(57)【要約】効率よく発電可能な発電装置及びこれを用いた発電システムを提供することを課題とする。保持枠２に対して引っ張りバネ６を介して接続され中空状態に保持された支持体３と、支持体３に一方端が支持され他方端が自由端である振動板４と、振動板４が振動することで発電する発電手段と、を備えている。発電手段は、例えば、振動板４の一方面に取り付けられた圧電素子５である。
2013024848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持手段に対して弾性部材を介して接続され中空状態に保持された支持体と、
前記支持体に一方端が支持され他方端が自由端である振動板と、
前記振動板が振動することで発電する発電手段と、を備えた発電装置。
【請求項２】
前記発電手段は、前記振動板の少なくとも一方面に取り付けられた圧電素子である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、
前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、
前記柱体及び前記振動板は、前記枠体の内側に配置され、
前記振動板の一方端は、前記柱体に支持され、
前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、
前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記支持体に一方端が支持されて、前記振動板に対向する対向板をさらに備え、
前記発電手段は、前記振動板及び前記対向板のうち、一方に取り付けられる第５の磁石と、他方に取り付けられる第１のコイルとを備え、
前記振動板が前記対向板に対して振動することで、前記第５の磁石は、前記第１のコイルと対向する位置を通過する請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、
前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、
前記柱体、前記振動板、及び前記対向板は、前記枠体の内側に配置され、
前記振動板および前記対向板の一方端は、前記柱体に支持され、
前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、
前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記支持体に一方端が支持されて、前記振動板に対向する対向板と、
前記振動板と前記対向板との間に配置される連動部材とをさらに備え、
前記発電手段は、前記連動部材及び前記対向板のうち、一方に取り付けられる第６の磁石と、他方に取り付けられる第２のコイルとを備え、
前記振動板の振動に伴い、前記連動部材が前記対向板に対して振動することで、前記第６の磁石は、前記第２のコイルと対向する位置を通過する請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、
前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、
前記柱体、前記振動板、前記連動部材、及び前記対向板は、前記枠体の内側に配置され、
前記振動板および前記対向板の一方端は、前記柱体に支持され、
前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、
前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記支持体に第１の磁石が取り付けられた請求項１から７のいずれかに記載の発電装置と、
前記第１の磁石と対向する位置に第２の磁石が取り付けられ、前記発電装置を横切るように移動する移動体と、
を備えた、発電システム。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載の発電装置を複数有し、前記各発電装置の支持体に第１の磁石が取り付けられた発電ユニットと、
前記各第１の磁石と対向する位置に第２の磁石が取り付けられ、前記発電ユニットを横切るように移動する移動体と、
を備えた、発電システム。
【請求項１０】
前記各第１の磁石と前記各第２の磁石とは、前記移動体が前記発電ユニットを横切る際に、前記各第２の磁石が、対応する前記各第１の磁石を順次横切るように配置されている、請求項９に記載の発電システム。
【請求項１１】
請求項３、５、又は７に記載の発電装置と、
前記枠体に、該枠体を回動させるモーメントを付与するモーメント付与手段とを備える発電システム。
【請求項１２】
前記枠体は、第１軸部材を中心に回動可能であり、
前記モーメント付与手段は、前記第１軸部材と平行な第２軸部材を中心に回動可能であるリンク機構と、該リンク機構に前記第２軸部材回りのモーメントを与える駆動機構とを備え、
前記枠体と前記リンク機構とは、前記第１及び第２軸部材と平行な第３軸部材を介して連結され、
前記リンク機構は、付与されたモーメントを前記第３軸部材を介して前記枠体に伝達することで、前記枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを与える請求項１１に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記リンク機構は、一方端に前記第３軸部材を介して前記枠体が連結され、他方端に前記駆動機構から力が加えられて、前記第２軸部材回りのモーメントが付与されるものであり、
前記第２軸部材から前記リンク機構の一方端までの長さは、前記第２軸部材から前記リンク機構の他方端までの長さよりも短い請求項１２に記載の発電システム。
【請求項１４】
前記発電装置は、所定方向に複数並んで配置され、各前記発電装置の前記枠体は、前記第１軸部材を中心に回動可能であり、
複数の前記発電装置のうち、一方端の前記発電装置の前記枠体（以下、一方端の枠体と示す）は、前記リンク機構と前記第３軸部材を介して連結され、
隣り合う２つの前記発電装置の前記枠体は、前記第１、第２、及び第３軸部材と平行な第４軸部材を介して連結され、
前記リンク機構は、付与されたモーメントを前記第３軸部材を介して前記一方端の枠体に伝達することで、前記一方端の枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを付与し、
前記隣り合う２つの前記発電装置のうち、一方側の前記発電装置の前記枠体は、付与されたモーメントを、前記第４軸部材を介して、他方側の前記発電装置の前記枠体に伝達することで、該他方側の前記発電装置の枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを付与する請求項１２又は１３に記載の発電システム。
【請求項１５】
前記移動体は、回転可能に設置された回転軸である、請求項８から１０のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１６】
前記駆動機構は、回転可能に設置された回転軸である、請求項１２から１４のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１７】
前記回転軸は、一方端部に複数の羽根を有しており、
当該発電システムは、
前記回転軸の一方端部を覆い、吸気部及び排気部を有するケーシングと、
前記排気部に接続された上方に延びる排気塔と、をさらに備えた、請求項１５又は１６に記載の発電システム。
【請求項１８】
前記発電装置及び前記回転軸を有する複数の発電部と、
前記回転軸の回転数を検出する回転数検出手段、又は、前記ケーシング内に吸気される空気の風圧を検出する風圧検出手段と、
前記回転数検出手段により検出された回転数、又は、前記風圧検出手段により検出された風圧によって、前記各発電部の稼働を制御する制御手段と、
をさらに備えた、請求項１７に記載の発電システム。
【請求項１９】
前記排気部に形成されたダンパーと、
前記回転軸の回転数を検出する回転数検出手段、又は、前記ケーシング内に吸気される空気の風圧を検出する風圧検出手段と、
前記回転数検出手段により検出された回転数、又は前記風圧検出手段により検出された風圧によって、前記ダンパーの開度を制御する制御手段と、
をさらに備えた、請求項１８に記載の発電システム。
【請求項２０】
太陽光を集光させる集光レンズと、
前記集光レンズにより集光される太陽光により加熱され、前記排気部に設けられた受熱板と、
