(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状の磁石保持部材と、前記磁石保持部材の外周に更に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備えた振動発電装置であって、
前記磁石保持部材の一端と前記アウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、
前記磁石保持部材の他端と前記アウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、
前記アウターヨーク又は前記磁石保持部材を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定することで前記構造物の振動から発電を行うことを特徴とする振動発電装置。
【請求項２】
前記インナーヨークと前記アウターヨークとを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記磁石保持部材が可動することを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項３】
前記インナーヨークと前記磁石保持部材とを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記アウターヨークが可動することを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項４】
前記構造物が物理的に分離している第１の構造物と第２の構造物で構成され、前記アウターヨークを前記第１の構造物に固定し、前記磁石保持部材を前記第２の構造物に固定することを特徴とする請求項１に記載の振動発電装置。
【請求項５】
外周に磁石を保持する円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備えた振動発電装置であって、
前記インナーヨークの一端と前記アウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、
前記インナーヨークの他端と前記アウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、
前記インナーヨークの内周には、前記インナーヨークの径方向のぶれを防止する円筒状の支持部を設け、
前記支持部を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定し、
前記アウターヨーク又は前記インナーヨークを、前記構造物に固定することで前記構造物の振動から発電を行うことを特徴とする振動発電装置。
【請求項６】
前記アウターヨークを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記インナーヨークが可動することを特徴とする請求項５に記載の振動発電装置。
【請求項７】
前記構造物が物理的に分離している第１の構造物と第２の構造物で構成され、前記アウターヨークを前記第１の構造物に固定し、前記インナーヨークを前記第２の構造物に固定することを特徴とする請求項５に記載の振動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定することで構造物の振動から発電を行う振動発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外における発電装置としては、太陽光発電や風力発電が利用されているが、人の歩行の際に生じる圧力のエネルギー又は車や電車の走行の際に生じる振動エネルギーを利用して発電するものが提案されている。
例えば特許文献１では、板状の圧電セラミックスの両主面に電極が形成された圧電素子と、圧電素子を一方主面側から押圧する押圧部材と、圧電素子を他方主面側で支持する支持部材とを備えた発電部材を提案しており、支持部材は圧電素子の周辺部を支持し、押圧部材は圧電素子を支持部材の内側で平面状の押圧面により押圧する。従って、人が歩行する際に生じる圧力のエネルギーや車等が走行する際に生じる振動エネルギーによって、圧電セラミックスが十分に撓み、大きなひずみを得ることができるとともに、発生する電荷の相殺を少なくすることができるので、高い電力を効率よく得ることができる。
また特許文献２では、高速陸橋に固定される発電街路灯であり、表示部を支持する中空筒状の街路灯本体と、この街路灯本体の内部に配置された発電ユニットを備え、発電ユニットは、高速陸橋の振動によって表示部の電力を発電する圧電素子を有しており、街路灯本体の内壁に対して直交する向きで固定された可撓性を有する振動板を備え、この振動板の側面に圧電素子を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３７７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２は、いずれも圧電素子を利用するものであるが、耐久性の点で課題を有している。
【０００５】
そこで、本発明は、耐久性にも優れ、わずかな振動でも発電が可能な振動発電装置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記載の本発明の振動発電装置は、円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状の磁石保持部材と、前記磁石保持部材の外周に更に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備えた振動発電装置であって、前記磁石保持部材の一端と前記アウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、前記磁石保持部材の他端と前記アウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、前記アウターヨーク又は前記磁石保持部材を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定することで前記構造物の振動から発電を行うことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電装置において、前記インナーヨークと前記アウターヨークとを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記磁石保持部材が可動することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電装置において、前記インナーヨークと前記磁石保持部材とを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記アウターヨークが可動することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電装置において、前記構造物が物理的に分離している第１の構造物と第２の構造物で構成され、前記アウターヨークを前記第１の構造物に固定し、前記磁石保持部材を前記第２の構造物に固定することを特徴とする。
