(57)【要約】【課題】振動部で発生する振動エネルギーを、振動緩和部に組み込んだ圧電素子へ与え、これによって発電させて省エネの効果を得るための目的に対し、長期間の使用に耐えて割れやすい圧電素子の破壊を防ぎ、効果を永続的なものとするためには、与える衝撃の形、強度、等衝撃の質が重要な因子となる。また、圧電素子からの発電電力は微弱ものでそれを直接産業上で利用することは困難である。発生した微小電力を必要とする直流の電圧、電流とする為の特別な電気回路が必要となる。【解決手段】本発明は、これらの問題を解決するため、振動エネルギーを空気圧、ガス圧または油圧の変動による衝撃波に変えて発電を行い、この微小電力を集積してその活用を図るものである。また、多量に発生した微小電力を、高電圧大容量の被充電バッテリーへの充電を可能なものとするために、コンデンサー及び、バックアップ電源を利用する回路を提示する。【選択図】図３
2010074966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部（１）と振動部（２）と、両部（１）（２）の間に介装される振動緩和装置（３）と、前記固定部（１）又は振動部（２）と振動緩和装置（３）との間に介装される圧電素子（４）よりなる発電装置において、振動部（１）で発生した機械的振動を振動緩和装置（３）により流体の圧力変動に変換し、この圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項２】
請求項１における固定部の陸上走行車輛本体（１）と、車輪の上下運動によって発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、振動緩和装置として使用されるコイルスプリングの外側をカバーで覆い、コイルスプリング下端にオリフィス板を配置し、加えてカバーの上部内側に圧電素子（４）を設置し、車輌走行時に振動部（２）の車輪の上下運動に連動して起きるオリフィス板の上下運動によって変動するカバー内の空気圧力を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項３】
請求項１における固定部の陸上走行車輌本体（１）と、車輪の上下運動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるショックアブソーバーの気層部、ガス層部、油層部のピストン作動範囲外に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる流体の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項４】
請求項１における固定部の陸上走行車輌本体（１）と、車輪の上下運動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置のエアーサスペンションのエアーバッグ内側に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずるエアーバッグ内の空気圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項５】
請求項１における固定部の陸上走行車輌本体（１）と、車輪の上下運動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置のハイドロエアーサスペンション気層部、ガス層部、油層部の内側に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部、液層部内の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項６】
請求項１における固定部の陸上走行車輌本体（１）と、車輪の上下運動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置のリーフスプリングの外側をカバーで覆い、本体フレーム下側及びカバー内側へ圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずるカバー内の空気圧力変動を衝撃として圧電素子、又は圧電フィルムに与えて発電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【請求項７】
陸上走行車輌懸架装置へ圧電素子を設置し、車輌走行中に車輪の上下運動を圧電素子に与える衝撃に変換して発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とし、発生する電力を利用するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動部で発生する振動を空気、ガス、オイル、水等の流動体、又は、スプリングの圧力変動に変換し、この衝撃を圧電素子に与えて発電し、この発生電力を利用して省力化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在世界は原油価格の高騰、それに起因する諸物価の高騰により、省エネルギーの必要性に迫られている。自動車その他の燃料、電力利用の効率アップも重要な要素となっている。本発明は、上記技術分野に示す如く、圧電素子を利用してその解決策として提示するものである。
【０００３】
圧電素子は、水晶、酸化亜鉛、ロッシェル塩、チタン酸ジルコン酸、ニオブ酸リチュウム、タンタル酸リチュウム、リチュウムテトラボレート、ランガサイト、窒化アルミニュム、トルマリン、ポリフッ化ビニリデン等が主たる原材料として使用されている。
【０００４】
圧電素子の利用方法については下記特許文献にも記載されているが、文献上の圧電素子構成素材はセラミックが主体であり、設置場所或いは衝撃の強度によっては破壊される可能性がある。逆に与えられる衝撃が弱ければ発電の効率は低下する。実際の使用に当たっては、圧電素子の寿命を保ち、効率の良い発電効果を得ることが必要である。    現在圧電素子の形態は、圧電セラミック及び圧電フィルムの２形態が主流となっている。圧電素子で発電された電力は微小で、動力用などへの直結利用は不可能である。省エネ効果を得るべく利用する為には適切な電気的回路が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２１６４号公報
【特許文献２】特開平８−９８５６４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３６６７号公報
【特許文献４】特開２００５−９６５８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６２０８２号公報
【特許文献６】特開２００６−１６６６９４号公報
【特許文献７】特開２００７−６６６６５号公報
【特許文献８】特開２００７−９７２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電素子は衝撃を与えると発電するものであるが、圧電セラミックは組成上割れ易い、この圧電素子発電能力を利用する為には、与える衝撃の形状、与える衝撃の強度、等の適正化が必要である。この与える衝撃の形状、強度、の状況によって設置された設備の長期的寿命と利用発電効率が左右される。
【０００７】
圧電素子は1回の衝撃による発電量が少ない。圧電素子からの発電電力は微弱ものであり、それを利用できる直流の電圧、電流にする為にはその目的に適合する電気回路が必要となる。
【０００８】
以上のごとく振動を機械的に直接圧電素子へ与えることは、割れやすい圧電素子の破壊へ繋げる機会を作る可能性が発生する。反対に、圧電素子に与える衝撃が弱すぎると、発生電力は微弱なものとなり利用価値は無くなる。
【０００９】
本発明は、発生した振動エネルギーを、装置に組み込んだ圧電素子に与える空気圧、ガス圧、油圧、水圧等流体の圧力変動による衝撃に変えて発電を行い、この微小電力を集積してその活用を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するための手段として、産業上利用可能な振動を圧電素子へ与えて発電させる方法についてその例を挙げて説明する。
例１、陸上走行車輌に使用されるコイルスプリングの外側をカバーで覆い、このカバーの上部に圧電素子又は圧電フィルムを取り付ける空間を設置する。次に、スプリングの下端にカバー内側に接触しない状態でオリフィス板を設置する。車輪の上下運動によってオリフィス板も上下する。これによって陸上走行車両のコイルスプリングのスプリングカバー内及び上部室内は空気圧の変動が生ずる。この空気圧変動を圧電素子に衝撃として与え、発電をさせるものである。
【００１１】
例２、陸上走行車輌にはショックアブソーバーが装着されているものが多い。また、ショックアブソーバーには単筒式と複筒式がある。例２は、単筒式と複筒式何れの場合に於いても適用できる形態である。ショックアブソーバーピストンシリンダーの一部でピストンの摺動行程を外れた位置に圧電素子を設置し、陸上走行車輛走行中に発生する車輪の上下運動がショックアブソーバーのピストンに連動して発生する油圧の変動を、直接圧電素子に衝撃として与え、発電させるものである。
【００１２】
例３は、単筒式ショックアブソーバーのピストン直下の油層部に繋がる別室を設け、別室内を油層部と気層部に分けてこの気層部に圧電素子を設置し、車輪の上下運動によって生ずるショックアブソーバーのピストン往復による圧力変化を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１３】
例４は、単筒式ショックアブソーバーのガス室に圧電素子を設置する。車輪の上下運動に連動するピストンの往復による油圧変動によってフリーピストンが上下し、ガス室は圧力変動を起こす。このガス圧変動を衝撃として圧電  素子に与え、発電させるものである。
【００１４】
例５は、複筒式ショックアブソーバー外筒気層部内に圧電素子又を設置する。車輪の上下運動によって生ずるピストンの往復による油圧変動によって外筒気層部内は圧力変動を起こす。この気層内圧力変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１５】
例６は、複筒式ショックアブソーバー内筒油層部に別室を設置し、別室内を油層部と気層部に分け、その気層部内に圧電素子を設置する。車軸の上下運動に連動するピストンの往復による油圧変動によって別室は圧力変動を起こす。この気層内の圧力変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１６】
例７は、陸上走行車輌エアーサスペンションのエアーバッグ内側気層部に圧電素子を設置し、車輪の上下運動によって生ずるエアーバッグの内圧変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１７】
