JP2011114884A

JP2011114884A - 発電装置

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Publication number: JP2011114884A
Application number: JP2009266677A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Inoue; 竜太井上
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP5503264B2

Abstract

【課題】小型化を図ることができる発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置１０は、振動増幅機構１２と発電手段１４とを有し、振動増幅機構１２は、錘１８と、振動する振動体２０に錘１８を揺動可能に支持する中空の支持部材１６とを備えている。発電手段１４は、支持部材１６の中空内部に配置されている。よって、発電装置１０の小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する発電装置に関する。

近年、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する発電装置が提案されている。
図１９に示すように、特許文献１の発電装置５００では、筐体の天板５０２に筒状コイル５０４の一端側が取り付けられている。この筒状コイル５０４内には、コイルバネ５０６によって天板５０２から吊り下げられた棒状磁石５０８が配置されている。
そして、筐体を揺動したり、傾けたりすることにより、棒状磁石５０８を振動させて筒状コイル５０４から電力を発生させる。

しかし、発電装置５００のような発電装置は、バネ（コイルバネ５０６）と磁石（棒状磁石５０８）とを上下方向に直列に配置する構成になるので、磁石の振動方向に対して長い形状になってしまい小型化を図るのが難しい。特に、大きな発電量を得ようとする場合には、磁石を大きく振動させる必要があるので、小型化がより難しくなる。

特開平１０−６６３２３号公報

本発明は係る事実を考慮し、小型化を図ることができる発電装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、振動する振動体に錘を揺動可能に支持する中空の支持部材と該錘とを備えた振動増幅機構と、前記錘に設けられた第１部材と該第１部材に対して相対移動可能な第２部材とを備えて前記支持部材の中空内部に配置され前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、を有する。

請求項１に記載の発明では、発電装置が、振動増幅機構と発電手段とを有している。振動増幅機構は、中空の支持部材と錘とを備えている。支持部材は、振動する振動体に錘を揺動可能に支持する。

発電手段は、錘に設けられた第１部材と、この第１部材に対して相対移動可能な第２部材とを備え、支持部材の中空内部に配置されている。そして、第１部材に対して第２部材を相対移動することによって電力を発生する。

よって、振動体に振動が発生したときに、この振動が振動増幅機構を介して第１部材に伝達されて第１部材が振動し、第１部材に対して第２部材が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体の振動エネルギーを発電手段により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、支持部材の中空内部に発電手段が配置されているので、支持部材と発電手段とを直列に配置する構成に比べて、第１部材と第２部材との相対移動方向に対する発電装置の長さを短くできる。すなわち、発電装置の小型化を図ることができる。

ここで、発電手段により電力を発生させるときに、第１部材の振動を抑える抵抗力（例えば、第１部材を磁石とし第２部材をコイルとして電磁誘導によりコイルから電力を発生させる場合における、コイルに発生する逆起電力によって磁石の振動を抑える抵抗力）が第２部材から第１部材へ作用する場合、第１部材の振動の振幅は小さくなってしまう。

これに対して請求項１の発電装置では、第１部材が錘に設けられているので、錘の重量により第１部材の慣性力が大きくなる。これにより、第２部材から第１部材へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、第１部材を効果的に振動させることができる。発電手段による発電量は、第１部材と第２部材との相対移動量が大きいほど大きくなるので、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１部材は磁石又はコイルであり、前記第２部材はコイル又は磁石である。

請求項２に記載の発明では、第１部材を磁石又はコイルとし、第２部材をコイル又は磁石とすることにより、磁石に対してコイルが相対移動したときに、電磁誘導の原理によってコイルから電力を発生させることができる。

ここで、発電手段により電力を発生させるときにコイルには逆起電力が発生し、これによって磁石の振動を抑える抵抗力がコイルから磁石へ作用してしまう。これに対して請求項２の発電装置では、磁石又はコイルを錘に設けているので、錘の質量により磁石又はコイルの慣性力が大きくなる。これにより、コイルから磁石へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体の振動に対する磁石又はコイルの振動の増幅倍率の低下を低減することができ、磁石又はコイルを効果的に振動させることができる。電磁誘導の原理を利用した発電手段の発電量は、第１部材（磁石又はコイル）と第２部材（コイル又は磁石）との相対移動量が大きいほど大きくなるので、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記支持部材は、コイルばねである。

