JP5682050B1 - 発電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】設置の自由度を高めることが可能となる、発電システムを提供すること。【解決手段】発電システム1は、流体を収容する第1流体室10a〜10eと、流体を収容する第2流体室20と、第1流体室10a〜10eと第2流体室20とを連通する連通流路30と、第1流体室10a〜10e内の流体を押圧可能に配置された第1ピストン40a〜40eと、当該第2流体室20内の流体を押圧可能に配置された第2ピストン50と、対応する第1ピストン40によって押圧される力を圧電素子63を用いて電気に変換する発電モジュール60a〜60eと、を備え、発電モジュール60a〜60eの発電素子63は、第2ピストン50が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1ピストン40a〜40eに伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子63が間接的に押圧されることにより発電を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、発電システムに関する。
従来から、圧電素子を用いて発電を行う技術の1つとして、歩行者が歩行可能な上面であって、当該歩行による外力を受けることにより変位可能な上面を有する筐体と、筐体の内部に配置された、圧電素子を有する発電パネルであって、筐体の上面によって当該圧電素子が押圧されることにより発電を行う発電パネルとを備えたシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−250521号公報
しかしながら、上記従来のシステムにおいては、上述したように、発電パネルの圧電素子が筐体の上面によって押圧可能な位置に、当該発電パネルを配置する必要があったので、当該発電パネルの設置位置が限定されていた。よって、上記従来のシステムについては、設置の自由度が非常に低かった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置の自由度を高めることが可能となる、発電システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に記載の発電システムは、流体を収容する流体収容手段と、前記流体収容手段に設けられた第1ピストンであって、当該流体収容手段内の前記流体を押圧可能に配置された第1ピストンと、前記流体収容手段に設けられた第2ピストンであって、当該流体収容手段内の前記流体を押圧可能に配置された第2ピストンと、前記第1ピストンによって押圧された力を電気に変換する発電モジュールと、を備え、前記第2ピストンにおける前記流体を押圧する側面の総面積を、前記第1ピストンにおける前記流体を押圧する側面の総面積よりも大きくし、前記発電モジュールは、前記第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う。
また、請求項2に記載の発電システムは、請求項1に記載の発電システムにおいて、前記流体収容手段は、第1流体室と、第2流体室と、前記第1流体室と前記第2流体室とを連通する連通流路と、を有し、前記第1ピストンを、前記第1流体室内の前記流体を押圧可能に配置し、前記第2ピストンを、前記第2流体室内の前記流体を押圧可能に配置している。
また、請求項に記載の発電システムは、請求項に記載の発電システムにおいて、前記流体収容手段は、複数の前記第1流体室と、前記複数の第1流体室の各々と前記第2流体室とを連通させる前記連通流路と、を有し、前記複数の第1流体室にそれぞれ設けられた複数の前記第1ピストンと、前記複数の第1ピストンの各々に応じた複数の前記発電モジュールと、を備え、前記複数の発電モジュールの各々は、前記第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記複数の第1ピストンの各々に伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う。
また、請求項に記載の発電システムは、請求項に記載の発電システムにおいて、前記流体収容手段は、複数の前記第2流体室と、前記第1流体室と前記複数の第2流体室の各々とを連通させる前記連通流路と、を有し、前記複数の第2流体室にそれぞれ設けられた複数の前記第2ピストンを備え、前記発電モジュールは、前記複数の第2ピストンの少なくとも一部が押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う。
請求項1に記載の発電システムによれば、発電モジュールの発電素子は、第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電素子が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、第1ピストンと第2ピストンとが離れて設置されている場合でも、発電モジュールに力を伝達することができるので、従来のシステムに比べて、設置の自由度を高めることができる。
また、第2ピストンにおける流体を押圧する側面の総面積を、第1ピストンにおける流体を押圧する側面の総面積よりも大きくしたので、例えば、第2ピストンのストロークを車両の走行に支障がない程度の長さに設定しながら、第1ピストンのストロークを発電モジュールの発電素子を押圧するために必要な長さに設定することができるため、車両の走行性及び発電の効率性を維持することが可能となる。また、第1ピストンが複数に分散して配置されている場合には、第1ピストンが単数で配置されている場合に比べて、発電モジュールの発電素子の形状が大型化することに伴うコストの増大を回避できると共に、市場に流通している比較的小さな形状の発電素子を用いることでコストの低減を図ることが可能となる。
請求項2に記載の発電システムによれば、第1ピストンを、第1流体室内の流体を押圧可能に配置し、第2ピストンを、第2流体室内の流体を押圧可能に配置したので、第1流体室と第2流体室とが離れて設置されている場合でも、発電モジュールに力を伝達することができるため、設置の自由度を一層高めることが可能となる。
請求項に記載の発電システムによれば、複数の発電モジュールの各々における発電素子は、第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して複数の第1ピストンの各々に伝達され、当該伝達された力によって当該発電素子が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、発電モジュールの設置数を増やすことにより、発電量を増加させることが可能となる。
請求項に記載の発電システムによれば、発電モジュールにおける発電素子は、複数の第2ピストンの少なくとも一部が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電素子が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、例えば、複数の第2ピストンが走行中の車両又は歩行中の歩行者から外力を受ける場合に、第2ピストン及び第2流体室がそれぞれ単数である場合に比べて、複数の発電モジュールの各々の発電素子を押圧する頻度を増やすことができるため、発電量を増加させることが可能となる。
