(57)【要約】 【課題】  自然の力または人為的な力を効率よく利用して電気エネルギーを得ることができる発電装置を提供する。【解決手段】  発電装置１は、構造物２たる掲揚台５およびポール６と、構造物２を支持する発電ユニット３を具備する。発電ユニット３は、屈曲によって発電する複数のユニモルフ素子１１と、複数のユニモルフ素子１１を可動に保持する保持部材１２と、ユニモルフ素子１１間に変位自在に配置されたガイド部材１３と、複数のガイド部材１３を連結保持する連結部材１４とを具備する。ポール６に掲揚された旗８に風力が作用すると、ポール６を傾倒させる力が連結部材１４を変位させ、ガイド部材１３がユニモルフ素子１１を屈曲させる。これによりユニモルフ素子１１が発電し、電気エネルギーが得られる。【選択図】  図５
2005354765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の構造物と、
前記構造物を支持し、前記構造物に自然の力または人為的な力が作用することによって前記構造物を支持するための力が変化した際に、その力の変化を利用して発電する発電ユニットと、
を具備することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
風力を受ける受風体と、
前記受風体を保持する架線と、
前記架線を支持し、前記受風体に風力が作用することによって前記架線に掛かる力が変化した際に、その力の変化を利用して発電する発電ユニットと、
を具備することを特徴とする発電装置。
【請求項３】
前記発電ユニットは、
略矩形形状を有し、屈曲することによって発電する複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子がその厚み方向に一定の間隔で配置されるように、その長手方向端部を可動に保持する保持部材と、
少なくとも隣接する前記圧電素子の間に前記圧電素子の厚み方向に変位自在に配置された複数のガイド部材と、
前記複数のガイド部材を連結保持する連結部材と、
を具備し、
前記連結部材に作用する力が変化して前記連結部材が前記ガイド部材を変位させることにより、前記ガイド部材が前記圧電素子を屈曲させて発電させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記ガイド部材は、前記圧電素子が全体的に一定の曲率で屈曲するように、前記圧電素子に面接触することを特徴とする請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記発電ユニットは、油圧シリンダと、アキュームレータと、油圧モータと、前記油圧モータに掛かる油圧を調整する圧力調整弁と、前記油圧モータの回転駆動によって発電する発電機と、を具備し、
前記油圧シリンダに作用する力を前記アキュームレータに蓄積させ、前記圧力調整弁を通して前記アキュームレータから引き出された油圧で前記油圧モータを回転させることにより、前記発電機を駆動して電気エネルギーを得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然の力または人為的な力を利用した発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンなエネルギーを用いた発電方法として、風力発電等の自然力を利用した発電方法が注目されている。例えば、一般的な風力発電装置としては、プロペラを風力で回転させてモータを回し、電磁誘導により発電するものが実用化されている。しかし、これらは装置が大型であってコストが高いことや、設置場所が制限されること、また、所定の設置間隔を取らなければ発電効率が低下する等の問題がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、風力または渦流を受けて揺動する受風体と、この受風体の動きを電気等のエネルギーに変換するトランスジューサと、を具備する発電装置が開示されており、具体的には、樹木や街路樹が風を受けて揺れた際に圧電素子に力が加えられて、圧電素子に電気を発生させる発電装置が示されている。ここで、特許文献１では、樹木の幹の側面近傍に圧電素子が配置されている。
