JP5705440B2 - 発電装置、発電システム、構造物、及び発電装置の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する発電装置、この発電装置を有する発電システム、この発電装置を有する構造物、この発電装置を有する発電システムを有する構造物、及びこの発電装置の設計方法に関する。

近年、建築物等の構造物や地盤に発生する振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する発電装置が提案されている。
建築物等の構造物や地盤に発生する振動の中でも地震動は、振動の振幅が大きいので大きな発電量が得られる。しかし、発生頻度が少なく振動の継続時間が短いために、多くの発電量は期待できない。

これに対して、人の歩行により生じる歩行振動、列車や自動車の走行により生じる交通振動、設備機器の稼働による機械振動、及び日常的に建築物に作用する風荷重により生じる風振動等の環境振動は、発生頻度が多く振動の継続が長いが、振動の振幅が小さいので多くの発電量は期待できない。

図６５に示すように、特許文献１の発電装置５００では、筐体を構成する天板５０２に筒状コイル５０４の一端側が取り付けられている。この筒状コイル５０４内には、コイルバネ５０６によって天板５０２から吊り下げられた棒状磁石５０８が配置されている。
そして、筐体を揺動したり、傾けたりすることにより、棒状磁石５０８を振動させて筒状コイル５０４から電力を発生させる。

しかし、このようにして筒状コイル５０４から電力を発生させるときに、筒状コイル５０４には逆起電力が発生し、これによって棒状磁石５０８の振動を抑える抵抗力が、筒状コイル５０４から棒状磁石５０８へ作用してしまう。特に、棒状磁石５０８の重量が小さいほど抵抗力の影響を受け易い（棒状磁石５０８の振動の減衰効果が大きくなる）ので棒状磁石５０８の振動の振幅は小さくなり、発電量は小さくなってしまう。

特開平１０−６６３２３号公報

本発明は係る事実を考慮し、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することが可能な発電装置、この発電装置を有する発電システム、この発電装置を有する構造物、この発電装置を有する発電システムを有する構造物、及びこの発電装置の設計方法を提供することを課題とする。

第１態様の発明は、振動する振動体に錘を揺動可能に設ける支持部材と該錘とを備えた振動増幅構造と、前記錘に固定された第１部材と該第１部材に対して相対移動する第２部材とを備え前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、を有する発電装置である。

第１態様の発明では、発電装置が、振動増幅構造と発電手段とを有している。
振動増幅構造は錘と支持部材とを備えており、支持部材によって、振動する振動体に錘が揺動可能に設けられている。
発電手段は、錘に固定された第１部材と、第１部材に対して相対移動する第２部材とを備えており、第１部材に対する第２部材の相対移動によって電力を発生する。
よって、振動体に振動が発生したときに、これに伴って第１部材が振動し、第１部材に対して第２部材が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体の振動エネルギーを発電手段により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

ここで、発電手段により電力を発生させるときに、第１部材の振動を抑える抵抗力（例えば、第１部材を磁石とし、第２部材をコイルとして電磁誘導によりコイルから電力を発生させる場合の、コイルに発生する逆起電力によって磁石の振動を抑える抵抗力）が第２部材から第１部材へ作用する場合、第１部材の振動の振幅は小さくなってしまう。

これに対して第１態様の発電装置では、第１部材を錘に固定しているので、錘の重量により第１部材の慣性力が大きくなり、これによって第２部材から第１部材へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、第１部材を効果的に振動させることができる。
よって、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

第２態様の発明は、振動する振動体に設けられ、錘を揺動可能に設ける支持部材と該錘とを備えた振動増幅ユニットを複数積層して構成された振動増幅構造と、前記振動増幅構造の最上層又は最下層に配置される錘に固定された第１部材と該第１部材に対して相対移動する第２部材とを備え前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、を有する発電装置である。

第２態様の発明では、発電装置が、振動増幅構造と発電手段とを有している。
振動増幅構造は、振動増幅ユニットを複数積層して構成され、振動する振動体に設けられている。振動増幅ユニットは、錘とこの錘を揺動可能に設ける支持部材とを備えている。
発電手段は、振動増幅構造の最上層又は最下層に配置される錘に固定された第１部材と、第１部材に対して相対移動する第２部材とを備えており、第１部材に対する第２部材の相対移動によって電力を発生する。
よって、振動体に振動が発生したときに、これに伴って第１部材が振動し、第１部材に対して第２部材が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体の振動エネルギーを発電手段により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、第１部材を錘に固定しているので、錘の重量により第１部材の慣性力が大きくなり、これによって第１部材を効果的に振動させることができる。
よって、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、１層の振動増幅ユニットのみによって構成される振動増幅構造の場合に比べて、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率をより大きくすることができ、第１部材をより大きく振動させることができる。

また、振動増幅ユニットの数と同数の固有振動数を生じさせることができると共に、この固有振動数付近の振動数においても振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率を大きくすることができるので、卓越振動数が幅広く分布する振動体に対して効率よく電力を発生させることができる。

また、例えば、２層の振動増幅ユニットによって構成される振動増幅構造の場合、２層目の錘の重量と第１部材の重量とを合計した値を１層目の錘の重量で割ったマス比を小さくすれば、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率を大きくすることができ、このマス比を大きくすれば振動増幅構造の振動系に生じる２つの固有振動数（１次固有振動数と２次固有振動数）の振動数の間隔を広げることができる。
よって、振動体（発電装置の設置場所）の振動特性に応じてこのマス比を適宜設定することにより大きな発電量を得ることができる。

第３態様の発明は、第２態様の発電装置において、複数の前記振動増幅ユニットの固有振動数が異なる。

第３態様の発明では、複数の振動増幅ユニットの固有振動数を異ならせることにより、振動増幅ユニットの各固有振動数を振動増幅構造の固有振動数とすることができる。例えば、ポンプやファンなどの設備機器を振動源とし、この設備機器が設置された振動体から発生する５０Ｈｚの振動が卓越する場合、この振動数の整数倍の振動数成分（１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ）も卓越することがあるが、このような場合には、振動増幅ユニットの固有振動数を５０Ｈｚと１００Ｈｚとすれば、振動体に発生する振動を効率的に電力へ変換することができる。

第４態様の発明は、第１〜第３態様の何れか１態様の発電装置において、前記支持部材は、コイルばねである。

第４態様の発明では、支持部材をコイルばねとすることにより、簡単な部材（コイルばね）で、錘を効率よく振動させることができる。
また、支持部材をゴム部材とした場合、振動増幅構造に伝わる振動エネルギーの一部がゴム部材によって熱エネルギーに変換されてしまうため、第１部材の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーがロスしてしまう。これに対して、コイルばねは、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されにくいので、第１部材の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーはゴム部材の場合よりも大きくなる。

第５態様の発明は、第１〜第３態様の何れか１態様の発電装置において、前記支持部材は、圧縮手段により付与される圧縮力によって剛性の変更が可能なゴム部材である。

第５態様の発明では、ゴム部材に付与される圧縮力の変更によってゴム部材の剛性を調整することにより、振動増幅構造及び第１部材によって構成される振動系の剛性を変更する。これによって、この振動系の固有振動数を調整することができる。

第６態様の発明は、振動する振動体に設けられ揺動可能に張り出した支持部材と前記支持部材に固定された錘とを備えた振動増幅構造と、前記支持部材に固定された第１部材と該第１部材に対して相対移動する第２部材とを備え前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、を有する発電装置である。

第６態様の発明では、発電装置が、振動増幅構造と発電手段とを有している。
振動増幅構造は、錘と支持部材とを備えている。支持部材は、振動する振動体に揺動可能に張り出して設けられ、錘は、支持部材に固定されている。
発電手段は、支持部材に固定された第１部材と、第１部材に対して相対移動する第２部材とを備えており、第１部材に対する第２部材の相対移動によって電力を発生する。
よって、振動体に振動が発生したときに、これに伴って第１部材が振動し、第１部材に対して第２部材が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体の振動エネルギーを発電手段により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

ここで、発電手段により電力を発生させるときに、第１部材の振動を抑える抵抗力（例えば、第１部材を磁石とし、第２部材をコイルとして電磁誘導によりコイルから電力を発生させる場合の、コイルに発生する逆起電力によって磁石の振動を抑える抵抗力）が第２部材から第１部材へ作用する場合、第１部材の振動の振幅は小さくなってしまう。

これに対して第６態様の発電装置では、錘を支持部材に固定すると共に、この支持部材に第１部材を固定しているので、錘の重量により第１部材の慣性力が大きくなり、これによって第２部材から第１部材へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、第１部材を効果的に振動させることができる。
よって、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

第７態様の発明は、第６態様の発電装置において、前記支持部材に対する前記錘の固定位置が変更可能である。

第７態様の発明では、振動増幅構造（支持部材と錘）及び第１部材によって構成される振動系の剛性を、錘の固定位置を変更することにより変え、これによって、この振動系の固有振動数を調整することができる。

第８態様の発明は、第６又は第７態様の発電装置において、前記支持部材は、曲げられた形状である。

第８態様の発明では、支持部材が曲げられた形状なので、支持部材の配置されるスペースを小さくすることができる。

第９態様の発明は、第１〜第８態様の何れか１態様の発電装置において、前記第１部材は磁石又はコイルであり、前記第２部材はコイル又は磁石である。

第９態様の発明では、第１部材を磁石又はコイルとし、第２部材をコイル又は磁石とすることにより、磁石に対してコイルが相対移動したときに、電磁誘導の原理によってコイルから電力を発生させることができる。

ここで、発電手段により電力を発生させるときにコイルには逆起電力が発生し、これによって磁石の振動を抑える抵抗力がコイルから磁石へ作用してしまう。これに対して第９態様の発電装置では、磁石又はコイルを錘に固定しているので、錘の質量により磁石又はコイルの慣性力が大きくなり、これによってコイルから磁石へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体の振動に対する磁石又はコイルの振動の増幅倍率の低下を低減することができ、磁石又はコイルを効果的に振動させることができる。
よって、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

第１０態様の発明は、第１〜第９態様の何れか１態様の発電装置を複数有する発電システムにおいて、前記発電装置が横方向に複数配置されている。

第１０態様の発明では、発電システムは複数の発電装置を有している。複数の発電装置は横方向に配置されている。
よって、発電システムの振動特性を、複数の発電装置のそれぞれの振動特性を積算して作り出すことができるので、発電システムの有する複数の固有振動数の間の振動数における、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率を大きくすることができる。

第１１態様の発明は、第１０態様の発電システムにおいて、複数の前記発電装置の固有振動数が異なる。

第１１態様の発明では、発電システムの有する複数の発電装置の固有振動数を異ならせることにより、複数の発電装置のそれぞれの振動特性を積算して発電システムの振動特性を作り出すことができる。これによって、振動体の振動特性に応じた発電システムを構築することができる。

第１２態様の発明は、第１〜第９態様の何れか１態様の発電装置を有する構造物である。

第１２態様の発明では、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することが可能な発電装置を有する構造物を構築することができる。

第１３態様の発明は、第１０又は第１１態様の発電システムを有する構造物である。

第１３態様の発明では、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することが可能な発電システムを有する構造物を構築することができる。

第１４態様の発明は、第３態様の発電装置の設計方法において、前記発電装置の２次固有振動数を前記振動体から発生する所定の振動数とする。

第１４態様の発明では、発電装置の２次固有振動数が、振動体から発生する所定の振動数となるように発電装置の設計を行う。
このように設計を行えば、振動体から発生する振動の振動数が２次固有振動数（所定の振動数）よりも小さい場合、１次固有振動数と２次固有振動数との間の振動数において、振動体の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率は大きくなる。

また、振動体から発生する振動の振動数が２次固有振動数（所定の振動数）よりも大きい場合、第１部材と第２部材との振動波形の位相差は１８０度となる。すなわち、第１部材と第２部材との相対移動量は大きくなる。
これらにより、振動体から発生する振動数が所定の振動数と異なる場合においても、発電量の低下を抑えることができる。

振動体に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することが可能な発電装置、この発電装置を有する発電システム、この発電装置を有する構造物、この発電装置を有する発電システムを有する構造物、及びこの発電装置の設計方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。 本発明の第１の実施形態に係る比較例としての発電装置を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る発電装置の変形例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る発電装置の変形例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る発電装置を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。 本発明の第２の実施形態に係る比較例としての発電装置を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。 本発明の第２の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発電装置の作用を示す線図である。 本発明の第３の実施形態に係る発電装置とその変形例とを示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の第４の実施形態に係る発電システムを示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る発電システムの作用を示す線図である。 本発明の第５の実施形態に係る発電装置を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るゴム部材を示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設計方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設計方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る発電装置の実験結果を示す線図である。 本発明の実施例に係る発電装置の実験結果を示す線図である。 本発明の実施例に係る発電装置の実験結果を示す線図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す立面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す立面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す立面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す斜視図である。 図４９のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す断面図である。 図５１のＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の設置例を示す立面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発電装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るダクトの支持方法を示す斜視図である。 従来の発電装置を示す説明図である。