本発明の実施の形態1に係る発電システムの概要を示す図である。 発電モジュールの圧電素子の変形状態を示す正面図であり、(a)は圧電素子が変形する前の状態を示す図であり、(b)は圧電素子が変形した後の状態を示す図である。 発電モジュールの変形例を示す図である。 実施の形態2に係る発電システムの概要を示す図である。 実施の形態3に係る発電システムの概要を示す図である。 第2流体室の変形例を示す図である。 実施の形態4に係る発電システムの概要を示す図であり、(a)は正面図、(b)は平面図である。 実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。 実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。 実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。 実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。 実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る発電システムの実施の形態を詳細に説明する。ただし、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、実施の形態に係る発電システムの設置対象は任意であるが、以下では、発電システムが道路及びその周辺領域に設置されることで、走行中の車両又は歩行中の歩行者から印加された外力を利用して発電を行う形態を例として説明を行う。
〔実施の形態1〕
最初に、実施の形態1に係る発電システムについて説明する。この実施の形態1は、複数の第1流体室、複数の第1ピストン、及び複数の発電モジュールを備えた形態である。
(構成)
最初に、実施の形態1に係る発電システムの構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発電システムの概要を示す図である。発電システム1は、走行中の車両(例えば、四輪自動車、二輪自動車、自転車等)から印加された外力を利用して発電を行うためのシステムである。なお、以下の説明では、図1のX方向を左右方向(+X方向を左方向、−X方向を右方向)、Y方向を上下方向(+Y方向を上方向、−Y方向を下方向)、Z方向を前後方向(+Z方向を前方向、−Z方向を後方向)と称する。この発電システム1は、第1流体室10a〜10e(これら第1流体室10a〜10eは、相互に区別する必要がない場合には「第1流体室10」と総称する)と、第2流体室20と、連通流路30と、第1ピストン40a〜40e(これら第1ピストン40a〜40eは、相互に区別する必要がない場合には「第1ピストン40」と総称する)と、第2ピストン50と、発電モジュール60a〜60e(これら発電モジュール60a〜60eは、相互に区別する必要がない場合には「発電モジュール60」と総称する)とを備えて構成されている。
(構成−第1流体室)
第1流体室10a〜10eは、流体を収容する室である。ここで、「流体」とは、流動性を有するものであり、例えば、空気、ヘリウムガス等の気体と、水、油等の液体と、高分子ゲル等の半固体ないし固体とを含む概念である。これら第1流体室10a〜10eは、一側面(例えば上面等)を開放した略円柱状の中空体であり、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成されている(なお、第2流体室20の構成についても同様とする)。また、これら第1流体室10a〜10eは、道路の周辺領域において、所定間隔(例えば1m程度等)を隔てて左右方向に略沿って並設配置されている。また、この第1流体室10a〜10eの流路径D1及び高さについては、例えば、それぞれ略同一の大きさ又は高さに設定されている。
また、第1流体室10a〜10eの各々の下面には、第1連通口11が設けられてる。第1連通口11は、第1流体室10a〜10eの各々と連通流路30とを連通するための開口である。
(構成−第2流体室)
第2流体室20は、流体を収容する室である。この第2流体室20は、道路の路面上において、第1流体室10a〜10eと相互に間隔を隔てて配置されている。また、この第2流体室20の流路径D2については、例えば、第1流体室10a〜10eの流路径D1よりも大きく、且つ第2ピストン50の外径が車両の幅よりも大きな大きさに設定されている。
また、第2流体室20の下面には、第2連通口21が設けられてる。第2連通口21は、第2流体室20と連通流路30とを連通するための開口である。
(構成−連通流路)
連通流路30は、第1流体室10a〜10eの各々と第2流体室20とを連通する流路である。この連通流路30は、略管状体にて形成されており、第1流体室10a〜10eの各々の第1連通口11を介して当該第1流体室10a〜10eの各々と連通されていると共に、第2流体室20の第2連通口21を介して当該第2流体室20と連通されている。
また、この連通流路30の形状については、以下のように設定されている。まず、この連通流路30の流路径D3については、例えば、第1流体室10a〜10eの流路径D1と略同一に設定されている(あるいは、第1流体室10a〜10eの流路径D1よりも小さく又は大きく設定されてもよい)。また、連通流路30の長さについては、例えば、第1流体室10a〜10eの各々に収容された流体に伝達される力のロスが所定値以内(具体的には、車両から印加された外力の10%程度以内等)に抑えることが可能な長さに設定されている。なお、第1流体室10、第2流体室20、及び連通流路30は、特許請求の範囲における「流体収容手段」に対応する。
(構成−第1ピストン)
第1ピストン40a〜40eは、対応する発電モジュール60を押圧するためのピストンである。これら第1ピストン40a〜40eは、上面の外径が下面の外径よりも小さい略円柱状体にて形成されており、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成されている。また、これら第1ピストン40a〜40eは、対応する第1流体室10に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第1ピストン40a〜40eの下面が対応する第1流体室10に収容された流体と接触するように配置されている。
ここで、第1ピストン40a〜40eの形状については、以下のように設定されている。まず、第1ピストン40a〜40eの下面の外径については、例えば、それぞれ略同一の大きさであって、対応する第1流体室10の流路径D1と略同一の大きさ(又は当該流路径D1よりも小さい大きさ)に設定されている。また、第1ピストン40a〜40eの下面の外径については、例えば、それぞれ略同一の大きさであって、後述する発電モジュール60の押圧部64の下面よりも小さい大きさ(あるいは、当該押圧部64の下面と略同一又は大きな大きさ)に設定されている。また、第1ピストン40a〜40eの厚さについては、例えば、それぞれ略同一の厚さであって、第1ピストン40a〜40eの各々が対応する発電モジュール60を押圧した場合に、当該押圧した力を、第1ピストン40の変形等によってロスすることなく対応する発電モジュール60に伝えることが可能な厚さに設定されている。
(構成−第2ピストン)
第2ピストン50は、車両からの外力を受けるためのピストンである。この第2ピストン50は、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成された略円柱状体である。また、この第2ピストン50は、第2流体室20に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第2ピストン50の下面が第2流体室20に収容された流体と接触するように配置されている。
ここで、第2ピストン50の形状については、以下のように設定されている。まず、第2ピストン50の外径については、例えば、第2ピストン50の外径が車両の幅よりも大きく、且つ、第2流体室20の流路径D2と略同一の大きさ(又は当該流路径D2よりも小さい大きさ)に設定されている。また、第2ピストン50の厚さについては、車両からの外力が第2ピストン50に加えられた場合に、車両の走行に支障がない程度のたわみ量(例えば1mm程度)に抑えることが可能な厚さに設定されている。