【０００４】
しかしながら、樹木の揺動は枝葉の部分で大きく、幹の部分では少ないために、かなり強い風が吹かなければ幹は揺れず、発電装置の稼働率は高いとは考え難い。また、特許文献１の図２に示されているように、樹木の周囲に支持体を設けることで、外観や街の景観が損なわれるおそれがある。
【特許文献１】特開平５−６４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、自然の力または人為的な力を効率よく利用して電気エネルギーを得ることができる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】
すなわち、本発明の第１の観点によれば、所定の構造物と、
前記構造物を支持し、前記構造物に自然の力または人為的な力が作用することによって前記構造物を支持するための力が変化した際に、その力の変化を利用して発電する発電ユニットと、
を具備することを特徴とする発電装置、が提供される。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、風力を受ける受風体と、
前記受風体を保持する架線と、
前記架線を支持し、前記受風体に風力が作用することによって前記架線に掛かる力が変化した際に、その力の変化を利用して発電する発電ユニットと、
を具備することを特徴とする発電装置、が提供される。
【０００８】
このような発電装置において、発電ユニットとしては、略矩形形状を有し、屈曲することによって発電する複数の圧電素子と、これら複数の圧電素子がその厚み方向に一定の間隔で配置されるように、その長手方向端部を可動に保持する保持部材と、少なくとも隣接する圧電素子の間に圧電素子の厚み方向に変位自在に配置された複数のガイド部材と、これら複数のガイド部材を連結保持する連結部材とを具備する構成を有するものを用いることが好ましい。この発電ユニットでは、連結部材に作用する力が変化して連結部材がガイド部材を変位させることにより、ガイド部材が圧電素子を屈曲させて発電させる。ここで、ガイド部材としては、圧電素子が全体的に一定の曲率で屈曲するように圧電素子に面接触する構造体を用いることが好ましい。
【０００９】
また、発電ユニットとしては、油圧シリンダと、アキュームレータと、油圧モータと、油圧モータに掛かる油圧を調整する圧力調整弁と、油圧モータの回転駆動によって発電する発電機とを具備し、油圧シリンダに作用する力をアキュームレータに蓄積させ、圧力調整弁を通してアキュームレータから引き出された油圧で油圧モータを回転させることにより発電機を駆動する構成のものも、好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構造物に生ずる揺動や振動によって力が発生する部分に発電装置が配置されているために、この力を有効に利用することができる。これにより、稼動率が高められ、発電効率も高められる。また、本発明の発電装置は、発電ユニットを地中に埋設すること等できるために、外観や景観を損なうことなく、配置することができる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態である発電装置１の概略構成を示す説明図である。発電装置１は、構造物２と、構造物２を支持する機能を備えた発電ユニット３から構成されている。
【００１２】
図１では、構造物２として、公共施設等に設けられることの多い、国旗等の掲揚台５およびポール６から構成されるものを示している。掲揚台５の形状が直方体である場合には、例えば、その下面角部の４点に発電ユニット３が取り付けられ、掲揚台５の形状が円盤状（または円柱状）である場合には、これに内接する正方形の角部にあたる位置等に発電ユニット３を取り付けることができる。
【００１３】
発電ユニット３として、ここでは圧電素子を用いて発電を行うものを示すこととする。この発電ユニット３は防水ハウジング（図示せず）に固定収容され、さらにこの防水ハウジングは、例えば、地中に埋設されたコンクリート製のアンカー４に固定される。こうして、掲揚台５は安定して地表に配設されて、ポール６を支持している。
