(57)【要約】【課題】移動体の振動による乗り心地の低下や積み荷への影響を抑制しつつ、発電できる移動体用振動発電機を提供する。【解決手段】  移動体用振動発電機１０は、電気自動車の振動を利用して発電し、電気自動車の振動により、電気自動車に搭載する駆動用バッテリ１０３を所定方向に移動可能に保持する移動機構１２と、駆動用バッテリ１０３の所定方向への移動によって起電力を生じる発電機構１３とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の振動を利用して発電する移動体用振動発電機であって、
前記移動体の振動により、前記移動体に搭載する搭載物を所定方向に移動可能に保持する移動機構と、
前記搭載物の前記所定方向への移動によって起電力を生じる発電機構と
を有する移動体用振動発電機。
【請求項２】
前記発電機構は、
複数の磁石がシート状に配置された磁石部と、
複数のコイルがシート状に配置され、前記磁石と前記コイルとが向かい合うように設けられたコイル部とを備え、
前記搭載物の移動により、前記搭載物に設けられた前記磁石部又は前記コイル部が移動することで前記コイルに起電力を生じる
請求項１に記載の移動体用振動発電機。
【請求項３】
前記発電機構は、
前記搭載物の移動によりピストンがシリンダ本体に対して出入りする油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの伸縮によって生じた作動油の流れによって回転駆動され起電力を生じるモータとを備える
請求項１に記載の移動体用振動発電機。
【請求項４】
前記発電機構は、
前記移動体の振動により前記搭載物に生じた運動エネルギーを減衰させるダンパと、
前記運動エネルギーから起電力を生成する起電力生成部とを備える
請求項１に記載の移動体用振動発電機。
【請求項５】
前記搭載物を初期位置に復帰させる弾性部材をさらに備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体用振動発電機。
【請求項６】
前記移動体が、自動車であり、
前記搭載物が、バッテリ、燃料タンクの少なくとも１つである
請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体用振動発電機。
【請求項７】
前記バッテリが、電気自動車、ハイブリッド自動車、又はプラグインハイブリッド自動車の駆動用バッテリである
請求項６に記載の移動体用振動発電機。
【請求項８】
前記移動体が貨物室を搭載された貨物車両である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体用振動発電機。
【請求項９】
前記貨物車両が鉄道車両である
請求項８に記載の移動体用振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体用振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が歩行することにより生じる振動、自動車や、貨物車両、船舶などの移動体の振動、室内の照明光、自動車の廃熱などの微小なエネルギーを周りの環境から収穫（ハーベスト）して、電力に変換するエネルギーハーベスティング技術が注目されている。移動体用のエネルギーハーベスティング技術、特に、車両の燃費向上の観点から、車両用のエネルギーハーベスティング技術が開発されている（特許文献１〜３）。
【０００３】
特許文献１には、タイヤと車台との間に介在されるコイルばねとシヨックアブソーバとからなるサスペンションにおいて、コイルばねにコイル部と磁石部とを設け、コイルばねの伸縮に伴うコイル部と磁石部の相対的摺動によって、コイル部に起電力を生じさせる振動発電機が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、極性を交互に配列した複数の磁石でなるシート状の磁石部と、磁石部を挟み込み、磁石部の両面と対向するように配置された複数のコイルを有するコイル部とを有するリニア発電機を、自動車のタイヤに連結し、走行時の振動により磁石部を動かすことで発電する振動発電機が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、コイル部を有する部材と、磁石部を有する部材とでなる伸縮可能なセミアクティブダンパを、鉄道車両の車体と台車の間に配置し、車体の振動によりダンパが伸縮することで発生した誘導起電力をコイル部に接続した負荷抵抗によって消費することでコイル部に電流を流すことが開示されている。そして、特許文献３のアクティブダンパでは、コイル部を流れる電流によってコイル部で生じる磁場と、磁石部により生じる磁場との相互作用により生じる力を伸縮反力にして車両の振動を減衰させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４７１０２号公報、請求項１、段落００１２〜段落００１４、図２
