(57)【要約】【課題】振動源と設置対象部との間の振動エネルギーを、有効に利用できるようにする。【解決手段】設置対象部上に設置される振動源への取付部となる第一取付部６と、設置対象部への取付部となる第二取付部７とを、支持本体１に設け、支持本体１に振動源と設置対象部間の防振を図る防振部Ｗを設けてある振動源支持装置において、支持本体１に、振動源と設置対象部との間の振動から発電する発電機構Ｈを設けてある。【選択図】　　　　図２
2004100840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置対象部上に設置される振動源への取付部となる第一取付部と、前記設置対象部への取付部となる第二取付部とを、支持本体に設け、前記支持本体に前記振動源と設置対象部間の防振を図る防振部を設けてある振動源支持装置であって、
前記支持本体に、前記振動源と設置対象部との間の振動から発電する発電機構を設けてある振動源支持装置。
【請求項２】
前記発電機構は、圧電素子である請求項１に記載の振動源支持装置。
【請求項３】
前記発電機構は、前記支持本体での前記第一取付部側に設けてある請求項１に記載の振動源支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設置対象部上に設置される振動源（例えば、空調装置の室外機等の振動を発生する機器や、建造物）への取付部となる第一取付部と、前記設置対象部への取付部となる第二取付部とを、支持本体に設け、前記支持本体に前記振動源と設置対象部間の防振を図る防振部を設けてある振動源支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動源支持装置としては、図７に示すように、支持本体３０をコイルスプリングで構成したものがあり、コイルスプリング１０の両端部を、それぞれ第一取付部３１と第二取付部３２とに形成してあった（例えば、特許文献１参照）。そして、設置対象部Ｋに対して第二取付部３２を取り付けると共に、第一取付部３１に振動源Ｍを取り付けた状態に設置するものであった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２４８８９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の振動源支持装置によれば、振動源と設置対象部との間の相対的な振動を、前記コイルスプリングの弾性変形によって吸収し、伝わり難くするものであるが、その作用のみを叶えているだけで、前記振動のエネルギーは、有効には利用されていたなかった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、振動源と設置対象部との間の振動エネルギーを、有効に利用することが可能な振動源支持装置を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、設置対象部上に設置される振動源への取付部となる第一取付部と、前記設置対象部への取付部となる第二取付部とを、支持本体に設け、前記支持本体に前記振動源と設置対象部間の防振を図る防振部を設けてある振動源支持装置において、前記支持本体に、前記振動源と設置対象部との間の振動から発電する発電機構を設けてあるところにある。
【０００７】
請求項１の発明の特徴構成によれば、第二取付部を設置対象部に取り付けると共に第一取付部を振動源に取り付けることで、支持本体の防振部で振動源と設置対象部間の振動伝達を緩和することができる一方、前記発電機構によって、前記振動をもとに発電することが可能となる。
従って、従来のように、単純に振動源と設置対象部間に生じる振動を吸収するということの他に、その振動エネルギーを電気という形で取り出して、有効に利用することが可能となる。
そして、前記発電機構によって振動エネルギーを電気エネルギーに変換するに伴って、本来の防振部に作用する振動エネルギーを低減することが可能となり、防振部の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成は、前記発電機構は、圧電素子であるところにある。
【０００９】
請求項２の発明の特徴構成によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、例えば、厚みの薄い圧電体を多数重ね合わせて圧電素子を構成することで、全体とした発電効率の向上を図ることが簡単に実施できる。
また、多数の圧電体を組み合わせて圧電素子を構成することができるから、各圧電体の数や形状を任意に設定し易くなり、圧電素子全体とした制作上の形状の自由性が向上し、設置対象部の状況に合わせた形状の振動源支持装置を形成することが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成は、前記発電機構は、前記支持本体での前記第一取付部側に設けてあるところにある。
【００１１】
請求項３の発明の特徴構成によれば、請求項１又は２の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、支持本体での第一取付部側に発電機構を設けてあることによって、当該振動源からの振動を、前記発電機構によって近い位置で受け止めることができ、エネルギー減衰の少ない状態での発電が可能となる。従って、より効率のよい発電を叶えることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【００１３】
図１は、本発明の振動源支持装置の一実施形態品である防振装置Ｓを複数使用してボイラー等の設備機器（振動源に相当）Ｍを、床の一部分に形成された基礎（設置対象部に相当）Ｋ上に支持してある状況を示すものである。
