JP2016144249A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力振動が第一の振動系の共振周波数のチューニング可能領域よりも高周波であっても、高効率の発電を可能とできる、新規な構造の発電装置を提供すること。
【解決手段】振動入力によって発電する発電装置１０であって、以下の構成を有する。即ち、第一のマス部材２０が第一のばね部材２２で弾性支持された第一の振動系１４と、第二のマス部材３８が第二のばね部材４０で弾性支持された第二の振動系１６とを含んで多自由度振動系が構成されて、第一のマス部材２０と第二のマス部材３８の間に発電素子４４が配設されている。そして、振動部材１２から第一の振動系１４に入力された振動エネルギーが、発電素子４４によって電気エネルギーに変換される。また、第一の振動系１４の共振周波数が振動部材１２からの入力振動の周波数に対して１／√２倍よりも低周波とされていると共に、第一のばね部材２２の損失係数が０．０１以上且つ０．２以下とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動部材の振動エネルギーを発電素子によって電気エネルギーに変換する発電装置に係り、特に多自由度振動系を有する発電装置に関するものである。

昨今の省エネルギーへの高度な要求に対応するために、道路における高架や橋梁、或いは車両や洗濯機のボデー等といった振動部材において、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して有効に利用する振動発電が試みられている。振動発電を実現するための発電装置としては、例えば、特開２０１４−１１８４３号公報（特許文献１）などに示されているように、第一のマス部材（ダンパーウェイト）が第一のばね部材（粘弾性部材）で弾性支持された第一の振動系（ダイナミックダンパ）と、第二のマス部材（磁歪部ウェイト）が第二のばね部材（平行梁）で弾性支持された第二の振動系（磁歪発電部）とによって構成された二自由度振動系を備えるものがある。そして、特許文献１では、第一のマス部材と第二のマス部材を弾性連結する第二のばね部材が発電素子としての磁歪素子を含んで構成されており、振動入力時の第一のマス部材と第二のマス部材の相対変位によって、振動エネルギーが発電素子によって電気エネルギーに変換されるようになっている。

ところで、振動発電装置は、一般的に、第一の振動系の共振周波数が振動部材の主たる振動の周波数に略一致するようにチューニングされて、入力振動が第一の振動系の共振によって増幅されて第二の振動系に伝達されるようになっている。これにより、第一のマス部材と第二のマス部材の相対変位量を共振状態で大きく得ることができて、発電素子の発電効率が高められる。なお、特許文献１においても、第一の振動系の共振周波数が振動部材の振動の周波数と略一致せしめられていることは、第一の振動系が振動部材（ベースプレート）の振動を低減するダイナミックダンパによって構成されていることから明らかである。

しかしながら、特許文献１のような従来の振動発電装置では、振動部材の振動周波数が第一の振動系における共振周波数のチューニング可能領域よりも大幅に高周波である場合には、振動部材から第一の振動系への振動入力時に、第一のマス部材と第二のマス部材を共振状態で大きく相対変位させることができず、第一のマス部材と第二のマス部材の相対変位量が十分に得られ難くなって、発電効率が低下するおそれがあった。

特開２０１４−１１８４３号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、入力振動の周波数が第一の振動系の共振周波数のチューニング可能領域よりも高周波であっても、十分に高い効率で発電することができる、新規な構造の発電装置を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明の第一の態様は、第一のマス部材が第一のばね部材によって弾性支持された第一の振動系と、第二のマス部材が第二のばね部材によって弾性支持された第二の振動系とを備えており、該第一のマス部材と該第二のマス部材を該第二のばね部材で相互に弾性連結して多自由度振動系が構成されて、該第一のマス部材と該第二のマス部材の間には発電素子が配設されていると共に、該第一のマス部材が該第一のばね部材によって振動部材に取り付けられて、該振動部材から該第一の振動系および該第二の振動系に入力された振動エネルギーが発電素子によって電気エネルギーに変換されるようにした発電装置において、前記第一の振動系の共振周波数が前記振動部材から該第一の振動系へ入力される振動の周波数に対して１／√２倍よりも低周波とされていると共に、該第一の振動系における前記第一のばね部材の損失係数が０．０１以上且つ０．２以下とされていることを、特徴とする。

