JP2014114732A - 積層型発電係留体 - Google Patents

Abstract

【課題】潮流・潮汐や波浪などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる圧電フィルムを備えた積層型発電係留体を提供すること。
【解決手段】積層型発電係留体１０は、係留力による歪に応じて分極して電荷を発生する発電機能を有する圧電フィルム１１と、圧電フィルム１１上に設けられた電極膜と、電極膜に積層される柔軟性弾性素材からなる基体１２ａ，１２ｂとにより一体的に積層構成され、圧電フィルム１１の伸縮変形と曲げ変形により発電する。圧電フィルム１１を挟持するように基体１２ａ，１２ｂが積層された３層又は５層構造になっており、圧電フィルム１１は、高分子圧電フィルムであるポリフッ化ビニリデンである。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電フィルムを備えた積層型発電係留体に関し、より詳細には、潮汐・潮流や波浪などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる圧電フィルムを備えた積層型発電係留体に関する。

近年、エネルギー需要の増大と地球温暖化が問題となっており、また、原子力発電に対する不安などに伴って太陽光発電や風力発電などの再生可能な自然エネルギー源を利用した発電についての研究が注目されている。また、海洋の流れや波浪も時間・空間的に無尽蔵に存在する安定的な自然エネルギー源として期待できるものであり、このような海洋エネルギーの有効活用が望まれている。

海洋エネルギーの有効活用としては、これまで種々のタイプの潮力発電が提案されている。潮力発電や潮汐発電は、潮汐により海水が移動するエネルギーを電力に変える発電方式である。水力発電・風力発電・太陽電池などとともに、自然エネルギーを資源として利用する技術であり、発電の際に二酸化炭素の排出がないなどという点で、環境への負荷が小さい。海流発電（潮流発電）とともに、海水を利用する発電で、「海流」を「海水の流れ」とすれば、潮汐流を利用する場合は海流発電の一種である。

また、波力発電は、主に海水などの波のエネルギーを利用して発電する発電方法で、海流を利用したもの、波の上下運動を利用したものなど様々なタイプのものがある。このような自然エネルギーを電気エネルギーへ変換可能な素子や装置などについて、種々の研究開発がなされている。
また、ドルフィンや岸壁などに係留された船舶は、波、風、潮流などの様々な外力を受けて動揺する。防舷材、チェーン、ロープなどの係留系の設計、係船岸壁の設計あるいは荷役作業の安全性などを検討するためには、海象条件に対応した船舶の動揺を考慮して、防舷材や係留ラインなどに働く係留力を把握することが不可欠である。ドルフィンは、港湾内の水域に杭などを打ち込んで作る係留施設である。一般的にドルフィンとして、係留のためのロープ（係留索）も含まれている。

このように、浮体構造物や船舶を係留索で係留しているが、この種の係留索を浮体構造物や船舶を動揺低減以外に有効活用することは今まで考えられていなかった。そこで、例えば、特許文献１には、船舶や海洋構造物などの浮体構造物を係留する係留索に取り付けて、この取り付けた部分の伸縮の動きを利用して発電するようにする浮体構造物の係留索利用発電装置が提案されている。この特許文献１のものは、係留索を介して係留される浮体構造物の動きにより係留索を介して伸縮されるよう片側にピストンロッドを有するピストンを摺動自在に収納する流体圧シリンダを有し、この流体圧シリンダのピストンを移動させることにより、タービン室を圧油が通過して水車発電機のタービンを回転させて発電するようにしたものである。

また、例えば、特許文献２に記載のものは、圧電フィルムを利用した波力発電船に関するもので、その従来例として、海面に浮かんでいるフロートと海底上のアンカーとの間に圧電フィルムが介設され、この圧電フィルムは２枚の圧電フィルムを捲回して筒状体に形成され、この圧電フィルムがフロートの係留索として機能するように構成され、波浪によってフロートの浮力が変動すると係留索としての圧電フィルムに対する張力が変化し、この張力の変化によって圧電フィルムの極板に電圧が発生することが記載されている。

