JP2010154746A - Generator - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of power generation amount and durability in power generation using a piezoelectric element. <P>SOLUTION: The generator includes: a pair of shock absorbing materials juxtaposed with an interval; a plurality of pairs of vibrating plates 12 and piezoelectric elements 11; and a shaft 13c arranged on the side of the plurality of pairs of vibrating plate 12 and the piezoelectric element 11. The piezoelectric element 11 is connected at a position other than the surrounding of the vibrating plate 12 in at least one surface of the vibrating plate 12. The plurality of pairs of vibrating plate 12 and piezoelectric element 11 are arranged so as to be parallel to the pair of shock absorbing material. If an external force is applied to either of the pair of shock absorbing materials, the external force is transmitted to the surrounding of the vibrating plate 12 via the shaft of the side of the vibrating plate 12, thereby deforming the piezoelectric element 11 via the vibrating plate 12 to generate power. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子を使用した発電装置に関するものである。   The present invention relates to a power generator using a piezoelectric element.
従来、圧電素子を使用した発電や風力発電や太陽光発電等環境にやさしい発電方法が知られえている。これらは総称として一般的に環境にやさしい発電方法であることからエコ発電と呼ばれている。これらの発電方法は、今日のように環境問題が注目されていることもあり我々の社会の中に普及し始めている。   Conventionally, power generation methods using a piezoelectric element, such as power generation, wind power generation, and solar power generation, are known. These are generally referred to as eco power generation because they are generally environmentally friendly power generation methods. These power generation methods are beginning to become popular in our society, as environmental issues are attracting attention as they are today.
また、近年日常生活において我々が情報を得る道具は携帯電話やインターネットを利用した端末機器等によるものが多くなってきた。   In recent years, tools for obtaining information in daily life have been increasing due to mobile phones and terminal devices using the Internet.
特開2004−282915号公報JP 2004-282915 A
しかしながら、これらの発電方法には各発電方法ごとに長所と短所がある。その短所として例えば、圧電素子を使用した発電では圧電素子に何らかの方法で外部から力を加えることにより発電を行うのであるが一般に、圧電素子は割れやすい素材であるため耐久性が小さいことやその発電量が少ないことが挙げられる。風力発電では設置する場所の面積の小さい小型風力発電の街中での普及が見られるが小型であるため発電量が少ないことが挙げられる。太陽光発電では設置するための広い面積を確保しなければならなく、その場所も太陽電池のメンテナンスを行いやすい所であることが望まれるためそのスペースの確保をどのようにするかが挙げられる。更に、これらの発電は発電を行う際に圧電素子による発電では圧電素子に外部から力が加わること、風力発電では風が吹くこと、太陽光発電では光があること等が前提になっているためその発電量は各発電機が設置された周囲の環境の変化に大きく依存することになる。   However, these power generation methods have advantages and disadvantages for each power generation method. Disadvantages include, for example, in power generation using piezoelectric elements, power is generated by applying external force to the piezoelectric elements in some way. In general, piezoelectric elements are fragile materials and have low durability and power generation. The amount is small. In the case of wind power generation, small wind power generation with a small installation area is widely used in towns, but the power generation amount is small because it is small. In solar power generation, it is necessary to secure a large area for installation, and it is desirable that the location is also a place where maintenance of the solar cell is easy to be performed. Furthermore, these power generations are based on the premise that power is applied from the outside to the piezoelectric element when generating electricity, wind is blowing in wind power generation, and light is generated in solar power generation. The amount of power generation greatly depends on changes in the surrounding environment where each generator is installed.
また、近年日常生活の中で我々が情報を得る道具の中心的存在の一つである携帯電話やインターネットを利用した端末機器はその多くが電力を必要とするものであるため外出中携帯電話のバッテリーが無くなったり台風や雷等による災害時に停電したりするとこれらの端末機器は何らかの方法で電力を供給しなければ利用できないことになる。しかしながら、これらの電子機器に電力を供給することが出来て且つ、台風や雷等による停電時の際等の緊急時において設置する場所を選ばず迅速に移動させることおよび長期間の発電が可能な発電装置は見受けられない。更に、台風や雷等による災害時での利用を想定した上で日常的に使用できる電力提供や周囲の地図、天候等の情報提供のサービス行う完全自家発電型の端末装置を常設することは利用が想定されるビジネスマンや観光客等にとってとても便利であり、このような電力情報提供端末装置の普及はこれからのIT、ユビキタス社会において様々なサービス提供の普及にも寄与するものであり、実際にIT、ユビキタス関連の研究者や技術者の間では既にこのような端末装置の普及が望まれている。   Also, in recent years, mobile phones and terminal devices using the Internet, which are one of the main tools for obtaining information in daily life, require power. If the battery runs out or a power failure occurs during a disaster such as a typhoon or lightning, these terminal devices cannot be used unless power is supplied in some way. However, power can be supplied to these electronic devices, and they can be quickly moved and used for long-term power generation regardless of the installation location in the event of an emergency such as a typhoon or lightning. There is no power generator. In addition, it is possible to permanently install a completely self-powered terminal device that provides services such as providing power that can be used on a daily basis and providing information such as surrounding maps and weather, assuming use in the event of a disaster such as a typhoon or lightning. It is very convenient for businessmen and tourists who are expected to use the system. The spread of the power information provision terminal device will contribute to the spread of various services in the future IT and ubiquitous society. The spread of such terminal devices is already desired among IT and ubiquitous researchers and engineers.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧電素子を使用した発電における上記に挙げた発電量や耐久性等の課題を解決することと、その上でこれらの発電を総合的に利用することにより発電装置を設置する場所や周囲の環境の変化に対応した安定的な発電を行うことを可能にする発電装置およびこの発電装置による安定的な電力の提供を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to solve the problems such as the amount of power generation and durability mentioned above in power generation using a piezoelectric element, By using these power generations comprehensively, it is possible to perform stable power generation corresponding to changes in the place where the power generation device is installed and the surrounding environment, and stable power generation by this power generation device. To provide an offer.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の本発明は、相互に間隔を隔てて並設された一対の緩衝材と、前記一対の緩衝材の相互間に配置された複数組の振動板及び圧電素子と、前記一対の緩衝材の相互間における前記複数組の振動板及び圧電素子の側方に配置された軸とを備え、前記振動板の少なくとも片面における当該振動板の周囲以外の位置に、前記圧電素子を接合し、前記複数組の前記振動板及び前記圧電素子の各々を、前記一対の緩衝材に対して平行となるように配置し、前記振動板の側方の軸を、前記一対の緩衝材の一方から前記複数組の前記振動板及び圧電素子の周囲に至り、複数の前記振動板の周囲を支持するように配置し、前記一対の緩衝材のいずれかが外力を受けた場合に、前記振動板の側方の軸を介して前記複数の振動板の周囲に前記外力を伝えることにより、当該振動板を介して前記圧電素子が変形して発電することを特徴とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and the present invention described in claim 1 includes a pair of cushioning materials arranged in parallel with a distance from each other, and the pair of cushioning materials. A plurality of sets of diaphragms and piezoelectric elements disposed between each other, and shafts disposed on the sides of the plurality of sets of diaphragms and piezoelectric elements between the pair of cushioning members, The piezoelectric element is bonded to a position other than the periphery of the diaphragm on at least one surface, and each of the plurality of sets of the diaphragm and the piezoelectric element is disposed so as to be parallel to the pair of buffer materials. The shaft on the side of the diaphragm is arranged so as to support the periphery of the plurality of diaphragms from one of the pair of cushioning materials to the periphery of the plurality of diaphragms and the piezoelectric elements, When one of the pair of cushioning materials receives an external force, the vibration By through the axis of lateral conveying the force around the plurality of vibrating plates, characterized by generating power by deforming the piezoelectric element via the vibration plate.