このような本発明に従う構造とされた発電装置の第一の態様によれば、第一の振動系の共振周波数を振動部材の振動周波数に合わせることが難しい場合にも、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して十分な電力を得ることができる。即ち、第一の振動系の共振周波数を振動部材の振動周波数に対して１／√２倍よりも低周波に設定することで、振動部材からの入力が第一の振動系に対して実質的に衝撃荷重として作用せしめられる。その結果、第一の振動系において振動部材からの入力に対する自励共振が生ぜしめられて、第一の振動系の共振現象によって第二の振動系に振動が有効に入力される。

さらに、第一の振動系における第一のばね部材の損失係数が０．２以下とされていることにより、第一のばね部材の弾性変形時のエネルギー損失に起因する第一の振動系の振動減衰が低減されて、第一の振動系の振動が比較的に長い時間に亘って持続される。その結果、第一のマス部材と第二のマス部材の間に配される発電素子に対して振動エネルギーが持続的に入力されて、荷重入力に対する発電量を大きく得ることができる。

また、第一のばね部材の損失係数が、０．２以下であるだけでなく、０．０１以上とされていることにより、第一の振動系の自励振動が十分に広い周波数成分をもって生ぜしめられて、第二の振動系へ入力される振動のブロード化（十分なレベルの振動が入力される周波数の広帯域化）が図られる。これにより、部品の公差などによって第二の振動系の共振周波数に誤差が生じても、第二の振動系の共振周波数における第一の振動系から第二の振動系への入力が安定して、目的とする発電量を発電装置の個体差によるばらつきを抑えて有効に得ることができる。加えて、第一の振動系の共振倍率が必要以上に大きくなるのが回避されて、発電素子の変形量が制限されることにより、十分な発電効率を得ながら、発電素子の耐久性を確保することができる。

本発明の第二の態様は、第一の態様に記載の発電装置において、前記第二の振動系の共振周波数が、前記第一の振動系の共振周波数に対して９０％以上且つ１１０％以下の範囲にチューニングされているものである。

第二の態様によれば、第一の振動系の共振周波数と第二の振動系の共振周波数を相互に近い周波数に設定することにより、第一の振動系の自励振動に対して第二の振動系が共振現象を生じて、発電素子に十分な振動エネルギーを入力することができる。それ故、第二の振動系に配される発電素子の発電効率を高めることができて、振動発電によって得られる電力量を大きく得ることができる。

本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された発電装置において、前記第二の振動系における前記第二のマス部材の質量が、前記第一の振動系における前記第一のマス部材の質量に対して２０％以下とされているものである。

第三の態様によれば、第二のマス部材の質量が第一のマス部材の質量に対して十分に小さくされており、第二の振動系が第一の振動系に対してダイナミックダンパとして機能することで第一の振動系に及ぼされる制振効果が低減されることから、第一の振動系の自励振動が有効に惹起されて、発電素子に入力される振動エネルギーを大きく得ることができる。

本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか一つの態様に記載された発電装置において、前記第一のばね部材が高分子弾性体とされていると共に、前記第二のばね部材が金属ばねとされているものである。

第四の態様によれば、第一のばね部材が高分子弾性体とされていることで、第一のばね部材の損失係数を調整し易くなって、目的に応じた第一のばね部材を容易に得ることができる。更に、第二のばね部材が損失係数の小さい金属ばねとされていることで、発電素子に入力される振動エネルギーが第二のばね部材の弾性変形によるエネルギー減衰効果で低減されるのを防いで、効率的な発電を実現することができる。

本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか一つの態様に記載された発電装置において、前記第一の振動系が、該第一の振動系へ断続的な衝撃荷重を入力する前記振動部材に対して取り付けられるものである。

第五の態様のように、振動部材から第一の振動系への入力が連続ではなく断続的であっても、第一の振動系の自励振動がある程度の時間幅で生じることから、効率的な発電が可能となる。なお、衝撃荷重とは、第一の振動系への入力時に実質的に衝撃荷重とみなせる振動荷重であっても良く、例えば第一の振動系の振動周期に対して十分に短い時間で収束する高周波振動などを含む。

本発明によれば、振動部材に取り付けられる第一の振動系と、第一の振動系に取り付けられる第二の振動系とを有する発電装置において、第一の振動系の共振周波数が振動部材から第一の振動系への入力される振動周波数の１／√２倍よりも低周波とされていると共に、第一の振動系における第一のばね部材の損失係数が０．０１以上且つ０．２以下とされている。これにより、第一，第二の振動系の共振周波数を振動部材の振動周波数に合わせることが難しい場合でも、第一の振動系の自励共振による十分な振動が、発電素子を備える第二の振動系にある程度の時間幅で入力されると共に、第二の振動系の共振周波数のずれに対する発電効率の差が低減されて、高効率の発電が安定して実現される。