請求項３に記載の発明では、支持部材をコイルばねとすることにより、簡単な部材（コイルばね）で、第１部材を効率よく振動させることができる。
また、支持部材をゴム部材とした場合、振動増幅機構に伝わる振動エネルギーの一部がゴム部材によって熱エネルギーに変換されてしまうため、第１部材の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーがロスしてしまう。これに対して、コイルばねは、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されにくいので、第１部材の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーはゴム部材の場合よりも大きくなる。

請求項４に記載の発明は、前記支持部材は、弾性を有する筒状部材である。

請求項４に記載の発明では、支持部材を、弾性を有する筒状部材とすることにより、この筒状部材がカバーの役割りを兼ねるので、支持部材の中空内部に塵や埃等が入り込むことにより発電効果が低下するのを防ぐことができる。

例えば、第１部材を磁石、第２部材をコイルとした場合、砂鉄などの小さな鉄分が支持部材の中空内部に入り込むと、磁束線の分布を乱して電磁誘導による発電効果を低下させてしまうことが考えられる。

請求項５に記載の発明は、前記振動体の振動が伝達されて振動する、前記第１部材と前記第２部材との振動の位相差を調整可能な位相調整手段を有する。

請求項５に記載の発明では、発電装置が位相調整手段を有している。位相調整手段は、振動体の振動が伝達されて振動する第１部材の振動と、振動体の振動が伝達されて振動する第２部材の振動との位相差の調整が可能となっている。

よって、位相調整手段による位相差の調整により、第１部材と第２部材との相対移動量を大きくすることができるので、発電手段によって効果的に電力を発生させることができる。

本発明は上記構成としたので、小型化を図ることができる発電装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。本発明の第１の実施形態に係る発電装置を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。本発明の第２の実施形態に係る発電装置を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。本発明の第３の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。本発明の第３の実施形態に係る発電装置を示す説明図である。本発明の第３の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。本発明の第４の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す説明図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の応用例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の応用例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る発電装置の応用例を示す正面図である。従来の発電装置を示す説明図である。

図面を参照しながら、本発明の発電装置を説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１の正面図、及び図２の分解図に示すように、第１の実施形態の発電装置１０は、振動増幅機構１２と発電手段１４とを有している。

振動増幅機構１２は、中空の支持部材としてのコイルばね１６と、円板状の錘１８とを備えている。コイルばね１６は、振動する振動体としての床スラブ２０上面に固定された円板状の台座２６上部に設けられ、錘１８は、このコイルばね１６の上端部に設けられた円板状の揺動部材２８下部に固定されている。このような構成により、錘１８は、コイルばね１６によって床スラブ２０に揺動可能に支持されている。

発電手段１４は、第１部材としての棒状の磁石２２と、磁石２２に対して相対移動可能な第２部材としてのコイル２４とを備えている。磁石２２は錘１８下面に固定され、コイル２４は台座２６上部に設けられている。このような構成により、発電手段１４はコイルばね１６の中空内部に配置されている。

次に、本発明の第１の実施形態の作用及び効果について説明する。

第１の実施形態の発電装置１０では、図１に示すように、振動体としての床スラブ２０に上下方向の振動が発生したときに、この振動が振動増幅機構１２を介して第１部材としての磁石２２に伝達されて磁石２２が振動し、磁石２２に対して第２部材としてのコイル２４が相対移動する。これにより、電磁誘導の原理によってコイル２４から電力が発生する。すなわち、振動する振動体の振動エネルギーを発電手段１４（磁石２２及びコイル２４）により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、支持部材としてのコイルばね１６の中空内部に発電手段１４が配置されているので、コイルばね１６と発電手段１４とを上下方向に直列に配置する構成に比べて、磁石２２とコイル２４との相対移動方向に対する発電装置１０の長さを短くできる。すなわち、発電装置の小型化を図ることができる。