また、第1ピストン40a〜40eの平面形状と第2ピストン50の平面形状との関係については、例えば、車両の走行性及び発電の効率性を維持しながら、コストの低減を図ることができる形状に、それぞれ設定されている。具体的には、第2ピストン50における流体を押圧する側面の総面積(より具体的には、第2ピストン50の下面の総面積)が、第1ピストン40a〜40eにおける流体を押圧する側面の総面積(より具体的には、第1ピストン40a〜40eの下面の総面積)よりも大きく設定されている。このような形状に設定されることで、パスカルの原理によって、第2ピストン50のストロークを車両の走行に支障がない程度の長さに設定しながら、第1ピストン40a〜40eの各々のストロークを後述する発電モジュール60の圧電素子63を押圧するために必要な長さに設定することができるため、車両の走行性及び発電の効率性を維持することが可能となる。また、第1ピストン40が複数に分散して配置されているので、第1ピストン40が単数で配置されている場合に比べて、後述する発電モジュール60の圧電素子63の形状が大型化することに伴うコストの増大を回避できると共に、市場に流通している比較的小さな形状の圧電素子63を用いることでコストの低減を図ることが可能となる。
(構成−発電モジュール)
図2は、発電モジュール60の圧電素子63の変形状態を示す正面図であり、(a)は圧電素子63が変形する前の状態を示す図であり、(b)は圧電素子63が変形した後の状態を示す図である。発電モジュール60a〜60eは、車両から印加された外力を電気に変換するものであり、カバー部61と、振動板62と、圧電素子63と、押圧部64と、中心スペーサ65と、周辺スペーサ66とをそれぞれ備えている。
カバー部61は、振動板62、圧電素子63、押圧部64、中心スペーサ65、及び周辺スペーサ66を保護するためのカバー手段である。このカバー部61は、一側面(例えば下面等)を開放した略箱形状体であり、例えば、金属材等にて形成されている。また、このカバー部61は、第1流体室10の上端部よりも上方に配置されており、図示しない支持部に対して固定具等によって固定されている。
振動板62は、圧電素子63に応力を加える支持体であると共に、圧電素子63の割れ強度を補強する補強材を兼ねるものである。この振動板62は、ステンレス薄板等の可撓性と耐久性を有する鋼材等からなる円板状体にて形成されている。
圧電素子63は、圧力により変形することで電気を生じる素子である。この圧電素子63は、薄板状体であり、チタン酸バリウム、ジルコニア等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート(LiTaO3)等の圧電単結晶にて形成されている。また、この圧電素子63は、振動板62の下面と当接するように配置されており、振動板62に対して接着剤等により接合されている。また、この圧電素子63には、圧電素子63にて発生した電力を外部に出力するための端子である出力端子(具体的には、プラス端子及びマイナス端子)が設けられている(これら各部の図示は省略する)。なお、圧電素子63として、若しくは圧電素子63に代えて、外力(歪み、屈曲、若しくは圧縮を生じさせる力を含む)により発電が可能な任意の素材を用いることができ、例えば、イオン導電性高分子の膜(ゲル)の両面に金属(金等)をメッキしたイオン高分子金属複合材料(IPMC:Ionic Polymer−Metal Composite)や、イオン導電性高分子ゲル膜(ICPF:Ionic Conducting Polymergel Film)、あるいは、これらIPMCやICPFを用いた人工筋肉を使用することができる。
押圧部64は、対応する第1ピストン40によって押圧される押圧手段である。この押圧部64は、例えば、金属材等にて形成された逆凸状体であり、対応する第1ピストン40と当接可能な位置に配置されている。
中心スペーサ65は、押圧部64と圧電素子63及び振動板62との相互間隔を形成するものであると共に、対応する第1ピストン40によって押圧される力を押圧部64を介して圧電素子63及び振動板62に伝達するためのものである。この中心スペーサ65は、略柱状体等にて形成されており、圧電素子63の上面の略中央位置において、押圧部64及び圧電素子63に当接するように配置され、押圧部64及び圧電素子63に対して接着剤等によって固定されている。
周辺スペーサ66は、カバー部61の上面と圧電素子63及び振動板62との相互間隔を形成するものである。この周辺スペーサ66は、略環状体にて形成されており、振動板62に固定された圧電素子63よりも側方側の位置であって、振動板62の外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板62及びカバー部61に対して接着剤等にて固定されている。
このような構成された発電モジュール60の機能としては、以下に示す通りとなる。すなわち、押圧部64が第1ピストン40によって押圧されると、第1ピストン40が上方向に向けて移動し、当該第1ピストン40の移動に伴って圧電素子63を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能となる。
なお、この発電モジュール60の具体的な構成については任意であり、例えば、上述した発電モジュール60の構成以外にも以下に示す構成等が採用されてもよい。図3は、発電モジュール60の変形例を示す図である。図3に示す発電モジュール60については、具体的には、押圧部64とカバー部61の上面との相互間において、振動板62が相互に間隔を隔てて上下方向に略沿って5つ並設されている。また、これらの振動板62の各々には、第1ピストン40によって押圧された場合に押圧変形することが可能な位置に、圧電素子63が配置され、対応する振動板62と接合されている。また、押圧部64と1段目の振動板62との相互間、1段目の振動板62から5段目の振動板62までの振動板62同士の相互間、及び振動板62とカバー部61の上面との相互間には、圧電素子63が上下方向に向けて変形可能となるように、中心スペーサ65又は周辺スペーサ66が順次交互に配置されている(具体的には、押圧部64と1段目の振動板62との相互間には中心スペーサ65が配置され、1段目の振動板62と2段目の振動板62の相互間には、周辺スペーサ66が配置される等)。このような構成により、圧電素子63の設置数を増やすことができるため、発電量を増加させることができる。
(発電システムの機能について)
このように構成された発電システム1の機能は、以下に示す通りである。
まず、第2ピストン50が車両からの外力を受けた場合には、この第2ピストン50が受けた力は、第2流体室20に収容された流体に伝達される。次に、第2流体室20に収容された流体に伝達された力は、連通流路30を介して第1流体室10a〜10eに収容された流体に伝達され、当該伝達された力が対応する第1ピストン40に伝達される。次いで、第1ピストン40a〜40eの各々が受けた力は、対応する発電モジュール60の押圧部64及び中心スペーサ65を介して圧電素子63に伝達される。この場合において、この伝達された力によって発電モジュール60a〜60eの圧電素子63が押圧されることにより、これら圧電素子63を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能になる。なお、この発電システム1によって得られる電力は、任意の目的(例えば、道路上に設置されている照明装置の電源)で利用することが可能になる。
特に、第1流体室10a〜10eと第2流体室20とが離れて設置されている場合でも、第2ピストン50が受けた力を流体を介して第1ピストン40a〜40eに伝達することができる。よって、例えば、道路脇に第1流体室10a〜10eを設置するスペースを確保することが困難である場合でも、当該道路から離れた位置に第1流体室10a〜10eを設置することができるため、従来のシステムに比べて、設置の自由度を高めることが可能となる。
(効果)