本発明の第一の実施形態としての発電装置を振動部材への装着状態で示す縦断面図。 図１に示された発電装置の二自由度振動系を示す振動モデル。 図１に示された発電装置を構成する各振動系を一自由度振動系として扱う場合の周波数と振幅との相関を示すグラフ。 図１に示された発電装置における入力振動と発電量との関係を示す図であって、（ａ）が時間に対する入力振動の振幅の変化を、（ｂ）が時間に対する発電量の変化を、それぞれ示す。 本発明の第二の実施形態としての発電装置を振動部材への装着状態で示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の第一の実施形態としての発電装置１０が示されている。発電装置１０は、図２の振動モデルにも示されているように、振動部材１２に取り付けられる第一の振動系１４と、第一の振動系１４を介して振動部材１２に取り付けられる第二の振動系１６とを含む多自由度振動系を、備えている。なお、以下の説明において、特に説明がない限り、上下方向とは、振動部材１２の主たる振動入力方向である図１中の上下方向を言う。

より詳細には、第一の振動系１４は、第一のマス部材２０と第一のばね部材２２を備えている。第一のマス部材２０は、鉄などの比重の大きな材料で形成されており、下部マス２４と上部マス２６を組み合わせた中空の矩形箱状とされている。

下部マス２４は、上下に延びる筒状の周壁２８の下開口部が一体形成された底壁３０によって閉塞された構造を有しており、全体として上方に開口する有底筒状とされている。また、下部マス２４の底壁３０には、上方へ突出する支持突部３２が一体形成されており、支持突部３２には上面に開口するねじ穴が形成されている。上部マス２６は、略平板形状とされており、上面視において周壁２８と略同じ外形を備えている。そして、上部マス２６が下部マス２４の開口部を覆うように重ね合わされて相互に固定されることにより、下部マス２４と上部マス２６によって中空の第一のマス部材２０が形成されて、内部に収容空所３４が形成されている。

また、第一のマス部材２０は、第一のばね部材２２によって弾性支持されている。第一のばね部材２２は、ゴムや樹脂エラストマなどの高分子材料で形成された弾性体であって、本実施形態ではゴム弾性体とされており、下部マス２４の周壁２８の外周面に加硫接着されている。更に、第一のばね部材２２は、周方向全周に亘って連続して設けられていても良いが、本実施形態では、周方向の複数箇所にそれぞれ設けられている。

さらに、第一のばね部材２２は、エネルギーの損失係数が０．０１以上且つ０．２以下とされている。損失係数は、第一のばね部材２２の形成材料などによって調節設定可能であり、上記数値範囲の損失係数を有する第一のばね部材２２は、例えば、損失係数の小さなゴムおよび樹脂エラストマや損失係数の大きな金属、更には損失係数の大きなゴムなどの高分子弾性体と損失係数の小さなばね鋼などの金属ばねとを組み合わせたものなどによって、実現され得る。本実施形態では、第一のばね部材２２がゴム弾性体で形成されていることから、損失係数を上記の数値範囲に設定し易くなっている。なお、一般的なばね鋼で形成された金属ばね単体では、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ を実用上適切にチューニングしながら上記したエネルギー損失係数の数値範囲を実現することが難しく、第一のばね部材として金属ばねを単体で採用する場合には、マグネシウムなどの損失係数の大きな金属材料によるものが適宜に選択される。

第一のばね部材２２は、振動部材１２にボルトなどで固定された取付部材３６に固着されて、振動部材１２と第一のマス部材２０を弾性連結している。取付部材３６は、第一のマス部材２０に対して外周側に離隔した縦壁構造をもって形成されており、第一のマス部材２０の外周面が、取付部材３６に対して、主たる振動入力方向に略直交する方向で対向位置せしめられている。そして、第一のばね部材２２が第一のマス部材２０の外周面と取付部材３６との対向面間に配設されることにより、第一のマス部材２０が取付部材３６によって弾性支持されており、取付部材３６が振動部材１２にボルト固定されることで、第一の振動系１４が振動部材１２に取り付けられるようになっている。なお、主たる振動入力方向（図１中、上下方向）の入力に対して、第一のばね部材２２が剪断変形するようになっており、第一のばね部材２２の剪断ばね成分が第一の振動系１４の主たるばねとして作用するようになっている。