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の本発明において、前記振動板の側方の軸を、前記一対の緩衝材の他方との間に空間部を形成するように配置し、前記一対の緩衝材の他方から前記振動板及び前記圧電素子に至り、これら振動板及び圧電素子をその中心位置において支持する軸を設け、前記一対の緩衝材のいずれかが外力を受けた場合に、前記振動板の側方の軸を介して前記複数組の前記振動板の周囲に前記外力を伝え、前記圧電素子及び前記振動板の周囲が、前記振動板及び前記圧電素子を支持する軸を支点に反ることを可能としたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a space portion is formed between the side shaft of the diaphragm and the other of the pair of cushioning materials. And a shaft that supports the vibration plate and the piezoelectric element at the center position is provided from the other of the pair of shock absorbing materials, and one of the pair of shock absorbing materials receives an external force. In this case, the external force is transmitted to the periphery of the plurality of sets of the diaphragms via a shaft on a side of the diaphragm, and the periphery of the piezoelectric element and the diaphragm supports the diaphragm and the piezoelectric element. It is possible to warp an axis to be supported on a fulcrum.
上記のように構成された本発明によれば、圧電素子による発電の発電量の増加とその耐久性を向上させることや、圧電素子による発電装置の製造の簡略化や製造コストの低減効果を得ることができる。   According to the present invention configured as described above, an increase in the amount of power generated by the piezoelectric element and an improvement in the durability thereof, an effect of simplifying the production of the power generation apparatus using the piezoelectric element and reducing the production cost are obtained. be able to.
本発明の第1の実施形態についての発電装置の発電部を示す一部断面図および斜視図である。It is the partial cross section figure and perspective view which show the electric power generation part of the electric power generating apparatus about the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に関わる発電装置の発電部を示す一部断面図および斜視図である。It is the partial cross section figure and perspective view which show the electric power generation part of the electric power generating apparatus in connection with the 1st Embodiment of this invention. 圧電素子を支える軸の配置および形を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning and a shape of the axis | shaft which supports a piezoelectric element. 本発明の第2の実施形態についての発電装置の発電部を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows the electric power generation part of the electric power generating apparatus about the 2nd Embodiment of this invention. 圧電素子を使用した発電装置を示す斜視図および発電装置内の圧電素子の配置を示す平面図である。It is a perspective view showing a power generator using a piezoelectric element, and a top view showing arrangement of a piezoelectric element in a power generator. 圧電素子を使用した発電装置の発電部を積層構造にしたときの一部断面図である。It is a partial cross section figure when the electric power generation part of the electric power generating apparatus using a piezoelectric element is made into the laminated structure. 本発明の第3の実施形態についての発電装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electric power generating apparatus about the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態についての発電装置を示す斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show the electric power generating apparatus about the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態についての発電装置を示す斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show the electric power generating apparatus about the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態についての発電装置を示す断面図および斜視図である。It is sectional drawing and perspective view which show the electric power generating apparatus about the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態についての発電装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electric power generating apparatus about the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態についての端末装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the terminal device about the 8th Embodiment of this invention.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。圧電素子は、加えられた圧力により変形することで電気を生じる。一般に、圧電素子はその発電量を増やすために加える圧力を大きくすると割れやすくなる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The piezoelectric element generates electricity by being deformed by an applied pressure. Generally, a piezoelectric element is easily cracked when the pressure applied to increase the power generation amount is increased.
図1に、本発明の第1の実態形態についての発電装置を示す。圧電素子11は、例えば、圧電素材として、チタン酸バリウム、ジルコニア(ZrO)等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート(LiTaO)等の圧電単結晶からなり、図1(a)に示すように、圧電素子11は、振動板12と接合された構造を持つ。この構造において振動板12は、圧電素子11を割れにくくする補強板としての働きもする。圧電素子11および振動板12は、圧電素子11の中心を軸13aにより支えられ、振動板12の周囲を軸13bにより支えられているため外力が加わる際もその位置に留まっている。軸13aは木材、ポリエチレン、ゴム等の緩衝材14aと接合されており、軸13bは木材、ポリエチレン、ゴム等の緩衝材14bと接合されている。図1(a)に示す構造は圧電素子を使用した発電装置の基本となる構造である。図1(b)に示すように、図1(a)の構造を持つ発電装置は外力として図1(b)に示すような圧力P(この場合は上方向からの圧力)が加わると、(押されることで)圧電素子11は圧電素子11aのように変形することにより発電する。この構造はてこの原理を利用しているため圧電素子11を効率良く変形することが可能であり、その結果、圧電素子11の変形による発電も効率良くなるのである。 In FIG. 1, the electric power generating apparatus about the 1st actual condition form of this invention is shown. The piezoelectric element 11 is made of, for example, piezoelectric material such as barium titanate, zirconia (ZrO 2 ), or a piezoelectric single crystal such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) as a piezoelectric material, and as shown in FIG. The piezoelectric element 11 has a structure joined to the diaphragm 12. In this structure, the diaphragm 12 also functions as a reinforcing plate that makes the piezoelectric element 11 difficult to break. Since the piezoelectric element 11 and the diaphragm 12 are supported by the shaft 13a at the center of the piezoelectric element 11 and supported by the shaft 13b around the diaphragm 12, the piezoelectric element 11 and the diaphragm 12 remain in that position even when an external force is applied. The shaft 13a is joined to a buffer material 14a made of wood, polyethylene, rubber or the like, and the shaft 13b is joined to a buffer material 14b made of wood, polyethylene, rubber or the like. The structure shown in FIG. 1A is a basic structure of a power generator using a piezoelectric element. As shown in FIG. 1B, when the power generation device having the structure of FIG. 1A is applied with a pressure P (in this case, a pressure from above) as shown in FIG. The piezoelectric element 11 generates electric power by being deformed like the piezoelectric element 11a. Since this structure uses the lever principle, the piezoelectric element 11 can be efficiently deformed, and as a result, power generation due to deformation of the piezoelectric element 11 is also efficiently performed.
このとき、変形した圧電素子11aが過剰に変形して破損することを防止するために軸13bの先にはストッパーの働きをするストッパー15を有することにより圧電素子11aを保護する。この構造により、圧電素子を使用した発電を安定的に行うことが可能となる。このとき、例えば、図1(b)の隙間O1に示すように振動板12を軸13bに完全に接合せずに振動板12および圧電素子11aが変形する際にその変形の阻害とならないように隙間(「あそび」の部分)が出来るようにしても良い。   At this time, in order to prevent the deformed piezoelectric element 11a from being excessively deformed and damaged, the piezoelectric element 11a is protected by having a stopper 15 acting as a stopper at the tip of the shaft 13b. With this structure, power generation using the piezoelectric element can be stably performed. At this time, for example, when the diaphragm 12 and the piezoelectric element 11a are deformed without completely joining the diaphragm 12 to the shaft 13b as shown by the gap O1 in FIG. 1B, the deformation is not hindered. A gap (a part of “play”) may be formed.
