００４に記載の流体モータを備えた発電機構（特許文献２）と明確に異なる点である。流体方向が当該回転翼に対して１方向に制御されることにより、当該回転翼の回転方向が１方向になり、運動エネルギーロス、回生エネルギーロスの発生を防ぐことが出来る。
【００１３】
請求項２の記述は、外部からの荷重を、本発明装置の内部エネルギーに変換する機構に関するものである。本発明において、上記函体の所定の面は板状体から成るとともに、当該所定の面に対する側面は可撓性を有する面状体から成るものである。上記所定の弾性体は、該板状体に対して弾性を有する方向に配設される。
【００１４】
この配設方法により、当該板状体への外部エネルギーである荷重に対して当該函体自体が弾性を有することになり、当該荷重及び当該荷重に対する弾性により、該板状体が往復運動する。当該往復運動による当該函体の容積変動により、当該貫通孔に当該流体の流れが発生する。当該流体の流れが、電気エネルギーに変換可能な本発明装置の内部エネルギーそのものである。
【００１５】
請求項３の記述は、上記所定の流体制御手段に関するものである。本発明において、流体の流れによる発電効率を高めるために、流体方向を１方向に制御することが中心となる特徴であるが、当該請求項３の記述は、当該流体の流れの１方向制御を実現する流体制御手段の具体的な構成を示すものである。
【００１６】
当該所定の流体制御手段は、当該函体の内方から該回転翼上流側に連通する当該流体の流路を備え、当該流路には当該函体の内方から当該回転翼への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設されるものである。また、当該函体の外方から当該回転翼上流側に連通する当該流体の流路も備え、該流路には該函体の外方から該回転翼への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設されるものである。
【００１７】
上記の流路及び逆流防止手段により、当該函体から流出する流体、流入する流体とも、当該回転翼上流側に流入することになる。当該回転翼に対して上流側から流体が流入することで、当該回転翼は常に１方向に回転することになる。
【００１８】
さらに、当該所定の流体制御手段は、当該回転翼下流側から当該函体の内方に連通する当該流体の流路を備え、当該流路には当該回転翼から当該函体の内方への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設されものである。また、当該回転翼下流側から当該函体の外方に連通する当該流体の流路をも備え、当該流路には当該回転翼から当該函体の外方への方向を流体方向とする逆流防止手段が配設されるものである。
【００１９】
上記の流路及び逆流防止手段により、当該回転翼を回転させた当該流体は、当該函体の内方又は外方のいずれかの圧力の低い方に流出される。従って、当該函体に所定の荷重により圧力が印加されると、当該函体の容積が減少して当該函体の内方から当該回転翼を経由して当該函体の外方へ流体が流れ、また、上記所定の弾性体の弾性により、当該函体の容積が復元しようとすると、当該函体の内方が負圧になり、当該函体の外方から当該回転翼を経由して当該函体の内方へ流体が流れる。このとき、いずれの場合においても、当該回転翼は、１方向に回転する。
【００２０】
請求項４の記述は、本発明装置が付帯的に有する緩衝機能に関するものである。本発明装置は、当該弾性体の有する弾性により、当該函体の所定の面に対する任意の衝撃に対し、当該函体が緩衝機能を有するものである。また、本発明装置においては、当該衝撃の運動エネルギーのうちの所定量は電気エネルギーに変換されるため、エネルギー保存則より、従来の緩衝手段よりも、高い緩衝性能を有するものである。
【００２１】
請求項５の記述は、本発明装置が付帯的に有する防振機能に関するものである。本発明装置は、当該弾性体の有する弾性により、当該函体の所定の面に伝播する任意の振動に対し、当該函体が防振機能を有するものである。また、本発明装置においては、当該振動の運動エネルギーのうちの所定量は電気エネルギーに変換されるため、エネルギー保存則より、従来の防振手段よりも、高い防振性能を有するものである。
【００２２】
請求項６の記述は、本発明の、微小振動に対する発電手段に関するものである。請求項１ないし５のいずれかに記載の発電手段では、微小震動に対する発電能力がなく、当該微小振動を電気エネルギーに変換するためには、別途発電手段が必要になる。
【００２３】
本発明においては、当該函体が外部からの振動を受け、当該振動が当該弾性体に伝播する過程で、当該函体自体に僅かな歪が生じる。当該歪にて発電する発電手段を備えることにより、微小振動においても電力を得る事ができる。
【００２４】
上記微小振動にて発電する手段は、以下のとおりである。当該手段は、当該函体の所定の面に少なくともひとつの所定の凹凸部材が固着され、当該凹凸部材の凹凸面と所定の距離を有して所定の弾性板が配設され、該凹凸部材と該弾性板とで少なくともひとつのピエゾ素子が挟持されるものである。以上の構成により、ピエゾ効果による電力を得る事が出来る。
【００２５】
請求項７の記述は、本発明の、微小振動に対する発電手段の機構に関するものである。本発明において、当該函体の所定の面は弾性を有するものである。当該函体は弾性を有することにより、所定の面に対する外方からの衝撃又は振動により、当該所定の面は変形し、当該凹凸部材を介して当該ピエゾ素子に所定の圧力が印加されて当該ピエゾ素子が発電する。
【００２６】