をさらに備えた、請求項１７から１９のいずれかに記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板が振動することで発電する発電手段を備えた発電装置、及びこれを用いた発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、基本的に圧電体を２枚の電極で挟んだ構造となっており、圧電体に圧力が加わると電圧が発生する。従来、この圧電素子を用いた種々の発電装置が知られており、例えば、特許文献１には、圧電素子の一端部を固定部に固定するとともに他端部を自由端とし、この他端部に錘を取付けた発電装置が開示されている。この発電装置では、圧電素子が一端部を中心に自由端が上下するように撓み、この変形により発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４９３８８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、上述したような発電装置では、圧電素子から得られる電圧は十分であるが電流が十分に得られないために取り出せる電力が小さく、より効率よく発電することのできる発電装置が要望されている。そこで、本発明は、効率よく発電可能な発電装置及びこれを用いた発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る第１、第２、及び第３の発電装置は、保持手段に対して弾性部材を介して接続され中空状態に保持された支持体と、前記支持体に一方端が支持され他方端が自由端である振動板と、前記振動板が振動することで発電する発電手段と、を備えている。第１の発電装置では、前記発電手段が、前記振動板の少なくとも一方面に取り付けられた圧電素子である。【０００６】
上記第１の発電装置によれば、支持体に振動が加わると、その振動が振動板に伝わり振動板が一方端を中心に他方端が上下に撓んで弾性振動するため、圧電素子に圧力が加わり発電する。そして、支持体は、弾性部材を介して保持手段に中空状態で保持されているため、加えられた振動が増幅し、より振幅が大きくなるとともに、より長時間振動が持続するため、より効率的な発電が可能となる。なお、保持手段は、弾性部材を介して支持体を中空状態に保持できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば枠状の部材や、建造物なども含む概念である。また、弾性部材のみで支持体を保持手段に保持されている必要はなく、支持体と保持手段との間に少なくとも１つの弾性部材が介在していればよい。またさらには、弾性部材は、紐などの他の部材と連結されていてもよく、少なくとも支持体と保持手段との間に弾性部材が介在していればよい。【０００７】
上記第１の発電装置において、前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、前記柱体及び前記振動板は、前記枠体の内側に配置され、前記振動板の一方端は、前記柱体に支持され、前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる。この構成によれば、枠体に振動が加わると、第３及び第４磁石の作用により、振動板が強制的に振動される。このため、発電量を大幅に向上させることが可能である。【０００８】
本発明に係る第２の発電装置は、前記支持体に一方端が支持されて、前記振動板に対向する対向板をさらに備え、前記発電手段は、前記振動板及び前記対向板のうち、一方に取り付けられる第５の磁石と、他方に取り付けられる第１のコイルとを備え、前記振動板が前記対向板に対して振動することで、前記第５の磁石は、前記第１のコイルと対向する位置を通過する。この構成によれば、振動板の振動により、第５の磁石が第１のコイルと対向する位置を通過することで、第５の磁石と第１のコイルとの位置関係が変わる。その結果、第１のコイルを通過する磁力線が変化するため、第１のコイルで発電が行われる。【０００９】
上記第２の発電装置において、前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、前記柱体、前記振動板、及び前記対向板は、前記枠体の内側に配置され、前記振動板および前記対向板の一方端は、前記柱体に支持され、前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる。この構成によれば、枠体に振動が加わると、第３及び第４磁石の作用により、振動板が強制的に振動される。このため、第３及び第４磁石が設けられない場合に比して、振動板はより大きな変位の振動を生じる。このため、第１のコイルを通過する磁力線が大きく変化するため、発電量を大幅に向上させることが可能である。【００１０】
本発明に係る第３の発電装置は、前記支持体に一方端が支持されて、前記振動板に対向する対向板と、前記振動板と前記対向板との間に配置される連動部材とをさらに備え、前記発電手段は、前記連動部材及び前記対向板のうち、一方に取り付けられる第６の磁石と、他方に取り付けられる第２のコイルとを備え、前記振動板の振動に伴い、前記連動部材が前記対向板に対して振動することで、前記第６の磁石は、前記第２のコイルと対向する位置を通過する。この構成によれば、振動板の振動に伴い、連動部材が振動することで、第６の磁石が第２のコイルと対向する位置を通過し、第６の磁石と第２のコイルとの位置関係が変わる。その結果、第２のコイルを通過する磁力線が変化するため、第２のコイルで発電が行われる。【００１１】
上記第３の発電装置において、前記支持体は、枠体と、柱体とを備え、前記枠体は、前記保持手段に対して前記弾性部材を介して接続され中空状態に保持され、前記柱体、前記振動板、前記連動部材、及び前記対向板は、前記枠体の内側に配置され、前記振動板および前記対向板の一方端は、前記柱体に支持され、前記振動板の他方端には、第３の磁石が取り付けられ、前記枠体には、前記第３の磁石と対向する位置に、第４の磁石が取り付けられる。この構成によれば、枠体に振動が加わると、第３及び第４磁石の作用により、振動板が強制的に振動される。このため、第３及び第４磁石が取り付けられない場合に比して、振動板や連動部材は、より大きな変位の振動を生じる。よって、発電量を大幅に向上させることが可能である。【００１２】
上記第１、第２、及び第３の発電装置において、支持体は、少なくとも２つの弾性部材を介して保持手段に接続されており、各弾性部材は、支持体を介して対向する位置に配置されているような構成とすることもできる。この構成によれば、各弾性部材の伸縮が交互に行われるために、弾性部材による振動を支持体に対してより長時間与え続けることができる。【００１３】
なお、上記弾性部材は、引っ張りバネや、ゴムなどのような、支持体の静止状態において引っ張り力を支持体に作用させるものが好ましい。【００１４】
また、上記振動板は、より効率的に振動するために、他方端に錘を取り付けることが好ましい。【００１５】
本発明に係る第１の発電システムは、前記支持体に第１の磁石が取り付けられた上記第１の発電装置と、前記第１の磁石と対向する位置に第２の磁石が取り付けられ、前記発電装置を横切るように移動する移動体と、を備えている。【００１６】
第１の発電システムによれば、移動体が発電装置を横切ることで、第２の磁石が第１の磁石に近付き、第１の磁石が取り付けられた支持体を揺らすことができる。【００１７】
本発明に係る第２の発電システムは、上記第１の発電装置を複数有し、前記各発電装置の支持枠に第１の磁石が取り付けられた発電ユニットと、前記各第１の磁石と対向する位置に第２の磁石が取り付けられ、前記発電ユニットを横切るように移動する移動体と、を備えている。【００１８】
第２の発電システムによれば、移動体が発電ユニットを横切ることで、各第２の磁石が対応する各第１の磁石に近付き、各第１の磁石が取り付けられた支持体を揺らすことができ、その結果、上述したように、圧電素子が効率的に発電する。【００１９】
第２の発電システムにおいて、各第１の磁石と各第２の磁石とは、移動体が発電ユニットを横切る際に、各第２の磁石が、対応する各第１の磁石を順次横切るように配置されていることが好ましい。この構成によれば、各第１の磁石と各第２の磁石とが同時に磁力を及ぼすことがないため、移動体を移動させるのに必要な駆動力を小さくすることができる。【００２０】
本発明に係る第３の発電システムは、上記第２及び第３の発電装置と、前記枠体に、該枠体を回動させるモーメントを付与するモーメント付与手段とを備える。第３の発電システムによれば、モーメント付与手段から、枠体を回動させるモーメントが、枠体に付与されることで、枠体が回動する。したがって、振動板を振動させることができ、発電手段で発電が行われる。【００２１】