【００１４】
前記設備機器Ｍは、上述のように、例えば、ボイラーや、空調機器等のような機器で構成してあり、駆動させるに伴って継続的に振動が発生するが、この振動が床側にまともに伝わるのを緩和するために、前記防振装置Ｓを介して支持してある。この防振装置Ｓについては、以下にその二つの実施形態を挙げて説明する。尚、両実施形態を通して共通する事項に関しては、第二実施形態での説明を割愛する。
【００１５】
〔第一実施形態〕
前記防振装置Ｓは、図２に示すような円柱形状の支持本体１で構成してある。この支持本体１は、上下端部に円盤形状の座金２、それら一対の座金２間に、円盤形状の複数の防振ゴム（防振部Ｗに相当）３と、円盤形状の複数の圧電セラミックス（発電機構Ｈの一例）４と、複数の金属円盤５とを積層させて、それぞれを接着一体化して構成してある。
【００１６】
そして、上端部の座金２の上面には、前記設備機器Ｍへの取付部となる第一ボルト（第一取付部に相当）６が、また、下端部の座金２の下面には、前記基礎Ｋへの取付部となる第二ボルト（第二取付部に相当）７がそれぞれ固着してある。これらのボルト６，７を前記設備機器Ｍや基礎Ｋに備えた雌ねじ部に螺合させたり、又は、ボルト６，７に螺合させた一対のナットで前記設備機器Ｍや基礎Ｋの被取付部を挟持することで、夫々への取り付けができるように構成されている。
【００１７】
前記防振ゴム３は、天然ゴムや合成ゴム等さまざまなものを採用することができ、弾性変形が自在で、前記設備機器Ｍと基礎Ｋとの間に作用する振動を、弾性変形によって吸収すべく構成されている。
また、複数の防振ゴム３は、図に示すように、前記上端部の座金２とその下方に隣接する圧電セラミックス４との間、及び、下端部の座金２とその上方に隣接する圧電セラミックス４との間、及び、積層させてある各金属円盤５の上下面に各別に設けてある。
【００１８】
前記圧電セラミックス４は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３　（チタン酸ジルコン酸鉛）等のような組成の原料粉末を押し固めて成形したものを高温（一般的には１０００℃以上）で焼成した後、分極処理して形成してあり、前記設備機器Ｍと基礎Ｋとの間に作用する振動で発電するように構成してある。
実用的な圧電セラミックス４の多くは、一般組成式が（Ａ）（Ｂ）Ｏ３　で示されるペロブスカイト型結晶構造をしている強誘電体であり、代表的なものとして、上述のチタン酸ジルコン酸鉛（所謂ＰＺＴ）が挙げられる。
この結晶はキュリー点以上（常誘電相）においては立方格子を形成し、（Ａ）イオンは頂点に、Ｏ（酸素）イオンは面心に、（Ｂ）イオンは結晶心にある構造をしている。また、キュリー点以下（強誘電相）では、正方格子を形成し（Ｂ）イオンがＯ（酸素）イオンのいずれかに接近した位置をしめ、（Ｂ）イオンの変位により双極子能率を生じ、自発分極の主な原因となる構造をしている。
圧電セラミックス４は、上述した組成をもつ強誘電体微結晶の集合体で一般に１〜５μｍ程度の結晶粒から構成されており、このような結晶体における自発分極の方向は、各結晶粒ごと自然発生的にあらゆる方向を向いている。
この状態では、外部から微小電界を加えても各結晶粒ごとの圧電効果が相互に打ち消し合いセラミックスとしては歪の発生すなわち正圧電効果は現れない。従って、圧電性を持たせるためには、このような強誘電体セラミックスに強い直流電界を加えて、自発分極の方向を揃える必要があり、この操作を分極と言う。このようにして、分極された強誘電体セラミックスは、電界を取り除いてもこの状態はほぼそのまま保たれる。
よって、圧電セラミックス４に外力が作用するに伴って圧電効果が発揮され発電するものである。
【００１９】
本実施形態においては、図２に示すように、前記圧電セラミックス４は、厚み寸法が数ｍｍの円盤を二枚重ねにしたものを一つの単位として使用し、それらの複数単位を、前記金属円板５、防振ゴム３を介して積層する形に構成してある。
そして、各圧電セラミックス４には夫々電極４ａが設けてあり、設備機器Ｍの振動に伴って圧縮力やせん断力等の外力が両座金２から圧電セラミックス４に作用すると、前記電極４ａから整流器８を経由して蓄電池９に電気が蓄電される。
【００２０】
本実施形態の防振装置によれば、支持本体１の防振ゴム３で設備機器Ｍと基礎Ｋ間の振動伝達を緩和することができる一方、前記圧電セラミックス４によって、前記振動をもとに発電することが可能となる。
従って、単純に設備機器Ｍと基礎Ｋ間に生じる振動を吸収するということの他に、その振動エネルギーを電気という形で取り出して、有効に利用することが可能となる。更には、圧電セラミックス４によって振動エネルギーを電気エネルギーに変換するに伴って、本来の防振ゴム３に作用する振動エネルギーを低減することが可能となり、防振ゴム３の耐久性の向上を図ることも可能となる。
また、厚みの薄い圧電セラミックス４の積層枚数や、平面形状は自由に選択できるから、多数枚の圧電セラミックス４を重ね合わせて圧電素子を構成することで、全体とした発電効率の向上を図ることが簡単に実施できたり、また、各圧電セラミックス４の形状を設置環境に合わせて任意に設定する等、制作上の自由性の向上を図ることが可能となる。
【００２１】
〔第二実施形態〕
前記防振装置Ｓは、図３、図４に示すような柱形状の支持本体１で構成してある。この支持本体１は、主要部にコイルスプリング１０を備えて構成された防振部Ｗと、その防振部Ｗの上端部にゴム製の保持層１１内に多数の圧電セラミックス１２を備えて構成された発電機構Ｈとを一体に備えて構成してある。
【００２２】
