JP2009264358A

JP2009264358A - Power generation device using gas pressure change in shock absorber

Info

Publication number: JP2009264358A
Application number: JP2008138701A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Kanemitsu; 直孝金光; 克也 ▲高▼▲崎▼; Katsuya Takasaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-11-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device recovering energy of up-and-down movement as electric energy although the up-and-down movement of an automobile in traveling is discarded as heat energy in an shock absorber. <P>SOLUTION: When the shock absorber elongates and contracts, a piston rod 21 is moved in and out of the cylinder 20 of the shock absorber 1. A free piston 23 is moved up and down for compensating the volume of the piston rod 21 moving in and out. By the up-and-down movement, pressure of gas 24 is changed. A pressure change is introduced to a power generation unit 3, and the power generation blade 10 of a power generation module 5 is deformed by a pressure difference between an internal clearance 14 and an outer clearance 13. By the deformation, a piezoelectric element 8 affixed on a plate 9 in the power generation blade 10 is deformed to generate electricity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車が走行時に上下動をするとき、ショックアブソーバーのガス室の圧力が変化する。この圧力変化を利用し圧電素子による発電装置で電気エネルギーを供給する装置である。According to the present invention, when the automobile moves up and down during traveling, the pressure in the gas chamber of the shock absorber changes. It is an apparatus that supplies electric energy using a power generation device using a piezoelectric element by utilizing this pressure change.

ショックアブソーバーのガス室の圧力変化を利用した発電装置はなかった。There was no power generator using the pressure change in the shock absorber gas chamber.

本発明は、自動車の上下運動はショックアブソーバーにより熱エネルギーとして捨てられているが、この上下の運動エネルギーをショックアブソーバーのガス室の圧力変化を利用し、圧電素子できた発電ブレードを変形させ発電し、電気エネルギーとして回収する装置を提供する。In the present invention, the vertical motion of the automobile is discarded as thermal energy by the shock absorber. The vertical kinetic energy is used to change the pressure of the gas chamber of the shock absorber and deform the power generation blade made of the piezoelectric element to generate power. An apparatus for recovering electric energy is provided.

本発電装置は、ショックアブソーバー１と配管２、発電ユニット３からなる。配管は上下動に対応できるように柔軟性のあるものを使用する。［図１］発電ユニット３は、ショックアブソーバー１につながる配管２とヘッド４、フランジを有する発電モジュール５、外ケース６からなり、パッキン７ａ、７ｂを挟み結合する。発電モジュール５は、圧電素子８をプレート９に貼り付けた発電ブレード１０を複数上下に配置する。発電ブレード１０の外周面は柔軟性を持ったコーティング１１を施す。発電ブレード１０は、長方形をし、短辺の片側を固定する。残りの三辺は伸縮自在のひれ１２設け、発電モジュール５の枠とつなげる。発電モジュール５と外ケース６の間には隙間１３を設け、上面の発電ブレード１０と下面の発電ブレード１０の間には内部隙間１４を設ける。発電ブレード１０のひれは、内部隙間１４と外側の隙間１３を隔てる仕切りとなる。内部には内部隙間１４を保持するための支柱１５を設ける。配管２がつながるヘッド４は内部に空間１６持ち、発電モジュール５のフランジにある複数の穴Ａ１７とつながり発電モジュール５の内部隙間１４へ圧力を伝える。発電モジュール５の外側枠には、上下の隙間１３の圧力バランスを取るための穴Ｂ１８を設ける。また、外側の隙間１３と内部隙間１４の間には、急な圧力変化は簡単に伝えない非常に小さな穴Ｃ１９を発電モジュール５の枠に設ける。［図２］［図３］［図４］［図５］The power generation apparatus includes a shock absorber 1, a pipe 2, and a power generation unit 3. Use flexible piping so that it can move up and down. [FIG. 1] A power generation unit 3 includes a pipe 2 connected to a shock absorber 1, a head 4, a power generation module 5 having a flange, and an outer case 6, and sandwiches and connects packings 7a and 7b. In the power generation module 5, a plurality of power generation blades 10 each having a piezoelectric element 8 attached to a plate 9 are arranged vertically. The outer peripheral surface of the power generation blade 10 is provided with a flexible coating 11. The power generation blade 10 has a rectangular shape and fixes one side of the short side. The remaining three sides are provided with retractable fins 12 and connected to the frame of the power generation module 5. A gap 13 is provided between the power generation module 5 and the outer case 6, and an internal gap 14 is provided between the power generation blade 10 on the upper surface and the power generation blade 10 on the lower surface. The fins of the power generation blade 10 form a partition that separates the inner gap 14 and the outer gap 13. A support column 15 for holding the internal gap 14 is provided inside. The head 4 to which the pipe 2 is connected has a space 16 therein and is connected to a plurality of holes A17 in the flange of the power generation module 5 to transmit pressure to the internal gap 14 of the power generation module 5. The outer frame of the power generation module 5 is provided with a hole B18 for balancing the pressure in the upper and lower gaps 13. In addition, a very small hole C19 is provided in the frame of the power generation module 5 between the outer gap 13 and the inner gap 14 so that a sudden pressure change is not easily transmitted. [FIG. 2] [FIG. 3] [FIG. 4] [FIG. 5]