また、発電手段１４により電力を発生させるときにコイル２４には逆起電力が発生し、これによって磁石２２の振動を抑える抵抗力がコイル２４から磁石２２へ作用してしまう。これに対して発電装置１０では、磁石２２を錘１８に固定しているので、錘１８の質量により磁石２２の慣性力が大きくなる。これにより、コイル２４から磁石２２へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、床スラブ２０の振動に対する磁石２２の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、磁石２２を効果的に振動させることができる。電磁誘導の原理を利用した発電手段１４の発電量は、磁石２２とコイル２４との相対移動量が大きいほど大きくなるので、床スラブ２０に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、錘１８の重量の設定により、振動増幅機構１２の固有振動数を変更することができる。例えば、床スラブ２０の振動の振動数と、振動増幅機構１２の固有振動数とがほぼ等しくなるように錘１８の重量を設定すれば、共振現象によって磁石２２をより大きく振動させることができ、大きな電力を発生させることができる。

また、支持部材をコイルばね１６とすることにより、簡単な部材（コイルばね１６）で、錘１８及び磁石２２を効率よく振動させることができる。

また、支持部材をゴム部材とした場合、振動増幅機構に伝わる振動エネルギーの一部がゴム部材によって熱エネルギーに変換されてしまうため、磁石２２の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーがロスしてしまう。これに対して、コイルばね１６では、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されにくいので、磁石２２の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーはゴム部材の場合よりも大きくなる。

以上、本発明の第１の実施形態について説明した。

なお、第１の実施形態では、第１部材を磁石２２とし、第２部材をコイル２４とした例を示したが、第１部材をコイル２４とし、第２部材を磁石２２としてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図３の正面図、及び図４の分解図に示すように、第２の実施形態の発電装置３０では、錘１８と揺動部材２８との間に振動増幅ユニット３２が設けられている。
揺動部材２８下部には円板状の錘３４が固定され、この錘３４下面に上端部が固定されたコイルばね３６によって錘１８が吊り支持されている。

次に、本発明の第２の実施形態の作用及び効果について説明する。

第２の実施形態では、図３に示すように、振動体としての床スラブ２０に上下方向の振動が発生したときに、振動増幅ユニット３２を有する振動増幅機構１２を介してこの振動が第１部材としての磁石２２に伝達されて磁石２２が振動する。これにより、磁石２２に対して第２部材としてのコイル２４が相対移動し、電磁誘導の原理によってコイル２４から電力が発生する。

また、発電装置３０には振動増幅ユニット３２が設けられているので、第１の実施形態で示した発電装置１０に比べて、振動体としての床スラブ２０の振動に対する磁石２２の振動の増幅倍率をより大きくすることができ、磁石２２をより大きく振動させることができる。

例えば、発電装置３０において、床スラブ２０の重量をｍ_０、錘３４の重量をｍ_１、錘１８の重量と磁石２２の重量とを合計した重量をｍ_２、重量ｍ_０に対する重量ｍ_１のマス比をμ_０１（＝ｍ_１／ｍ_０）、重量ｍ_１に対する重量ｍ_２のマス比をμ_１２（＝ｍ_２／ｍ_１）とすると、錘３４の振動加速度はマス比μ_０１が小さいほど大きくなり、磁石２２の振動加速度はマス比μ_１２が小さいほど大きくなる。

このように、発電装置３０は、床スラブ２０の振動に対する磁石２２の振動の増幅倍率をより大きくすることができる。また、錘１８の重量を小さくしても磁石２２を十分に振動させることができる。

また、質点（錘１８、３４）の数と同数の固有振動数を生じさせることができると共に、この固有振動数付近の振動数において床スラブ２０の振動に対する磁石２２の振動の増幅倍率を大きくすることができる。これにより、卓越振動数が幅広く分布する床スラブ２０に対して効率よく電力を発生させることができる。床スラブの加振振動数はバラエティに富んでおり、例えば人の動作（歩行）などで床スラブを加振する場合には、歩行のテンポによって床スラブの加振振動数が変わってくる。よって、床スラブで励起される卓越振動数もそのテンポによって変化する。このように、床スラブの卓越振動数は床スラブの加振振動数によって異なるので、一般に床スラブには卓越振動数が幅広く分布する。