また、当該圧力に対する該弾性板の反力により、当該ピエゾ素子に所定の圧力が再印加されて当該ピエゾ素子が発電する。即ち、１方向の衝撃又は振動の圧力、及び、弾性体の反力の双方向での発電が可能となる。且つ、当該ピエゾ素子は凹凸部材と接触しており、当該凹凸部材の凹凸面により、荷重の掛かる面積が小さくなるため、同一の荷重に対する圧力が大きくなり、当該ピエゾ素子の発電効率を大きくすることが出来る。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、外部からの衝撃及び振動を電気エネルギーに変換するものである。従って、外部からの衝撃及び振動に対する緩衝、防振機能を発揮すると同時に、電気エネルギーを得る事ができる。このとき、主要な発電機構は、外部からの衝撃及び振動を流体の流れに変換するものであるため、当該衝撃及び振動の速度に関係なく流体の流れに変換でき、従来技術と比して安定した発電電力を得る事が出来る。
【００２８】
このとき、外部からの衝撃及び振動を緩衝、防振する往復運動を１方向の運動に変換するため、往復運動を直接電気エネルギーに変換する従来技術と比して、運動方向変換に伴う運動エネルギーのロス、回生エネルギー不回収によるロスが発生せず、高効率な発電が可能となる。
【００２９】
また、本発明は、従来技術では実現できなかった微小振動による発電も、ピエゾ素子を併設することで可能としている。従って、外部からの衝撃及び振動の速度、大きさが常に変化する状況においても、従来技術と比して、より安定した、且つ高効率な発電を実現するものである。
【００３０】
さらに、本発明は、外部からの衝撃及び振動を電気エネルギーに変換するため、単に外部からの衝撃及び振動を吸収するだけの従来技術の緩衝手段と比して、変換される電気エネルギーの相当エネルギー量の衝撃及び振動に対する緩衝性能を加えて発揮できる。従って、従来技術の緩衝手段と比して、同一の緩衝性能を得るための、クッション材などの弾性体の使用量を減少させることが出来る。
【００３１】
以上の効果を発揮するための構成は、課題を解決する手段に記載の構成を満たすだけでよいため、形状などの制限が少なく、衝撃及び振動が発生する数多くのケースで使用することができ、本発明は汎用性が高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、外部からの衝撃及び振動が発生し、且つ電力を必要とする様々な事例に対して汎用性の高いものであり、その実施の最良の形態には、いくつかの形態が考えられる。以下、実施例にて詳細を説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の１実施例の全体投影図であって、本実施例の全体構成の概要を示している。１で示される天板の側方全面に、２で示される水密性蛇腹が配設され、さらに、当該水密性蛇腹の下方には３で示される底板が配設されている。当該天板、水密性蛇腹及び底板とはそれぞれ水密性を有して固着されており、当該天板、水密性蛇腹及び底板とで水密性を有する函体を形成している。
【００３４】
６で示されるとおり、当該天板と当該底板とで当該螺旋バネを挟持されており、当該螺旋バネは、当該天板を下方から支持していることになる。従って、当該天板に対する衝撃及び振動などの荷重は、当該螺旋バネの弾性により緩和され、さらに当該螺旋バネの反力により、当該荷重は往復運動に変換される。
【００３５】
さらに、当該天板の下面には、１１で示されるとおり、ピエゾ素子が配設されている。さらに、５で示されるとおり、本発明の主要発電手段である発電部筐体が当該底板を貫通し、且つ当該発電部筐体と当該底板とは水密性を有して固着されている。さらに当該底板の下方には、４で示されるゴムチャンバーが、当該底板と水密性を有して配設されている。
【００３６】
図２は、図１のA部における断面図である。６で示される螺旋バネは、３で示される底板の上面に配設されるとともに、１で示される天板からの荷重を直接受けている。さらに、当該天板と当該底板の間には、２で示される水密性蛇腹が配設され、当該天板、当該底板及び当該水密性蛇腹にて、水密性を有する函体を形成している。当該函体内部には、１３で示されるシリコーンオイルが充填されている。
【００３７】
上記発電部筐体は、５で示される形状から成り、７で示されるとおり、逆止弁が配設されている。当該逆止弁の構造は、図３で示される。１４で示される弁体は、１６で示される弁脚にて、１５で示される回転軸と機械的に連結されている。また、当該回転軸は、１７で示される軸脚に定置されている。以上の構造により、１９の矢印で示されるとおり、当該回転軸を中心に、当該弁体が自在に開閉可能である。
【００３８】
また、当該弁体、当該弁脚は、上記シリコーンオイルよりも比重が大きいものである。従って、常時は重力にて当該弁体は閉塞していることになる。また、５で示される発電部筐体の当該弁体直下の位置には、１８で示されるとおり、ゴムシールが配設されている。従って、常時は重力により、当該弁体が閉塞しており、当該ゴムシールにより当該逆止弁の上方と下方間の水密性が確保されている。且つ、本図が示す構造により、上方には開放可能であるが、下方には開放不可能となっている。
【００３９】
上記の構造により、当該逆止弁は、常時は閉塞しているが、当該逆止弁の下方の圧力が、上方の圧力より高くなると、当該圧力差により当該弁体が情報に開放する。同時に、当該圧力差解消のため、当該逆止弁の下方から上方に向かって、当該シリコーンオイルの流れが発生する。
【００４０】
再び図２に戻り、本実施例の５で示される発電部筐体の構成について説明する。当該発電機筐体の所定の位置には、１０で示される誘導発電機が配設され、９で示される軸を介して、８で示される回転翼と機械的に連結されて、流体発電機構を形成している。当該軸と当該発電部筐体との接触面には１２で示されるメカニカルシールが配設されていて、当該シリコーンオイルが当該誘導発電機周囲に侵入するのを防いでいる。
【００４１】
図４は、当該流体発電機構の投影図である。本図が示すとおり、５で示される発電部筐体に、当該流体発電機構が内在しており、当該シリコーンオイルの流れは、必ず当該流体発電機構の部位を流路とすることになる。
【００４２】
図５は、上記ピエゾ素子の構成の詳細を示す。当該ピエゾ素子は、ピエゾ効果により起電力を発生させる素子であり、本実施例では、当該ピエゾ効果を発生させる圧電セラミックが用いられている。２２で示される当該圧電セラミックは、２３で示されるセパレータを上方及び下方から挟持している。