このように実施の形態1によれば、発電モジュール60a〜60eの圧電素子63は、第2流体室20に設けられた第2ピストン50が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1流体室10a〜10eに設けられた第1ピストン40に伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子63が押圧されることにより発電を行うので、第1ピストン40と第2ピストン50とが離れて設置されている場合でも、発電モジュール60a〜60eに力を伝達することができるので、従来のシステムに比べて、設置の自由度を高めることができる。特に、第1ピストン40を、第1流体室10a〜10e内の流体を押圧可能に配置し、第2ピストン50を、第2流体室20内の流体を押圧可能に配置したので、第1流体室10a〜10eと第2流体室20とが離れて設置されている場合でも、発電モジュール60a〜60eに力を伝達することができるため、設置の自由度を一層高めることが可能となる。
また、第2ピストン50における流体を押圧する側面の総面積を、第1ピストン40a〜40eにおける流体を押圧する側面の総面積よりも大きくしたので、例えば、第2ピストン50のストロークを車両の走行に支障がない程度の長さに設定しながら、第1ピストン40a〜40eの各々のストロークを発電モジュール60の圧電素子63を押圧するために必要な長さに設定することができるため、車両の走行性及び発電の効率性を維持することが可能となる。また、第1ピストン40が複数に分散して配置されているので、第1ピストン40が単数で配置されている場合に比べて、発電モジュール60の圧電素子63の形状が大型化することに伴うコストの増大を回避できると共に、市場に流通している比較的小さな形状の圧電素子63を用いることでコストの低減を図ることが可能となる。
また、発電モジュール60a〜60eの各々における圧電素子63は、第2ピストン50が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して複数の第1ピストン40a〜40eの各々に伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子63が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、発電モジュール60の設置数を増やすことにより、発電量を増加させることが可能となる。
〔実施の形態2〕
次に、実施の形態2に係る発電システムについて説明する。この実施の形態2は、実施の形態1に加えて、複数の第2流体室及び複数の第2ピストンを備えた形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
(構成)
まず、実施の形態2に係る発電システムの構成について説明する。図4は、実施の形態2に係る発電システムの概要を示す図である。実施の形態2に係る発電システム101は、実施の形態1に係る発電システム1の構成要素と同一の構成要素に対して、第2流体室20に代えて第2流体室20a〜20c(これら第2流体室20a〜20cは、相互に区別する必要がない場合には「第2流体室20」と総称する)とし、第2ピストン50に代えて第2ピストン50a〜50c(これら第2ピストン50a〜50cは、相互に区別する必要がない場合には「第2ピストン50」と総称する)として構成されている。また、連通流路30の構成内容についても、下記に示す工夫が施されている。
(構成−第2流体室及び第2ピストンについて)
第2流体室20a〜20cは、道路の路面上において、所定間隔(例えば1m程度等)を隔てて配置されている。なお、図4では、図の作成の便宜上において、第2流体室20a〜20cが異なる平面上に配置されているように描かれているが、実際には、同一平面上に配置されているものとする。また、第2ピストン50a〜50cは、対応する第2流体室20に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第2ピストン50a〜50cの下面が対応する第2流体室20に収容された流体と接触するように配置されている。ここで、第1ピストン40a〜40eの平面形状と第2ピストン50a〜50cの平面形状との関係については、上述したように、車両の走行性及び発電の効率性を維持しながら、コストの低減を図ることができるように、例えば、第2ピストン50a〜50cにおける流体を押圧する側面の総面積(具体的には、第2ピストン50a〜50cの下面の総面積)が、第1ピストン40a〜40eにおける流体を押圧する側面の総面積(具体的には、第1ピストン40a〜40eの下面の総面積)よりも大きく設定されている。
(構成−連通流路について)
連通流路30は、第1流体室10a〜10eの各々の第1連通口11を介して当該第1流体室10a〜10eの各々と接続されていると共に、第2流体室20a〜20cの第2連通口21を介して当該第2流体室20a〜20cの各々と接続されている。
このような構成により、第2ピストン50a〜50cの少なくとも1つが車両からの外力を受けた場合には、当該第2ピストン50a〜50の少なくとも1つが受けた力を流体を介して第1ピストン40a〜40eの各々に伝達し、当該伝達された力によって発電モジュール60a〜60eの圧電素子63を押圧することができる。よって、実施の形態1に比べて、発電モジュール60a〜60eの圧電素子63を押圧する頻度を増やすことができるため、発電量を増加させることが可能となる。
なお、この発電モジュール60の具体的な構成については任意であり、例えば、第2ピストン50a〜50cのうち2つ以上が車両からの外力を同時に受けた場合に、第1ピストン40a〜40eの各々に伝達された力によって、発電モジュール60a〜60eの圧電素子63の押圧変形が過大となることで、圧電素子63が破損するおそれがある場合には、圧電素子63の押圧変形を抑制する変形抑制部(図示省略)が発電モジュール60a〜60eにそれぞれ設けられてもよい。
(発電システムの機能について)
このように構成された発電システム101の機能は、以下に示す通りである。
まず、第2ピストン50a〜50cの各々が車両からの外力を同時に受けた場合には、これら第2ピストン50a〜50cが受けた力は、対応する第2流体室20に収容された流体に伝達される。次に、第2流体室20a〜20cに収容された流体に伝達された力は、連通流路30を介して第1流体室10a〜10eに収容された流体に伝達され、当該伝達された力が対応する第1ピストン40に伝達される。次いで、第1ピストン40a〜40eの各々が受けた力は、対応する発電モジュール60の押圧部64及び中心スペーサ65を介して圧電素子63に伝達される。この場合において、この伝達された力によって発電モジュール60a〜60eの圧電素子63が押圧されることにより、これら圧電素子63を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能になる。
(効果)
このように実施の形態2によれば、発電モジュール60a〜60eにおける圧電素子63は、第2ピストン50a〜50cの少なくとも一部が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1ピストン40a〜40eに伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子63が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、例えば、第2ピストン50a〜50cが走行中の車両からの外力を受ける場合に、第2ピストン50及び第2流体室20がそれぞれ単数である場合に比べて、発電モジュール60a〜60eの圧電素子63を押圧する頻度を増やすことができるため、発電量を増加させることが可能となる。
〔実施の形態3〕
次に、実施の形態3に係る発電システムについて説明する。この実施の形態3は、実施の形態2とは異なる形態であって、実施の形態1に加えて、複数の第2流体室及び複数の第2ピストンを備えた形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
(構成)