例えば、直径4.0cmの円形で厚さ200μmの振動板に直径2.5cmの円形で厚さ200μmの圧電素子を接合させたものでは、圧電素子の中心を支える軸は直径0.5cmで高さ0.2cmの円柱形のもので、振動板の周囲を支える軸の先のストッパーは厚さ0.15cmとすると良い。   For example, in a case where a piezoelectric element with a diameter of 2.5 cm and a thickness of 200 μm is joined to a vibration plate with a diameter of 4.0 cm and a thickness of 200 μm, the shaft supporting the center of the piezoelectric element has a diameter of 0.5 cm and is high. It is preferable that the stopper at the end of the shaft that supports the periphery of the diaphragm be 0.15 cm thick.
図1(c1)は図1(a)の構造を斜め下から見た図である。図1(c2)は図1(a)の構造を斜め上から見た図である。圧電素子11は振動板12の片面のみに接合する場合の他にも図1(c1)と図1(c2)に示すように、圧電素子11は振動板12の両面に接合しても良い。更に、圧電素子および振動板は円形以外の形であっても良い。例えば、圧電素子および振動板の形を三角形や四角形等の角形とすることも良い他楕円形等にしても良い。そして、これらの圧電素子および振動板をそれ自体が全体的に反るような形にしても良い。このときの反り方は、図2(a)に示すように、軸13aを中心に圧電素子および振動板の周囲が軸13aのある面と反対側に反るようにしても良い。このようにすると、圧電素子の発電力が増す効果がある。一方、図2(b)に示すように、軸13aを中心に圧電素子および振動板の周囲が軸13aのある面と同じ側に反るようにしても良い。このようにすると、圧電素子の強度が増す効果がある。   FIG. 1C1 is a view of the structure of FIG. FIG. 1C2 is a view of the structure of FIG. In addition to the case where the piezoelectric element 11 is bonded to only one surface of the diaphragm 12, the piezoelectric element 11 may be bonded to both surfaces of the diaphragm 12, as shown in FIGS. 1 (c1) and 1 (c2). Furthermore, the piezoelectric element and the diaphragm may have a shape other than a circle. For example, the shape of the piezoelectric element and the diaphragm may be a triangular shape such as a triangle or a quadrangle, or may be an elliptical shape. The piezoelectric element and the diaphragm may be shaped so as to warp as a whole. As shown in FIG. 2 (a), the warping at this time may be such that the periphery of the piezoelectric element and the diaphragm is warped on the opposite side of the surface on which the shaft 13a is located, with the shaft 13a as the center. If it does in this way, there exists an effect which the electric power generation of a piezoelectric element increases. On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), the periphery of the piezoelectric element and the diaphragm around the shaft 13a may be warped on the same side as the surface on which the shaft 13a is located. This has the effect of increasing the strength of the piezoelectric element.
図1(d1)は圧電素子および振動板を長方形にする場合の図1(a)の構造を斜め下から見た図の例として挙げる。同様に、図1(d2)は圧電素子および振動板を長方形にする場合の図1(a)の構造を斜め上から見た図の例として挙げる。このようにする場合、軸13aおよび軸13bの形も同図に示すような形にしても良い。   FIG. 1 (d1) gives an example of a diagram in which the structure of FIG. 1 (a) when the piezoelectric element and the diaphragm are rectangular is viewed from obliquely below. Similarly, FIG. 1 (d2) gives an example of a diagram in which the structure of FIG. 1 (a) when the piezoelectric element and the diaphragm are rectangular is viewed from obliquely above. In this case, the shapes of the shaft 13a and the shaft 13b may be as shown in FIG.
軸13bの本数は振動板12の周囲を支えるために必要な力によって調節すると良い。図1(c1)、(c2)は軸13bを三本使用した例であるが発電装置に加える圧力を大きくする場合および加える圧力が大きくなると見込まれる場合には図2(c1)のように軸13bの本数を三本以上使用すると良い。必要であれば図2(c2)のように軸13bを振動板12の周囲を全体的に囲むようにしても良い。勿論、発電装置に加える圧力を小さくする場合および加える圧力が小さくなると見込まれる場合には使用する軸13bの本数を三本以下にすることも良い。   The number of shafts 13b may be adjusted by the force necessary to support the periphery of the diaphragm 12. FIGS. 1 (c1) and (c2) are examples in which three shafts 13b are used. However, when the pressure applied to the power generator is increased and when the applied pressure is expected to increase, the shaft as shown in FIG. 2 (c1) is used. It is preferable to use three or more 13b. If necessary, the shaft 13b may be entirely surrounded by the diaphragm 12 as shown in FIG. Of course, when the pressure applied to the power generator is reduced and when the applied pressure is expected to be reduced, the number of shafts 13b used may be three or less.
図2(d)は、図1(a)の構造を並べて配置した例であり、本発明の第1の実施形態については図2(d)のようにすることが出来る。   FIG. 2D is an example in which the structure of FIG. 1A is arranged side by side, and the first embodiment of the present invention can be as shown in FIG.
図3に、圧電素子11を支える軸13aの配置および形を示したものである。図3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)に示すように、軸13aは圧電素子11の中心を通る線上に少なくとも一つ以上配置することおよび軸13aの形は円柱形または四角柱等の立体形である。こうすることで、外力による圧力変化に対して圧電素子を効率良く変形させることが可能となる。なお、軸13aは緩衝器となる働きも兼ねるようにゴム、プラスチック等の弾性材料を使用しても良い。   FIG. 3 shows the arrangement and shape of the shaft 13 a that supports the piezoelectric element 11. 3 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), the shaft 13a is on a line passing through the center of the piezoelectric element 11. The arrangement of at least one or more and the shape of the shaft 13a is a solid shape such as a cylindrical shape or a quadrangular prism. By doing so, it is possible to efficiently deform the piezoelectric element against a pressure change caused by an external force. The shaft 13a may be made of an elastic material such as rubber or plastic so as to function as a shock absorber.
図4に、本発明の第2の実施形態についての発電装置を示す。振動板19に接合された圧電素子18は、軸13cにより支えられており、図4(a)に示すように振動板17によって隣り合う圧電素子18および振動板19は繋がった構造になっている。この構造により、外力による生じる圧力変化(図4(a)の場合は上からの圧力変化)を振動板17が振動板19および圧電素子18へ伝えることにより圧電素子18を変形させ発電させることが可能となる。このとき、圧電素子18の過剰な変形を防止するためのストッパーは図4(a)、(b)に示すように振動板19に接合させたストッパー16aおよび緩衝材20aに接合させたストッパー16bを有する構造とする。勿論、この構造においてストッパー16aおよびストッパー16bは厚さを厚くすることでどちらか一方のみを有する構造とすることも可能である。   In FIG. 4, the electric power generating apparatus about the 2nd Embodiment of this invention is shown. The piezoelectric element 18 joined to the diaphragm 19 is supported by a shaft 13c, and the adjacent piezoelectric element 18 and diaphragm 19 are connected by the diaphragm 17 as shown in FIG. 4A. . With this structure, the diaphragm 17 transmits the pressure change caused by the external force (pressure change from above in the case of FIG. 4A) to the diaphragm 19 and the piezoelectric element 18 to deform the piezoelectric element 18 to generate electric power. It becomes possible. At this time, stoppers for preventing excessive deformation of the piezoelectric element 18 include a stopper 16a joined to the diaphragm 19 and a stopper 16b joined to the shock absorber 20a as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is set as the structure which has. Of course, in this structure, the stopper 16a and the stopper 16b can have a structure having only one of them by increasing the thickness.
