JP2009024583A - Wind power generation module and wind power generation unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力から電気エネルギーを取り出すことを可能とする風力発電装置に係り、特に圧電素子を用いて風力から電力を取り出すことを可能とする圧電素子を用いた風力発電装置に関するものである。 The present invention relates to a wind turbine generator that can extract electrical energy from wind power, and more particularly to a wind turbine generator that uses a piezoelectric element that can extract electric power from wind power using a piezoelectric element.
従来、風を受けて振動する受風板(振動板)の板面に、圧電素子を設けて発電する風力発電装置が知られている。また、その圧電素子に発光素子を接続し、発電したエネルギーで発光素子を発光させることで、例えば交通標識に対する注意を喚起するようにした発光標識装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wind power generator that generates power by providing a piezoelectric element on a plate surface of a wind receiving plate (vibrating plate) that vibrates in response to wind is known. In addition, a light emitting sign device is known in which a light emitting element is connected to the piezoelectric element, and the light emitting element emits light with the generated energy, for example, so as to call attention to a traffic sign (see, for example, Patent Document 1). ).
また、発電に寄与する振動を効率よく起こさせることを狙って、前記の受風板に、風を受けた際に受風板を振動させるような空気の渦流を発生させる渦流発生部材(折り曲げ片)を設けることも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, with the aim of efficiently causing vibration that contributes to power generation, an eddy current generating member that generates an eddy current of air that vibrates the wind receiving plate when the wind is received (the bent piece) ) Has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
これらの風力発電装置では、自然風や自動車の往来等に伴って起こる風によって、受風板と圧電素子が振動することにより、発電がなされる。
ところで、この種の風力発電装置では、受風板が風の影響で大きな振動を起こすことが最重要課題であり、その実現のためには、受風板の面積を大きくして、風を受けやすくすることが有効である。 By the way, in this type of wind power generator, it is the most important issue that the wind receiving plate is vibrated by the influence of the wind. To achieve this, the area of the wind receiving plate is increased to receive the wind. It is effective to make it easier.
しかし、受風板の面積を単に大きくすると、寸法が大型化する上、コスト高になってしまう。また、特許文献2に記載のように、渦流発生部材のようなものを設けることも有効であるが、余計な加工物を付加することにより、コスト高になるおそれが大きい。 However, if the area of the wind receiving plate is simply increased, the size is increased and the cost is increased. In addition, as described in Patent Document 2, it is effective to provide a member such as a vortex generating member, but adding an extra work piece is likely to increase the cost.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、より単純な工夫を追加するだけで、基本的な寸法を変更せずに、しかも、コスト上昇を抑えながら、風のエネルギーを効率よく電気エネルギーに変換できるようにした風力発電モジュール、及び、そのモジュールを使用した風力発電ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances. By simply adding a simpler device, the basic dimensions are not changed, and the cost of electricity is efficiently reduced while suppressing an increase in cost. It is an object of the present invention to provide a wind power generation module capable of converting to energy and a wind power generation unit using the module.
請求項1の発明の風力発電モジュールは、基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に前記固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板と、該受風板の板面に固定され、受風板の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子と、前記受風板の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材と、を具備することを特徴としている。 The wind power generation module of the invention of claim 1 is a strip-shaped wind receiving plate whose base end is a fixed end, the tip is a free end, and which is bent and vibrated around the fixed end when receiving wind, A piezoelectric element that is fixed to the plate surface of the wind receiving plate and generates power by the piezoelectric effect by being deformed along with the bending vibration of the wind receiving plate, and is attached to the tip of the wind receiving plate and receives wind to blow and flow. Thus, it is characterized by comprising a wind-off member that serves to assist bending vibration of the wind receiving plate.
請求項2の発明は、請求項1に記載の風力発電モジュールであって、前記吹き流し部材が、前記受風板よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなることを特徴としている。 A second aspect of the present invention is the wind power generation module according to the first aspect, characterized in that the airflow member is made of a ribbon-shaped cloth material or a film material that is more flexible than the wind receiving plate.
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の風力発電モジュールであって、前記圧電素子で発電した電力を外部に取り出す回路が一体に設けられていることを特徴としている。 A third aspect of the present invention is the wind power generation module according to the first or second aspect, wherein a circuit for taking out the electric power generated by the piezoelectric element is integrally provided.