また、例えば、特許文献３に記載のものは、潮流や潮汐等の種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる海洋エネルギー発電デバイス及びこれを用いた蓄電装置に関するもので、海洋エネルギー発電デバイスは、柔軟性弾性素材からなる内側弾性板と、この内側弾性板を狭持する一対の圧電フィルムと、柔軟性弾性素材からなり一対の圧電フィルムを狭持する一対の外側弾性板とを備え、一対の圧電フィルムそれぞれは海洋エネルギー発電デバイスの中立軸から離間しており、海洋エネルギー発電デバイスが撓んだ際に一対の圧電フィルムそれぞれが海洋エネルギー発電デバイスの中立軸から離間して撓み発電するというものである。

また、例えば、特許文献４に記載のものは、海洋観測ブイ、海上作業台、浮体式人工島などに利用し得る波力発電装置に関するもので、可撓性発電装置浮体が、浮力材を用いてマット状に構成されて所定海域の波浪海面に浮揚係止され、浮力材の内部に高分子圧電材料などを用いてモールド化してなる圧電膜を設け、海面の波浪により可撓性発電装置浮体が変形すると、それに伴って圧電膜が変形してピエゾ電気を発生するというものである。

特開２０１１−１４９２９４号公報 特開平９−１９１６６３号公報 特開２０１１−１０６４３４号公報 特開平６−３３６７１６号公報

しかしながら、これらの海洋エネルギーを用いる発電は、太陽光発電や風力発電に比べ、発電効率、経済性、安全性、景観、コストなどの面で課題が多く、本格的な実用化は困難な状況にある。
また、上述した特許文献１のものは、係留索を利用しているものの、この係留索の動きによって発電機で発電するもので、本発明のように、係留索自体に発電機能を持たせたものではなく、その発電機構も大きく異なるものである。

また、上述した特許文献２のものは、係留索自体に発電機能を持たせた点では本発明と共通しているものの、本発明のような積層型発電係留体としての特異な構成を有する点でその発電機能を大きく異にするものである。つまり、特許文献２のものは、係留索の一部に発電機能を持たせているだけであり、本発明は、積層型発電係留体全てが発電体となる特異な構成を有する点で、その発電機能を大きく異にするものである。

また、特に、上述した特許文献３及び４に記載の波力発電装置は、圧電フィルムを用いて潮流や潮汐などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得るという点では、本発明と共通しているものの、係留索として利用する積層型発電係留体ではないという点でその構造を大きく異にするものである。つまり、特許文献３及び４のものは、発電そのものに着目したもので、その他の機能については何ら開示されていない。

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、潮流・潮汐や波浪などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる圧電フィルムを備えた積層型発電係留体を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、海洋に設けられて海洋エネルギーを電気エネルギーに変換するように係留力を利用した積層型発電係留体（１０，２０，４０）であって、前記係留力による歪に応じて分極して電荷を発生する発電機能を有する圧電フィルム（１１，２１ａ，２１ｂ，５２）と、該圧電フィルム（１１，２１ａ，２１ｂ，５２）上に設けられた電極膜と、該電極膜に積層される柔軟性弾性素材からなる基体（１２ａ，１２ｂ，２２ａ乃至２２ｃ，５１）とを一体的に備え、前記圧電フィルム（１１，２１ａ，２１ｂ，５２）の伸縮及び曲げの歪変形により発電することを特徴とする。（図２，図３，図９；実施例１乃至３）

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧電フィルム（１１，２１ａ，２１ｂ，５２）と前記基体（１２ａ，１２ｂ，２２ａ乃至２２ｃ，５１）とを交互に積層した複数層から構成されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数層が、３層又は５層であることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記複数層の形状が、帯状紐又は渦巻状紐であることを特徴とする。（図４）