【００４３】
当該セパレータは、絶縁体であって、２６で示される電極を具備する当該圧電セラミックとでピエゾ効果を発揮可能なコンデンサを形成している。この、当該圧電セラミックと当該電極及び当該セパレータから成る、当該ピエゾ効果を発揮可能なコンデンサを、以下、圧電コンデンサと呼ぶ。
【００４４】
また、２１で示される凹凸部材は、上記天板の下面に固着され、且つ２５で示される板バネが当該天板と所定の距離を有して当該天板の下方に配設され、当該板バネの上面には当該天板の下面と同様に凹凸部材が固着されている。本図が示すとおり、当該凹凸部材は凹凸面が相対抗して配設され、当該凹凸部材間に当該圧電コンデンサが配設され、２４で示される挟着ボルトにて、当該凹凸部材が当該圧電コンデンサを挟着している。
【００４５】
上記の構成により、当該圧電コンデンサは、当該凹凸部材の凸部に常時接することとなるため、当該天板に加わる衝撃及び振動は、当該凸部からの集中荷重として当該圧電コンデンサに印加される。このとき、当該凸部間の荷重分布の差異により、当該圧電コンデンサに歪みが発生する。
【００４６】
当該圧電コンデンサは、下方からも凹凸部材を介して板バネにて挟着されているため、当該板バネの弾性により、当該歪みに対する反力が発生する。当該反力も、当該凸部からの集中荷重として当該圧電コンデンサに印加される。当該衝撃及び振動、板バネの反力による当該圧電コンデンサへの集中荷重により、当該圧電コンデンサが発電可能となる。
【００４７】
図６は、本実施例の発電機構のサイクルを示す。本図の左側は、２７で示されるとおり、本実施例に衝撃及び振動などの荷重が上方より印加された時の本実施例の発電機構のサイクルを示す。また、本図の右側は、当該荷重に対して、６で示される螺旋バネの反力で、本実施例が通常時に戻ろうとするときの本実施例の発電機構のサイクルを示す。このときの当該螺旋バネの反力のベクトルは、２９で示される。
【００４８】
本図の左側のとおり、２７で示されるベクトルの荷重が、１で示される天板に印加されると、６で示される螺旋バネ及び２で示される水密製蛇腹は収縮するため、上記天板、底板及び水密性蛇腹とで形成される函体の容積が縮小し、当該函体内部のシリコーンオイルの圧力が上昇する。当該圧力上昇のために、当該函体内部と当該函体外部との間に圧力差が生じ、当該圧力差解消のため、２８で示されるとおりに、シリコーンオイルの流れが発生する。
【００４９】
同時に、当該天板に印加される荷重は不随意なもので、当該荷重の分布は均一にはならないため、当該天板に歪みが発生する。当該歪みにより、１１で示されるピエゾ素子にも不均一な荷重が印加される。当該ピエゾ素子は、段落００４２ないし段落００４４に記載のとおりの構造であって、当該不均一な荷重が印加されると、段落００４５及び段落００４６に記載のサイクルにより、当該ピエゾ素子が発電する。
【００５０】
ここで、再び、上記シリコーンオイルの流れから説明する。このとき、７で示されるとおりに逆止弁が配設されているため、当該逆止弁の内、当該函体内部に接する左側の二つの内の、下方のものは流体方向が逆のため開放することができず、上方のもののみが開放する。従って、当該左側上方の逆止弁から上記回転翼に対してシリコーンオイルの流れが発生する。
【００５１】
当該シリコーンオイルの流れにより、当該回転翼が回転し、上記軸を介して機械的に連結された上記誘導発電機が発電する。当該シリコーンオイルは、当該回転翼を回転させた後、同じく２８で示されるとおり、当該逆止弁の内、右側下方の逆止弁より、４で示されるゴムチャンバー内に排出される。このとき、当該函体内部は当該荷重により圧力が上昇しているため、当該逆止弁の内、左側下方の逆止弁より当該函体へ当該シリコーンオイルが流入することはない。
【００５２】
当該ゴムチャンバー内に当該シリコーンオイルが流入すると、パスカルの原理により、同じく２８で示されるとおり、当該ゴムチャンバーに均等に圧力が加わる。当該ゴムチャンバーは弾性を有するため膨張し、当該ゴムチャンバー内部と当該函体内部とは平衡状態となり、圧力差が解消される。
【００５３】
続いて、本図の右側により、当該荷重に対する当該螺旋バネの反力による発電機構について説明する。本発明装置における当該荷重は、外部からの振動及び衝撃によるものであるため、当該荷重は断続的に発生するものである。従って、当該荷重が中断すると、当該螺旋バネの反力により、当該荷重が加わった状態から元の状態に戻ろうとする。
【００５４】
このときの当該螺旋バネの反力ベクトルは、２９で示される。当該反力により、上記収縮した当該螺旋バネ及び当該水密製蛇腹は、元の状態に戻ろうとし、縮小した当該函体の容積も元に戻ろうとする。当該函体は、上記のとおり、容積が縮小した状態で既に圧力平衡の状態にあり、当該函体の容積が元に戻ろうとすることで、当該函体内部のシリコーンオイルの圧力が低下する。
【００５５】
同時に、上記天板も、荷重から解放される事により、その歪みも元の状態に戻ろうとする。当該歪みが元の状態に戻ろうとすることにより、１１で示されるピエゾ素子も荷重から開放され、上記板バネの弾性により、当該ピエゾ素子の下方から当該板バネの反力が印加される。当該ピエゾ素子は、段落００４２ないし段落００４４に記載のとおりの構造であって、当該板バネの反力が印加されると、段落００４５及び段落００４６に記載のサイクルにより、当該天板への荷重印加時と同様に当該ピエゾ素子が発電する。
【００５６】
再び、当該函体内部のシリコーンオイルの圧力低下から説明する。当該函体の容積が元に戻ろうとするとき、膨張した状態のゴムチャンバーも、当該ゴムチャンバー自体の反力により元の状態に戻ろうとしている。当該元の状態に戻ろうとする力により、当該ゴムチャンバー内のシリコーンオイルの圧力は上昇した状態となっている。
【００５７】