図面を参照しながら、本発明の発電装置、発電システム、構造物、及び発電装置の設計方法を説明する。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１の正面図に示すように、構造物としての建築物に設けられた床スラブ１２と、支持脚（不図示）によって床スラブ１２上に支持された床パネル１０とによって二重床が構築されている。第１の実施形態では、床スラブ１２に振動が発生するものとする。すなわち、床スラブ１２を振動体とする。そして、この床スラブ１２の上に、振動増幅構造１４と発電手段１６とを有する発電装置１８が設けられている。

振動増幅構造１４は、支持部材としての４つのコイルばね２０と１つの錘２２とを備えており、錘２２は、コイルばね２０によって床スラブ１２の上に揺動可能に支持されている。

床スラブ１２の上面には、上方に向かって開口する円柱状の収容孔２４が形成された円柱状の内ガイド部材２６が固定され、錘２２の下面には、下方に向かって開口する円柱状の収容孔２８が形成された円柱状の外ガイド部材３０が固定されている。内ガイド部材２６は、外ガイド部材３０の収容孔２８に挿入され、この状態で内ガイド部材２６に対して外ガイド部材３０が上下方向に相対移動できるようになっている。

内ガイド部材２６の収容孔２４と、外ガイド部材３０の収容孔２８とによって形成される収容部３２には、コイルばね２０が配置されている。コイルばね２０の下端部は、内ガイド部材２６の底部２６Ａに固定され、コイルばね２０の上端部は、外ガイド部材３０の天井部３０Ａに固定されている。

このような、内ガイド部材２６及び外ガイド部材３０から構成されるガイド機構３４により、床スラブ１２に生じた上下振動が錘２２に伝達されて錘２２が揺れるときに、錘２２が横方向に移動することを規制し、錘２２を略鉛直に上下動させることが可能になる。よって、床スラブ１２の上下振動を錘２２の上下振動に効果的に変換することができる。

また、内ガイド部材２６の上端部にはゴム部材３６が取り付けられている。錘２２の上下動が過大になったときには、外ガイド部材３０の天井部３０Ａ下面にゴム部材３６が当たって錘２２の移動（振動）が規制される共に振動エネルギーが吸収され、ゴム部材３６がストッパーとして機能する。

発電手段１６は、床パネル１０の下面に固定された第２部材としての１つのコイル４０と、錘２２の上面に固定されコイル４０内を移動する第１部材としての１つの磁石３８とを備えている。磁石３８は、棒状の磁石となっている。

次に、本発明の第１の実施形態の作用及び効果について説明する。

第１の実施形態では、磁石３８に対してコイル４０が相対移動したときに、電磁誘導の原理によってコイル４０から電力を発生させることができる。
よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、これに伴って磁石３８が上下方向に振動し、磁石３８に対してコイル４０が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体としての床スラブ１２の振動エネルギーを発電手段１６により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

ここで、磁石３８に対してコイル４０が相対移動すると、コイル４０には逆起電力が発生し、これによって磁石３８の振動を抑える抵抗力が、コイル４０から磁石３８へ作用してしまう。これに対して発電装置１８では、磁石３８を錘２２に固定しているので、錘２２の質量により磁石３８の慣性力が大きくなり、これによってコイル４０から磁石３８へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、振動体としての床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、磁石３８を効果的に（大きく）振動させることができる。
よって、床スラブ１２に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

一般に、電磁誘導による発電量Ｖは、コイルの巻数をＮ、微小時間Δｔでのコイルを貫く磁束密度の変化量をΔΦ／Δｔとすると、式（１）に示すファラデーの電磁誘導の法則により求められる。

式（１）により、発電量Ｖは、磁束密度の変化量ΔΦ／Δｔに比例することがわかる。そして、磁束密度の変化量ΔΦ／Δｔは、磁石の振動の振幅（磁石とコイルとの相対移動量）が大きいほど大きくなるので、磁石の振動の振幅が大きいほど発電量は大きくなる。

このような原理からわかるように、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率の低下を低減して磁石３８を効果的に（大きく）振動させることができれば、床スラブ１２に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、発電装置１８には錘２２が設けられているので、振動増幅構造１４（４つのコイルばね２０と１つの錘２２）と１つの磁石３８とによって構成される振動系Ｓ_１の固有振動数を錘２２の重量の設定により変更することができる。

これにより、発電装置１８が設置される振動体（第１の実施形態の場合には、床スラブ１２）の振動特性に応じて、振動系Ｓ_１の固有振動数を設定することが可能になるので、大きな発電量を得ることができる。

図２には、発電装置１８と、比較例としての発電装置４２（図３を参照のこと）とに対して行ったシミュレーション解析結果が示されている。横軸には、振動数が示され、縦軸には、振動増幅倍率が示されている。振動増幅倍率は、床スラブ１２の加速度に対する磁石３８の加速度の割合を示した値である。すなわち、図２では、振動増幅倍率の値が１であれば、床スラブ１２の加速度と磁石３８の加速度とが等しくなっていることを意味し、振動増幅倍率の値が１よりも大きければ、磁石３８の加速度が増幅されていることを意味し、振動増幅倍率の値が１よりも小さければ、磁石３８の加速度が低減されていることを意味する。

図３の正面図に示すように、発電装置４２では、床スラブ１２の上に直接固定された１つの磁石３８が、床パネル１０の下面に固定された１つのコイル４０内を移動する構成になっている。１つの磁石３８のみによって構成される振動系を振動系Ｓ_２とする。

図２では、振動系Ｓ_１の固有振動数を５Ｈｚとした発電装置１８における振動数と振動増幅倍率との関係が値４４として示され、振動系Ｓ_２の固有振動数を５Ｈｚとした発電装置４２における振動数と振動増幅倍率との関係が値４６として示されている。
図２からわかるように、値４６は、床スラブ１２の加速度と磁石３８の加速度とが振動数によらず等しくなっている。

これに対して、値４４は、振動系Ｓ_１の固有振動数である５Ｈｚで大きく増幅している。すなわち、発電装置１８は、この発電装置１８の有する振動系Ｓ_１の固有振動数において磁石３８を大きく振動させることができる。
よって、発電装置１８の振動系Ｓ_１の固有振動数を、床スラブ１２の卓越振動数にすれば、磁石３８を大きく振動させることができ、これによって大きな発電量を得ることができる。

また、発電装置１８は、支持部材をコイルばね２０とすることにより、簡単な部材（コイルばね２０）で、錘２２を効率よく振動させることができる。
また、支持部材をゴム部材とした場合、振動増幅構造１４に伝わる振動エネルギーの一部がゴム部材によって熱エネルギーに変換されてしまうため、磁石３８の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーがロスしてしまう。これに対して、コイルばね２０は、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されにくいので、磁石３８の振動として取り出すことができる潜在的なエネルギーはゴム部材の場合よりも大きくなる。

以上、本発明の第１の実施形態について説明した。

なお、第１の実施形態では、支持部材としてのコイルばね２０と、コイルばね２０によって床スラブ１２の上に揺動可能に支持される錘２２とを備えた振動増幅構造１４の例を示したが、振動増幅構造は、錘２２と、振動体に錘２２を揺動可能に設けるコイルばね２０とを備えていればよく、コイルばね２０によって錘２２を吊り下げた構成としてもよい。

例えば、図４（ａ）〜（ｆ）のようにしてもよい。図４（ａ）は、図１で示した振動増幅構造１４である。図４（ｂ）の振動増幅構造４８Ｂは、床スラブ１２からコイルばね２０によって錘２２が揺動可能に吊り下げられた構成となっている。図４（ｃ）の振動増幅構造４８Ｃでは、円筒部５０Ｂとこの円筒部５０Ｂの上端部に設けられた円板状の天井部５０Ａとが一体となった架構５０が床スラブ１２の上面に設けられており、架構５０の天井部５０Ａからコイルばね２０によって錘２２が揺動可能に吊り下げられた構成となっている。図４（ｄ）の振動増幅構造４８Ｄでは、円筒部５２Ｂとこの円筒部５２Ｂの下端部に設けられた円板状の底部５２Ａとが一体となった架構５２が床スラブ１２の下面に設けられており、架構５２の底部５２Ａの上にコイルばね２０によって錘２２が揺動可能に支持された構成となっている。図４（ｅ）の振動増幅構造４８Ｅは、振動増幅構造４８Ｃの錘２２と床スラブ１２との間にコイルばね２０を設けた構成となっている。図４（ｆ）の振動増幅構造４８Ｆは、振動増幅構造４８Ｄの錘２２と床スラブ１２との間にコイルばね２０を設けた構成となっている。

また、第１の実施形態では、第１部材を磁石３８とし、第２部材をコイル４０とした例を示したが、第１部材をコイル４０とし、第２部材を磁石３８としてもよい。例えば、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、磁石３８とコイル４０とを設けてもよい。説明の都合上、図５（ａ）〜（ｅ）において、コイルばね２０は省略されている。

図５（ａ）は、図１で示した構成であり、磁石３８を錘２２の上面に固定し、コイル４０を床パネル１０の下面に固定している。図５（ｂ）は、磁石３８を床パネル１０の下面に固定し、コイル４０を錘２２の上面に固定した構成になっている。図５（ｃ）は、磁石３８を錘２２の下面に固定し、コイル４０を床スラブ１２の上面に固定した構成になっている。図５（ｄ）は、磁石３８を床スラブ１２の上面に固定し、コイル４０を錘２２の下面に固定した構成になっている。図５（ｅ）は、磁石３８を床スラブ１２の上面に固定し、コイル４０を錘２２の上面に固定した構成になっている。錘２２には、磁石３８の外径よりも十分に大きな内径の貫通孔５４が形成されており、この貫通孔５４に磁石３８が挿入されている。

また、第１の実施形態では、１つの錘２２の上に１つの発電手段１６（磁石３８）を設けた例を示したが、１つの錘２２に複数の発電手段１６（磁石３８）を設けてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

第２の実施形態では、図６の正面図に示すように、床スラブ１２の上に、振動増幅構造５６と発電手段５８とを有する発電装置６０が設けられている。

振動増幅構造５６は、２つの振動増幅ユニット６４、６６を上下方向に直列に積層した構造となっており、床スラブ１２の上に設けられている。
振動増幅ユニット６４は、支持部材としての４つのコイルばね２０と１つの錘２２とを備えており、錘２２は、コイルばね２０によって床スラブ１２の上に揺動可能に支持されている。
また、振動増幅ユニット６６は、支持部材としての１つのコイルばね２０と１つの錘６２とを備えており、錘６２は、コイルばね２０によって錘２２の上に揺動可能に支持されている。

発電手段５８は、床パネル１０の下面に固定された第２部材としての１つのコイル４０と、振動増幅構造５６の最上層に配置される錘６２の上面に固定されコイル４０内を移動する第１部材としての１つの磁石３８とを備えており、磁石３８に対するコイル４０の相対移動によって電力を発生する。

次に、本発明の第２の実施形態の作用及び効果について説明する。

第２の実施形態の発電装置６０は、図６に示すように、磁石３８に対してコイル４０が相対移動したときに、電磁誘導の原理によってコイル４０から電力を発生させることができる。
よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、これに伴って磁石３８が上下方向に振動し、磁石３８に対してコイル４０が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体としての床スラブ１２の振動エネルギーを発電手段５８により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、磁石３８を錘６２に固定しているので、錘６２の重量により磁石３８の慣性力が大きくなり、磁石３８を効果的に（大きく）振動させることができる。
よって、床スラブ１２に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、１層の振動増幅ユニットのみ（例えば、振動増幅ユニット６４のみ）によって構成される振動増幅構造の場合に比べて、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率をより大きくすることができ、磁石３８をより大きく振動させることができる。

例えば、発電装置６０において、床スラブ１２の重量ｍ_０を１０００ｋｇ、床スラブ１２に発生する上下方向の振動加速度Ｒ_０を１ｇａｌ、錘２２の重量ｍ_１を５０ｋｇ、錘６２の重量ｍ_２を２．５ｋｇ、磁石３８の重量ｍ_３を０ｋｇ、床スラブ１２の重量ｍ_０に対する錘２２の重量ｍ_１のマス比μ_０１をｍ_１／ｍ_０、錘２２の重量ｍ_１に対する錘６２の重量ｍ_２のマス比μ_１２をｍ_２／ｍ_１とすると、錘２２の振動加速度Ｒ_１は、Ｒ_１≒Ｒ_０×（１／μ_０１）＝１ｇａｌ×（１０００ｋｇ／５０ｋｇ）＝２０ｇａｌとなり、磁石３８（錘６２）の振動加速度Ｒ_２は、Ｒ_２≒Ｒ_１×（１／μ_１２）＝２０ｇａｌ×（５０ｋｇ／２．５ｋｇ）＝４００ｇａｌとなる。