請求項５記載の本発明の振動発電装置は、外周に磁石を保持する円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備えた振動発電装置であって、前記インナーヨークの一端と前記アウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、前記インナーヨークの他端と前記アウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、前記インナーヨークの内周には、前記インナーヨークの径方向のぶれを防止する円筒状の支持部を設け、前記支持部を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定し、前記アウターヨーク又は前記インナーヨークを、前記構造物に固定することで前記構造物の振動から発電を行うことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の振動発電装置において、前記アウターヨークを前記構造物に固定し、前記構造物の振動によって前記インナーヨークが可動することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項５に記載の振動発電装置において、前記構造物が物理的に分離している第１の構造物と第２の構造物で構成され、前記アウターヨークを前記第１の構造物に固定し、前記インナーヨークを前記第２の構造物に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁石保持部材とアウターヨークとを支持バネで連接することで、磁石保持部材とアウターヨークとの位置調整を行いやすく、磁石保持部材を挟むように一対の支持バネで支持しているため、動作時においても磁石保持部材がインナーヨークやアウターヨークに接触することなく動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図２】本発明の他の実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図３】本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図４】本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図５】本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図６】本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図
【図７】図１から図６の実施例で用いる支持バネの平面図
【図８】本発明による振動発電装置の構造物への取付概念図
【図９】本発明による振動発電装置の構造物への取付概念図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による振動発電装置は、磁石保持部材の一端とアウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、磁石保持部材の他端とアウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、アウターヨーク又は磁石保持部材を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定することで構造物の振動から発電を行うものである。本実施の形態によれば、磁石保持部材とアウターヨークとを支持バネで連接することで、磁石保持部材とアウターヨークとの位置調整を行いやすく、磁石保持部材を挟むように一対の支持バネで支持しているため、動作時においても磁石保持部材がインナーヨークやアウターヨークに接触することなく動作させることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による振動発電装置において、インナーヨークとアウターヨークとを構造物に固定し、構造物の振動によって磁石保持部材が可動するものである。本実施の形態によれば、磁石保持部材を可動部とするために軽量化でき、微量な振動でも発電ができるとともに、コイル側を可動部とする場合と比較して高効率な発電を行うことができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による振動発電装置において、インナーヨークと磁石保持部材とを構造物に固定し、構造物の振動によってアウターヨークが可動するものである。本実施の形態によれば、コイル側を可動部とするために安定的な発電を行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による振動発電装置において、アウターヨークを第１の構造物に固定し、磁石保持部材を第２の構造物に固定するものである。本実施の形態によれば、ショックアブソーバーとして、又はショックアブソーバーとともに用いることで車両に生じる振動や衝撃を発電に利用することができる。