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記圧電フィルム（１１，２１ａ，２１ｂ，５２）が、高分子圧電フィルムであることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記高分子圧電フィルムが、ポリフッ化ビニリデン又はシアン化ビニリデンであることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記柔軟性弾性素材が、シリコンゴム、天然ゴム又は合成ゴムであることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記基体（５１）の先端部に発光素子（５４）が設けられていることを特徴とする。（図９；実施例３）
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記基体（５１）上に、前記圧電フィルム（５２）と前記発光素子（５４）に接続された整流器（５６）が設けられていることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記整流器（５６）が、ブリッジダイオードで構成されていることを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項８，９又は１０に記載の発明において、前記発光素子（５４）が、前記基体（５１）上で露出又は透明樹脂で覆われていることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記発光素子（５４）が、複数個配置されていることを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記発光素子（５４）が、発光ダイオードであることを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記海洋上に浮遊する浮動体（１）の係留索として用いることを特徴とする。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記海洋上に浮遊する浮動体（１）の係留網（２）として用いることを特徴とする。
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、海上安全灯の係留索又は漁礁（４１）の係留網（４０）に適用したことを特徴とする。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１４，１５又は１６に記載の発明において、前記係留索が接続されたアンカーが、海底に固定されていないことを特徴とする。

本発明によれば、潮流・潮汐や波浪などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる圧電フィルムを備えた積層型発電係留体を実現することができる。また、魚類の繁殖と生活のために人為的に海中など水中に設置される人工物である人工漁礁の係留網や海上安全灯の係留索として用いることができる。

本発明に係る積層型発電係留体を説明するための概念図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の実施例１を説明するための構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の実施例２を説明するための構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の形状を説明するための構成図である。 本発明に係る積層型発電係留体による発電量を検証するための構成図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、図５に示した浮体の没水状態を示す図である。 本発明に係る積層型発電係留体の層構造と浮体の没水状態とによる発電量の関係をグラフ示す図である。 本発明に係る他の積層型発電係留体を説明するための概念図である。 本発明に係る積層型発電係留体の実施例３を説明するための構成図である。

以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。
図１は、本発明に係る積層型発電係留体を説明するための概念図である。図中符号１はブイ（浮体物）、２は係留網、３は係留索を示している。海面上又は海面下にブイ（浮体物；浮動体）１が配置され、係留索３を介して海底に固定されている。この係留索を海洋上に浮遊する浮動体１の係留網２として用いることができる。この係留網は、高分子圧電フィルムとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）であることが望ましい。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の実施例１を説明するための構成図で、図２（ａ）は３層構造の積層型発電係留体の斜視図、図２（ｂ）はその断面図である。図中符号１０は積層型発電係留体、１１は圧電フィルム、１２ａ，１２ｂは基体（柔軟性弾性素材）、１３ａ，１３ｂは、圧電フィルム１１上に形成された電極膜（図示せず）に接続された配線を示している。

本実施例１の積層型発電係留体１０は、海洋に設けられて海洋エネルギーを電気エネルギーに変換するように係留力を利用した積層型発電係留体である。係留力による歪に応じて分極して電荷を発生する発電機能を有する圧電フィルム１１と、この圧電フィルム１１上に設けられた電極膜（図示ぜず）と、この電極膜に積層される柔軟性弾性素材からなる基体１２ａ，１２ｂとにより一体的に積層構成されている。このような構成により、圧電フィルム１１の伸縮の歪変形により発電することができる。

また、積層型発電係留体１０は、圧電フィルム１１と基体１２ａ，１２ｂとを交互に積層した複数層から構成されている。本実施例１においては、圧電フィルム１１を挟持するように基体１２ａ，１２ｂが積層された３層構造になっている。この３層構造の積層型発電係留体１０は、長軸方向の伸縮による発電が卓越する一方で、曲げ歪変形による発電は極僅かである。
また、圧電フィルム１１は、高分子圧電フィルムであることが好ましい。この高分子圧電フィルムは、ポリフッ化ビニリデン又はシアン化ビニリデンである。また、基体１２ａ，１２ｂの柔軟性弾性素材は、シリコンゴム、天然ゴム又は合成ゴムであることが好ましい。