また、第一のマス部材２０の収容空所３４には、第二の振動系１６が収容配置されている。第二の振動系１６は第二のマス部材３８と第二のばね部材４０を備えており、第一のマス部材２０の収容空所３４において第二のマス部材３８が第二のばね部材４０を介して支持突部３２に弾性連結されている。

第二のマス部材３８は、好適には鉄などの高比重材料で形成されており、中実の柱状乃至はブロック状とされている。第二のばね部材４０は、ばね鋼などで形成された板ばねであって、厚さ方向上下に弾性変形可能とされている。更に、第二のばね部材４０の損失係数は、第一のばね部材２２よりも小さくされており、より好適には０．０１よりも小さくされている。そして、第二のばね部材４０の基端部が第一のマス部材２０の支持突部３２にねじ等で固定されると共に、第二のばね部材４０の先端部には第二のマス部材３８が接着や溶接、ねじ止め、機械的な係止などの手段によって固定されて、第二のマス部材３８が上下変位を許容された状態で第一のマス部材２０に連結されている。これにより、第二の振動系１６が第一の振動系１４に取り付けられて、二自由度の振動系が構成されている。

なお、第二の振動系１６が第一の振動系１４に取り付けられた状態において、第二のマス部材３８は、第一のマス部材２０の下部マス２４の底壁３０と上部マス２６との両方に対して上下に離隔して対向配置されている。そして、第二のマス部材３８と第一のマス部材２０の上下対向面間には、ストッパゴム４２がそれぞれ配設されている。これにより、第二のばね部材４０の過大な弾性変形時にも、第二のマス部材３８が第一のマス部材２０に直接的に打ち当てられるのが防止されて、打音の発生が回避されるようになっている。

また、第一のマス部材２０と第二のマス部材３８を繋ぐ第二のばね部材４０には、発電素子４４が固着されている。発電素子４４は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換可能な各種素子を採用可能であり、例えば、圧電素子や磁歪素子などが採用され得る。本実施形態では、発電素子４４として圧電素子が採用されており、圧電素子が第二のばね部材４０の上面に重ね合わされて固着されることで、第二のばね部材４０の厚さ方向への曲げ変形に伴って変形して、圧電の正効果によるエネルギー変換作用を発揮するようになっている。なお、発電素子４４として圧電素子を採用する場合には、形成材料として、例えば、セラミック材料や単結晶材料などが採用される。より具体的には、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどが、圧電素子の形成材料として何れも好適に採用され得る。

この発電素子４４は、電気回路４６に接続されており、電気回路４６によって整流回路や蓄電装置、各種センサ、無線通信装置などの電力使用機器であるデバイス４８に電気的に接続されており、後述する発電素子４４の発電電力がデバイス４８に供給されるようになっている。

かくの如き構造とされた発電装置１０は、振動部材１２への装着状態において振動部材１２から振動が入力されるようになっており、入力された振動エネルギーを発電素子４４で電気エネルギーに変換して取り出すようになっている。本実施形態では、振動部材１２から発電装置１０へ入力される振動は、周波数ｆ₀ が５００Ｈｚ程度とされており、所定の時間間隔で断続的に入力されるようになっている。なお、このような断続的な振動としては、例えば、振動部材１２が所定の長さ毎に区切られたユニットを連結してなる道路や橋梁、線路などの場合に、それらの継ぎ目部分を車両が通過する際に入力される荷重などが考えられる。

また、図３に示すように、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ が、振動部材１２から第一の振動系１４へ入力される振動の周波数ｆ₀ に対して、１／√２倍よりも低周波とされており、本実施形態では１００Ｈｚ程度に設定されている。第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ は、一般的に知られているように、第一のマス部材２０の質量と第一のばね部材２２のばね定数を調節することで設定される。なお、図３では、振動レベルと周波数の特性が、第一の振動系１４について実線で、第二の振動系１６について一点鎖線で、振動部材１２からの入力振動について破線で、それぞれ示されている。

さらに、本実施形態では、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ と、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ とが、略同じ周波数に設定されている。より具体的には、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ が、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ に対して０．９倍〜１．１倍の範囲となるように設定されて、第一の振動系１４の自励振動において振動レベルが十分に大きく得られる周波数域で、第二の振動系１６の共振現象が発生するようにされている。本実施形態では、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ が１００Ｈｚ程度にチューニングされていることから、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ は、９０Ｈｚ〜１１０Ｈｚの範囲でチューニングされることが望ましい。第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ は、一般的に知られているように、第二のマス部材３８の質量と第二のばね部材４０のばね定数を調節することで設定される。