また、錘１８、３４の重量の設定により、振動増幅機構１２の固有振動数を変更することができる。例えば、床スラブ２０の振動の振動数と、振動増幅機構１２の固有振動数とがほぼ等しくなるように錘１８、３４の重量を設定すれば、共振現象によって磁石２２をより大きく振動させることができ、大きな電力を発生させることができる。

また、先に説明したように、錘１８の重量と磁石２２の重量とを合計した重量ｍ_２を錘３４の重量ｍ_１で割ったマス比μ_１２を小さくすれば、床スラブ２０の振動に対する磁石２２の振動の増幅倍率を大きくすることができ、このマス比μ_１２を大きくすれば、振動増幅機構１２に生じる２つの固有振動数（１次固有振動数と２次固有振動数）の振動数の間隔を広げることができる。

図５にこれらの一例を示す、図５のグラフの横軸には床スラブ２０の振動数が示され、縦軸には床スラブ２０に対する磁石２２の振動増幅倍率が示されている。値１４０に対して、マス比μ_１２を小さくした値が値１４２であり、マス比μ_１２を大きくした値が値１４４である。
このように、床スラブ２０の振動特性に応じてこのマス比を適宜設定することによって大きな発電量を得ることができる。

以上、本発明の第２の実施形態について説明した。

なお、第２の実施形態では、振動増幅ユニット３２を有する振動増幅機構１２の例を示したが、錘１８と揺動部材２８との間に複数の振動増幅ユニット３２を直列（上下方向）又は並列（横方向）に配置してもよい。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態の説明において、第２の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図６の正面図、及び図７の分解図に示すように、第３の実施形態の発電装置３８では、台座２６と第２部材としてのコイル２４との間に位相調整手段４０が設けられている。

位相調整手段４０は、コイルばね４４と円板状の錘４２とによって構成されている。コイルばね４４は台座２６上部に設けられ、錘４２はコイルばね４４の上端部に固定されている。このような構成により、錘４２は、コイルばね４４によって床スラブ２０に揺動可能に支持されている。コイル２４は、錘４２の上面に固定されている。

位相調整手段４０は、床スラブ２０の振動が伝達されて振動する第１部材としての磁石２２の振動と、床スラブ２０の振動が伝達されて振動する第２部材としてのコイル２４の振動との位相差の調整が可能となっている。

次に、本発明の第３の実施形態の作用及び効果について説明する。

第３の実施形態では、図６に示すように、位相調整手段４０による位相差の調整によって、磁石２２とコイル２４との相対移動量を大きくすることができるので、発電手段１４によって効果的に電力を発生させることができる。位相調整手段４０による位相差の調整は、錘４２の重量やコイルばね４４の剛性を変更して行う。

例えば図８（ａ）のグラフに示すように、発電装置３８において、床スラブ２０に上下方向の振動が発生したときに床スラブ２０の振動が伝達されて振動する、磁石２２の振動波形を値４６（実線）とし、コイル２４の振動波形を値４８（点線）とする。値４６と値４８との波長は等しく、値４６の振幅Ｗ_１は値４８の振幅Ｗ_２の５倍になっている。

ここで、位相調整手段４０により、値４６と値４８との位相差を調整して１８０度ずらすと、図８（ｂ）のグラフに示すようになる。すなわち、図８（ａ）のときの磁石２２とコイル２４との相対移動量がＷ_１−Ｗ_２（＝Ｗ_２の４倍）であるのに対して、図８（ｂ）のときの磁石２２とコイル２４との相対移動量はＷ_１＋Ｗ_２（＝Ｗ_２の６倍）となる。よって、磁石２２とコイル２４との相対移動量を大きくすることができる。