本発明の第５の実施の形態による振動発電装置は、インナーヨークの一端とアウターヨークの一端とを、板バネからなる第１の支持バネで連接し、インナーヨークの他端とアウターヨークの他端とを、板バネからなる第２の支持バネで連接し、インナーヨークの内周には、インナーヨークの径方向のぶれを防止する円筒状の支持部を設け、支持部を、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に固定し、アウターヨーク又はインナーヨークを、前記構造物に固定することで構造物の振動から発電を行うものである。本実施の形態によれば、インナーヨークとアウターヨークとを支持バネで連接することで、インナーヨークとアウターヨークとの位置調整を行いやすく、インナーヨークを挟むように一対の支持バネで支持しているため、動作時においてもインナーヨークがアウターヨークに接触することなく動作させることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による振動発電装置において、アウターヨークを構造物に固定し、構造物の振動によってインナーヨークが可動するものである。本実施の形態によれば、磁石保持部材を可動部とする場合と比較して加震力の大きな構造物に利用することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第５の実施の形態による振動発電装置において、アウターヨークを第１の構造物に固定し、インナーヨークを第２の構造物に固定するものである。本実施の形態によれば、ショックアブソーバーとして、又はショックアブソーバーとともに用いることで車両に生じる振動や衝撃を発電に利用することができる。
【実施例】
【００１０】
以下本発明の一実施例について図面とともに詳細に説明する。
図１は本実施例による振動発電装置の側断面概略図である。
本実施例による振動発電装置は、円筒状のインナーヨーク１０と、インナーヨーク１０の外周に所定のギャップを持って配置される円筒状の磁石保持部材２０と、磁石保持部材２０の外周に更に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨーク３０とを備えている。
インナーヨーク１０は、筒状の両端面に第１の台座１１と第２の台座１２とを有している。また、インナーヨーク１０には、第１の台座１１及び第２の台座１２とともに複数の貫通孔１３が形成され、これらの貫通孔１３には、締結ボルト１４が配置される。
磁石保持部材２０は、円筒形状の磁石ホルダー２１と、この磁石ホルダー２１によって保持される磁石２２から構成され、磁石ホルダー２１の一方の端面にはピストン可動部２３が設けられている。ピストン可動部２３には調整マス２４が設けられ、調整マス２４によってもっとも動力が取り出せる固有振動数を調整するとともに往復動作範囲を調整している。
アウターヨーク３０は、筒状の両端面に第１のスペーサー３１と第２のスペーサー３２とを有し、内周側凹部に巻き線３３を備えている。また、第１のスペーサー３１には第１の台座３４が設けられ、第２のスペーサー３２には第２の台座３５が設けられている。
磁石保持部材２０の一端とアウターヨーク３０の一端にあるスペーサー３１とは、板バネからなる第１の支持バネ４１で連接され、磁石保持部材２０の他端とアウターヨーク３０の他端にあるスペーサー３２とは、板バネからなる第２の支持バネ４２で連接されている。
【００１１】
また、アウターヨーク３０には、第１のスペーサー３１、第２のスペーサー３２、第１の台座３４、及び第２の台座３５とともに複数の貫通孔３６が形成され、これらの貫通孔３６には、締結ボルト３７が配置される。
第１の支持バネ４１及び第２の支持バネ４２は、締結ボルト３７によってアウターヨーク３０に取り付けられる。
本実施例では、インナーヨーク１０及びアウターヨーク３０をそれぞれ締結ボルト１４、３７によって構造物５０に固定し、構造物５０の振動によって磁石保持部材２０が、インナーヨーク１０及びアウターヨーク３０に対して相対的に往復動作することで発電を行うことができる。
構造物５０は、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋など、風圧、自動車や電車などの車両走行、人の歩行によって伝播した振動を受けるものである。
【００１２】
本実施例によれば、磁石保持部材２０とアウターヨーク３０とを支持バネ４１、４２で連接することで、磁石保持部材２０とアウターヨーク３０との位置調整を行いやすく、磁石保持部材２０を挟むように一対の支持バネ４１、４２で支持しているため、動作時においても磁石保持部材２０がインナーヨーク１０やアウターヨーク３０に接触することなく動作させることができる。
また本実施例によれば、磁石保持部材２０を可動部とするために軽量化でき、微量な振動でも発電ができるとともに、コイル側を可動部とする場合と比較して高効率な発電を行うことができる。
【００１３】
図２は本発明の他の実施例による振動発電装置の側断面概略図である。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、インナーヨーク１０と磁石保持部材２０とを構造物５０に固定し、構造物５０の振動によってアウターヨーク３０が可動するものである。
磁石ホルダー２１の一方の端面にはピストン固定部２５が設けられ、ピストン固定部２５は締結ボルト２６によって構造物５０に固定されている。
締結ボルト３７は、アウターヨーク３０を、第１のスペーサー３１、第２のスペーサー３２、第１の台座３４、及び第２の台座３５とともに連結するが、構造物５０には締結しない。第２の台座３５には調整マス３８が設けられ、調整マス３８によってもっとも動力が取り出せる固有振動数を調整するとともに往復動作範囲を調整している。
本実施例では、インナーヨーク１０及び磁石保持部材２０をそれぞれ締結ボルト１４、２６によって構造物５０に固定し、構造物５０の振動によってアウターヨーク３０が、インナーヨーク１０及び磁石保持部材２０に対して相対的に往復動作することで発電を行うことができる。
【００１４】
本実施例によれば、磁石保持部材２０とアウターヨーク３０とを支持バネ４１、４２で連接することで、磁石保持部材２０とアウターヨーク３０との位置調整を行いやすく、磁石保持部材２０を挟むように一対の支持バネ４１、４２で支持しているため、動作時においても磁石保持部材２０がインナーヨーク１０やアウターヨーク３０に接触することなく動作させることができる。
また、本実施例によれば、アウターヨーク３０を可動部とするために安定的な発電を行うことができる。
【００１５】