例８は、陸上走行車輌ハイドロエアーサスペンションエアーバッグ内側又は油層部内側、或いはこの双方に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部内の空気又はガス圧力変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１８】
例９は、陸上走行車輌のリーフスプリングの外側をカバーで覆い、本体フレーム側及びカバー内側へ圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずるカバー内の空気圧力変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【００１９】
例１０は、上記の圧電素子によって発電され、集積された微小電力を、被充電バッテリーへ充電させる為に、バックアップ電源を使用による有効的手段を提示するものである。
【００２０】
例１１は、各装置に設置された圧電素子が液体、ガス等の性質の影響を受けて性能に影響を受ける懼れのある場合は、プラスチック等のカバーあるいはコーティングを施すことである。
又、圧電フィルムを使用する場合は、フィルムの伸縮による発電を促進するために匡体側に凹凸をつけ、その表面をシリコン等でコーティングして滑りやすくする方法もある。
【発明の効果】
【００２１】
上記の如く、構成された本発明により、振動のエネルギーを電力に変換し被充電バッテリーへ充電し、この電力を利用することによって省エネルギーの効果を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面を参照の下に詳細を説明する。最初に説明した如く圧電素子は衝撃を与えることによって発電するが、組成上衝撃が強過ぎれば圧電素子は破壊する。反面与えられた衝撃が弱いと発電しない。例えば陸上走行車輌の車輪の上下運動は、直接圧電素子に加えられる衝撃としては強すぎる。この衝撃の強度を如何に適切なものにコントロールするかが圧電素子による発電とその有効利用実現の鍵となる。
【実施例】
【００２３】
図１は、請求項１に関連する。コイルスプリングを使用する振動緩和装置に対する説明図である。（１）は、固定部としての車両本体フレーム、（１３）は懸架装置を車両本体フレームに結合させる接続部、（２）は振動部としての車輪、車軸、軸受（３）は振動緩和装置全体、（４）は圧電素子、（５）はピストンシリンダー、（６）はコイルスプリング、（４）は、スプリングカバー上部に設置された圧電素子（７）はピストンロッド、（８）はオリフィス板、（９）はコイルスプリングカバー、（１０）は、車輪の軸受、（１１）は車軸、（１２）は、車輪である。
【００２４】
車輌の走行中路面、線路等の状況によって車輪は上下運動をする、この上下運動を緩やかなものとし、且つ上下運動の幅を小さくする為に車輌に振動緩和装置を設置する。コイルスプリングもその用途に使用される。
このコイルスプリング（６）の外側にカバー（９）を設置し、その上部に空間を置き、その中に圧電素子（４）を設置する。
次に、コイルスプリング（６）の下端にオリフィス板（８）を設置する。このオリフィス板（８）は、コイルスプリングのカバー（９）の内径に近く、且つカバー（９）に接触しない外径とする。
車輪の上下運動によってピストンロッド（７）が上下し、オリフィス板（８）もそれに従って上下する。これによってコイルスプリングカバー（９）の中の空気圧力は変動する。この圧力変化を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００２５】
近年自動車のサスペンションにショックアブソーバーが多く採用されている。ショックアブソーバーは、オイルの流れ、ガスの圧縮と膨張、空気の圧縮と膨張等を利用する機構によって、車輌の上下運動や、衝撃の周期性を抑制する機能を持っている。また、加速時、旋回時の姿勢安定等乗り心地向上のために利用されている。
【００２６】
図２は、請求項２に関連する。  単筒式ショックアブソーバーの油層中の圧力変化を利用する例を示す。ショックアブソーバーは断面図の如き振動緩和装置である。（１４）は車体本体への接合部、（１５）は車軸部への接合部、である。この両接合部によって車体と車軸の間に介装されている。（６）はコイルスプリング、（７）はピストンロッド、（１７）は上部油層、（１９）はピストンバルブ、（２０）はピストン、（２１）はオイル通過孔、（２２）は油層、（２３）はピストンシリンダー、（２４）はフリーピストン、（２５）はガス層を示す。コイルスプリング（６）によって伸縮し、（１４）の車体本体への接合部は、ピストンロッド（７）によってシリンダー（２３）内のピストン（２０）と連結されている。
【００２７】
油層（２２）の下部にはフリーピストン（２４）が設置され、油層とガス層（２５）の間で上下運動をする。油層（２２）のピストン（２０）とフリーピストン（２４）の両ピストンの行程外の位置に圧電素子（４）を設置する。  油層（２２）の内圧はピストン（２０）の動きによって変化する。  このピストンシリンダー（２３）内の油層（２２）の圧力変化を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００２８】
図３は、請求項３に関連する。  単筒式ショックアブソーバーへの適用を示す。（１６）は別室へのオイル通過口、（１８）は油層別室を示す。
本適用例では、ピストンシリンダー（２３）の外側に、油層部（２２）の別室（１８）を設置し、その上部に気層部を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。
【００２９】
ピストンロッド（７）の上下運動によって液層部に圧力変動が発生する。この圧力変動はオイル通過口（１６）を通じて別室（１８）に伝わり、気層内部の圧力変動を引き起こす。この衝撃を（４）の圧電素子に与え、発電させるものである。
【００３０】
図４は、請求項３に関連する。  単筒式ショックアブソーバーに対する別様式の適用を示す。
単筒式ショックアブソーバーにはフリーピストン（２４）を隔ててガス層（２５）がある。そのガス層の中に圧電素子（４）を設置する。
ピストンロッド（７）に連結するピストン（２０）の上下運動はオイル層（２２）の内圧に変化を与える。  この内圧変化によってフリーピストン（２４）の上下運動が生ずる。これによってガス層（２５）の内圧変動を発生させる。このガス層（２５）内の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００３１】
図５は、請求項３に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する適用を示す。複筒ショックアブソーバーは、ピストンロッド（７）とピストン（２０）、オリフィス（２１）、ピストンバルブ（１９）等の機構は単筒式ショックアブソーバーと変わらないが、内筒（２３）の外側に（２７）の外筒がある。内筒（２３）の下部に（２７）とピストンシリンダー（２３）との仕切りがありここに調節弁（２８）がある。この調節弁（２８）によって、車輪の上下運動によるピストンロッド（７）の動きが及ぼす１次液層（２２）内オイル圧力を２次液層（２６）へ放出する速度を調節する。
【００３２】
２次液層（２６）の圧力上昇によって上部気層（２９）のガスを圧縮する。これによってガス圧は上昇する。上昇したガス圧は逆に調節弁（２８）を通じてオイルを（２２）の液層へ押し返す。この１連の動作によって車輪の上下運動のショックを和らげる。
【００３３】
本適用例は、その外筒（２７）の気層（２９）の上部に圧電素子（４）を設置し、気層（２９）の圧力の変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００３４】
図６は、請求項３に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する別の適用例を示す。前述の複筒式のショックアブソーバーに於いては、外筒気層（２９）の圧力変動を圧電素子（４）に与えている。
【００３５】
本適用例は、（２２）の液層に直結する別室（１８）を外筒（２７）を取り巻く状態で設置し、ピストン（２０）の上下による１次液層（２２）の圧力変化をこの別室（１８）へ（１６）の通過口を通して導く。  別室（１８）の上部に気層を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。  ピストンロッド（７）の上下運動による１次液層（２２）の圧力変化の衝撃を直接圧電素子（４）に与え発電させるものである。前適用例と比較すれば、本適用例の方が圧電素子への衝撃力は強い。
【００３６】
図７は、請求項４に関連する。  エアーサスペンションへの適用例を示す。エアーサスペンションはエアーバッグ方式とエアーシリンダー方式がある。エアーバッグ方式は、車輪の上下運動をバッグ内の空気圧変動として捉え、バッグの伸縮によって緩衝動作を行うものであり、エアーシリンダー方式はピストンの上下運動で空気の圧縮とその反発によって緩衝動作を行うものである。機械式のスプリングと異なり、緩衝作用は滑らかで乗り心地は改善される。又、エアークッションは、車高を調節する機能も併せて持っている場合もある。
【００３７】
本図は、そのエアーバッグ（３６）又はシリンダーの中に圧電素子を設置し、空気圧の変動を衝撃として圧電素子（４）に与え発電させるものである。
図の上から説明を行えば、  エアーバッグ方式のエアーサスペンションは陸上走行車輌車輪（１２）の上下運動を（３３）のエアーバッグ中のエアーの圧縮、膨張の作用に変換し、これによって緩衝の効果を発揮させるものである。
【００３８】
（１３）は、車輌本体（１）振動部（２）等への接続部、（３０）は、エアー供給装置へ接続されるパイプ、（３２）は、エアー収納用バッグ、（３３）はその中に収容されたエアー、（４）は圧電素子である。（３４）（３５）は、軸受との結合部である。（１０）は車輪の軸受、（１１）は車輪の軸で、（１２）は車輪部分である。車輪（１２）の上下運動によってエアーバッグ（３２）の圧縮、膨張が繰り返され、（３３）のエアーの内部
圧力は変化を繰り返す。この圧力変化を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００３９】
図８は、請求項５に関連する。ハイドロエアーサスペンションへの適用例を示す。（３６）はエアーバッグでこの中には空気又はガス（３７）が封入されている。このタンク内に圧電素子（４）を設置する。  エアータンクの下部には（３８）の伸縮性ゴム膜が置かれている。
その下部には（９）のシリンダーが接続され、走行車輌車輪（１２）の上下運動は軸受（１０）を介して、ピストンロッド（７）によって油圧ピストン（４１）に伝達される。
【００４０】
