JP2009243128A

JP2009243128A - 発電装置を備えた橋

Info

Publication number: JP2009243128A
Application number: JP2008090247A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Matsumoto; 敏博松本
Original assignee: MATSUMOTO KENZAI KK
Current assignee: MATSUMOTO KENZAI KK
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】橋に設備することにより継続的に安定して電気が得られ、発電装置がコスト安となることはもちろん、発電がその橋の上を車両が通過するときに生じる撓みないし振動によることから、発電のために公害が発生することは全くなく、それ自体はクリーンである発電装置を備えた橋を提供する。
【解決手段】橋桁とそれを支持するアーチリブや橋脚等の支持体との間に、通行する車両の荷重により撓みないし振動可能に橋桁を支持するよう発電装置の構成体を設け、その発電装置の構成体は、橋桁を主として支持するコイルスプリングの配列と、リニア発電器の配列との混成であって、リニア発電器は、橋桁の撓みないし振動を受ける可動子側と、それと差し合う固定子側とからなり、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気をバッテリーに蓄電するように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両が走行するときの撓みないし振動を電気エネルギーに変換することのできる発電装置を備えた橋に関する。

既存の発電は我が国の電力需要を賄う上で大きな役割を果たしているが、水力発電や風力発電、太陽光発電は自然現象に左右される欠点があり、また、火力発電は、石油や石炭等の化石燃料に依存している現状からみると国際的に不安定要素を抱えており、原子力発電は、大事故に結びつくリスクが大きい等、それぞれに欠点を有している。

また、化石燃料による発電では、地球温暖化の原因となる二酸化炭素が発生する緊急の問題もあるために、クリーンエネルギーの開発が進められているが、それらは設備投資でコスト高となるために実用化の進展が遅れている。そこで、この発明者等においては、新たな発電資源の探究を試み、その一つとして車両の通行に伴う橋の撓みないし振動に活路を見い出した。

橋は川で隔てられている両地域を結び、他の地域へ向かう車両は必ず橋を渡る必要がある言わば関所であるため、一日におけるその交通量は一般的に極めて多く、車両が通るたびに橋桁が撓む振動が生じ、そのエネルギーの総量は意外と大きい。しかしながら、従来、この振動等を電気エネルギーに変換するというような発想は全くなかった。それは、現実の発電機が、タービン、水車、風車等による回転力を利用するもので、通常の考えでは橋と発電とは何ら結びつかなかったからである。

この発明は、上記のような実情に鑑み、橋に設備することにより継続的に安定して電気が得られ、発電装置がコスト安となることはもちろん、発電がその橋の上を車両が通過するときに生じる撓みないし振動によることから、発電のために公害が発生することは全くなく、それ自体はクリーンである発電装置を備えた橋を提供することを課題とした。

この発明は、上記の課題を解決するために、橋桁とそれを支持するアーチリブや橋脚等の支持体との間に、通行する車両の荷重により撓みないし振動可能に橋桁を支持するよう発電装置の構成体を設け、その発電装置の構成体は、橋桁を主として支持するコイルスプリングの配列と、リニア発電器の配列との混成であって、リニア発電器は、橋桁の撓みないし振動を受ける可動子側と、それと差し合う固定子側とからなり、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気をバッテリーに蓄電するように構成したことを特徴とする発電装置を備えた橋を提供するものである。

発電装置を備えた橋を上記のように構成したから、橋の上を車両が通行すると、車両の重みにより橋桁がコイルスプリングの弾力に抗しながら撓み、弾力により復元するという上下振動が発生する。この振動の往復運動をリニア発電器により電気エネルギーに変換するようにしたものであって、それによれば磁石がＮ極とＳ極とに交互に配列され、それに対応するピッチで鉄心にコイルが交互に配列されているので、少しの移動によってもピッチを越える移動となって電気が発生するとともに、ピッチを合わせた総和の電力量が得られ、しかも、各リニア発電器の総和においてこれがバッテリーに蓄積される。

また、電気の発生に伴い固定子側と可動子側との間の動きが制動される結果、鉄橋であっても上下振動が緩和され固さがなくなるために、通行人にとっても一種独特の雰囲気で快適に利用できる。

以上説明したように、この発明によれば、橋に設備することにより継続的に安定して電気が得られ、設備投資が過大とならなく僅少で済み、発電装置がコスト安となることはもちろん、発電がその橋の上を通過するときに生じる撓みないし振動によることから、その撓みや振動のための特別の動力を要しなく、発電のために公害が発生することは全くなく、それ自体はクリーンであるという優れた効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は一実施の形態を示したもので、河川１に鉄骨からなるアーチ橋３が建設され、それにリニア発電装置５が組み込まれている。また、橋桁１７の下には発電された電気を充電するバッテリー６が設けられる。