このように、発電装置６０は、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率をより大きくする（４００ｇａｌ／１ｇａｌ＝４００倍）ことができる。また、錘６２の重量を小さくしても磁石３８を十分に振動させることができる。

また、振動増幅ユニット６４、６６の数と同数の固有振動数を生じさせることができると共に、この固有振動数付近の振動数においても床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率を大きくすることができるので、卓越振動数が幅広く分布する床スラブ１２に対して効率よく電力を発生させることができる。

また、発電装置６０には錘２２、６２が設けられているので、振動増幅ユニット６４（４つのコイルばね２０と１つの錘２２）によって構成される振動系Ｓ_３１の固有振動数、及び振動増幅ユニット６６（１つのコイルばね２０と１つの錘６２）と１つの磁石３８とによって構成される振動系Ｓ_３２の固有振動数を錘２２、６２の重量の設定により変更でき、これによって振動増幅構造５６（振動増幅ユニット６４、６６）と１つの磁石３８とによって構成される振動系Ｓ_３の固有振動数を錘２２、６２の重量の設定により変更できる。

また、発電装置６０のように、２層の振動増幅ユニット６４、６６によって構成される振動増幅構造５６の場合、２層目の錘６２の重量と磁石３８の重量とを合計した値を１層目の錘２２の重量で割ったマス比を小さくすれば、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率を大きくすることができ、このマス比を大きくすれば、振動増幅構造５６の振動系Ｓ_３に生じる２つの固有振動数（１次固有振動数と２次固有振動数）の振動数の間隔を広げることができる。
よって、発電装置６０の設置場所となる振動体（第２の実施形態の場合、床スラブ１２）の振動特性に応じてこのマス比を適宜設定することにより大きな発電量を得ることができる。

図７には、発電装置６０と、比較例としての発電装置６８（図８を参照のこと）とに対して行ったシミュレーション解析結果が示されている。横軸には、振動数が示され、縦軸には、振動増幅倍率が示されている。

図８の正面図に示すように、発電装置６８では、１つの磁石３８が１つのコイルばね２０によって床スラブ１２の上に揺動可能に支持されている。コイルばね２０と磁石３８とによって構成される振動系を振動系Ｓ_４とする。

図７では、振動系Ｓ_３１、Ｓ_３２の固有振動数を共に５Ｈｚとした発電装置６０における振動数と振動増幅倍率との関係が値７０として示され、振動系Ｓ_４の固有振動数を５Ｈｚとした発電装置６８における振動数と振動増幅倍率との関係が値７２として示されている。

図７から、発電装置６０では、振動増幅ユニット６４、６６の数と同数である２つの固有振動数（ピーク）を５Ｈｚの左右に生じさせることができると共に、この固有振動数付近の振動数においても床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率を大きくできることがわかる。

図９には、発電装置６０において、振動系Ｓ_３１、Ｓ_３２の固有振動数を共に５Ｈｚとし、錘２２の重量ｍ_１に対する錘６２の重量ｍ_２と磁石３８の重量ｍ_３とを合計した値のマス比μ_１３（＝（ｍ_２＋ｍ_３）／ｍ_１）を０．０１、０．０２、０．０４、０．０８、０．１６としたときのシミュレーション解析結果が示されている。μ_１３＝０．０１のときの値が値７４Ａとして示され、μ_１３＝０．０２のときの値が値７４Ｂとして示され、μ_１３＝０．０４のときの値が値７４Ｃとして示され、μ_１３＝０．０８のときの値が値７４Ｄとして示され、μ_１３＝０．１６のときの値が値７４Ｅとして示されている。横軸には、振動数が示され、縦軸には、振動増幅倍率が示されている。

図９から、発電装置６０では、マス比μ_１３を小さくすれば、床スラブ１２の振動に対する磁石３８（錘６２）の振動の増幅倍率を大きくすることができ、マス比μ_１３を大きくすれば振動増幅構造５６の振動系Ｓ_３に生じる２つの固有振動数（１次固有振動数と２次固有振動数）の振動数の間隔を広げることができることがわかる。

よって、例えば、発生する上下方向の振動が５Ｈｚの振動数成分しかない床スラブ１２の上に発電装置６０を設置する場合には、マス比μ_１３を可能な限り小さくして大きな発電量が得られるようにすればよい。

また、例えば、発生する上下方向の振動が４〜６Ｈｚの振動数成分の範囲で卓越する床スラブ１２の上に発電装置６０を設置する場合には、その振動数成分の範囲で、床スラブ１２の振動に対する磁石３８（錘６２）の振動の増幅倍率が大きくなるようにマス比μ_１３を設定して効果的に発電量が得られるようにすればよい。

以上、本発明の第２の実施形態について説明した。

なお、第２の実施形態では、２つの振動増幅ユニット６４、６６を直列に積層して振動増幅構造５６を構成した例を示したが、３つ以上の振動増幅ユニットを直列に積層して振動増幅構造を構成してもよい。

また、振動増幅構造を構成する振動増幅ユニットは、振動増幅ユニット６４、６６に限らず、錘とこの錘を揺動可能に設けるコイルばねとを備えるものであればよい。例えば、第１の実施形態の図４（ａ）〜（ｆ）で示した振動増幅構造１４、４８Ｂ〜４８Ｆを振動増幅ユニットとしてもよい。また、第１の実施形態と同様に、第１部材をコイル４０とし第２部材を磁石３８としてもよいし、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、磁石３８とコイル４０とを設けてもよい。

また、複数の振動増幅ユニットの全てを同じ構造としてもよいし、異ならせてもよい。例えば、複数の振動増幅ユニットの全てを振動増幅ユニット６４としてもよいし、図１０に示すような発電装置７６としてもよい。

図１０に示すように、発電装置７６は、振動増幅構造７８と発電手段８０とを有し、床スラブ１２の上に設けられている。
振動増幅構造７８は、２つの振動増幅ユニット８２、８４を上下方向に直列に積層した構造となっており、床スラブ１２の上に設けられている。

振動増幅ユニット８２は、支持部材としての４つのコイルばね２０と１つの錘２２とを備えており、錘２２は、コイルばね２０によって床スラブ１２の上に揺動可能に支持されている。錘２２は、２つの錘ユニット２２Ａが積層された構造となっている。

振動増幅ユニット８４は、錘２２の上面に設けられた架構５０の天井部５０Ａからコイルばね２０によって錘６２が揺動可能に吊り下げられた構成となっている。

発電手段８０は、架構５０の円筒部５０Ｂに固定された第２部材としての１つのコイル４０と、錘６２の下面に固定されコイル４０内を移動する第１部材としての１つの磁石３８とを備えており、磁石３８に対するコイル４０の相対移動によって電力を発生する。

すなわち、発電装置７６の振動増幅構造７８は、図４（ａ）の振動増幅構造１４を振動増幅ユニット８２とし、図４（ｃ）の振動増幅構造４８Ｃを振動増幅ユニット８４として、これらの振動増幅ユニット８２、８４を直列に積層した構成となっている。

また、第２の実施形態では、図６で示した発電装置６０の振動系Ｓ_３１、Ｓ_３２の固有振動数を等しくした例を示したが、複数の振動増幅ユニットの固有振動数を異ならせてもよい。このようにすれば、振動増幅ユニットの各固有振動数を振動増幅構造の固有振動数とすることができる。

例えば、ポンプやファンなどの設備機器を振動源とし、この設備機器が設置された振動体から発生する５０Ｈｚの振動が卓越する場合、この振動数の整数倍の振動数成分（１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ）も卓越することがあるが、このような場合には、振動増幅ユニットの固有振動数を５０Ｈｚと１００Ｈｚとすれば、振動体に発生する振動を効率的に電力へ変換することができる。

図１１には、発電装置６０と、比較例としての発電装置６８（図８を参照のこと）とに対して行ったシミュレーション解析結果が示されている。横軸には、振動数が示され、縦軸には、振動増幅倍率が示されている。

図１１では、振動系Ｓ_３１の固有振動数を７Ｈｚ、振動系Ｓ_３２の固有振動数を５Ｈｚとし、錘２２の重量ｍ_１に対する錘６２の重量ｍ_２（磁石３８の重量ｍ_３は０ｋｇ）のマス比μ_１３（＝（ｍ_２＋ｍ_３）／ｍ_１）を０．０１３とした発電装置６０における振動数と振動増幅倍率との関係が値８６として示され、振動系Ｓ_４の固有振動数を５Ｈｚとした発電装置６８における振動数と振動増幅倍率との関係が値７２として示されている。

図１１から、値７２では、５Ｈｚの振動数にしかピークが現れないのに対し、値８６では、５Ｈｚの振動数に加え、７Ｈｚの振動数でも鋭いピークが現れていることがわかる。これにより、従来、１つの振動数成分でしか得られなかった発電効果が、２つの振動数成分で得ることができるので、効果的に発電させることができる。

また、第２の実施形態では、磁石３８を錘６２に固定した例を示したが、磁石３８を振動させるのに十分な重さを磁石３８が有していれば、錘６２は無くてもよい。

また、第２の実施形態では、１つの錘２２の上に、１つの振動増幅ユニット６６と１つの発電手段５８（磁石３８）とを設けた例を示したが、１つの錘２２の上に、複数の振動増幅ユニット６６及び発電手段５８（磁石３８）を設けてもよい。また、１つの錘６２の上に複数の発電手段５８（磁石３８）を設けてもよい。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態の説明において、第１及び第２の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

第３の実施形態では、図１２（ａ）の正面図に示すように、床スラブ１２の上に、振動増幅構造９０と発電手段９２とを有する発電装置８８が設けられている。

振動増幅構造９０は、支持部材としての弾性を有する板材９６と錘９４とを備えている。床スラブ１２には、この床スラブ１２の上に略鉛直に立つ支柱９８の下端部が固定され、この支柱９８の上端部に板材９６の一端部が固定されている。

そして、このような構成により、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、この振動が支柱９８を介して板材９６に伝わって、板材９６が揺動する。すなわち、板材９６は、床スラブ１２に揺動可能に張り出して設けられている。

錘９４は、ボルト１００によって板材９６に固定されている。また、錘９４は、ボルト１００による固定を外すことによって板材９６の材軸方向（矢印１０２の方向）に自由に移動でき、板材９６上の任意の位置で固定することができる。すなわち、板材９６に対する錘９４の固定位置が変更可能となっている。

発電手段９２は、床パネル１０の下面に固定された第２部材としての１つのコイル４０と、板材９６の他端部に固定されコイル４０内を移動する第１部材としての１つの磁石３８とを備えており、磁石３８に対するコイル４０の相対移動によって電力を発生する。

次に、本発明の第３の実施形態の作用及び効果について説明する。

第３の実施形態の発電装置８８は、図１２（ａ）に示すように、磁石３８に対してコイル４０が相対移動したときに、電磁誘導の原理によってコイル４０から電力を発生させることができる。
よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、これに伴って磁石３８が上下方向に振動し、磁石３８に対してコイル４０が相対移動するので電力が発生する。すなわち、振動する振動体としての床スラブ１２の振動エネルギーを発電手段９２により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

また、錘９４を板材９６に固定すると共に、この板材９６に磁石３８を固定することによって、錘９４の重量により磁石３８の慣性力を大きくし、これによってコイル４０から磁石３８へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、磁石３８を効果的に振動させることができる。
よって、床スラブ１２に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、板材９６に対する錘９４の固定位置が変更可能なので、振動増幅構造９０（板材９６と錘９４）及び磁石３８によって構成される振動系の剛性を、錘９４の固定位置を変更することにより変え、これによって、この振動系の固有振動数を調整することができる。

以上、本発明の第３の実施形態について説明した。

なお、第３の実施形態では、第１部材を磁石３８とし、第２部材をコイル４０とした例を示したが、第１部材をコイル４０とし、第２部材を磁石３８としてもよい。

また、図１２（ｂ）の正面図に示す発電装置１０４のように、第２の実施形態で示した図１０の振動増幅ユニット８４及び発電手段８０を、振動増幅構造９０の板材９６の他端部に設けた構成としてもよい。

また、第３の実施形態では、板材９６に対する錘９４の固定位置を変更可能とした例を示したが、錘９４は、固定位置の変更ができないものであってもよい。

また、第３の実施形態では、支持部材を正面視にて直線状の板材９６とした例を示したが、図１３の正面図に示す発電装置１０６のように、振動増幅構造１１０の支持部材をＵ字形状に曲げられた板材１０８とし、板材１０８の一端部を支柱９８の上端部に固定し、板材１０８の他端部に発電手段８０を設けるようにしてもよい。
このようにすれば、板材１０８が曲げられた形状なので、板材１０８の配置されるスペースを小さくすることができる。