【特許文献２】特許第５７９６５７６号公報、請求項１、段落００７２、段落００７３、図１、図２１
【特許文献３】特開２００２−７９９４０号公報、請求項１、段落００１３、段落００１９〜段落００２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の振動発電方式は、車両のような一部の移動体では、車両の振動を吸収する役目のダンパやサスペンションなどに発電部を設けて発電していたため、発電部での発電状況により振動吸収特性が変化するなどして、車体への振動の伝わり方が不安定になる恐れがあった。また、通常のサスペンションやダンパで振動の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、高い電気エネルギーを得るためには、サスペンションやダンパの負荷を高くする必要がある。そのため、従来の振動発電方式では、サスペンションやダンパが固くなって小さい振動を減衰できず、振動が車体に伝わりやすくなる恐れがあった。このように、従来の発電方式には、移動体によっては、車体に振動が伝わり、乗り心地が低下したり、積み荷がダメージを負うなどの積み荷への影響が生じたりする恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、移動体の振動による乗り心地の低下や積み荷への影響を抑制しつつ、発電できる移動体用振動発電機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】
【０００９】
本発明の第１の観点は、移動体の振動を利用して発電する移動体用振動発電機であって、前記移動体の振動により、前記移動体に搭載する搭載物を所定方向に移動可能に保持する移動機構と、前記搭載物の前記所定方向への移動によって起電力を生じる発電機構とを有するものである。
【００１０】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記発電機構は、複数の磁石がシート状に配置された磁石部と、複数のコイルがシート状に配置され、前記磁石と前記コイルとが向かい合うように設けられたコイル部とを備え、前記搭載物の移動により、前記搭載物に設けられた前記磁石部又は前記コイル部が移動することで前記コイルに起電力を生じるものである。
【００１１】
本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記発電機構は、前記搭載物の移動によりピストンがシリンダ本体に対して出入りする油圧シリンダと、前記油圧シリンダの伸縮によって生じた作動油の流れによって回転駆動され起電力を生じるモータとを備えるものである。
【００１２】
本発明の第４の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記発電機構は、前記移動体の振動により前記搭載物に生じた運動エネルギーを減衰さるダンパと、前記運動エネルギーから起電力を生成する起電力生成部とを備えるものである。
【００１３】
本発明の第５の観点は、第１〜第３の観点のいずれかに基づく発明であって、前記搭載物を初期位置に復帰させる弾性部材をさらに備えるものである。
【００１４】
本発明の第６の観点は、第１〜第５の観点のいずれかに基づく発明であって、前記移動体が、自動車であり、前記搭載物が、バッテリ、燃料タンクの少なくとも１つである。
【００１５】
本発明の第７の観点は、第６の観点に基づく発明であって、前記バッテリが、電気自動車、ハイブリッド自動車、又はプラグインハイブリッド自動車の駆動用バッテリである。
【００１６】
本発明の第８の観点は、第１〜第５の観点のいずれかに基づく発明であって、前記移動体が貨物室を搭載された貨物車両である。
【００１７】
本発明の第９の観点は、第８の観点に基づく発明であって、前記貨物車両が鉄道車両である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１〜第４の観点によれば、移動機構によって搭載物を所定範囲で可動状態にし、移動体の振動による移動機構上での搭載物の移動により、搭載物に生じた運動エネルギーを発電機構が電気エネルギーに変換することで、起電力を生じるようにしたので、移動体の振動を抑制する箇所以外で、移動体の振動により発電でき、移動体の振動による乗り心地の低下や積み荷への影響を抑制しつつ、発電できる。
【００１９】
本発明の第５の観点によれば、移動体の振動により生じた荷重によって移動した搭載物が弾性部材により初期位置に復帰するので、搭載物が初期位置に復帰することによっても、発電機構が起電力を生じるので、より効率的に発電できる。
【００２０】
本発明の第６の観点によれば、搭載物が、バッテリ、燃料タンク、又は、その両方であり、他の搭載物と比べて重量があるので、より多くの電力を発電できる。
【００２１】