油圧ピストンシリンダー（５）へは油圧連絡パイプ（４０）を通じて油圧装置、アッキュウムレーターからのオイルが供給されている。  エアータンク（３６）の頂部又は油圧シリンダー上部に圧電素子（４）を設置する。走行車輌車輪（１２）の上下運動によって、油層（３９）の圧力変動が発生する。この圧力変動は（３８）の伸縮性ゴム膜を通じて気層（３７）の空気又はガスに圧力変動を発生させる。この圧力変動を衝撃として気層（３７）或いは油層（３９）の１ヶ所、又はその双方２ヶ所に設置された圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００４１】
図９、図１０、図１１、図１２は、請求項６に関連する。  走行車輌に使用されるリーフスプリングへの適用例を示す。図９、図１１、は走行中に上下する車輪が下がった位置にある時の状態を示し、図１０、図１２は走行中に上下する車輪が上がった位置にある時の状態を示している。（４２）はリーフスプリング本体、（４３）はリーフスプリング固定側支持軸、（４４）はリーフスプリング可動側支持軸、（４５）はこれらを覆うカバー、（４６）はリーフスプリング、（４７）は車軸、（４８）は、車軸支持部、(４９)はカバー内の空気層を示している。
【００４２】
本適用例は、リーフスプリング本体（４２）の上をカバー（４５）で覆い、リーフスプリング（４６）の車輪の上下運動によるカバー内空気層（４９）の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００４３】
図１３、図１４、図１５、図１６は、請求項６に関連する。  走行車輌に使用されるリーフスプリングへの適用例を示す。図１３、図１５、は走行中に上下する車輪が下がった位置にある時の状態を示し、図１４、図１６は走行中に上下する車輪が上がった位置にある時の状態を示している。（４２）はリーフスプリング本体、（４３）はリーフスプリング固定側支持軸、（４４）はリーフスプリング可動側支持軸、（４５）はこれらを覆うカバー、（４６）はリーフスプリング、（４７）は車軸、（４８）は、車軸支持部、(４９)はカバー内の空気層を示している。
【００４４】
本適用例は、リーフスプリング本体（４２）の上をカバー（４４）で覆い、リーフスプリング本体（４２）下部及びカバー内の有効面の全面に（４）の圧電フィルムを設置し、リーフスプリング（４６）の車輪の上下運動によるカバー内空気（４９）の圧力変動を衝撃としてカバー内全面に設置した圧電素子（圧電フィルム）（４）に与え、効率の高い発電をさせる事を意図したものである。
【００４５】
図１７は、請求項７に関連する。  4系統圧電素子発電の場合に於ける個別充電システムの例を示す。（４）は圧電素子、（５０）は全波整流回路、（５１）はコンデンサー、以上は各々同じ数量で併設されている。（５２）は個別回路への切り替えスイッチ、（５４）はバックアップ電源バッテリー、（５５）は被充電バッテリーを示す。（５６）は、バックアップ電源に家庭用又は、ガソリンスタンド等の充電用電源の充当を想定した整流装置である。
（５３）の切り替えスイッチによってバックアップ電源バッテリー（５４）と切り替えることができる。
【００４６】
振動が或る程度継続をした場合、（４）の圧電素子によって発電し、その電力は（５０）の整流器によって整流されて（５１）のコンデンサーに充電される。然しながらその電力は微弱で車輛等の主バッテリーたる直接被充電バッテリーへの充電可能な電圧として取り出せるレベルのものではない。これを充電可能の状態にするために（５４）のバックアップ用バッテリー又は（５６）のバックアップ用自家用充電整流器電源を用意する。このバックアップ電源の電圧は、被充電バッテリーの電圧と同じか又はそれにプラスされた電圧を維持させて置く。（５４）は車載または別利用のバックアップ電源用バッテリー、（５６）は自家用充電整流器又は、ガソリンスタンド等の電力補給用整流装置で（５３）のスイッチによって（５４）と切り替えることができる。
【００４７】
このバックアップ電源のプラス側の端子と各コンデンサー（５１）のマイナス側を接続し、そのプラス側を図１７の如く切り替えスイッチ（５２）の切り替え端子へ接続する。この切り替えスイッチ（５２）を特定発電時間または特定使用時間等で切り替える。コンデンサー（５１）に蓄積された電力は、バックアップ電源の電圧と各コンデンサー（５１）の電圧がプラスされ被充電バッテリーの電圧よりも高くなる。これによってバックアップ電源電圧プラス各コンデンサー（５１）電圧が被充電バッテリー電圧と平衡するまで電流が流れ、被充電バッテリーに対して充電することとなる。（５２）の切り替えスイッチによって、この操作を繰り返し、被充電バッテリーへの電力を補給する。
【００４８】
図１８は、請求項７に関連する。4系統圧電素子発電の場合に於ける一斉充電システムの例を示す。（４）の圧電素子、（５０）の全波整流回路、（５１）のコンデンサー、以上は圧電素子発電設備の設置数量と同じ数量で併設されている。（５７）は個別回路への4連切り替えスイッチ、（５４）及び（５６）はバックアップ電源、（５５）は被充電バッテリーを示す。
【００４９】
この回路は特定発電時間または特定使用時間毎に切り替える。4連切り替えスイッチ（５７）によって、一斉に充電時にバックアップ電源のプラス側から最初のコンデンサーのマイナス側に接続され、以後各コンデンサーが図の如く直列に接続される。スイッチオンの状態でバックアップ電源のプラス側電位と各コンデンサーの電位の総和が被充電バッテリーの電位との差となり、前例と同様に双方が平衡状態の電位となるまで充電作用が行われ、被充電バッテリー（５５）に対して電力を補給する。バックアップ電源はバックアップ用バッテリー（５４）でも（５６）の自家用充電整流器又は、ガソリンスタンド等の電力補給用整流装置で対応できる。この場合は電圧が被充電バッテリーの電圧と同等又は高い電位を持っていれば良い。（５６）は前述の如く家庭又はガソリンスタンド等で直流電源を作り、特定発電時間または特定使用時間中にコンデンサーに蓄電された電力を被充電バッテリー（５５）へ充電する為のバックアップ用直流電源とするものである。（５３）のバックアップ電源切り替えスイッチにより（５４）のバックアップ用バッテリーとの切り替えを行うことが出来る。
【００５０】
圧電素子が液体、気体の影響を受けて変質する可能性がある場合には、図１９、図（２０）、図２１、図２２に示す如きプラスチック皮膜或いはプラスチックコーティングを行って影響を避ける。圧電フィルムの伸縮を利用するために匡体の内側に図１９、図２０、図２１に示すように凹凸をつけて置くことも性能向上に利する場合がある。  又、その表面をシリコン等でコートし表面を滑りやすくする方法がある。
(５８)はプラスチック皮膜又はプラスチックコーティング層、（５９）は圧電素子フィルム、（６０）は匡体、（６１）は気体又は液体層、（６２）は匡体の内側に付ける凹凸の幅、（６３）は凹凸の深さ、（６４）は匡体カバープレート、（６５）は締め付けボルト、（６６）はパッキン、（６７）は振動源匡体、（２０）はピストン、（７）はピストンロッドである。
（５８）プラスチック皮膜又はプラスチックコーティング層によって気体、液体の影響を避け、（６２）、（６３）の凹凸により圧電フィルム（５９）の性能を引き出すことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
近年原油の値上がりによってガソリン価格が高騰し、陸上走行車輌のエネルギーコストは急激に上昇している。又、電力費も上昇している。  このような環境の下に目下世界的な省エネ運動が展開されている。
次に、近年電気自動車の開発は各国で始まっている。又、電池とガソリンエンジン併用のハイブリッド車も増産されている。  充電装置付の家も販売されようとしている。これら電気による走行車輌の走行距離拡大も大きな目標として掲げられている。本発明によって生ずる新しいエネルギーは、これらの車へのバッテリーへの充電、或いは電車等への補助電力として利用することも出来るようになり、走行距離の延長等の省エネの効果が期待できる。
【００５２】
圧電素子又は圧電フィルムによって発生させた微弱な電気をコンデンサーに蓄電し、これを高い電圧のバッテリーへの充電を可能にさせる為のバックアップ電源は、車載バックアップバッテリー又は電気自動車の為の家庭用、又は業務用の整流充電機を充当することも可能となる。
本発明によって陸上走行車輌の走行中必然的に発生する車輪の上下運動を電力に変換することが可能となり、これを直接、間接に陸上走行車輌の消費する電力に対応させることにより画期的な省エネルギーを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】コイルスプリングのカバー上部に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図２】ショックアブソーバーの油層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図３】単筒式ショックアブソーバーの油層に別室を設置し、その上部気層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図４】単筒式ショックアブソーバーのガス層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図５】複筒式ショックアブソーバーの気層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図６】複筒式ショックアブソーバーの液層の別室を設置し、その上部気層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図７】エアーサスペンションのエアーバッグ内に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図８】ハイドロエアーサスペンションのエアーバッグ内、又は油層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図９】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の断面図。
【図１０】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の側面図。
【図１１】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の側面図。
【図１２】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の側面図。
【図１３】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の断面図。
【図１４】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の断面図。