また、第３の実施形態では、１つの板材９６に１つの発電手段９２（磁石３８）を設けた例を示したが、１つの板材９６に複数の発電手段９２（磁石３８）を設けてもよい。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態の説明において、第１〜第３の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図１４の斜視図に示すように、第４の実施形態の発電システム１１２は、第２の実施形態で示した図１０の発電装置７６を２つ有している。第４の実施形態では、一方の発電装置７６を発電装置７６Ａとし、他方の発電装置７６を発電装置７６Ｂとする。２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂは、床スラブ１２の上に横方向（並列）に配置されている。
また、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂの固有振動数は異なっている。

次に、本発明の第４の実施形態の作用及び効果について説明する。

第４の実施形態の発電システム１１２は、発電システム１１２の振動特性を、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂのそれぞれの振動特性を積算して作り出すことができるので、発電システム１１２の有する２つの異なる固有振動数の間の振動数における、床スラブ１２の振動に対する第１部材としての磁石３８の振動の増幅倍率を大きくすることができる。これによって、床スラブ１２の振動特性に応じた発電システム１１２を構築することができる。

図１５には、発電装置７６Ａの固有振動数を５Ｈｚとし、発電装置７６Ｂの固有振動数を６Ｈｚとした発電システム１１２と、比較例としての発電装置６８（図８を参照のこと）とに対して行ったシミュレーション解析結果が示されている。横軸には、振動数が示され、縦軸には、振動増幅倍率が示されている。

図１５では、発電システム１１２における振動数と振動増幅倍率との関係が値１１４として示され、振動系Ｓ_４の固有振動数を５Ｈｚとした発電装置６８における振動数と振動増幅倍率との関係が値７２として示されている。

値１１４は、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂのそれぞれの振動特性を積算した振動特性となっている。図７で示したように、第２の実施形態の発電装置６０においても固有振動数を２つにする効果は得られるが、発電装置６０において高い振動増幅倍率が得られる振動数は、固有振動数の近傍の振動数である。これに対して発電システム１１２は、図１５からわかるように、広い範囲の振動数の範囲で高い振動増幅倍率を得ることができる。

以上、本発明の第４の実施形態について説明した。

なお、第４の実施形態では、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂの固有振動数を異ならせた例を示したが、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂの固有振動数を同じにしてもよい。

また、第４の実施形態では、２つの発電装置７６Ａ、７６Ｂを床スラブ１２の上に横方向に配置した例を示したが、床スラブ１２の上に３つ以上の発電装置を横方向に配置し、これら３つ以上の発電装置の固有振動数を異ならせてもよいし、これら３つ以上の発電装置の固有振動数を全て同じにしてもよい。

発電システムは、発電装置と同数の固有振動数を有し、これらの固有振動数間の振動数における、床スラブ１２の振動に対する第１部材としての磁石３８の振動増幅倍率を大きくすることができるので、３つ以上の発電装置の固有振動数を異ならせれば、高い振動増幅倍率が得られる振動数の範囲をさらに広げることが可能になる。また、３つ以上の発電装置の固有振動数を全て同じにすれば、発電装置の固有振動数において、高い振動増幅倍率を得ることができる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

第５の実施形態の説明において、第１〜第４の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図１６の斜視図に示すように、第５の実施形態の発電装置１１６は、第２の実施形態で示した図１０の発電装置７６のガイド機構３４を無くし、支持部材としてのコイルばね２０を円柱状のゴム部材１１８としたものである。すなわち、第５の実施形態では、ゴム部材１１８が支持部材となっている。また、錘２２の上面には、ゴム部材１１８と同じ材質のゴム部材２１２が設けられている。ゴム部材１１８、２１２は、圧縮により剛性が変化する（大きくなる）特性を有している。

図１６及び図１７の側断面図に示すように、積層された２つの錘ユニット２２Ａの四隅付近には、互いに連通する貫通孔１２０Ａ、１２０Ｂが形成され、ゴム部材１１８、２１２及び上部材１３２には、貫通孔１２０Ａ、１２０Ｂと連通する貫通孔１２２、２１４、２１８が形成されている。

締付部材１２４は、下部材１２６、上部材１３２、ボルト１２８、及びワッシャー１３０によって構成されている。下部材１２６は、円板部１２６Ａと、円板部１２６Ａの平面視にて略中心となる位置に下端部が固定されて略鉛直に立つ円筒部１２６Ｂとによって構成されている。円筒部１２６Ｂの内壁には雌ネジ２１０が形成されている。

図１７の状態において、錘２２の下面に配置されたゴム部材１１８の貫通孔１２２に、下部材１２６の円筒部１２６Ｂが挿入されている。また、錘２２の上面に配置されたゴム部材２１２の上面に、平面視にて略正方形の上部材１３２が配置されている。

そして、上部材１３２の上方からボルト１２８を、ワッシャーの孔、ゴム部材２１２の貫通孔２１４、錘ユニット２２Ａの貫通孔１２０Ｂ、１２０Ａ、ゴム部材１１８の貫通孔１２２の順に挿入した後、円筒部１２６Ｂの雌ネジ２１０にボルト１２８に形成されている雄ネジ２１６をねじ込み、これによって、円板部１２６Ａと上部材１３２とにより錘２２を間に挟んだゴム部材１１８、２１２を挟み込む。さらに、ボルト１２８の締め付けによってゴム部材１１８、２１２に圧縮力を付与する。なお、この状態で、ボルト１２８は錘ユニット２２Ａの貫通孔１２０Ａ、１２０Ｂの内壁に接触していない。

このように、錘２２は、締付部材１２４と接触せずに、上下両側からゴム部材１１８、２１２によって挟まれているので、床スラブ１２に発生する上下方向の振動は、ゴム部材１１８又はゴム部材２１２を介して錘２２に伝達される。

また、圧縮手段としての締付部材１２４によってゴム部材１１８、２１２に付与される圧縮力を、ボルト１２８の締め付けによるトルク量によって変え、これにより、ゴム部材１１８、２１２の剛性を調整する。

下部材１２６の下面には、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、発電装置１１６が横方向に移動してしまわないように、ズレ防止のためのゴム製の台座１３４が取り付けられている。

次に、本発明の第５の実施形態の作用及び効果について説明する。

第５の実施形態の発電装置１１６は、図１６、１７に示すように、ゴム部材１１８、２１２に付与される圧縮力の変更によってゴム部材１１８、２１２の剛性を調整することにより、発電装置１１６の有する振動系の剛性を変更する。これによって、この振動系の固有振動数を調整することができる。

以上、本発明の第５の実施形態について説明した。

なお、第５の実施形態では、ゴム部材１１８、２１２の剛性を変えることによって振動系の固有振動数を調整する例を示したが、支持部材（第１〜第４の実施形態のコイルばね２０、第５の実施形態のゴム部材１１８、２１２）の数を変えることによって振動系の固有振動数を調整してもよい。また、第１〜第４の実施形態のコイルばね２０や第５の実施形態のゴム部材１１８、２１２と異なる剛性のコイルばねやゴム部材を用いることによって振動系の固有振動数を変更してもよい。

以上、本発明の第１〜第５の実施形態について説明した。

なお、第２の実施形態で示した発電装置６０、７６では、これまで説明したように、２つの固有振動数（１次固有振動数と２次固有振動数）を生じさせることが可能であるが、この特性を利用した発電装置の設計方法としては、発電装置の２次固有振動数を床スラブ１２から発生する所定の振動数とする方法が好ましい。

例えば、第２の実施形態で示した発電装置６０において、図１８（ａ）に示すように、２つの固有振動数（４．８Ｈｚと５．３Ｈｚ）を有する場合、これらの固有振動数で第１部材としての磁石３８の振動増幅倍率は大きくなる。

このとき、第１部材としての磁石３８と、第２部材としてのコイル４０との位相差は、図１８（ｂ）のようになる。すなわち、１次固有振動数（＝４．８Ｈｚ）よりも小さい振動数での位相差は０度となり、２次固有振動数（＝５．３Ｈｚ）よりも大きい振動数での位相差は１８０度となる。

図１９（ａ）に示すように、振動数が４．８Ｈｚよりも小さいとき（位相差が０度のとき）に磁石３８の振幅Ｗ_１がコイル４０の振幅Ｗ_２の５倍になっていると仮定すると、図１９（ｂ）に示すように、振動数が５．３Ｈｚよりも大きいときに位相差は１８０度となる。

これにより、振動数が４．８Ｈｚよりも小さいときの磁石３８とコイル４０との相対移動量がＷ_１−Ｗ_２（＝振幅Ｗ_２の４倍）となるのに対して、振動数が５．３Ｈｚよりも大きいときの磁石３８とコイル４０との相対移動量はＷ_１＋Ｗ_２（＝振幅Ｗ_２の６倍）となるので、磁石３８とコイル４０との相対移動量を大きくすることができる。

よって、発電装置の２次固有振動数が、床スラブ１２から発生する所定の振動数となるように発電装置の設計を行えば、床スラブ１２から発生する振動の振動数が２次固有振動数（所定の振動数）よりも小さい場合、１次固有振動数と２次固有振動数との間の振動数において、床スラブ１２の振動に対する磁石３８の振動の増幅倍率は大きくなる。

また、床スラブ１２から発生する振動の振動数が２次固有振動数（所定の振動数）よりも大きい場合、磁石３８とコイル４０との振動波形の位相差は１８０度となる。すなわち、磁石３８とコイル４０との相対移動量は大きくなる。
これらにより、床スラブ１２から発生する振動数が、所定の振動数と異なる場合においても、発電量の低下を抑えることができる。

また、第１〜第５の実施形態では、第１部材を磁石３８とし、第２部材をコイル４０として、磁石３８とコイル４０との相対移動によって電磁誘導に基づく電力を発電する発電手段１６、５８、８０、９２の例を示したが、発電手段は、第１部材と第２部材との相対移動によって電力を発生するものであればよい。
例えば、コイルから離した位置でコイル面に対向するように磁石を配置し、コイル面と平行に磁石を移動させるようにしてもよい。また、コイルに対する磁石の離間と接近とを繰り返すようにしてもよい。これらの方法によって磁石とコイルとを相対移動させても、電磁誘導に基づく電力を発生させることができる。

また、例えば、図２０（ａ）、（ｂ）、及び図２１に示すような、圧電効果に基づく電力を発電する発電手段１３８、１４８、１６０としてもよいし、図２２に示すような、静電誘導に基づく電力を発電する発電手段１７２としてもよい。また、人工筋肉を動かすことによって生じる電力を利用する発電手段としてもよい。

図２０（ａ）に示す発電装置１３６は、第１の実施形態の発電装置１８の錘２２の上に発電手段１３８を設置したものである。発電手段１３８は、圧電素子１４０と錘１４２とによって構成されている。圧電素子１４０は錘２２の上面に固定され、この圧電素子１４０の上に錘１４２が固定されている。

床スラブ１２に上下方向の振動が発生すると、錘２２も上下方向に振動する。そして、この振動が圧電素子１４０を介して錘１４２に伝わり錘１４２も上下方向に振動する。このとき、圧電素子１４０には圧縮応力と引張応力とが繰り返し作用し、これによって圧電素子１４０の上下に設けられた電極１４４Ａ、１４４Ｂから電力を発生させることができる。
この場合、圧電素子１４０の下端部が第１部材となり、錘１４２が第２部材となる。

図２０（ｂ）に示す発電装置１４６は、第１の実施形態の発電装置１８の錘２２の上に発電手段１４８を設置したものである。発電手段１４８は、圧電素子１５０、錘１５２、及び支柱１５４によって構成されている。支柱１５４は、錘２２の上面に固定されて略鉛直に立っており、この支柱１５４の上端部付近から圧電素子１５０を介して錘１５２が左右に張り出すように設けられている。

床スラブ１２に上下方向の振動が発生すると、錘２２も上下方向に振動する。そして、この振動が支柱１５４及び圧電素子１５０を介して錘１５２に伝わり錘１５２も上下方向に振動する。このとき、圧電素子１５０には、せん断応力が繰り返し作用し、これによって圧電素子１５０の左右に設けられた電極１５６Ａ、１５６Ｂから電力を発生させることができる。
この場合、支柱１５４が第１部材となり、錘１５２が第２部材となる。

図２１に示す発電装置１５８は、第１の実施形態の発電装置１８の錘２２の上の四隅に４つの発電手段１６０を設置したものである。発電手段１６０は、圧電素子１６２Ａ、１６２Ｂと電極１６４Ａ、１６４Ｂとが交互に積層された板状の圧電部材１６２、及び錘１６６によって構成されている。圧電部材１６２は、錘２２の上面の四隅から錘２２の外側に張り出すように、一端部がボルト１６８によって錘２２に固定されている。また、圧電部材１６２の他端部の下面には錘１６６が固定されている。

床スラブ１２に上下方向の振動が発生すると、錘２２も上下方向に振動する。そして、この振動が圧電部材１６２を介して錘１６６に伝わり錘１６６も上下方向に振動する。このとき、圧電素子１６２Ａ、１６２Ｂには曲げ応力が繰り返し作用し、これによって圧電部材１６２に設けられた電極１６４Ａ、１６４Ｂから電力を発生させることができる。
この場合、圧電部材１６２の一端部が第１部材となり、錘１６６が第２部材となる。

