JP2011153646A - 防振台及び発電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】架台部120に遥動可能に設けられた梁部材150は、固有振動数が架台部120の振動数と一致又は略一致するように設定されることによって、梁部材150が架台部120と共振し、振動の振幅が増幅される。上下方向を振動方向Gとして配置された発電部200によって、梁部材150の振動エネルギーが電気エネルギーに変換される。振動エネルギーが電気エネルギーに変換されたエネルギー分、架台部120の振動が低減し、床スラブ12に伝播される振動が低減される。
【選択図】図1
Description
図1〜図5を用いて、被載置部の一例としての屋上などのコンクリート製の床スラブの上に設置され、本発明の第一実施形態に係る防振台の上に振動源の一例としてのビル用の大型エアコン装置(業務用エアコン装置)の室外機を載せ、床スラブに伝達する振動を低減させると共に、室外機の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発電システムについて説明する。
そして、台部110及び架台部120の角部が、連結機構部102によって、上下方向に連結されている。
この梁部材150の長手方向中央部の下面には、発電部200が設けられている。
発電部200は、所定の振動方向に振動すると発電する。よって、発電部200を説明する際は、発電する振動方向を基準に図示及び説明する。
図1に示す防振台100の架台部120に載置された室外機10が振動する。室外機10の振動によって架台部120が振動する。しかし、防振部材108によって台部110に伝達される振動が低減され、この結果、床スラブ12に伝達される振動が低減する。
なお、本実施形態において、約48Hzにピーク値P1を持つ最も主となる要因は、室外機10(図1参照)に設けられている回転体(ファン)の回転数と回転体を構成する羽根の枚数とに起因する室外機10の加振振動数(=48Hz)と考えられる。
図16(A)に示すように、発電部200が振動方向Gに振動すると、コイルばね20によって揺動可能に設けられた錘62が振動方向Gに振動する。そして、錘62に固定された磁石38が、錘62と一体となって振動方向Gに振動する。
つぎに、第一実施形態の変形例について説明する。
図5(B)に示すように、第一変形例では、架台部120における長辺の辺部126及び辺部122(図2(A)参照)と、梁部材150の端部150A及び端部150B(図2参照)とは、ばね変形する金属製の平板152を介して接合されている。
このように架台部120の辺部122、126と梁部材150の端部150A,150Bとを平板152を介して遥動可能に接合することで、図5(A)のように直接接合する構成と比較し、梁部材150が遥動(振動)しやすい構造、すなわち、共振しやすい構造となる。よって、梁部材150の振幅が大きくなり、その結果、発電量が大きくなる。
図5(C)に示すように、第二変形例では、架台部120における長辺の辺部126及び辺部122(図2(A)参照)と、梁部材150の端部150A及び端部150B(図2参照)とは、平板152を介して接合されている。
第二変形例も第一変形例と同様に、架台部120の辺部122、126と梁部材150の端部150A,150Bとを平板152を介して遥動可能に接合することで、図5(A)のように直接接合する構成と比較し、梁部材150が遥動(振動)しやすい構造となる。よって、梁部材150の振幅が大きくなり、その結果、発電量が大きくなる。
第三変形例では、図7に示すように、三つの梁部材150、151、153が架台部120の辺部122と辺部126とに接合され、掛け渡されている。なお、本実施形態では、梁部材150、151、153は平行に並んで配置されている。
このように、図6に示す、架台部120の複数のピーク値P1,P2,P3の振動数に対して、夫々梁部材150、151、153を共振させているので、振動エネルギーが効果的に電気エネルギーに変換される。
第四変形例では、図8に示すように、三つの梁部材160、161、163の一端160A,161A,163Aが架台部120の辺部122に接合されている。また、梁部材160、161、163の他端端160B,161B,163Bの下面に発電部200が設けられている。つまり、梁部材160、161、163は平行に並んで配置された片持ち梁とされている。
このように、図6に示す、架台部120の複数のピーク値P1,P2,P3の振動数に対して、夫々梁部材160、161、163を共振させているので、振動エネルギーが効果的に電気エネルギーに変換される。
なお、前述したように、梁部材の変形例では、梁部材の幅又は長さで固有振動数を調整したが、これに限定されない。どのような方法で固有振動数をあけてもよい。
つぎに、図17を用いて発電部の第一バリエーション〜第三バリエーションについて説明する。
つぎに、図9〜図11を用いて、本発明に係る第二実施形態に係る防振台の上に振動源の一例としてのビル用の大型エアコン装置(業務用エアコン装置)の室外機を載せ、床スラブに伝達される振動を低減さると共に、室外機の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発電システムについて説明する。