図３は本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図である。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、インナーヨーク１０及びアウターヨーク３０をそれぞれ締結ボルト１４、３７によって第１の構造物取付部５１に固定し、ピストン可動部２３を第２の構造物取付部５２に固定している。
すなわち、本実施例は、インナーヨーク１０及びアウターヨーク３０を第１の構造物取付部５１によって第１の構造物に固定し、磁石保持部材２０をピストン可動部２３及び第２の構造物取付部５２によって第２の構造物に固定するものである。
本実施例によれば、ショックアブソーバーとして、又はショックアブソーバーとともに用いることで車両に生じる振動や衝撃を発電に利用することができる。
【００１６】
図４は本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図である。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、インナーヨーク１０及びピストン可動部２３をそれぞれ締結ボルト１４、２６によって第１の構造物取付部５１に固定し、アウターヨーク３０を第２の構造物取付部５２に固定している。
すなわち、本実施例は、インナーヨーク１０及びピストン可動部２３を第１の構造物取付部５１によって第１の構造物に固定し、アウターヨーク３０を第２の構造物取付部５２によって第２の構造物に固定するものである。
本実施例によれば、ショックアブソーバーとして、又はショックアブソーバーとともに用いることで車両に生じる振動や衝撃を発電に利用することができる。
【００１７】
図５は本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図である。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による振動発電装置は、外周に磁石２２を保持する円筒状のインナーヨーク１０と、インナーヨーク１０の外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨーク３０とを備えている。
インナーヨーク１０は、筒状の外周に凹部を形成して、この凹部に磁石２２を保持している。また、インナーヨーク１０は、締結部１５を備え、この締結部１５の両端で、板バネからなる第１の支持バネ４１、第２の支持バネ４２に固定している。インナーヨーク１０の内周には、インナーヨーク１０の径方向のぶれを防止する円筒状の支持部１６が設けられている。締結部１５の一方の端面には可動部２７が設けられている。
また、第１の支持バネ４１及び第２の支持バネ４２は、締結ボルト３７によってアウターヨーク３０に取り付けられる。
【００１８】
本実施例によれば、インナーヨーク１０とアウターヨーク３０とを支持バネ４１、４２で連接することで、インナーヨーク１０とアウターヨーク３０との位置調整を行いやすく、インナーヨーク１０を挟むように一対の支持バネ４１、４２で支持しているため、動作時においてもインナーヨーク１０がアウターヨーク３０に接触することなく動作させることができる。
本実施例では、アウターヨーク３０を構造物５０に固定し、構造物５０の振動によってインナーヨーク１０がアウターヨーク３０に対して相対的に往復動作することで発電を行うことができる。
本実施例によれば、図１に示す磁石保持部材２０を可動部とする場合と比較して加震力の大きな構造物に利用することができる。
【００１９】
図６は本発明の更に他の実施例による振動発電装置の側断面概略図である。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、インナーヨーク１０を締結部２７によって第１の構造物取付部５１に固定し、アウターヨーク３０を第２の構造物取付部５２に固定している。
すなわち、本実施例は、インナーヨーク１０を第１の構造物取付部５１によって第１の構造物に固定し、アウターヨーク３０を第２の構造物取付部５２によって第２の構造物に固定するものである。
本実施例によれば、ショックアブソーバーとして、又はショックアブソーバーとともに用いることで車両に生じる振動や衝撃を発電に利用することができる。
【００２０】
図７は図１から図６の実施例で用いる支持バネの平面図である。
支持バネ４１、４２は、平面形状が略Ｃ字状に形成された２つの部材で構成され、２つの部材は互いに位相を１８０℃異ならせて配置され、それぞれの部材の外周側端部には締結ボルト３７が配置され、部材の内周側端部には磁石保持部材２０又は締結部１５が配置される。
【００２１】
図８及び図９は、本発明による振動発電装置の構造物への取付概念図である。
図８は、例えば看板のような構造物５０を示しており、さほど高くない構造物５０に本発明の振動発電装置Ａを設置した場合を示している。
図８に示す構造物５０では、風力などの加振力によって上端に揺れが生じる。従って、振動発電装置Ａを、構造物の上端に設置することで、構造物５０の揺れを発電に利用することができる。
図９は、柱状の構造物５０で、高い構造物５０に本発明の振動発電装置Ａを設置した場合を示している。
図９に示す構造物５０では、車両などの振動伝播によって揺れが生じるが、高い構造物５０にあっては、共振点を設けている。従って、振動発電装置Ａは、構造物５０の共振点を考慮して、曲がりの大きな位置に設置することで、構造物５０の揺れを発電に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、壁面、道路標識、車体、又は鉄橋などの構造物に取り付けて、車や電車の走行の際に生じる振動や風力による揺れを利用して発電を行うことができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  インナーヨーク
２０  磁石保持部材
２２  磁石
３０  アウターヨーク
３３  巻き線
４１  第１の支持バネ
４２  第２の支持バネ
５０  構造物
【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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