図２２の発電装置１７０の発電手段１７２は、静電式の発電機であり、２つの平面状の基盤１７４、１７６が互いに向かい合った構造となっている。この場合、基盤１７４が第１部材となり、基盤１７６が第２部材となる。

基盤１７４は、第１の実施形態の発電装置１８の錘２２の上に下端部が固定され、基盤１７６は、床パネル１０の下面に上端部が固定されている。基盤１７４には、電荷を半永久的に帯びたエレクトレット１７８が櫛状に配置されている。基盤１７６には、エレクトレット１７８に対向する対向電極１８０が櫛状に配置されている。
これにより、エレクトレット１７８と対向電極１８０とが相対移動することによって起電力が生じ、対向電極１８０から電力が発生する。

このようにして、発電装置１３６、１４６、１５８、１７０では、振動する床スラブ１２の振動エネルギーを発電手段１３８、１４８、１６０、１７２により電気エネルギーに変換して電力を発生させることができる。

ここで、発電手段１３８、１４８、１６０、１７２により電力を発生させるときに、第１部材（発電手段１３８の圧電素子１４０の下端部、発電手段１４８の支柱１５４、発電手段１６０の圧電部材１６２の一端部、発電手段１７２の基盤１７４）の振動を抑える抵抗力が第２部材（発電手段１３８の錘１４２、発電手段１４８の錘１５２、発電手段１６０の錘１６６、発電手段１７２の基盤１７６）から第１部材へ作用する場合、第１部材の振動の振幅は小さくなってしまう。

これに対して、発電装置１３６、１４６、１５８、１７０では、第１部材を錘２２に固定しているので、錘２２の重量により第１部材の慣性力が大きくなり、これによって第２部材から第１部材へ作用する抵抗力による振動抑制効果を低減することができる。

すなわち、床スラブ１２の振動に対する第１部材の振動の増幅倍率の低下を低減することができ、第１部材を効果的に振動させることができる。
よって、床スラブ１２に発生する振動エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換することができ、大きな電力を発生させることができる。

また、第１〜第５の実施形態では、支持部材としてコイルばね２０やゴム部材１１８を用いた例を示したが、錘を揺動可能に支持したり、吊り下げたりできる部材であればよい。例えば、発泡ウレタンによって支持部材を形成してもよい。

また、第１〜第５の実施形態では、振動体を床スラブ１２としたが、振動するさまざまな部材を振動体としてもよい。例えば、建築物に設けられている天井ボード、階段、空調ダクト、二重床を構成する床パネル等を振動体としてもよい。第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２を建築物等の構造物に設けるようにすれば、この構造物において、振動体に発生する振動エネルギーを効果的に変換した電気エネルギーを利用することができる。

また、例えば、走行する自動車や列車の車体、設備機器の架台、歩道橋、道路等を振動体とし、これらに第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２を設けてもよい。

また、例えば、躯体壁、仕上げ壁材、水道管、照明用ポールの先端部、犬や猫などのペットの首輪等を振動体としてもよいし、自動車、列車、建設重機や船舶などの乗り物、連絡橋や高架橋などの橋、ラジオや懐中電灯などの防災グッズ、ポンプや送風機などの設備機器、エレベータ、エスカレータ、加工機械、人、鞄等の振動する部位に第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２を設けてもよい。

また、振動体に伝達される振動としては、例えば、乗り物の走行などにより発生する交通振動、設備機器の稼働などにより発生する機械振動、日常的に建築物に作用する風荷重により発生する風振動などの環境振動等が挙げられる。また、水や空気などの流体、波、地下鉄の固体音等を振動体に振動を生じさせる振動源としてもよい。

図２９の断面図には、床スラブ１２の上面に発電装置６００が設置されている例が示されている。発電装置６００は、床スラブ１２の上面と二重床を構成する床パネル６０２の下面との間に形成される床下空間６０４に配置されている。

図３０の斜視図に示すように、発電装置６００は、振動増幅構造６０６と発電手段６１２とを有している。振動増幅機構６０６は、振動増幅ユニット６０８、６１０によって構成されている。

振動増幅ユニット６０８は、床スラブ１２の上面に設置されるベースプレート６１４の上面に取り付けられた支持部材としての４つのコイルばね６１６と、積層された複数の板材からなる錘６１８とによって構成されている。
錘６１８は、コイルばね６１６にコーナー部付近を支持されている揺動部材６２０に設けられた凹部６２２に配置されている。

振動増幅ユニット６１０は、揺動部材６２０の中央部に固定されるベースプレート６２４の上面に取り付けられた支持部材としての４つのコイルばね６２６と、板状の錘６２８とによって構成されている。錘６２８は、コイルばね６２６にコーナー部付近を支持されている。

錘６２８の中央部に形成された貫通孔６３０の内壁には、第１部材としてのコイル６３２が固定されており、ベースプレート６２４に立設された第２部材としての磁石６３４がコイル６３２に挿入されている。この状態で、コイル６３２に対して磁石６３４が相対移動可能になっている。すなわち、コイル６３２と磁石６３４とによって発電手段６１２が構成されている。

また、発電手段６１２は、少なくとも一部がコイルばね６１６の支持高さ以下に位置するように配置されている。なお、コイルばね６１６の支持高さとは、振動体としての床スラブ１２に振動が発生していないときのコイルばね６１６の伸縮方向の高さを意味する。

よって、発電装置６００は、床スラブ１２に振動が発生したときに、コイル６３２と磁石６３４とが相対移動し、電力を発生させることができる。
また、発電手段６１２の少なくとも一部がコイルばね６１６の支持高さ以下に位置するように配置されているので、発電装置６００の装置高さを低く抑えることができる。

図３１、３２には、図３０の発電装置６００と同様に、装置高さを低く抑えることができる発電装置６３６、６７２が示されている。

図３１の正面図に示すように、発電装置６３６は、振動増幅構造６３８と発電手段６４４とを有している。振動増幅機構６３８は、振動増幅ユニット６４０、６４２によって構成されている。

振動増幅ユニット６４０は、床スラブ１２の上面に設置されるベースプレート６４６の上面に取り付けられた支持部材としての４つのコイルばね６４８と、コイルばね６４８に支持された板状の台座６５０の下面に固定された板状の錘６５２とによって構成されている。
振動増幅ユニット６４２は、支持部材としてのリンク部材６５４と、板状の錘６５６とによって構成されている。

ベースプレート６４６の上面にはガイド部材６５８が固定され、このガイド部材６５８により、板状の移動部材６６０がベースプレート６４６に対して略水平方向（矢印６６２）に移動可能に支持されている。移動部材６６０の上面には錘６５６が固定されている。

移動部材６６０の左端部と、リンク部材６５４の下端部とは、ピン６６４により回転可能に連結されている。リンク部材６５４は、略水平方向（矢印６６２）に対して所定の傾斜角θ（例えば、θ＝６０度）で傾斜し、上端部がピン６６６によって台座６５０の下面に回転可能に連結されている。
そして、このリンク部材６５４のリンク機構によって、台座６５０の上下方向の往復運動が、移動部材６６０の略水平方向（矢印６６２）の往復運動に変換される。

移動部材６６０の下面には、第１部材としてのエレクトレット６６８が固定され、ベースプレート６４６の上面には、エレクトレット６６８と対向する第２部材としての対向電極６７０が固定されている。すなわち、エレクトレット６６８と、対向電極６７０とによって、発電手段６４４が構成されている。

よって、発電装置６３６は、床スラブ１２に振動が発生したときに、エレクトレット６６８と対向電極６７０とが相対移動し、静電誘導の原理により対向電極６７０に電力を発生させることができる。

また、発電装置６３６では、リンク部材６５４のリンク機構により移動部材６６０が略水平方向（矢印６６２）に移動する。すなわち、移動部材６６０に固定された第１部材としてのエレクトレット６６８は、発電装置６３６の高さ方向へ移動しないので、発電装置６３６の装置高さを低くすることができる。

図３２の断面図に示すように、発電装置６７２は、振動増幅構造６７４と発電手段６８０とを有している。振動増幅機構６７４は、振動増幅ユニット６７６、６７８によって構成されている。

振動増幅ユニット６７６は、床スラブ１２の上面に設置されるベースプレート６８２の上面に取り付けられた支持部材としての４つのコイルばね６８４と、コイルばね６８４に支持された板状の台座６８６の下面に固定された円板状の錘６８８とによって構成されている。
振動増幅ユニット６７８は、支持部材としての雄ネジ部材６９０と、円環状の錘６９２とによって構成されている。

錘６９２は、円板状の回転部材６９４の外周に固定されている。また、錘６９２の外周に内側リング６９６Ａが設けられ、ベースプレート６８２の上面に設置された円筒部材６９８の内壁上端部に外側リング６９６Ｂが設けられたボールベアリング６９６をガイドにして、錘６９２は、回転部材６９４の中心軸に対して回転可能に設けられている。

回転部材６９４の中央部に形成された貫通孔の内壁には雌ネジ７００が形成され、台座６８６の下面に上端部が固定された雄ネジ部材６９０が雌ネジ７００に捻じ込まれている。これによって、台座６８６の上下方向の往復運動が、回転部材６９４に固定された錘６９２の回転往復運動に変換される。

錘６９２の下面には、第１部材としての磁石７０２が固定され、ベースプレート６８２の上面に設置された円筒状の台部材７０４の上面には、第２部材としてのコイル７０６が設けられている。磁石７０２は、錘６９２の周方向に対して等間隔に配置され、コイル７０６は、台部材７０４の周方向に対して等間隔に配置されている。

よって、発電装置６７２は、床スラブ１２に振動が発生したときに、磁石７０２とコイル７０６とが相対移動し、電力を発生させることができる。
また、発電装置６７２では、雌ネジ７００に捩じ込まれ台座６８６と連動する雄ネジ部材６９０により、錘６９２が回転部材６９４の中心軸に対して回転する。すなわち、錘６９２に固定された第１部材としての磁石７０２は、発電装置６７２の高さ方向へ移動しないので、発電装置６７２の装置高さを低くすることができる。

図２９〜３２で示した発電装置６００、６３６、６７２は、振動体としての床パネル６０２（図２９を参照のこと）の下面や上面に設置してもよいし、図３３の断面図に示すように、天井ボード７０８の上面に設置してもよいし、天井ボード７０８の下面に設置してもよい。
床スラブの上方で人が頻繁に動くフィットネス・スタジオやライブ・ハウスの床スラブ、床パネルや天井ボードにこれらの発電装置を設置するのが効果的である。

図３４〜３６には、階段７１２に発電装置７６（図１０を参照のこと）が設置されている例が示されている。発電装置７６は、筐体７１０の中に設けられている。

図３４の斜視図に示す筐体７１０は、階段７１２の段板７１６の下面に設置されている。すなわち、段板７１６を振動体としている。人が階段７１２を昇降することによって段板７１６が振動する場合、一次モードの振動においては、段板７１６の長手方向中央部で振幅が最大になるので、筐体７１０は、段板７１６の長手方向中央部に配置するのが好ましい。

図３５の斜視図に示す筐体７１０は、角パイプによって形成されたささら桁７１４の内部に設置されている。
図３６の斜視図に示す筐体７１０は、Ｉ形鋼によって形成されたささら桁７１８のウエブ側面に設置されている。
図３５、３６の場合には、人が階段７１２を昇降することによって段板７１６に発生した振動は、ささら桁７１４、７１８を介して発電装置７６に伝達される。このように、ささら桁に発電装置を設置すれば、発電装置の設置により階段のデザイン性が損なわれることを防ぐことができる。

図３７〜３９には、ダクト７２２に発電装置７６、１０４（図１０、図１２（ｂ）を参照のこと）が設置されている例が示されている。発電装置７６、１０４は、筐体７１０、７２０の中に設けられている。

図３７の立面図に示すように、筐体７１０は、ダクト７２２の上面を構成するパネル７２４Ａの上面に設置されている。ダクト７２２内を流れる空気により加振されたり、又は空調ファン等の機械振動が伝達されたりして、ダクト７２２が振動する場合、一次モードの振動においては、吊り部材７２６によって支持された位置を支点とするダクト７２２のスパン中央部で振幅が最大になるので、筐体７１０は、ダクト７２２のスパン中央部に配置するのが好ましく、剛性の小さいパネル７２４Ａの中央部に配置するのがより好ましい。

筐体７１０は、図３８の斜視図に示す板状の蓋部材７３０の上面に設置してもよい。蓋部材７３０は、パネル７２４Ａの中央部に形成された矩形の開口部７２８を塞ぐように配置されている。また、開口部７２８と蓋部材７３０の外周との間の隙間にはゴム製の枠部材７３２が設けられている。