本発明の第７の観点によれば、搭載物としてのバッテリが、電気自動車、ハイブリッド自動車、又はプラグインハイブリッド自動車の駆動用バッテリであり、通常のバッテリよりも重量があるので、より多くの電力を発電できる。
【００２２】
本発明の第８、第９の観点によれば、バッテリなどよりもサイズが大きく重量のある貨物室を車台に載置し、搭載物として用いることができるので、より多くの電力を発電できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の移動体を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図３】第２実施形態の移動体を示す概略図である。
【図４】第２実施形態の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図５】変形例の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図６】変形例の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図７】変形例の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図８】変形例の移動体用振動発電機を示す模式図である。
【図９】変形例の移動体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（１）第１実施形態
（１−１）移動体用振動発電機の全体構成
図１に示すように、第１実施形態の移動体用振動発電機１０は、電気自動車１００のような移動体に搭載され、例えば、駆動用バッテリ１０３などのような移動体に搭載される搭載物の振動を利用して発電する。電気自動車１００は、車台１０１と、車台１０１が路面から受ける衝撃を吸収するサスペンション（図示せず）を介して車台１０１に接続された車輪１０５と、車台１０１に搭載された直方体形状をした駆動用バッテリ１０３、駆動用モータ１０４、及び、制御用ＥＣＵ１０６とを備えている。図１では、説明の便宜上、主要な部品のみを示している。駆動用バッテリ１０３は、駆動用モータ１０４や制御用ＥＣＵ１０６と図示しない配線を介して接続されており、例えば、駆動用モータ１０４に電力を供給し、駆動用モータ１０４を駆動する。
【００２５】
駆動用モータ１０４は、駆動用モータ１０４の出力軸が、図示しないギアを介して、車輪１０５に接続されている。駆動用モータ１０４は、車輪１０５を回転させて電気自動車１００を走行させる。制御用ＥＣＵ１０６は、駆動用バッテリ１０３と駆動用モータ１０４とを制御し、運転者の指示に従って車速などを調整する。本実施形態では、図１に示すように、電気自動車１００の進行方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する電気自動車１００の幅方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向と直交する方向（車台１０１に対して垂直方向）をＺ方向として、移動体用振動発電機１０の構成を説明する。なお、ここで定義した方向は、他の実施形態においても同様とする。
【００２６】
移動体用振動発電機１０の構成要素を模式的に示した図２に示すように、移動体用振動発電機１０は、移動機構１２と、発電機構１３と、弾性部材１４とを備えている。移動機構１２は、ガイドレールと、ガイドレールに沿って移動自在なスライダとでなる。本実施形態では、移動機構１２は、４本のガイドレールで構成され、車台１０１の表面１０１ａに、各ガイドレールの長手方向が表面１０１ａに対して垂直になるように（Ｚ方向に沿って）固定されている。各ガイドレールは、１つのスライダを有している。
【００２７】
ガイドレールは、駆動用バッテリ１０３の一側面（Ｙ方向と直交する面）側に２本、当該一側面と対向する他側面側に２本（図示せず）設けられている。ガイドレールのスライダは、駆動用バッテリ１０３に接続されている。移動機構１２は、スライダを介して駆動用バッテリ１０３を保持している。そのため、駆動用バッテリ１０３は、ガイドレールに沿って所定方向（ここではＺ方向）に移動可能である。
【００２８】
ガイドレールには、スライダがガイドレールの端部から抜け落ちるのを防ぐために、スライダの移動を制限するスライダ止め（図示せず）が両端に備えられている。そのため、スライダは、ガイドレール上に移動範囲が制限され、駆動用バッテリ１０３の移動範囲も制限されている。スライダ止めの位置は、適宜調整することができ、それにより、駆動用バッテリ１０３の移動範囲を調整することで、駆動用バッテリ１０３が他の部品などに当たって破損することを抑制できる。
【００２９】
弾性部材１４は、一端が車台１０１の表面１０１ａに固定され、他端が駆動用バッテリ１０３の底面に固定されて、駆動用バッテリ１０３を表面１０１ａの上方に保持している。弾性部材１４の弾性力と駆動用バッテリ１０３の重量との釣り合いが取れており、弾性部材１４は伸縮可能な状態である。このときの駆動用バッテリ１０３の位置を、本明細書では初期位置とする。