【００１４】
図２に発電ユニット３の概略構造を示す断面図を示し、図３に発電ユニット３の概略平面図を示す。発電ユニット３は、略矩形形状を有する複数のユニモルフ素子１１と、これら複数のユニモルフ素子１１がその厚み方向（Ｚ方向とする）に一定の間隔で配置されるように、その長手方向（Ｘ方向とする）の端部を可動に保持する保持部材１２と、各ユニモルフ素子１１を挟むように配置された複数のガイド部材１３と、これら複数のガイド部材１３を連結して保持する連結部材１４と、を備えている。なお、Ｚ方向はポール６の長手方向と一致する。
【００１５】
図２に示されるように、ユニモルフ素子１１は、公知の通り、表裏面に電極（図示せず）が形成され、厚み方向に分極された平板状の圧電セラミック板２２が補強板２１に貼り付けられた構造を有する。ユニモルフ素子１１の長手方向端にはそれぞれ、補強板２１と噛み合わせるための切り口が形成された棒状部材２３が取り付けられている。なお、ユニモルフ素子１１は、補強板２１の片面に２枚以上の圧電セラミック板２２がＹ方向に並べて貼り付けられた構成であってもよい。
【００１６】
図４に発電ユニット３に設けられた複数のユニモルフ素子１１からの集電を行うための集電回路９０の構成を示す説明図を示す。集電回路９０は、所謂、整流ブリッジ回路９１を並列に接続した構成を有する。発電ユニット３では、後述するように、ユニモルフ素子１１を屈曲変位させることによって電圧を発生させる。ユニモルフ素子１１で発生する電圧の正負は屈曲する向きによって変わるために、集電回路９０は、各ユニモルフ素子１１の屈曲のタイミングの微小なずれによって集電の際に正の電圧が負の電圧によって打ち消されることを抑制して、集電を行う。集電回路９０を通して出力される電気エネルギーは、電力消費負荷に直接供給され、またはコンデンサや二次電池を備えた充電装置に送られてコンデンサ等に蓄えられる。図２および図３では集電回路９０の図示を省略している。
【００１７】
なお、複数のユニモルフ素子１１の変形（屈曲）の同期がかなりの程度で取れている場合には、集電回路として、各ユニモルフ素子からの出力を整流前に合流させ、その後に整流ブリッジ回路を通して整流する構成としてもよい。これにより整流ブリッジ回路は１個で足り、集電回路の構成を簡単にすることができる。
【００１８】
保持部材１２のＸ方向側壁の内側には、Ｚ方向に一定の間隔でＹ方向に延在する溝２５が形成されており、これらの溝２５にユニモルフ素子１１の両端に設けられた棒状部材２３が可動に嵌め込まれている。
【００１９】
ガイド部材１３は略棒状の形状を有し、その長さ方向がＹ方向（紙面に垂直な方向）に一致するように配置されている。また、ガイド部材１３は、Ｘ方向においては、ユニモルフ素子１１の長手方向両端から実質的に同じ距離だけ内側に２つ並べて配置されている。また、連結部材１４は、複数のガイド部材１３をそのＹ方向端で保持する縦連結部材１４ｃと、縦連結部材１４ｃをＺ方向端で連結保持する横連結部材１４ｂと、横連結部材１４ｂに設けられ、Ｚ方向に延在する突起部材１４ａと、を備えている。このような構成により、連結部材１４にＺ方向の力が作用してＺ方向に変位すると、全てのガイド部材１３もまたＺ方向に変位する。
【００２０】
ガイド部材１３は、ユニモルフ素子１１の上下に配置されたガイド部材１３がユニモルフ素子１１を締め付けることによって圧電セラミック板２２を破損することのないように、かつ、連結部材１４がＺ方向に変位した際にそれが小さな変位であってもユニモルフ素子１１に接してユニモルフ素子１１を屈曲させることができるように、その形状を設計することが好ましい。例えば、ガイド部材１３の直径は、隣接する２つのユニモルフ素子１１間の間隔よりも僅かに短くすることが好ましい。
【００２１】