橋３の建設については、両河岸にコンクリートにより橋台７，７を設け、その相向かい合う面に段差により水平な上部段９，９と、傾斜した下部段１１，１１が形成され、下部段１１，１１に支承材１３，１３を介してアーチリブ１５を掛け、上部段９，９に支承材１６，１６を介して橋桁１７を掛け、アーチリブ１５と橋桁１７との間に発電装置５の構成体１０は挟まれる間隔が設けられ、アーチリブ１５の上にその構成体１０で橋桁１７が支持される。

発電装置５の構成体１０は、アーチリブ１５の上に固定されるベース盤１９と、橋桁１７の下面に固定される天板２１とを有し、その両方１９，２１の間に、前後左右の配列で多数のコイルスプリング２３，２３，・・を圧縮して介在させるとともに、縦横コイルスプリング２３，２３，・・の各間にリニア発電器２５，２５，・・が配列される。したがって、アーチリブ１５に対して橋桁１７は、主としてコイルスプリング２３，２３，・・によって支持され、車両Ｂが通る時にコイルスプリング２３，２３，・・の圧縮を伴い橋桁１７が撓み（Ｐ方向）、通過するとコイルスプリング２３，２３，・・の反発力により水平に復帰する。なお、構成体１０の周囲は柔軟なゴム等のシール壁２７により封じられている。

各リニア発電器２５は、相互に差し合う筒形の固定子側２８と可動子側２９とからなり、固定子側２８がアーチリブ１５の上のベース盤１９に取り付けられ、可動子側２９が橋桁１７の下の天板２１に取り付けられる。

図３および図４は、リニア発電器２５を原理的に説明するために提示したもので、可動子側２９に強力磁石３１のＮ極とＳ極が交互に配列され、その配列に対応して固定子側２８の鉄心３３に凹溝３０，３０，・・を配列し、それにコイル３７が巻き込まれた構造であって、固定子側２８と可動子側２９との相対的な上下振動移動Ｐによりコイル３７に電流が流れ、各リニア発電器２５，２５，・・の発電が総合的に整流されバッテリー６に充電される。蓄電された電気は、図示の場合は橋灯３９の点灯に利用されるが、余剰電力は販売される。

各一個のリニア発電器２５について見ると、移動Ｐによりコイル３７に電流が発生するが、凹溝３０と凹溝３０との間にピッチ毎に電流が発生するため、少しの移動により総和として多くの電力が発生する。また、発電装置５について見ると、そのような多数のリニア発電器２５，２５，・・の集合として構成されるために、大きな発電量が見込める。しかも、振動に伴う往復運動Ｐは、発電により制御されるから、車両Ｂが通過してもショックが緩和された穏やかな振動となる。

なお、上記実施形態では、固定子側２８と可動子側２９とは相互に差し合う筒形に形成したが、垂直な板状であっても良いし、波形であっても良い等、その形状は特に限定するものではない。

図５は、桁橋４に実施した場合を示したもので、河川１の川底に一個（又は数個）の橋脚４１を立設し、その上に両方の橋桁１７，１７を突き合わせるとともに、両方の端部を発電装置５の構成体１０により同時に支持したものである。両橋桁１７，１７が同時に上下するように、端面４３，４３が凹凸により噛み合わせられる。

この発明の一実施の形態を示すアーチ橋の側面図である。同橋における発電装置を模式的に示す拡大断面図である。リニア発電装置を原理的に示す斜視説明図である。リニア発電装置を原理的に示す断面説明図である。他の実施形態を示す桁橋の側面図である。

符号の説明

１河川
３，４橋
５発電装置
６バッテリー
１０構成体
１５支持体としてのアーチリブ
２３コイルスプリング
２５リニア発電器
３３鉄心
３７コイル
４１支持体としての橋脚
Ｂ車両

Claims

橋桁とそれを支持するアーチリブや橋脚等の支持体との間に、通行する車両の荷重により撓みないし振動可能に橋桁を支持するよう発電装置の構成体を設け、その発電装置の構成体は、橋桁を主として支持するコイルスプリングの配列と、リニア発電器の配列との混成であって、リニア発電器は、橋桁の撓みないし振動を受ける可動子側と、それと差し合う固定子側とからなり、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気をバッテリーに蓄電するように構成したことを特徴とする発電装置を備えた橋。