JP2022070097A - Vibration power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動発電装置に関する。 The present invention relates to a vibration power generator.
風力を利用した振動発電装置が知られている(例えば、特許文献1~5参照)。 Vibration power generation devices using wind power are known (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
例えば林業等において、ICT(Information and Communication Technology)を活用する場合、森林内に電気機器等の電源を確保する必要がある。電源を確保する方法としては、例えば、森林内に太陽光発電装置を設置することが考えられる。 For example, when utilizing ICT (Information and Communication Technology) in forestry, it is necessary to secure a power source for electrical equipment and the like in the forest. As a method of securing a power source, for example, it is conceivable to install a photovoltaic power generation device in a forest.
しかしながら、太陽光発電装置では、日照条件等によって十分な発電量を確保することができない可能性がある。 However, the photovoltaic power generation device may not be able to secure a sufficient amount of power generation due to sunshine conditions and the like.
また、例えば、森林内に風車を用いた風力発電を設置することが考えられる。 Further, for example, it is conceivable to install a wind power generation using a wind turbine in a forest.
しかしながら、森林内では木々によって風が遮られ、風車を回すために十分な風力が得られない可能性がある。 However, trees may block the wind in the forest and may not provide enough wind to turn the windmill.
本発明は、上記の事実を考慮し、風力が弱い風であっても、発電可能にすることを目的とする。 In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to enable power generation even when the wind power is weak.
請求項1に記載の振動発電装置は、樹木の枝又は幹に取り付けられる取付部と、前記取付部に設けられ、前記樹木の枝又は幹の振動を電気エネルギーに変換する振動発電部と、を備える。 The vibration power generation device according to claim 1 includes a mounting portion attached to a branch or trunk of a tree, and a vibration power generation unit provided in the mounting portion that converts vibration of the branch or trunk of the tree into electrical energy. Be prepared.
請求項1に係る振動発電装置によれば、振動発電装置は、取付部と、振動発電部とを有する。取付部は、樹木の枝又は幹に取り付けられる。この取付部には、振動発電部が設けられる。振動発電部は、樹木の枝又は幹の振動を電気エネルギーに変換する。 According to the vibration power generation device according to claim 1, the vibration power generation device has a mounting portion and a vibration power generation unit. The attachment is attached to a tree branch or trunk. A vibration power generation unit is provided in this mounting unit. The vibration power generation unit converts the vibration of a tree branch or trunk into electrical energy.
ここで、例えば、樹木の枝は、そよ風のように風力が弱い風であっても振動する。特に、葉が付いている枝は、葉が風を受けるため、振動が大きくなり易い。また、樹木の幹は、枝の振動に伴って振動する。 Here, for example, a tree branch vibrates even if the wind force is weak, such as a breeze. In particular, the branches with leaves tend to vibrate more because the leaves receive the wind. In addition, the trunk of the tree vibrates with the vibration of the branches.
このように風力が弱い風でも振動する樹木の枝又は幹に取付部を取り付けることにより、風力が弱い風であっても、振動発電部によって発電することができる。 By attaching the attachment portion to the branch or trunk of a tree that vibrates even when the wind power is weak, the vibration power generation unit can generate electricity even when the wind power is weak.
請求項2に記載の振動発電装置は、請求項1に記載の振動発電装置において、風を受けて前記振動発電部を振動させる受風部を備える。 The vibration power generation device according to claim 2 includes, in the vibration power generation device according to claim 1, a wind receiving unit that receives wind to vibrate the vibration power generation unit.
請求項2に係る振動発電装置によれば、受風部を備える。受風部は、風を受けて振動発電部を振動させる。これにより、振動発電部の発電効率を高めることができる。 According to the vibration power generation device according to claim 2, it is provided with a wind receiving unit. The wind receiving part receives the wind and vibrates the vibration power generation part. As a result, the power generation efficiency of the vibration power generation unit can be increased.