突起部材１４ａを挿通させる変位制御部材１５が、保持部材１２のＺ方向の上下において、保持部材１２に固定されている。この変位制御部材１５によって、連結部材１４のＸ方向とＹ方向へのずれが防止され、連結部材１４がＺ方向にのみ変位することができるようになっている。また、連結部材１４のＺ方向端を構成する横連結部材１４ｂが変位制御部材１５に接することによって、連結部材１４を一定以上に変位させることができなくなっている。つまり、変位制御部材１５が連結部材１４のＺ方向変位におけるストッパの役割を担っており、ユニモルフ素子１１を過度に屈曲させて破壊に至らしめることはない。
【００２２】
上述の通りに構成された発電ユニット３の防水ハウジングへの固定は、保持部材１２を防水ハウジングに固定することにより行われる。また、連結部材１４の一部である突起部材１４ａは、直接的に（または間接的に）掲揚台５に固定される。こうして、連結部材１４およびガイド部材１３を介して、複数のユニモルフ素子１１が掲揚台５およびポール６を支持した状態となる。換言すれば、ユニモルフ素子１１には、通常状態で、掲揚台５およびポール６を支持する強度が必要とされる。また当然に、保持部材１２とガイド部材１３と連結部材１４には、このような状態を維持するための機械的強度が必要とされる。
【００２３】
そのため、ユニモルフ素子１１については、補強板２１の材質、厚さを、ユニモルフ素子１１の総数を考慮して設定する。補強板２１としては、一般的には樹脂基板や金属箔、金属板等の種々のバネ性を有する材料を用いることができるが、例えば、公共施設等に設けられる大型の掲揚台５を少数の発電ユニット３で掲揚台５を支持する場合には、補強板２１として所定の強度を有する金属板が好適に用いられる。また、ユニモルフ素子１１に直接に接して屈曲させるガイド部材１３としては、ユニモルフ素子１１を屈曲させるために大きな力が必要な場合には、機械的強度に優れたエンジニアリングセラミックスやステンレス等の金属材料が好適に用いられる。
【００２４】
ユニモルフ素子１１が屈曲する際には、溝２５を形成している保持部材１２の突起部分に、棒状部材２３から一定の力が加わる。このために、このような力が加えられた際に変形を起こさないような機械的強度が、これら突起部分のみでなく保持部材１２全体に求められる。このような観点および溝２５を形成するための加工または成形が容易である観点から、保持部材１２にはステンレス、アルミニウム合金等の各種金属材料が好適に用いられる。連結部材１４には、保持部材１２と同等の材料を用いることができる。
【００２５】
なお、保持部材１２に金属材料を用い、かつ、ユニモルフ素子１１を構成する補強板２１にも金属材料を用いた場合において、この補強板２１をアース電極として用いる場合には、棒状部材２３に金属材料を用いることにより、保持部材１２をアース電極として用いることができる。一方、保持部材１２に金属材料を用いても、保持部材１２を電極として用いない場合には、棒状部材２３として、機械的強度が大きく、かつ、絶縁性を有するセラミックス材料（例えば、アルミナ、ジルコニア、ムライト等）を用いることができる。
【００２６】
次に、発電装置１における発電態様について説明する。図５に旗８がポール６に掲揚され、風力を受けた状態を示す。図５では、左側に配置されている発電ユニットを符号３ａで、右側に配置されている発電ユニットを符号３ｂで示している。また、図６（ａ）に発電ユニット３ａにおけるユニモルフ素子１１の屈曲状態を示す説明図を、図６（ｂ）に発電ユニット３ｂにおけるユニモルフ素子１１の屈曲状態を示す説明図を、それぞれ示す。
【００２７】
この図５に示されるように、旗８が風力を受けると、ポール６を倒そうとする力がポール６に作用し、掲揚台５が傾く。図５では、掲揚台５等の傾きを極端に示しているが、例えば、ポール６の高さが十数ｍあったとしても、掲揚台５の傾きはその端部が発電ユニット３を構成する連結部材１４の変位限界を超えることはなく、強風等によりポール６等に過大な力が作用したとしても、前述したように、連結部材１４のＺ方向変位量は変位制御部材１５によって制限されているために、ポール６が倒れることはない。
【００２８】
