(57)【要約】【課題】建造物が受ける地震や風等の振動エネルギーを、簡易な設備を用いて電気エネルギーに変換することができる建造物を提供すること。【解決手段】本発明の建造物は、免震装置２０及び／又は制震装置３０と、免震装置２０及び／又は制震装置３０に装着される発電装置１０とから構成されるものである。発電装置１０は、複数個の圧電素子１１及び各圧電素子１１を吊り下げる吊り下げ部１２とから構成され、免震装置２０及び／又は制震装置３０の変形に伴って、吊り下げ部１２に吊り下げられた複数の圧電素子１１同士を互いに衝突させて発電を行うものである。【選択図】        図１
2008259354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震装置及び／又は制震装置と、
複数個の圧電素子及び各圧電素子を吊り下げる吊り下げ部とから構成され、前記免震装置及び／又は制震装置に装着されることによって、前記免震装置及び／又は制震装置の変形に伴い、前記吊り下げ部に吊り下げられた複数の圧電素子同士を互いに衝突させて発電を行う発電装置と、
を備えたことを特徴とする建造物。
【請求項２】
前記免震装置が免震ゴムであり、前記発電装置を該免震ゴムの表面に装着させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物。
【請求項３】
前記制震装置がマスダンパーであり、前記発電装置を該マスダンパーの表面に装着させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物。
【請求項４】
前記制震装置が粘弾性ダンパーであり、前記発電装置を内蔵したケースを前記粘弾性ダンパーにおける粘弾性体内部に埋設させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置及び／又は制震装置を備えた建造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震・制震機能を備えた建造物において、建造物が受ける地震や風等の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置を免震装置あるいは制震装置に装備し、発電を行うことが検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１のエネルギー変換・供給システムは、液圧シリンダ、アキュムレータ及び液圧アクチュエータとを備え、免震層に液圧シリンダを設置し、地震時に生じる免震層の振動により液圧シリンダ内の流体を加圧してアキュムレータに送って高圧の圧力流体を蓄積し、蓄積した圧力流体を液圧アクチュエータへ送り、この液圧アクチュエータを駆動させることにより発電機を稼動させて電力を供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１４３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のエネルギー変換・供給システムを建造物に適用する場合、建造物内にアキュムレータや液圧アクチュエータ等の機器を設置する必要があるため、発電設備が複雑になり、コスト高となる問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、建造物が受ける地震や風等の振動エネルギーを、簡易な設備を用いて電気エネルギーに変換することができる建造物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】
【０００７】
本発明の建造物は、免震装置及び／又は制震装置と、複数個の圧電素子及び各圧電素子を吊り下げる吊り下げ部とから構成され、前記免震装置及び／又は制震装置に装着されることによって、前記免震装置及び／又は制震装置の変形に伴い、前記吊り下げ部に吊り下げられた複数の圧電素子同士を互いに衝突させて発電を行う発電装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２の建造物は、上記請求項１において、前記免震装置が免震ゴムであり、前記発電装置を該免震ゴムの表面に装着させたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３の建造物は、上記請求項１において、前記制震装置がマスダンパーであり、前記発電装置を該マスダンパーの表面に装着させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４の建造物は、上記請求項１において、前記制震装置が粘弾性ダンパーであり、前記発電装置を内蔵したケースを前記粘弾性ダンパーにおける粘弾性体内部に埋設させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の建造物によれば、複数個の圧電素子及び各圧電素子を吊り下げる吊り下げ部とから構成される発電装置を、免震装置及び／又は制震装置に装着させ、この免震装置及び／又は制震装置の変形に伴って、吊り下げられた複数の圧電素子同士を互いに衝突させることにより発電を行う構成としたことで、複雑な設備を要することなく、簡易な設備のみで、建造物が受ける地震等の振動エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。その結果、発電装置によって得られた電力を自家発電として日常的な使用に充当することができるようになり、外部からの電力供給量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、添付図面を参照して、本発明の建造物における好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態である建造物の概略を示した正面図、図２及び図５は、本実施の形態の建造物に適用する発電装置の概念図、図３は、図２に示す発電装置が装着される免震装置を一部切欠きで示した正面図、図４は、図２に示す発電装置が装着される制震装置の正面図、図６は、図５に示す発電装置が装着される制震装置の一部を断面で示した図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態である建造物１は、例えば鉄筋コンクリート造のビルディングであり、建造物下部に基礎部２を備えて構成してある。建造物１と基礎部２との間には、柱位置に合わせて免震装置２０を介在させてある。また、建造物１の屋上部には制震装置３０が設置してある。この免震装置２０及び制震装置３０には、後述する発電装置１０が装着させてある。
【００１５】
本実施の形態において適用可能な免震装置２０としては、例えば図３に示すような免震ゴムを挙げることができる。免震ゴム２０は、２枚のフランジ２１の間にゴム２２と薄板状の金属プレート２３とを垂直方向に交互に積層した公知のものであり、地震等の揺れに対して金属プレート２３及びゴム２２が水平方向に変形することにより、地盤の揺れが建造物に伝搬されることを抑えるようにするものである。
