(57)【要約】【課題】自動車のエンジンの駆動に関係なく発電が可能な車両用発電装置を提供する。  【解決手段】車両用シート１における着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に配置された圧電素子５１と、圧電素子５１からの電気を整流する整流回路５３と、整流回路５３からの電気を蓄電する蓄電池５５と、蓄電池５５に蓄電された電気を車両内の負荷５９に供給する制御手段５７とを備える【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用シートにおける着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に配置された圧電素子と、
前記圧電素子からの電気を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電気を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池に蓄電された電気を車両内の負荷に供給する制御手段と、を備えていることを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】
前記制御手段に車両搭載のバッテリーが接続されると共に、前記蓄電池の電気量の閾値が設定されており、前記制御手段は、前記蓄電池の電気量が閾値以上となったとき、前記車両内の負荷への電気の供給源を前記バッテリーから前記蓄電池に切り換えることを特徴とする請求項１記載の車両用発電装置。
【請求項３】
車両用シートにおける着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に圧電素子を配置し、前記圧電素子からの電気を整流した後、蓄電し、蓄電した電気を車両内の負荷に供給することを特徴とする車両用発電方法。
【請求項４】
前記車両内の負荷に対して車両搭載のバッテリーから電気を供給すると共に、前記蓄電池の電気量の閾値を設定しており、蓄電池の電気量が閾値以上となったとき、前記バッテリーから蓄電池に切り換えて車両内の負荷に対して電気を供給することを特徴とする請求項３記載の車両用発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電装置及び車両用発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自動車の走行やアイドリング時の振動によって発電を行う振動発電機を自動車のバックミラー内に設けた構造が開示されている。特許文献２には、自動車の走行風を受けるスポイラを車体の後部に設け、走行風によってスポイラの向きや姿勢が変化したときの変動に基づいて発電する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０５９７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２のいずれの従来技術においても、自動車のアイドリング時や走行時に発生する振動に基づいて発電を行うため、自動車のエンジンが駆動していないときには発電することができない。又、乗員の昇降時の振動を利用して発電するものではない。このため、従来技術では、エネルギーを有効に利用した発電を行うことができない問題を有している。
【０００５】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、自動車のエンジンの駆動に関係なく発電が可能な車両用発電装置及び車両用発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明の車両発電装置は、車両用シートにおける着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に配置された圧電素子と、前記圧電素子からの電気を整流する整流回路と、前記整流回路からの電気を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池に蓄電された電気を車両内の負荷に供給する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用発電装置であって、前記制御手段に車両搭載のバッテリーが接続されると共に、前記蓄電池の電気量の閾値が設定されており、前記制御手段は、前記蓄電池の電気量が閾値以上となったとき、前記車両内の負荷への電気の供給源を前記バッテリーから前記蓄電池に切り換えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明の車両用発電方法は、車両用シートにおける着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に圧電素子を配置し、前記圧電素子からの電気を整流した後、蓄電し、蓄電した電気を車両内の負荷に供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両用発電方法であって、前記車両内の負荷に対して車両搭載のバッテリーから電気を供給すると共に、前記蓄電池の電気量の閾値を設定しており、蓄電池の電気量が閾値以上となったとき、前記バッテリーから蓄電池に切り換えて車両内の負荷に対して電気を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両用シートにおける着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シートにおける車両走行により振動が発生する部位に圧電素子を配置して発電を行う構造であり、車両用シートに発生する振動に基づいて発電を行うため、エンジン駆動に無関係に発電を行うことができ、エネルギーを有効に利用した発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態が適用されたシートの斜視図である。