図５に示したように掲揚台５が傾いた場合、発電ユニット３ａにはＺ方向下向きに力が掛かり、この力によって連結部材１４が下向きに変位すると、ガイド部材１３もまた連結部材１４と同じ長さだけ下向きに変位する。これにより図６（ａ）に示すように、ユニモルフ素子１１は下に凸となるように長手方向両端およびＸ方向に並んだ２個のガイド部材１３によって４点で支持されて屈曲し、発電する。なお、このようにガイド部材１３がユニモルフ素子１１に接してユニモルフ素子１１を屈曲させようとすると、ユニモルフ素子１１のＸ方向端はそれぞれ可動であるから、棒状部材２３が溝２５内でＸ方向に滑りながら、ユニモルフ素子１１のＸ方向端は溝２５内で支持された状態に維持される。
【００２９】
一方、発電ユニット３ｂにはＺ方向上向きに力が掛かるために、連結部材１４が上向きに変位すると、ガイド部材１３もまた連結部材１４と同じ長さだけ上向きに変位する。これにより図６（ｂ）に示すように、ユニモルフ素子１１は上に凸となるように屈曲し、発電する。こうして得られた電気エネルギーが電力消費負荷や充電装置に供給される。
【００３０】
このように発電装置１では、構造物２に自然の力が作用することによって構造物２を支持するための力が変化した際に、その力の変化を利用して発電が行われる。発電ユニット３は、ユニモルフ素子１１がＺ方向に所定間隔で並べられた集積構造を有しているために、コンパクトでありながら大きな電気エネルギーを得ることができる。また、発電ユニット３が地中に埋設されているために、掲揚台５の外観を損なうことがない。さらに、ユニモルフ素子１１は４点で支持されて曲げられるために、圧電セラミック板２２を全体的に均一に曲げることができるので、これにより１つのユニモルフ素子１１から大きな電気エネルギーを得ることができる。さらにまた、ユニモルフ素子１１での応力集中の発生が抑制されるために、ユニモルフ素子１１を長寿命化させることができる。
【００３１】
発電装置１に関する上記説明においては、ユニモルフ素子１１が構造物２を直接に支持する発電ユニット３を取り上げたが、図７の概略断面図に示す別の発電ユニット３′のように、保持部材１２および連結部材１４が構造物２を支持し、かつ、構造物２の傾斜限界を定める構造としてもよい。
【００３２】
すなわち、図７に示す状態から明らかなように、発電ユニット３′では、連結部材１４にＺ方向下側に力が加えられている場合（つまり、構造物２を鉛直に支持している状態に等しい）には、Ｚ方向上側の横連結部材１４ｂは保持部材１２のＺ方向上端部に接し、かつ、Ｚ方向下側の横連結部材１４ｂは保持部材１２のＺ方向下側に設けられた変位制御部材１５に接した状態となって、構造物２を支持する。
【００３３】
そして、構造物２が傾いた場合には、連結部材１４は図７に示した状態からＺ方向上側へしか変位できないので、Ｚ方向上側の横連結部材１４ｂは保持部材１２のＺ方向上側に設けられた変位制御部材１５に接し、かつ、Ｚ方向下側の横連結部材１４ｂは保持部材１２のＺ方向下端部に接した状態となって、構造物２の傾斜を制限する。このとき、ガイド部材１３がユニモルフ素子１１を上に凸の状態（図６（ｂ）に示す状態と同じ）に屈曲させる。
【００３４】
このような発電ユニット３′では、ユニモルフ素子１１を構成する補強板２１として、例えば、樹脂基板や厚みの薄い金属箔が用いられ、小さい力で屈曲する構造を有するものを用いることができる。また、ガイド部材１３として、金属材料やエンジニアセラミックス材料のみならず、プラスチック、木材、ガラス等の一定の固さと強度を有する材料を用いることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は発電装置１′の概略構成を示す説明図である。発電装置１′は、構造物たる架橋３１と、架橋３１の道路部３２を支持する機能を備えた発電ユニット３を、備えている。
【００３６】
架橋３１は、概略、道路部（鉄道等が設けられていてもよい）３２と、支柱３３と、支柱に掛けられた主ワイヤー３４と、主ワイヤー３４と道路部３２とを連結する副ワイヤー３５とを有している。発電ユニット３の構造は先に図２等を参照しながら説明した通りであるので、ここでの詳細な説明は省略するが、発電ユニット３は防水ハウジング（図示せず）に固定収容され、この防水ハウジングが道路部に固定され、発電ユニット３を構成する連結部材１４の突起部材１４ａが主ワイヤー３４および副ワイヤー３５に接続される。