【００３０】
ここで、例えば電気自動車１００が路面上の段差に乗り上げるなどしてサスペンションでは吸収しきれなかった荷重がＺ方向上向きに車台１０１にかかると、電気自動車１００は振動し、弾性部材１４は収縮する。その後、収縮した弾性部材１４は、元の形状に戻ろうとする。弾性部材１４は、元の形状に戻ろうとする復元力によって、駆動用バッテリ１０３を移動させる。その後、駆動用バッテリ１０３は、弾性部材１４の伸縮に伴って、Ｚ方向に振動しながら初期位置に戻る。このように、電気自動車１００の振動により、駆動用バッテリ１０３がＺ方向に移動するようになされている。
【００３１】
本実施形態では、弾性部材１４は、駆動用バッテリ１０３が車台１０１上に水平に保持されるように、移動機構１２の各ガイドレール近傍に１つずつ、計４個設けられている。図２では、便宜的に２個の弾性部材１４のみ示している。本実施形態では、弾性部材１４はコイルばねである。コイルばねの材質、ばね定数、使用するコイルばねの本数などは、駆動用バッテリ１０３の重さに合わせて適宜調整している。
【００３２】
このように本実施形態では、弾性部材１４があることで、駆動用バッテリ１０３が移動範囲の始点又は終点にとどまることがなく初期位置に復帰されるので、電気自動車１００に振動が生じて駆動用バッテリ１０３に荷重がかかった場合に、駆動用バッテリ１０３が移動しないということが生じず、効率的に発電できる。さらに、本実施形態では、弾性部材１４によって荷重を受けた駆動用バッテリ１０３が振動するので、弾性部材１４の振動の分だけ発電量が増え、より効率的に発電できる。
【００３３】
発電機構１３は、正方形状をした複数の板状磁石が表面に配置されたシート状の磁石部１３ａと、複数のコイルが表面に配置されたシート状のコイル部１３ｂとを備え、磁石部１３ａの磁石とコイル部１３ｂのコイルとが向かい合うように配置された、電磁誘導式の発電機構１３である。本実施形態では、磁石部１３ａは、隣接する板状磁石間の板状磁石の表面極性が異なるように、板状磁石が格子状に配置されており、駆動用バッテリ１０３のスライダが接続されていない一側面（Ｘ方向と直交する面）に張り付けられている。図２では、板状磁石の表面磁極を「Ｎ」と「Ｓ」との文字で示してある。
【００３４】
また、本実施形態では、コイル部１３ｂは、磁石部１３ａが設けられた駆動用バッテリ１０３の一側面と同程度の大きさの板状の基材（不図示）上に、円形あるいは略矩形のループ状又はスパイラル状の導線パターンで構成された平面コイルがそれぞれ所定の配列ピッチで格子状に配置された構成をしている。この例では、コイルのＸＹサイズ（導線パターンが円形の場合は直径、略矩形の場合はＸ方向、Ｙ方向の各長さ）は、板状磁石の１辺の長さと同じにしてあり、各コイルの配列ピッチは磁石部１３ａの板状磁石の配列ピッチ（板状磁石の１辺と同じ）にしてある。厳密には、コイルのＸＹサイズは、磁石のＸＹサイズより多少小さく、隣接したコイル同士が互いに接触しないようにしてある。また、効率的な発電のために、上述のように、磁石のピッチとコイルの配列ピッチは、同じにしてある。コイル部１３ｂは、磁石部１３ａの板状磁石とコイル部１３ｂのコイルとが所定間隔をあけて向かい合うように、基材が車台１０１の表面１０１ａに固定されている。コイル部１３ｂの各コイルは直列に接続されており、図示しない導線によって駆動用バッテリ１０３に接続されている。
【００３５】
なお、磁石部１３ａの板状磁石の大きさや板状磁石の材質、コイル部１３ｂのコイルの巻き数やコイルを構成する線材の太さ、材質、及び、磁石部１３ａとコイル部１３ｂの間の距離などは、発電機構１３から得たい電力の大きさに合わせて、適宜調整している。
【００３６】
このように構成した発電機構１３では、駆動用バッテリ１０３の移動によって磁石部１３ａの板状磁石が移動することで、コイル部１３ｂの各コイル内の磁束が変化して各コイルに誘導起電力が生じる。そして、コイル部１３ｂがバッテリに接続されているので、誘導起電力によって駆動用バッテリ１０３を充電することができる。このとき、コイル部１３ｂの各コイルに電流が流れることから、各コイルで磁場が生じる。各コイルの磁場は、磁石部１３ａの板状磁石に作用し、駆動用バッテリ１０３の制動力として働く。その結果、駆動用バッテリ１０３の運動エネルギーが低下し、駆動用バッテリ１０３の移動が停止する。すなわち、発電機構１３では、誘導起電力によりコイルに生じる電流を調整することで、駆動用バッテリ１０３の振動の減衰を調整できる。
【００３７】
（１−２）作用及び効果
以上の構成において、第１実施形態の移動体用振動発電機１０は、移動体としての電気自動車１００の振動により、電気自動車１００に搭載する駆動用バッテリ１０３をＺ方向に移動可能に保持する移動機構１２と、駆動用バッテリ１０３のＺ方向への移動によって起電力を生じる発電機構１３とを有し、電気自動車１００の振動を利用して発電するように構成した。