まず、実施の形態3に係る発電システムの構成について説明する。図5は、実施の形態3に係る発電システムの概要を示す図である。実施の形態3に係る発電システム201は、歩行中の歩行者から印加された外力を利用して発電を行うためのシステムである。この実施の形態3に係る発電システム201は、第1メイン流体室210、第2メイン流体室220、連通流路230、第1メインピストン240と、第2メインピストン250と、第1サブピストン260a〜260c(これら第1サブピストン260a〜260cは、相互に区別する必要がない場合には「第1サブピストン260」と総称する)と、第2サブピストン270a〜270c(これら第2サブピストン270a〜270cは、相互に区別する必要がない場合には「第2サブピストン270」と総称する)と、第1発電モジュール280a〜280c(これら第1発電モジュール280a〜280cは、相互に区別する必要がない場合には「第1発電モジュール280」と総称する)と、第2発電モジュール290a〜290c(これら第2発電モジュール290a〜290cは、相互に区別する必要がない場合には「第2発電モジュール290」と総称する)と、第1上面材300と、第2上面材310と、ストッパ320a〜320c(これらストッパ320a〜320cは、相互に区別する必要がない場合には「ストッパ320」と総称する)とを備えて構成されている。ここで、図5には、上述した発電システム201の構成要素がそれぞれ1つずつ示されているが、実際の発電システム201は、当該構成要素を複数備えて構成することができる。よって、以下では、図5に示す構成要素について説明するものとして、その他の構成要素についてはその説明を省略するものとする。
(構成−第1メイン流体室、第2メイン流体室、及び連通流路)
第1メイン流体室210及び第2メイン流体室220は、道路の路面上に形成された凹部であって、流体(ここでは、水や油等の液体、又は高分子ゲル等の半固体ないし固体等)が溜められてる凹部の一区画として形成されており、それぞれ隣接して配置されている。また、連通流路230は、第1メイン流体室210と第2メイン流体室220との相互間に配置されている。
(構成−第1メインピストン)
第1メインピストン240は、第1サブピストン260a〜260cを押圧するためのピストンである。この第1メインピストン240は、略円柱状体にて形成されており、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成されている(なお、第2メインピストン250についても同様とする)。また、この第1メインピストン240は、第1メイン流体室210に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第1メインピストン240の下面が第1メイン流体室210に収容された流体と接触するように配置されている。
また、第1メインピストン240には、第1サブ流体室241a〜241c(これら第1サブ流体室241a〜241cは、相互に区別する必要がない場合には「第1サブ流体室241」と総称する)が設けられている。第1サブ流体室241a〜241cは、上下方向に沿って貫通する貫通孔を第1メインピストン240に形成することにより形成され、左右方向に略沿って並設配置されている。なお、第1メイン流体室210及び第1サブ流体室241a〜241cは、特許請求の範囲における「第1流体室」に対応する。
(構成−第2メインピストン)
第2メインピストン250は、第2サブピストン270a〜270cからの押圧力を受けるためのピストンである。この第2メインピストン250は、第2メイン流体室220に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第2メインピストン250の下面が第2メイン流体室220に収容された流体と接触するように配置されている。
また、第2メインピストン250には、第2サブ流体室251a〜251c(これら第2サブ流体室251a〜251cは、相互に区別する必要がない場合には「第2サブ流体室251」と総称する)が設けられている。第2サブ流体室251a〜251cは、上下方向に沿って貫通する貫通孔を第2メインピストン250に形成することにより形成され、左右方向に略沿って並設配置されている。なお、第2メイン流体室220及び第2サブ流体室251a〜251cは、特許請求の範囲における「第2流体室」に対応する。
(構成−第1サブピストン)
第1サブピストン260a〜260cは、対応する第1発電モジュール280を押圧するためのピストンである。これら第1サブピストン260a〜260cは、縦断面形状が略十字状である柱状体であり、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成されている(なお、第2サブピストン270a〜270cについても同様とする)。また、これら第1サブピストン260a〜260cの各々は、対応する第1サブ流体室241に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第1サブピストン260a〜260cの各々の下面が対応する第1サブ流体室241に収容された流体と接触するように配置されている。なお、第1メインピストン240及び第1サブピストン260a〜260cは、特許請求の範囲における「第1ピストン」に対応する。
(構成−第2サブピストン)
第2サブピストン270a〜270cは、対応する第2発電モジュール290からの押圧力を受けるためのピストンである。これら第2サブピストン270a〜270cの各々は、対応する第2サブ流体室251に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第2サブピストン270a〜270cの各々の下面が対応する第2サブ流体室251に収容された流体と接触するように配置されている。なお、第2メインピストン250及び第2サブピストン270a〜270cは、特許請求の範囲における「第2ピストン」に対応する。
(構成−第1発電モジュール、及び第2発電モジュール)
第1発電モジュール280a〜280c、及び第2発電モジュール290a〜290cは、歩行者から印加された外力を電気に変換するものであり、振動板281と、圧電素子282と、スペーサ283とをそれぞれ備えている。
圧電素子282は、振動板281の下面と当接するように配置されており、振動板281に対して接着剤等により接合されている。
スペーサ283は、第1上面材300(又は第2上面材310)と圧電素子282及び振動板281との相互間隔を形成するものである。このスペーサ283は、略環状体にて形成されており、振動板281に固定された圧電素子282よりも側方側の位置であって、振動板281の外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板281及び第1上面材300(又は第2上面材310)に対して接着剤等にて固定されている。
(構成−第1上面材)
第1上面材300は、第1メイン流体室210、第1サブ流体室241a〜241c、第1メインピストン240、第1サブピストン260a〜260c、及び、第1発電モジュール280a〜280cを略覆うためのものである。この第1上面材300は、例えば、金属材等にて形成された略ブロック状体であり(なお、第2上面材310についても同様とする)、第1発電モジュール280a〜280cのスペーサ283と当接するように配置されている。
(構成−第2上面材)
第2上面材310は、第2メイン流体室220、第2サブ流体室251a〜251c、第2メインピストン250、第2サブピストン270a〜270c、及び、第2発電モジュール290a〜290cを略覆うためのものであり、第2発電モジュール290a〜290cのスペーサ283と当接するように配置されている。
(構成−ストッパ)
ストッパ320a、320bは、第1上面材300及び第1メインピストン240の移動を制限するための移動制限手段であり、ストッパ320b、320cは、第2上面材310及び第2メインピストン250の移動を制限するための移動制限手段である。このストッパ320aは、第1メイン流体室210の左端部に配置され、このストッパ320bは、第1メイン流体室210と第2メイン流体室220との相互間に配置され、このストッパ320cは、第2メイン流体室220の右端部に配置されている。また、これらストッパ320a〜320cは、例えば金属材、樹脂材等によって形成されており、ストッパ本体321と、第1突起部322と、第2突起部323とをそれぞれ備えている。なお、このストッパ320の形成方法については任意であるが、例えば、ストッパ本体321、第1突起部322、及び第2突起部323を一体成型により形成する方法等が該当する。
