(57)【要約】【課題】揺れによるエネルギーを有効活用し得る発電装置を提供する。【解決手段】この発電装置１は、ベース１０と、このベース１０に直動案内装置７を介してスライド移動可能に支持された移動部材１４と、この移動部材１４をスライド移動させるように揺れが入力される連結部材１２と、この連結部材１２から振動対象Ｙの揺れが入力されたときに、移動部材１４がスライド移動されたエネルギーで回生電気エネルギーをつくる回生エネルギー発生部２０とを備えている。【選択図】図１
2010150951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺れによるエネルギーを回生電気エネルギーに変換する発電装置であって、
ベースと、該ベースに直動案内装置を介してスライド移動可能に支持された移動部材と、該移動部材をスライド移動させるように揺れが入力される入力部と、該入力部から揺れが入力されたときに、前記移動部材がスライド移動されたエネルギーで回生電気エネルギーをつくる回生エネルギー発生部とを備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記回生エネルギー発生部は、前記ベース側に回動自在に支持されたねじ軸、および該ねじ軸に外嵌されて前記移動部材とともにスライド移動するように取付けられたナットを有するボールねじと、前記ねじ軸に当該ねじ軸とともに可動子が回転するように連結された回転モータとを備え、
前記入力部から揺れが入力されて前記ナットが前記移動部材とともにスライド移動したときに、回動する前記ねじ軸とともに前記可動子が固定子内を回動して回生電気エネルギーを発生させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記回生エネルギー発生部は、前記ベース側に固定された固定子と、前記移動部材とともにスライド移動するように取付けられた可動子とを有するリニアモータを備え、
前記入力部から揺れが入力されて前記リニアモータの可動子が前記移動部材とともにスライド移動したときに、前記可動子が固定子内を揺動して回生電気エネルギーを発生させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺れによるエネルギーを回生電気エネルギーに変換する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
揺れによるエネルギーに対して反力を発生させて、揺れを抑制する装置が知られている。具体的な例としては、ボールねじとフライホイール（回転錘）とを組み合わせた回転慣性質量ダンパを例示できる（例えば特許文献１ないし３参照）。
特許文献１ないし３に記載の技術では、ボールねじ機構を用いてフライホイールを回転させ、これにより、入力される揺れに比例した反力を得ることによって揺れを抑制するようになっている。
【特許文献１】特開平０７−２３３８３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５１１０号公報
【特許文献３】特開２００４−０４４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１ないし３に記載の技術では、結局、揺れによるエネルギーを熱として捨てることによって揺れを抑制するものである。したがって、揺れによるエネルギーを有効活用しているとはいえない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、例えば回転慣性質量ダンパ等の制振装置と組み合わせたり、また単独で使用したりした場合に、揺れによるエネルギーを有効活用し得る発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は、揺れによるエネルギーを回生電気エネルギーに変換する発電装置であって、ベースと、該ベースに直動案内装置を介してスライド移動可能に支持された移動部材と、該移動部材をスライド移動させるように揺れが入力される入力部と、該入力部から揺れが入力されたときに、前記移動部材がスライド移動されたエネルギーで回生電気エネルギーをつくる回生エネルギー発生部とを備えることを特徴としている。
【０００５】
本発明に係る発電装置によれば、回生エネルギー発生部が、移動部材がスライド移動されたエネルギーで回生電気エネルギーをつくるので、例えば回転慣性質量ダンパ等の制振装置と相性良く組み合わせ可能であり、また単独で使用したりした場合であっても、揺れによるエネルギーを有効活用することができる。
ここで、本発明に係る発電装置において、例えば、前記回生エネルギー発生部が、前記ベース側に回動自在に支持されたねじ軸、および該ねじ軸に外嵌されて前記移動部材とともにスライド移動するように取付けられたナットを有するボールねじと、前記ねじ軸に当該ねじ軸とともに可動子が回転するように連結された回転モータとを備え、前記入力部から揺れが入力されて前記ナットが前記移動部材とともにスライド移動したときに、回動する前記ねじ軸とともに前記可動子が固定子内を回動して回生電気エネルギーを発生させることは好ましい。
【０００６】
このような構成であれば、ボールねじを介して回転モータを駆動する構成なので、モータに汎用性のあるモータを採用する上で好適である。また、大きな揺れに対して対応する上で好適である。そして、ナットおよび回転モータの可動子がフライホイールとして軸回りに回動するため、揺れの相対加速度に応じた反力を得ることができる。したがって、振動を抑制しつつ回生電気エネルギーを発生させる構成として好適である。