請求項4の発明は、請求項1または2に記載の風力発電モジュールであって、前記受風板に、発光素子と、前記圧電素子で発電した電力により前記発電素子を発光させる発光回路とが設けられていることを特徴としている。 Invention of Claim 4 is a wind power generation module of Claim 1 or 2, Comprising: On the said wind-receiving plate, the light emitting element and the light emitting circuit which makes the said power generation element light-emit with the electric power generated with the said piezoelectric element are provided. It is characterized by being provided.
請求項5の発明の風力発電ユニットは、請求項1〜4のいずれか1項に記載の風力発電モジュールを、各固定端を共通の基台に固定した状態で、前記受風板の向きを揃えて複数配列したことを特徴としている。 A wind power generation unit according to a fifth aspect of the present invention is the wind power generation module according to any one of the first to fourth aspects, wherein the wind receiving module is oriented with the fixed ends fixed to a common base. It is characterized by multiple arrangements.
請求項1の発明によれば、受風板の面積を特に大きくしないでも、安価な素材で構成できる吹き流し部材を受風板の先端に取り付けるという単純な工夫を追加するだけで、受風板を風の影響で振動しやすくすることができる。つまり、吹き流し部材が自由端にあることにより、小さな風でも受風板が曲げ振動を起こしやすくなり、発電能力のアップを図ることができる。特に吹き流し部材は、色々な風を受けることで自由にバタつくので、それが受風板に伝わることで、圧電素子の発電効率がアップする。また、追加するのは、非常に単純な構成の吹き流し部材だけであるから、コスト上昇も抑制することができる。 According to the invention of claim 1, even if the area of the wind receiving plate is not particularly increased, the wind receiving plate can be mounted only by adding a simple device that attaches a wind-sink member that can be made of an inexpensive material to the tip of the wind receiving plate. It can make it easy to vibrate under the influence of wind. In other words, since the wind-flow member is at the free end, the wind receiving plate is likely to bend and vibrate even in a small wind, and the power generation capacity can be increased. In particular, since the blow-off member flutters freely by receiving various winds, the power generation efficiency of the piezoelectric element is increased by being transmitted to the wind receiving plate. In addition, since only the airflow member having a very simple configuration is added, an increase in cost can be suppressed.
また、吹き流し部材は、長さを自由に変えることにより、風によるバタつき具合を調整できるから、取り付け環境との兼ね合いで長さを決めることができるし、予め長めに作っておいて現地に設置した段階で適当な長さにカットすることも自由にできる。 In addition, the length of the windsock member can be adjusted freely by changing the length, so the length can be determined in consideration of the installation environment. At this stage, it can be freely cut to an appropriate length.
請求項2の発明によれば、リボン形の布材やフィルム材により吹き流し部材を構成したので、端部を貼り付けたりクリップのようなもので止めたりすることにより、簡単に受風板の先端に取り付けることができるし、低コストに抑えることができる。 According to invention of Claim 2, since the blowing member was comprised with the ribbon-shaped cloth material and the film material, the front-end | tip of a wind-receiving board can be easily carried out by sticking an edge part or stopping with things like a clip. It can be attached to and can be kept at low cost.
請求項3の発明によれば、モジュール自体に、電力を外に取り出す回路を設けたので、単体で任意の場所に取り付けて、ランプ等の負荷に接続することで使用することができるし、複数を組み合わせて回路を順次繋ぐことことにより、より大きな負荷に接続することもできるし、外部の蓄電手段に電力を蓄えておくこともできる。 According to the third aspect of the present invention, the module itself is provided with a circuit for taking out the electric power. Therefore, the module can be used by being attached to an arbitrary place and connected to a load such as a lamp. Can be connected to a larger load by sequentially connecting the circuits, and power can be stored in an external power storage means.
請求項4の発明によれば、モジュール自体に、発光素子と発光回路とを設けたので、単体であるいは複数で、風力発光装置として使用することができる。 According to the invention of claim 4, since the light emitting element and the light emitting circuit are provided in the module itself, it can be used alone or in plural as a wind power emitting device.