図9〜図11(A)に示すように、防振台300の架台部120における長辺の辺部122と辺部126との間には、平面視において細長い矩形状とされた板状の梁部材350の端部350A,350Bが板状のゴム部材352を介して接合されている。つまり、辺部122と辺部126とに梁部材250が掛け渡されている。
防振台300の架台部120に載置された室外機10(図1参照)が振動する。室外機10の振動によって架台部120が振動する。しかし、防振部材108によって台部110に伝達される振動が低減し、この結果、床スラブ12に伝達される振動が低減する。
なお、前述したように第一実施形態においても、本実施形態のようにゴム部材352を介して、梁部材150の端部150A,150B(図5参照)を架台部120の辺部122、126に接合してもよい。
つぎに、第二実施形態の変形例について説明する。
第一変形例では、図12に示すように、三つの梁部材350、351、353が架台部120の辺部122と辺部126とに接合され、掛け渡されている。なお、本実施形態では、梁部材350、351、353は平行に並んで配置されている。
このように、図6に示す、架台部120の複数のピーク値P1,P2,P3の振動数に対して、夫々梁部材350、351、353を共振させているので、振動エネルギーが効果的に電気エネルギーに変換される。
図13に示すように、第二変形例では、架台部120の辺部122と辺部122とに、X方向に間隔をあけて二つの梁部材350が掛け渡されている。更に、これら梁部材350と梁部材350とにY方向に間隔をあけて二つの梁部材355が掛け渡されている。
架台部120に遥動可能に設けられた梁部材350と、梁部材350に遥動可能に設けられた梁部材355と、で構成されている振動部材359には、質点数と同じn次の固有振動数を生じさせることができる。よって、架台部120の卓越振動数が幅広く分布する場合、効率よく電力を発生させることができる。
本実施形態では、発電部202は、図9及び図11に示すように、円板状の磁石37と円盤状のコイル部材382(平面渦巻状のコイル384)とが近接と離間とを繰り返す構成であったがこれに限定されない。
つぎに、発電部のバリエーションについて説明する。
図18に示す第一バリエーションの発電部204は、梁部材350の下面に設けた円柱状の磁石38が、板部材380の上面に設けられた筒状に巻かれたコイル40の中に配置される構成とされていている。
図19に示すように、第二バリエーションの発電部500は、平面視四角状の角部に配置された四つコイルばね20と一つの錘22とを備える振動増幅構造部14を有している。錘22は、四つのコイルばね20によって、梁部材350の下面に揺動可能に支持されている。なお、図19では、コイルばね20は二つのみ図示されているが、実際には四つ備えられている。
架台部120と梁部材350が共振し、梁部材350に上下方向の振動が発生する。これに伴って磁石38が上下方向に振動し、磁石38に対してコイル40が相対移動することによって、電力が発生する。すなわち、梁部材350(室外機10)の振動エネルギーが電気エネルギーに変換され電力が発生する。
図20に示すように第三バリエーションの発電部510は、振動増幅構造部56と発電機構部16とを有する。
磁石38に対してコイル40が相対移動すること、電磁誘導の原理によってコイル40から電力が発生する。
ここまでは、コイルと磁石とが相対移動することによって、電磁誘導の原理によってコイルから電力を発生させていたが、これに限定されない。
図22に示す第五バリエーショの発電部530は、第二バリエーションの発電部500の振動増幅構造部14の錘22の下に発電機構部148を設置したものである。発電機構部148は、圧電素子141、錘143、及び支柱145によって構成されている。支柱145は、錘22の下面に固定されて略鉛直に立っており、この支柱145の下端部付近から圧電素子141を介して錘143が左右(水平方向外側)に張り出すように設けられている。
第四バリエーションと第五バリエーションでは、圧電素子を利用して発電した。第六バリエーションでは、電荷を半永久的に帯びたエレクトレットを利用し静電誘導によって発電する。
基盤174は、錘22の下に上端部が固定され、基盤176は、板部材380の上面に下端部が固定されている。基盤174には、電荷を半永久的に帯びたエレクトレット178が櫛状に配置されている。基盤176には、エレクトレット178に対向する対向電極180が櫛状に配置されている。
図24及び図25には、静電誘導を用いた第七バリーションの発電部550が示されている。発電部5500は振動増幅構造部552と発電機構部554とを備えている。
梁部材350が振動方向Gへ振動すると、スライド機構626によって、移動部材624が水平方向Kへ往復移動する。
図26及び図27には、第八バリエーションとして、第一実施形態と同様に電磁誘導を用いた発電部560が示されている。発電部560は振動増幅構造部562と発電機構部564とを備えている。なお、第七実施形態と同様に静電誘導を用いても発電可能である。
梁部材350が振動方向Gへ振動すると、ネジ部材794が回転体786のネジ孔792に対して挿抜される。これにより、回転体786の外周に取り付けられた内側リング790Bが、外側リング790Aに対して相対回転し、回転体786が回転する。この結果、支持台701の上端に設けられたコイル702に対して、回転体786の下面に設けられた磁石704が相対移動し、コイル702に電磁誘導が発生する。即ち、コイル702に電力が発生し、架台部350の振動の振動エネルギーが電気エネルギーに変換される。