【００３８】
よって第１実施形態の移動体用振動発電機１０は、移動機構１２によって駆動用バッテリ１０３を所定範囲で可動状態にし、電気自動車１００の振動による移動機構１２上での駆動用バッテリ１０３の移動により、駆動用バッテリ１０３に生じた運動エネルギーを発電機構１３が電気エネルギーに変換することで、起電力を生じるようにしたので、車輪に接続されたダンパなどの電気自動車１００の振動を抑制する箇所以外で、電気自動車１００の振動により発電でき、電気自動車１００の振動による乗り心地の低下を抑制しつつ、発電できる。
【００３９】
（２）第２実施形態
（２−１）移動体用振動発電機の全体構成
図３に示すように、第２実施形態の移動体用振動発電機２０は、例えば、トラックのような貨物車両２００に設けられ、貨物車両２００に搭載物として搭載された貨物室２０３の振動を利用して発電する。貨物車両２００は、運転台２０１と運転台の後方に設けられた車台２０２とでなり、車台２０２に貨物室２０３が搭載されている。貨物車両２００は、図示しないサスペンションが設けられており、路面から受ける衝撃を吸収できるようになされている。移動体用振動発電機２０は、このような貨物車両２００の車台２０２に設けられている。以下で、移動体用振動発電機２０について、移動体用振動発電機２０の構成要素を模式的に示した図４を参照して詳細に説明する。説明の便宜上、図４では、特徴的部分を誇張して示している。
【００４０】
図４に示すように、移動体用振動発電機２０は、載置台２１と、移動機構２２と、発電機構２３と、弾性部材２４とを備えている。載置台２１は、車台２０２と同程度の大きさの板状の部材であり、車台２０２に搭載されている。載置台２１の表面には、載置台２１に載置された貨物室２０３を固定する固定具（図示せず）を備えている。貨物室２０３は、このような載置台２１に載置されて車台２０２に搭載され、載置台２１の固定具により載置台から落下しないように固定されている。移動機構２２は、ガイドレールと、ガイドレールに沿って移動自在なスライダとでなる。本実施形態では、移動機構２２は、４本のガイドレールで構成され、車台２０２の表面２０２ａに、各ガイドレールの長手方向が表面２０１ａに対して垂直になるように（Ｚ方向に沿うように）固定されている。
【００４１】
ガイドレールは、載置台２１の一側面（Ｙ方向と直交する面）側に２本、当該位置側面と対向する他側面側に２本（図示せず）設けられている。ガイドレールのスライダは、載置台２１に接続されている。移動機構２２は、スライダを介して載置台２１を保持している。載置台２１は、ガイドレールに沿って所定方向（ここではＺ方向）に移動可能であり、貨物室２０３は、載置台２１の移動に伴ってガイドレールに沿って移動する。
【００４２】
弾性部材２４は、一端が車台２０２の表面２０２ａに固定され、他端が載置台２１の底面に固定されて、載置台２１を表面２０２ａ上に保持している。弾性部材２４の弾性力と載置台２１及び貨物室２０３との重量との釣り合いが取れており、弾性部材２４は伸縮可能な状態である。このときの貨物室２０３の位置を初期位置とする。弾性部材２４は、上述の弾性部材１４と同様の機能を有するので、その機能の説明は省略する。本実施形態では、弾性部材２４は、貨物室２０３が車台２０２上に水平に保持され、Ｚ方向に振動できるように、運転台２０１側に２個、運転台２０１側とは反対方向の車両後方に２個設けられている。図４では、便宜的に２個の弾性部材２４のみ示している。本実施形態では、弾性部材２４は、コイルばねであり、コイルばねの材質、ばね定数などは、貨物室２０３の重さに合わせて適宜調整している。
【００４３】
発電機構２３は、油圧シリンダ２３ｃと、作動油タンク２３ｆと、油圧シリンダ２３ｃ及び作動油タンク２３ｆを繋ぐ油圧パイプ２３ｄと、油圧パイプ２３ｄ内に出力軸が挿入されたモータ２３ｅとでなり、油圧シリンダ２３ｃの伸縮によって生じた作動油の流れにより、モータ２３ｅを回転させて起電力を生じさせる油圧式の発電機構である。油圧シリンダ２３ｃは、図示しないピストンとシリンダ本体とからなり、ピストンが載置台２１の底面に接続され、シリンダ本体が車台２０２に固定され、貨物室２０３の移動により、ピストンがシリンダ本体内を往復運動するようになされている。油圧シリンダ２３ｃは、ピストンがシリンダ本体内へ押し入れられることで、シリンダ本体内の作動油がシリンダ本体に接続された油圧パイプ２３ｄに排出され、ピストンがシリンダ本体内から引き出されることで、油圧パイプ２３ｄからシリンダ本体内へ作動油が流入するようになされている。
【００４４】
モータ２３ｅは、出力軸が油圧パイプ２３ｄ内に挿入され、出力軸の先端にはプロペラ（図示せず）が接続されている。モータ２３ｅは、油圧パイプ２３ｄ内を作動油が流れると、作動油によってプロペラが回転され、出力軸が回転する。モータ２３ｅは、出力軸が回転することで、回転駆動され、起電力を生じる。作動油タンク２３ｆは、油圧シリンダ２３ｃから排出された作動油を一時的に収容する。