【図２】第１実施形態の部分斜視図である。
【図３】第２実施形態の部分斜視図である。
【図４】（ａ）は第３実施形態の正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】第４実施形態の正面図である。
【図６】第５実施形態の斜視図である。
【図７】（ａ）は第６実施形態の平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】制御を示すブロック図である。
【図９】制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、車両用シート１における着座によって振動が発生する部位及び／又は車両用シート１における車両走行によって振動が発生する部位に圧電素子５１を配置して発電を行なうものである。図１〜図７は、車両用シートに対する圧電素子５１の配置の各実施形態を示す。
【００１３】
図１及び図２は、第１実施形態を示す。図１に示すように、車両用シート（以下、シート）１は、シートクッション２と、シートバック３と、シートバック３に取り付けられたヘッドレスト４とを備えている。シートクッション２は、クッションフレーム５と、クッションフレーム５を覆うように設けられたクッションパッド６とを有している。シートバック３も同様であり、バックフレーム７と、バックフレーム７を覆うバックパッド８とを有している。クッションフレーム５及びバックフレーム７には、Ｓばね等からなるクッションばね９が取り付けられている。ヘッドレスト４は、バックフレーム７の上部に連結されるヘッドレストステー１０と、ヘッドレストステー１０を覆うように取り付けられたヘッドレストパッド１１とを有している。
【００１４】
以上のシート１は、前後方向への位置調整が可能なように車体フロアに配置されるものであり、そのためのアジャスタアッシー１２が設けられる。アジャスタアッシー１２は、車体フロア上に固定される一対のロアレール１３と、それぞれのロアレール１３にスライド可能に支持された一対のアッパーレール１５とを備えている。一対のロアレール１３は、レッグ部１３ａを長さ方向の両端部に有しており、レッグ部１３ａが車体フロアに直接又は間接的に固定される。アッパーレール１５は、クッションフレーム５が取り付けられるものであり、アッパーレール１５がロアレール１３上を前後方向にスライドすることにより、シート１の前後位置を調整することができる。このシート１の前後位置調整は、着座者がシート１を前後に移動操作することにより行うことができる。
【００１５】
図２に示すように、シートクッション２のクッションフレーム５は、アジャスタアッシー１２のアッパーレール１５にチルトリンク１７を介して取り付けられている。チルトリンク１７が回動することによりシート１の高さを調整することができる。この高さ調整は、着座者がシート１を上下に移動操作することにより行うことができる。
【００１６】
この実施形態において、圧電素子５１は、シートクッション２のクッションフレーム５及びアジャスタアッシー１２に取り付けられるものであり、図２に示すように、クッションフレーム５の上面及び側面に複数の圧電素子５１が取り付けられている。又、図２に示すように、アジャスタアッシー１２におけるロアレール１３の上面及びアッパーレール１５の側面に対して複数の圧電素子５１が取り付けられている。さらに、チルトリンク１７の側面に対しても複数の圧電素子５１が取り付けられている。これらの圧電素子５１としては、入力された振動エネルギーを電気エネルギーに変換するピエゾ素子等を使用することができる。
【００１７】
以上の第１実施形態において、シート１に着座者が着座すると、着座者の重量がシートクッション２に加わる。この重量に基づいた弾性曲げがクッションフレーム５に作用し、クッションフレーム５の圧電素子５１に振動が加わり、圧電素子５１が発電する。また、着座者がシート１の高さ調整を行うと、チルトリンク１７に弾性曲げが作用し、チルトリンク１７の圧電素子５１に振動が加わり、圧電素子５１が発電する。さらに、着座者がシート１の前後位置調整を行うと、アッパーレール１５及びロアレール１３が振動し、この振動によりアッパーレール１５及びロアレール１３に取り付けられた圧電素子５１が発電する。またさらに、車両の走行による振動がシート１に伝達されると、クッションフレーム５、チルトリンク１７、アッパーレール１５、ロアレール１３が振動するため、これらに取り付けられた圧電素子５１が発電する。このような実施形態では、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。
【００１８】