このような構成により、ダクト７２２に振動が発生したときに、蓋部材７３０の振動はパネル７２４Ａの振動よりも大きくなる。すなわち、ダクト７２２に発生した振動が増幅される。これにより、発電装置７６の発電効率を向上させることができる。

図３９の斜視図に示すように、ダクト７２２内には、円柱部材７３４が配置されている。円柱部材７３４の上端部は、パネル７２４Ａに形成された貫通孔７３６を貫通し、ダクト７２２の外部に突出している。そして、円柱部材７３４の上端部に筐体７２０が固定されている。

円柱部材７３４の下端面と、ダクト７２２の下面を形成するパネル７２４Ｂの上面との間には隙間が形成されている。また、円柱部材７３４は、円柱部材７３４と貫通孔７３６との間の隙間に設けられたゴム製のリング部材７３８によって、貫通孔７３６に揺動可能に固定されている。

発電装置１０４は、ダクト７２２内において空気が流れる方向（矢印７４０）と直交する水平方向（矢印７４２）の振動に対して発電するように筐体７２０内に設置する。すなわち、図１２（ｂ）の板材９６の材軸方向が略鉛直になるように、筐体７２０の内壁に発電装置１０４を設置すればよい。

このような構成により、ダクト７２２内を流れる空気が円柱部材７３４に当たると円柱部材７３４の下流側にカルマン渦が発生し、このカルマン渦に起因した渦励振動が円柱部材７３４の下端部に生じる（矢印７４４）。この渦励振動の方向は、ダクト７２２内において空気が流れる方向と直交する水平方向（矢印７４２）となるので、この渦励振動に伴って円柱部材７３４の上端部も同じ方向へ揺動する（矢印７４６）。これによって、発電装置１０４により発電することができる。

図４０、４１には、振動体としてのダクト７２２を吊り支持する吊り部材７５０に発電装置７４８が設けられている例が示されている。

図４０の断面図、及び図４１の断面図に示すように、発電装置７４８の装置本体７５４は、角柱状に形成されており、コイルばね７５２を介して装置本体７５４の上部に下端部が連結された棒部材７５６によって、支持体としての床スラブ１０５０に揺動可能に支持されている。
また、コイルばね７５２を介して装置本体７５４の下部に上端部が連結された棒部材７５８によって、装置本体７５４にダクト７２２が揺動可能に支持されている。

装置本体７５４の内壁には、第２錘としての板状の錘７６０が固定されている。そして、錘７６０の上面に設置されたコイルばね７６２に第１錘としての円板状の錘７６４が支持されている。すなわち、錘７６４は、装置本体７５４に上下移動可能に設けられている。

錘７６４の上面には、第１部材としての円柱状の磁石７６６が固定され、磁石７６６の上方にはコイル７６８が配置されている。コイル７６８は、装置本体７５４の内壁に固定されている。
磁石７６６は、コイル７６８に対して上下方向に相対移動可能となっており、磁石７６６が上方へ移動したときに、磁石７６６はコイル７６８内へ挿入される。すなわち、磁石７６６と、コイル７６８とによって、発電手段７７０が構成されている。

よって、ダクト７２２に振動が発生したときに、この振動が装置本体７５４を介して磁石７６６に伝達される。これにより、磁石７６６が振動し、磁石７６６に対してコイル７６８が相対移動するので、電力が発生する。
また、発電装置７４８は、吊り部材に設けられているので、振動体に発電装置を設置することなく、この振動体から発生する振動を利用して発電ができる。

図４２の立面図に示すように、発電装置７４８は、ダクト以外の振動体を吊り支持する吊り部材に設けてもよい。図４２には、階段７７２を梁（不図示）に吊り支持する吊り部材７５０に、発電装置７４８が設けられている例が示されている。

図４３、４４には、支持体としての床スラブ１０５０上に振動体としてのダクト７２２を支持する架台７７４に、発電装置７７６が設けられている例が示されている。

図４３の断面図、及び図４４の断面図に示すように、ダクト７２２は、床スラブ１０５０上に設置された架台７７４に略水平に載置されている。架台７７４の脚部７７８の下端部には棒部材７８０の上端部が固定されている。

棒部材７８０の下端部には、発電装置７７６が設けられている。発電装置７７６は、円柱状の装置本体７８２、第１錘としての円板状の錘７８４、及び発電手段７７０によって構成されている。

装置本体７８２の下面には、第２錘としての円板状の錘７８６が固定されている。錘７８６の下面には円板状のゴム部材７８８が固定されている。すなわち、装置本体７８２は、ゴム部材７８８を介して床スラブ１０５０上に支持されている。

装置本体７８２の上面には円板状のゴム部材７９０が固定され、ゴム部材７９０の上面には接続部材７９２が固定されている。そして、接続部材７９２に棒部材７８０の下端部が固定されている。このような構成により、装置本体７８２は、ダクト７２２を揺動可能に支持している。

装置本体７８２の内部には、発電手段７７０が設けられている。発電手段７７０の磁石７６６は、装置本体７８２の底面上に設置されたコイルばね７６２に支持された錘７８４の上面に固定されている。すなわち、錘７８４及び磁石７６６は、装置本体７８２に上下移動可能に設けられている。

このように、発電装置７７６の構成は、図４１で示した発電装置７４８の構成を上下反対にしたものである。
すなわち、発電装置７４８の構成は、振動体（ダクト７２２）、弾性体（コイルばね７５２）、装置本体７５４、弾性体（コイルばね７５２）、支持体（床スラブ１０５０）の順に下方から上方へ振動が伝達される構成であるのに対して、発電装置７７６の構成は、振動体（ダクト７２２）、弾性体（ゴム部材７９０）、装置本体７８２、弾性体（ゴム部材７８８）、支持体（床スラブ１０５０）の順に上方から下方へ振動が伝達される構成となっている。
よって、発電装置７７６は、発電装置７４８とほぼ同様の効果を得ることができる。

図４５の立面図に示すように、発電装置７７６は、ダクト以外の振動体を床スラブ上に支持する脚部材に設けてもよい。図４５には、二重床を構成する床パネル６０２を床スラブ１０５０上に支持する脚部材としての棒部材７８０に、発電装置７７６が設けられている例が示されている。

ダクトや配管を振動体とする場合、振動源となる送風機やポンプ等の羽根車の回転数に起因する振動数成分に加え、ダクトや配管の支点間ピッチや形状等に起因する固有振動数成分などの様々な卓越振動数が振動体に発生するが、図３７〜４５で示した発電装置７６、１０４、７４８、７７６は、卓越振動数が幅広く分布する振動体に対して効率よく電力を発生させることができる。

図４６、４７には、送風機、ポンプ、チラー、発電機等の設備機器７９４が載置される防振台７９６に発電装置７６（図１０を参照のこと）が設けられている例が示されている。発電装置７６は、筐体７９８の中に設けられている。

図４６の斜視図に示す筐体７９８は、防振台７９６のフレーム部８００Ａ、８００Ｂ間に架設された振動体としての板部材８０２Ａ〜８０２Ｃの下面に設置されている。また、筐体７９８は、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃのスパン中央部（長手方向中央部）に配置されている。

よって、設備機器７９４の稼働によってフレーム部８００Ａ、８００Ｂ及び板部材８０２Ａ〜８０２Ｃが振動したときに、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃの振動が発電装置７６に伝達され、電力が発生する。
また、一次モードの振動においては、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃのスパン中央部で振幅が最大になるので、筐体７９８を板部材８０２Ａ〜８０２Ｃのスパン中央部に配置することにより、発電装置７６から効率よく電力を発生させることができる。

また、図４６に示すように、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃの幅や厚さを異ならせることにより（図４６には、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃの順に幅を大きくしている例が示されている）、板部材８０２Ａ〜８０２Ｃの固有振動数をそれぞれ異ならせることができる。
これにより、設備機器７９４から発生する振動の卓越振動数が幅広く分布する場合においても効率よく電力を発生させることができる。

図４７の斜視図に示す筐体７９８は、防振台７９６のフレーム部８００Ａから張り出して設けられた振動体としての板部材８０４Ａ〜８０４Ｃの先端部下面に設置されている。この場合には、板部材８０４Ａ〜８０４Ｃの長手方向の長さや厚さを異ならせることにより（図４７には、板部材８０４Ａ〜８０４Ｃの順に長さを小さくしている例が示されている）、板部材８０４Ａ〜８０４Ｃの固有振動数をそれぞれ異ならせることができる。

図４８には、重機８０８に発電装置７６（図１０を参照のこと）が設けられている例が示されている。発電装置７６は、筐体８０６の中に設けられている。
図４８に示すように、重機８０８は、コンクリートガラや石等の破砕対象物８１０をクラッシャー８１２によって細かく破砕し、コンクリートの再生骨材や埋め戻し材等の破砕物８１４を製造する機械である。破砕された破砕物８１４は、アーム８１６に設けられたベルトコンベヤ８１８によって、アーム８１６の先端部から排出される。

筐体８０６は、クラッシャー８１２付近とアーム８１６先端部付近に設置されている。よって、重機８０８の稼働によって、クラッシャー８１２及びアーム８１６先端部に振動が発生し、この振動を利用して発電装置７６により電力を発生させることができる。

一般に、建設機械等の重機から発生する振動は大きいので、この振動が地盤等を伝播し、工事振動として近隣に迷惑をかけることが懸念される。また、重機のオペレータもこの振動を受けるので長時間の運転は好ましくない。
これに対して、図４８に示すように、重機に発電装置を設ければ、振動エネルギーが電気エネルギーに変換されるので、重機から発生する振動を低減することができる。
なお、バックホーや振動ローラ等の重機に発電装置を設けてもよい。

また、第１〜第５の実施形態では、床スラブ１２に発生する上下方向の振動の振動エネルギーを発電手段１６、５８、８０、９２により電気エネルギーに変換する例を示したが、第１〜第５の実施形態を応用して、床スラブ１２に発生する水平方向の振動の振動エネルギーを発電手段により電気エネルギーに変換してもよい。
例えば、図２３（ａ）及び図２４（ａ）に示すような、発電装置１８２、１９２としてもよい。

図２３（ａ）に示すように、発電装置１８２の振動増幅構造１８６は、支持部材としての吊り部材１８４と錘２２とを備えている。錘２２は、振動体としての床スラブ１２の２点から吊り部材１８４によって揺動可能に吊り下げられ、これによって振動増幅構造１８６が平行振り子を構成している。

錘２２の下面には、第１部材としての棒状の磁石１８８の両端が固定されている。磁石１８８の周壁面と錘２２の下面との間には隙間が形成されており、これにより、天井ボード２２０の上面に設けられた第２部材としてのコイル４０内に磁石１８８が挿入された状態で、磁石１８８に対してコイル４０が相対移動できる。すなわち、磁石１８８とコイル４０とによって、発電手段１９０が構成されている。

よって、床スラブ１２に水平方向の振動が発生したときに、この振動が吊り部材１８４を介して錘２２に伝達され、錘２２が左右に揺れる（図２３（ｂ）を参照のこと）。そして、この揺れを繰り返すことによって磁石１８８に対するコイル４０の相対移動が繰り返され、コイル４０から電力を発生させることができる。

図２４（ａ）に示すように、発電装置１９２の振動増幅構造１９４は、支持部材としての積層ゴム１９６と錘２２とを備えている。錘２２は、振動体としての床スラブ１２の上に積層ゴム１９６によって揺動可能に支持されている。

錘２２の上面には、第１部材としての棒状の磁石１８８の両端が固定されている。磁石１８８の周壁面と錘２２の上面との間には隙間が形成されており、これにより、床パネル１０の下面に設けられた第２部材としてのコイル４０内に磁石１８８が挿入された状態で、磁石１８８に対してコイル４０が相対移動できる。すなわち、磁石１８８とコイル４０とによって、発電手段１９０が構成されている。

よって、床スラブ１２に水平方向の振動が発生したときに、この振動が積層ゴム１９６を介して錘２２に伝達され、錘２２が左右に揺れる（図２４（ｂ）を参照のこと）。そして、この揺れを繰り返すことによって磁石１８８に対するコイル４０の相対移動が繰り返され、コイル４０から電力を発生させることができる。

また、第４の実施形態では、第２の実施形態で示した発電装置７６（図１０を参照のこと）を横に並べて発電システム１１２を構成した例を示したが、第１〜第３、及び第５の実施形態で示した、発電装置１８、６０、８８、１０４、１０６、１１６を横に並べて発電システムを構成してもよい。

また、第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２の錘２２、６２、９４を二次電池とし、発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２によって発生させた電力をこの二次電池に蓄えるようにしてもよい。また、この二次電池を着脱式にして、発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２を充電器として用いてもよい。

また、第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２は、さまざまな電源として用いることができる。例えば、室内の空調や照明をコントロールするための温度センサ、湿度センサ、照度センサ、人感センサ等のセンサ電源として用いてもよいし、建物内の通路等に設けられる非常用の誘導灯の電源としてもよい。