【００４５】
このような発電機構２３では、例えば、貨物車両２００が路面上の段差に乗り上げるなどして貨物車両２００のサスペンションでは吸収しきれなかった荷重がＺ方向上向きに車台２０２に掛かると、貨物車両２００は振動し、油圧シリンダ２３ｃのピストンがシリンダ本体内に押し込まれる。その結果、シリンダ本体から油圧パイプ２３ｄに作動油が流出し、油圧パイプ２３ｄ内に作動油の流れが生じ、モータ２３ｅの出力軸に接続されたプロペラが回転してモータ２３ｅに起電力が生じる。
【００４６】
なお、本実施形態では、車台２０２と載置台２１との間に弾性部材２４が備えられているので、上記のように油圧シリンダ２３ｃのピストンがシリンダ本体内に押し込まれたとき、弾性部材２４も収縮する。その後、弾性部材２４の復元力により、貨物室２０３がＺ方向上向きに移動する。このとき、Ｚ方向上向きに移動する貨物室２０３によって油圧シリンダ２３ｃのピストンがシリンダ本体から進出し、シリンダ本体内に陰圧が生じ、当該陰圧により、作動油が作動油タンク２３ｆから油圧パイプ２３ｄを介してシリンダ本体内に流入する。このときも、油圧パイプ２３ｄを流れる作動油によってモータ２３ｅの出力軸に接続されたプロペラが回転されて、モータ２３ｅに起電力が生じる。
【００４７】
さらに、弾性部材２４は、伸縮を繰り返し、貨物室２０３を初期位置に移動させる。この過程でも、油圧シリンダ２３ｃのピストンがシリンダ本体に対して出入りし、モータ２３ｅに起電力が生じる。このように、発電機構２３は貨物室２０３の振動によって発電する。
【００４８】
また、発電機構２３では、油圧パイプ２３ｄ内のプロペラがモータ２３ｅに接続されており、プロペラを回転するためには所定の力が必要であるので、プロペラは油圧パイプ２３ｄ内を流れる作動油の負荷となる。そのため、油圧シリンダ２３ｃのピストンをシリンダ本体に対して出入りさせるためには、力が必要となる。この力が貨物室２０３の運動の制動力として働く。そのため、貨物室２０３の振動が、ピストンをシリンダ本体に対して出入りさせるために必要な力、すなわち、作動油負荷の大きさに応じて減衰する。よって、発電機構２３は、貨物室２０３を制動する機能も有する。
【００４９】
ここで、移動体用振動発電機２０と同視できる振動発電機の等価モデルを考える。等価モデルでは、筐体内に、筐体の内壁に一端が接続されたバネと、バネの他端に接続された質量ｍの錘とが配置された振動系と、錘の運動により起電力を生じる電磁誘導式の発電機とで表される。等価モデルでは、電磁誘導式の発電機で生じた電流により生じる磁場を錘の動きを妨げる反力Ｆとして考慮する。この筐体を、外部振動により振幅ｙ０、周波数ｆで振動させたときの理論上得られる最大の発電量Ｐｍａｘは、式（１）のように表すことができる。
【００５０】
【数１】
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【００５１】
ここで、Ｚｌｉｍは、錘の振幅の最大値であり、振動発電機に加えた外部振動の周波数ｆが、錘やバネなどで構成される振動系の共振周波数と合致するときの値である。上記の式（１）からは、与えられた一定の外部振動の周波数ｆと振幅ｙ０の下で、発電量を大きくするには、錘の質量ｍ、錘の振幅の最大値Ｚｌｉｍを大きくすれば良いことが分かる。すなわち、錘の質量ｍ、すなわち、搭載物の重量が大きいほうが、発電量が大きくなることがわかる。このように第２実施形態では、バッテリなどよりもサイズが大きく重量のある貨物室２０３を振動させて発電するので、より多くの電力を発電できる。
【００５２】
（２−２）作用及び効果
以上の構成において、第２実施形態の移動体用振動発電機２０は、移動体としての貨物車両２００の振動により、貨物車両２００に搭載する貨物室２０３（搭載物）をＺ方向に移動可能に保持する移動機構２２と、貨物室２０３のＺ方向への移動によって起電力を生じる発電機構２３とを有し、貨物車両２００の振動を利用して発電するように構成した。
【００５３】
よって第２実施形態の移動体用振動発電機２０は、移動機構２２によって貨物室２０３を所定範囲で可動状態にし、貨物車両２００の振動による移動機構２２上での貨物室２０３の移動により、貨物室２０３に生じた運動エネルギーを発電機構２３が電気エネルギーに変換することで、起電力を生じるようにしたので、車輪に接続されたダンパなどの貨物車両２００の振動を抑制する箇所以外で、貨物車両２００の振動により発電でき、貨物車両２００の振動による乗り心地の低下を抑制しつつ、発電できる。
【００５４】
（３）変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば移動機構１２、２２のガイドレールの本数やスライダの数、磁石部１３ａの磁石の形状、コイル部１３ｂのコイルの形態、形状、コアの有無、磁石部１３ａに対するコイル部１３ｂの大きさなどは適宜変更することができる。
【００５５】