上記函体内部のシリコーンオイルの圧力低下及び当該ゴムチャンバー内部の圧力のために、当該函体内部と当該函体外部との間に圧力差が生じる。当該圧力差解消のため、２８で示されるとおりに、シリコーンオイルの流れが発生する。
【００５８】
このとき、７で示される当該逆止弁の内、当該函体内部に接する右側の二つの内の、下方のものは流体方向が逆のため開放することができず、上方のもののみが開放する。従って、当該右側上方の逆止弁から上記回転翼に対して当該シリコーンオイルの流れが発生する。本図が示すとおり、このときの当該回転翼に対する当該シリコーンオイルの流れの流体方向は、上記荷重の印加時と同一である。
【００５９】
当該荷重の印加時と同一方向の当該シリコーンオイルの流れにより、当該回転翼が上記荷重印加時と同一の方向に回転し、上記軸を介して機械的に連結された上記誘導発電機が発電する。このとき、上記のとおり、当該天板に対する荷重印加時と、当該螺旋バネによる当該函体の復元時とで、当該回転翼の回転方向は同一であるため、運動エネルギーロス及び回生エネルギー不回収ロスは発生しない。
【００６０】
図７は、本実施例の電気回路の構成を示す。上記のサイクルで、いかなる方向の衝撃及び振動に対しても当該回転翼が同一の方向に回転して当該誘導発電機が発電し、当該シリコーンオイルの流れが発生し得ない微小振動による歪みに対しても、当該ピエゾ素子が発電することになるが、当該発電電力と、電力需要とが同時に同一量発生する訳ではないため、当該発電電力を蓄電する必要がある。
【００６１】
本実施例では、当該発電電力を蓄電する手段として、３５で示されるとおり、バッテリーを具備している。当該バッテリーは、３６で示される負荷抵抗と、３０で示される送電線にて電気的に接続されていて、当該負荷抵抗に送電可能であり、任意の負荷抵抗に送電して起動させることが可能である。
【００６２】
また、本実施例における発電手段は、上記誘導発電機と上記ピエゾ素子の２つの手段が存在し、そのいずれからの電力も、当該バッテリーに送電されて蓄電される必要がある。本図が示すとおり、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子のいずれもが、３１で示されるトランス、３２で示されるダイオード、３３で示されるコンデンサを介して、３０で示される送電線にて、３４で示される定電圧回路に、電気的に並列に接続されている。
【００６３】
また、本図が示すとおり、当該定電圧回路は、同じく３４で示されるダイオードを介して、３０で示される送電線にて、バッテリーに電気的に接続されている。以上の回路構成により、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子で発電された電流は、当該トランスで昇圧され、当該ダイオードで送電方向を整流されて、当該コンデンサにより電流を平滑化された上で、当該定電圧回路に送電される。
【００６４】
このとき、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子の発電電圧に差がある場合でも、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子の双方が本図で示されるとおりダイオードを介して送電するため、当該誘導発電機から当該ピエゾ素子、又は、当該ピエゾ素子から当該誘導発電機へと送電されることはない。
【００６５】
さらに、当該定電圧回路で一定の電圧にて当該バッテリーに送電されて、当該発電電力は、当該バッテリーに蓄電される。当該バッテリーが蓄電することにより、任意の負荷抵抗を当該バッテリーの有する電力により起動させることができる。
【００６６】
以上のサイクルにて、本実施例は外部からの衝撃及び振動を電気エネルギーに変換し、当該電気エネルギーを当該バッテリーが蓄電し、任意の負荷抵抗を起動させることができる。上方からの衝撃、振動を緩衝する必要のある、機械器具用の防振架台や各種クッション材などに利用可能である。
【実施例２】
【００６７】
以下の１実施例は、下方からの衝撃及び振動を上方に伝播するのを防ぐ緩衝手段に、本発明を用いたもので、自動車などの車両のサスペンションを想定したものである。図８は、本実施例の全体投影図であって、本実施例の全体構成の概要を示す。４０で示される衝撃及び振動方向支柱は、本実施例装置の緩衝機能の対象となる上部構造体の荷重を、その接地面に対して支えるものである。また、当該上部構造体の荷重は、本実施例装置に対して、４１で示される本体支柱にて支えられている。
【００６８】
当該衝撃及び振動方向支柱は、３８で示される函体ピストンに固着されているとともに、当該本体支柱は、３９で示される函体ピストン筐体に固着されている。当該函体ピストンは、当該函体ピストン筐体に挿入されていて、固着されてはいないため、当該函体ピストンと当該函体ピストン筐体とは上下方向に伸縮自在である。
【００６９】
当該函体ピストン筐体と、５で示される発電部筐体とは水密性を有して固着されていて、当該発電部筐体の上面には、６で示されるとおり、螺旋バネが配設されている。さらにその上方には、３７で示されるリザーバ筐体が、当該函体ピストン筐体に挿入される形で配設されている。本図では、内部構造を明らかにするため、当該リザーバ筐体は、点線で示されている。
【００７０】
図９は、図８のB部における、本実施例の断面構造を示す。当該衝撃及び振動方向支柱が固着されて一体となっている当該函体ピストンは、３８で示されるとおり、３９で示される当該函体ピストン筐体の内周部に所定の隙間を有して挿入されていて、当該函体ピストンと当該函体ピストン筐体との間の隙間には、１２で示されるとおり、メカニカルシールが配設されている。
【００７１】
当該メカニカルシールは、その密着面とは自在に滑動可能であり、滑動しても密着面との間の水密性を発揮できるものである。従って、当該函体ピストンと当該函体ピストン筐体とで、上下方向の荷重に対する可撓性及び水密性を有する函体を形成することになる。このとき、当該函体の当該衝撃及び振動方向支柱との接触面が、本発明の所定の板状体に該当することになる。