図5(a)は、図1から図4(a)、(b)に示す構造を有する圧電素子を使用した発電装置20の全体図の例である。図5(a)に示す圧電素子を使用した発電装置の内部の圧電素子の配置を図5(b)および図5(c)に示す。図5(b1)、(b2)に示すように、円形の圧電素子11cにおいて各圧電素子は任意の面積における配置密度を高くするため正三角形を隙間無く並べたときの交点に配置すると良い。図5(c1)、(c2)に示すように、長方形の圧電素子11rにおいて各圧電素子は任意の面積における配置密度を高くするため二組の圧電素子を並べて正方形に配置をしたものを一セットとして、この正方形を90度ずつ回転させて敷き詰めるように配置すると良い。これらのような配置は任意の面積に出来るだけ蜜に圧電素子を敷き詰められるだけでなく、加える外力の方向が緩衝材14bに対して垂直方向以外の場合、例えば、斜め方向からの圧力変化であっても圧電素子11による発電効率の低下を抑え、垂直方向からの圧電変化と同様の発電量を見込める発電をするも可能である。   Fig.5 (a) is an example of the whole figure of the electric power generating apparatus 20 using the piezoelectric element which has a structure shown to FIGS. 1-4 (a), (b). The arrangement of the piezoelectric elements inside the power generation apparatus using the piezoelectric elements shown in FIG. 5A is shown in FIGS. 5B and 5C. As shown in FIGS. 5 (b1) and 5 (b2), in the circular piezoelectric element 11c, each piezoelectric element is preferably arranged at the intersection when equilateral triangles are arranged without gaps in order to increase the arrangement density in an arbitrary area. As shown in FIGS. 5 (c1) and (c2), in the rectangular piezoelectric element 11r, each piezoelectric element has a set of two piezoelectric elements arranged in a square in order to increase the arrangement density in an arbitrary area. As described above, the squares may be arranged so as to be rotated by 90 degrees and spread. Such an arrangement not only allows the piezoelectric elements to be spread as much as possible in an arbitrary area, but also when the direction of the external force to be applied is other than the direction perpendicular to the buffer material 14b, for example, a pressure change from an oblique direction. However, it is also possible to suppress the decrease in power generation efficiency due to the piezoelectric element 11 and generate power that can expect the same power generation amount as the piezoelectric change from the vertical direction.
図6(a)、(b)は、圧電素子を使用した発電の発電量を増加させるために図1から図5に示す構造を有する発電装置において発電装置内に内蔵する圧電素子11を複数重ねた積層にする場合の構造を示したものである。このとき、圧電素子11を重ねることで外力が伝わりにくくならないように振動板12の周囲を軸13cにより支えることにより隙間O2を作ると良い。
図7に、本発明の第3の実施形態についての発電装置を示す。圧電素子を使用した発電装置21は、図1から図6に示す構造を有する発電装置であって、並べられた発電装置21を隣同士繋げる軸22および軸受け23によって構成されている。このような構造をとることにより、軸22が軸受け23内において回転、移動することで、並べられた発電装置21は折りたたむことおよび丸めることにより図7(a)に示す状態から図7(b1)および図7(b2)に示す状態へ変形させることが可能となる。並べられた発電装置21の隣同士を繋げる構造は図7(c)に示すように軸24および軸受け25によって構成されても良い。このような構造をとる場合は、並べられた発電装置21は折りたたむことおよび丸めることにより図7(d1)および図7(d2)に示す状態へ変形させることが可能となる。発電装置21の変形の途中経過(図7(a)のに示す状態から図7(b1)に示す状態への変形および図7(c)に示す状態から図7(d1)に示す状態への変形過程)を図7(e)および図7(f)に示す。
FIGS. 6A and 6B show a plurality of piezoelectric elements 11 built in the power generator in the power generator having the structure shown in FIGS. 1 to 5 in order to increase the power generation amount of power generation using the piezoelectric elements. The structure in the case of stacking is shown. At this time, the gap O2 may be formed by supporting the periphery of the diaphragm 12 with the shaft 13c so that the external force is not easily transmitted by overlapping the piezoelectric elements 11.
In FIG. 7, the electric power generating apparatus about the 3rd Embodiment of this invention is shown. A power generation device 21 using a piezoelectric element is a power generation device having the structure shown in FIGS. 1 to 6, and includes a shaft 22 and a bearing 23 that connect the power generation devices 21 arranged side by side. By adopting such a structure, the shaft 22 is rotated and moved in the bearing 23, so that the arranged power generators 21 are folded and rounded to change from the state shown in FIG. 7A to FIG. 7B1. And it becomes possible to change to the state shown in FIG. The structure for connecting the adjacent power generators 21 arranged side by side may be constituted by a shaft 24 and a bearing 25 as shown in FIG. In the case of adopting such a structure, the arranged power generators 21 can be deformed into the states shown in FIGS. 7 (d1) and 7 (d2) by folding and rounding. Progress of deformation of power generation device 21 (from the state shown in FIG. 7A to the state shown in FIG. 7B1 and from the state shown in FIG. 7C to the state shown in FIG. 7D1) The deformation process is shown in FIGS. 7 (e) and 7 (f).
図1から図7に示す構造は、これらの構造を有することで圧電素子を使用した発電装置において構造簡略化することが可能となるため、製造コスト低減にも繋がる。   The structures shown in FIGS. 1 to 7 can be simplified in a power generation apparatus using a piezoelectric element by having these structures, which leads to a reduction in manufacturing cost.
図8に、本発明の第4の実施形態についての発電装置を示す。発電装置31は、圧電素子を使用した発電装置であって、発電装置31は、発電装置21の構造を有する発電装置としても良く、発電装置31の少なくとも一方の面に太陽電池32およびペルチェ素子やゼーベック素子等を使用した温度差発電装置33等の太陽光発電装置を有する発電装置である。図8(a)、(b)、(c)に示すように、太陽電池32および温度差発電装置33は硬質ガラスまたは硬質塩化ビニル等の透明な樹脂34で覆われているため、外力による圧力変化の影響は受けることが無く、密閉された状態にある。この構造は太陽電池32および温度差発電装置33に対する劣化防止ならびに防水効果もある。そのため、耐久性にも優れた構造になっている。   In FIG. 8, the electric power generating apparatus about the 4th Embodiment of this invention is shown. The power generation device 31 is a power generation device using a piezoelectric element, and the power generation device 31 may be a power generation device having the structure of the power generation device 21, and a solar cell 32 and a Peltier element or the like on at least one surface of the power generation device 31. This is a power generation device having a solar power generation device such as a temperature difference power generation device 33 using a Seebeck element or the like. As shown in FIGS. 8A, 8 </ b> B, and 8 </ b> C, the solar cell 32 and the temperature difference power generation device 33 are covered with a transparent resin 34 such as hard glass or hard vinyl chloride. It is not affected by the change and is in a sealed state. This structure also has the effect of preventing deterioration and waterproofing of the solar cell 32 and the temperature difference power generation device 33. Therefore, the structure has excellent durability.