図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の実施例２を説明するための構成図で、図３（ａ）は５層構造の積層型発電係留体の斜視図、図３（ｂ）はその断面図である。図中符号２０は積層型発電係留体、２１ａ，２１ｂは圧電フィルム、２２ａ，２２ｂ，２２ｃは基体（柔軟性弾性素材）、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、圧電フィルム２１ａ，２１ｂ上に形成された電極膜（図示せず）に接続された配線を示している。

本実施例２の積層型発電係留体２０は、海洋に設けられて海洋エネルギーを電気エネルギーに変換するように係留力を利用した積層型発電係留体である。係留力による歪に応じて分極して電荷を発生する発電機能を有する圧電フィルム２１ａ，２１ｂと、この圧電フィルム２１ａ，２１ｂ上に設けられた電極膜（図示ぜず）と、この電極膜に積層される柔軟性弾性素材からなる基体２２ａ，２２ｂ，２２ｃとにより一体的に積層構成されている。このような構成により、圧電フィルム２１ａ，２１ｂの長軸方向の伸縮及び曲げの歪変形により発電することができる。

また、積層型発電係留体２０は、圧電フィルム２１ａ，２１ｂと基体２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを交互に積層した複数層から構成されている。本実施例２においては、圧電フィルム２１ａ，２１ｂを挟持するように基体２２ａ，２２ｂ，２２ｃが積層された５層構造になっている。この５層構造の積層型発電係留体２０は、長軸方向の伸縮及び曲げで発電する。
また、圧電フィルム２１ａ，２１ｂは、高分子圧電フィルムであることが好ましい。この高分子圧電フィルムは、ポリフッ化ビニリデン又はシアン化ビニリデンである。また、基体２２ａ，２２ｂ，２２ｃの柔軟性弾性素材は、シリコンゴム、天然ゴム又は合成ゴムであることが好ましい。

図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積層型発電係留体の形状を説明するための構成図で、図４（ａ）は複数層の形状が帯状紐で、図４（ｂ）は複数層の形状が渦巻状紐である。つまり、図４（ａ）に示した帯状紐はＰＶＤＦを積層した帯状紐で、図４（ｂ）に示した渦巻状紐はＰＶＤＦを渦巻状に丸めた紐で、長軸方向の伸縮のみで発電する。
伸縮による発電では、弾性素材を極力少なくし、ＰＶＤＦを積層することにより伸縮による力の大部分がＰＶＤＦに加わり発電量が増加する。また、伸縮による力の方向に直交する紐の断面にかかる力は、紐の長さを長くしても変わらないので紐の長さは長いほど発電量は増加する。

図５は、本発明に係る積層型発電係留体による発電量を検証するための構成図である。図中符号３０は積層型発電係留体、３１はフロート（浮体）、３２は波発生装置、３３は波高メータ、３４は波吸収体、３５は水槽を示している。
水槽３５の一端に波発生装置３２が配置されていて、この波発生装置３２により発生された波の高さを波高メータ３３で検出する。水面にはフロート（浮体）３１が浮いており、このフロート（浮体）３１の垂下には積層型発電係留体３０が取り付けられている。

フロート（浮体）３１の形状は円柱形で、底面直径が７５ｍｍ、高さが５０ｍｍ、容積が２３６ｍｌ（ミリリットル）、浮力約２．３Ｎである。積層型発電係留体３０の長さが４１０ｍｍ、幅が１０ｍｍ、ＰＶＤＦの長さが４００ｍｍ、幅が５ｍｍである。このような条件下で、積層型発電係留体３０は、３層構造（ＰＶＤＦが１枚；図２）と５層構造（ＰＶＤＦが２枚；図３）について発電量を検証している。