請求項3に記載の振動発電装置は、請求項2に記載の振動発電装置において、前記受風部は、植物の葉及び人工葉の少なくとも一方を有する。 The vibration power generation device according to claim 3 is the vibration power generation device according to claim 2, wherein the wind receiving portion has at least one of a plant leaf and an artificial leaf.
請求項3に係る振動発電装置によれば、受風部は、植物の葉及び人工葉の少なくとも一方を有する。植物の葉又は人工葉を用いることにより、樹木の外観に影響を与えずに、振動発電部の発電効率を高めることができる。 According to the vibration power generation device according to claim 3, the wind receiving portion has at least one of a plant leaf and an artificial leaf. By using plant leaves or artificial leaves, it is possible to increase the power generation efficiency of the vibration power generation unit without affecting the appearance of the tree.
以上説明したように、本発明によれば、風力が弱い風であっても、発電可能にすることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to generate electricity even if the wind force is weak.
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る振動発電装置について説明する。 Hereinafter, the vibration power generation device according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
(振動発電装置)
図1には、本実施形態に係る振動発電装置20が示されている。振動発電装置20は、樹木10の枝12に取り付けられており、枝12の振動に伴って発電する発電装置とされる。なお、枝12には、複数の葉14が付いている。
(Vibration power generator)
FIG. 1 shows a vibration
振動発電装置20は、例えば、樹木10に取り付けられる図示しない温湿度センサ等の電気機器の電源として使用される。この振動発電装置20は、取付用治具30と、振動発電機40と、受風体50とを有している。
The vibration
(取付用治具)
取付用治具30は、例えば、金属や樹脂等によって棒状に形成されている。また、取付用治具30は、枝12に沿って配置され、例えば、結束バンド32によって枝12に固定されている。この取付用治具30の一端部には、振動発電機40が取り付けられている。
(Mounting jig)
The
なお、枝12に対する取付用治具30の固定方法は、結束バンド32に限らず、例えば、テープやロープ、クリップ等であっても良い。また、取付用治具30は、取付部の一例である。
The method of fixing the
(振動発電機)
図2に示されるように、振動発電機40は、ベースプレート42と、複数の圧電素子44とを有している。ベースプレート42は、板バネ等の金属板によって形成されている。また、ベースプレート42の長手方向の一端部42E1は、取付用治具30の一端部30E1に、図示しないボルト及びナットによって固定さている。このベースプレート42は、取付用治具30の一端部から延出している。
(Vibration power generator)
As shown in FIG. 2, the
なお、取付用治具30に対するベースプレート42の固定方法は、ボルト及びナットに限らず、適宜変更可能である。
The method of fixing the
ベースプレート42は、取付用治具30によって片持ち状態で支持されており、その長手方向の他端部42E2が自由端部とされている。このベースプレート42は、枝12の振動に伴い、矢印Rで示されるように、長手方向の一端部42E1を支点として、厚み方向に揺動可能(湾曲可能)とされている。また、ベースプレート42の両側の表面42Sには、圧電素子44がそれぞれ取り付けられている。
The
圧電素子44は、例えば、可撓性を有するシート状の膜型圧電素子とされている。各圧電素子44は、ベースプレート42の両側の表面42Sにそれぞれ重ねられた状態で、固定(接着)されている。また、各圧電素子44は、図示しない防水フィルムで被覆されている。これらの圧電素子44には、配線46を介して図示しない蓄電池(二次電池)や電子機器が接続されている。
The
ここで、各圧電素子44は、ベースプレート42と一体に、厚み方向に揺動(湾曲変形)しながら伸縮する。この際、各圧電素子44が、圧電効果によって電圧を発生する。つまり、圧電素子44が枝12の振動に伴って伸縮すると、枝12の振動が電気エネルギーに変換される。発生した電圧(電気エネルギー)は、配線46を介して図示しない蓄電池や電子機器に供給される。
Here, each
なお、振動発電機40は、例えば、ベースプレート42及び圧電素子44の厚み方向(揺動方向)を枝12の揺れ易い方向として配置される。これにより、圧電素子44が揺動し易くなるため、振動発電機40の発電効率が高められる。また、振動発電機40は、振動発電部の一例である。
The
(受風体)
振動発電機40には、受風体50が取り付けられている。受風体50は、人工枝52及び複数の人工葉54(図1参照)を有している。人工枝52及び複数の人工葉54は、例えば、樹脂等によって形成されている。なお、受風体50は、受風部の一例である。
(Receiver)
A
人工枝52の一端部52E1は、ベースプレート42の長手方向の他端部(自由端部)42E2にテープ56によって固定されている。また、人工枝52は、ベースプレート42の他端部42E2から延出している。
One end 52E1 of the
人工枝52は、取付用治具30によって片持ち状態で支持されており、その長手方向の他端部52E2(図1参照)が自由端部とされている。この人工枝52には、複数の人工葉54が取り付けられている。複数の人工葉54は、互いに間隔を空けて配置されている。これにより、隣り合う人工葉54の間を風が通り抜け可能とされている。また、複数の人工葉54は、種々の風向きを考慮し、その表面(受風面)を異なる方向に向けて配置されている。
The
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
(Action)
Next, the operation of this embodiment will be described.