第３の発電システムにおいて、前記枠体は、第１軸部材を中心に回動可能であり、前記モーメント付与手段は、前記第１軸部材と平行な第２軸部材を中心に回動可能であるリンク機構と、該リンク機構に前記第２軸部材回りのモーメントを与える駆動機構とを備え、前記枠体と前記リンク機構とは、前記第１及び第２軸部材と平行な第３軸部材を介して連結され、前記リンク機構は、付与されたモーメントを前記第３軸部材を介して前記枠体に伝達することで、前記枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを与える。この構成によれば、駆動機構からリンク機構を介して、枠体を回動させるモーメントが、枠体に伝達される。これにより、枠体を回動させて、振動板を振動させることができ、発電手段で発電が行われる。【００２２】
第３の発電システムにおいて、前記リンク機構は、一方端に前記第３軸部材を介して前記枠体が連結され、他方端に前記駆動機構から力が加えられて、前記第２軸部材回りのモーメントが付与されるものであり、前記第２軸部材から前記リンク機構の一方端までの長さは、前記第２軸部材から前記リンク機構の他方端までの長さよりも短い。この構成によれば、テコの原理により、支持体を回動させるために要する駆動力を大幅に軽減することができる。【００２３】
第３の発電システムにおいて、前記発電装置は、所定方向に複数並んで配置され、各前記発電装置の前記枠体は、前記第１軸部材を中心に回動可能であり、複数の前記発電装置のうち、一方端の前記発電装置の前記枠体（以下、一方端の枠体と示す）は、前記リンク機構と前記第３軸部材を介して連結され、隣り合う２つの前記発電装置の前記枠体は、前記第１、第２、及び第３軸部材と平行な第４軸部材を介して連結され、前記リンク機構は、付与されたモーメントを前記第３軸部材を介して前記一方端の枠体に伝達することで、前記一方端の枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを付与し、前記隣り合う２つの前記発電装置のうち、一方側の前記発電装置の前記枠体は、付与されたモーメントを、前記第４軸部材を介して、他方側の前記発電装置の前記枠体に伝達することで、該他方側の前記発電装置の枠体に前記第１軸部材回りのモーメントを付与する。この構成によれば、前記所定方向に配列される複数の発電装置では、駆動機構が駆動することに応じて、第４軸部材を介して、一方側の発電装置から、他方側の発電装置へと、枠体を回動させるモーメントが順次伝達される。したがって、上記複数の発電装置の各々で、振動板を振動させることができ、発電が行われる。このため、駆動機構の一度の駆動で、多くの発電装置に発電を行わせることができるため、発電量を大幅に向上させることが可能である。【００２４】
また、上記第１、第２及び第３の発電システムにおける移動体又は駆動機構は、回転可能に設置された回転軸とすることが好ましい。この場合、回転軸は、一方端に複数の羽根を有しており、当該発電システムは、前記回転軸の一方端部を覆い、吸気部及び排気部を有するケーシングと、前記排気部に接続された上方に延びる排気塔と、をさらに備えた構成とすることができる。【００２５】
このような構成では、排気塔がケーシングの排気部に接続されているため、吸気部から排気部、排気塔へと流れる気流が発生する。この気流の発生により、回転軸の一方端の複数の羽根に空気が衝突し、回転軸を回転させることができる。【００２６】
また、発電装置及び前記回転軸を有する複数の発電部と、前記ケーシング内に吸気される空気の風圧を検出する風圧検出手段と、風圧検出手段により検出された風圧によって、各発電部の稼働を制御する制御手段と、をさらに備えた構成とすることもできる。なお、風圧検出手段の代わりに、回転軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、制御手段は、風圧の代わりに、回転数検出手段により検出された回転数によって、各発電部の稼働を制御するように構成することもできる。この構成によれば、風圧検出手段によって検出された風圧（又は回転数検出手段によって検出された回転数）から、十分に稼働させることのできる発電部の数を判断し、制御手段によって、十分に稼働させることのできる発電部のみ回転軸を回転させ、それ以外の発電部は回転軸の回転を停止させることで稼働を停止させる。【００２７】
また、上記排気部にダンパーを設け、回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により検出された回転数によってダンパーの開度を制御する制御手段と、をさらに備えた構成にすることもできる。なお、回転軸の回転数を検出する回転数検出手段の代わりに、ケーシング内に吸気される空気の風圧を検出する風圧検出手段を備え、制御手段は、回転数の代わりに風圧検出手段により検出された風圧によって、ダンパーの開度を制御するような構成としてもよい。この構成によれば、制御手段が、回転軸の回転数（又はケーシング内に吸気される空気の風圧）に基づいてダンパーの開度を調整することにより、吸気部からの吸気量を調整して回転軸の回転数を適切な回転数に制御することができる。【００２８】
また、太陽光を集光させる集光レンズと、集光レンズにより集光される太陽光により加熱され、排気部に設けられた受熱板と、をさらに備えた構成とすることもできる。この構成によれば、排気部内の温度を上昇させることができ、この結果、吸気部、排気部、排気塔の順に流れる空気の通気力を高めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る発電装置及びこれを用いた発電システムによれば、効率よく発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本実施形態に係る発電装置の斜視図である。
【図２】図２は本実施形態に係る発電装置の側面断面図である。
【図３】図３は本実施形態に係る発電システムの斜視図である。
【図４】図４は本実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。
【図５】図５は振動板が振動する状態を示す平面図である。
【図６】図６は本実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。
【図７】図７は、第５の磁石及びコイルを示す正面図である。
【図８】図８は振動板が振動する状態を示す平面図である。
【図９】図９は振動板が剛板に対して振動する状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は本実施形態に係る発電装置の変形例が備える構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は本実施形態に係る発電装置の変形例が備える構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２は本実施形態に係る発電システムの変形例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は本実施形態に係る発電システムの変形例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は本実施形態に係る発電システムの全体構成を示す斜視図である。
【図１５】図１５は本実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１６は本実施形態に係る発電システムの変形例を示す斜視図である。
【図１７】図１７は本実施形態に係る発電システムの変形例を示す斜視図である。
【図１８】図１８は本実施形態に係る発電システムの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る発電装置、及びこれを用いた発電システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１に示すように、発電装置１は、保持枠（保持手段）２と、保持枠２内に中空状態で保持された支持枠（支持体）３と、支持枠３に支持された２つの振動板４と、各振動板４上に取り付けられた複数の圧電素子５と、保持枠２と支持枠３との間に介在する引っ張りバネ６と、を主な構成としている。
【００３３】