図６（ａ）乃至（ｃ）は、図５に示した浮体の没水状態を示す図で、図６（ａ）はフロートの没水なし、水深４４０ｍｍの場合、図６（ｂ）はフロートが半没水、水深４７０ｍｍの場合、図６（ｃ）はフロートが完全没水、水深５００ｍｍの場合をそれぞれ示している。以下、実験条件を表１に示す。

図７は、本発明に係る積層型発電係留体の層構造と浮体の没水状態とによる発電量の関係をグラフに示す図で、周期（Ｔ＝０．８ｓ）の単位デバイス（積層型発電係留体）長さあたりの発電量を比較してある。図中破線△が没水なし３層構造、破線□が半没水３層構造、破線○が完全没水３層構造、実線△が没水なし５層構造、実線□が半没水５層構造、実線○が完全没水５層構造、ｈは波高、λは波長を示している。

図７に示すグラフから明らかのように、波高さが大きいほど、また周期が短い（波長が短い）ほど発電量が大きい。また、５層構造の積層型発電係留体の方が３層構造の積層型発電係留体よりも発電量が大きい。完全没水では約４倍、半没水では約５倍、没水なしでは約４０倍になっている。また、３層構造では、没水なし→完全没水→半没水の順で発電量が大きくなっており、５層構造では、完全没水→半没水→没水なしの順で発電量が大きくなっている。

つまり、３層構造及び５層構造は共通して、波高さが大きいほど発電量が増加し、周期が短い（波長が短い）ほど発電量が増加している。また、５層構造が３層構造に比べて発電量が多い。これは、３層構造が曲げ変形よりも浮体の上下運動に伴う伸縮変形が卓越するのに対して、５層構造が伸縮変形による発電に加えて、曲げ変形による発電が重畳されるためである。また、３層構造は、完全没水又は半没水で発電量が多いのに対して、５層構造は、没水なしで発電量が多い。これは、３層構造が引張変形をメインにした発電であるのに対して、５層構造が曲げ変形をメインにした発電であるためと考えられる。

いずれにしても、本発明の積層型発電係留体によれば、圧電フィルムの伸縮及び曲げの歪変形により発電することが理解できる。
図８は、本発明に係る他の積層型発電係留体を説明するための概念図で、浮き漁礁用の積層型発電係留体の概念図である。図中符号４０は発光素子を備えた積層型発電係留体、４１は浮き漁礁、４２は係留アンカー、４３は無線機、４４は係留索を示している。

波力により浮き漁礁４１が動揺すると、係留索４４を介して積層型発電係留体４０に引張力や曲げ変形が生じて発電し、積層型発電係留体４０に備えられている発光素子（ＬＥＤ）が点灯する。海面下の浅い位置Ａにおける波力運動は、深い位置Ｂにおける波力運動よりも大きいため、係留索の長い方が発電量も大きくなる。
積層型発電係留体４０の集合体としてＰＶＤＦの網状の係留網を使用する。発電した電力は、浮き漁礁に配した発光素子を点灯させるので集魚効果も期待できる。また、漁礁のみでなく、海上安全灯にも利用できる。また、無線機４３を用いれば、発電した電力を地上に送ることが出来る。

なお、係留索が接続されたアンカーが、海底に固定されていない場合でも良い。アンカーは、海底に固定される必要はなく積層型発電係留体は浮動体とアンカーの相対的な動きにより発電できる。固定されないアンカーとしては、シーアンカー、パラシュートアンカー、ラックアンカーなどがある。

図９は、本発明に係る積層型発電係留体の実施例３を説明するための構成図で、図８に示した積層型発電係留体４０の具体的な構成を示している。図中符号５１は基体、５２（５２ａ，５２ｂ）は圧電フィルム、５３は電極膜、５４は発光素子、５５ａ，５５ｂは緩衝材、５６は整流器（ダイオードブリッジ）を示している。
本実施例３の積層型発電係留体４０は、基体５１の先端部に発光素子５４が複数個配置されており、この複数の発光素子１４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。また、発光素子５４は、基体５１上で露出又は透明樹脂で覆われていて、発光機能を有効にしている。