また、例えば、野菜、魚、肉などの食料品が納められた物流荷物の中に入れられて、輸送中の温度履歴を記録するトレーサビリティの電源として用いてもよい。物流荷物は、トラックや列車等によって運ばれる際に振動を受けるので、この振動を利用して発電を行うことができる。

図４９〜５２には、タイヤ８２０のホイール８２２に取り付けられたＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）への電源として、発電装置８２６、８４６を用いた例が示されている。ＴＰＭＳとは、タイヤの空気圧と温度をタイヤ内部に設けられたセンサで計測し、その情報を送信してドライバーに知らせる装置である。ＴＰＭＳの内部に設けられた電池を電源とするものが一般的であるが、発電装置８２６、８４６を用いることによって電池交換を不要にすることができる。

図４９の斜視図に示すように、ＴＰＭＳ８２４は、ホイール８２２から張り出すように設けられ、タイヤ８２０内の空間に配置されている。そして、ＴＰＭＳ８２４の先端部に発電装置８２６が固定されている。すなわち、発電装置８２６は、ＴＰＭＳ８２４をアームとし、このアームの先端に設けられているので、より効果的に発電装置８２６を振動させることができる。

図４９のＡ−Ａ断面図である図５０に示すように、発電装置８２６は、筐体８２８内壁の上下面に設置された支持部材としてのコイルばね８３０と、このコイルばね８３０により上下に支持された板状の錘８３２と、発電手段８３８とによって構成されている。

発電手段８３８は、錘８３２に形成された貫通孔８３４を貫通し上下端部が筐体８２８内壁の上下面に固定された第２部材としての棒状の磁石８３６と、錘８３２の上面に固定され磁石８３６が挿入された第１部材としてのコイル８４０とによって構成されている。磁石８３６は、錘８３２に対して上下方向に相対移動可能に設けられており、これによってコイル８４０と磁石８３６とは上下方向に相対移動する。

よって、タイヤ８２０が路面上を走行することによって、タイヤ８２０の直径方向（矢印８４２）に振動が発生したときに、この振動が発電装置８２６に伝達され、電力を発生させることができる。
なお、図５０に示した発電装置８２６を略９０度回転された状態でＴＰＭＳ８２４の先端部に固定すれば、タイヤの外周に対する接線方向（矢印８４４）に振動が発生したときに発電装置８２６によって電力を発生させることができる。また、発電装置８２６は、ホイール８２２の内側や外側に直接固定するようにしてもよい。

図５１の側断面図では、ＴＰＭＳ８２４の電源となる発電装置８４６が、ホイール８２２のホイールキヤップ８４８に設けられている。
図５１のＢ−Ｂ矢視図である図５２に示すように、発電装置８４６は、ホイールキャップ８４８の内側の面に設けられた円筒部材８５０の内壁に複数設置された支持部材としてのコイルばね８５２と、複数のコイルばね８５２によって円筒部材８５０の中央部で支持される円板状の錘８５４と、発電手段８５６とによって構成されている。

発電手段８５６は、ホイールキャップ８４８の内側の面と対向するように錘８５４に固定された第１部材としての円板状の磁石８５８と、ホイールキャップ８４８の内側の面に設置された第２部材としてのコイル８６０とによって構成されている。

よって、タイヤ８２０が路面上を走行することによって、タイヤ８２０の直径方向に振動が発生したときに、この振動が錘８５４に伝達され、この錘８５４と一体となった磁石８５８がコイル８６０に対して相対移動するので、発電装置８４６により電力を発生させることができる。

第１〜第５の実施形態で示した発電装置１８、６０、７６、８８、１０４、１０６、１１６や発電システム１１２自体をセンサとして用いてもよい。例えば、倉庫に保管されている物品に発電装置を設け、盗難等により物品が運び出された際の物品に生じる振動により発電して、警報を鳴らしたり、信号を発信するようにしたりしてもよい。
また、室内の入り口の床に発電装置を設置し、人の歩行による床の振動により発電して、この発電の時刻や回数を記録して入出管理を行うようにしてもよい。
また、ポンプ等の設備機器に発電装置を設置し、発電量をポンプの稼働時間と関連付けて、設備機器のメンテナンスのタイミングを予測するようにしてもよい。

また、例えば、図５３（ａ）、（ｂ）の正面図に示すように、建物の基礎構造物８６２と上部構造物８６４との間の基礎免震層８６６に設けられ、基礎構造物８６２と上部構造物８６４との相対移動を拘束する剛性付与部材としてのストッパーピン８６８の拘束状態を解放するトリガーとして発電装置１０４を用いてもよい。
発電装置１０４は、筐体８７０の中に設けられている。この場合、図１２（ｂ）で示した板材９６の材軸方向が略鉛直になるように、筐体８７０の内壁に発電装置１０４を設置すればよい。

図５３（ａ）に示すように、ストッパーピン８６８は、上部構造物８６４の下面に設けられた上部構造体８７２の下部材８７４に形成された貫通孔８７６と、基礎構造物８６２の上面に設けられた下部構造体８７８の上部材８８０に形成された貫通孔８８２とを貫通し、この状態で基礎構造物８６２と上部構造物８６４との相対移動を拘束している。

ストッパーピン８６８の上端部に設けられた連結部材８８４と、この連結部材８８４を左右に挟むように下部材８７４の上面に固定された保持部材８８６、８８８とには、連通する貫通孔８９０、８９２、８９４が形成されている。そして、貫通孔８９４、８９０、８９２に連結ピン８９６を貫通させることにより、ストッパーピン８６８が保持されて図５３（ａ）の状態を維持する。

連結ピン８９６の右端部にはワイヤー８９８がつながれており、このワイヤー８９８は、ソレノイド９００のコイルに電流が流れたときに、ソレノイド９００によって右方向に引っ張られる。
筐体８７０は、上部構造物８６４の下面に固定され、発電装置１０４により発生した電気はケーブル９０２を介してソレノイド９００のコイルを流れる。

よって、上部構造物８６４に風荷重が作用した場合、ストッパーピン８６８によって基礎構造物８６２と上部構造物８６４との相対移動は拘束される。これにより、基礎免震層８６６に水平剛性が付与されて、上部構造物８６４に生じる風揺れを低減することができる。

また、図５３（ｂ）に示すように、地震等により上部構造物８６４が横方向に揺れた場合、発電装置１０４によって発生した電気はソレノイド９００のコイルを流れる。これにより、ワイヤー８９８が右方向に引っ張られる（矢印９０４）と共に連結ピン８９６が右方向に移動して、貫通孔８９０から抜ける。よって、連結ピン８９６によるストッパーピン８６８の保持状態が解除され、ストッパーピン８６８が下方へ落下する。これにより、上部構造物８６４と下部構造物８６２との相対移動の拘束が解除されて、基礎免震層８６６が免震機能を発揮する。

また、発電装置により発生させた電力を電気防食技術に利用してもよい。水中、地中、コンクリート中に埋設された鉄などの金属は、長時間放置されることにより錆の発生が進行する。これに対して、この金属に電流を流すことにより、錆の発生を防ぐことができる。

図５４には、列車９０６が走行するレール９０８の枕木９１０に発電装置７６を設置した例が示されている。列車９０６の走行による振動により発電装置７６から電力を発生させて地中９１２に埋設された配管（鋼管）９１４に電流を流す。これにより、配管９１４に生じる錆を防ぐことができる。発電装置７６は、筐体９１６の中に設けられている。

図５５には、給水管や配水管等の住宅の設備配管（鋼管）９２０に発電装置７６を設置し、水の流れによる振動により発電装置７６から電力を発生させて設備配管９２０に電流を流し、設備配管９２０に生じる錆を防ぐ方法の例が示されている。発電装置７６は、筐体９１８の中に設けられている。

また、第１及び第２の実施形態では、支持部材をコイルばねとした例を示したが、図５６の正面図に示すように、コイルばね９３０の中空内部に発電手段９２８を配置するようにしてもよい。

図５６の発電装置９２４は、振動増幅機構９２６と発電手段９２８とを有している。
振動増幅機構９２６は、中空の支持部材としてのコイルばね９３０と、コイルばね９３０の上端部に設けられた円板状の錘９３２とを備えている。

発電手段９２８は、第１部材としての棒状の磁石９３４と、磁石９３４に対して相対移動可能な第２部材としてのコイル９３６とを備えている。

よって、コイルばねと発電手段とを上下方向に直列に配置する構成に比べて、磁石とコイルとの相対移動方向に対する発電装置の長さを短くできる。すなわち、発電装置の小型化を図ることができる。

また、図５７の立面図に示すように、床スラブ１２の上面に設置した発電装置９２４の上に、振動を嫌う精密機器等の機器９３８を載置すれば、床スラブ１２から機器９３８へ伝達される振動（矢印９４０）を防ぐことができる。また、発電装置９２４の上に、振動を発生する空調機器等の機器９４２を載置すれば、機器９４２から床スラブ１２へ伝達される振動（矢印９４４）を防ぐことができる。

また、第５の実施形態では、ゴム部材１１８、２１２の剛性を変えることによって振動系の固有振動数を調整する例を示したが、図５８〜６３に示す方法によって、発電装置９４６、９６８、１０００、１００８の有する振動系の固有振動数を調整するようにしてもよいし、図６４に示す方法によって、振動体（ダクト１０４０）の固有振動数を調整するようにしてもよい。

図５８に示すように、発電装置９４６は、振動増幅構造９４８と発電手段８０とを有している。
振動増幅構造９４８は、支持部材としての板材９５０と、錘９５２とを備えている。板材９５０は、弾性を有しＵの字を横にした形状となっている。また、板材９５０の下部９５０Ｂは、床スラブ１２の上面に固定されている。板材９５０の上部９５０Ａの先端部付近には、発電手段８０と錘９５２とが取り付けられている。

板材９５０の上部９５０Ａと下部９５０Ｂとの間には、支点調整部材９５４が配置されている。支点調整部材９５４の上部には、板材９５０の上部９５０Ａ下面と接触しながら転動する車輪９５６が設けられ、支点調整部材９５４の下部には、板材９５０の下部９５０Ｂ上面と接触しながら転動する車輪９５８が設けられている。

支点調整部材９５４は、板材９５０の下部９５０Ｂに固定されたアクチュエータ９６０により、略水平方向に移動させることができる。これにより、支点調整部材９５４の位置を自由に変更することができる。すなわち、支点調整部材９５４の位置を変更し、車輪９５６から板材９５０の上部９５０Ａの先端までの長さを調整してこの部分の剛性を変えることにより、振動増幅構造９４８（板材９５０と錘９５２)及び発電手段８０によって構成される振動系の固有振動数を調整することができる。
また、床スラブ１２上には、振動数検出装置９６２、アクチュエータ制御器９６４、蓄電池９６６が備えられた振動数調整装置９２２が設置されている。

よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、この振動が板材９５０を介して発電手段８０に伝達される。
また、図５９のブロック図に示すように、発電手段８０から発生した発電電圧の振動数を振動数検出装置９６２によって検出し、この検出結果に基づいてアクチュエータ制御器９６４が判断して、振動増幅構造９４８（板材９５０と錘９５２)及び発電手段８０によって構成される振動系が共振状態となるように、アクチュエータ９６０へ操作信号を送る。
なお、発電手段８０によって得られた電力を蓄電池９６６に貯めるようにしてもよい。

図６０の断面図に示すように、発電装置９６８は、床スラブ１２の上面に設置されている。発電装置９６８の装置本体９７０は、円筒状に形成されている。また、装置本体９７０の下端部には円板状の磁石９７２が設けられ、上端部には円板状の上蓋９７４が設けられている。磁石９７２の上面はＳ極になっている。

上蓋９７４の中央部には雌ネジ９７６が形成されており、この雌ネジ９７６に雄ネジ部材９７８が捩じ込まれている。雄ネジ部材９７８の下端部には、円板状の磁石９８０が固定されている。磁石９８０の下面はＮ極になっている。

磁石９７２と磁石９８０との間には、円筒状に形成された移動体９８２が配置されている。移動体９８２の下端部には円板状の磁石９８４が設けられ、移動体９８２の上端部には円板状の磁石９８６が設けられている。

磁石９８４、９８６の周囲には、円環状の錘９８８、９９０が固定されている。磁石９８４の上面はＮ極、下面はＳ極になっている。また、磁石９８６の上面はＮ極、下面はＳ極になっている。

これにより、磁石９７２と磁石９８４、及び磁石９８６と磁石９８０とは反発し合い、移動体９８２は、磁石９７２と磁石９８０との間で浮遊した状態となる。すなわち、移動体９８２は、装置本体９７０に上下移動可能に設けられている。

移動体９８２の内壁には、第１部材としてのコイル９９２が固定されている。
また、磁石９８４と磁石９８６との間には、円柱状に形成された第２部材としての磁石９９４が配置されている。磁石９９４の内部には、錘９９６が設けられている。磁石９９４の上面はＳ極、下面はＮ極になっている。