樹木10の枝12に付いた葉14が風を受けると、枝12が振動する。この枝12の振動に伴って、枝12に取り付けられた振動発電装置20が発電する。より具体的には、枝12の振動に伴って、振動発電機40のベースプレート42及び複数の圧電素子44が揺動(湾曲変形)する。この際、複数の圧電素子44が伸縮し、圧電効果によって電圧を発生する。発生した電圧は、配線46を介して図示しない蓄電池又は電気機器に供給される。
When the leaves 14 attached to the
ここで、例えば、樹木10の枝12は、そよ風のように風力が弱い風であっても振動する。特に、葉14が付いている枝12は、葉14が風を受けるため、振動が大きくなり易い。
Here, for example, the
このように風力が弱い風でも振動する樹木10の枝12に振動発電装置20を取り付けることにより、風力が弱い風であっても、振動発電機40によって発電することができる。
By attaching the
また、受風体50の人工葉54が風を受けることでも、振動発電装置20が振動する。これにより、前述したように、複数の圧電素子44の圧電効果によって電圧が発生し、発生した電圧が配線46を介して図示しない蓄電池又は電気機器に供給される。
Further, the vibration
このように振動発電機40に受風体50を取り付けることにより、発電効率を高めることができる。
By attaching the
また、受風体50は、人工枝52及び人工葉54によって形成されている。これにより、樹木10の外観に影響を与えずに、振動発電機40の発電効率を高めることができる。
Further, the receiving
さらに、複数の人工葉54は、互いに間隔を空けて配置されている。これにより、例えば強風時には、隣り合う人工葉54の間を風が通り抜ける。つまり、複数の人工葉54を互いに間隔を空けて配置することにより、例えば強風時に、風を受け流すことができる。したがって、受風体50及び振動発電機40の破損等が抑制される。
Further, the plurality of
また、風を受け流すことにより、受風体50及び振動発電機40が、図2に矢印Rで示されるように揺動(往復運動)可能になる。したがって、例えば強風時であっても、継続的に発電することができる。
Further, by passing the wind, the
しかも、振動発電装置20は、森林を管理する管理者(木こり)によって樹木10に容易に取り付けることができる。
Moreover, the vibration
なお、枝12の固有振動数を予め計測しておき、枝12の固有振動数と振動発電装置20の固有振動数とを一致又は略一致させても良い。この場合、共振によって振動発電装置20及び枝12の振動が増幅されるため、振動発電装置20の発電効率を高めることができる。なお、振動発電装置20の固有振動数は、モーダル解析等を活用することにより、効率的に調整することができる。
The natural frequency of the
また、振動発電装置20は、例えば、樹木や果実の盗難防止用の人感センサや、獣害対策として、所定の撃退音を発生する獣害対策装置の電源として利用することができる。また、例えば、森林内でドローン(無人航空機)を飛行させる場合に、樹木の位置情報(ビーコン)を発信する発信機の電源として利用することができる。
Further, the vibration
(変形例)
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
(Modification example)
Next, a modified example of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、受風体50が人工枝52及び人工葉54によって形成されている。しかし、受風体50は、人工枝52及び人工葉54に限らず、例えば、植物の枝及び葉によって形成しても良い。
In the above embodiment, the
また、受風体50は、風を受けて振動発電機40を振動可能であれば良く、形状や大きさは適宜変更可能である。例えば、図3に示される変形例では、受風体60が扇状に形成されている。具体的には、受風体60は、樹脂や金属等によって扇状、かつ、板状に形成されている。なお、受風体60は、受風部の一例である。
Further, the
受風体60は、受風面60Aを振動発電機40の揺動方向に向けて配置されている。これにより、受風体60の受風面60Aが風を受けると、振動発電機40の圧電素子44が揺動(湾曲変形)するため、上記実施形態と同様に、振動発電機40の発電効率を高めることができる。
The
また、上記実施形態では、振動発電機40に受風体50が設けられているが、受風体50は必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。
Further, in the above embodiment, the
なお、受風体50等が風を受けて大きく揺れ、他の枝や幹等に接触(衝突)すると、接触時の衝撃によって受風体50等が振動する。この受風体50等の振動によっても、振動発電装置20が加振される。この場合、振動発電装置20の発電効率が高められる。
When the