また、基体５１と一対の圧電フィルム５２，５２との間にそれぞれ緩衝材５５ａ，５５ｂが設けられている。また、圧電フィルム５２ａ，５２ｂは、それぞれ複数の積層体からなっている。
また、基体５１上に、圧電フィルム５２と発光素子５４に接続された整流器５６が設けられている。この整流器５６は、圧電フィルム５２によって発電された電流（交流）を整流して効率的に発光素子５４を駆動するためのものである。この整流器５６は、ブリッジダイオードで構成されている。

以下に圧電フィルムによる発電発光機能について説明する。
圧電フィルム５２を撓ませて発電させる場合、圧電フィルムの両面がともに伸張或いは圧縮されることが重要である。本実施例３では、一対の圧電フィルム５２，５２のそれぞれが撓むため、それぞれの圧電フィルム５２，５２は、撓みつつも全面的に伸張歪み、或いは、収縮歪みを生じる。このためそれぞれの圧電フィルム５２，５２から効率的に発電発光させることができる。

また、一対の圧電フィルム５２，５２は、できるだけ離間していることが好ましい。圧電フィルム５２，５２間の距離が大きいほど、積層型発電体４０が撓んだ際に、それぞれの圧電フィルム５２，５２が離間して伸張或いは収縮するが、圧電フィルム５２，５２が離間することで、その変形量は大きくなる。そして、圧電フィルム５２，５２は、変形量に応じた電荷を生じるので、離間して大きく変形することにより、より大きな電圧を発生させることができる。

上述した発光素子を備えた積層型発電係留体４０は、海洋観測ブイ、海上作業台、浮体式人工島のほかに人工漁礁の集魚灯（発光素子は下向き）、また、船舶の安全な航行を実現する海上用航行標識灯や誘導浮標、飛行機を航空路に誘導する海上誘導灯（航行安全灯）、さらに、広告灯としての海上サイネージや海上キャンバス（発光素子は上向き）などに適用できる波力発電装置に資する積層型発電係留体である。
この種の積層型発電係留体４０は、海面の波浪による波力により変形（上下動や左右動の振動）し、その変形に伴って積層型発電係留体４０内の圧電フィルム５２が変形してピエゾ電気を発生し、この圧電フィルム５２による発生電力により発光素子５４を点灯させるように構成されている。

基体５１は、柔軟性弾性素材であるシリコンゴムや天然ゴム又は合成ゴムからなっている。また、一対の圧電フィルム５２，５２は、基体５１を挟持するもので、柔軟な高分子材料からなる高分子圧電フィルムで、その厚さは４０μｍ乃至１１０μｍの超薄型が好ましい。また、この高分子圧電フィルムとしては、ポリフッ化ビニリデン又はシアン化ビニリデンであることが好ましい。

特に、ポリフッ化ビニリデン（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）は、高耐性、高純度な熱可塑性フッ素重合体のひとつで、一般的に高純度、高強度や耐薬品性、熱耐性が要求される用途に用いられ、このＰＶＤＦは、強誘電体のポリマーであり、圧電性や焦電性を示すことから、センサなどへの応用もなされている。
また、一対の電極膜５３，５３は、一対の圧電フィルム５２，５２上にそれぞれ設けられ、蒸着やスパッタリング又は導電性ペーストなどによって形成されている。図示していないが、圧電フィルム５２にはそれぞれ配線が接続されていて、この配線から圧電フィルム５２の歪や撓みに応じて発生する電力が取り出されて、発光素子５４を点灯される。

また、圧電フィルム５２と基体５１とは密着されていることが好ましい。圧電フィルム５２と基体５１とが密着状態にあることで、基体５１の撓みによって圧電フィルム５２の伸長、或いは圧縮が促進される。これにより、圧電フィルム５２の発電効率が高められる。圧電フィルム５２と基体５１の密着は、シリコン系樹脂などの接着によるものでもよい。