これにより、磁石９８４と磁石９９４、及び磁石９９４と磁石９８６とは反発し合い、磁石９９４は、磁石９８４と磁石９８６との間で浮遊した状態となる。すなわち、磁石９９４は、移動体９８２に上下移動可能に設けられている。

また、床スラブ１２に振動が発生していない図６０の状態において、磁石９９４はコイル９９２に挿入された位置に配置されている。すなわち、磁石９９４とコイル９９２とによって発電手段９９８を構成している。

よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、磁石９９４とコイル９９２とが相対移動し、これによって電力を発生することができる。
ここで、磁石９７２と磁石９８４、磁石９８４と磁石９９４、磁石９９４と磁石９８６、磁石９８６と磁石９８０との間のバネ定数をＫ_１〜Ｋ_４とし、距離をｄ_１〜ｄ_４とした場合、距離ｄ_１〜ｄ_４を小さくして磁力による磁石同士の反発力を大きくすれば、バネ定数Ｋ_１〜Ｋ_４は大きくなる。また、距離ｄ_１〜ｄ_４を大きくして磁力による磁石同士の反発力を小さくすれば、バネ定数Ｋ_１〜Ｋ_４は小さくなる。

よって、雄ネジ部材９７８の捩じ込み量を調整し磁石９８０の上下方向の位置を変えて距離ｄ_１及びｄ_４を変えることにより、バネ定数Ｋ_１及びＫ_４を変えることができ、これによって発電装置９６８の有する振動系の固有振動数を調整することができる。

なお、距離ｄ_２及びｄ_３を変えたい場合には、例えば、図６１（ａ）、（ｂ）の断面図に示すように、移動体９８２の側壁を蛇腹構造にすればよい。図６１（ａ）には、蛇腹（移動体９８２の側壁）が伸びて距離ｄ_２及びｄ_３が大きくなっている状態が示され、図６１（ｂ）には、蛇腹（移動体９８２の側壁）が縮んで距離ｄ_２及びｄ_３が小さくなっている状態が示されている。

図６２の断面図に示すように、発電装置１０００は、発電装置９６８の磁石９８０を固定式にしたものである。
磁石９８６の上方には中央部に貫通孔１００２が形成された円板状の磁石１００４が配置されている。磁石１００４は、装置本体９７０の内壁に固定されている。
また、雄ネジ部材９７８の下端部には、鉄の棒部材１００６が設けられている。棒部材１００６は、雄ネジ部材９７８を雌ネジ９７６に捩じ込むことによって下降し、貫通孔１００２に挿入される。

よって、雄ネジ部材９７８の捩じ込み量を調整して、棒部材１００６と磁石１００４との間の距離を変えて磁石１００４の磁力を変えることにより、バネ定数Ｋ_１及びＫ_４を変えることができ、これによって発電装置１０００の有する振動系の固有振動数を調整することができる。
なお、距離ｄ_２及びｄ_３を変えたい場合には、発電装置９６８と同様に、移動体９８２の側壁を蛇腹構造にすればよい（図６１（ａ）、（ｂ）を参照のこと）。

図６３の断面図に示すように、発電装置１００８は、床スラブ１２の上面に設置されている。発電装置１００８の装置本体１０１０は、円筒状に形成されている。また、装置本体１０１０の下端部には円板状の下蓋部材１０１２が設けられ、上端部には円板状の上蓋部材１０１４が設けられている。

下蓋部材１０１２と上蓋部材１０１４との間には、円筒状に形成された移動体１０１６が配置されている。移動体１０１６の下端部には円板状の下蓋部材１０１８が設けられ、移動体１０１６の上端部には円板状の上蓋部材１０２０が設けられている。

下蓋部材１０１８の周囲には、円環状の錘１０２２が固定され、上蓋部材１０２０の周囲には、円環状の錘１０２４が固定されている。
また、錘１０２２、１０２４の外周には、Ｏリング１０２６が設けられており、これによって、下蓋部材１０１２と下蓋部材１０１８との間、及び上蓋部材１０２０と上蓋部材１０１４との間に、密閉された部屋Ｕ_１、Ｕ_４を形成している。

移動体１０１６の内壁には第１部材としてのコイル１０２８が固定されている。また、下蓋部材１０１８と上蓋部材１０２０との間には、円柱状に形成された第２部材としての磁石１０３０が配置されている。磁石１０３０の上下面には、円盤状の錘１０３２、１０３４が固定されている。

床スラブ１２に振動が発生していない図６３の状態において、磁石１０３０はコイル１０２８に挿入された位置に配置されている。すなわち、コイル１０２８と磁石１０３０とによって発電手段１０３６が構成されている。

また、錘１０３４、１０３２の外周には、Ｏリング１０３８が設けられており、これによって、下蓋部材１０１８と下蓋部材１０３４との間、及び上蓋部材１０３２と上蓋部材１０２０との間に、密閉された部屋Ｕ_２、Ｕ_３を形成している。

部屋Ｕ_１〜Ｕ_４には、ＭＲ流体Ｈが充填されている。ＭＲ流体とは、磁性金属微粒子を媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリー状の機能性流体である。外部からＭＲ流体に磁場を加えることにより、粒子間の結合力が強まって磁界方向に鎖状のクラスタが形成され、このクラスタの張力が降伏応力に対応して見かけ粘度が上昇する。

これにより、移動体１０１６は、下蓋部材１０１２と上蓋部材１０１４との間で浮遊した状態となり、また、磁石１０３０は、下蓋部材１０１８と上蓋部材１０２０との間で浮遊した状態となる。すなわち、移動体１０１６は、装置本体１０１０に上下移動可能に設けられ、磁石１０３０は、移動体１０１６に上下移動可能に設けられている。

よって、床スラブ１２に上下方向の振動が発生したときに、磁石１０３０とコイル１０２８とが相対移動し、これによって電力を発生することができる。
また、ＭＲ流体Ｈへ加える磁場を変えて各部屋Ｕ_１〜Ｕ_４の見かけ粘度を変えることにより、各部屋Ｕ_１〜Ｕ_４のバネ定数を変えることができ、これによって発電装置１００８の有する振動系の固有振動数を調整することができる。

図６４（ａ）、（ｂ）の斜視図に示すように、ダクト１０４０は、吊り部材１０４２の下端部に設けられた支持装置１０４４によって、吊り支持されている。ダクト１０４０は、支持装置１０４４に設けられた支持アーム１０４６上に支持されている。
また、支持アーム１０４６は、伸縮機構１０４８によってダクト１０４０の長手方向に移動可能となっている。

よって、支持アーム１０４６をダクト１０４０の長手方向に移動させ、ダクト１０４０の支持点の位置を変えてダクト１０４０の支持スパンを変えることにより、ダクト１０４０の固有振動数を調整することができる。

以上、本発明の第１〜第５の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何等限定されるものでなく、第１〜第５の実施形態を組み合わせて用いてもよい。例えば、図２５に示す発電装置１９８のように、第２の実施形態で示した発電装置６０の振動増幅ユニット６６（図６を参照のこと）を第３の実施形態で示した発電装置１０４の振動増幅構造９０（図１２（ｂ）を参照のこと）にしてもよい。また、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。

(実施例）

本実施例では、本発明の実施形態に対して実施した実験結果について示す。
図２６は、第２の実施形態で示した発電装置７６と、発電装置７６に設けられている錘２２を無くした発電装置（以下、「比較装置」とする）とに対して実施した実験結果のグラフである。横軸には、振動数が示され、縦軸には、コイル４０から得られた発電量の相対的大きさが示されている。図２６の値２００は発電装置７６の値であり、値２０２は比較装置の値である。

実験は、振動台上に発電装置７６及び比較装置を設置し、各振動数毎に５０ｇａｌの正弦波で振動させたときの発電量を計測した。磁石３８と錘６２とを合わせた重量を１．５ｋｇとし、振動増幅ユニット８２の総重量を２４２ｋｇとした。

図２６より、５Ｈｚの振動数において、発電装置７６の発電量（値２００）が、比較装置の発電量（値２０２）の１５０倍となっていることがわかる。ワット数は電圧の二乗に比例するので、発電装置７６の発電量が比較装置の発電量の１５０倍になったということは、発電装置７６の磁石３８の振動加速度が、比較装置の磁石３８の振動加速度の約１２〜１３倍に増幅されたことにより、コイル４０から出力される電圧も約１２〜１３倍に増幅されたことを意味する。

図２７は、第３の実施形態で示した発電装置１０４に対して実施した実験結果のグラフである。横軸には、振動数が示され、縦軸には、コイル４０から得られた発電量を振動台の加速度で割った値が示されている。

実験は、錘９４の位置を異ならせた８つのパターンの発電装置１０４に対して行った。振動台上に発電装置１０４を設置し、各振動数毎に５０ｇａｌの正弦波で振動させたときの発電量を計測した。

図２７より、錘９４の位置を変えることによって、発電量がピークとなる振動数が変化していることがわかる。値２０４Ａ〜２０４Ｈでは、それぞれ、振動数が２５．５Ｈｚ、２７．５Ｈｚ、２９．５Ｈｚ、３２．５Ｈｚ、３５．５Ｈｚ、３８．０Ｈｚ、４２．５Ｈｚ、４７．０Ｈｚのときに発電量がピークとなっている。すなわち、発電装置１０４において、錘９４の位置を調整することによって、発電装置１０４の振動増幅構造９０の固有振動数を調整することができる。

図２８は、第２の実施形態で示した発電装置７６に対して実施した実験結果のグラフである。横軸には、振動数が示され、縦軸には、コイル４０から得られた電圧を振動台の加速度で割った値が示されている。

実験は、錘２２の重量（錘２２を構成する錘ユニット２２Ａの個数）を異ならせた５つのパターンの発電装置７６に対して行った。振動台上に発電装置７６を設置し、各振動数毎に５０ｇａｌの正弦波で振動させたときの電圧を計測した。

図２８において、１つの錘ユニット２２Ａを有する発電装置７６の値を値２０６Ａとし、２つの錘ユニット２２Ａを有する発電装置７６の値を値２０６Ｂとし、３つの錘ユニット２２Ａを有する発電装置７６の値を値２０６Ｃとし、４つの錘ユニット２２Ａを有する発電装置７６の値を値２０６Ｄとし、錘ユニット２２Ａを有さない発電装置７６の値を値２０６Ｅとした。

図２８より、錘２２の重量（錘ユニット２２Ａの個数）を変えることによって、発電量がピークとなる振動数が変化していることがわかる。すなわち、発電装置７６において、錘２２の重量を調整することによって、発電装置７６の振動増幅構造７８の固有振動数を調整することができる。

１２ 床スラブ（振動体）
１４、４８Ｂ〜４８Ｆ、５６、７８、９０、１１０、１８６、１９４ 振動増幅構造
１６、５８、８０、９２、１３８、１４８、１６０、１７２、１９０ 発電手段
１８、６０、７６、７６Ａ、７６Ｂ、８８、１０４、１０６、１１６、１３６、１４６、１５８、１７０、１８２、１９２、１９８ 発電装置
２０ コイルばね(支持部材）
２２、６２、９４ 錘
３８ 磁石（第１部材、第２部材）
４０ コイル（第１部材、第２部材）
６４、６６、８２、８４ 振動増幅ユニット
９６、１０８ 板材（支持部材）
１１２ 発電システム
１１８ ゴム部材（支持部材）
１２４ 締付部材（圧縮手段）
１８４ 吊り部材（支持部材）
１８８ 磁石（第１部材）
１９６ 積層ゴム（支持部材）

Claims (10)

1. 振動する振動体に設けられ、錘を揺動可能に設ける支持部材と該錘とを備えた振動増幅ユニットを複数積層して構成された振動増幅構造と、
   前記振動増幅構造の最上層又は最下層に配置される錘に固定された第１部材と該第１部材に対して相対移動する第２部材とを備え前記相対移動によって電力を発生する発電手段と、
   を有する発電装置。
2. 複数の前記振動増幅ユニットの固有振動数が異なる請求項１に記載の発電装置。
3. 前記第１部材は磁石又はコイルであり、前記第２部材はコイル又は磁石である請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記支持部材は、コイルばねである請求項１〜３の何れか１項に記載の発電装置。
5. 前記支持部材は、圧縮手段により付与される圧縮力によって剛性の変更が可能なゴム部材である請求項１〜３の何れか１項に記載の発電装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の発電装置を複数有する発電システムにおいて、前記発電装置が横方向に複数配置されている発電システム。
7. 複数の前記発電装置の固有振動数が異なる請求項６に記載の発電システム。
8. 請求項１〜５の何れか１項に記載の発電装置を有する構造物。
9. 請求項６又は７に記載の発電システムを有する構造物。
10. 請求項２に記載の発電装置の設計方法において、前記発電装置の２次固有振動数を前記振動体から発生する所定の振動数とする発電装置の設計方法。

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