【００７２】
当該函体ピストン筐体の上方には、３７で示されるとおりリザーバ筐体が配設されている。当該リザーバ筐体は、その内周部に、当該函体ピストン筐体に所定の隙間を有して挿入されていて、当該隙間には、１２で示されるとおり、メカニカルシールが配設されている。従って、当該函体ピストン筐体と当該リザーバ筐体とにおいても、上下方向の荷重に対する可撓性及び水密性を有することになる。
【００７３】
当該リザーバ筐体及び上記函体には、１３で示されるとおり、シリコーンオイルが充填されていて、当該函体ピストン筐体と当該リザーバ筐体とで、当該シリコーンオイルのリザーバを形成している。さらに、当該リザーバ内部には、６で示される螺旋バネが、当該リザーバ筐体と、５で示される発電部筐体とで挟持する形で配設されている。当該螺旋バネは、圧縮バネではなく、引張バネである。
【００７４】
当該発電部筐体は、５で示されるとおり、上記函体を貫通して、当該函体及び当該リザーバの内部に配設されていて、当該函体及び当該リザーバとの接触部位は水密性を有して固着されている。当該発電部筐体は、７で示される逆止弁を具備しており、当該逆止弁が当該函体と当該リザーバの間の当該シリコーンオイルの唯一の流路となる。
【００７５】
当該逆止弁の構造は、図３で示されるとおり、実施例１と同一であって、１４で示される弁体は、１６で示される弁脚にて、１５で示される回転軸と機械的に連結されている。また、当該回転軸は、１７で示される軸脚に定置されている。以上の構造により、１９の矢印で示されるとおり、当該回転軸を中心に、当該弁体が自在に開閉可能である。
【００７６】
また、同じく実施例１と同様に、当該弁体、当該弁脚は、上記シリコーンオイルよりも比重が大きいものである。従って、常時は重力にて当該弁体は閉塞していることになる。また、５で示される発電部筐体の当該弁体直下の位置には、１８で示されるとおり、ゴムシールが配設されている。従って、常時は重力により、当該弁体が閉塞しており、当該ゴムシールにより当該逆止弁の上方と下方間の水密性が確保されている。且つ、本図が示す構造により、上方には開放可能であるが、下方には開放不可能となっている。
【００７７】
同じく実施例１と同様に、上記の構造により、当該逆止弁は、常時は閉塞しているが、当該逆止弁の下方の圧力が、上方の圧力より高くなると、当該圧力差により当該弁体が情報に開放する。同時に、当該圧力差解消のため、当該逆止弁の下方から上方に向かって、当該シリコーンオイルの流れが発生する。
【００７８】
再び図９に戻り、本実施例の５で示される発電部筐体の構成について説明する。当該発電機筐体の所定の位置には、１０で示される誘導発電機が配設され、９で示される軸を介して、８で示される回転翼と機械的に連結されて、流体発電機構を形成している。当該軸と当該発電部筐体との接触面には１２で示されるメカニカルシールが配設されていて、当該シリコーンオイルが当該誘導発電機周囲に侵入するのを防いでいる。以上の誘導発電機の構成及び形状は、実施例１と同一である。
【００７９】
また、１１で示されるとおり、当該函体ピストンの底部内面にはピエゾ素子が配設されている。当該ピエゾ素子は、図５で示される実施例１のものを上下逆転させた構造である。当該ピエゾ素子は、ピエゾ効果により起電力を発生させる素子であり、本実施例でも実施例１と同様に、当該ピエゾ効果を発生させる圧電セラミックが用いられている。当該圧電セラミックは、実施例１と同様にセパレータを上方及び下方から挟持している。
【００８０】
当該セパレータは、絶縁体であって、同じく実施例１と同様に、電極を具備する当該圧電セラミックとでピエゾ効果を発揮可能なコンデンサを形成している。この、当該圧電セラミックと当該電極及び当該セパレータから成る、当該ピエゾ効果を発揮可能なコンデンサを、同じく実施例１と同様に、圧電コンデンサと呼ぶ。
【００８１】
また、実施例１とは上下逆に、凹凸部材は、当該函体ピストンの底部内面に固着され、板バネが当該函体ピストンの底部内面と所定の距離を有して当該函体ピストンの底部内面の上方に配設され、当該板バネの下面には当該函体ピストンの底部内面と同様に凹凸部材が固着されている。同じく実施例１とは上下逆に、当該凹凸部材は凹凸面が相対抗して配設され、当該凹凸部材間に当該圧電コンデンサが配設され、下方から挟着ボルトにて、当該凹凸部材が当該圧電コンデンサを挟着している。
【００８２】
上記の構成により、実施例１と同様に、当該圧電コンデンサは、当該凹凸部材の凸部に常時接することとなるため、当該函体ピストンの底部内面に加わる衝撃及び振動は、当該凸部からの集中荷重として当該圧電コンデンサに印加される。このとき、当該凸部間の荷重分布の差異により、当該圧電コンデンサに歪みが発生する。
【００８３】
また、当該圧電コンデンサは、上方からも凹凸部材を介して板バネにて挟着されているため、当該板バネの弾性により、当該歪みに対する反力が発生する。当該反力も、当該凸部からの集中荷重として当該圧電コンデンサに印加される。当該衝撃及び振動、板バネの反力による当該圧電コンデンサへの集中荷重により、当該圧電コンデンサが発電可能となる。
【００８４】
図１０は、本実施例の発電機構のサイクルを示す。本図の左側は、２７で示されるとおり、本実施例に衝撃及び振動などの荷重が下方より印加された時の本実施例の発電機構のサイクルを示す。また、本図の右側は、当該荷重に対して、６で示される螺旋バネの反力で、本実施例が通常時に戻ろうとするときの本実施例の発電機構のサイクルを示す。このときの当該螺旋バネの反力のベクトルは、２９で示される。
【００８５】
本図の左側のとおり、２７で示されるベクトルの荷重が、４０で示される衝撃及び振動方向支柱を介して３８で示される函体ピストンに印加されると、６で示される螺旋バネ及び２で示される水密製蛇腹は収縮するため、当該函体ピストンと、３９で示される函体ピストン筐体とで形成される上記函体の容積が縮小し、当該函体内部のシリコーンオイルの圧力が上昇する。当該圧力上昇のために、当該函体内部と上記リザーバとの間に圧力差が生じ、当該圧力差解消のため、２８で示されるとおりに、シリコーンオイルの流れが発生する。