図9に、本発明の第5の実施形態についての発電装置を示す。発電装置41は、圧電素子を使用した発電装置であって、発電装置41は、発電装置21の構造を有する発電装置としても良く、発電装置41の少なくとも一方の面に発光ダイオード42や液晶パネル43や有機EL44や電光掲示板45等によるディスプレイ機能を有する発電装置であって、これらのディスプレイで表示する文字や画像や映像や音等の情報を処理する機能持つインターネットに接続可能なコンピュータ46を有する発電装置である。図9(a)、(b)に示すように、発光ダイオード42や液晶パネル43や有機EL44や電光掲示板45は硬質ガラスまたは硬質塩化ビニル等の透明な樹脂47で覆われているため、外力による圧力変化の影響は受けることが無く、密閉された状態にある。この構造は発光ダイオード42や液晶パネル43や有機ELや電光掲示板44に対する劣化防止ならびに防水効果もある。そのため、耐久性にも優れた構造になっている。   In FIG. 9, the electric power generating apparatus about the 5th Embodiment of this invention is shown. The power generation device 41 is a power generation device using a piezoelectric element. The power generation device 41 may be a power generation device having the structure of the power generation device 21, and a light emitting diode 42 or a liquid crystal panel 43 is provided on at least one surface of the power generation device 41. A power generation device having a display function such as an organic EL 44, an electric bulletin board 45, etc., and having a computer 46 that can be connected to the Internet and has a function of processing information such as characters, images, images, and sounds displayed on these displays Device. As shown in FIGS. 9A and 9B, the light emitting diode 42, the liquid crystal panel 43, the organic EL 44, and the electric bulletin board 45 are covered with a transparent resin 47 such as hard glass or hard vinyl chloride. It is not affected by the pressure change and is in a sealed state. This structure also has the effect of preventing deterioration and waterproofing of the light emitting diode 42, the liquid crystal panel 43, the organic EL, and the electric bulletin board 44. Therefore, the structure has excellent durability.
図10に、本発明の第6の実施形態についての発電装置を示す。発電装置51aは垂直軸風車52を使用した風力発電装置であって、垂直軸風車52は、例えば、サボニウス型風車やダリウス型風車からなり、図10(a)に示すように、周囲を風力誘導装置53aによって覆われている。このようにして、風力を風力入り口Eに収集することにより垂直軸風車52の片側の羽にのみ当てることで風力による抵抗(垂直軸風車52の回転を妨げる力)を受けることなく、垂直軸風車52を回転させることが可能となる。更に、図10(b)に示すように、発電装置51bは垂直軸風車52を風力誘導装置53bによって覆うことにより風力を垂直軸風車52の片側の羽にのみ当てることで風力による抵抗を受けることなく、垂直軸風車52を回転させることが可能となる。垂直軸風車52は図10(d)に示すように、複数の垂直軸風車52を縦に並べることにより、発電量を増加させることも出来る。発電装置51aおよび発電装置51bの全体像をそれぞれ図10(c)および図10(e)に示す。発電装置51aおよび発電装置51bは、それぞれ回転軸54aおよび回転軸54bを有することならびに風力誘導装置53aおよび風力誘導装置53bの形状により風向きに応じて回転することにより向きを変えることが出来る。   In FIG. 10, the electric power generating apparatus about the 6th Embodiment of this invention is shown. The power generation device 51a is a wind power generation device using a vertical axis windmill 52, and the vertical axis windmill 52 is composed of, for example, a Savonius type windmill or a Darius type windmill, and as shown in FIG. Covered by the device 53a. In this way, by collecting wind power at the wind power entrance E, the vertical axis wind turbine is not affected by the wind force (force that impedes rotation of the vertical axis wind turbine 52) by being applied only to the wings on one side of the vertical axis wind turbine 52. 52 can be rotated. Furthermore, as shown in FIG. 10B, the power generation device 51b receives resistance due to wind force by covering the vertical axis wind turbine 52 with the wind power induction device 53b so that the wind force is applied only to the wings on one side of the vertical axis wind turbine 52. Instead, the vertical axis wind turbine 52 can be rotated. As shown in FIG. 10D, the vertical axis wind turbine 52 can increase the amount of power generation by arranging a plurality of vertical axis wind turbines 52 vertically. The overall images of the power generation device 51a and the power generation device 51b are shown in FIG. 10 (c) and FIG. 10 (e), respectively. The directions of the power generation device 51a and the power generation device 51b can be changed by having the rotation shaft 54a and the rotation shaft 54b, respectively, and rotating according to the wind direction depending on the shape of the wind guidance device 53a and the wind guidance device 53b.
図11に、本発明の第7の実施形態についての発電装置を示す。図11(a)は、振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置であって、振動板61bに接合された圧電素子61aは図11(d1)に示すように、直角に曲げられた振動板63aと接合されており、同振動板63aの端にはゴム、鉛等の重りが接合された状態で土台64に接合されている。図11(b)は、振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置であって、振動板61bに接合された圧電素子61aは図11(d2)に示すように、曲線状の振動板63bと接合されており、同振動板63bの端にはゴム、鉛等の重りが接合された状態で土台64に接合されている。図11(d3)に示すように、圧電素子61aに接合する振動板は振動板63cのように45度の角度となるように曲げたものとすることも出来る。これらのようにすることにより、外力による振動が重り62aを揺らすことで、その動きが振動板63aおよび63bおよび63cを伝わることによって、圧電素子61aによる発電を行うことが出来る。このとき、重り62aの縦方向、横方向および斜め方向等全ての方向の動きを振動板63aおよび振動板63bおよび振動板63cを曲げたことで「ねじれ」の動きを利用することにより、振動板63aおよび振動板63bおよび振動板63cは伝えることが可能となる。その際、振動板63aおよび振動板63bと土台64は圧電素子61aに対して正面に向かい合わないようにずらす頃で「ねじれ」の動きを圧電素子61aにより効率的に伝えることが出来るようになる。図11(c)は振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置において、重り62aを羽62bに変えることにより風を受けることで発電することも可能となる。それから、圧電素子61aに接合する振動板63aおよび63bおよび63cの数は二つ以上にすることも可能である。この例を図11(e)に示す。図11に示す構造において重り62aおよび重り62bの全ての動きを伝える必要の無い場合は振動板63aおよび63bおよび63cは直線としても良い。更に、振動板63aおよび63bおよび63cの長さを変えることにより様々な振動周波数の重りの動きに対して共振するように調節することも可能である。   In FIG. 11, the electric power generating apparatus about the 7th Embodiment of this invention is shown. FIG. 11A shows a power generation device using a piezoelectric element that generates electric power by utilizing the force of vibration, and the piezoelectric element 61a joined to the diaphragm 61b has a right angle as shown in FIG. 11D1. Are joined to a base 64 with a weight of rubber, lead or the like joined to the end of the diaphragm 63a. FIG. 11B shows a power generation device using a piezoelectric element that generates power by utilizing the force of vibration. The piezoelectric element 61a joined to the diaphragm 61b has a curved line as shown in FIG. 11D2. The diaphragm 63b is joined to the base 64 in a state in which a weight of rubber, lead or the like is joined to the end of the diaphragm 63b. As shown in FIG. 11 (d3), the diaphragm bonded to the piezoelectric element 61a may be bent so as to have an angle of 45 degrees as the diaphragm 63c. By doing so, the vibration by the external force shakes the weight 62a, and the movement is transmitted to the diaphragms 63a, 63b and 63c, so that the piezoelectric element 61a can generate electric power. At this time, the diaphragm 62a, the diaphragm 63b, and the diaphragm 63c are bent by using the movement of the weight 62a in all directions such as the vertical direction, the horizontal direction, and the oblique direction, thereby utilizing the “twist” movement. 63a, the diaphragm 63b, and the diaphragm 63c can be transmitted. At that time, the vibration 63a and the vibration plate 63b and the base 64 are shifted so as not to face the piezoelectric element 61a so as to face each other, so that the movement of “twist” can be efficiently transmitted to the piezoelectric element 61a. FIG. 11C shows a power generation device using a piezoelectric element that generates electric power by utilizing the force of vibration. It is also possible to generate electric power by receiving wind by changing the weight 62a to the wing 62b. Then, the number of diaphragms 63a, 63b, and 63c joined to the piezoelectric element 61a can be two or more. An example of this is shown in FIG. When it is not necessary to transmit all the movements of the weight 62a and the weight 62b in the structure shown in FIG. 11, the diaphragms 63a, 63b, and 63c may be straight lines. Further, by changing the lengths of the diaphragms 63a and 63b and 63c, it is possible to adjust so as to resonate with respect to the movement of weights having various vibration frequencies.