請求項5の発明によれば、複数の風力発電モジュールを共通の基台の上に固定したので、ユニットとしての発電能力を発揮することができる。また、使用の際に個別にモジュールを取り付ける必要がないので、取り扱いやすい。 According to the invention of claim 5, since the plurality of wind power generation modules are fixed on the common base, the power generation capability as a unit can be exhibited. In addition, it is easy to handle because it is not necessary to mount the module separately during use.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は実施形態の風力発電モジュールを多数取り付けて構成した風力発電ユニットの正面図、図2はその風力発電ユニットの側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a wind power generation unit configured by mounting a large number of wind power generation modules according to the embodiment, and FIG. 2 is a side view of the wind power generation unit.
この風力発電ユニットは、硬質材料よりなる共通の基台100の上に、基端を固定した状態で、多数の風力発電モジュール10を配置したものである。
In this wind power generation unit, a large number of wind
各風力発電モジュール10は、基端が固定端とされ、先端が自由端とされ、風を受けた際に固定端を支点にして曲げ振動する短冊状の受風板11と、受風板11の両板面に固定され、受風板11の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子12と、受風板11の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板11の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材13と、を具備した構成をなす。風力発電ユニットにおいて、各風力発電モジュール10は、受風板11の向きを揃えて複数配列されている。
Each wind
受風板11は、硬質で弾性に富んだプラスチック(ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS等)板や金属薄板からなる。また、吹き流し部材13は、受風板11よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなる。また、受風板11や基台100には、圧電素子12で発電した電力を外部に取り出すための回路が一体に設けられている。
The
このように、受風板11の先端に吹き流し部材13を取り付けた場合は、様々な風の影響を受けて吹き流し部材13がバタつくことにより、小さな風でも受風板11を振動させることができ、それにより、効率よく圧電素子12に発電させることができる。即ち、受風板11だけだと、受風板11の板面に垂直に当たる方向A1の風に対してだけ反応して、受風板11が矢印B方向に曲げ変形するのであるが、吹き流し部材13が自由端に取り付けられていると、受風板11に関係のない方向A2の風によっても吹き流し部材13がバタつくので、そのバタつきにより受風板11が振動することで発電が行われることになる。
As described above, when the
このように、受風板11の面積を特に大きくしないでも、安価な素材で構成できる吹き流し部材13を受風板11の先端に取り付けるという単純な工夫を追加するだけで、受風板11を風の影響で振動しやすくすることができる。つまり、吹き流し部材13が自由端にあることにより、小さな風でも受風板11が曲げ振動を起こしやすくなり、発電能力のアップを図ることができる。特に吹き流し部材13は、色々な風を受けることで自由にバタつくので、それが受風板11に伝わることにより、圧電素子12の発電効率がアップする。また、追加するのは、非常に単純な構成の吹き流し部材13だけであるから、コスト上昇も抑制することができる。
Thus, even if the area of the
また、吹き流し部材13は、長さを自由に変えることにより、風によるバタつき具合を調整できるから、取り付け環境との兼ね合いで長さを決めることができるし、予め長めに作っておいて現地に設置した段階で適当な長さにカットすることも自由にできる。
In addition, since the length of the
また、リボン形の布材やフィルム材により吹き流し部材13を構成しているので、端部を貼り付けたりクリップのようなもので止めたりすることにより、簡単に受風板13の先端に吹き流し部材13を取り付けることができるし、低コストに抑えることができる。
Further, since the blowing
また、図1の風力発電ユニットは、複数の風力発電モジュール10を共通の基台100の上に固定して構成したので、ユニットとして大きな発電能力を発揮することができる。
In addition, since the wind power generation unit of FIG. 1 is configured by fixing a plurality of wind
次に上述した風力発電モジュール10の実際の設置例について、図3〜図5を参照して説明する。
図3に示す第1の設置例では、風力発電モジュール10を工事現場の仮設壁201の上端に多数取り付けている。工事現場には、工事内容や施工業者等を表示する表示板202などが備わっているので、その表示板202の表示ランプ211、212の電力源として、本発明の実施形態の風力発電モジュール10を使用している。また、工事現場の道路脇の誘導ランプ213にも、風力発電モジュール10から給電するようにしている。
Next, an actual installation example of the wind
In the first installation example shown in FIG. 3, many wind
図4に示す第2の設置例では、風力発電モジュール10を、高速道路221の遮音壁222の上端に多数取り付けている。そして、カーブの直前に設けた注意ランプ231に、風力発電モジュール10から給電するようにしている。
In the second installation example shown in FIG. 4, many wind
図5に示す第3の設置例では、風力発電モジュール10を、トンネル255の手前の道路251のガードレール252の上端に多数取り付けており、これらの風力発電モジュール10の発生する電力で、トンネル255の前壁に設けた注意ランプ261や、道路脇の標識262のランプ263や、車線表示ランプ264などを発光させるようにしている。
In the third installation example shown in FIG. 5, many wind
このように、本発明の風力発電モジュールは、幅広い分野で使用することができる。しかも、風力発電であるから、風のあるところなら、どこでも設置することができ、昼夜を問わず、必要な電力を供給し続けることができる。 Thus, the wind power generation module of the present invention can be used in a wide range of fields. Moreover, since it is wind power generation, it can be installed anywhere where there is wind, and it can continue to supply necessary power day and night.