上記第１実施形態では、電気自動車１００の駆動用バッテリ１０３に電磁誘導式の発電機構１３を適用した場合について説明したが、本発明では、これに限られず、第２実施形態で説明した油圧式の発電機構２３やダンパ式の発電機構３３を適用することもできる。発電機構２３を用いる場合は、例えば、図２と同じ構成には同じ符号を付した図５に示す移動体用振動発電機４０ように、油圧シリンダ２３ｃのシリンダ本体を車台１０１に固定し、油圧シリンダ２３ｃのピストンを駆動用バッテリ１０３の底面に固定する。このようにして、駆動用バッテリ１０３の移動により、ピストンをシリンダ本体に対して出入りさせて油圧パイプ２３ｄ内に作動油の流れを生じさせる。作動油の流れにより、モータ２３ｅの出力軸に接続されたプロペラを回転させ、モータ２３ｅを回転駆動して起電力を生じさせる。
【００５６】
発電機構３３は、図２と同じ構成には同じ符号を付した図６に示す移動体用振動発電機５０ように、駆動用バッテリ１０３と車台１０１との間に配置され、電気自動車１００の振動により駆動用バッテリ１０３に生じた運動エネルギーを減衰させるダンパ３３ｇと、当該運動エネルギーから起電力を生成する起電力生成部（図６には不図示）とを備えている。ダンパ３３ｇは、自動車などに用いられる一般的なダンパであり、例えば、荷重を吸収する弾性部材と、シリンダと、シリンダ内に挿入されたピストンとでなり、シリンダ内には粘性の高い液体が充填されている。ダンパ３３ｇは、シリンダ内の粘性の高い液体が抵抗となるので、ピストンのシリンダ内の移動に対して負荷がかかり、この負荷によって振動が制動されるようになされている。
【００５７】
起電力生成部は、ピストンの表面に設けられた第１実施形態と同様な磁石部と、ピストンの表面と対向するシリンダの底面に設けられた第１実施形態と同様なコイル部とを有する。このような発電機構３３は、ダンパ３３ｇのシリンダが車台１０１の表面１０１ａに接続され、ダンパ３３ｇのピストンが駆動用バッテリ１０３の底面に接続されている。発電機構３３は、例えば、電気自動車１００が路面上の段差に乗り上げるなどしてサスペンションで吸収されなかった荷重が車台１０１にかかると、電気自動車１００が振動し、弾性部材が収縮すると共に、ピストンがシリンダ内に押し込まれる。このとき、ダンパ３３ｇでは、ピストンの移動にかかる負荷により車台１０１にかかった荷重により生じた運動エネルギーが減衰され、起電力生成部では、ピストンが押し込まれることで磁石部が移動し、コイル部に起電力が生成される。その後、弾性部材の復元に伴って駆動用バッテリ１０３が振動し、それに伴ってピストンがシリンダに対して出入りする。発電機構３３はこの過程でも発電できる。また、ピストンの移動には負荷がかかるので、弾性部材の復元に伴う駆動用バッテリ１０３の振動が減衰される。
【００５８】
また、上記で説明したダンパを有する発電機構３３は、弾性部材を有する機械式のダンパと、電磁誘導式の起電力生成部とに変えて、例えば、密閉された油圧シリンダ内にピストンを押し込むために必要な力を負荷として運動エネルギーを減衰させ、ピストンが押し込まれることにより上昇した油圧シリンダ内の油圧によってピストンをもとの位置に押し返す油圧式のダンパや、第２実施形態の油圧式の発電機構２３を適用した起電力生成部を用いてもよい。
【００５９】
上記の第２実施形態では、貨物車両２００の貨物室２０３に対して、油圧式の発電機構２３を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図４と同じ構成には同じ符号を付した図７に示す移動体用振動発電機６０ように、第１実施形態で説明した電磁誘導式の発電機構１３を適用してもよい。この場合、発電機構１３の磁石部１３ａは、載置台２１のスライダが接続されていない一側面（Ｘ方向と直交する面）に張り付けられ、コイル部１３ｂは、磁石部１３ａと対向するように設けられる。
【００６０】
また、図４と同じ構成には同じ符号を付した図８に示す移動体用振動発電機７０ように、貨物車両２００の貨物室２０３に対して、ダンパを有する発電機構３３を適用してもよい。この場合、ダンパ３３ｇの箱体の一端が車台２０２の表面２０２ａに接続され、ダンパ３３ｇのロッド部材の一端が載置台２１の底面に接続され、ダンパ３３ｇによって貨物室２０３の運動エネルギーを減衰させる。
【００６１】
上記の第２実施形態では、貨物車両２００としてのトラックの貨物室２０３に発電機構２３を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図９に示すように貨物車両３００としての鉄道車両の貨物室３０３に対して、発電機構２３を適用するようにしてもよい。鉄道車両は、貨物室３０３（コンテナ）を輸送するための移動体であり、線路上を移動可能な２つの台車３０１と、線路からの衝撃を吸収するサスペンションを介して台車３０１が接続された車台３０２とでなる貨車である。貨物室３０３は、移動機構２２に直接接続されており、油圧シリンダ２３cのピストンと弾性部材の一端とが貨物室３０３の底部に固定されている。他の構成要素は第２実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００６２】