ここまで説明した実施形態では、梁部材の振動方向は上下方向であったがこれに限定されない。よって、第三実施形態では梁部材の振動方向が水平方向の例について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、梁部材750、760には、錘754、764が設けられている。
防振台740の架台部120に載置された室外機10(図1参照)が振動する。室外機10の振動によって架台部120が振動する。梁部材750、760は水平方向に振動する。よって、梁部材750、760との側面750C,760Cに固定された磁石752とコイル762とが接近と離間を繰り返す(発電部730を構成する磁石752とコイル762とが相対移動する)。
ここまで説明した実施形態では、架台部は、平面視において、四角枠状とされていたが、これに限定されない。よって、第三実施形態では、架台部が枠状でない構成について説明する。なお、第一実施形態〜第三実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、発電部200は第一実施形態で説明した発電部200と同一の構成であるので、説明を省略する。
防振台800の架台部820に載置された室外機10(図1参照)が振動する。室外機10の振動によって架台部820が振動する。架台部820が振動することによって、振動部材830が振動する。このてき、振動部材830を構成する柱状体832は、一端832Aを支点に他端832BがY方向に振動する。そして、水平部材834の両端部が矢印S3方向に振動する。よって、振動方向Gは、Z方向とされる。
10 室外機(振動源)
12 床スラブ(被載置部)
14 振動増幅構造部
20 コイルばね(支持部材)
22 錘
38 磁石(第一部材、第二部材)
40 コイル(第一部材、第二部材)
56 振動増幅構造部
62 錘
108 防振部材
100 防振台
120 架台部
141 圧電素子(第二部材)
143 錘(第二部材)
144A 電極(第一部材)
144B 電極(第一部材)
145 支柱(第一部材)
147A 電極(第一部材)
147B 電極(第一部材)
150 梁部材(振動部材)
151 梁部材(振動部材)
152 平板(弾性部材)
153 梁部材(振動部材)
178 エレクトレット(第一部材)
180 対向電極(第二部材)
200 発電部
350 梁部材(振動部材、第一振動部材)
351 梁部材(振動部材)
352 ゴム部材(弾性部材)
353 梁部材(振動部材)
355 梁部材(振動部材、第二振動部材)
552 振動増幅構造部
562 振動増幅構造部
820 架台部
830 振動部材
Claims (8)
- 被載置部の上に、防振部材を介して設けられ、振動源が載置される架台部と、
前記架台部に遥動可能に設けられ、前記架台よりも振幅が増幅されて振動する振動部材と、
前記振動部材の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、
を備える防振台。 - 前記発電部は、
錘と、前記振動部材に前記錘を揺動可能に設ける支持部材と、を有する振動増幅構造と、
前記錘に固定された第一部材と前記第一部材に対して相対移動可能に設けられた第二部材とを有し、前記第一部材と前記第二部材との相対移動によって電力が発生する発電手段と、
を備える請求項1に記載の防振台。 - 前記発電部は、
第一部材と、前記振動部材に固定され前記第一部材に対して相対移動する第二部材と、を有し、前記第一部材と前記第二部材との相対移動によって電力が発生する発電手段を備える、
請求項1に記載の防振台。 - 前記振動部材が複数備えられ、
前記振動部材の少なくとも一つは、他の前記振動部材とは固有振動数が異なるように設定されている、
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の防振台。 - 前記振動部材は、
前記架台部に遥動可能に設けられた第一振動部材と、
前記第一部材に遥動可能に設けられた一つ又は複数の第二振動部材と、
で構成されている、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の防振台。 - 前記振動部材が、弾性部材を介して前記架台部に接合されている、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の防振台。 - 前記架台部は、平面視において枠状に構成された枠部を有し、
前記振動部材は、長手方向が水平又は略水平に配置された梁状とされ、一端又は両端が前記枠部に遥動可能に接合されている、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の防振台。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の防振台の架台部に振動源を載置して発電する発電システム。
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