【図１５】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の側面図。
【図１６】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の側面図。
【図１７】被充電バッテリーへの４系統個別充電配線図。
【図１８】被充電バッテリーへの４系統一斉充電配線図。
【図１９】圧電フィルム設置の場合圧力無負荷時の断面図。
【図２０】圧電フィルム設置の場合圧力有負荷時の断面図。
【図２１】圧電フィルム設置匡体断面図。
【図２２】圧電フィルム設置断面図。
【符号の説明】
【００５４】
（１）固定部
（２）振動部
（３）振動緩和装置
（４）圧電素子
（５）ピストンシリンダー
（６）コイルスプリング
（７）ピストンロッド
（８）オリフィス板
（９）スプリングカバー
（１０）軸受
（１１）車軸
（１２）車輪
（１３）接続部
（１４）ショックアブソーバー車輌本体フレーム側への接合部
（１５）ショックアブソーバー車軸受側への接合部
（１６）ショックアブソーバーオイル通過口
（１７）ショックアブソーバー上部油層部
（１８）ショックアブソーバー油層部別室
（１９）ショックアブソーバーピストンバルブ
（２０）ショックアブソーバーピストン
（２１）ショックアブソーバーピストンオイル通過孔
（２２）ショックアブソーバー油層部
（２３）ショックアブソーバーシリンダー
（２４）ショックアブソーバーフリーピストン
（２５）単筒式ショックアブソーバーガス層部
（２６）複筒式ショックアブソーバー外筒油層部
（２７）複筒式ショックアブソーバー外筒
（２８）複筒式ショックアブソーバーコントロールバルブ
（２９）複筒式ショックアブソーバー外筒気層部
（３０）エアーサスペンションのエアー供給口
（３１）接合部
（３２）エアーバッグ
（３３）エアー室
（３４）接合部
（３５）接合部
（３６）ハイドロエアーサスペンションエアーバッグ
（３７）ハイドロエアーサスペンション気層部
（３８）ハイドロエアーサスペンション伸縮性ゴム膜
（３９）ハイドロエアーサスペンション油層部
（４０）ハイドロエアーサスペンション油圧連絡パイプ
（４１）ハイドロエアーサスペンションピストン
（４２）リーフスプリング本体
（４３）リーフスプリング固定側支持軸
（４４）リーフスプリング可動側支持軸
（４５）リーフスプリングカバー
（４６）リーフスプリング
（４７）車軸
（４８）車軸支持部
（４９）リーフスプリングカバー内空気層
（５０）全波整流回路
（５１）コンデンサー
（５２）個別回路への切り替えスイッチ
（５３）バックアップ電源切り替えスイッチ
（５４）バックアップ電源バッテリー
（５５）被充電バッテリー
（５６）自家用又はガソリンスタンド等の電力補給用直流電源
（５７）多連切り替えスイッチ
（５８）プラスチックフィルム又はコーティング
（５９）圧電フィルム
（６０）匡体
（６１）気体、液体等の流体層
（６２）匡体内面凹凸の幅
（６３）匡体内面凹凸の深さ
（６４）匡体カバープレート
（６５）締め付けボルト
（６６）パッキン
（６７）振動源匡体
【図１】
2010074966.tif 000003
【図２】
2010074966.tif 000004
【図３】
2010074966.tif 000005
【図４】
2010074966.tif 000006
【図５】
2010074966.tif 000007
【図６】
2010074966.tif 000008
【図７】
2010074966.tif 000009
【図８】
2010074966.tif 000010
【図９】
2010074966.tif 000011
【図１０】
2010074966.tif 000012
【図１１】
2010074966.tif 000013
【図１２】
2010074966.tif 000014
【図１３】
2010074966.tif 000015
【図１４】
2010074966.tif 000016
【図１５】
2010074966.tif 000017
【図１６】
2010074966.tif 000018
【図１７】
2010074966.tif 000019
【図１８】
2010074966.tif 000020
【図１９】
2010074966.tif 000021
【図２０】
2010074966.tif 000022
【図２１】
2010074966.tif 000023
【図２２】
2010074966.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月12日(2008.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
用するシステム。
請求項１における固定部の（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるコイルスプリングの外側をカバーで覆い、コイルスプリング下端にオリフィス板を配置し、加えてカバーの上部内側に圧電素子（４）を設置し、車輌走行時に振動部（２）の車輪の上下運動に連動して起きるオリフィス板の上下運動によって変動するカバー内の空気圧力を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１における固定部の（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるショックアブソーバーの気層部、ガス層部、油層部のピストン作動範囲外に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる油層部の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１における固定部（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるエアーサスペンションのエアーバッグ内側に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずるエアーバッグ内の空気圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１における固定部の（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるハイドロエアーサスペンション気層部、ガス層部、油層部の内側に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部、液層部内の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項１における固定部の（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるリーフスプリングの外側をカバーで覆い、本体フレーム下側及びカバー内側へ圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずるカバー内の空気圧力変動を衝撃として圧電素子、又は圧電フィルムに与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２１６４２号公報
【特許文献２】特開平８−９８５６４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３６６７号公報
【特許文献４】特開２００５−９６５８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６２０８２号公報
【特許文献６】特開２００６−１６６６９４号公報
【特許文献７】特開２００７−６６６６５号公報
【特許文献８】特開２００７−９７２７８号公報
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
課題を解決するための手段として、産業上利用可能な振動を圧電素子へ与えて発電させる方法についてその例を挙げて説明する。
例１、陸上走行車輌に使用されるコイルスプリングの外側をカバーで覆い、このカバーの上部に圧電素子を取り付ける空間を設置する。次に、スプリングの下端にカバー内側に接触しない状態でオリフィス板を設置する。車輪の上下運動によってオリフィス板も上下する。これによって陸上走行車両のコイルスプリングのスプリングカバー内及び上部室内は空気圧の変動が生ずる。この空気圧変動を圧電素子に衝撃として与え、発電をさせるものである。
例８は、陸上走行車輌ハイドロエアーサスペンションエアーバッグ内側又は油層部内側、或いはこの双方に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部内の空気又はガス圧力変動を衝撃として圧電素子に与え、発電させるものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図１は、請求項２に関連する。コイルスプリングを使用する振動緩和装置に対する説明図である。（１）は、固定部としての車両本体フレーム、（１３）は懸架装置を車両本体フレームに結合させる接続部、（２）は振動部としての車輪、車軸、軸受（３）は振動緩和装置全体、（４）は圧電素子、（５）はピストンシリンダー、（６）はコイルスプリング、（４）はスプリングカバー上部に設置された圧電素子、（７）はピストンロッド、（８）はオリフィス板、（９）はコイルスプリングカバー、（１０）は、車輪の軸受、（１１）は車軸、（１２）は、車輪である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図２は、請求項３に関連する。  単筒式ショックアブソーバーの油層中の圧力変化を利用する例を示す。ショックアブソーバーは断面図の如き振動緩和装置である。（１４）は車体本体への接合部、（１５）は車軸部への接合部、である。この両接合部によって車体と車軸の間に介装されている。（６）はコイルスプリング、（７）はピストンロッド、（１７）は上部油層、（１９）はピストンバルブ、（２０）はピストン、（２１）はオイル通過孔、（２２）は油層、（２３）はピストンシリンダー、（２４）はフリーピストン、（２５）はガス層を示す。コイルスプリング（６）によって伸縮し、（１４）の車体本体への接合部は、ピストンロッド（７）によってシリンダー（２３）内のピストン（２０）と連結されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図３は、請求項３に関連する。  単筒式ショックアブソーバーへの適用を示す。（１６）は別室へのオイル通過口、（１８）は油層別室を示す。