【０００７】
また、本発明に係る発電装置において、例えば、前記回生エネルギー発生部が、前記ベース側に固定された固定子と、前記移動部材とともにスライド移動するように取付けられた可動子とを有するリニアモータを備え、前記入力部から揺れが入力されて前記リニアモータの可動子が前記移動部材とともにスライド移動したときに、前記可動子が固定子内を揺動して回生電気エネルギーを発生させることは好ましい。
【０００８】
このような構成であれば、リニアモータは、回転モータのような軸受け部分が不要なので、発電装置の構造をコンパクトにすることができる。したがって、設置スペースが狭い場所に好適である。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、本発明に係る発電装置によれば、例えば回転慣性質量ダンパと組み合わせたり、他の制振装置等と組み合わせたり、また単独で使用した場合であっても、揺れによるエネルギーを有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る発電装置の第一実施形態について図１および図２を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は第一実施形態の発電装置の概要を示す正面図であり、また、図２はその側面図である。
図１および図２に示すように、この発電装置１は、同図下方の固定対象Ｚに固定されるベース１０を有している。このベース１０は、側面視が略Ｌ字状のアングル部材である。このベース１０の略Ｌ字状に立設される側の外面には、直動案内装置７が設けられている。この直動案内装置７は、図１および図２の上下方向に沿って付設された案内レール８と、この案内レール８に沿ってスライド移動可能に跨設された二つのスライダ９を有する。そして、この二つのスライダ９には、矩形板状の移動部材１４が固定されている。これにより、上記ベース１０は、直動案内装置７を介して移動部材１４を、図１および図２の上下方向にスライド移動可能に支持している。なお、本実施形態の例では、直動案内装置７は、正面視において、略Ｌ字状に立設される側の外面右寄りに固定されている（図１参照）。
【００１１】
ここで、本実施形態の例では、発電機として配設されたリニアモータ１６によって、回生エネルギー発生部２０が構成されている。
詳しくは、移動部材１４には、リニアモータ１６の可動子１６ａが、移動部材１４とともにスライド移動するように取付けられている。一方、上記リニアモータ１６の固定子１６ｂは、ベース１０側に固定されている。さらに、上記移動部材１４には、振動対象Ｙに連結される棒状の連結部材１２が上方に張り出すように取り付けられており、本実施形態の例では、この連結部材１２が、図１および図２の上方の振動対象Ｙに連結され、振動対象Ｙの揺れが入力される入力部になっている。これにより、この発電装置１は、連結部材１２から振動対象Ｙの揺れが入力されて移動部材１４がスライド移動したときに、リニアモータ１６の可動子１６ａが固定子１６ｂ内を揺動して回生電気エネルギーを発生させるようになっている。
【００１２】
次に、この第一実施形態の発電装置１の作用・効果について説明する。
この発電装置１は、入力部である連結部材１２から振動対象Ｙの揺れが入力されて移動部材１４がスライド移動すると（図１での符号Ｓ）、その変位量に応じて、リニアモータ１６の可動子１６ａが固定子１６ｂ内を揺動する（図１での符号Ｋ）。これにより、リニアモータ１６が回生電気エネルギーを発生させるので、揺れによるエネルギーを有効活用することができる。
【００１３】
そして、リニアモータ１６は、回転モータのような軸受け部分が不要なので、発電装置１の構造をコンパクトにすることができる。したがって、設置スペースが狭い場所に好適である。
なお、リニアモータ１６がコアレス型であれば、微弱な振動に対して対応する上で好適である。また、コア付き型であれば、エネルギーを大きく得る上で好適である。なおまた、上記リニアモータとしては、ボイスコイルモータであっても適用可能である。
【００１４】
次に、本発明の第二の実施形態について図３および図４を適宜参照しつつ説明する。なお、図３は第二の実施形態の発電装置の概要を示す正面図であり、また、図４はその側面図である。
図３に示すように、この第二の実施形態の発電装置１は、上記第一の実施形態の発電装置１に対して、回生エネルギー発生部２０が、ボールねじ５および発電機としての回転モータ１８を備える点が異なっている。
【００１５】
詳しくは、この発電装置１は、矩形板状のベース１０を有している。なお、本実施形態の例では、図４に示すように、ベース１０は縦置き状態で配設され、側方の固定対象Ｚに対して立てた姿勢で連結されている。
このベース１０は、上記第一の実施形態同様に、直動案内装置７を介して移動部材１４をスライド移動可能に支持している。なお、本実施形態の例では、左右一対の直動案内装置７を有し、各直動案内装置７は、案内レール８と、二つのスライダ９とを有する例である。
【００１６】
ここで、この第二の実施形態の発電装置１は、回生エネルギー発生部２０を構成するボールねじ５は、そのねじ軸２がベース１０の中央に且つ軸を上下にして回動自在に支持されている。また、このねじ軸２に、不図示のねじ溝に多数のボールを介して外嵌されたナット４は、移動部材１４とともにスライド移動するように移動部材１４の裏面に取付けられている。さらに、回生エネルギー発生部２０を構成する回転モータ１８は、その可動子１８ａがねじ軸２とともに回転するように、自身のモータ軸１８ｃが、カップリング６を介してねじ軸２（図１では上側の端部）に連結されている。なお、回転モータ１８のブラケットはベース１０の上辺側面に固定されている。
