JP4976864B2 - 圧電素子を用いた風力発電装置 - Google Patents
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Description
前記平板状の圧電素子部材の一端に取り付けられており、風力を受けて変位して前記圧電素子部材を屈曲させる受風板と、
前記平板状の圧電素子部材の、前記受風板が取り付けられていない側の一端を保持する固定保持部材と、
を有する発電機構、並びに、
前記受風板にあたる風を遮断する風遮断板と、
前記風遮断板の一端を保持し、前記受風板にあたる風を周期的に遮断するように、前記風遮断板を公転させる回転保持部材と、
を有する風力遮断機構であって、
前記受風板にあたる風を周期的に遮断することによって、前記受風板を周期的に変位させる風力遮断機構、
を具備することを特徴とする風力発電装置を提供するものである。
(a)屈曲することによって発電する平板上の圧電素子部材11
(b)前記平板状の圧電素子部材11の一端に取り付けられており、風力を受けて変位して前記圧電素子部材11を屈曲させる受風板12
(c)前記平板状の圧電素子部材11の、前記受風板12が取り付けられていない側の一端を保持する固定保持部材13
によって構成されている。
(A)受風板12にあたる風を遮断する風遮断板22
(B)風遮断板22の一端を保持し、受風板12にあたる風を周期的に遮断するように、風遮断板22を公転させる回転保持部材21
図3及び図4に示した風力発電装置と、受風板12の数と風遮断板22の数が異なる以外は類似の風力発電装置において、7枚の風遮断板22が回転保持部材21に取り付けられた動翼20を用い、動翼20の回転数を150回転/分(rpm)に固定し、1個の圧電素子部材11から得られる電圧E(V)を測定した。図7(a)に、この風力発電装置を用いて得られた、横軸が時間、縦軸が電圧E(V)の電圧曲線の1例を示す。また、図7(b)に、この風力発電装置を用いて得られた、横軸が時間、縦軸が電力(W)の電力曲線の1例を示す。
実施例1で用いたものと同様の風力発電装置を用い、風速を変化させ、「電圧曲線におけるプラス側及びマイナス側のピーク電圧(V)の平均値」、並びに、「1周期ごとの電圧プラス側だけの積分値及び1周期ごとの電圧マイナス側だけの積分値(以下、総称して「積分値」と略記する)からそれぞれ求めた平均電圧(V)」を求めた。
W=(電圧)2/抵抗 (「抵抗」は電圧測定時の負荷抵抗)
で表されるので、Wは以下で表される。
○:プラス側ピーク電圧の平均値(V)
●:マイナス側ピーク電圧の平均値(V)
△:プラス側電力出力の積分値から求めた平均電圧(V)
▲:マイナス側電力出力の積分値から求めた平均電圧(V)
ここで、「平均値」とは、半波10個の平均値である。
実施例1、2で使用した風力発電装置(7枚の風遮断板22が回転保持部材21に取り付けられた動翼20が使用されている)を用い、風速を30任意単位に固定し、動翼20の回転数を変化させて「ピーク電圧(V)」と「電力出力の積分値から求めた平均電圧(V)」を測定した。それぞれの測定値プロットは上記と同じである。結果を図9(a)に示す。
[150(回転/分)/60(秒/分)]×7(回/回転)=17.5(回/秒)(Hz)
より、静翼10(受風板12と圧電素子部材11が一体となったもの)の固有振動数が、約17(Hz)であり、それに合うように風遮断板22が受風板12に当たる風を遮断したとき、共振して全ての測定値で最大値等が得られたと考えられる。
[250(回転/分)/60(秒/分)]×4(回/回転)=16.7(回/秒)(Hz)
より、静翼10の固有振動数約17(Hz)に合うように、風遮断板22が受風板12に当たる風を遮断したとき、全ての測定値で最大値が得られたと考えられる。
10・・・・静翼(圧電素子部材と受風板が一体となったもの)
11・・・・圧電素子部材
11a・・・圧電素子部材a
11b・・・圧電素子部材b
111・・・圧電素子
12・・・・受風板
13・・・・静翼保持部材
14・・・・静翼軸
15・・・・静翼軸保持柱
2・・・・・風遮断機構
20・・・・動翼(回転保持部材と風遮断板が一体となったもの)
21・・・・回転保持部材
22・・・・風遮断板
90・・・・集電回路
91・・・・整流回路
92・・・・負荷
93・・・・充放電回路
94・・・・ダイオード
95・・・・電力貯蔵体
Claims (5)
- 屈曲することによって発電する平板状の圧電素子部材と、
前記平板状の圧電素子部材の一端に取り付けられており、風力を受けて変位して前記圧電素子部材を屈曲させる受風板と、
前記平板状の圧電素子部材の、前記受風板が取り付けられていない側の一端を保持する固定保持部材と、
を有する発電機構、並びに、
前記受風板にあたる風を遮断する風遮断板と、
前記風遮断板の一端を保持し、前記受風板にあたる風を周期的に遮断するように、前記風遮断板を公転させる回転保持部材と、
を有する風力遮断機構であって、
前記受風板にあたる風を周期的に遮断することによって、前記受風板を周期的に変位させる風力遮断機構、
を具備することを特徴とする風力発電装置。 - 前記風遮断板とそれを保持する前記回転保持部材が一体となって、風力によって回転する風車状のものである請求項1記載の風力発電装置。
- 前記風遮断板が前記受風板にあたる風を周期的に遮断する振動数が、前記受風板が取り付けられた前記圧電素子部材の固有振動数に等しくなるように、前記風遮断板を公転させる請求項1又は請求項2記載の風力発電装置。
- 風速測定用である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項記載の風力発電装置。
- 無線送信用の電力供給用である請求項1ないし請求項4の何れかの請求項記載の風力発電装置。
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