ストッパ本体321は、ストッパ320の基本構造体である。このストッパ本体321は、略長尺状の棒状体であり、凹部に立設配置されており、凹部に対して固定具等によって固定されている。また、このストッパ本体321の下方部には、連通流路230の流体が、一方のメイン流体室から他方のメイン流体室に向けて(例えば、第2メイン流体室220から第1メイン流体室210に向けて)流動可能となるように、貫通孔324が形成されている。
第1突起部322は、第1上面材300又は第2上面材310の移動を制限するためのものである。この第1突起部322は、ストッパ本体321の上端部において、第1上面材300の左右端部に形成された溝部301、又は第2上面材310の左右端部に形成された溝部311に向けて突出するように配置されている。ここで、これら溝部301、311の上下方向の長さについては、例えば、第1発電モジュール280a〜280c、及び第2発電モジュール290a〜290cの圧電素子282を所定の発電量が得られるように変形させることが可能な長さに設定されている(なお、後述する第1メインピストン240及び第2メインピストン250に形成された溝部242、252の上下方向の長さについても同様とする)。
第2突起部323は、第1メインピストン240又は第2メインピストン250の移動を制限するためのものである。この第2突起部323は、ストッパ本体321の下端部近傍において、第1メインピストン240の左右端部に形成された溝部242、又は第2メインピストン250の左右端部に形成された溝部252に向けて突出するように配置されている。
このような構成により、第2上面材310が歩行者からの外力を受けた場合には、第2上面材310が受けた力によって第2発電モジュール290a〜290cの圧電素子282を押圧することが可能となる。また、この第2上面材310が受けた力を、第2メインピストン250及び第2サブピストン270a〜270cによって流体を介して第1メインピストン240及び第1サブピストン260a〜260cを伝達し、当該伝達された力によって第1発電モジュール280a〜280cの圧電素子282を押圧することが可能となる。なお、この発電システム201においては、第1上面材300が歩行者からの外力を受けた場合には、第1メインピストン240の機能が第2メインピストン250の機能に入れ替わり、第1サブピストン260a〜260cの機能が第2サブピストン270a〜270cの機能に入れ替わるものとする。すなわち、第1メインピストン240及び第2メインピストン250は、それぞれの機能を有しており、第1サブピストン260a〜260c及び第2サブピストン270a〜270cは、それぞれの機能を有している。
(発電システムの機能について)
このように構成された発電システム201の機能は、以下に示す通りである。
まず、第2上面材310が歩行者からの外力を受けた場合には、この第2上面材310が受けた力は、第2発電モジュール290a〜290cを介して第2サブピストン270a〜270cに伝達される。この場合において、第2上面材310が受けた力によって、第2発電モジュール290a〜290cの圧電素子282が押圧されることにより、これら圧電素子282を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能になる。次に、第2サブピストン270a〜270cが受けた力は、対応する第2サブ流体室251に収容された流体に伝達されると共に(最終的には第2メイン流体室220に収容された流体に伝達される)、第2メインピストン250を介して第2メイン流体室220に収容された流体に伝達される。次いで、第2メイン流体室220に収容された流体に伝達された力は、連通流路230を介して第1メイン流体室210に収容された流体に伝達され、当該伝達された力が、第1メインピストン240を介して第2サブピストン270a〜270cに伝達されると共に、第1サブ流体室241a〜241cに収容された流体に伝達された後に、対応する第2サブピストン270に伝達される。そして、第1サブピストン260a〜260cが受けた力は、対応する第1発電モジュール280の圧電素子282に伝達される。この場合において、この伝達された力によって第1発電モジュール280a〜280cの圧電素子282が押圧されることにより、これら圧電素子282を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能になる。
(効果)
このように実施の形態3によれば、第1発電モジュール280a〜280cにおける圧電素子282は、第2メインピストン250及び第2サブピストン270a〜270cが押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して第1メインピストン240及び第1サブピストン260a〜260cに伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子282が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、第1発電モジュール280の設置数を増やすことにより、発電量を増加させることが可能となる。
〔実施の形態4〕
最初に、実施の形態4に係る発電システムについて説明する。この実施の形態4は、流体収容手段と、第1ピストンと、第2ピストンとを備えた形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
(構成)
まず、実施の形態4に係る発電システムの構成について説明する。図7は、実施の形態4に係る発電システムの概要を示す図であり、(a)は正面図、(b)は平面図である(なお、図7(b)では、後述する第2ピストン50を想像線で示す)。図8から図12は、実施の形態4に係る発電システムの変形例を示す図である。実施の形態4に係る発電システム401は、歩行中の歩行者から印加された外力を利用して発電を行うためのシステムである。この実施の形態4に係る発電システム401は、筐体410と、流体収容部420と、第1ピストン40a、40bと、第2ピストン50と、発電モジュール60a、60bとを備えて構成されている。
(構成−筐体)
筐体410は、流体収容部420の一部と、第2ピストン50の少なくとも一部とを収容する収容手段である。この筐体410は、一側面(例えば、上面等)を開放した略箱形状体であり、例えば、金属材、高硬度の樹脂材、高硬度のガラス材等にて形成されている。
また、筐体410の左面(あるいは、右面、前面、又は後面等)には、開口部411が設けられていると共に、筐体410の右面(あるいは、左面、前面、又は後面等)には、開口部412が設けられている。開口部411は、流体収容部420における長手方向の一方の端部を筐体410から外部に露出させるための開口である。また、開口部412は、流体収容部420における長手方向の他方の端部を筐体410から外部に露出させるための開口である。
(構成−流体収容部)
流体収容部420は、流体を収容する流体収容手段である。この流体収容部420は、例えば、ゴムホースやビニルホース等の可撓性を有する公知の長尺状のホースを用いて構成されている(具体的には、流体収容部420における長手方向の両端面は開放されている)。また、この流体収容部420の設置については、具体的には、流体収容部420における筐体410に収容されている部分は、前後方向(又は左右方向)に略沿って蛇腹折により折り畳まれた状態で配置されている(この場合において、流体収容部420と筐体410との間に隙間が生じることは許容される)。また、流体収容部420における筐体410に収容されていない部分のうち、流体収容部420における長手方向の一方の端部は、開口部411を介して筐体410から外部に露出するように配置されており、流体収容部420における長手方向の他方の端部は、開口部412を介して筐体410から外部に露出するように配置されている。そして、流体収容部420における長手方向の一方の端部近傍部分、及び当該長手方向の他方の端部近傍部分は、筐体410に対して固定具等によって固定されている。