上記の実施形態では、弾性部材１４、２４を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、弾性部材１４、２４を設けなくてもよい。この場合、移動体に荷重がかかり、移動体が振動すると、搭載物にも荷重がかかり、当該荷重の方向に搭載物が移動する。
【００６３】
上記の実施形態では、コイル部を板状の基材に設け、当該基材を駆動用バッテリ１０３の側面に設けた磁石部の近傍に、磁石部とコイル部が向かい合うように車台１０１と垂直に設置した発電機構１３について説明したが、本発明はこれに限られず、駆動用バッテリ１０３の周辺に何らかの壁面がある場合は、当該壁面の表面にコイルを設けてコイル部としてもよい。また、駆動用バッテリ１０３を載置する載置台を設け、第２実施形態と同様に載置台を移動機構に接続し、載置台に磁石部を設けるようにしてもよい。さらに、駆動用バッテリ１０３の側面にコイル部を設け、板状の基材に磁石を張り付けて、当該基材をコイル部近傍に設置することで、磁石部を構成するようにしてもよい。
【００６４】
上記の実施形態では、弾性部材１４、２４として、コイルばねを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、板ばね、渦巻ばね、トーションバー、皿ばねなどの他の弾性部材であってもよい。
【００６５】
上記の実施形態では、移動体として、電気自動車１００や貨物車両２００に移動体用振動発電装置を搭載した場合について説明してきたが、本発明はこれに限られず、本発明は、搭載物に移動機構を設けることで、所定の範囲内を所定の方向に搭載物を移動可能にできる移動体であれば特に限定されず、例えば、船舶などであってもよい。移動体が船舶の場合には、例えば客室や荷室を搭載物として移動体用振動発電装置を適用するので、客室や荷室の揺れ防止の効果も期待できる。
【００６６】
また、上記の実施形態では、搭載物として電気自動車１００の駆動用バッテリ１０３を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、搭載物としては、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車の駆動用バッテリでもよく、通常の自動車のバッテリ（セルモータを回すためなどに使われる鉛バッテリ）や燃料タンクであってもよい。燃料タンクとバッテリの両方を備える自動車では、燃料タンクとバッテリの両方を搭載物として、それぞれに移動体用振動発電機を適用して発電するようにしてもよい。さらに、ここでいう自動車は、乗用車であってもよく、トラックなどの貨物車両でもよい。
【００６７】
上記の第２実施形態では、移動機構２２のガイドレールのスライダを載置台２１に接続し、載置台２１に貨物室２０３を固定して、貨物室２０３を移動機構２２によって所定方向に移動させるように構成した場合について説明したが、本発明は、これに限られず、移動機構２２のガイドレールのスライダを貨物室２０３に接続し、移動機構２２と貨物室２０３とを直接接続するようにしてもよい。この場合、油圧シリンダ２３cのピストンと弾性部材の一端とが貨物室２０３の底部に固定される。万一、風や速度の影響で、貨物室２０３の揺れが大きくなり、車両全体への振動が掛かり、操縦し難くなる場合には、貨物室２０３を固定することにより、横転などの問題が生じなくなる。
【００６８】
上記の実施形態では、車台１０１の表面１０１ａや車台２０２の表面２０２ａに対して長手方向が垂直になるように移動機構１２、２２を設け、搭載物をＺ方向に移動させるようにした場合について説明したが、本発明はこれに限られず、車台１０１の表面１０１ａや車台２０２の表面２０２ａに対して長手方向が水平になるように移動機構１２、２２を設けて、搭載物をＸ方向やＹ方向に移動させるようにしてもよい。
【００６９】
また、上記の各実施形態では、電磁誘導式又は油圧式の発電機構を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、発電方式としては圧電方式、静電誘導方式、磁歪方式を用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０、２０、４０、５０、６０、７０  移動体用振動発電機
１２、２２  移動機構
１３、２３、３３  発電機構
１００  電気自動車
１０３  駆動用バッテリ
２００、３００  貨物車両
２０３、３０３  貨物室
【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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