図３は、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、シートバック３のバックフレーム７に対して圧電素子５１を取り付けられるものである。図３に示すように、バックフレーム７は、金属板をプレス加工することにより形成された左右のサイドフレーム７ａと、左右のサイドフレーム７ａの上部に掛け渡されたパイプフレーム７ｂとによって形成されている。
【００１９】
この実施形態において、左右のサイドフレーム７ａ及びパイプフレーム７ｂに対して、複数の圧電素子５１が取り付けられている。図３に示すように、左右のサイドフレーム７ａには、クッションばね９が掛け渡されている。従って、着座者がシートバック３に寄り掛かることにより、着座者の重量がサイドフレーム７ａに加わり、サイドフレーム７ａが振動する。サイドフレーム７ａに取り付けられた複数の圧電素子５１は、この振動により発電する。又、着座者がシートバック３に寄り掛かることによりパイプフレーム７ｂに重量が加わり、パイプフレーム７ｂが振動する。パイプフレーム７ｂに取り付けられた複数の圧電素子５１は、この振動により発電する。さらに、車両の走行による振動がシート１に伝達されると、サイドフレーム７ａ及びパイプフレーム７ｂが振動するため、これらに取り付けられた圧電素子５１が発電する。このような実施形態では、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。
【００２０】
図４は、本発明の第３実施形態を示す。この実施形態では、Ｓばねからなるクッションばね９に対し、サポートバー２１が配置されている。サポートバー２１は、クッションフレーム５の一部を構成するものであり、シートクッション２側のクッションばね９の下方に配置されることによりクッションばね９のフラット性を維持する。この場合、サポートバー２１の長さ方向の両端部には、クッションばね９の一部が係合している。図４において、２１ａはクッションばね９が挿通することにより、クッションばね９が係合する係合部である。
【００２１】
この実施形態では、図４に示すように、サポートバー２１に対し、複数の圧電素子５１が配置されている。着座者がシートクッション２に着座することにより、クッションばね９が撓み、この撓みが係合部２１ａを介してサポートバー２１に伝達され、サポートバー２１が振動する。サポートバー２１に取り付けられた複数の圧電素子５１は、この振動により発電する。又、車両の走行により、サポートバー２１に走行時の振動が伝達されると、この振動により圧電素子５１が発電する。従って、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。
なお、この実施形態では、サポートバー２１がクッションフレーム６に配置された場合を説明したが、サポートバー２１がシートバックのバックフレームに配置されていても同様に適用することができる。
【００２２】
図５は、本発明の第４実施形態を示す。この実施形態では、シートバック３のバックフレーム７にサポートバー２３が上下方向に設けられ、サポートバー２３に複数の圧電素子５１が取り付けられている。クッションばね９は、サポートバー２３を横切るようにバックフレーム７に掛け渡されている。又、サポートバー２３には、クッションばね９が係合する係合部２３ａが形成されている。
【００２３】
この実施形態では、着座者がシートバック３に寄り掛かることにより、クッションばね９が撓み、この撓みが係合部２３ａを介してサポートバー２３に伝達され、サポートバー２３が振動する。サポートバー２３に取り付けられた複数の圧電素子５１は、この振動により発電する。又、車両の走行により、サポートバー２３に走行時の振動が伝達されると、この振動により圧電素子５１が発電する。従って、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。なお、図５の構造は、シートクッション２に対しても同様に適用することができ、この適用によりシートクッション２への着座に基づいた圧電素子５１の発電が可能となる。
なお、この実施形態では、サポートバー２３がバックフレーム７に配置された場合を説明したが、サポートバー２３がシートクッションのクッションフレームに配置されていても同様に適用することができる。
【００２４】
図６は、本発明の第５実施形態を示す。この実施形態では、クッションフレーム５にばね係止部２５が形成され、ばね係止部２５にクッションばね９の端部が挿通されて係止されている。又、クッションフレーム５におけるばね係止部２５の近傍には、複数の圧電素子５１が取り付けられている。
【００２５】
この実施形態では、着座者がシートクッション２に着座することにより、クッションばね９が撓み、この撓みがばね係止部２５を介してクッションフレーム５に伝達され、ばね係止部２５近傍に配置された圧電素子５１に振動が加わる。これにより、圧電素子５１が発電する。又、車両の走行により、クッションばね９を介してばね係止部２５に走行時の振動が伝達されると、この振動によりばね係止部２５近傍の圧電素子５１が発電する。従って、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。なお、図６の構造は、シートバック３にも同様に適用することができ、この適用によりシートバック３への着座者の寄り掛かりに基づいた圧電素子５１の発電が可能となる。
【００２６】