【００８６】
同時に、当該函体ピストンへの当該荷重は、当該衝撃及び振動方向支柱と当該函体ピストンとの接触部への集中荷重となるため、当該荷重の分布は均一にはならず、当該当該函体ピストンの底部内面に歪みが発生する。当該歪みにより、１１で示されるピエゾ素子にも不均一な荷重が印加される。当該ピエゾ素子は、段落００７９ないし段落００８１に記載のとおりの構造であって、当該不均一な荷重が印加されると、段落００８２及び段落００８３に記載のサイクルにより、当該ピエゾ素子が発電する。
【００８７】
ここで、再び、上記シリコーンオイルの流れから説明する。このとき、７で示されるとおりに逆止弁が配設されているため、当該逆止弁の内、当該函体内部に接する右側の二つの内の、下方のものは流体方向が逆のため開放することができず、上方のもののみが開放する。従って、当該右側上方の逆止弁から上記回転翼に対してシリコーンオイルの流れが発生する。
【００８８】
当該シリコーンオイルの流れにより、当該回転翼が回転し、上記軸を介して機械的に連結された上記誘導発電機が発電する。当該シリコーンオイルは、当該回転翼を回転させた後、同じく２８で示されるとおり、当該逆止弁の内、左側下方の逆止弁より、上記リザーバ内に排出される。このとき、当該函体内部は当該荷重により圧力が上昇しているため、当該逆止弁の内、右側下方の逆止弁より当該函体へ当該シリコーンオイルが流入することはない。
【００８９】
当該リザーバ内に当該シリコーンオイルが流入すると、パスカルの原理により、同じく２８で示されるとおり、上記リザーバ筐体内の上方にも圧力が加わる。当該圧力が、６で示される螺旋バネの弾性を超えると、当該螺旋バネは伸長し、３７で示されるとおりリザーバ筐体が上方へ移動し、当該リザーバの容積が増大する。当該容積増大により、当該リザーバ内部と当該函体内部とは平衡状態となり、圧力差が解消される。
【００９０】
続いて、本図の右側により、当該荷重に対する当該螺旋バネの反力による発電機構について説明する。本発明装置における当該荷重は、外部からの振動及び衝撃によるものであるため、当該荷重は断続的に発生するものである。従って、当該荷重が中断すると、当該螺旋バネの反力により、当該荷重が加わった状態から元の状態に戻ろうとする。従って、本実施例の緩衝機能は、当該螺旋バネが当該リザーバ内部に配設されているため、当該螺旋バネの弾性が、当該シリコーンオイルを介して発揮されることによるものである。
【００９１】
このときの当該螺旋バネの反力ベクトルは、２９で示される。当該反力により、当該螺旋バネに引っ張られて当該リザーバ筐体が元の状態に戻ろうとして当該リザーバ内部の当該シリコーンオイルの圧力が上昇する。当該函体は、容積が縮小した状態で既に圧力平衡の状態にあり、当該リザーバ内部の当該シリコーンオイルの圧力上昇により、当該函体内部と上記リザーバとの間に圧力差が生じ、当該圧力差解消のため、２８で示されるとおりに、シリコーンオイルの流れが発生する。
【００９２】
同時に、上記函体ピストンの底部内面も、荷重から解放される事により、その歪みも元の状態に戻ろうとする。当該歪みが元の状態に戻ろうとすることにより、１１で示されるピエゾ素子も荷重から開放され、上記板バネの弾性により、当該ピエゾ素子の下方から当該板バネの反力が印加される。当該ピエゾ素子は、段落００７９ないし段落００８１に記載のとおりの構造であって、当該板バネの反力が印加されると、段落００８２及び段落００８３に記載のサイクルにより、当該函体ピストンの底部内面への荷重印加時と同様に当該ピエゾ素子が発電する。
【００９３】
再び、当該函体内部と上記リザーバとの間に圧力差解消によるシリコーンオイルの流れから説明する。このとき、７で示される当該逆止弁の内、当該リザーバ内部に接する左側の二つの内の、下方のものは流体方向が逆のため開放することができず、上方のもののみが開放する。従って、当該左側上方の逆止弁から上記回転翼に対して当該シリコーンオイルの流れが発生する。本図が示すとおり、このときの当該回転翼に対する当該シリコーンオイルの流れの流体方向は、上記荷重の印加時と同一である。
【００９４】
当該荷重の印加時と同一方向の当該シリコーンオイルの流れにより、当該回転翼が上記荷重印加時と同一の方向に回転し、上記軸を介して機械的に連結された上記誘導発電機が発電する。このとき、上記のとおり、当該函体ピストンに対する荷重印加時と、当該螺旋バネによる当該函体ピストンの復元時とで、当該回転翼の回転方向は同一であるため、運動エネルギーロス及び回生エネルギー不回収ロスは発生しない。
【００９５】
本実施例における電気回路の構成は、実施例１と同一であり、図７で示される。実施例１と同様に、上記のサイクルで、いかなる方向の衝撃及び振動に対しても当該回転翼が同一の方向に回転して当該誘導発電機が発電し、当該シリコーンオイルの流れが発生し得ない微小振動による歪みに対しても、当該ピエゾ素子が発電することになるが、当該発電電力と、電力需要とが同時に同一量発生する訳ではないため、当該発電電力を蓄電する必要がある。
【００９６】
本実施例では、実施例１と同様に当該発電電力を蓄電する手段として、３５で示されるとおり、バッテリーを具備している。当該バッテリーは、３６で示される負荷抵抗と、３０で示される送電線にて電気的に接続されていて、当該負荷抵抗に送電可能であり、任意の負荷抵抗に送電して起動させることが可能である。
【００９７】
また、同じく実施例１と同様に、本実施例における発電手段は、上記誘導発電機と上記ピエゾ素子の２つの手段が存在し、そのいずれからの電力も、当該バッテリーに送電されて蓄電される必要がある。本図が示すとおり、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子のいずれもが、３１で示されるトランス、３２で示されるダイオード、３３で示されるコンデンサを介して、３０で示される送電線にて、３４で示される定電圧回路に、電気的に並列に接続されている。