保持枠２は、平面視矩形状の枠であって、一対の長辺側壁２１及び一対の短辺側壁２２から構成されている。各長辺側壁２１の内壁面における両端部には、引っ張りバネ６の一方端を取り付けるための取付け具２３が設けられている。なお、この保持枠２は、種々の材質とすることができ特に限定されるものではないが、例えばプラスチックや軽量金属などによって形成することができる。なお、本実施形態では、支持枠３を保持する保持手段として持ち運び可能な保持枠２を例示しているが、保持手段は特にこれに限定されるものではなく、例えば、建造物の壁などのような持ち運び不可能なものを保持手段とすることもできる。
【００３４】
保持枠２に保持された支持枠３は、保持枠２よりも一回り小さく形成された環状の枠である。具体的には、支持枠３は、平面視矩形状の枠であって、一対の長辺側壁３１及び一対の短辺側壁３２とから構成されている。各長辺側壁３１の内壁面における両端部（上記保持枠２の取付部２３と対向する位置）には、引っ張りバネ６の他方端を取り付けるための取付け具３３が設けられている。この支持枠３の取付け具３３と、保持枠２の取付け具２３とに引っ張りバネ６が取り付けられることにより、支持枠３は保持枠２の内側において保持枠２に対して中空状態で保持されている。すなわち、図２に示すように、支持枠３の高さは保持枠２の高さよりも低く形成されているため、保持枠２を水平面に載置したり取り付けたりした場合、支持枠３は、その水平面から浮いた状態となって保持される。
【００３５】
上記支持枠３には、２つの振動板４が取り付けられている。各振動板４は、平面視矩形状の板であって、図２に詳細が示されているように、支持枠３の各短辺側壁３２に一方端が固定されおり、他方端は自由端となっている。また、振動板４は弾性振動するような材質で形成されているため、支持枠３に振動などが加えられると、振動板４は自由端が上下に動き、振動板４全体が弾性振動するようになっている。また、振動板４の自由端には錘７が取り付けられているために、より弾性振動しやすくなっている。なお、振動板４の材質としては、弾性振動するようなものであれば特に限定されるものではないが、例えば、プラスチックや、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）、カーボンファイバー、ステンレス、バネ鋼などを挙げることができる。
【００３６】
各振動板４の上面には、複数の圧電素子５が取り付けられている。圧電素子５は、公知の圧電素子を用いることができ、振動板４が振動により撓むことで、圧電素子５は圧力が加えられ発電する。なお、圧電素子５を振動板４へ取り付ける方法は、種々の方法を用いることができ、例えば、焼き付けや、接着剤、粘着剤、リベット、ネジ等によって、取り付けることができる。なお、圧電素子５の数や配置は特に限定されるものではないが、本実施形態では、１枚の振動板４に２×４の計８枚の圧電素子５が設置されている。
【００３７】
以上のように構成された発電装置１は、支持枠３に振動などが加わることで、その振動が振動板４に伝わることで振動板４が固定端を中心に自由端が上下に撓むように弾性振動し、これにより、振動板４上に取り付けられた圧電素子５に圧力が加わり発電する。そして、支持枠３は、引っ張りバネ６によって保持枠２に中空状態に保持されているため、支持枠３に加えられた振動が引っ張りバネ６により増幅され、より大きな振幅となり、また、より長時間振動していることが可能となるため、圧電素子５はより効率よく発電することができる。
【００３８】
以上のように構成された発電装置１は、種々の場所に設置することができ、例えば、橋の下や道路に設置することで、車などが通過した際に発生する振動を利用して発電することができる。
【００３９】
次に、上述した発電装置１を一部変更して用いた発電システム１０について説明する。
【００４０】
図３に示すように、発電システム１０は、回転軸８が回転可能に設置されており、複数の発電ユニット２０が回転軸８の周りに放射状に配置されている。
【００４１】
まず、本システム１０に使用される発電ユニット２０は複数の発電装置１’から構成されている。この発電装置１’は、基本的な構成は上述した発電装置１と同じであるが、一部上記発電装置１とは異なっている部分がある。以下、上記発電装置１と同じ部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４２】
まず、各発電装置１’の保持枠２’は、発電ユニット２０毎に共通化されている。この保持枠２’は、回転軸８に沿って延びる主柱２２’と、この主柱２２’から回転軸８に向かって側方に延びる複数の長辺側壁２１とから構成されており、各長辺側壁２１の間において、支持枠３が中空状態で保持されている。なお、発電ユニット２０は、上述した発電装置１を単に上下方向に組み合わせ、回転軸８側の短辺側壁２２を取り除いたものとすることもできる。
【００４３】
各支持枠３の回転軸８側に位置する短辺側壁３２には、第１の磁石Ｍ１が取り付けられている。各短辺側壁３２の内壁面からは、３つずつ振動板４が延びており、１つの支持枠３に対して計６つの振動板４が取り付けられた構成となっている。そして、このように構成された発電ユニット２０が、回転軸８を中心として、放射状に複数設置されている。なお、図３において、発電ユニット２０は1つのみ詳細を図示しており、残りの発電ユニット２０は、省略するか、若しくは保持枠２’のみを図示している。
【００４４】
回転軸８は、その外周面に第２の磁石Ｍ２が４つ取り付けられており、上下方向に並ぶ各支持枠３に取り付けられた第１の磁石Ｍ１と対向する位置に配置されている、すなわち、第１の磁石Ｍ１と同じ間隔で回転軸８の軸方向に配置されている。第１の磁石Ｍ１と第２の磁石Ｍ２とは、互いに反発し合うように異極同士が対面するように取り付けられている。また、４つの第２の磁石Ｍ２は、それぞれが回転軸８の周方向にずれるように配置されており、回転軸８の軸方向に延びる同一直線上に１つしか配置されないようになっている。このため、回転軸８を回転させたとき、各第２の磁石Ｍ２は対応する各第１の磁石Ｍ１と順次反発し合い、同時に反発し合うことがないため、回転軸８を回転するのに必要な駆動力を小さくすることができる。また、これら４つの第２の磁石Ｍ２は、一の発電ユニット２０の各支持枠３を全て振動させた後に、この発電ユニット２０と時計回りに隣接する発電ユニット２０の各支持枠３を振動させるような配置となっている。
【００４５】
以上のように構成された発電システム１０による発電方法について説明すると、まず、回転軸８を手動、若しくは何かしらの駆動源により時計回りに回転させると、まず、一の発電ユニット２０において、一番上に位置する第２の磁石Ｍ２が対応する一番上の第１の磁石Ｍ１に近づき、反発力によって一番上の支持枠３を振動させる。この振動により、一番上の発電装置１’において、振動板４が撓み、振動板４上の圧電素子５に圧力が加わり発電が行われる。また、支持枠３は、引っ張りバネ６によって保持枠２’に保持されているため、振動が増幅され、より大きな振幅になるとともに、より長時間振動する。そして、回転軸８がさらに回転すると、次は上から２番目の第２の磁石Ｍ２が、上から２番目の支持枠３に取り付けられた第１の磁石Ｍ１に近付き、上から２番目の発電装置１’において同様に発電が行われる。そして、回転軸８がさらに回転すると、同様に上から３番目の支持枠３が振動し、次に一番下の支持枠３が振動するというように、上から下へと順番に発電が行われる。そして、次は、時計回り側に隣接する発電ユニット２０においても同様の方法で上から順次発電が行われる。
【００４６】
なお、引っ張りバネ６の伸縮によって支持枠３が揺れている間に、その支持枠３の第１の磁石Ｍ１に対応する第２の磁石Ｍ２が近付くと、磁力によって支持枠３の揺れが逆に減衰してしまうため、支持枠３を一度揺らした後は、支持枠３の揺れが収まってきた頃に第２の磁石Ｍ２が第１の磁石Ｍ１に近付くような回転数にすることが好ましく、例えば、回転軸８の回転数は、１〜５００ｒｐｍ程度とすることができ、３０〜２００ｒｐｍ程度とすることが好ましい。また、上記実施形態では、第１及び第２の磁石Ｍ１，Ｍ２は、互いに反発し合うように同じ極同士を対向させていたが、互いに引き合うように異なる極同士を対向させてもよい。また、上述したような永久磁石ではなく、電磁石であってもよい。
【００４７】
また、発電システム１０に使用される発電ユニット２０は、発電装置１’（図３）の代わりに、図４に示す発電装置２００を複数備えるものであってもよい。
【００４８】
発電装置２００では、支持枠３は、環状の枠体３ａと、柱体３ｂとを備える。枠体３ａは、矩形状の枠である。柱体３ｂは、枠体３ａの内側の中央に配置される。
【００４９】
