JP6596202B2 - 振動発電装置の設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械装置、車輌、原動機、橋梁、電柱、排気ダクト、アンテナ、信号機、又は梁などの構造物に固定することで構造物の振動から発電を行う振動発電装置の設置方法に関する。

屋外における発電装置としては、太陽光発電や風力発電が利用されているが、人が歩行する際に生じる圧力のエネルギー又は車や電車が走行する際に生じる振動エネルギーを利用して発電するものが提案されている。
例えば特許文献１では、板状の圧電セラミックスの両主面に電極が形成された圧電素子と、圧電素子を一方主面側から押圧する押圧部材と、圧電素子を他方主面側で支持する支持部材とを備えた発電部材を提案する。支持部材は圧電素子の周辺部を支持する。押圧部材は圧電素子を支持部材の内側で平面状の押圧面により押圧する。従って、人が歩行する際に生じる圧力のエネルギーや車等が走行する際に生じる振動エネルギーによって、圧電セラミックスが十分に撓み、大きなひずみを得ることができるとともに、発生する電荷の相殺を少なくすることができるので、高い電力を効率よく得ることができる。
また特許文献２では、高速陸橋に固定される発電街路灯を提案する。発電街路灯は、表示部を支持する中空筒状の街路灯本体と、この街路灯本体の内部に配置された発電ユニットを備える。発電ユニットは、高速陸橋の振動によって表示部の電力を発電する圧電素子を有する。例えば、発電ユニットは、街路灯本体の内壁に対して直交する向きで固定された可撓性を有する振動板を備え、この振動板の側面に圧電素子を固定している。

特開２０１０−１５３７７７号公報 特開２０１０−１５７０５号公報

特許文献１、２は、いずれも圧電素子を利用するものであるが、耐久性の点で課題を有している。

そこで、本発明は、耐久性にも優れ、わずかな振動でも発電が可能であり、インナーヨークとアウターヨークが往復動作を行う、振動発電装置の設置方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の振動発電装置の設置方法は、外周に磁石を保持する円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備え、前記アウターヨークに対して前記インナーヨークが往復動作を行う振動発電装置の設置方法であって、前記インナーヨーク及び前記アウターヨークはケーシングで覆われ、前記インナーヨークの中心には、第１の構造物取付部としてのシャフトが固定され、前記アウターヨークは前記ケーシングに固定され、前記ケーシングには、第２の構造物取付部が固定され、前記第１の構造物取付部は、一対のリニアボールベアリングによって、前記ケーシングに対して往復動作を行い、前記ケーシングの一端には、前記第１の構造物取付部が突出し、前記ケーシングの他端には前記第２の構造物取付部が設けられ、前記振動発電装置を、振動源と固定部との間に直列に設置し、前記振動発電装置は、前記第１の構造物取付部に加わる質量が、前記第２の構造物取付部に加わる質量よりも小さく、前記第２の構造物取付部を、前記振動発電装置と前記振動源との間に存在する振動源側構造物又は前記振動源に固定し、前記第１の構造物取付部を固定部側構造物に固定し、前記インナーヨークは、筒状の外周に凹部を形成して、前記凹部に前記磁石を保持し、前記アウターヨークは、内周側凹部に巻線を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、インナーヨークとアウターヨークが往復動作を行う振動発電装置を用いて、高効率な発電を行うことができる。

本発明の一実施例による振動発電装置の側断面概略図 本発明の一実施例による振動発電装置の設置方法を示す概念図

１ 振動発電装置
２ 振動源
３ 固定部
５ 振動源側構造物
６ 固定部側構造物
１０ インナーヨーク
１１ 磁石
１２ 第１の構造物取付部（シャフト）
２０ アウターヨーク
２１ 巻線
２２ ケーシング
２３ 第２の構造物取付部
３１ リニアボールベアリング
３２ リニアボールベアリング

本発明の実施の形態による振動発電装置の設置方法は、インナーヨーク及びアウターヨークはケーシングで覆われ、インナーヨークの中心には、第１の構造物取付部としてのシャフトが固定され、アウターヨークはケーシングに固定され、ケーシングには、第２の構造物取付部が固定され、第１の構造物取付部は、一対のリニアボールベアリングによって、ケーシングに対して往復動作を行い、ケーシングの一端には、第１の構造物取付部が突出し、ケーシングの他端には第２の構造物取付部が設けられ、振動発電装置を、振動源と固定部との間に直列に設置し、振動発電装置は、第１の構造物取付部に加わる質量が、第２の構造物取付部に加わる質量よりも小さく、第２の構造物取付部を、振動発電装置と振動源との間に存在する振動源側構造物又は振動源に固定し、第１の構造物取付部を固定部側構造物に固定し、インナーヨークは、筒状の外周に凹部を形成して、この凹部に磁石を保持し、アウターヨークは、内周側凹部に巻線を備えているものである。本実施の形態のように、減衰手段に代えて振動発電装置を設置してもよい。