【００１６】
また、本実施の形態において適用可能な制震装置３０としては、例えば図４に示すようなマスダンパー及び図６に示す粘弾性ダンパー等を挙げることができる。図４のマスダンパー３０は、設置面上に固定された積層ゴム３１と、積層ゴム３１の上に載置された錘３２とを備えた公知のものであり、地震や風等により建物が揺れた場合に、建造物１の振動周期に対応するように錘３２を水平移動させることによって建造物の揺れを低減させるものである。より詳細には、建物の揺れをセンサ(図示せず)が感知した場合に、モータ３３を駆動してボールねじ３４を回転させ、可動部３５を水平方向に移動させることにより、積層ゴム３１を変形させて錘３２を水平移動させるものである。また、図６の粘弾性ダンパー３０´は、粘弾性体３６と鋼板３７を層状に重ね、粘弾性体３６のせん断変形時の粘性抵抗力によって地震時の建物の揺れを低減させるものである。
【００１７】
本実施の形態においては、上記の免震装置２０及び制震装置３０の表面に、圧電素子から構成される発電装置１０を装着し、免震装置２０及び制震装置３０の変形に伴って圧電素子を変形させることにより、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電を行う。
【００１８】
図２の上図に示すように、発電装置１０は、複数個の圧電素子１１と、各圧電素子１１を吊り下げる吊り下げ部１２とから構成される。圧電素子１１は、振動や圧力等の機械的歪みを電圧に変換するものであり、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス等、公知のものを適用している。また、吊り下げ部１２は、例えば電線やケーブルから構成されるものであり、図２の上図に示すように吊り下げ部１２ごとにそれぞれ長さを異ならせてある。
【００１９】
上記構成を有する発電装置１０は、吊り下げ部１２に吊り下げられた複数の圧電素子１１を１ユニットとして、複数ユニットが建造物１の免震装置２０の表面２６及び制震装置３０の表面３６に装着されている。発電装置１０の装着箇所をより具体的に示すと、図３に示すように免震装置２０の側面２６、また、図４に示すように制震装置３０の積層ゴム３１及び錘３２の表面３６である。
【００２０】
図２の下図に示すように、地震等により免震装置２０及び制震装置３０が図のように変形すると、これに伴って、異なる長さで吊り下げられた各圧電素子１１がランダムな動きを示し、各圧電素子１１同士が相互に衝突を繰り返すことにより、衝突により生じるエネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００２１】
圧電素子１１は、変位速度が時間変化する際に電圧を発生させるという特性がある。本実施の形態における発電装置１０のように、複数の圧電素子１１を吊り下げて設置することにより、免震装置２０及び制震装置３０が変形する際に各圧電素子１０が揺動し、圧電素子１１同士が繰返し衝突することになるため、圧電素子１つあたりの発電量を向上させることが可能である。
【００２２】
圧電素子１１が変形することにより発生した交流電圧は、図２に示すように蓄電回路で整流・平滑化されて直流電圧になり、電力がバッテリーに充電されるようになっている。なお、得られた電力をバッテリーに充電せずに、瞬間的な発光による照明として活用してもよい。
【００２３】
また、図５に示すように、圧電素子１１と吊り下げ部１２を数個単位として構成した発電装置１０を、ケース１３に収納し、これを発電モジュール１００としてもよい。厚さ数ｍｍの薄型ケース１３に発電装置１０を収納することで、図６に示すように、厚さ６〜７ｍｍの粘弾性体３６の内部に発電モジュール１００を埋設することが可能となる。図６に示す粘弾性ダンパー３０´が変形した場合も、上記と同様に、粘弾性体３６に埋設されたケース１３内において吊り下げられた複数の圧電素子１１がランダムに揺動し、各圧電素子１１同士が相互に衝突を繰り返すことにより発電することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態の建造物によれば、複数個の圧電素子１１及び各圧電素子１１を吊り下げる吊り下げ部１２とから構成される発電装置１０を、免震装置２０及び／又は制震装置３０に装着させ、この免震装置２０及び／又は制震装置３０の変形に伴って、吊り下げられた複数の圧電素子１１同士を互いに衝突させることにより発電を行う構成としたことで、複雑な設備を要することなく、簡易な設備のみで、建造物が受ける地震等の振動エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。
【００２５】
また、本実施の形態の建造物によれば、発電装置１０を、複数の圧電素子１１を吊り下げ設置した構成としたことで、免震装置２０及び制震装置３０の変形に伴って、吊り下げられた圧電素子１１同士を頻繁に衝突させて繰り返し圧電素子１１を変形させることができるから、発電効率を向上させることができる。
【００２６】
また、発電装置１０によって得られた電力を自家発電として日常的な使用に充当することにより、外部からの電力供給量を削減することが可能となる。さらに、地震等の災害時には、非常照明、誘導灯や各種用途に適用することができ、安全性向上・二次災害の発生抑制、復旧促進に役立つ。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、建造物１に免震装置２０及び制震装置３０の両方を設置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、建造物１に免震装置２０、制震装置３０のいずれか一つを設置し、発電装置１０を装着させた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本実施の形態である建造物の概略を示した正面図である。
【図２】図２は、本実施の形態の建造物に適用する発電装置の概念図である。
【図３】図３は、図２に示す発電装置が装着される免震装置を一部切欠きで示した正面図である。
【図４】図４は、図２に示す発電装置が装着される制震装置の正面図である。
【図５】図５は、本実施の形態の建造物に適用する発電装置の概念図である。
【図６】図６は、図５に示す発電装置が装着される制震装置の一部を断面で示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  建造物
１０  発電装置
１１  圧電素子
１２  吊り下げ部
１３  ケース
２０  免震装置
２６  免震装置表面
３０  制震装置
３６  制震装置表面
１００  発電モジュール
【図１】
2008259354.tif 000003
【図２】
2008259354.tif 000004
【図３】
2008259354.tif 000005
【図４】
2008259354.tif 000006
【図５】
2008259354.tif 000007
【図６】
2008259354.tif 000008