なお、風力発電モジュール10自体に電力を外に取り出す回路を設けた場合は、単体で任意の場所に取り付けて、ランプ等の負荷に接続することで使用することができるし、複数を組み合わせて回路を順次繋ぐことことにより、より大きな負荷に接続することもできるし、外部の蓄電手段に電力を蓄えておくこともできる。
In addition, when the circuit which takes out electric power outside in the wind
また、風力発電モジュール自体に、発光素子と発光回路とを設けた場合は、単体であるいは複数で、風力発光装置として使用することもできる。 In addition, when the light-emitting element and the light-emitting circuit are provided in the wind power generation module itself, it can be used alone or in plural as a wind-power-emitting device.
10 風力発電モジュール
11 受風板
12 圧電素子
13 吹き流し部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該受風板の板面に固定され、受風板の曲げ振動に伴って変形することで圧電効果により発電する圧電素子と、
前記受風板の先端に取り付けられ、風を受けて吹き流れることにより、受風板の曲げ振動を助勢する働きをなす吹き流し部材と、を具備することを特徴とする風力発電モジュール。 The base end is a fixed end, the tip is a free end, and a strip-shaped wind receiving plate that bends and vibrates around the fixed end when receiving wind,
A piezoelectric element that is fixed to the surface of the wind receiving plate and that generates power by the piezoelectric effect by being deformed along with the bending vibration of the wind receiving plate;
A wind power generation module, comprising: a wind-down member attached to a front end of the wind receiving plate and configured to assist in bending vibration of the wind receiving plate by receiving and blowing wind.
前記吹き流し部材が、前記受風板よりも柔軟なリボン形の布材やフィルム材からなることを特徴とする風力発電モジュール。 The wind power generation module according to claim 1,
The wind power generation module, wherein the wind-off member is made of a ribbon-shaped cloth material or film material that is more flexible than the wind receiving plate.
前記圧電素子で発電した電力を外部に取り出す回路が一体に設けられていることを特徴とする風力発電モジュール。 The wind power generation module according to claim 1 or 2,
A wind power generation module, wherein a circuit for taking out the electric power generated by the piezoelectric element is provided integrally.
前記受風板に、発光素子と、前記圧電素子で発電した電力により前記発電素子を発光させる発光回路とが設けられていることを特徴とする風力発電モジュール。 The wind power generation module according to claim 1 or 2,
A wind power generation module, wherein the wind receiving plate is provided with a light emitting element and a light emitting circuit for causing the power generating element to emit light by electric power generated by the piezoelectric element.
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JP2011519160A (en) * | 2008-06-11 | 2011-06-30 | 韓國電子通信研究院 | Heat transfer device capable of generating electricity |
CN102801359A (en) * | 2012-08-31 | 2012-11-28 | 长沙理工大学 | Pressure-based wind power generation method and device |
JP2013009569A (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-10 | Hiroshima Univ | Wind power generation device, and wind power generator |
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2007
- 2007-07-19 JP JP2007188096A patent/JP2009024583A/en not_active Withdrawn
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