JP2012143109A - 流体振動発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ケーブル形状を有し、流体Fを上流側で分岐させ渦Vを下流側で発生させる渦発生部1と、渦発生部1の下流側に配置され、渦Vの引き起こす振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電部2と、を備えることを特徴とする流体振動発電装置Pである。
【選択図】図5
Description
実施形態1の流体振動発電装置の構成を図4に示す。流体振動制御装置Pは、渦発生部1、振動発電部2及び渦受容部3から構成される。渦発生部1は、ケーブル形状を有し、流体を上流側で分岐させ渦を下流側で発生させる。振動発電部2は、渦発生部1の下流側に配置され、渦の引き起こす振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。渦受容部3は、振動発電部2を配置するとともに、渦発生部1で発生する渦を整えて保持する。渦発生部1、振動発電部2及び渦受容部3は、支持部Sにより支持される。
実施形態2の流体振動発電装置の構成を図6に示す。流体振動発電装置Pは、配管Tの内部に配置される。渦発生部1及び振動発電部2は環状に配置される。図6(a)のように、渦発生部1及び振動発電部2は、配管Tの内壁から配管Tの中心へと向かう支持部Sを用いて支持されてもよい。図6(b)のように、渦発生部1及び振動発電部2は、配管Tの内壁を支持部Sとして用いて支持されてもよい。支持部Sにかかる力を複数個所に分散でき、かつ流体Fが通過する渦発生部1の長さも確保(拡大)される。
実施形態3の流体振動発電装置の構成を図7及び図8に示す。支持部Sが存在しない場合でも、渦発生部1及び振動発電部2を図7及び図8のように回転させ、発電に適した形状を保持する手段があれば、流体Fが通過することによる渦振動から電気エネルギーを抽出することができる(この場合、渦発生部1及び振動発電部2を流体F中に流しながら、電気エネルギーを使用する実施形態になる)。
実施形態4は、流体Fの状態(速度)変化に伴う渦の周波数の変化を抑制し、発電に望ましい渦の周波数を得る形態である。渦発生部1が生成する渦は主にカルマン渦であり、円柱の背後に発生するカルマン渦の周波数は、一般的にf=St×V/d(St:定数、V:流速、d:直径)と近似される。つまり、渦の周波数は流速及び流れに影響を及ぼす物体の前面投影面積に依存している。つまり、渦発生部1を通過する流体の流速が変化しても、図9及び図10のように、流体Fに対する前面投影面積を流速に応じて変化させることにより、目的とする周波数の渦を得ることができる。
実施形態5の流体振動発電装置の構成を図11に示す。振動発電部2は、渦発生部1の延伸方向軸に対して複数の略垂直方向に延伸するように渦発生部1に接続される。図11では、振動発電部2は、渦発生部1の延伸方向軸に対して、正反対の2つの略垂直方向に延伸するように、渦発生部1に接続される。
実施形態6の流体振動発電装置の構成を図12に示す。回転部7は、振動発電部2を渦発生部1の延伸方向軸に関して回転させる。振動発電部2は、風見鶏のように、流体Rの流れる向きに対して、常に下流側(渦が生成され通過する方向)に位置することができるため、流体Rの流れる方向に依存せず発電を行なうことができる。
実施形態7は、渦発生部1により発生させた振動エネルギーを、振動発電部2で電気エネルギーに変換することで、振動を抑制する形態である。構成は実施形態1−6と同一であるが、振動を減衰させるための電気的な制動部として振動発電部2を利用している。
実施形態8の流体振動発電装置の構成を図13に示す。流体振動発電装置Pは、振動発電部2として、シート形状振動発電部8を、実施形態1−7に対して備える。シート形状振動発電部8は、可撓性及びシート形状を有し、渦発生部1の下流側に配置され、渦の引き起こす振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
実施形態9の流体振動発電装置の構成を図15に示す。図15(a)の流体振動発電装置Pは、通信線/電力線9を、実施形態1−8に対してさらに備える。図15(b)の流体振動発電装置Pは、通信線9S及び電力線9Eを、実施形態1−8に対してさらに備える。流体振動発電装置Pは、通信線9S及び電力線9Eの少なくともいずれかを持ち、通信機能及び送電機能の少なくともいずれかと一体となり発電を行なう。これにより、別系からの送電や通信及び振動による発電が共存できる。
実施形態10の流体振動発電装置の構成を図16に示す。電力通信接続部としての着脱式支持部10は、渦発生部1及び振動発電部2を、渦発生部1と並行する電力線9E及び渦発生部1と並行する通信線9Sの少なくともいずれかに一体となるように接続する。流体振動発電装置Pは、通信線/電力線9及び着脱式支持部10を、実施形態1−8に対してさらに備える。通信線9S又は電力線9Eなどの既存のケーブルに対して、着脱式支持部10を用いて渦発生部1及び振動発電部2を着脱可能な形態である。
実施形態11の流体振動発電装置の構成を図17、図18及び図19に示す。振動発電部2は、渦発生部1と並行する電力線9E及び渦発生部1と並行する通信線9Sの信号制御装置9Cのうち少なくともいずれかに給電する。
実施形態12の流体振動発電装置の構成を図20に示す。渦発生発電接続部としての接続部13は、渦発生部1及び振動発電部2を一体となるように接続する。渦発生部1及び振動発電部2は、接続部13を用いて結合又は分割が可能である。
実施形態13の流体振動発電装置の構成を図21及び図22に示す。流体振動発電装置Pは、通信線9S又は電力線9Eなどの既存のケーブルに対して、実施形態12の接続部13を用いて渦発生部1及び振動発電部2を着脱可能な形態である。
S:支持部
F:流体
N:負圧領域
V:カルマン渦
T:配管
E:出力部
R:領域
1:渦発生部
2:振動発電部
3:渦受容部
4、5:渦周波数安定化部
6:流体取入部
7:回転部
8:シート形状振動発電部
9:通信線/電力線
9S:通信線
9E:電力線
9C:信号制御装置
10:着脱式支持部
11:給電部
12:給電線
13:接続部
Claims (9)
- ケーブル形状を有し、流体を上流側で分岐させ渦を下流側で発生させる渦発生部と、
前記渦発生部の前記下流側に配置され、前記渦の引き起こす振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電部と、
を備えることを特徴とする流体振動発電装置。 - 前記振動発電部の共振周波数が前記渦の振動周波数と略等しくなるように、前記渦発生部の前記上流側の投影面積が調整されることを特徴とする、請求項1に記載の流体振動発電装置。
- 前記振動発電部は、前記渦発生部の延伸方向軸に対して複数の略垂直方向に延伸するように前記渦発生部に接続されることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の流体振動発電装置。
- 前記振動発電部を前記渦発生部の延伸方向軸に関して回転させる回転部、をさらに備えることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の流体振動発電装置。
- 電気エネルギーを消費する電気的負荷が調整され、振動エネルギーが調整されることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれかに記載の流体振動発電装置。
- 前記振動発電部は、可撓性及びシート形状を有することを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれかに記載の流体振動発電装置。
- 前記振動発電部は、前記渦発生部と並行する電力線及び前記渦発生部と並行する通信線の信号制御装置のうち少なくともいずれかに給電することを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれかに記載の流体振動発電装置。
- 前記渦発生部及び前記振動発電部を、前記渦発生部と並行する電力線及び前記渦発生部と並行する通信線の少なくともいずれかに一体となるように接続する電力通信接続部、をさらに備えることを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれかに記載の流体振動発電装置。
- 前記渦発生部及び前記振動発電部を一体となるように接続する渦発生発電接続部、をさらに備えることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれかに記載の流体振動発電装置。
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