(構成−第1ピストン)
第1ピストン40a、40bは、流体収容部420に収容された流体を押圧可能に配置されている。具体的には、第1ピストン40aは、流体収容部420における長手方向の一方の端部近傍部分に収容された流体と接触するように配置され。第1ピストン40bは、流体収容部420における長手方向の他方の端部近傍部分に収容された流体と接触するように配置されている。
(構成−第2ピストン)
第2ピストン50は、流体収容部420に収容された流体を押圧可能に配置されており、具体的には、第2ピストン50の下面が流体収容部420における筐体410に収容されている部分と接触するように配置されている。
(構成−発電モジュール)
発電モジュール60a、60bは、歩行者から印加された外力を電気に変換するものである。これら発電モジュール60a、60bの配置については、具体的には、発電モジュール60aの押圧部64が第1ピストン40aと当接可能となるように、当該発電モジュール60aは流体収容部420における長手方向の一方の端部近傍に配置されている。また、発電モジュール60bの押圧部64が第1ピストン40bと当接可能となるように、当該発電モジュール60bは流体収容部420における長手方向の他方の端部近傍に配置されている。
(発電システムの機能について)
このように構成された発電システム401の機能は、以下に示す通りである。
まず、第2ピストン50が歩行者からの外力を受けた場合に、第2ピストン50が受けた力は、流体収容部420に収容された流体に伝達される。次に、流体収容部420に収容された流体に伝達された力は、第1ピストン40a、40bに伝達される。そして、40a、40bの各々が受けた力は、対応する発電モジュール60の押圧部64及び中心スペーサ65を介して圧電素子63に伝達される。この場合において、この伝達された力によって発電モジュール60a、60bの圧電素子63が押圧されることにより、これら圧電素子63を押圧変形させることができるので、発電を行うことが可能になる。
この他にも、実施の形態4に係る発電システム401は、任意の構造にて構成可能である。まず、実施の形態4では、流体収容部420における長手方向の両端面は開放されていると説明したが、これに限られない。例えば、図8に示すように、流体収容部420における長手方向の両端面のいずれか一方が閉鎖されてもよい。この場合には、流体収容部420における上記端面が開放されている側の端部近傍位置のみに第1ピストン40及び発電モジュール60が設置される。
また、実施の形態4では、流体収容部420における筐体410に収容されている部分が前後方向に略沿って蛇腹折により折り畳まれた状態となるように、当該流体収容部420が配置されていると説明したが、これに限られない。例えば、図9に示すように、流体収容部420における筐体410に収容されている部分が上下方向に略沿って蛇腹折により折り畳まれた状態となるように、当該流体収容部420が配置されてもよい。
また、実施の形態4では、流体収容部420と筐体410との間に隙間が生じることが許容されると説明したが、これに限られず、例えば、図10から図12に示すように、流体収容部420と筐体410との間に隙間が生じないように、流体収容部420が筐体410に配置されてもよい。
具体的には、図10に示すように、1つの流体収容部420における筐体410に収容されている部分が前後方向に略沿って蛇腹折により折り畳まれた状態となるように、当該1つの流体収容部420が配置される。また、この流体収容部420の断面形状については、具体的には、略矩形状にて形成される(なお、図11、図12に示す流体収容部420の断面形状についても同様とする)。このような構成により、第2ピストン50が歩行者からの外力を受けた場合に、図8に示すように、流体収容部420と筐体410との間の隙間があり、且つ、流体収容部420の断面形状が略円形状である場合に比べて、流体収容部420が当該隙間を埋めるように変形することはなくなるため、この第2ピストン50が受けた力を、流体収容部42に収容された流体に効率良く伝達することが可能となる。
また、図11に示すように、複数の突起部を有する櫛状に形成された流体収容部420a、420bが形成され、これら流体収容部420a、420bの突起部が互い違いに嵌め合わさるように、当該流体収容部420a、420bが配置される。
また、図12に示すように、筐体410が略円柱状にて形成されている場合には、1つの流体収容部420における筐体410に収容されている部分が渦巻き状になるように、当該1つの流体収容部420が配置される。
(効果)
このように実施の形態4によれば、発電モジュール60a、60bの圧電素子63は、第2ピストン50が押圧された場合に、当該押圧された力が流体を介して40a、40bに伝達され、当該伝達された力によって当該圧電素子63が直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行うので、40a、40bと第2ピストン50とが離れて設置されている場合でも、発電モジュール60a、60bに力を伝達することができるので、設置の自由度を一層高めることができる。
〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、従来のシステムよりも、設置の自由度が低くなる場合が生じたとしても、本願発明の手段が従来のシステムの手段と異なっている場合には、本願の課題が解決されている。
(形状、数値、構造、時系列について)
実施の形態や図面において例示した構成要素に関して、形状、数値、又は複数の構成要素の構造若しくは時系列の相互関係については、本発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。
(発電システムについて)
上記実施の形態1、2では、発電システムが、複数の第1流体室10と、複数の第1ピストン40と、複数の発電モジュール60とを備えていると説明したが、これに限られず、例えば、単数の第1流体室10と、単数の第1ピストン40と、単数の発電モジュール60とを備えてもよい。
また、実施の形態1、2の発電システムは、走行中の車両から印加された外力を利用して発電を行うと説明したが、停車中の車両における少なくとも1つ以上のタイヤ(あるいは、車両から外されたタイヤ)から印加された外力を利用して発電を行ってもよい。これにより、この外力を利用して得られた発電量に基づいて上記タイヤの空気圧を測定することができるため、発電システムをタイヤの空気圧センサとして適用することが可能となる。
(流体について)
上記実施の形態1〜3では、第1流体室、第2流体室、及び連通流路にわたって、流体が直接的に収容されていると説明したが、これに限られない。例えば、流体の性能の低下(具体的には、流体の耐久性の低下等)を抑制するために、流体が袋体に内包されたものが、第1流体室、第2流体室、及び連通流路にわたって収容されてもよい。
(発電モジュールについて)
上記実施の形態1〜4では、発電モジュールは、振動板の側面のいずれか一方に圧電素子が設けられている発電モジュール(いわゆるユニモルフ型)であると説明したが、例えば、振動板の側面の両方に圧電素子が設けられている発電モジュール(いわゆるバイモルフ型)であってもよい。
また、上記実施の形態1〜4では、発電モジュールは、振動板と、圧電素子とを備えていると説明したが、例えば、圧電素子を保護等するために、圧電素子の全体又は一部を覆うための樹脂(ピエソフィルム等)をさらに備えてもよい。あるいは、例えば、振動板を省略してもよい。
また、上記実施の形態1〜4では、発電モジュールは、圧電素子を備えていると説明したが、例えば、圧電素子に代えて、往復運動によって発電可能な機構(具体的には、人工筋肉、油圧モータ、電磁誘導方式のモータ、超磁歪等)を備えてもよい。