加えて、第二の振動系１６における第二のマス部材３８の質量は、第一の振動系１４における第一のマス部材２０の質量に対して２０％以下とされて、第一のマス部材２０に比して軽量とされている。なお、より好適には、第二のマス部材３８の質量は、第一のマス部材２０の質量に対して５％以上とされることにより、第二の振動系１６の共振周波数を第一の振動系１４の共振周波数に対して近い周波数域にチューニングし易くなる。

ここにおいて、振動部材１２から発電装置１０へ入力される５００Ｈｚの高周波振動は、入力振動よりも十分に低い周波数にチューニングされた第一の振動系１４の振動周期に対して著しく短時間で収束することから、第一の振動系１４に対して実質的に衝撃荷重として作用する。これにより、第一の振動系１４は、振動部材１２からの入力によって自励振動を生じて、第一のマス部材２０が共振状態で変位する。そして、第一の振動系１４の自励振動が第二の振動系１６に伝達されて入力されることにより、第二の振動系１６のマス−バネ共振が生ぜしめられて、第二の振動系１６の第二のばね部材４０に取り付けられた発電素子４４が厚さ方向に変形する。その結果、発電素子４４の圧電変換作用の正効果によって振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電が生じて、電気回路４６によりデバイス４８に供給されるようになっている。

さらに、第一のばね部材２２の損失係数が０．２以下と十分に小さくされていることから、発電素子４４に入力される振動エネルギーが、第一のばね部材２２の弾性変形時に生じるエネルギー減衰作用によって低減されるのを抑えることができる。それ故、図４に示すように、第一の振動系１４において一度の入力に対する振動状態が入力時間に対してより長く持続して、振動エネルギーが発電素子に効率的に入力される。なお、本実施形態において、第二のばね部材４０は、一般的なばね鋼で形成された金属ばねとされており、損失係数が極めて小さいことから、第二のばね部材４０のエネルギー減衰作用による振動エネルギーの低減も回避されて、発電素子４４への入力が有利に得られるようになっている。

このように、本発明に係る発電装置１０によれば、振動部材１２から発電装置１０への入力振動の周波数が、発電装置１０における振動系１４，１６の共振周波数を一致させることが難しいほどに高周波の場合などにも、第一の振動系１４の自励振動によって振動エネルギーを発電素子４４に有効に作用させて、十分に高効率での発電が実現可能となる。特に、振動部材１２から発電装置１０への入力振動が、それぞれ衝撃荷重とみなすことができる短時間の入力を断続的に繰り返すものである場合に、各入力に対する第一の振動系１４の振動状態が入力時間に比して十分に長く持続することから、優れた発電効率が実現される。具体的には、例えば前述の道路における橋梁や高架の継ぎ目などに繰り返し及ぼされる通過車両の衝撃荷重により、道路構造物の大きな剛性のもとで高周波振動が断続的に惹起される場合でも、かかる高周波振動の入力により発電装置１０の第二の振動系１６の振動に基づく発電作用が有効に発揮され得るのである。

また、本実施形態の発電装置１０では、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ が、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ に対して、略一致するように設定されており、第一の振動系１４の自励振動が第二の振動系１６の共振によって効率的に増幅されるようになっている。従って、第一の振動系１４からの入力振動に対して、第二の振動系１６の振動倍率を大きく得ることができて、高い発電効率を実現することができる。

なお、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ を第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ から離すに従って、第二の振動系１６における振動倍率が小さくなることから、第二のばね部材４０の変形量が小さくなる。従って、第二のばね部材４０の過大な変形による損傷を回避して耐久性を確保しながら、発電効率を十分に確保できるように、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ と第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ との差を適宜に調節することが望ましい。上記の説明からも明らかなように、第二のばね部材４０の耐久性が確保され難い場合などには、第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ を、第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ の０．９〜１．１倍の範囲から外れた高い周波数に設定することも可能である。また、発電量が必要以上に大きい場合などには、同様に第二の振動系１６の共振周波数ｆ₂ を第一の振動系１４の共振周波数ｆ₁ から離すことにより、第二のばね部材４０への入力を低減して、第二のばね部材４０の小型化などを実現することもできる。