【００１７】
さらに、上記移動部材１４は、上記左右一対の直動案内装置７に沿って上方に張り出す一対の腕部を有している。そして、この一対の腕部相互を、水平方向に延設された連結部材１２がつないでおり、この連結部材１２が、図３および図４の上方の振動対象Ｙに連結され、振動対象Ｙの揺れが入力される入力部になっている。これにより、この第二の実施形態の回生エネルギー発生部２０は、連結部材１２から振動対象Ｙの揺れが入力されて移動部材１４がスライド移動したときに、移動部材１４と共にナット４がスライド移動されることでねじ軸２が回動する。これにより、ねじ軸２とともに回転モータ１８の可動子１８ａが固定子１８ｂ内を回動して回生電気エネルギーを発生させるようになっている。
【００１８】
次に、この第二の実施形態の発電装置１の作用・効果について説明する。
この発電装置１は、入力部である連結部材１２から振動対象Ｙの揺れが入力されて移動部材１４がスライド移動すると（図３での符号Ｓ）、その変位量に応じて、ナット５とともに回転モータ１８の可動子１８ａがフライホイールとして軸回りに回動する（図３での符号Ｋ）。そのため、揺れの相対加速度に応じた反力を得ることができる。したがって、振動を抑制することができる。そして、連結部材１２から揺れが入力されて移動部材１４がスライド移動したときに、ねじ軸２とともに回転モータ１８の可動子１８ａが固定子１８ｂ内を回動して回生電気エネルギーを発生させるので、揺れによるエネルギーを有効活用することができる。
【００１９】
ここで、上述した第一ないし第二の実施形態の発電装置１の電力を有効活用する用途としては、照明や、警告音（サイレン）、メール発信等に活用することができる。また、上記各実施形態の発電装置１の電力を利用することによって、無電源揺れセンサとして利用することもできる。
また、上記各実施形態の発電装置１の配置に好適な場所の例としては、例えば高架橋の柱と路面との間にこれを配置することができる。この場合、例えば、高架橋の柱を固定対象Ｚとしてベース１０の固定面を高架橋の柱側に連結し、振動対象Ｙとして、路面側を揺動する面として連結部材１２を連結する。このように、発電装置１を配置することで、例えば自動車の通行や風により高架橋が揺らされることによって発電をすることができる。あるいは、上記各実施形態の発電装置１は、例えば、一般的なビルなどの制振装置とともに、または単独で組み込むこともできる。また、例えば、本発明に係る発電装置の回生電気エネルギーを、不図示のコンバータを介してバッテリに充電すれば電力を有効活用する上でより好ましい。
【００２０】
なお、本発明に係る発電装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば上記各実施形態において、揺れの入力を振動対象Ｙ側からのものとして説明しているが、これは説明の便宜であって、絶対的な入力側を意味するものではない。つまり、揺れの入力は、振動対象Ｙと固定対象Ｚとの相対関係にすぎないのであるから、移動部材をスライド移動させるように揺れが入力される「入力部」は、固定対象Ｚ側と観念することも勿論可能である。本発明に係る発電装置の「入力部」は、この意味を含む。
【００２１】
また、例えば上記第二の実施形態では、左右一対の直動案内装置７を有し、各直動案内装置７は、二つのスライダを有する例で説明したが、本発明に係る発電装置に用いる直動案内装置は、これに限らず、例えば図５および図６に例示するように、種々の変形が可能である。
すなわち、想定される揺れの大きさや負荷の大きさに応じて、図５に示すように、左右の各直動案内装置７を、一つのスライダ９を有する構成としてもよいし、また、図６に示すように、一つの直動案内装置７を有し、この直動案内装置７が、一つのスライダ９を有する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る発電装置の第一の実施形態の概要を示す平面図である。
【図２】第一の実施形態の概要を示す側面図である。
【図３】本発明に係る発電装置の第二の実施形態の概要を示す平面図である。
【図４】第二の実施形態の概要を示す側面図である。
【図５】第二の実施形態の第一変形例を示す図であり、同図（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図６】第二の実施形態の第二変形例を示す図であり、同図（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    発電装置
２    ねじ軸
４    ナット
５    ボールねじ
６    カップリング
７    直動案内装置
８    案内レール
９    スライダ
１０    ベース
１２    連結部材（入力部）
１４    移動部材
１６    リニアモータ
１８    回転モータ
２０    回生エネルギー発生部
Ｙ    振動対象
Ｚ    固定対象
【図１】
2010150951.tif 000003
【図２】
2010150951.tif 000004
【図３】
2010150951.tif 000005
【図４】
2010150951.tif 000006
【図５】
2010150951.tif 000007
【図６】
2010150951.tif 000008