(第1流体室及び第2流体室について)
上記実施の形態1、2では、第2流体室20は、1つの略円柱状の中空体にて形成されていると説明したが、これに限られない。例えば、図6(a)〜図6(c)に示すように、第2流体室20は、一側面(例えば上面等)を開放した複数の略箱状体を用いて構成されてもよい。具体的には、これら複数の第2流体室20は、左右方向に略沿って並設される(あるいは、前後方向に略沿って並設されてもよい)。また、これら複数の第2流体室20の各々には、隣接する箱状体と連通可能とするための連通口22が設けられる。また、複数の第2ピストン50が、複数の略箱状体の各々に収容された流体を押圧可能に配置される。この場合において、複数の第2ピストン50を同時に押圧できるように、例えば、図6(b)に示すように、複数の第2ピストン50の上面に押圧板51が設けられてもよい。あるいは、図6(c)に示すように、複数の第2ピストン50と押圧板51とが一体構造にて形成されてもよい。
また、第1ピストン40や第2ピストン50は、構造、形状、材質を変えて構成してもよい。例えば、図6(a)の複数の第2ピストン50の各々を、当該第2ピストン50を収容する略箱状体の上面に配置された薄厚板状体として構成し、外力によって薄厚板状体が湾曲することで、略箱状体に収容された流体を押圧するようにしてもよい。あるいは、第2ピストン50は、当該第2ピストン50を収容する略箱状体から容易に脱落等することを防止するため、略箱状体から延出した固定爪を、第2ピストン50の上面に係止させるようにしてもよい。あるいは、第2ピストン50と当該第2ピストン50を収容する略箱状体とを一体に形成してもよい。例えば、両者を樹脂にて形成し、第2ピストン50に対応する部分については薄厚化する等の公知の方法で押圧変形可能な強度とすることで、第2ピストン50を押圧変形できるようにしてもよい。
(適用対象について)
また、発電システム1は、様々な施設や装置に適用することができる。例えば、図6(a)の発電システム1を、道路や通路に埋設し、第2ピストン50のみを路面に突出させることで、発電システム1を、視覚障害者誘導等のための点字ブロックとして利用するようにしてもよく、この場合には、点字ブロックを歩いた歩行者が第2ピストン50を踏むことで発電を行うことが可能になる。また、この場合には、図6(a)のように多数の第2ピストン50を設けることで点字ブロックを構成してもよく、あるいは、図6(c)のように一連の第2ピストン50を設けた上で、この第2ピストン50の上面に凹凸を設けることで点字ブロックを構成してもよい。あるいは、図6(a)の発電システム1を、キーボードやリモコン等の操作装置として構成してもよく、この場合には、第2ピストン50を収容する略箱状体を装置の筐体として金属や樹脂により構成し、第2ピストン50を押し釦として構成して筐体から突出させて押圧可能としてもよい。特に、発電された電力を用いて通信を行うワイヤレス方式のキーボードやリモコン、各種スイッチ、各種のボタン等として構成することに好適である。
(ホースについて)
また、図7〜図12のようにホースを用いて流体収容室を構成する場合、ホースの間隔、巻き回数、ホース端部の設置位置、ホースの硬度、ホースに対する流体の充填度等を適宜調整することにより、所要の押圧ストロークや流体ストロークを得ることができる。例えば、ホースの間隔を空けることで、流体ストロークを低減して、圧電素子に係るストロークを低減することで、圧電素子が過大なストロークで押圧されて破損等する可能性を低減することができる。ホース端部の設置位置は、ホースの両端部を筐体の同一側面に配置したり、異なる任意の側面に配置したり、複数の端部を統合して一つの端部としたり、同一のホースの両端部を統合して一つの端部としたりしてもよい。また、ホースとしては、断面円筒状のホースに限らず、水枕の如き断面矩形状の弾性体を使用してもよい。また、1つの筐体の内部に、複数のホースを屈曲状や直線状に配置するようにしてもよい。
1、101、201、401 発電システム
10、10a〜10e 第1流体室
11 第1連通口
20、20a〜20c 第2流体室
21 第2連通口
22 連通口
30 連通流路
40、40a〜40e 第1ピストン
50、50a〜50c 第2ピストン
51 押圧板
60、60a〜60e 発電モジュール
61 カバー部
62 振動板
63 圧電素子
64 押圧部
65 中心スペーサ
66 周辺スペーサ
210 第1メイン流体室
220 第2メイン流体室
230 連通流路
240 第1メインピストン
241、241a〜241c 第1サブ流体室
242 溝部
250 第2メインピストン
251、251a〜251c 第2サブ流体室
252 溝部
260、260a〜260c 第1サブピストン
270、270a〜270c 第2サブピストン
280、280a〜280c 第1発電モジュール
281 振動板
282 圧電素子
283 スペーサ
290、290a〜290c 第2発電モジュール
300 第1上面材
301 溝部
310 第2上面材
311 溝部
320、320a〜320c ストッパ
321 ストッパ本体
322 第1突起部
323 第2突起部
324 貫通孔
410 筐体
411 開口部
412 開口部
420、420a、420b 流体収容部
D1〜D3 流路径

Claims (4)

  1. 流体を収容する流体収容手段と、
    前記流体収容手段に設けられた第1ピストンであって、当該流体収容手段内の前記流体を押圧可能に配置された第1ピストンと、
    前記流体収容手段に設けられた第2ピストンであって、当該流体収容手段内の前記流体を押圧可能に配置された第2ピストンと、
    前記第1ピストンによって押圧された力を電気に変換する発電モジュールと、を備え、
    前記第2ピストンにおける前記流体を押圧する側面の総面積を、前記第1ピストンにおける前記流体を押圧する側面の総面積よりも大きくし、
    前記発電モジュールは、前記第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う、
    発電システム。
  2. 前記流体収容手段は、
    第1流体室と、
    第2流体室と、
    前記第1流体室と前記第2流体室とを連通する連通流路と、を有し、
    前記第1ピストンを、前記第1流体室内の前記流体を押圧可能に配置し、
    前記第2ピストンを、前記第2流体室内の前記流体を押圧可能に配置した、
    請求項1に記載の発電システム。
  3. 前記流体収容手段は、
    複数の前記第1流体室と、
    前記複数の第1流体室の各々と前記第2流体室とを連通させる前記連通流路と、を有し、
    前記複数の第1流体室にそれぞれ設けられた複数の前記第1ピストンと、
    前記複数の第1ピストンの各々に応じた複数の前記発電モジュールと、を備え、
    前記複数の発電モジュールの各々は、前記第2ピストンが押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記複数の第1ピストンの各々に伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う、
    請求項に記載の発電システム。
  4. 前記流体収容手段は、
    複数の前記第2流体室と、
    前記第1流体室と前記複数の第2流体室の各々とを連通させる前記連通流路と、を有し、
    前記複数の第2流体室にそれぞれ設けられた複数の前記第2ピストンを備え、
    前記発電モジュールは、前記複数の第2ピストンの少なくとも一部が押圧された場合に、当該押圧された力が前記流体を介して前記第1ピストンに伝達され、当該伝達された力によって当該発電モジュールが直接的又は間接的に押圧されることにより発電を行う、
    請求項2に記載の発電システム。
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