本適用例では、ピストンシリンダー（２３）の外側に、油層部（２２）の別室（１８）を設置し、その上部に気層部を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図４は、請求項３に関連する。  単筒式ショックアブソーバーに対する別様式の適用を示す。
単筒式ショックアブソーバーにはフリーピストン（２４）を隔ててガス層（２５）がある。そのガス層の中に圧電素子（４）を設置する。
ピストンロッド（７）に連結するピストン（２０）の上下運動はオイル層（２２）の内圧に変化を与える。  この内圧変化によってフリーピストン（２４）の上下運動が生ずる。これによってガス層（２５）の内圧変動を発生させる。このガス層（２５）内の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図５は、請求項３に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する適用を示す。複筒ショックアブソーバーは、ピストンロッド（７）とピストン（２０）、オイル通過口（２１）、ピストンバルブ（１９）等の機構は単筒式ショックアブソーバーと変わらないが、内筒（２３）の外側に（２７）の外筒がある。内筒（２３）の下部に（２７）と内筒（２３）の仕切りがありここに調節弁（２８）がある。この調節弁（２８）によって、車輪の上下運動によるピストンロッド（７）の動きが及ぼす１次液層（２２）内オイル圧力を２次液層（２６）へ放出する速度を調節する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図６は、請求項３に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する別の適用例を示す。前述の複筒式のショックアブソーバーに於いては、外筒気層（２９）の圧力変動を圧電素子（４）に与えている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本適用例は、（２２）の液層に直結する別室（１８）を外筒（２７）を取り巻く状態で設置し、ピストン（２０）の上下による１次液層（２２）の圧力変化をこの別室（１８）へ（１６）の通過口を通して導く。  別室（１８）の上部に気層を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。  ピストンロッド（７）の上下運動による１次液層（２２）の圧力変化の衝撃を直接圧電素子（４）に与え発電させるものである。前適用例と比較すれば、本適用例の方が圧電素子への衝撃力は強い。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図７は、請求項４に関連する。  エアーサスペンションへの適用例を示す。エアーサスペンションはエアーバッグ方式とエアーシリンダー方式がある。エアーバッグ方式は、車輪の上下運動をバッグ内の空気圧変動として捉え、バッグの伸縮によって緩衝動作を行うもの
であり、エアーシリンダー方式はピストンの上下運動で空気の圧縮とその反発によって緩衝動作を行うものである。機械式のスプリングと異なり、緩衝作用は滑らかで乗り心地は改善される。又、エアークッションは、車高を調節する機能も併せて持っている場合もある。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本図は、そのエアーバッグ（３２）又はシリンダーの中に圧電素子を設置し、空気圧の変動を衝撃として圧電素子（４）に与え発電させるものである。
図の上から説明を行えば、  エアーバッグ方式のエアーサスペンションは陸上走行車輌車輪（１２）の上下運動を、（３３）のエアーバッグ中のエアーの圧縮、膨張の作用に変換し、これによって緩衝の効果を発揮させるものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（１３）は、車輌本体（１）振動部（２）等への接続部、（３０）は、エアー供給装置へ接続されるパイプ、（３２）は、エアーバッグ、（３３）はその中に収容されたエアー、（４）は圧電素子である。（３４）（３５）は、軸受との結合部である。（１０）は車輪の軸受、（１１）は車輪の軸で、（１２）は車輪部分である。車輪（１２）の上下運動によってエアーバッグ（３２）の圧縮、膨張が繰り返され、（３３）のエアーの内部
圧力は変化を繰り返す。この圧力変化を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図８は、請求項５に関連する。  ハイドロエアーサスペンションへの適用例を示す。（３６）はエアーバッグでこの中には空気又はガス（３７）が封入されている。このエアーバッグ（３６）内に圧電素子（４）を設置する。  エアーバッグ（３６）の下部には（３８）の伸縮性ゴム膜が置かれている。
その下部には（９）のシリンダーが接続され、走行車輌車輪（１２）の上下運動は軸受（１０）を介して、ピストンロッド（７）によって油圧ピストン（４１）に伝達される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
油圧ピストンシリンダー（５）へは油圧連絡パイプ（４０）を通じて油圧装置、アッキュウムレーターからのオイルが供給されている。  エアーバッグ（３６）の頂部又は油圧シリンダー上部に圧電素子（４）を設置する。走行車輌車輪（１２）の上下運動によって、油層（３９）の圧力変動が発生する。この圧力変動は（３８）の伸縮性ゴム膜を通じて気層（３７）の空気又はガスに圧力変動を発生させる。この圧力変動を衝撃として気層（３７）或いは油層（３９）の１ヶ所、又はその双方２ヶ所に設置された圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
本適用例は、リーフスプリング本体（４２）の上をカバー（４５）で覆い、リーフスプリング本体（４２）下部及びカバー内の有効面の全面に（４）の圧電フィルムを設置し、リーフスプリング（４６）の車輪の上下運動によるカバー内空気（４９）の圧力変動を衝撃としてカバー内全面に設置した圧電素子（圧電フィルム）（４）に与え、効率の高い発電をさせる事を意図したものである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（１）固定部
（２）振動部
（３）振動緩和装置
（４）圧電素子
（５）ピストンシリンダー
（６）コイルスプリング
（７）ピストンロッド
（８）オリフィス板
（９）スプリングカバー
（１０）軸受
（１１）車軸
（１２）車輪
（１３）接続部
（１４）ショックアブソーバー車輌本体フレーム側への接合部
（１５）ショックアブソーバー車軸受側への接合部
（１６）ショックアブソーバーオイル通過口
（１７）ショックアブソーバー上部油層部
（１８）ショックアブソーバー油層部別室
（１９）ショックアブソーバーピストンバルブ
（２０）ショックアブソーバーピストン
（２１）ショックアブソーバーピストンオイル通過孔
（２２）ショックアブソーバー油層部
（２３）ショックアブソーバーシリンダー
（２４）ショックアブソーバーフリーピストン
（２５）単筒式ショックアブソーバーガス層部
（２６）複筒式ショックアブソーバー外筒油層部
（２７）複筒式ショックアブソーバー外筒
（２８）複筒式ショックアブソーバーコントロールバルブ
（２９）複筒式ショックアブソーバー外筒気層部
（３０）エアーサスペンションのエアー供給口
（３１）接合部
（３２）エアーサスペンションエアーバッグ
（３３）エアー室
（３４）接合部
（３５）接合部
（３６）ハイドロエアーサスペンションエアーバッグ
（３７）ハイドロエアーサスペンション気層部
（３８）ハイドロエアーサスペンション伸縮性ゴム膜
（３９）ハイドロエアーサスペンション油層部
（４０）ハイドロエアーサスペンション油圧連絡パイプ
（４１）ハイドロエアーサスペンションピストン
（４２）リーフスプリング本体
（４３）リーフスプリング固定側支持軸
（４４）リーフスプリング可動側支持軸
（４５）リーフスプリングカバー
（４６）リーフスプリング
（４７）車軸
（４８）車軸支持部
（４９）リーフスプリングカバー内空気層
（５０）全波整流回路
（５１）コンデンサー
（５２）個別回路への切り替えスイッチ
（５３）バックアップ電源切り替えスイッチ
（５４）バックアップ電源バッテリー
（５５）被充電バッテリー
（５６）自家用又はガソリンスタンド等の電力補給用直流電源
（５７）多連切り替えスイッチ
（５８）プラスチックフィルム又はコーティング
（５９）圧電フィルム
（６０）匡体
（６１）気体  液体等の流体層
（６２）匡体内面凹凸の幅
（６３）匡体内面凹凸の深さ
（６４）匡体カバープレート
（６５）締め付けボルト
（６６）パッキング
（６７）振動部匡体
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010074966.tif 000025
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010074966.tif 000026
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010074966.tif 000027
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010074966.tif 000028
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010074966.tif 000029
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010074966.tif 000030
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010074966.tif 000031
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2010074966.tif 000032
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2010074966.tif 000033
【手続補正３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010074966.tif 000034
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2010074966.tif 000035
【手続補正３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2010074966.tif 000036
【手続補正３４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2010074966.tif 000037