【００９８】
また、同じく実施例１と同様に、当該定電圧回路は、同じく３４で示されるダイオードを介して、３０で示される送電線にて、バッテリーに電気的に接続されている。以上の回路構成により、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子で発電された電流は、当該トランスで昇圧され、当該ダイオードで送電方向を整流されて、当該コンデンサにより電流を平滑化された上で、当該定電圧回路に送電される。
【００９９】
このとき、同じく実施例１と同様に、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子の発電電圧に差がある場合でも、当該誘導発電機及び当該ピエゾ素子の双方が本図で示されるとおりダイオードを介して送電するため、当該誘導発電機から当該ピエゾ素子、又は、当該ピエゾ素子から当該誘導発電機へと送電されることはない。
【０１００】
さらに、同じく実施例１と同様に、当該定電圧回路で一定の電圧にて当該バッテリーに送電されて、当該発電電力は、当該バッテリーに蓄電される。当該バッテリーが蓄電することにより、任意の負荷抵抗を当該バッテリーの有する電力により起動させることができる。
【０１０１】
以上のサイクルにて、本実施例は、外部からの衝撃及び振動を電気エネルギーに変換し、当該電気エネルギーを当該バッテリーが蓄電し、任意の負荷抵抗を起動させることができる。下方からの衝撃、振動を緩衝する必要のある、各種車両用のサスペンションなどに利用可能である。
【実施例３】
【０１０２】
以下の１実施例は、上方からの衝撃及び振動を上方に伝播するのを防ぐ緩衝手段に、本発明を用いたもので、ベッドやソファーなどの民生用の簡易なクッション材を想定したものである。図１１は、本実施例の全体投影図であって、本実施例の全体構成の概要を示す。１で示される天板及び２で示される水密性蛇腹とも、気密性を有する軟質な面状体から成り、当該軟質な面状体は、３で示される底板の外周に気密性を有して固着され、当該軟質な面状体及び当該底板とで、気密性及び可撓性を有する函体を形成している。
【０１０３】
図２は、図１のＣ部における本実施例の断面構造を示す。当該函体の内部には、４２で示されるとおり、発泡ポリウレタンなどの高分子発泡体が充填されていて、当該高分子発泡体が弾性体として、当該函体自体に弾性を与えている。また、当該高分子発泡体は気泡を有しているため、当該函体の内部は、作動流体として空気が充填されているのと同様の状態である。
【０１０４】
実施例１及び実施例２と同様に、当該底板には、５で示されるとおり、発電部筐体が水密性を有して固着されている。上記発電部筐体は、同じく５で示される形状から成り、７で示されるとおり、逆止弁が配設されている。当該逆止弁の構造は、実施例１及び実施例２と同様に、図３で示される。
【０１０５】
本図が示すとおり、同じく実施例１及び実施例２と同様に、１４で示される弁体は、１６で示される弁脚にて、１５で示される回転軸と機械的に連結されている。また、当該回転軸は、１７で示される軸脚に定置されている。以上の構造により、１９の矢印で示されるとおり、当該回転軸を中心に、当該弁体が自在に開閉可能である。
【０１０６】
当該発電機筐体の所定の位置には、１０で示される誘導発電機が配設され、９で示される軸を介して、８で示される回転翼と機械的に連結されて、流体発電機構を形成している。当該軸と当該発電部筐体との接触面には１２で示されるメカニカルシールが配設されていて、空気が当該誘導発電機周囲に漏洩するのを防いでいる。以上の誘導発電機の構成及び形状は、実施例１及び実施例２と同一である。
【０１０７】
また、実施例１及び実施例２においては、当該作動流体は、上記のとおりシリコーンオイルであるため、函体から排出される当該シリコーンオイルを保持するために、リザーバ等を必要としたが、本実施例においては、当該作動流体が空気であるため、当該函体から排出される当該空気は、そのまま大気に開放すればよい。従って、本実施例は、上記リザーバ等を具備していない。
【０１０８】
さらに、上記底板の上面には、１１で示されるとおり、ピエゾ素子が固着されている。実施例１及び実施例２においては、外方からの衝撃及び振動が直接伝播する面に当該ピエゾ素子が固着されているが、本実施例では、外方からの衝撃及び振動が直接伝播する面は、上記のとおり、軟質であるため、当該衝撃及び振動にて、当該ピエゾ素子に歪みを与えることができない。そのため、当該底板の上面に当該ピエゾ素子を固着し、上記高分子発泡体が圧縮した際の荷重にて、当該ピエゾ素子に歪みを与える構成となっている。
【０１０９】
図１３は、本実施例の発電機構のサイクルを示す。本図の左側は、２７で示されるとおり、本実施例に衝撃及び振動などの荷重が下方より印加された時の本実施例の発電機構のサイクルを示す。また、本図の右側は、当該荷重に対して、４２で示される高分子発泡体の反力で、本実施例が通常時に戻ろうとするときの本実施例の発電機構のサイクルを示す。このときの当該高分子発泡体の反力のベクトルは、２９で示される。
【０１１０】
２７で示されるベクトルの衝撃及び振動などの荷重が上記函体に印加されると、本図の左側に示されるとおり、当該函体が変形して当該函体の体積が減少する。当該体積減少により、当該函体内部の空気の圧力が上昇して、２８で示されるとおりの空気の流れが発生する。
【０１１１】
このとき、７で示されるとおりに逆止弁が配設されていて、当該函体内部の空気の圧力の上昇により、大気圧よりも当該函体内部の空気の圧力の方が高くなるため、当該逆止弁の内の左側上方のものが開放して、５で示される発電部筐体に空気が流入する。当該発電部筐体に空気が流入すると、当該発電部筐体内部の空気の圧力も、大気圧より高くなる。
【０１１２】