保持枠２’には、枠体３ａ及び柱体３ｂを貫通する第１軸部材４５が設けられる。枠体３ａは、第１軸部材４５を中心に回動可能である。柱体３ｂは、第１軸部材４５に接合されており、回動しない。なお、第１軸部材４５と柱体３ｂとは、別部材ではなく、同一の部材から構成されてもよい。
【００５０】
第１軸部材４５には、筒状のベアリング６０が取り付けられる。ベアリング６０は、枠体３ａの上端と保持枠２’との間や、枠体３ａの下端と保持枠２’との間に配置される。ベアリング６０は、枠体３ａを中空状態に保持する。
【００５１】
枠体３ａの各隅部は、引っ張りバネ６を介して、保持枠２’に接続される。
【００５２】
枠体３ａにおける回転軸８側の短辺側壁９０には、第１の磁石Ｍ１が取り付けられる。第１の磁石Ｍ１は、回転軸８の第２の磁石Ｍ２と対向する。
【００５３】
振動板４は、枠体３ａの内側に配置される。振動板４の一方端は、柱体３ｂに支持される。
【００５４】
振動板４の他方端には、第３の磁石Ｍ３が取り付けられる。枠体３ａには、第３の磁石Ｍ３と対向する位置に、第４の磁石Ｍ４が取り付けられる。第３の磁石Ｍ３と第４の磁石Ｍ４とは、互いに反発し合うように異極同士が対面するように取り付けられる。
【００５５】
図４の例では、振動板４は、柱体３ｂの左右両側の側面に３つずつ取り付けられる。各振動板４の上面には、２×３の計６枚の圧電素子５が設置されている。なお、振動板４や圧電素子５の数は、上記に限らず任意に設定できる。また、振動板４は、柱体３ｂの片側の側面のみに取り付けられてもよい。
【００５６】
以上のように構成された発電システム１０では、回転軸８を回転させて、第２の磁石Ｍ２を第１の磁石Ｍ１に近づけると、第１及び第２の磁石Ｍ１，Ｍ２の反発力により、枠体３ａが、第１軸部材４５を中心に回動する。これにより、図５に示すように、第４の磁石Ｍ４が第３の磁石Ｍ３に近づき、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力が、振動板４に作用する。この結果、振動板４が振動して撓むことで、振動板４上の圧電素子５に圧力が加わり、発電が行われる。
【００５７】
以上の変形例によれば、第３及び第４磁石Ｍ３，Ｍ４の作用により、振動板４が強制的に振動される。このため、発電量を大幅に向上させることが可能である。
【００５８】
また、第１及び第２の磁石Ｍ１，Ｍ２の作用により、枠体３ａに回動が生じた後では、枠体３ａは、引っ張りバネ６の作用により、一方側への回動と他方側への回動とを繰り返すようになる。このため、第４の磁石Ｍ４と第３の磁石Ｍ３とが多数回接近し、発電が長時間継続する。
【００５９】
また、発電ユニット２０は、図６に示す発電装置２０１を複数備えるものであってもよい。発電装置２０１は、発電手段として、後述の第５の磁石Ｍ５（図７）と、コイル６５，６６，６７とを備える。
【００６０】
発電装置２０１では、図４の発電装置２００と同様、支持枠３が、環状の枠体３ａと、柱体３ｂとを備える。枠体３ａは、ベアリング６０により、中空状態に保持される。枠体３ａの各隅部は、引っ張りバネ６を介して、保持枠２’に接続される。枠体３ａは、第１軸部材４５を中心に回動可能であり、柱体３ｂは第１軸部材４５に接合される。なお、第１軸部材４５と柱体３ｂとは、別部材ではなく、同一の部材から構成されてもよい。枠体３ａには、第２の磁石Ｍ２が取り付けられる。
【００６１】
枠体３ａの内側には、振動板４６と対向板５０とが、上下に対向して配置される。図６の例では、振動板４６や対向板５０は、柱体３ｂの左右両側の側面に、３つずつ交互に取り付けられる。なお、振動板４６や対向板５０の数は上記に限らず任意に設定できる。また、振動板４６や対向板５０は、柱体３ｂの片側の側面のみに取り付けられてもよい。
【００６２】
各振動板４６は、磁石ケース４７と、ケース支持部４８と、板バネ４９とを備える。板バネ４９は、一方端が柱体３ｂに支持される。ケース支持部４８は、板バネ４９の他方端に取り付けられる。磁石ケース４７は、ケース支持部４８の下面に取り付けられる。
【００６３】
振動板４６（ケース支持部４８）の他方端には、第３の磁石Ｍ３が取り付けられる。枠体３ａには、第３の磁石Ｍ３と対向する位置に、第４の磁石Ｍ４が取り付けられる。
【００６４】
対向板５０は、例えば、板バネ４９よりも剛性が高い板材である。各対向板５０は、一方端が柱体３ｂに支持される。
【００６５】
図７に示すように、各振動板４６では、磁石ケース４７の下面に、バックヨーク５１を介して、第５の磁石Ｍ５が取り付けられる。第５の磁石Ｍ５は、Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４が、振動板４６の振動方向に並んだものである。
【００６６】
各対向板５０の上面には、バックヨーク５６を介して、コア５７，５８，５９を備えたコイル６５，６６，６７（第１のコイル）が取り付けられる。コイル６５，６６，６７は、第５の磁石Ｍ５の下方で、振動板４６の振動方向に並ぶ。図７（ａ）は、振動前の初期位置を示す。この初期位置では、中央のコイル６６は、Ｎ極５３と対向し、外側のコイル６５，６７は、Ｓ極５２，５４と対向する。
【００６７】
以上のように構成された発電システム１０では、回転軸８を回転させると、第１及び第２の磁石Ｍ１，Ｍ２の反発力により、支持枠３の枠体３ａは、第１軸部材４５を中心に回動する。これにより、図８に示すように、第４の磁石Ｍ４が第３の磁石Ｍ３に近づき、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力が、振動板４６に作用する。この結果、図９に示すように、振動板４６は、対向板５０に対して振動する。これにより、磁石ケース４７に取り付けられた第５の磁石Ｍ５は、コイル６５，６６，６７の上方を往復運動し、コイル６５，６６，６７と対向する位置を通過する。この往復運動により、第５の磁石Ｍ５（Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４）と、コイル６５，６６，６７との位置関係が変わり、コイル６５，６６，６７を通過する磁力線が変化する。具体的には、図７（ａ）に示すように、Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４が、コイル６５，６６，６７と対向する状態では、Ｓ極５２とＮ極５３とは、コイル６５，６６を通過する磁力線を形成し、Ｎ極５３とＳ極５４とは、コイル６６，６７を通過する磁力線を形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、振動板４６が対向板５０に対して一方側に変位して、Ｎ極５３とＳ極５４とがコイル６５，６６と対向する状態では、Ｎ極５３とＳ極５４とは、コイル６５，６６を通過する磁力線を形成し、Ｓ極５２は、コイルを通過する磁力線を形成しない。また、図７（ｃ）に示すように、振動板４６が対向板５０に対して他方側に変位して、Ｓ極５２とＮ極５３とがコイル６６，６７と対向する状態では、Ｓ極５２とＮ極５３とは、コイル６６，６７を通過する磁力線を形成し、Ｓ極５４は、コイルを通過する磁力線を形成しない。以上のように、本変形例によれば、第５の磁石Ｍ５と、コイル６５，６６，６７との位置関係に応じて、コイル６５，６６，６７を通過する磁力線が変化することで、コイル６５，６６，６７で発電が行われる。
【００６８】
また、上記変形例においても、第３及び第４磁石Ｍ３，Ｍ４の作用により、振動板４６が強制的に振動される。このため、第３及び第４磁石Ｍ３，Ｍ４が取り付けられない場合に比して、振動板４６は、より大きな変位の振動を生じる。このため、発電量を大幅に向上させることが可能である。
【００６９】
なお、上記変形例では、振動板４６に第５の磁石Ｍ５が取り付けられ、対向板５０にコイル６５，６６，６７が取り付けられていたが、これとは逆に、振動板４６にコイル６５，６６，６７を取り付け、対向板５０に第５の磁石Ｍ５を取り付けるようにしてもよい。この場合でも、振動板４６が対向板５０に対して振動することで、第５の磁石Ｍ５（Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４）と、コイル６５，６６，６７との位置関係が変わるため、コイル６５，６６，６７で発電が行われる。
【００７０】
また、上記変形例の発電装置は、磁力線が、振動板４６の支持体（柱体３ｂ）の軸方向と平行になるアキシャルルタイプであるが、これに限定されず、磁力線が、振動板４６の支持体（柱体３ｂ）の軸方向と垂直になるラジアルタイプの発電装置が使用されてもよい。
【００７１】
発電装置をラジアルタイプとする場合、図６に示す振動板４６や対向板５０の代わりに、例えば、図１０に示す振動板５００や対向板６００が設けられる。振動板５００と対向板６００とは、枠体３ａ（図６）の内側に配置されて、上下に対向する。