【手続補正３５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2010074966.tif 000038
【手続補正３６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2010074966.tif 000039
【手続補正３７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2010074966.tif 000040
【手続補正３８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2010074966.tif 000041
【手続補正３９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2010074966.tif 000042
【手続補正４０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2010074966.tif 000043
【手続補正４１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2010074966.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月12日(2008.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１における固定部の（１）と、振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）において、振動緩和装置として使用されるコイルスプリングの外側をカバーで覆い、コイルスプリング下端にオリフィス板を配置し、加えてカバーの上部内側に圧電素子（４）を設置し、車輌走行時に振動部（２）の車輪の上下運動に連動して起きるオリフィス板の上下運動によって変動するカバー内の空気圧力を衝撃として圧電素子（４）に与えて発電し、発生した電力を利用するシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月27日(2009.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、ピストンシリンダーに内包されるピストンを備え、前記ピストンシリンダー内に、流体である気層部またはガス層部と油層部、或いは油層部の外周に油層部に繋がる別室を備え、前記気層部またはガス層部と油層部の間で、上下運動可能なフリーピストンを備え、前記フリーピストンとピストンシリンダーのピストン作動範囲外の部位、又は前記油層部の別室に圧電素子を配置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、ピストンシリンダーを形成する内筒とこれを外包する外筒によって形成され、内筒のピストンシリンダーには内包されるピストンを備え、前記ピストンシリンダー下部に調節弁を備え、前記ピストンシリンダー内に、流体である油層部と前記ピストンシリンダーとボトムバルブを外包して内筒との間に油層部とその上部に気層部を形成する外筒を備え、或いは外筒部の外周に油層部に繋がる別室を備え、前記外筒部位、又は前記油層部の別室に圧電素子を配置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置。
【請求項３】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、伸縮性を持つバッグによる気層部及び、ピストンシリンダーに内包されるピストンを備えた油層部と、気層部及び油層部の中間に伸縮性を持つダイヤフラムを備え、前記気層部へは空気または窒素ガス等の流体を充填し、油層部へは流体のオイルを充填し、前記気層部、又はガス層部、油層部の内側ピストン作動範囲外の部位に圧電素子を配置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部又はガス層部、或いは油層部の前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特長とする発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸上走行車輛に於ける車体側固定部（１）と、振動部（２）との間に介装する振動同緩和装置としてのショックアブソーバー、エアーサスペンション、ハイドロエアーサスペンションの気層部、ガス層部、油層部等へ圧電素子を設置し、振動部の衝撃を気体、ガス、液体の圧力変化に転換し、これを衝撃として圧電素子に与えて発電整流してこれをコンデンサーに蓄電させ、この集合された微小電力を被充電バッテリーの電圧と同等もしくはそれよりも高い電圧のバックアップ電源と直列に接続することによって高い電圧の被充電バッテリーへ充電する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在世界は原油価格の高騰、それに起因する諸物価の高騰により、省エネルギーの必要性に迫られている。自動車その他の燃料、電力利用の効率アップも重要な要素となっている。本発明は、上記技術分野に示す如く、圧電素子を利用してその解決策として提示するものである。
【０００３】
圧電素子は、水晶、酸化亜鉛、ロッシェル塩、チタン酸ジルコン酸、ニオブ酸リチュウム、タンタル酸リチュウム、リチュウムテトラボレート、ランガサイト、窒化アルミニュム、トルマリン、ポリフッ化ビニリデン等が主たる原材料として使用されている。
【０００４】
圧電素子の利用方法については下記特許文献にも記載されているが、文献上の圧電素子構成素材はセラミックが主体であり、設置場所或いは衝撃の強度によっては破壊される可能性がある。逆に与えられる衝撃が弱ければ発電の効率は低下する。実際の使用に当たっては、圧電素子の寿命を保ち、効率の良い発電効果を得ることが必要である。現在圧電素子の形態は、圧電セラミック及び圧電フィルムの２形態が主流となっている。圧電素子で発電された電力は微小で、動力用などへの直結利用は不可能である。省エネ効果を得るべく利用する為には適切な電気的回路が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２１６４２号公報
【特許文献２】特開平８−９８５６４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３６６７号公報
【特許文献４】特開２００５−９６５８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６２０８２号公報
【特許文献６】特開２００６−１６６６９４号公報
【特許文献７】特開２００７−６６６６５号公報
【特許文献８】特開２００７−９７２７８号公報
【特許文献９】特開２００８−２２３９１１号公報
【特許文献１０】特開２００８−２３２１７７号公報
【特許文献１１】特開２００８−３３６５８号公報
【特許文献６】特開２００６−１１５６６２号公報
【特許文献７】特開平２−２２１７２４号公報
【特許文献８】特開平２−１４２９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電素子は衝撃を与えると発電するものであるが、圧電セラミックは組成上割れ易い、この圧電素子発電能力を利用する為には、与える衝撃の形状、与える衝撃の強度、等の適正化が必要である。この与える衝撃の形状、強度、の状況によって設置された設備の長期的寿命と利用発電効率が左右される。
【０００７】
圧電素子は1回の衝撃による発電量が少ない。圧電素子からの発電電力は微弱ものであり、それを利用できる直流の電圧、電流にする為にはその目的に適合する電気回路が必要となる。
【０００８】
以上のごとく振動を機械的に直接圧電素子へ与えることは、割れやすい圧電素子の破壊へ繋げる機会を作る可能性が発生する。反対に、圧電素子に与える衝撃が弱すぎると、発生電力は微弱なものとなり利用価値は無くなる。
【０００９】
本発明は、発生した振動エネルギーを、装置に組み込んだ圧電素子に与える空気圧、ガス圧、油圧、水圧等流体の圧力変動による衝撃に変えて発電を行い、この微小電力を集積してその活用を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するための手段として、産業上利用可能な振動を圧電素子へ与えて発電させる方法についてその例を挙げて説明する。
【００１１】
例１は、陸上走行車輌にはショックアブソーバーが装着されているものが多い。また、ショックアブソーバーには単筒式と複筒式がある。例２は、単筒式と複筒式何れの場合に於いても適用できる形態である。ショックアブソーバーのピストンシリンダーの一部でピストン摺動行程を外れた部位に圧電素子を設置し、陸上走行車輛走行中に発生する車輪の上下運動がショックアブソーバーのピストンに連動して発生する流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である(図２を参照) 。
【００１２】
例２は、単筒式ショックアブソーバーのピストン直下の油層部に繋がる別室を設け、別室内を油層部と気層部に分けてこの気層部に圧電素子を設置し、車輪の上下運動によって生ずるショックアブソーバーのピストン往復による圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である(図３を参照) 。
【００１３】
例３は、単筒式ショックアブソーバーのガス室に圧電素子を設置する。車輪の上下運動に連動するピストンの往復による油圧変動によってフリーピストンが上下し、ガス室は圧力変動を起こす。このガス圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である(図４を参照) 。
【００１４】
例４は、複筒式ショックアブソーバー外筒気層部内に圧電素子を設置する。車輪の上下運動によって生ずるピストンの往復による油圧変動によって外筒気層部内は圧力変動を起こす。この気層内圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である(図５を参照) 。
【００１５】
例５は、複筒式ショックアブソーバー内筒油層部に別室を設置し、別室内を油層部と気層部に分け、その気層部内に圧電素子を設置する。車軸の上下運動に連動するピストンの往復による油圧変動によって別室は圧力変動を起こす。この気層内の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である（図６を参照）。
【００１６】