図12に、本発明の第8の実施形態についての端末装置を示す。電力情報提供端末装置71は、移動可能な設置式の端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置である。電力情報供給端末装置71は、図1から図11に示す発電装置の少なくとも一つの発電装置によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置とすることにより環境にやさしいエコ発電によって電力および情報の供給、提供を行うことが可能となる。図12(a)は電力情報提供端末装置71の全体図の一例である。ディスプレイ装置73はタッチパネル機能を有するものとしても良い。太陽電池75aおよび手動式発電機75bを補助電源として電力情報提供端末装置71の設置することも良い。この他にも、応用として例えば発電装置21に無線装置77およびコンピュータ74を取り付けたものを人や車等の移動情報を感知する圧力感知装置76として利用することも可能である。このことは、通勤ラッシュや交通渋滞の整理を行う際に周囲の込み具合を把握したい箇所に圧力感知装置76を設置することで発電頻度や発電量から各地点の通行量の情報を得てそれを無線通信することにより効率的に交通整理を行うことが出来る等に役立つのである。   FIG. 12 shows a terminal apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The power information provision terminal device 71 is a movable installation type terminal device, and includes a charging device 72 of a small electronic device such as a mobile phone, a PHS, a personal computer, a portable information terminal, a display device 73, a wireless LAN, a MAN, A terminal device having a function of supplying power and providing information by having a computer 74 that can be connected to the Internet by a communication function such as WAN. The power information supply terminal device 71 includes a power storage device that charges power generated by at least one power generation device of the power generation devices shown in FIGS. 1 to 11, and a mobile phone that operates using the power supplied from the power storage device. Power supply and information provision by having a charging device 72 for small electronic devices such as PHS, personal computers, personal digital assistants, etc., a display device 73, and a computer 74 that can be connected to the Internet through communication functions such as wireless LAN, MAN, WAN, etc. By using a terminal device having a function of performing power supply, it is possible to supply and provide power and information by eco-friendly eco power generation. FIG. 12A is an example of an overall view of the power information provision terminal device 71. The display device 73 may have a touch panel function. It is also possible to install the power information provision terminal device 71 using the solar battery 75a and the manual generator 75b as an auxiliary power source. In addition, as an application, for example, the power generation device 21 to which the wireless device 77 and the computer 74 are attached can be used as the pressure sensing device 76 for sensing movement information of a person or a vehicle. This is because information on the traffic volume at each point is obtained from the power generation frequency and power generation amount by installing the pressure sensing device 76 at the location where you want to grasp the surrounding conditions when commuting rush and traffic congestion are organized. It is useful to be able to organize traffic efficiently by wireless communication.
電力情報提供端末装置71は、移動可能な設置式の端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置である。電力情報供給端末装置71は、図1から図11に示す発電装置の少なくとも一つの発電装置によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置とすることにより環境にやさしいエコ発電によって電力および情報の供給、提供を行うことが可能となる。図12(a)は電力情報提供端末装置71の全体図の一例である。ディスプレイ装置73はタッチパネル機能を有するものとしても良い。太陽電池75aおよび手動式発電機75bを補助電源として電力情報提供端末装置71の設置することも良い。この他にも、応用として例えば発電装置21に無線装置77およびコンピュータ74を取り付けたものを人や車等の移動情報を感知する圧力感知装置76として利用することも可能である。このことは、通勤ラッシュや交通渋滞の整理を行う際に周囲の込み具合を把握したい箇所に圧力感知装置76を設置することで発電頻度や発電量から各地点の通行量の情報を得てそれを無線通信することにより効率的に交通整理を行うことが出来る等に役立つのである。   The power information provision terminal device 71 is a movable installation type terminal device, and includes a charging device 72 of a small electronic device such as a mobile phone, a PHS, a personal computer, a portable information terminal, a display device 73, a wireless LAN, a MAN, A terminal device having a function of supplying power and providing information by having a computer 74 that can be connected to the Internet by a communication function such as WAN. The power information supply terminal device 71 includes a power storage device that charges power generated by at least one power generation device of the power generation devices shown in FIGS. 1 to 11, and a mobile phone that operates using the power supplied from the power storage device. Power supply and information provision by having a charging device 72 for small electronic devices such as PHS, personal computers, personal digital assistants, etc., a display device 73, and a computer 74 that can be connected to the Internet through communication functions such as wireless LAN, MAN, WAN, etc. By using a terminal device having a function of performing power supply, it is possible to supply and provide power and information by eco-friendly eco power generation. FIG. 12A is an example of an overall view of the power information provision terminal device 71. The display device 73 may have a touch panel function. The power information provision terminal device 71 may be installed using the solar battery 75a and the manual generator 75b as auxiliary power sources. In addition, as an application, for example, the power generation device 21 to which the wireless device 77 and the computer 74 are attached can be used as the pressure sensing device 76 for sensing movement information of a person or a vehicle. This is because information on the traffic volume at each point is obtained from the power generation frequency and power generation amount by installing the pressure sensing device 76 at the location where you want to grasp the surrounding conditions when commuting rush and traffic congestion are organized. It is useful to be able to organize traffic efficiently by wireless communication.