位相調整手段４０の設定により、値４８の振幅を大きくすれば、磁石２２とコイル２４との相対移動量をさらに大きくすることができる。例えば、値４８の２倍の振幅Ｗ_３（＝Ｗ_２×２）を有する値５０（一点鎖線）とすれば、磁石２２とコイル２４との相対移動量はＷ_１＋Ｗ_３（＝Ｗ_２の７倍）とすることができる。

なお、値４８の振幅は、床スラブ２０の振動数に、錘４２及びコイルばね４４によって構成されるコイル系の固有振動数を近づけることによって大きくすることができる。ここで、床スラブ２０の振動数にコイル系の固有振動数を近づけ過ぎると、値４６との位相差が１８０度よりも小さくなってしまうので、値４６との位相差と、コイル系の固有振動数との兼ね合いを考慮する必要がある。

このように、床スラブ２０の振動が伝達されて振動する第１部材としての磁石２２の振動と、床スラブ２０の振動が伝達されて振動する第２部材としてのコイル２４の振動との位相差は、１８０度付近であることが好ましく、１８０度であることがより好ましい。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図９の正面図に示すように、第４の実施形態の発電装置５２では、支持部材が弾性を有する筒状部材５４となっている。そして、筒状部材５４と錘１８とによって振動増幅機構５６を構成している。

筒状部材５４は、弾性を有する中空の部材であればよく、天然ゴム等のゴム材によって形成してもよいし、ポリウレタン、ポリプロピレン等の発泡材や、シリコーンゲル等の高分子ゲルなどによって形成してもよい。

次に、本発明の第４の実施形態の作用及び効果について説明する。

第４の実施形態では、図９に示すように、支持部材を筒状部材５４とすることにより、この筒状部材５４がカバーの役割りを兼ねることができる。これにより、筒状部材５４の中空内部に塵や埃等が入り込むことによって発電効果が低下するのを防ぐことができる。

例えば、図９に示すように、第１部材を磁石２２、第２部材をコイル２４とした場合、砂鉄などの小さな鉄分が支持部材の中空内部に入り込むと、磁束線の分布を乱して電磁誘導による発電効果を低下させてしまうことが考えられる。

以上、本発明の第１〜第４の実施形態について説明した。

なお、第１〜第４の実施形態では、第１部材を磁石２２とし、第２部材をコイル２４として、磁石２２とコイル２４との相対移動によって発電する発電手段１４の例を示したが、発電手段は、第１部材と第２部材との相対移動によって電力を発生するものであればよい。

例えば、図１０の正面図、及び図１１の分解図に示す発電装置６２のように、第２部材としてのコイル５８から離した位置で、コイル面５８Ａに対向するように第１部材としての磁石６０を配置し、コイル面５８Ａに対する磁石６０の離間と接近とを繰り返すようにしてもよい。図１０、１１では、発電装置６２の高さを低くするために、台座６４及び揺動部材６６を円板状の薄板としている。

また、例えば、図１２（ａ）〜（ｃ）の正面図に示すような、圧電効果に基づいて電力を発生させる発電手段６８、７０、７２としてもよいし、図１３の正面図に示すような、静電誘導に基づいて電力を発生させる発電手段７４としてもよい。また、人工筋肉を動かすことによって生じる電力を利用する発電手段としてもよい。

図１２（ａ）に示す発電装置７６は、第１の実施形態の発電装置１０（図１、２を参照のこと）の錘１８下面に発電手段６８を設置したものである。発電手段６８は、圧電素子８４と錘８６とによって構成されている。圧電素子８４は錘１８下面に固定され、この圧電素子８４下面に錘８６が固定されている。

床スラブ２０に上下方向の振動が発生すると、振動増幅機構１２を介して錘１８も上下方向に振動する。そして、この振動が圧電素子８４を介して錘８６に伝わり錘８６も上下方向に振動する。このとき、圧電素子８４には圧縮応力と引張応力とが繰り返し作用し、これによって圧電素子８４の上下に設けられた電極８４Ａ、８４Ｂから電力を発生させることができる。この場合、圧電素子８４の上端部が第１部材となり、錘８６が第２部材となる。