前記防振部Ｗは、下端部に備えたゴム製のベース１３と、そのベース１３上に一体化された前記コイルスプリング１０とで構成してあり、設備機器Ｍからの振動を、防振部Ｗの弾性変形によって吸収して、基礎Ｋに伝わり難くすることができる。
【００２３】
前記発電機構Ｈは、上述の通り、多数の縦孔１４が形成されたゴム製の保持層１１を設けると共に、それら各縦孔１４内にそれぞれ積層状態に設置された円盤形状の複数の圧電セラミックス１２を設け、圧電セラミックス群の上下面に導通状態に固定された電極板１５を設けて構成してある。また、上方の電極板１５の上面、及び、下方の電極板１５の下面にはそれぞれゴム製の板が一体的に設けてある。
前記電極板１５は、前記第一実施形態の場合の電極４ａと同様に、整流器８、蓄電池９が電気的に接続してある。
【００２４】
前記保持層１１、ベース１３等に使用しているゴムは、天然ゴムや合成ゴム等さまざまなものを採用することができる。また、コイルスプリング１０は、金属や合成樹脂で形成することができ、弾性変形が自在で、前記設備機器Ｍと基礎Ｋとの間に作用する振動を、弾性変形によって吸収すべく構成されている。
尚、支持本体１上端部のゴムは、設備機器Ｍに接着等の手段によって取り付けることができ第一取付部６の役目を果たしている。また、ベース１３は、基礎Ｋに接着等の手段によって取り付けることができ第二取付部７の役目を果たしている。
【００２５】
本実施形態で説明した防振装置Ｓによれば、第一実施形態の防振装置Ｓと同様の作用効果を叶えることができると共に、前記発電機構Ｈが、前記支持本体１での前記第一取付部６側に設けてあるから、前記設備機器Ｍからの振動を、前記発電機構Ｈによっに近い位置で受け止めることができ、エネルギー減衰の少ない状態での発電が可能となる。従って、より効率のよい発電を叶えることが可能となる。
【００２６】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００２７】
〈１〉　発電機構Ｈは、先の実施形態で説明したチタン酸ジルコン酸鉛から構成された圧電セラミックスに限るものではなく、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３　）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３　）、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３　に少量のＬａを添加して得られるチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３　）等であってもよい。
それらを総称して発電機構という。
〈２〉　振動源Ｍは、先の実施形態で説明したボイラー等の設備機器に限るものではなく、例えば、エアコン室外機や、チラー等の設備機器、及び、他の機器や、水槽や建物等の建造物を含めて振動源として挙げることができる。それらを総称して振動源という。
尚、振動そのものは、振動源に備えた駆動部分の運転によって発生するものの他、例えば、上述の建造物のように地震や風による揺れで振動が発生する場合もあり、振動源Ｍとは、この様な能動的な振動、受動的な振動をも含めた振動を発するものを意味する。
また、前述の圧電セラミックス４（又は１２）の積層体１６を、図５に示すように、建物の屋上等に設置して制震に利用される水槽１７の上壁１７ａ内面に固着しておけば、地震や風によって建物が揺れるに伴って、水槽１７内の水が移動し、前記積層体１６の下面に衝撃力を加えることで発電させることも可能である。この場合、積層体１６の下端部に、図に示すように、水の揚力を受けて上昇する加振部材１６ａを上下移動自在に設けて構成してあれば、水槽１７内の水の移動に伴って前記加振部材１６ａが上昇し、積層体１６の下面に激突するから、水の振動エネルギーを積層体１６に集中的に作用させることができ、効率よく発電エネルギーに変換することができる。
〈３〉　前記第一取付部や第二取付部は、先の実施形態で説明したボルトに限るものではなく、例えば、接着材を塗布する手段によって形成することも可能で、要するに、振動源Ｍ、及び、設置対象部Ｋへの取付部となるものであればよい。また、図６に示すように、上フレーム１８と下フレーム１９とを設け、それらのフレーム間に複数の防振装置を介在させた防振台の形態の振動源支持装置を構成するものであってもよく、この場合は、上フレーム１８が第一取付部となり、下フレーム１９が第二取付部となる。
【００２８】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】防振装置の取付状況を示す側面図
【図２】第一実施形態の防振装置を示す分解斜視図
【図３】第二実施形態の防振装置を示す側面視断面図
【図４】第二実施形態の防振装置を示す分解斜視図
【図５】別実施形態の圧電セラミックスの設置状況を示す側面視断面図
【図６】別実施形態の防振装置の設置状況を示す要部側面図
【図７】従来の振動源支持装置を示す側面視断面図
【符号の説明】
１　　　支持本体
６　　　第一取付部
７　　　第二取付部
Ｈ　　　発電機構
Ｋ　　　設置対象部
Ｍ　　　振動源
Ｗ　　　防振部
【図１】
2004100840.tif 000003
【図２】
2004100840.tif 000004
【図３】
2004100840.tif 000005
【図４】
2004100840.tif 000006
【図５】
2004100840.tif 000007
【図６】
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【図７】
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