自動車の上下運動のエネルギーは、熱エネルギーとして捨てられていたが、本装置により電気エネルギーとして回収することができ、電気自動車やハイブリッドカーの走行性能向上に役立ち、二酸化炭素は排出削減につながる。Although the energy of the vertical movement of the automobile was discarded as thermal energy, it can be recovered as electric energy by this device, which helps to improve the running performance of electric cars and hybrid cars, and carbon dioxide leads to emission reduction.

ショックアブソーバー１は、筒２０、ピストンロッド２１、ピストンロッドに２１につながるピストンバルブ２２、フリーピストン２３からなる。フリーピストン２３の下部はガス２４で満たされている。ピストンロッド２１は自動車の車体に固定されており、自動車が上下するとピストンロッド２１が上下する。ピストンロッド２１が筒２０内に出入りする体積を補うようにフリーピストン２３が上下し、ガス２４の圧力が変化する。ショックアブソーバー１の下部には配管２を取り付け発電ユニット３へ圧力変化を伝える。配管２の途中には、伝達圧力調整用のバルブ２５、ショックアブソーバー１と発電ユニットを分離できるようにカップリング２６を配置する。［図６］ショックアブソーバー１が縮みピストンロッド２１が筒２０の中に入ると、入ったピストンロッド２１の体積分が増加し、オイルがフリーピストン２４を押すことによりガス２４の圧力が上がる。ガス圧は配管２をから発電モジュール６の内部に伝わり、内部隙間１４と外側の隙間１３の圧力差により発電ブレード１１が押され変形する。この発電ブレード１０の変形で貼り付けられた圧電素子８が発電する。［図７］ショックアブソーバー１が伸び、ピストンロッド２１が筒２０から出ると、筒２０から出た分の体積が減少しフリーピストン２３が上がることによりガス２４の圧力が下がる。発電モジュール５の内部隙間１４の圧力が下がると発電ブレード１０は内側に押され変形する。このときの変形で圧電素子が発電する。［図８］上下動の減衰力は、単筒式ショックアブソーバーの構造を基本としているため、乗り心地に影響を及ぼさない。自動車に設置する場合は、車体の底、トランクの底、車体のサイドボディーの内部に設置可能である。［図９］［図１０］［図１１］複筒式のショックアブソーバー２８の外筒にもガス室があり、単式ショックアブソーバーと同じようにピストンロッドの上下動によりガス室の圧力が変化する。この圧力変化を取り出し発電ユニットに導くことにより発電が可能である。［図１２］The shock absorber 1 includes a cylinder 20, a piston rod 21, a piston valve 22 connected to the piston rod 21, and a free piston 23. The lower part of the free piston 23 is filled with gas 24. The piston rod 21 is fixed to the body of the automobile. When the automobile moves up and down, the piston rod 21 moves up and down. The free piston 23 moves up and down to compensate for the volume of the piston rod 21 entering and exiting the cylinder 20, and the pressure of the gas 24 changes. A pipe 2 is attached to the lower part of the shock absorber 1 to transmit a pressure change to the power generation unit 3. A coupling 26 is arranged in the middle of the pipe 2 so that the transmission pressure adjusting valve 25, the shock absorber 1 and the power generation unit can be separated. [FIG. 6] When the shock absorber 1 is contracted and the piston rod 21 enters the cylinder 20, the volume of the piston rod 21 that has entered increases, and the pressure of the gas 24 rises due to the oil pushing the free piston 24. The gas pressure is transmitted from the pipe 2 to the inside of the power generation module 6, and the power generation blade 11 is pushed and deformed by the pressure difference between the internal gap 14 and the outer gap 13. The piezoelectric element 8 attached by deformation of the power generation blade 10 generates power. [FIG. 7] When the shock absorber 1 is extended and the piston rod 21 comes out of the cylinder 20, the volume of the cylinder 20 is reduced and the free piston 23 is raised, so that the pressure of the gas 24 is lowered. When the pressure in the internal gap 14 of the power generation module 5 decreases, the power generation blade 10 is pushed inward and deformed. The piezoelectric element generates electricity by the deformation at this time. [FIG. 8] The damping force for vertical movement does not affect the ride comfort because it is based on the structure of a single cylinder shock absorber. When installed in a car, it can be installed in the bottom of the car body, the bottom of the trunk, or the side body of the car body. [FIG. 9] [FIG. 10] [FIG. 11] There is also a gas chamber in the outer cylinder of the double cylinder type shock absorber 28, and the pressure of the gas chamber is changed by the vertical movement of the piston rod in the same manner as in the single shock absorber. Electric power can be generated by taking out this pressure change and guiding it to the power generation unit. [Fig. 12]