【００７２】
振動板５００は、板バネ５１０と、ケース支持部５２０と、磁石ケース５３０とを備える。
【００７３】
板バネ５１０は、一方端が柱体３ｂに支持される。
【００７４】
ケース支持部５２０は、基部５２１と、腕部５２２とを備える。
【００７５】
基部５２１の一方側面には、板バネ５１０の他方端が接続される。基部５２１の他方側面には、磁石ケース５３０が取り付けられる。
【００７６】
腕部５２２は、基部５２１の上端から、他方側へ延びる。腕部５２２の他方端には、第３の磁石Ｍ３が取り付けられる。第３の磁石Ｍ３は、枠体３ａ（図６）に取り付けられる第４の磁石Ｍ４と対向する。
【００７７】
磁石ケース５３０は、腕部５２２と対向板６００との間で、上下に延びる。磁石ケース５３０の他方側面には、第５の磁石Ｍ５が取り付けられる。
【００７８】
第５の磁石Ｍ５は、Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４を備える。Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４は、振動板５００の振動方向（矢印Ａ）に並ぶ。
【００７９】
対向板６００は、一方端が柱体３ｂに支持される。対向板６００の他方端の上面には、コイル支持部材６１０が取り付けられる。
【００８０】
コイル支持部材６１０は、磁石ケース５３０よりも他方側に位置して、上下に延びる。コイル支持部材６１０の一方側面には、コイル６５，６６，６７（第１のコイル）が取り付けられる。このコイル６５，６６，６７として、コアを備えたものを使用できる。
【００８１】
コイル６５，６６，６７は、振動板５００の振動方向（矢印Ａ）に並ぶ。コイル６５，６６，６７と、第５の磁石Ｍ５（Ｓ極５２，Ｎ極５３，Ｓ極５４）とは、柱体３ｂの軸方向（上下方向）と垂直な方向に対向する。
【００８２】
以上の変形例では、第５の磁石Ｍ５が、コイル６５，６６，６７に生じさせる磁力線は、柱体３ｂの軸方向（上下方向）と垂直な方向に向かうものとなる。
【００８３】
そして、回転軸８（図６）を回転させて、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力を生じさせると、振動板５００は、対向板６００に対して振動する。これにより、第５の磁石Ｍ５は、コイル６５，６６，６７の前方を往復運動して、コイル６５，６６，６７と対向する位置を通過する。この往復運動により、第５の磁石Ｍ５（Ｓ極５２、Ｎ極５３、及びＳ極５４）と、コイル６５，６６，６７との位置関係が変わり、コイル６５，６６，６７を通過する磁力線が変化する。したがって、発電が行われる。
【００８４】
また、発電装置をラジアルタイプとする場合、図６に示す振動板４６や対向板５０の代わりに、例えば、図１１に示す振動板７００や連動部材８００や対向板９００が設けられてもよい。
【００８５】
振動板７００や連動部材８００や対向板９００は、枠体３ａ（図６）の内側に配置される。振動板７００と対向板９００とは、上下に対向する。連動部材８００は、振動板７００と対向板９００との間に配置される。
【００８６】
振動板７００は、板バネ７１０と、軸支持部７２０と、駆動軸７３０とを備える。
【００８７】
板バネ７１０は、一方端が柱体３ｂに支持される。
【００８８】
軸支持部７２０は、基部７２１と、腕部７２２とを備える。
【００８９】
基部７２１の一方側面には、板バネ７１０の他方端が接続される。
【００９０】
腕部７２２は、基部７２１の上端から、他方側へ延びる。腕部７２２の他方端には、第３の磁石Ｍ３が取り付けられる。第３の磁石Ｍ３は、枠体３ａ（図６）に取り付けられる第４の磁石Ｍ４と対向する。
【００９１】
駆動軸７３０は、腕部７２２に支持されるものであり、腕部７２２の下面から下方に延びる。
【００９２】
連動部材８００は、ステー８１０と、磁石ケース８２０と、突起８３０とを備える。
【００９３】
ステー８１０は、対向板９００の上面に沿って、一方側から他方側に延びる。ステー８１０の一方側には、対向板９００に回動自在に連結される連結部８１１が設けられる。
【００９４】
磁石ケース８２０は、ステー８１０の他方端に取り付けられる。磁石ケース８２０は、腕部７２２と対向板９００との間で、上下に延びる。磁石ケース８２０の下端は、対向板９００に摺動自在に支持される。
【００９５】
突起８３０は、磁石ケース８２０の上端から、一方側に延びる。突起８３０には貫通孔８３１が形成される。貫通孔８３１に駆動軸７３０が通されることで、振動板７００の振動に伴い、連動部材８００は振動可能である。
【００９６】
磁石ケース８２０の他方側面には、第６の磁石Ｍ６が取り付けられる。第６の磁石Ｍ６は、Ｓ極７４、Ｎ極７５、及びＳ極７６を備える。Ｓ極７４、Ｎ極７５、及びＳ極７６は、連動部材８００の振動方向（矢印Ａ）に並ぶ。
【００９７】
対向板９００は、一方端が柱体３ｂに支持される。対向板９００の他方端には、コイル支持部材９１０が取り付けられる。
【００９８】
コイル支持部材９１０は、磁石ケース８２０よりも他方側に位置し、上下に延びる。コイル支持部材９１０の一方側面には、コイル９３，９４，９５（第２のコイル）が取り付けられる。コイル９３，９４，９５として、コアを備えたものを使用できる。
【００９９】
コイル９３，９４，９５は、連動部材８００の振動方向（矢印Ａ）に並ぶ。コイル９３，９４，９５と、第６の磁石Ｍ６（Ｓ極７４，Ｎ極７５，Ｓ極７６）とは、柱体３ｂの軸方向（上下方向）と垂直な方向に対向する。
【０１００】
以上の変形例では、第６の磁石Ｍ６が、コイル９３，９４，９５に生じさせる磁力線は、柱体の軸方向（上下方向）と垂直な方向に向かうものとなる。
【０１０１】
そして、回転軸８（図６）を回転させて、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力を生じさせると、振動板７００が振動する。これに伴い、駆動軸７３０が、貫通孔８３１の内面を、振動板７００の振動方向（矢印Ｂ）に押圧する。この押圧により、連動部材８００は、連結部８１１を支点として、対向板５０に対して振動する（矢印Ａ）。これにより、第６の磁石Ｍ６（Ｓ極７４、Ｎ極７５、及びＳ極７６）は、コイル９３，９４，９５の前を往復運動して、コイル９３，９４，９５と対向する位置を通過する。この往復運動により、第６の磁石Ｍ６と、コイル９３，９４，９５との位置関係が変わり、コイル９３，９４，９５を通過する磁力線が変化する。したがって、発電が行われる。
【０１０２】
また、第３及び第４磁石Ｍ３，Ｍ４の作用により、振動板７００が強制的に振動される。このため、第３及び第４磁石Ｍ３，Ｍ４が取り付けられない場合に比して、振動板７００や連動部材８００は、より大きな変位の振動を生じる。よって、発電量を大幅に向上させることが可能である。
【０１０３】
なお、上記変形例では、連動部材８００に第６磁石Ｍ６を取り付け、対向板９００にコイル９３，９４，９５を取り付けているが、これとは逆に、連動部材８００にコイル９３，９４，９５を取り付け、対向板９００に第６磁石Ｍ６を取り付けてもよい。
【０１０４】
また、本発明の発電システムは、図１２に示すように変更できる。図１２に示す発電システム３００は、発電装置２０２と、モーメント付与手段４００とを備える。
【０１０５】
発電装置２０２は、上下方向に複数並んで配置される。各発電装置２０２は、図４に示す発電装置２００と同様の基本的構成を有するが、発電装置２００と一部異なる。すなわち、発電装置２０２では、第１の磁石Ｍ１（図４）の代わりに、突起７１が枠体３ａに設けられる。突起７１には貫通孔７２が形成される。
【０１０６】
モーメント付与手段４００は、リンク機構８１と、回転軸８（駆動機構）とを備える。
【０１０７】
リンク機構８１は、発電装置２０２毎に設けられる。リンク機構８１は、発電装置２０２の枠体３ａに連結されて、枠体３ａに第１軸部材４５回りのモーメントを付与するものである。
【０１０８】
リンク機構８１は、上下一対の板材８２，８２を備える。板材８２，８２は、第２軸部材８３に支持される。リンク機構８１（板材８２，８２）は、第２軸部材８３を中心に回動可能である。第２軸部材８３は、保持枠２’と一体の部材であり、第１軸部材４５と平行である。第２軸部材８３からリンク機構８１の一方端までの長さＬ１は、第２軸部材８３からリンク機構８１の他方端までの長さＬ２よりも、短い。
【０１０９】
板材８２，８２は、一方端同士が接続部材８４により接続される。接続部材８４には、筒状のローラ８５が取り付けられる。