また、上記実施形態の振動発電機40では、ベースプレート42の両側の表面42Sに圧電素子44がそれぞれ設けられている。しかし、圧電素子44の配置や数は、適宜変更可能である。したがって、例えば、ベースプレート42の表面42Sに、複数枚の圧電素子44を積層することにより、発電量を増加させることも可能である。
Further, in the
また、上記実施形態の振動発電機40は、圧電素子44の圧電効果を利用している。しかし、振動発電部としては、圧電素子44の圧電効果に限らず、例えば、電磁誘導式や、静電誘導式、磁歪式等の振動発電機であっても良い。
Further, the
また、上記実施形態では、樹木10の枝12に、振動発電装置20が取り付けられている。しかし、振動発電装置20は、例えば、樹木10の幹や竹の幹に取り付けられても良い。なお、竹は、樹木の一例である。
Further, in the above embodiment, the vibration
また、上記実施形態に係る振動発電装置20は、種々の樹木に取り付けることができる。また、上記実施形態に係る振動発電装置20は、森林の樹木に限らず、例えば、街路樹等に取り付けられても良い。
Further, the vibration
以上、本発明の一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限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate. Of course, it can be carried out in various embodiments as long as it does not deviate.
10 樹木
12 枝
20 振動発電装置
30 取付用治具(取付部)
40 振動発電機(振動発電部)
50 受風体(受風部)
54 人工葉
60 受風体(受風部)
10
40 Vibration generator (vibration power generator)
50 Wind receiving body (wind receiving part)
54
Claims (3)
前記取付部に設けられ、前記樹木の枝又は幹の振動を電気エネルギーに変換する振動発電部と、
を備える振動発電装置。 A mounting part that can be attached to a tree branch or trunk,
A vibration power generation unit provided in the mounting portion and converting the vibration of the branch or trunk of the tree into electrical energy.
Vibration power generator equipped with.
請求項1に記載の振動発電装置。 A wind receiving unit that receives wind and vibrates the vibration power generation unit is provided.
The vibration power generation device according to claim 1.
請求項2に記載の振動発電装置。
The wind receiving portion has at least one of a plant leaf and an artificial leaf.
The vibration power generation device according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020179126A JP2022070097A (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Vibration power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020179126A JP2022070097A (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Vibration power generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022070097A true JP2022070097A (en) | 2022-05-12 |
Family
ID=81534100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020179126A Pending JP2022070097A (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Vibration power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022070097A (en) |
-
2020
- 2020-10-26 JP JP2020179126A patent/JP2022070097A/en active Pending
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