発電装置図Power generation equipment diagram 発電ユニット断面図（縦）Cross section of power generation unit (vertical) 発電ブレード詳細Power generation blade details 発電ユニットの断面図（平面）Cross section of power generation unit (plane) 発電ユニットの断面図（横）Cross section of power generation unit (horizontal) 発電装置構成図Power generator configuration diagram 発電ユニットの内部圧力が上がったときの発電ブレードの動きThe movement of the power generation blade when the internal pressure of the power generation unit increases 発電ユニットの内部圧力が下がったときの発電ブレードの動きThe movement of the power generation blade when the internal pressure of the power generation unit drops 自動車への設置例１Installation example 1 in a car 自動車への設置例２Installation example 2 in a car 自動車への設置例２断面図Installation example 2 cross section of an automobile 複筒式ショックアブソーバーの発電ユニットDouble cylinder type shock absorber power generation unit

Explanation of symbols

１、ショックアブソーバー
２、配管
３、発電ユニット
４、ヘッド
５、発電モジュール
６、外ケース
７ａ、７ｂ、パッキン
８、圧電素子
９、プレート
１０、発電ブレード
１１、コーティング
１２、ひれ
１３、隙間
１４、内部隙間
１５、支柱
１６、空間
１７、穴Ａ
１８、穴Ｂ
１９、穴Ｃ
２０、筒
２１、ピストンロッド
２２、ピストンバルブ
２３、フリーピストン
２４、ガス
２５、圧力調節バルブ
２６、カップリング
２７、複筒式ショックアブソーバー1. Shock absorber 2, piping 3, power generation unit 4, head 5, power generation module 6, outer cases 7a and 7b, packing 8, piezoelectric element 9, plate 10, power generation blade 11, coating 12, fin 13, gap 14 and inside Clearance 15, strut 16, space 17, hole A
18, hole B
19, hole C
20, cylinder 21, piston rod 22, piston valve 23, free piston 24, gas 25, pressure regulating valve 26, coupling 27, double cylinder type shock absorber

Claims

Electric power generator with piezoelectric element using gas pressure change of automobile shock absorber