図１２（ｂ）に示す発電装置７８は、第１の実施形態の発電装置１０（図１、２を参照のこと）の錘１８下面に発電手段７０を設置したものである。発電手段７０は、圧電素子８８、錘９０、及び支柱９２によって構成されている。支柱９２は、錘１８下面に上端部が固定されて略鉛直に吊り下げられており、この支柱９２の下部付近から圧電素子８８を介して錘９０が左右に張り出すように設けられている。

床スラブ２０に上下方向の振動が発生すると、振動増幅機構１２を介して錘１８も上下方向に振動する。そして、この振動が支柱９２及び圧電素子８８を介して錘９０に伝わり錘９０も上下方向に振動する。このとき、圧電素子８８には、せん断応力が繰り返し作用し、これによって圧電素子８８の左右に設けられた電極８８Ａ、８８Ｂから電力を発生させることができる。この場合、支柱９２が第１部材となり、錘９０が第２部材となる。

図１２（ｃ）に示す発電装置８０は、第１の実施形態の発電装置１０（図１、２を参照のこと）の錘１８下面に発電手段７２を設置したものである。発電手段７２は、圧電素子９６Ａ、９６Ｂと電極９６Ｃ、９６Ｄとが交互に積層された板状の圧電部材９６、及び錘９８によって構成されている。

圧電部材９６は、圧電部材９６の材軸方向（横方向）の略中央で、錘１８下面に上端部が固定されて略鉛直に吊り下げられた支柱９４の下端部に固定されている。また、圧電部材９６の左右両端部付近の下面には錘９８が固定されている。

床スラブ２０に上下方向の振動が発生すると、振動増幅機構１２を介して錘１８も上下方向に振動する。そして、この振動が支柱９４及び圧電部材９６を介して錘９８に伝わり錘９８も上下方向に振動する。このとき、圧電素子９６Ａ、９６Ｂには曲げ応力が繰り返し作用し、これによって圧電部材９６に設けられた電極９６Ｃ、９６Ｄから電力を発生させることができる。この場合、圧電部材９６の材軸方向（横方向）の略中央部（支柱９４の下端部に固定されている圧電部材９６の部位付近）が第１部材となり、錘９８が第２部材となる。

図１３の発電装置８２に設けられている発電手段７４は、静電式の発電機であり、２つの平面状の基盤１００、１０２が互いに向かい合った構造となっている。この場合、基盤１００が第１部材となり、基盤１０２が第２部材となる。

基盤１００は、錘１８下面に上端部が固定され、基盤１０２は、台座２６上部に下端部が固定されている。基盤１０２には、電荷を半永久的に帯びたエレクトレット１０４が櫛状に配置されている。基盤１００には、エレクトレット１０４に対向する対向電極１０６が櫛状に配置されている。
これにより、エレクトレット１０４と対向電極１０６とが相対移動することによって起電力が生じ、対向電極１０６から電力が発生する。

このようにして、発電装置７６、７８、８０、８２では、振動する床スラブ２０の振動エネルギーを発電手段６８、７０、７２、７４により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、第１〜第４の実施形態では、振動体としての床スラブ２０上面に発電装置１０、３０、３８、５２を設置した例を示したが、これらの発電装置１０、３０、３８、５２を振動体の下面に設置してもよい。例えば、図１４の正面図に示すように、第１の実施形態で示した発電装置１０（図１を参照のこと）を振動体としての床スラブ２０下面に設置してもよい。

また、第１〜第４の実施形態では、支持部材としてのコイルばね１６の中空内部に発電手段１４を配置した例を示したが、発電手段の一部又は全部が支持部材の中空内部に位置していればよい。例えば、磁石２２やコイル２４の一部がコイルばね１６の外部に位置していてもよい。

また、図１５の正面図に示す構成の発電装置１０８においては、第１部材としての磁石１１０、第２部材としてのコイル１１２、及び磁石１１０とコイル１１２との間に形成される一点鎖線で示した空間Ｓによって、発電手段１１４が構成されるものとする。よって、発電手段１１４の一部（空間Ｓ）が支持部材としてのコイルばね１６の中空内部に位置していることになるので、発電装置１０８も本発明の発電装置となる。