【０１１０】
板材８２，８２は、他方端同士が第３軸部材８６により接続される。第３軸部材８６は、第１及び第２軸部材４５，８３と平行である。第３軸部材８６が突起７１の貫通孔７２に通されることで、リンク機構８１は、第３軸部材８６を介して枠体３ａと連結される。
【０１１１】
回転軸８は、ローラ８５に力を加えることで、リンク機構８１に第２軸部材８３回りのモーメントを付与するものである。
【０１１２】
回転軸８は、外周面に突起８７が複数取り付けられる。突起８７は、各リンク機構８１のローラ８５と対向する位置に配置される。すなわち、突起８７は、ローラ８５と同じ間隔で回転軸８の軸方向に配置される。また、突起８７は、それぞれ回転軸８の周方向にずれるように配置されており、回転軸８の軸方向に延びる同一直線上に１つしか配置されないようになっている。これにより、回転軸８の回転時に、各突起８７は、対応する各ローラ８５と順次接触し、同時には接触しない。
【０１１３】
発電システム３００は、発電装置２０２とリンク機構８１の組が上下に並んだものを、一つの発電ユニットとするものである。図示を省略したが、上記の発電ユニットは、回転軸８を中心として、放射状に設置される。回転軸８の各突起８７は、一の発電ユニットの各ローラ８５と接触した後に、一の発電ユニットと時計回りに隣接する二の発電ユニットの各ローラ８５と接触する。
【０１１４】
以上の発電システム３００では、回転軸８を回転させると、まず、一の発電ユニットにおいて、一番上に位置する突起８７が、一番上のリンク機構８１に取り付けられたローラ８５に接触して、力を加える。これにより、リンク機構８１に第２軸部材８３回りのモーメントが付与されて、リンク機構８１は、第２軸部材８３を中心に回動する。そして、リンク機構８１は、回転軸８から付与されたモーメントを、第３軸部材８６を介して、枠体３ａに伝達する。これにより、枠体３ａに第１軸部材４５回りのモーメントが付与される。この結果、枠体３ａが第１軸部材４５を中心に回動することで、第４の磁石Ｍ４が第３の磁石Ｍ３に近づき、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力が生じる。したがって、振動板４が振動して撓み、振動板４上の圧電素子５に圧力が加わり発電が行われる。
【０１１５】
そして、回転軸８がさらに回転すると、次は上から２番目の突起８７が、上から２番目のリンク機構８１に取り付けられたローラ８５に接触し、上から２番目の発電装置２０２で同様に発電が行われる。
【０１１６】
そして、回転軸８がさらに回転すると、上から３番目の発電装置２０２（図示せず）で発電が行われるというように、上から下へと順番に発電が行われる。
【０１１７】
そして、次は、時計回り側に隣接する発電ユニットにおいても同様の方法で上から順次発電が行われる。
【０１１８】
以上の発電システム３００によれば、モーメント付与手段４００が、枠体３ａを回動させるモーメントを、枠体３ａに付与する。具体的には、枠体３ａを回動させるモーメントが、回転軸８からリンク機構８１を介して、枠体３ａに伝達される。これにより、枠体３ａが回動するので、振動板４を振動させて撓ませることができ、発電が行われる。
【０１１９】
また、リンク機構８１の長さＬ１が長さＬ２よりも短いことで、テコの原理により、枠体３ａの回動に要する駆動力を大幅に軽減することができる。
【０１２０】
なお、発電システム３００では、リンク機構８１を省略して、回転軸８の突起８７を、枠体３ａに直接接触させることで、枠体３ａを回動させてもよい。また、発電装置２０２の代わりに、図３に示す発電装置２２’や、図６に示す発電装置２０１や、図１０，図１１に示す発電装置２０１の変形例と同様の基本構成を有する発電装置が設けられてもよい。
【０１２１】
また、発電システム３００は、図１３に示すように変更できる。図１３の変形例は、発電装置２０２を、水平方向にも複数配列したものである。各発電装置２０２の枠体３ａは、第１軸部材４５を中心に回動可能とされる。
【０１２２】
各発電装置２０２の枠体３ａでは、一方側（リンク機構８１側）の短辺側壁９０に、突起７１が設けられる。突起７１には、貫通孔７２が形成される。
【０１２３】
一方端の発電装置２０２の枠体３ａ（以下、一方端の枠体３ａと示す）では、貫通孔７２に、リンク機構８１の第３軸部材８６が通される。これにより、一方端の枠体３ａとリンク機構８１とは、第３軸部材８６を介して連結される。
【０１２４】
また各発電装置２０２の枠体３ａでは、他方側（リンク機構８１と反対側）の短辺側壁９１に、上下一対の板材８９，８９が設けられる。
【０１２５】
板材８９，８９は、他方端同士が第４軸部材８８により接続される。第４軸部材８８は、第１、第２、及び第３軸部材４５，８３，８６と平行である。
【０１２６】
隣り合う２つの発電装置２０２では、一方側の発電装置２０２の第４軸部材８８が、他方側の発電装置２０２の貫通孔７２に通される。これにより、隣り合う２つの発電装置２０２は、第４軸部材８８を介して連結される。
【０１２７】
以上の発電システム３００によれば、回転軸８を回転させて、リンク機構８１にモーメントを付与すると、リンク機構８１は、付与されたモーメントを、第３軸部材８６を介して、一方端の枠体３ａに伝達する。これにより、一方端の枠体３ａに、第１軸部材４５回りのモーメントが付与される。この結果、一方端の発電装置２０２では、枠体３ａが第１軸部材４５を中心に回動して、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力が生じる。したがって、振動板４が振動して撓み、圧電素子５に圧力が加わり発電が行われる。
【０１２８】
そして、一方端の発電装置２０２は、回転軸８から付与されたモーメントを、第４軸部材８８を介して、他方側の発電装置２０２の枠体３ａに伝達する。これにより、該他方側の発電装置２０２では、枠体３ａに第１軸部材４５回りのモーメントが付与されて、枠体３ａが回動する。この結果、該他方側の発電装置２０２においても、第３及び第４の磁石Ｍ３，Ｍ４の反発力により、振動板４が振動して、発電が行われる。
【０１２９】
そして、隣り合う２つの発電装置２０２のうち、一方側の発電装置２０２の枠体３ａは、付与されたモーメントを、第４軸部材８８を介して、他方側の発電装置２０２の枠体３ａに伝達する。これにより、該他方側の発電装置２０２では、枠体３ａに第１軸部材４５回りのモーメントが付与されて、枠体３ａが回動する。これにより、振動板４が振動して、発電が行われる。
【０１３０】
以上の発電システム３００によれば、回転軸８が回転することに応じて、第４軸部材８８を介して、一方側の発電装置２０２から、他方側の発電装置２０２へと、枠体３ａを回動させるモーメントが順次伝達される。これにより、水平方向に配列される各発電装置２０２で、振動板４を振動させて撓ませることができ、発電が行われる。したがって、回転軸８の一度の回転で、多くの発電装置に発電を行わせることができ、発電量を大幅に向上させることが可能である。
【０１３１】
なお、上記の発電システム３００では、水平方向に配列される発電装置２０２の数は任意に設定できる。また、発電装置２０２は、水平方向に対して傾斜する方向に、複数配列されてもよい。
【０１３２】
上述した発電システム１０、３００において、回転軸８の回転駆動源は種々のものとすることができ、例えば、図１４に示すように、風力を駆動源として回転軸８を回転させるような構成とすることができる。なお、符号１００は、発電部であり、上述した回転軸８とこの回転軸８の周囲に放射状に配置された複数の発電ユニット２０を備えたものを模式的に図示している。
【０１３３】
詳細について説明すると、回転軸８の下端部は複数の羽根（図示省略）が直接又は間接的に取り付けられてタービンを構成しており、この羽根が設けられた回転軸８の下端部がケーシング１１によって覆われている。ケーシング１１は、吸気口１２１を有する吸気ダクト（吸気部）１２と、ケーシング１１内に流入した空気をケーシング１１内から排出する排気ダクト（排気部）１３が接続されている。そして、排気ダクト１３の先端には、上方へと延びる排気塔１４が接続されている。この発電システム１０、３００によれば、上方へと延びる排気塔１４が設けられていることにより、空気が吸気ダクト１２から流入してケーシング１１及び排気ダクト１３を通過して、排気塔１４の上端から排出される。このように、ケーシング１１内には気流が生じるため、回転軸８の下端部に取り付けられた複数の羽根に空気が衝突し、その結果、回転軸８が回転して、上述したような発電が行われる。