例６は、陸上走行車輌ハイドロエアーサスペンションのエアーバッグ内側又は油層部内側、或いはこの双方に圧電素子を設置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部内の空気又はガス圧力変動、及び油層内のオイルの圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置である。(図８参照)
【００１７】
例７は、上記の圧電素子によって発電され、集積された微小電力を、被充電バッテリーへ充電させる為に、バックアップ電源を使用による有効的手段を提示するものである(図１７，１８を参照) 。
【００１８】
例８は、各装置に設置された圧電素子が液体、ガス等の性質の影響を受けて性能に影響を受ける懼れのある場合は、プラスチック等のカバーあるいはコーティングを施す例である。又、圧電フィルムを使用する場合は、フィルムの伸縮による発電を促進するために匡体側に凹凸をつけ、その表面をシリコン等でコーティングして滑り易くする方法もある（図１９,２０,２１,２２を参照）。
【発明の効果】
【００１９】
上記の如く構成された本発明により、振動のエネルギーを電力に変換し被充電バッテリーへ充電し、この電力を利用することによって省エネルギーの効果を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照の下に詳細を説明する。最初に説明した如く圧電素子は衝撃を与えることによって発電するが、組成上衝撃が強過ぎれば圧電素子は破壊する。反面与えられた衝撃が弱いと発電しない。例えば陸上走行車輌の車輪の上下運動は、直接圧電素子に加えられる衝撃としては強すぎる。この衝撃の強度を如何に適切なものにコントロールするかが圧電素子による発電とその有効利用実現の鍵となる。
【実施例】
【００２１】
近年自動車のサスペンションにショックアブソーバーが多く採用されている。ショックアブソーバーは、オイルの流れ、ガスの圧縮と膨張、空気の圧縮と膨張等を利用する機構によって、車輌の上下運動や、衝撃の周期性を抑制する機能を持っている。また、加速時、旋回時の姿勢安定等乗り心地向上のために利用されている。
【００２２】
図２は、請求項１に関連する。  単筒式ショックアブソーバーの油層中の圧力変化を利用する例を示す。  ショックアブソーバーは断面図の如き振動緩和装置である。  （１４）は車体本体への接合部、（１５）は車軸部への接合部、である。この両接合部によって車体と車軸の間に介装されている。  （６）はコイルスプリング、（７）はピストンロッド、（１７）は上部油層、（１９）はピストンバルブ、（２０）はピストン、（２１）はオイル通過孔、（２２）は油層、
（２３）はピストンシリンダー、（２４）はフリーピストン、（２５）はガス層を示す。  コイルスプリング（６）によって伸縮し、（１４）の車体本体への接合部は、ピストンロッド（７）によってシリンダー（２３）内のピストン（２０）と連結されている。
【００２３】
油層（２２）の下部にはフリーピストン（２４）が設置され、油層とガス層（２５）の間で上下運動をする。油層（２２）のピストン（２０）とフリーピストン（２４）の両ピストンの行程外の位置に圧電素子（４）を設置する。  油層（２２）の内圧はピストン（２０）の動きによって変化する。  このピストンシリンダー（２３）内の油層（２２）の圧力変化を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００２４】
図３は、請求項１に関連する。  単筒式ショックアブソーバーへの適用を示す。  （１６）は別室へのオイル通過口、（１８）は油層部別室を示す。  本適用例では、ピストンシリンダー（２３）の外側に、油層部（２２）の別室（１８）を設置し、その上部に気層部を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。
【００２５】
ピストンロッド（７）の上下運動によって液層部に圧力変動が発生する。この圧力変動はオイル通過口（１６）を通じて別室（１８）に伝わり、気層内部の圧力変動を引き起こす。この衝撃を（４）の圧電素子に与え、発電させるものである。
【００２６】
図４は、請求項１に関連する。  単筒式ショックアブソーバーに対する別様式の適用を示す。  単筒式ショックアブソーバーにはフリーピストン（２４）を隔ててガス層（２５）がある。そのガス層の中に圧電素子を設置する。  ピストンロッド（７）に連結するピストン（２０）の上下運動はオイル層（２２）の内圧に変化を与える。  この内圧変化によってフリーピストン（２４）の上下運動が生ずる。これによってガス層（２５）の内圧変動を発生させる。このガス層（２５）内の圧力変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００２７】
図５は、請求項２に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する適用を示す。  複筒式ショックアブソーバーは、ピストンロッド（７）とピストン（２０）、オイル通過口（２１）、ピストンバルブ（１９）等の機構は単筒式ショックアブソーバーと変わらないが、内筒（２３）の外側に（２７）の外筒がある。  内筒（２３）の下部に（２７）の外筒と内筒（２３）の仕切りあり、ここに調節弁（２８）がある、  この調節弁（２８）によって、車輪の上下運動によるピストンロッド（７）の動きが及ぼす１次液層（２２）内オイル圧力を２次液層へ放出する速度を調節する。
【００２８】
２次液層（２６）の圧力上昇によって上部気層（２９）のガスを圧縮する。これによってガス圧は上昇する。上昇したガス圧は逆に調節弁（２８）を通じてオイルを（２２）の液層へ押し返す。この１連の動作によって車輪の上下運動のショックを和らげる。
【００２９】
本適用例は、その外筒（２７）の気層（２９）の上部に圧電素子（４）を設置し、気層（２２）の圧力の変動を衝撃として圧電素子（４）に与え、発電させるものである。
【００３０】
図６は、請求項２に関連する。  複筒式ショックアブソーバーに対する別の適用例を示す。前述の複筒式のショックアブソーバーに於いては、外筒気層（２９）の圧力変動を圧電素子（４）に与えている。
【００３１】
本適用例は、（２２）の液層に直結する別室（１８）を外筒（２７）を取り巻く状態で設置し、ピストン（２０）の上下による１次液層（２２）の圧力変化をこの別室（１８）へ（１６）の通過口を通して導く。  別室（１８）の上部に気層を設け、ここに圧電素子（４）を設置する。  ピストンロッド（７）の上下運動による１次液層（２２）の圧力変化の衝撃を直接圧電素子（４）に与え発電させるものである。前適用例と比較すれば、本適用例の方が圧電素子への衝撃力は強い。
【００３２】
図８は、請求項３に関連する。  ハイドロエアーサスペンションへの適用例を示す。（３６）エアーバッグでこの中には空気又はガスが封入されている。  このエアーバッグ（３６）に圧電素子を設置する。  エアーバッグ（３６）の下部には（３８）の伸縮性ゴム膜が置かれている。  その下部には（９）のシリンダーが接続され、走行車輌車輪（１２）の上下運動は軸受（１０）を介して、ピストンロッド（７）によって油圧ピストン（４１）に伝達される。
【００３３】
油圧ピストンシリンダー（５）へは油圧連絡パイプ（４０）を通じて油圧装置、アッキュウムレーターからのオイルが供給されている。  エアーバッグ（３６）の頂部又は油圧シリンダー上部に圧電素子（４）を設置する。走行車輌車輪（１２）の上下運動によって、油層（３９）の圧力変動が発生する。この圧力変動は（３８）の伸縮性ゴム膜を通じて気層（３７）の空気又はガスに圧力変動を発生させる。この圧力変動を衝撃として気層（３７）或いは油層（３９）の１ヶ所、又はその双方２ヶ所に設置された圧電素子（４）に与え、発電させるものである。  
【００３４】
図１７は、バックアップ電源に関連する。  4系統圧電素子発電の場合に於ける個別充電システムの例を示す。（４）は圧電素子、（５０）は全波整流回路、（５１）はコンデンサー、以上は各々同じ数量で併設されている。（５２）は個別回路への切り替えスイッチ、（５４）はバックアップ電源バッテリー、（５５）は被充電バッテリーを示す。（５６）は、バックアップ電源に家庭用又は、ガソリンスタンド等の充電用電源への充当を想定した整流装置である。（５３）の切り替えスイッチによってバックアップ電源バッテリー（５４）と切り替えることができる。
【００３５】
振動が或る程度継続をした場合、（４）の圧電素子によって発電し、その電力は（５０）の整流器によって整流されて（５１）のコンデンサーに充電される。然しながらその電力は微弱で車輛等の主バッテリーたる直接被充電バッテリーへの充電可能な電圧として取り出せるレベルのものではない。これを充電可能の状態にするために（５４）のバックアップ用バッテリー又は（５６）のバックアップ用自家用充電整流器電源を用意する。このバックアップ電源の電圧は、被充電バッテリーの電圧と同じか又はそれにプラスされた電圧を維持させて置く。（５４）は車載または別利用のバックアップ電源用バッテリー、（５６）は自家用充電整流器又は、ガソリンスタンド等の電力補給用整流装置で（５３）のスイッチによって（５４）と切り替えることができる。
【００３６】
このバックアップ電源のプラス側の端子と各コンデンサー（５１）のマイナス側を接続し、そのプラス側を図１７の如く切り替えスイッチ（５２）の切り替え端子へ接続する。この切り替えスイッチ（５２）を特定発電時間または特定使用時間等で切り替える。コンデンサー（５１）に蓄積された電力は、バックアップ電源の電圧と各コンデンサー（５１）の電圧がプラスされ被充電バッテリーの電圧よりも高くなる。これによってバックアップ電源電圧プラス各コンデンサー（５１）電圧が被充電バッテリー電圧と平衡するまで電流が流れ、被充電バッテリーに対して充電することとなる。（５２）の切り替えスイッチによって、この操作を繰り返し、被充電バッテリーへの電力を補給する。
【００３７】
図１８は、バックアップ電源に関連する。4系統圧電素子発電の場合に於ける一斉充電システムの例を示す。（４）の圧電素子、（５０）の全波整流回路、（５１）のコンデンサー、以上は圧電素子発電設備の設置数量と同じ数量で併設されている。（５７）は個別回路への4連切り替えスイッチ、（５４）及び（５６）はバックアップ電源、（５５）は被充電バッテリーを示す。
【００３８】