また、基体５１の表面が波面に対して水平又は垂直になるように、積層型発電係留体４０を横位置又は縦位置に配置されて使用される。
このように、本実施例３の積層型発電係留体を、複数個配置された浮動体（浮き漁礁）４１及びその垂下に複数段配置するようにすれば、魚網ブイからの発光により魚類の餌となるプランクトンなどの動きを簡単に観察することができて、集魚効果を高めることができる。

上述したように、本発明の各実施例によれば、潮流・潮汐や波浪などの種々の海洋エネルギーから電気エネルギーを得ることができる積層型発電係留体及び発光素子を備えた積層型発電係留体を実現することができる。また、魚類の繁殖と生活のために人為的に海中など水中に設置される人工物である人工漁礁の集魚灯にも適用できる。また、船舶の安全な航行を実現する海上用航路標識灯や誘導浮標などの海上ブイや魚網ブイ、飛行機を航空路に誘導する海上誘導灯（航行安全灯）にも適用できる。さらに、広告灯としての海上サイネージや海上キャンバスなどとしての利用価値が高い。

１ ブイ（浮体物）
２ 係留網
３ 係留索
１０，２０，４０ 積層型発電係留体
１１，２１ａ，２１ｂ，５２（５２ａ，５２ｂ） 圧電フィルム
１２ａ，１２ｂ 基体（柔軟性弾性素材）
１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 配線
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，５１ 基体（柔軟性弾性素材）
４１ 浮き漁礁
４２ 係留アンカー
４３ 無線機
４４ 係留索
５３ 電極膜
５４ 発光素子
５５ａ，５５ｂ 緩衝材
５６ 整流器（ダイオードブリッジ）

Claims (17)

1. 海洋に設けられて海洋エネルギーを電気エネルギーに変換するように係留力を利用した積層型発電係留体であって、
   前記係留力による歪に応じて分極して電荷を発生する発電機能を有する圧電フィルムと、
   該圧電フィルム上に設けられた電極膜と、
   該電極膜に積層される柔軟性弾性素材からなる基体とを一体的に備え、
   前記圧電フィルムの伸縮及び曲げの歪変形により発電することを特徴とする積層型発電係留体。
2. 前記圧電フィルムと前記基体とを交互に積層した複数層から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型発電係留体。
3. 前記複数層が、３層又は５層であることを特徴とする請求項２に記載の積層型発電係留体。
4. 前記複数層の形状が、帯状紐又は渦巻状紐であることを特徴とする請求項２又は３に記載の積層型発電係留体。
5. 前記圧電フィルムが、高分子圧電フィルムであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の積層型発電係留体。
6. 前記高分子圧電フィルムが、ポリフッ化ビニリデン又はシアン化ビニリデンであることを特徴とする請求項５に記載の積層型発電係留体。
7. 前記柔軟性弾性素材が、シリコンゴム、天然ゴム又は合成ゴムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の積層型発電係留体。
8. 前記基体の先端部に発光素子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の積層型発電係留体。
9. 前記基体上に、前記圧電フィルムと前記発光素子に接続された整流器が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の積層型発電係留体。
10. 前記整流器が、ブリッジダイオードで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の積層型発電係留体。
11. 前記発光素子が、前記基体上で露出又は透明樹脂で覆われていることを特徴とする請求項８，９又は１０に記載の発光素子を備えた積層型発電係留体。
12. 前記発光素子が、複数個配置されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の積層型発電係留体。
13. 前記発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の積層型発電係留体。
14. 前記海洋上に浮遊する浮動体の係留索として用いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の積層型発電係留体。
15. 前記海洋上に浮遊する浮動体の係留網として用いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の積層型発電係留体。
16. 海上安全灯の係留索又は漁礁の係留網に適用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の積層型発電係留体。
17. 前記係留索が接続されたアンカーが、海底に固定されていないことを特徴とする請求項１４，１５又は１６に記載の積層型発電係留体。

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