【０１３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１３５】
例えば上記実施形態では、支持枠３を引っ張りバネ６によって保持枠２に保持していたが、特にこれに限定されるものではなく、引っ張りバネ６の代わりにゴムなどの伸縮可能な部材を用いることもできる。
【０１３６】
また、上記実施形態では、４つの引っ張りバネ６によって保持枠２に支持枠３を保持させていたが、引っ張りバネ６の本数は特に限定されるものではない。また、上記実施形態では引っ張りバネ６のみによって支持枠３を保持枠２に保持させていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば図１５に示すように、支持枠３を介して一対の引っ張りバネ６が対向して配置されており、また、支持枠３の短辺側壁３２にＯ型アンカー６１を取付け、輪部分６１１を貫通するコ字状アンカー６２を保持枠２の短辺側壁２２に取り付ける構成などにすることができる。
【０１３７】
また、取付け具２３，３３を介して引っ張りバネ６が保持枠２と支持枠３とに接続している必要はなく、取付け具２３，３３を省略して引っ張りバネ６を保持枠２や支持枠３に直接接続することもできる。また、引っ張りバネ６は、保持枠２及び支持枠３の長辺側壁２１，３１に取り付けられているが、短辺側壁２２，３２に取り付けることもできる。
【０１３８】
また、上記実施形態では、圧電素子５は振動板４の上面のみに取り付けられているが、下面にも取り付けることができる。また、上記実施形態では、振動板４の上面に複数の圧電素子５が取り付けられているが、圧電素子５の数は１つのみであってもよい。
【０１３９】
また、図１に示す上記実施形態では、支持枠３の各短辺側壁３２には、１つの振動板４が取り付けられているが、複数の振動板４を取り付けることができ、また、これを水平方向若しくは垂直方向に並べて取り付けることもできる。
【０１４０】
また、上記実施形態における発電システム１０（図３）は、回転軸８が回転することによって第１の磁石Ｍ１に第２の磁石Ｍ２を近づけて反発力により各支持枠３を振動させていたが、第２の磁石Ｍ２を取り付ける部材を回転軸８ではなく、例えば、各発電装置１’を横切るように水平方向や垂直方向に移動するような移動体に第２の磁石Ｍ２を取り付けてもよい。これによっても、移動体が近付いてくることで、第１の磁石Ｍ１に第２の磁石Ｍ２が近付き、反発力で各支持枠３を振動させることができる。この場合、各発電ユニット２０は、移動体の移動方向に沿って配置されていることが好ましい。
【０１４１】
また、上記実施形態における発電システム１０では、上から順に第２の磁石Ｍ２が回転軸８の周方向にずらして配置されているが、第２の磁石Ｍ２が回転軸８の周方向にずれてさえいれば各支持枠３を同時に振動させることがないため、上記実施形態の配置通りに第２の磁石Ｍ２がずれている必要はない。また、回転軸８を回転駆動させる駆動力に問題がなければ、第２の磁石Ｍ２を回転軸８の軸方向に一直線上に配置し、一度に４つの支持枠３を振動させてもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態における発電システム３００（図１２，図１３）では、上から順に突起８７が回転軸８の周方向にずらして配置されているが、突起８７が回転軸８の周方向にずれてさえいれば各支持枠３を同時に振動させることがないため、上記実施形態の配置通りに突起８７がずれている必要はない。また、回転軸８を回転駆動させる駆動力に問題がなければ、突起８７を回転軸８の軸方向に一直線上に配置し、一度に複数の支持枠３を振動させてもよい。
【０１４３】
また、上記実施形態では、発電システム１０、３００は、複数の発電ユニット（発電システム１０では発電ユニット２０）を放射状に配置していたが、発電ユニットは１つのみであってもよい。
【０１４４】
また、発電システム１０、３００は、図１６に示すように、２つの発電部１００を設置することもできる。この場合は、ケーシング１１内を流れる風圧を検知するセンサ（圧力センサ）（図示省略）によって風圧を検出し、所定の風圧以上であれば、２つとも作動させ、所定の風圧未満であれば、制御手段（図示省略）によってどちらか一方の電磁クラッチ１５の接続を解除し、１つの発電部１００のみを作動させるように構成することができる。なお、風圧を検知するセンサの代わりに、各回転軸８の回転数を検出するセンサを設け、この回転数によって、稼働する発電部１００の稼働数を制御することもできる。
【０１４５】
また、図１７に示すように、発電システム１０、３００の排気ダクト１３にダンパー１６を設置し、回転軸８の回転数が高くなり過ぎた場合に、ダンパー１６を開いて吸気口１２１からの空気の流入量を減らすような構成とすることもできる。この場合、回転軸８の回転数を検出する回転数検出手段（図示省略）と、この回転数検出手段により検出された回転数によりダンパー１６の開閉を制御する制御手段（図示省略）を設けて、ダンパー１６の開閉を自動で制御するような構成にすることが好ましい。なお、ダンパー１６は、排気塔１４の下部に設置することもできる。また、より精密に回転軸８の回転数を制御するために、自動変速機を回転軸８に設けることもできる。
【０１４６】
また、上記排気ダクト１３内もしくは排気塔１４の下部の温度を高めることによって、排気塔１４内を流れる空気の通気力を高めることができる。このため、例えば、図１８に示すように、排気ダクト１３の一部に排気ダクト１３内部に湾曲する断面円弧状の受熱板１７を設け、この受熱板１７に向かって集光レンズ１８によって太陽光を集光するような構成にすることができる。太陽光によって加熱された受熱板１７の熱を排気ダクト１４内の空気へと効率よく放熱するために、受熱板１７の内壁面には複数の放熱板１９が取り付けられている。また、集光レンズ１８が太陽の光を効率よく集光するために、太陽の位置を検出する位置検出センサ（図示省略）を設け、この位置検出センサによって検出された太陽の位置によって集光レンズ１８の角度を制御するような制御手段を設けることもできる。なお、受熱板１７の材質として、例えば銅やアルミなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１’、２００，２０１，２０２    発電装置
２    保持枠
３    支持枠
３ａ    枠体
３ｂ    柱体
４、４６、５００、７００    振動板
５    圧電素子（発電手段）
６    引っ張りバネ（弾性部材）
７    錘
８    回転軸
１０、３００    発電システム
１１    ケーシング
１２    吸気ダクト（吸気部）
１３    排気ダクト（排気部）
１４    排気塔
１５    電磁クラッチ
１６    ダンパー
１７    受熱板
１８    集光レンズ
２０    発電ユニット
４５    第１軸部材
５０、６００、９００    対向板
６５、６６、６７    第１のコイル（発電手段）
８１    リンク機構
８３    第２軸部材
８６    第３軸部材
８８    第４軸部材
９３、９４、９５    第２のコイル（発電手段）
１００    発電部
４００    モーメント付与手段
８００  連動部材
Ｍ１    第１の磁石
Ｍ２    第２の磁石
Ｍ３    第３の磁石
Ｍ４    第４の磁石
Ｍ５    第５の磁石（発電手段）
Ｍ６    第６の磁石（発電手段）
【図１】
2013024848.tif 000003
【図２】
2013024848.tif 000004
【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】
2013024848.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013024848.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013024848.tif 000014
【図１３】
2013024848.tif 000015
【図１４】
2013024848.tif 000016
【図１５】
2013024848.tif 000017
【図１６】
2013024848.tif 000018
【図１７】
2013024848.tif 000019
【図１８】
2013024848.tif 000020
【国際調査報告】
2013024848.tif 000021
2013024848.tif 000022
2013024848.tif 000023
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