JP2006197704A

JP2006197704A - 発電システム

Info

Publication number: JP2006197704A
Application number: JP2005005868A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Mutou; 佳恭武藤; Hatsunori Hiroshige; 初則廣重; Mitsuaki Kobayashi; 三昭小林
Original assignee: JR East Consultants Co
Current assignee: JR East Consultants Co
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】圧電素子の発電に用いることができるという性質に基づき、専用の施設の建設を必要としない画期的な発電システムを提供する。
【解決手段】発電システムであって、人、車両、又は列車を含む移動物体が通過する通路に設置された圧電部材を備え、圧電部材上を移動物体が通過することにより圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電システムに関する。

従来より、様々な火力、水力、風力を始めとする様々な発電システムが開発され実用化されている。しかしながら、これらの発電システムは、専用の施設を必要とし、その施設の建設、および最適な場所の確保は、次第に困難になりつつあるというのが現状である。

このような事情に鑑みて、本発明者は、圧電素子の性能に着目した。すなわち、圧電素子は、電界を加えることにより歪を生じるという性質（その性質を利用したものとして圧電ブザー、圧電アクチェータ等が知られている）に加えて、圧電素子に圧力を加えることによって、圧力に対応した電力を取り出すことができるという性質を持つ。

すなわち、本発明は、圧電素子の発電に用いることができるという性質に基づき、専用の施設の建設を必要としない画期的な発電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成する為、本発明の一つの側面によって提供されるのは発電システムであって、人、車両、又は列車を含む移動物体が通過する通路に設置された圧電部材を備え、圧電部材上を移動物体が通過することにより圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする（請求項１）。このような構成によれば、駅構内等の既存の設備中に発電システムを構成することができる。電力の供給源は、人や車両の移動そのものであり、極めて効率的に電力を取り出すことができる。

発電システムは、圧電部材に充電回路を介して接続された充電型のバッテリを更に備えていても良い（請求項２）。

圧電部材は、道路の路面に設置されていても良い（請求項３）。或いは、圧電部材は、駅構内、又は建物を含む建造物の人が通過する通路の床面に設置されていても良い（請求項４）。或いは、電部材は、線路の枕木に設置されていても良い（請求項５）。

また、本発明の別の側面により提供されるのは、発電システムであって、風力を受ける部分に設置された圧電部材を備え、圧電部材に風力が作用することにより圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする（請求項６）。

また、本発明の別の側面により提供されるのは、発電システムであって、騒音を受ける部分に設置された圧電部材を備え、圧電部材に騒音による振動が作用することにより圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする（請求項７）。

圧電部材は、鉄道や道路の高架橋の側壁部分に設置されていても良い（請求項８）。

また、本発明の別の側面により提供されるのは、発電システムであって、波力を受ける部分に設置された圧電部材を備え、圧電部材に波力が作用することにより圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする（請求項９）。

本発明によれば、駅構内等の既存の設備中に発電システムを構成することができる。電力の供給源は、人や車両の移動、風力、騒音、波力等であり、これらの作用を利用して効率的に電力を取り出すことができる。

第１の実施形態
本発明第１の実施形態による発電の原理は、圧電素子からなる薄板状の部材（以下、圧電部材と記す）を例えば多くの人が通過する床面に設置し、人の足によって圧電部材が踏みつけられる際に生じる電力を取り出すというものである。圧電部材を設置することによって効率的に多くの電力を発生させることができると考えられる場所の代表的な例は以下のようなものである。
・駅構内の通路、建物の床等
・道路の路面
・線路の枕木

圧電部材を、「駅構内の通路、建物の床等」に設置することで、圧電部材が人の足で踏みつけられる際に発生する電力を取り出すことができる。圧電部材を、「道路の路面」に設置することで、圧電部材が車両に踏みつけられる際に発生する電力を取り出すことができる。また、圧電部材を「線路の枕木」に設置することで、電車が枕木上を通過して圧電部材が踏みつけられる際に発生する電力を取り出すことができる。

図１は、圧電部材を道路の路面に設置することによって構成される発電システムを表す模式図である。図１に示すように路面上に、薄板状の圧電部材１０が設置される。圧電部材１０は、路面の地中に埋め込まれるよう設置されていても良い。圧電部材１０には、充電回路１３を介して充電型のバッテリ１５が接続されている。このような構成によれば、路面の圧電部材１０上を車両が通過することによって圧電効果により電力が発生し、それを充電回路を介してバッテリに蓄積することができる。バッテリに集められた電力は、信号、道路標識、道路の照明など様々な用途に利用することができる。

圧電部材１０は、圧電素子からなり、その形状は、薄板状の比較的広い形状のものであっても良いし、或いは、比較的小さな圧電素子を複数配列することによって広い板状の部材として構成されるものであっても良い。或いは、圧電部材１０は、ひも状の部材として構成されていても良い。圧電素子としては様々なタイプのものを用いることができる。或いは、圧電素子は、圧電性高分子材料ＰＶＤＦ（polyvinylidene fluoride）フィルムのような柔軟性を持つものであっても良い。圧電部材１０をフィルム状の部材で形成した場合、設置の面で有利な場合がある。

以上説明したように第１の実施形態によれば、駅構内等の既存の設備中に発電システムを構成することができる。電力の供給源は、人や車両の移動そのものであり、極めて効率的に電力を取り出すことができる。

第２の実施形態
次に、本発明による第２の実施形態による発電システムの原理について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に圧電部材を用いるが、ここでは、圧電部材１０に圧力を作用させるのは、第１の実施形態の場合と異なる。すなわち、第２の実施形態では、風、波、騒音などを利用して圧電素子に圧力を与える。

図２は、第２の実施形態による発電システムを表す模式図である。圧電部材１０は、鉄道の高架橋の側壁に設置されている。圧電部材１０、側壁の外側の面、内側の面、或いはその両方に設置される。圧電部材１０には、バッテリ１５が充電回路１３を介して接続される。

この構成によれば、高架橋の側壁に風が当たったり、或いは電車が通過することにより生じる騒音により、圧電部材１０に圧力が作用し電力が発生し、発生した電力が充電回路を介してバッテリ１５に蓄積される。集められた電力は、様々な用途に用いることができる。

第１の実施形態の場合と同様に、第２の実施形態によれば、効率的に電力を取り出すことができる。なお、波力を利用する場合には、発電システムは港湾の施設の一部や、船体の一部に設置されても良い。

路面上に構成された発電システムを表す模式図である。鉄道の高架橋に設置された発電システムを表す模式図である。

符号の説明

１０圧電部材
１３充電回路
１５バッテリ

Claims

人、車両、又は列車を含む移動物体が通過する通路に設置された圧電部材を備え、前記圧電部材上を前記移動物体が通過することにより前記圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする発電システム。
前記圧電部材に充電回路を介して接続された充電型のバッテリを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
前記圧電部材は、道路の路面に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。
前記圧電部材は、駅構内、又は建物を含む建造物の人が通過する通路の床面に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。
前記圧電部材は、線路の枕木に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。
風力を受ける部分に設置された圧電部材を備え、前記圧電部材に前記風力が作用することにより前記圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする発電システム。
騒音を受ける部分に設置された圧電部材を備え、前記圧電部材に前記騒音による振動が作用することにより前記圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする発電システム。
前記圧電部材は、高架橋の側壁部分に設置されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発電システム。
波力を受ける部分に設置された圧電部材を備え、前記圧電部材に前記波力が作用することにより前記圧電部材で生じた電力を取り出すことを特徴とする発電システム。