この回路は特定発電時間または特定使用時間毎に切り替える。4連切り替えスイッチ（５７）によって、一斉に充電時にバックアップ電源のプラス側から最初のコンデンサーのマイナス側に接続され、以後各コンデンサーが図の如く直列に接続される。スイッチオンの状態でバックアップ電源のプラス側電位と各コンデンサーの電位の総和が被充電バッテリーの電位との差となり、前例と同様に双方が平衡状態の電位となるまで充電作用が行われ、被充電バッテリー（５５）に対して電力を補給する。バックアップ電源はバックアップ用バッテリー（５４）でも（５６）の自家用充電整流器又は、ガソリンスタンド等の電力補給用整流装置で対応できる。この場合は電圧が被充電バッテリーの電圧と同等又は高い電位を持っていれば良い。（５６）は前述の如く家庭又はガソリンスタンド等で直流電源を作り、特定発電時間または特定使用時間中にコンデンサーに蓄電された電力を被充電バッテリー（５５）へ充電する為のバックアップ用直流電源とするものである。（５３）のバックアップ電源切り替えスイッチにより（５４）のバックアップ用バッテリーとの切り替えを行うことが出来る。
【００３９】
圧電素子が液体、気体の影響を受けて変質する可能性がある場合には、図１９、図（２０）、図２１、図２２に示す如きプラスチック皮膜或いはプラスチックコーティングを行って影響を避ける。圧電フィルムの伸縮を利用するために匡体の内側に図１９、図２０、図２１に示す
ように凹凸をつけて置くことも性能向上に利する場合がある。  又、その表面をシリコン等でコートし表面を滑りやすくする方法がある。
(５８)はプラスチック皮膜又はプラスチックコーティング層、（５９）は圧電素子フィルム、（６０）は匡体、（６１）は気体又は液体層、（６２）は匡体の内側に付ける凹凸の幅、（６３）は凹凸の深さ、（６２）は匡体カバープレート、（６３）は締め付けボルト、（６４）はパッキン、（６５）は振動源匡体、（２０）はピストン、（７）はピストンロッドである。
（５８）プラスチック皮膜又はプラスチックコーティング層によって気体、液体の影響を避け、（６１）、（６２）の凹凸により圧電フィルム（５９）の性能を引き出すことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
近年原油の値上がりによってガソリン価格が高騰し、陸上走行車輌のエネルギーコストは急激に上昇している。又、電力費も上昇している。  このような環境の下に目下世界的な省エネ運動が展開されている。
次に、近年電気自動車の開発は各国で始まっている。又、電池とガソリンエンジン併用のハイブリッド車も増産されている。  充電装置付の家も販売されようとしている。これら電気による走行車輌の走行距離拡大も大きな目標として掲げられている。本発明によって生ずる新しいエネルギーは、これらの車へのバッテリーへの充電、或いは電車等への補助電力として利用することも出来るようになり、走行距離の延長等の省エネの効果が期待できる。
【００４１】
圧電素子又は圧電フィルムによって発生させた微弱な電気をコンデンサーに蓄電し、これを高い電圧のバッテリーへの充電を可能にさせる為のバックアップ電源は、車載バックアップバッテリー又は電気自動車の為の家庭用、又は業務用の整流充電機を充当することも
可能となる。
本発明によって陸上走行車輌の走行中必然的に発生する車輪の上下運動を電力に変換することが可能となり、これを直接、間接に陸上走行車輌の消費する電力に対応させることにより画期的な省エネルギーを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】コイルスプリングのカバー上部に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図２】ショックアブソーバーの油層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図３】単筒式ショックアブソーバーの油層に別室を設置し、その上部気層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図４】単筒式ショックアブソーバーのガス層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図５】複筒式ショックアブソーバーの気層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図６】複筒式ショックアブソーバーの液層の別室を設置し、その上部気層に圧電素  子を設置した装置の断面図。
【図７】エアーサスペンションのエアーバッグ内に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図８】ハイドロエアーサスペンションのエアーバッグ、又は油層に圧電素子を設置した装置の断面図。
【図９】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の断面図。
【図１０】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の断面図。
【図１１】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の側面断面図。
【図１２】リーフスプリングをカバーで覆い、その本体下側に圧電素子を設置した装  置において車輪が上がった時の側面断面図。
【図１３】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の断面図。
【図１４】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の断面図。
【図１５】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が下がった時の側面断面図。
【図１６】リーフスプリングをカバーで覆い、その内側全面に圧電素子を設置した装置において車輪が上がった時の側面断面図。
【図１７】被充電バッテリーへの４系統個別充電配線図。
【図１８】被充電バッテリーへの４系統一斉充電配線図。
【図１９】圧電フィルム設置の場合圧力無負荷時の断面図。
【図２０】圧電フィルム設置の場合圧力有負荷時の断面図。
【図２１】圧電フィルム設置匡体断面図。
【図２２】圧電フィルム設置断面図。
【符号の説明】
【００４３】
（１）固定部
（２）振動部
（３）振動緩和装置
（４）圧電素子
（５）ピストンシリンダー
（６）コイルスプリング
（７）ピストンロッド
（８）オリフィス板
（９）スプリングカバー
（１０）軸受
（１１）車軸
（１２）車輪
（１３）接続部
（１４）ショックアブソーバー車輌本体フレーム側への接合部
（１５）ショックアブソーバー車軸受側への接合部
（１６）ショックアブソーバーオイル通過口
（１７）ショックアブソーバー上部油層部
（１８）ショックアブソーバー油層部別室
（１９）ショックアブソーバーピストンバルブ
（２０）ショックアブソーバーピストン
（２１）ショックアブソーバーピストンオイル通過孔
（２２）ショックアブソーバー油層部
（２３）ショックアブソーバーシリンダー
（２４）ショックアブソーバーフリーピストン
（２５）単筒式ショックアブソーバーガス層部
（２６）複筒式ショックアブソーバー外筒油層部
（２７）複筒式ショックアブソーバー外筒
（２８）複筒式ショックアブソーバーコントロールバルブ
（２９）複筒式ショックアブソーバー外筒気層部
（３０）エアーサスペンションのエアー供給口
（３１）接合部
（３２）エアーサスペンションエアーバッグ
（３３）エアー室
（３４）接合部
（３５）接合部
（３６）ハイドロエアーサスペンションエアーバッグ
（３７）ハイドロエアーサスペンション気層部
（３８）ハイドロエアーサスペンション伸縮性ゴム膜
（３９）ハイドロエアーサスペンション油層部
（４０）ハイドロエアーサスペンション油圧連絡パイプ
（４１）ハイドロエアーサスペンションピストン
（４２）リーフスプリング本体
（４３）リーフスプリング固定側支持軸
（４４）リーフスプリング可動側支持軸
（４５）リーフスプリングカバー
（４６）リーフスプリング
（４７）車軸
（４８）車軸支持部
（４９）リーフスプリングカバー内空気層
（５０）全波整流回路
（５１）コンデンサー
（５２）個別回路への切り替えスイッチ
（５３）バックアップ電源切り替えスイッチ
（５４）バックアップ電源バッテリー
（５５）被充電バッテリー
（５６）自家用又はガソリンスタンド等の電力補給用直流電源
（５７）多連切り替えスイッチ
（５８）プラスチックフィルム又はコーティング
（５９）圧電フィルム
（６０）匡体
（６１）気体  液体等の流体層
（６２）匡体内面凹凸の幅
（６３）匡体内面凹凸の深さ
（６４）匡体カバープレート
（６５）締め付けボルト
（６６）パッキング
（６７）振動部匡体
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2010074966.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、ピストンシリンダーに内包されるピストンを備え、前記ピストンシリンダー内に、上下運動可能なフリーピストンと、流体である気層部またはガス層部と油層部を備え、前記フリーピストンの下部の室には流体である気層部又はガス層部を配し、その上部の室には油層部を配し、前記フリーピストンとピストンシリンダーのピストン作動範囲外の部位に圧電素子を配置し、或いは、前記ピストンシリンダー内に、上下運動可能なフリーピストンと、流体である気層部またはガス層部と油層部を備え、前記油層部の外周に油層部に繋がる別室を備え、この別室に圧電素子を配置し、前記フリーピストンの下部の室には流体である気層部またはガス層を配し、その上部の室には油層部を配し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、ピストンシリンダーを形成する内筒とこれを外包する外筒によって形成され、前記ピストンシリンダーの内筒内に流体である油層部を備え、ピストンシリンダーを内包し、外筒上部に気層部と圧電素子を配置した外筒を備え、或いは、前記ピストンシリンダーの内筒内に流体である油層部を備え、油層部に連筒する別室を外筒を取り巻くように配置し、別室上部に気層部と圧電素子を配置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特徴とする発電置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
陸上走行車輌に於ける車体側固定部（１）と、車輪の上下運動によって振動が発生する振動部（２）との間に介装する振動緩和装置（３）に於いて、前記振動緩和装置（３）は、車体本体へ接合される接合部と、伸縮性を持つバッグによる気層部及び、ピストンシリンダーに内包されるピストンを備えた油層部と気層部及び油層部の中間に伸縮性を持つ伸縮性ゴム膜を備え、前記気層部へは空気またはガス等の流体が充填され、油層部へは流体のオイルが充填され、前記気層部内及び、前記気層部と油層部の間にあってピストン作動範囲外の部位に圧電素子を配置し、車輌走行時の車輪の上下運動によって生ずる気層部又はガス層部、或いは油層部の前記流体の圧力変動を衝撃として圧電素子に与えて発電し、発生する微弱な電力をバックアップ電源によって被充電バッテリーへ充電することを特長とする発電装置。