このとき、当該逆止弁の内の右側上方のものは、当該発電部筐体内部の空気の圧力が大気圧よりも高くなっても、流体方向が逆であるため、開放しない。また、当該逆止弁の内の左側下方のものは、当該発電部筐体内部及び外部とも、空気の圧力が大気圧よりも高くなっており、差圧が発生しないため開放しない。
【０１１３】
従って、本発明装置に上方から振動及び衝撃が印加されたとき、当該函体内部の空気は、常に当該逆止弁のうちの左側上方のものから当該回転翼を経て、当該逆止弁のうちの右側下方のものから外方へ排除されることになる。当該空気の流れにより、当該回転翼が回転し、上記軸を介して機械的に連結された上記誘導発電機が発電する。
【０１１４】
同時に、上記高分子発泡体が圧縮することにより、上記ピエゾ素子に圧力が印加され、当該ピエゾ素子に歪みが発生する。当該歪みにより、当該ピエゾ素子も発電する。
【０１１５】
上記衝撃及び振動は、本実施例に断続的に印加されるものであり、当該衝撃及び振動の印加が断たれると、当該高分子発泡体の反力により、変形した当該函体は元の形に戻ろうとする。このときの状態は、本図の左側で示され、当該反力は、２９のベクトルで示される。
【０１１６】
当該函体が元の形状に戻ろうとする時、当該函体は、衝撃及び振動が印加された状態よりも体積が増大するため、当該函体内部は負圧となる。このとき、当該函体内部と大気圧との差圧により、上記逆止弁のうち、右側上部と左側下部のものが開放して、２８で示される空気の流れが発生する。本図が示すとおり、このときの当該回転翼に対する空気の流体方向は、上記衝撃及び振動印加時と同一である。
【０１１７】
従って、当該回転翼の回転方向は変化することなく、上記衝撃及び振動印加時と同様に回転し続ける。当該同一方向の回転により上記誘導発電機が、回転方向変化によるロスを発生させることなく発電する。同時に、上記ピエゾ素子も圧力から解放されて、歪みが元に戻ろうとして発電する。
【０１１８】
本実施例の電気回路の構成は、実施例１及び実施例２と同一で、図７で示される。上記サイクルにて発電された電力は、整流されて、３５で示されるバッテリーに蓄電されて、当該蓄電された電力にて、所定の負荷抵抗を起動することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、従来緩衝材にて吸収されていた外部からの衝撃及び振動を電気エネルギーに効率的に変換するものであり、各種機器の防振架台として、利用することにより、当該各種機器の運転電力として当該電気エネルギーを有効利用することを可能とする。
【０１２０】
また、特に実施例２においては、電気自動車のサスペンションとして利用することにより、当該電気自動車の揺れを防ぐとともに、当該揺れを電気エネルギーに変換して、当該電気エネルギーを当該電気自動車の駆動電力として有効利用することにより、当該電気自動車のエネルギー効率を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、従来、家庭で使用されてきたベッド、ソファーなどに、特に実施例３を用いることにより、就寝時、及び、日常生活における人体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、当該電気エネルギーを民生用の電力として有効利用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施例１全体投影図。本実施例の全体構成の概要を示す。
【図２】実施例１断面図。A-A断面における本実施例の断面構造を示す。
【図３】実施例１ないし３逆止弁断面詳細図。実施例１ないし３の逆止弁の断面構造の詳細を示す。
【図４】実施例１ないし３流体発電機構投影図。実施例１ないし３における流体発電機構の詳細を示す。
【図５】実施例１ないし３ピエゾ素子断面詳細図。実施例１ないし３におけるピエゾ素子発電機構部の断面構造の詳細を示す。
【図６】実施例１断面機構図。A-A断面における本実施例の発電機構のサイクルを示す。
【図７】実施例１ないし３電気回路図。実施例１ないし３の電気回路の構成を示す。
【図８】実施例２全体投影図。本実施例の全体構成の概要を示す。
【図９】実施例２断面図。Ｂ-Ｂ断面における本実施例の断面構造を示す。
【図１０】実施例２断面機構図。Ｂ-Ｂ断面における本実施例の発電機構のサイクルを示す。
【図１１】実施例３全体投影図。本実施例の全体構成の概要を示す。
【図１２】実施例３断面図。Ｃ-Ｃ断面における本実施例の断面構造を示す。
【図１３】実施例３断面機構図。Ｃ-Ｃ断面における本実施例の発電機構のサイクルを示す。
【符号の説明】
【０１２３】
１    天板
２    水密性蛇腹
３    底板
４    ゴムチャンバー
５    発電部筐体
６    螺旋バネ
７    逆止弁
８    回転翼
９    軸
１０  誘導発電機
１１  ピエゾ素子
１２  メカニカルシール
１３  シリコーンオイル
１４  弁体
１５  回転軸
１６  弁脚
１７  軸脚
１８  ゴムシール
１９  回転方向
２０  軸受
２１  凹凸部材
２２  圧電セラミック
２３  セパレータ
２４  挟着ボルト
２５  板バネ
２６  電極
２７  荷重ベクトル
２８  流速ベクトル
２９  反力ベクトル
３０  送電線
３１  トランス
３２  ダイオード
３３  コンデンサ
３４  定電圧回路
３５  バッテリー
３６  負荷抵抗
３７  リザーバ筐体
３８  函体ピストン
３９  函体ピストン筐体
４０  衝撃及び振動方向支柱
４１  本体支柱
４２  高分子発泡体
A    断面記号１
B    断面記号２
C    断面記号３
【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５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１３】
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