【００３７】
このような発電装置１′では、風によって架橋３１の各部が揺れることにより、また車両が道路部３２を通過することにより、主ワイヤー３４および副ワイヤー３５にこれらを引っ張ったり撓ませたりする力が発生する。発電装置１′では、こうしうて主ワイヤー３４および副ワイヤー３５に掛かる力の変化を利用して、発電ユニット３を構成するユニモルフ素子１１を屈曲させて発電させる。
【００３８】
次に、本発明の発電装置の第３の実施形態について説明する。図９は発電装置１″の概略構成を示す説明図である。発電装置１″は、支柱４１と、支柱４１に懸架された主架線４２ａと、主架線４２ａから吊り下げられた副架線４２ｂと、風力を受ける受風体４３と、主架線４２ａおよび副架線４２ｂを支持する複数の発電ユニット３と、を有している。
【００３９】
受風体４３の例としては、旗や風車等が挙げられる。受風体４３は主架線４２ａおよび副架線４２ｂに取り付けられているが、主架線４２ａまたは副架線４２ｂのいずれか一方にのみ取り付けられていてもよい。この発電装置１″では、受風体４３に風力が作用することによって主架線４２ａおよび副架線４２ｂに掛かる力が変化した際に、その力の変化を利用して発電ユニット３のユニモルフ素子１１を屈曲させて発電させることができる。
【００４０】
上記説明では、発電ユニットとして圧電素子を用いた構造のものを示したが、本発明においてはこれに限定されることなく、油圧を用いた発電ユニットを用いることも好ましい。図１０は、油圧発電ユニット７０の概略構成を示す説明図である。油圧発電ユニット７０は、油圧シリンダ７１と、アキュームレータ７２と、油圧モータ７３と、油圧モータ７３へ送る油圧を調整する圧力調整弁７４と、発電機７５と、を具備している。
【００４１】
例えば、図１および図５に示した掲揚台５を油圧シリンダ７１で支持する。ポール６に掲げられた旗８（図５参照）によって倒れようとすると、油圧シリンダ７１にＺ方向の力が作用し、ピストン部が上下する。こうして油圧シリンダ７１で発生した油圧はアキュームレータ７２に蓄積される。アキュームレータ７２は、公知の通り、密閉されたシェル内がゴム袋でできた窒素ガスを封入した室と油室とに分けられており、窒素ガスの圧縮比で圧油の貯蔵を行う。アキュームレータ７２に蓄積された油圧は圧力調整弁７４を通して引き出され、この油圧で油圧モータ７３のスピンドルを回転させる。この油圧モータ７３のスピンドル回転により発電機７５を駆動して、電気エネルギーを発生させる。
【００４２】
なお、アキュームレータ７２は、必要に応じて作動油に生じる衝撃圧（油撃）を吸収して圧油の脈動を減衰させたり、油圧シリンダ７１を停止させて掲揚台５およびポール６の傾倒を防止するための油圧源としても機能する。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、複数の発電ユニット３を、それぞれの連結部材１４を並列（つまり、図２では発電ユニット３がＸ方向またはＹ方向に相互接続された状態を指す）または直列（つまり、図２では発電ユニット３がＺ方向に相互接続された状態を指す）に連結して用いてもよい。このとき、発電ユニットの直列結合は、電気エネルギーを取り出そうとする力が弱く、振幅（変位）が大きい場合に好適である。一方、並列連結は、電気エネルギーを取り出そうとする力が大きく、振幅（変位）が小さい場合に好適である。
【００４４】
第１の実施形態における構造物は掲揚台５とポール６に限定されず、例えば、電柱、街灯であってもよい。また、より大型の施設としては、送電塔や通信用途等に用いられる各種の鉄塔（例えば、電波塔）、免震構造のマンションやビル等が挙げられる。また、第２の実施形態では、架橋３１の副ワイヤー３４を発電ユニット３で支持する構成を示したが、例えば、鉄道路線に設けられる電線ケーブル等を発電ユニットで支持する構成であってもよい。この場合には、鉄道車両の通過や風等によって電線ケーブルに力が掛かるので、この力を利用して発電を行うことができる。
【００４５】