図７は、本発明の第６実施形態を示す。この実施形態では、シートクッション２及びシートバック３に用いられるパッド３１に圧電素子５１を設けるものである。
【００２７】
パッド３１は、メイン部３１ａと、メイン部３１ａの左右に設けられたサイド部３１ｂとを一体に有している。メイン部３１ａ及びサイド部３１ｂには、表皮３３が被せられる。メイン部３１ａとサイド部３１ｂとの境界部分には、吊り込み部材３５が配置されており、吊り込み部材３５に対してＣリング等の吊り込みリング３７が連結される。表皮３３は、吊り込みリング３７によってメイン部３１ａとサイド部３１ｂとの境界部分に吊り込まれ、この吊り込みにより表皮３３がパッド３１に密着する。
【００２８】
この実施形態において、吊り込み部材３５に対し、複数の圧電素子５１が取り付けられる。着座者がシート１に着座することにより、パッド３１が撓むため、表皮３３に対して撓みの振動が発生する。この振動は、吊り込み部材３５に伝達されるため、吊り込み部材３５に取り付けられた圧電素子５１が発電する。又、車両の走行により、シートクッション２やシートバック３に走行時の振動が伝達されると、この振動がパッド３１及び表皮３３に伝達される。このため、吊り込み部材３５に配置された圧電素子５１が発電する。従って、シート１への着座及び車両の走行によって発生した振動に基づいて圧電素子５１が発電を行うため、着座及び走行のエネルギーを有効に利用した発電が可能となる。
【００２９】
図８は、圧電素子５１が発電した電気を活用するためのブロック図を示す。図１〜図７における圧電素子５１には、整流回路５３が接続され、整流回路５３には蓄電池５５が接続され、蓄電池５５には制御手段５７が接続されている。又、制御手段５７には車載のバッテリー６１が接続されている。
【００３０】
整流回路５３は、圧電素子５１で発電された電気を整流し、整流された電気が蓄電池５５に蓄電される。制御手段５７は、蓄電池５５に蓄電された電気を車両における複数の負荷５９に供給する。負荷としては、ダッシュボードにおけるスイッチ類の照明灯やＬＥＤ、車両走行時における照明灯やＬＥＤ、シート１の内部に設けられた送風ファン、スライド、リクライナー、チルト等のシートポジションの調整機構、その他の照明や駆動機構を選択することができる。このように、圧電素子５１によって発電され、蓄電池５５に蓄電された電気を車両内の負荷５９に供給する構造では、車載のバッテリーの消費量を削減することができるため、省エネルギーが可能となる。この実施形態では、制御手段５７は、バッテリー６１側の電気を車両における複数の負荷に供給する。バッテリー６１側の電気が供給される負荷としては、上述した負荷に加えて、ヘッドライト、テールランプ、室内灯、オーディオ、テレビ等の電子機器、その他を選択することができる。
【００３１】
図９は、図８のブロック図を用いた制御のフローチャートを示す。エンジンキーをＯＮすることにより、電源が入力され（Ｓ１１）、制御手段５７が始動する。制御手段５７には、蓄電池５５の電気量に関する閾値が設定されており、制御手段５７は蓄電池５５に蓄電された電気量を閾値と常に比較している。
【００３２】
Ｓ１１に続くＳ１２では、負荷５９に対してバッテリー６１からの給電が行われる。Ｓ１２に続くＳ１３では、制御手段５７が蓄電池５５の電気量を閾値と比較し、蓄電池５５の電気量が閾値以上となった時、制御手段５７はバッテリー６１から負荷５９への給電を中止し、蓄電池５５を電気の供給源とするように切り換える。これにより、蓄電池５５の電気が負荷５９に供給される（Ｓ１４）。蓄電池５５の電気量が閾値以下の場合には、制御手段５７はバッテリー６１から負荷５９へ給電される制御を継続する（Ｓ１２）。
【００３３】
制御手段５７は、蓄電池５５の蓄電量を常に閾値と比較しており（Ｓ１５）、蓄電池５５の電気量が閾値以上の場合には、蓄電池５５からの負荷５９への給電が継続される（Ｓ１４）。以上の制御は、エンジンキーがＯＦＦされることにより終了する（Ｓ１６）。
【００３４】
以上の本発明によれば、車両シートに配置された圧電素子５１が着座や車両走行に基づいた振動により発電を行い、発電された電気を車両内の負荷に供給するため、エンジン駆動に関係ないエネルギーを有効に利用することができる。
【００３５】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、圧電素子５１で発電した電気をエンジンキーのＯＮ、ＯＦＦに関係なく、常に負荷５９に供給しても良い。この場合の負荷としては、シート１に配置した照明灯、シートポジションの調整機構を選択でき、これにより、エンジン停止時においても、シート１への着座によって、これらを駆動することが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１  シート
２  シートクッション
３  シートバック
５  クッションフレーム
７  バックフレーム
１２  アジャスタアッシー
１７  チルトリンク
２１，２３  サポートバー
３１  パッド
５１  圧電素子
５３  整流回路
５５  蓄電池
５７  制御手段
５９  負荷
６１  バッテリー
【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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