以下本発明の一実施例について図面とともに詳細に説明する。
図１は本実施例による振動発電装置の側断面概略図である。
本実施例による振動発電装置１は、外周に磁石１１を保持する円筒状のインナーヨーク１０を備えている。また、振動発電装置１は、インナーヨーク１０の外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨーク２０を備えている。
インナーヨーク１０は、筒状の外周に凹部を形成して、この凹部に磁石１１を保持している。インナーヨーク１０の中心には、シャフト１２が固定されている。シャフト１２は第１の構造物取付部１２を構成している。
アウターヨーク２０は、内周側凹部に巻線２１を備えている。アウターヨーク２０はケーシング２２に固定され、このケーシング２２には、第２の構造物取付部２３が固定されている。
第１の構造物取付部１２は、一対のリニアボールベアリング３１、３２によって、ケーシング２２に対して、すなわち第２の構造物取付部２３に対して往復動作を行う。

インナーヨーク１０の両端面、又はシャフト１２には、オーバーストローク用弾性材３３、３４が設けられている。
インナーヨーク１０及びアウターヨーク２０はケーシング２２で覆われている。ケーシング２２の一端には、第１の構造物取付部１２が突出し、ケーシング２２の他端には第２の構造物取付部２３が設けられている。このように、振動発電装置１は、インナーヨーク１０に固定される第１の構造物取付部１２と、アウターヨーク２０に固定される第２の構造物取付部２３とを有している。

上記構成によって、インナーヨーク１０はアウターヨーク２０に対して往復動作を行う。
アウターヨーク２０はケーシング２２に固定され、インナーヨーク１０に固定されている第１の構造物取付部１２は、ケーシング２２と一対のリニアボールベアリング３１、３２によって保持される。従って、インナーヨーク１０とアウターヨーク２０とのギャップは、極めて小さくすることができ、高効率な発電を実現することができる。
また、インナーヨーク１０とアウターヨーク２０との間に、大きな変位が加わった場合には、オーバーストローク用弾性材３３、３４によってインナーヨーク１０の移動が規制される。

振動源２は、例えば、機械装置、車輌、原動機、又は橋梁であり、振動の発生源となる構造物である。固定部３は、例えば、地面や位相発生端となる構造物である。

図２は、本発明の実施例による振動発電装置の設置方法を示す概念図である。
本実施例は、振動発電装置１を、振動源２と固定部３との間に設置している。なお、振動源２と振動発電装置１との間には、振動源側構造物５が存在する場合がある。また、振動発電装置１と固定部３との間には、固定部側構造物６が存在する場合がある。
本実施例における振動発電装置１は、第１の構造物取付部１２に加わる質量が、第２の構造物取付部２３に加わる質量よりも小さいため、第２の構造物取付部２３を振動源側構造物５又は振動源２に固定する場合が、第１の構造物取付部１２を振動源側構造物５又は振動源２に固定する場合に比較して、多くの発電量を得ることができる。
なお、第１の構造物取付部１２を、振動源側構造物５又は振動源２に固定する場合には、所定の質量の可動マスを第１の構造物取付部１２に付加することで発電量を増加することができる。

本発明の振動発電装置を、機械装置、車輌、原動機、橋梁、電柱、排気ダクト、アンテナ、信号機、又は梁などの構造物に取り付けて、振動や風力による揺れを利用して発電を行うことができる。

Claims (1)

1. 外周に磁石を保持する円筒状のインナーヨークと、前記インナーヨークの外周に所定のギャップを持って配置される円筒状のアウターヨークとを備え、前記アウターヨークに対して前記インナーヨークが往復動作を行う振動発電装置の設置方法であって、
   前記インナーヨーク及び前記アウターヨークはケーシングで覆われ、前記インナーヨークの中心には、第１の構造物取付部としてのシャフトが固定され、
   前記アウターヨークは前記ケーシングに固定され、前記ケーシングには、第２の構造物取付部が固定され、
   前記第１の構造物取付部は、一対のリニアボールベアリングによって、前記ケーシングに対して往復動作を行い、
   前記ケーシングの一端には、前記第１の構造物取付部が突出し、前記ケーシングの他端には前記第２の構造物取付部が設けられ、
   前記振動発電装置を、振動源と固定部との間に直列に設置し、
   前記振動発電装置は、前記第１の構造物取付部に加わる質量が、前記第２の構造物取付部に加わる質量よりも小さく、
   前記第２の構造物取付部を、前記振動発電装置と前記振動源との間に存在する振動源側構造物又は前記振動源に固定し、前記第１の構造物取付部を固定部側構造物に固定し、
   前記インナーヨークは、筒状の外周に凹部を形成して、前記凹部に前記磁石を保持し、
   前記アウターヨークは、内周側凹部に巻線を備えている
   ことを特徴とする振動発電装置の設置方法。