(付記)
付記1に記載の発明は、人や車等の物体が動く際に生じる圧力変動により発電する発電装置であって、強い圧力変動に対しても圧電素子を破損すること無く発電することを可能にする圧電素子の過剰な変形を防止するストッパーを有することを特徴とする。
(Appendix)
The invention described in appendix 1 is a power generation device that generates power by pressure fluctuation generated when an object such as a person or a vehicle moves, and can generate power without damaging the piezoelectric element even when strong pressure fluctuation occurs. It has a stopper for preventing excessive deformation of the piezoelectric element.
付記2に記載の発明は、付記1に記載の発電機は、物体の移動によって生じる圧力変動を圧電素子に効率よく伝えるための振動板と圧電素子を支え圧力変動を受け止める軸を圧電素材の少なくとも一方の面に持つ構造を有することを特徴とする。   In the invention described in Appendix 2, the generator described in Appendix 1 includes a diaphragm for efficiently transmitting pressure fluctuation caused by the movement of an object to the piezoelectric element and a shaft that supports the piezoelectric element and receives pressure fluctuation. It has a structure with one surface.
付記3に記載の発明は、付記2に記載の前記軸は、圧電素材の中心を通る線上に少なくとも一つ以上有することを特徴とする付記1および付記2に記載の発電装置。   The invention according to appendix 3, in which the shaft according to appendix 2 has at least one axis on a line passing through the center of the piezoelectric material.
付記4に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、前機構を有する発電装置であって、複数の圧電素材を圧電素材がずれないようにその周囲を支え収納することで積層にすることにより発電量を増す構造を有することを特徴とする発電装置。   The invention described in appendix 4 is a power generation device using a piezoelectric element that generates power by pressure fluctuation caused by the movement of an object, and is a power generation device having a front mechanism so that a plurality of piezoelectric materials are not displaced. A power generation device characterized by having a structure that increases the amount of power generation by stacking by supporting and storing the periphery thereof.
付記5に記載の発明は、前機構を有する小型発電装置を並べそれらを繋げる軸と軸受けをつけることにより発電装置全体を折りたたむことおよび丸めることの可能な構造を有するものであり移動可能であることを特徴とする発電装置。   The invention described in appendix 5 has a structure in which a small power generator having a front mechanism is arranged and a shaft and a bearing connecting them are attached to each other so that the whole power generator can be folded and rolled, and is movable. A power generator characterized by the above.
付記6に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、少なくとも一方の面に、表面を硬質ガラスや硬質塩化ビニル等の透明な樹脂で覆うことにより強度を上げた太陽エネルギーによる発電を行う太陽電池および温度差発電装置を有することを特徴とする発電装置。   The invention described in appendix 6 is a power generation device using a piezoelectric element that generates electric power by pressure fluctuation caused by the movement of an object, and the surface is covered with a transparent resin such as hard glass or hard vinyl chloride on at least one surface. A power generator having a solar cell and a temperature difference power generator for generating power by solar energy with increased strength.
付記7に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、少なくとも一方の面に、表面を硬質ガラスや硬質塩化ビニル等の透明な樹脂で覆うことにより強度を上げた発光ダイオードや液晶パネルや有機ELや電光掲示板等によるディスプレイ機能を有する発電装置であって、これらのディスプレイで表示する文字や画像や映像や音等の情報を処理する機能持つインターネットに接続可能なコンピュータを有することを特徴とする発電装置。   The invention according to appendix 7 is a power generation device using a piezoelectric element that generates power by pressure fluctuation caused by the movement of an object, and the surface is covered with a transparent resin such as hard glass or hard vinyl chloride on at least one surface. It is a power generation device having a display function such as a light emitting diode, a liquid crystal panel, an organic EL, an electric bulletin board, etc. with increased strength, and has a function of processing information such as characters, images, images and sounds displayed on these displays A power generation apparatus having a computer connectable to the Internet.
付記8に記載の発明は、少なくとも一つ以上の垂直軸風車を縦に重ねた風力発電装置であって、外側に発電装置を覆い風向きに対応して回転する風力誘導装置を有することにより風力の収集能力を向上させることおよび風力による風車の回転を妨げる抵抗を無くすことを特徴とする発電装置。   The invention described in appendix 8 is a wind power generator in which at least one vertical axis wind turbine is vertically stacked, and has a wind power induction device that covers the power generator on the outside and rotates in accordance with the wind direction. A power generation device characterized by improving the collection capability and eliminating resistance that impedes rotation of a wind turbine by wind power.
付記9に記載の発明は、振動の力で発電する圧電素子を使用した発電装置であって、圧電材料の周囲に少なくとも一つ以上の角度を持って曲げられた振動板が接合された圧電素子において、振動板と振動板に接合した重りを有することによって縦方向と横方向と斜め方向の振動周波数で共振することで発電することを特徴とする圧電素子の発電装置。   The invention according to appendix 9 is a power generation device using a piezoelectric element that generates power by a vibration force, and a piezoelectric element in which a diaphragm bent at least at one or more angles is joined around a piezoelectric material The piezoelectric element generator according to claim 1, wherein the piezoelectric element generates electric power by resonating at vibration frequencies in a vertical direction, a horizontal direction, and an oblique direction by having a diaphragm and a weight joined to the diaphragm.
付記10に記載の発明は、移動可能な設置式の電力情報提供端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置と、ディスプレイ機能および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータを有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つことを特徴とする電力情報提供端末装置。   The invention according to appendix 10 is a mobile power information provision terminal device that is movable, and includes a charging device for a small electronic device such as a mobile phone, a PHS, a personal computer, and a personal digital assistant, a display function, a wireless LAN, and a MAN A power information providing terminal device having a function of supplying power and providing information by having a computer connectable to the Internet by a communication function such as WAN.
付記11に記載の発明は、移動可能な設置式の電力情報提供端末装置であって、付記1、付記2、付記3、付記4、付記5、付記6、付記7、付記8または付記9のいずれかに記載の発電装置の全てあるいは一部によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置と、ディスプレイ機能および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータを有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つことを特徴とする電力情報提供端末装置、総合的に利用する発電システムに関するものである。   The invention described in Supplementary Note 11 is a movable installation-type power information provision terminal device, and includes Supplementary Note 1, Supplementary Note 2, Supplementary Note 3, Supplementary Note 4, Supplementary Note 5, Supplementary Note 7, Supplementary Note 8, Supplementary Note 9 or Supplementary Note 9. A power storage device that charges power generated by all or part of the power generation device described in any one of the above, and a small electronic device such as a mobile phone, a PHS, a personal computer, or a portable information terminal that operates using the power supplied from the power storage device Power supply terminal device having a function of supplying power and providing information by having a computer that can be connected to the Internet with a display function and a communication function such as a wireless LAN, MAN, and WAN The present invention relates to a power generation system that is used comprehensively.
(付記の効果)
上記付記のように構成された本発明によれば、圧電素子による発電、風力発電や太陽光発電等のエコ発電装置の発電量の増加とその耐久性を向上させることおよび圧電素子による発電装置の製造簡略化、製造コスト低減効果ならびに、これらの発電装置にインターネットに接続可能なコンピュータならびにディスプレイ機能等を有すること更に移動容易性ならびに設置容易性を有したことで、周囲の環境の変化にも対応して安定的な電力供給と情報提供を行うことが出来る。
(Additional effects)
According to the present invention configured as described above, it is possible to increase the power generation amount of an eco power generation device such as power generation by a piezoelectric element, wind power generation or solar power generation and to improve the durability thereof, and Simplifies manufacturing, reduces manufacturing costs, and has a computer that can connect to the Internet and a display function for these power generators, as well as ease of movement and installation, so it can handle changes in the surrounding environment. Stable power supply and information provision.