更にまた、第二の振動系１６における第二のマス部材３８の質量が、第一の振動系１４における第一のマス部材２０の質量に対して２０％以下とされていることにより、第二の振動系１６から第一のマス部材２０に及ぼされる制振効果が十分に低減される。それ故、第一の振動系１４の自励振動が第二の振動系１６によって低減されることなく十分に生ぜしめられて、第二の振動系１６の発電素子４４に振動エネルギーが効率的に入力される。

図５には、本発明の第二の実施形態としての発電装置５０が示されている。発電装置５０では、第一の振動系１４を構成する第一のばね部材５２が圧縮ばねとされている。なお、以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

すなわち、第一のばね部材５２は、第一のマス部材２０を構成する下部マス２４の底壁３０下面に加硫接着されていると共に、底壁３０と対向して配された取付部材５４に加硫接着されており、それら第一のマス部材２０と取付部材５４を上下に弾性連結している。この取付部材５４が振動部材１２にボルト固定されることにより、第一の振動系１４が振動部材１２に取り付けられて、発電装置５０が振動部材１２に取り付けられるようになっている。

このような本実施形態に従う構造とされた発電装置５０においても、第一の実施形態の発電装置１０と同様に、振動部材１２から入力される高周波振動が、第一の振動系１４の自励振動によって増幅されて、ある程度の時間に亘って持続的に第二の振動系１６に伝達されることから、効率的な発電が実現される。

しかも、振動部材１２からの振動入力に対して、第一のばね部材５２が主として圧縮および引張方向に変形することから、剪断変形が支配的となる場合に比して、耐久性の確保が容易になる。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、発電素子は、前記実施形態で示された圧電素子に限定されるものではなく、例えば磁歪素子なども採用され得る。

前記実施形態では第一の振動系１４と第二の振動系１６を有する二自由度振動系を例示したが、３自由度以上の多自由度振動系に本発明を適用することも可能である。

また、前記実施形態において例示した第一のばね部材２２と第二のばね部材４０は、何れもあくまで例示であって、例えば、第一のばね部材２２を金属ばねとすることもできるし、第二のばね部材４０を高分子弾性体で構成しても良い。

また、第二の振動系１６が第一のマス部材２０の収容空所３４に収容配置された構造に必ずしも限定されるものではなく、第二の振動系１６は第一のマス部材２０の外部に取り付けられていても良い。この場合には、第一のマス部材２０は中空構造である必要はなく、中実構造とすることで必要なマス質量を確保しながらコンパクト化が図られ得る。

１０，５０：発電装置、１２：振動部材、１４：第一の振動系、１６：第二の振動系、２０：第一のマス部材、２２，５２：第一のばね部材、３８：第二のマス部材、４０：第二のばね部材、４４：発電素子

Claims (5)

1. 第一のマス部材が第一のばね部材によって弾性支持された第一の振動系と、第二のマス部材が第二のばね部材によって弾性支持された第二の振動系とを備えており、該第一のマス部材と該第二のマス部材を該第二のばね部材で相互に弾性連結して多自由度振動系が構成されて、該第一のマス部材と該第二のマス部材の間には発電素子が配設されていると共に、
   該第一のマス部材が該第一のばね部材によって振動部材に取り付けられて、該振動部材から該第一の振動系および該第二の振動系に入力された振動エネルギーが発電素子によって電気エネルギーに変換されるようにした発電装置において、
   前記第一の振動系の共振周波数が前記振動部材から該第一の振動系へ入力される振動の周波数に対して１／√２倍よりも低周波とされていると共に、
   該第一の振動系における前記第一のばね部材の損失係数が０．０１以上且つ０．２以下とされていることを特徴とする発電装置。
2. 前記第二の振動系の共振周波数が、前記第一の振動系の共振周波数に対して９０％以上且つ１１０％以下の範囲にチューニングされている請求項１に記載の発電装置。
3. 前記第二の振動系における前記第二のマス部材の質量が、前記第一の振動系における前記第一のマス部材の質量に対して２０％以下とされている請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記第一のばね部材が高分子弾性体とされていると共に、前記第二のばね部材が金属ばねとされている請求項１〜３の何れか一項に記載の発電装置。
5. 前記第一の振動系が、該第一の振動系へ断続的な衝撃荷重を入力する前記振動部材に対して取り付けられる請求項１〜４の何れか一項に記載の発電装置。