図１５では、コイル１１２が、円柱状の台座１１６に形成された穴１１８内に配置されると共に穴１１８の内壁に固定されている。また、磁石１１０が、円柱状の揺動部材１２２に形成された穴１２４内に配置されると共に揺動部材１２２に設けられた錘１２０下面に固定されている。

また、第１〜第４の実施形態で示した錘１８、３４は、この錘１８、３４が固定されている揺動部材２８や磁石２２によって必要な重量が得られる場合には設けなくてもよい。

また、第１〜第４の実施形態では、振動体を床スラブ２０とした例を示したが、振動体は振動するものであればよい。例えば、空調ダクトのパネル、階段の踏み板、設備機器を載置する防振台、水道配管、二重床構造の床ボード、天井ボード、走行する自動車や列車の車体、歩道橋、連絡橋、道路等を振動体とし、これらに第１〜第４の実施形態で示した発電装置１０、３０、３８、５２を設けてもよい。

また、第１〜第４の実施形態では、錘としての錘１８に第１部材としての磁石２２が固定された例を示したが、錘に第１部材が設けられていればよい。例えば、磁石２２の先端部（下端部）に錘１８の代わりの錘が設けられていてもよいし、揺動部材２８に対して錘１８と磁石２２とが別々に固定されていてもよい。これらの構成も「錘に設けられた第１部材」を意味する。

また、第１〜第４の実施形態で示した発電装置１０、３０、３８、５２を振動体に複数設置してもよい。例えば、図１６（ａ）の正面図に示すように、発電装置１０を横方向に複数配置してもよいし、図１６（ｂ）〜（ｄ）の正面図に示すように、発電装置１０を上下方向に複数積層してもよい。図１６（ｄ）では、２つの発電装置１０によって床スラブ２０上に板部材１２６が支持され、この板部材１２６上に発電装置１０が載置されている。

図１６（ａ）〜（ｄ）において、複数の発電装置１０の固有振動数を異ならせれば、卓越振動数が幅広く分布する床スラブ２０（振動体）に対して効率よく電力を発生させることができる。また、図１６（ｂ）〜（ｄ）においては、上層に配置した発電装置１０に設けられた磁石２２（第１部材）をより大きく振動させることができる。

また、第１〜第４の実施形態で示した発電装置１０、３０、３８、５２を防振部材として用いてもよい。例えば、図１７の正面図に示すように、床スラブ２０の上面に設置した発電装置１０上に、振動を嫌う精密機器等の機器１２８を載置すれば、床スラブ２０から機器１２８へ伝達される振動を防ぐことができる。また、例えば、図１８の正面図に示すように、床スラブ２０の上面に設置した発電装置１０上に、振動を発生する空調機器等の機器１３０を載置すれば、機器１３０から床スラブ２０へ伝達される振動を防ぐことができる。

以上、本発明の第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第４の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、３０、３８、５２、６２、７６、７８、８０、８２、１０８発電装置
１２、５６振動増幅機構
１４、６８、７０、７２、７４、１１４発電手段
１６コイルばね（支持部材）
１８、１２０錘
２０床スラブ（振動体）
２２、６０、１１０磁石（第１部材）
２４、５８、１１２コイル（第２部材）
４０位相調整手段
５４筒状部材

Claims

振動する振動体に錘を揺動可能に支持する中空の支持部材と該錘とを備えた振動増幅機構と、
前記錘に設けられた第１部材と該第１部材に対して相対移動可能な第２部材とを備えて前記支持部材の中空内部に配置され前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、
を有する発電装置。
前記第１部材は磁石又はコイルであり、前記第２部材はコイル又は磁石である請求項１に記載の発電装置。
前記支持部材は、コイルばねである請求項１又は２に記載の発電装置。
前記支持部材は、弾性を有する筒状部材である請求項１又は２に記載の発電装置。
前記振動体の振動が伝達されて振動する、前記第１部材と前記第２部材との振動の位相差を調整可能な位相調整手段を有する請求項１〜４の何れか１項に記載の発電装置。