さらに、本発明に係る発電ユニットは、高速道路の床板を支持する橋脚部に設置することができる。さらにまた、鉄道車両の連結部のように常時不規則で大きな力が掛かる箇所への設置することも好ましい。  
【００４６】
圧電素子を用いた発電ユニットは、図２や図７に示した構造を有するものに限定されない。図１１にユニモルフ素子１１を備えた別の発電ユニット３″の概略断面図を示す。この発電ユニット３″と先に説明した発電ユニット３との相違点はガイド部材の構造のみであるので、以下、この点について説明する。
【００４７】
図１２にユニモルフ素子１１のガイド部材１７による屈曲状態を示す説明図を示す。発電ユニット３″を構成するガイド部材１７は、ユニモルフ素子１１が全体的に一定の曲率で均等に屈曲するように、ユニモルフ素子１１に面接触する曲面を備えた構造を有している。これによりガイド部材１３を用いた場合と比較して、ユニモルフ素子１１を全体的にさらに均一に屈曲させることができるので、１つのユニモルフ素子１１から得ることができる電気エネルギーを大きくすることができる。また、ユニモルフ素子１１を面で支持して屈曲させるために、ユニモルフ素子１１への応力集中が抑制され、素子寿命をさらに長くすることができる。ガイド部材１７を構成する材料は、先に説明したガイド部材１３に準ずる。
【００４８】
圧電素子を用いた発電ユニットでは、ユニモルフ素子１１に代えて、図１３の断面図に示すように、補強板２１の両面に圧電セラミック板２２が貼り付けられたバイモルフ素子１１′を用いることも好ましい。これにより、発電ユニットの大きさを実質的に大型化することなく、より大きな電気エネルギーを得ることができる。さらに、圧電素子として圧電セラミック板のみからなるモノモルフ素子を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明はオンサイト発電設備または充電装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態である発電装置の概略構成を示す説明図。
【図２】図１中に示す発電ユニットの概略構造を示す断面図。
【図３】図１中に示す発電ユニットの概略平面図。
【図４】複数のユニモルフ素子からの集電を行うための集電回路の構成を示す説明図。
【図５】図１に示す発電装置において、ポールに旗が掲揚されて風力を受けた状態を示す説明図。
【図６】発電ユニットを構成するユニモルフ素子の図５に示す状態における屈曲状態を示す説明図。
【図７】別の発電ユニットの概略構造を示す断面図。
【図８】本発明の第２実施形態である発電装置の概略構成を示す説明図。
【図９】本発明の第３実施形態である発電装置の概略構成を示す説明図。
【図１０】油圧発電ユニットの概略構成を示す説明図。
【図１１】さらに別の発電ユニットの概略構造を示す断面図。
【図１２】図１１に示す発電ユニットにおける、ユニモルフ素子のガイド部材による屈曲状態を示す説明図。
【図１３】バイモルフ素子の概略構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１・１′・１″；発電装置
２；構造物
３（３ａ・３ｂ）・３′・３″；発電ユニット
４；アンカー
５；掲揚台
６；ポール
８；旗
１１；ユニモルフ素子
１１′；バイモルフ素子
１２；保持部材
１３；ガイド部材
１４；連結部材
１４ａ；突起部
１４ｂ；横連結部材
１４ｃ；縦連結部材
１５；変位制御部材
１７；ガイド部材
２１；補強板
２２；圧電セラミック板
２３；棒状部材
２５；溝
３１；架橋
３２；道路部
３３；支柱
３４；主ワイヤー
３５；副ワイヤー
４１；支柱
４２ａ；主架線
４２ｂ；副架線
４３；受風体
７０；油圧発電ユニット
７１；油圧シリンダ
７２；アキュームレータ
７３；油圧モータ
７４；圧力調整弁
７５；発電機
９０；集電回路
９１；整流ブリッジ回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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