電力情報提供端末装置を駅やコンビニエンスストアおよび公園等に設置することにより日常的に携帯電話やデジタルカメラ等の小型電子機器の充電を行えるためこれらの機器を電池の残量を気にすることなく使うことが出来、且つ、台風や雷等による停電時の際等の緊急時において設置する場所を選ばず迅速に移動させることおよび長期間の発電が可能なため防災対策としても役立つ。更に、日常的に使用できる電力需給や周囲の地図、天候等の情報提供のサービス行う完全自家発電型の端末装置を常設することは利用が想定されるビジネスマンや観光客等にとってとても便利であり、このような電力情報提供端末装置の普及はこれからのIT、ユビキタス社会において様々なサービス提供の普及にも寄与するものと思われる。   By installing power information provision terminal devices at stations, convenience stores, parks, etc., it is possible to charge small electronic devices such as mobile phones and digital cameras on a daily basis, so these devices can be used without worrying about the remaining battery level. It can be used, and it can be used as a disaster prevention measure because it can be quickly moved regardless of where it is installed in the event of an emergency such as a power failure due to a typhoon or lightning, and it can generate electricity for a long time. Furthermore, it is very convenient for businessmen and tourists who are expected to use a permanent self-powered terminal device that provides information such as daily power supply and demand, maps of surroundings, and weather information. The spread of such power information provision terminal devices is expected to contribute to the spread of various service provisions in the future IT and ubiquitous society.
現在、広告業界ではこれまでに無い技術を広告に利用する需要が大きい。何故なら、一般に広告において先ずは目に付くことが重要である。これに対して、新しくこれまでに無い技術やものは注目されやすいため、特に街中でのCM媒体としてそれを広告に使いたいのである。そのため、応用として電力情報供給端末装置は様々なディスプレイ装置を有することも可能なため新しい広告媒体としても産業上利用可能である。   At present, there is a great demand in the advertising industry for using unprecedented technology for advertising. Because it is generally important to first notice in advertising. On the other hand, new and unprecedented technologies and things are likely to attract attention, so we want to use them for advertisements, especially as a commercial medium in the city. Therefore, since the power information supply terminal device can have various display devices as an application, it can be industrially used as a new advertising medium.
11、11a、18、61a 圧電素子
12、17、19、61b、63a、63b、63c 振動板
13a、13b、13c 軸
14a、14b、20a、20b 緩衝材
15、16a、16b ストッパー
20、21、31、41、51a、51b 発電装置
22、24 軸
23、25 軸受け
32、75a 太陽電池
33 温度差発電装置
34、47 樹脂
42 発光ダイオード
43 液晶パネル
44 有機EL
45 電光掲示板
46、74 コンピュータ
52 垂直軸風車
53a、53b 風力誘導装置
54a、54b 回転軸
62a 重り
62b 羽
64 土台
71 電力情報提供端末装置
72 充電装置
73 ディスプレイ装置
75b 手動式発電機
76 圧力感知装置
77 無線装置
11, 11a, 18, 61a Piezoelectric element 12, 17, 19, 61b, 63a, 63b, 63c Diaphragm 13a, 13b, 13c Shaft 14a, 14b, 20a, 20b Buffer material 15, 16a, 16b Stopper 20, 21, 31 , 41, 51a, 51b Power generation device 22, 24 Shaft 23, 25 Bearing 32, 75a Solar cell 33 Temperature difference power generation device 34, 47 Resin 42 Light emitting diode 43 Liquid crystal panel 44 Organic EL
45 Electric Bulletin Board 46, 74 Computer 52 Vertical Axis Windmill 53a, 53b Wind Induction Device 54a, 54b Rotating Shaft 62a Weight 62b Wing 64 Base 71 Power Information Providing Terminal Device 72 Charging Device 73 Display Device 75b Manual Generator 76 Pressure Sensing Device 77 Wireless device

Claims (2)

  1. 相互に間隔を隔てて並設された一対の緩衝材と、
    前記一対の緩衝材の相互間に配置された複数組の振動板及び圧電素子と、
    前記一対の緩衝材の相互間における前記複数組の振動板及び圧電素子の側方に配置された軸とを備え、
    前記振動板の少なくとも片面における当該振動板の周囲以外の位置に、前記圧電素子を接合し、
    前記複数組の前記振動板及び前記圧電素子の各々を、前記一対の緩衝材に対して平行となるように配置し、
    前記振動板の側方の軸を、前記一対の緩衝材の一方から前記複数組の前記振動板及び圧電素子の周囲に至り、複数の前記振動板の周囲を支持するように配置し、
    前記一対の緩衝材のいずれかが外力を受けた場合に、前記振動板の側方の軸を介して前記複数の振動板の周囲に前記外力を伝えることにより、当該振動板を介して前記圧電素子が変形して発電すること、
    を特徴とする発電装置。
    A pair of cushioning materials arranged side by side at a distance from each other;
    A plurality of sets of diaphragms and piezoelectric elements disposed between the pair of cushioning materials;
    The plurality of sets of diaphragms between the pair of cushioning materials and a shaft disposed on a side of the piezoelectric element,
    Bonding the piezoelectric element at a position other than the periphery of the diaphragm on at least one side of the diaphragm,
    Each of the plurality of sets of the diaphragm and the piezoelectric element is arranged so as to be parallel to the pair of cushioning materials,
    The shaft on the side of the diaphragm is arranged so as to support the periphery of the plurality of diaphragms from one of the pair of buffer materials to the periphery of the plurality of diaphragms and piezoelectric elements,
    When any one of the pair of cushioning materials receives an external force, the external force is transmitted to the periphery of the plurality of diaphragms via a shaft on a side of the diaphragm, thereby causing the piezoelectric elements to pass through the diaphragm. The element is deformed to generate electricity,
    A power generator characterized by the above.
  2. 前記振動板の側方の軸を、前記一対の緩衝材の他方との間に空間部を形成するように配置し、
    前記一対の緩衝材の他方から前記振動板及び前記圧電素子に至り、これら振動板及び圧電素子をその中心位置において支持する軸を設け、
    前記一対の緩衝材のいずれかが外力を受けた場合に、前記振動板の側方の軸を介して前記複数の振動板の周囲に前記外力を伝え、前記圧電素子及び前記振動板の周囲が、前記振動板及び前記圧電素子を支持する軸を支点に反ることを可能としたこと、
    を特徴とする請求項1に記載の発電装置。
    The shaft on the side of the diaphragm is disposed so as to form a space between the other of the pair of cushioning materials,
    From the other of the pair of cushioning materials to the diaphragm and the piezoelectric element, a shaft is provided to support the diaphragm and the piezoelectric element at the center position thereof,
    When any one of the pair of cushioning materials receives an external force, the external force is transmitted to the periphery of the plurality of diaphragms via a shaft on a side of the diaphragm, and the periphery of the piezoelectric element and the diaphragm is Enabling the shaft supporting the diaphragm and the piezoelectric element to warp on a fulcrum;
    The power generator according to claim 1.
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