JPH10323007A - 圧力式発電器、及び、発電マット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】人や物が移動するときに地面に加わる重力の変
化に基づくエネルギーによって、発電できるようにす
る。 【解決手段】円筒状の樹脂製の容器６と、容器６を貫通
して取り付けられている電線７と、容器６の側壁に取り
付けられている一組の磁石８，９と、容器６の上下に取
り付けられている金属板１０，１１と、エアークッショ
ン１２と、ゲル状物質１３とで発電器２を構成する。発
電器２の上部に、圧力２０が加わると、容器６内部のエ
アークッション１２が磁石８，９の間で変形し電線７が
磁石８，９間を移動するので、電線７に起電力が生じ
る。この電線７を結線することにより、個々の発電器２
は交流電源として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重力エネルギーを
電気エネルギーに変換する圧力式発電器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】発電所では、様々なエネルギー源を用い
てタービンと呼ばれる発電機を駆動して発電を行ってい
る。また、太陽電池は、光エネルギーを直接電力に変換
する。ところで、人が地面上に立っていたり、物が地面
上に支持されている時には、足やタイヤから地面に加え
られる作用力（重力）と、地面から足やタイヤに加えら
れる反作用力（坑力）とが釣り合っている。そして、人
や物が移動すると、当然重力は取り去られる。このよう
に、人や物を通して地面には、重力が加えられ、その地
面に加えられる重力は人や物の移動に伴い変化してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】重力を利用した発電と
しては、水力発電が挙げられるが、人や物に加わる重力
によるエネルギーは、今まで発電には使用されていなか
った。

【０００４】本発明の課題は、人や物が移動するときに
発生する重力によるエネルギーの変化量に基づくエネル
ギーによって、発電できるようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、圧力式発電器であって、外部か
らの圧力によって変形可能な容器と、同圧力によって変
形した容器形状を復元する復元手段と、前記容器に直接
もしくは前記容器の近傍に設置された磁石と、前記容器
の変形に応じて前記磁石によって作られる磁界中を移動
可能な電線と、を備えたことを特徴としている。

【０００６】ここで、変形可能な容器とは、例えば、弾
力のある樹脂からなる中空の容器が挙げられるが、スポ
ンジ状の樹脂や、柱状の樹脂の上下に蓋が取り付けられ
たもの等、他の形状と材料でも良い。また、容器として
組み立てられた時に変形可能であれば良く、容器を構成
する部材単独では変形不可能でも構わない。例えば、互
いに滑合可能にはめ込まれた２つの筒からなる容器など
も適用できる。そして、復元手段とは、容器が圧力で変
形する時に、容器に加えられる圧力によってエネルギー
を蓄積し、容器に加えられた圧力が取り去られた時に、
その蓄積したエネルギーを放出して容器形状を復元させ
るもので、例えば、エアークッション、バネ、対となる
磁石の反発力を利用する手段など様々なものが適用でき
る。さらに、容器と復元手段とは、一体とすることも可
能であって、例えば、容器自体を密閉してエアークッシ
ョンとしたり、スポンジ状物質としたり、コイルバネか
らなる容器とした場合などは、容器自体に復元力が備わ
っているので、別途復元手段を設ける必要はない。な
お、磁石と電線の形状と容器等への取付け方法は、互い
に最適に選ばれるべきものであって、例えば形状につい
て説明すると、棒状の磁石を一本だけ用いる場合には、
電線はその棒状磁石を取り囲むようなコイル状とした
り、平板状の２枚の磁石を互いの異極を対向させて容器
内に固定した場合には、電線は一本の線状または網線状
とするなど、適宜変更可能である。

【０００７】このように、請求項１記載の発明によれ
ば、変形可能な容器に、復元手段と、磁石と、電線と、
を備えた圧力式発電器なので、例えば、この圧力式発電
器を人が踏むことにより容器が変形すると、電線が磁石
による磁力線の内部を移動することになる。さらに、踏
んでいた人が移動すると、復元手段によって容器形状が
復元すると共に、電線が磁力線の内部を再度移動する。
これら電線の移動により、磁力線を横切る電線に起電力
が発生する。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
力式発電器であって、前記容器内に前記復元手段が気密
を保って形成され、かつ、前記容器内に前記復元手段に
圧力を伝える流動物質を備えたことを特徴としている。

【０００９】このように、請求項２記載の発明によれ
ば、請求項１記載の容器内に気密に形成された復元手段
と流動物質とが備えられている圧力式発電器なので、例
えば、人が踏むことによって加えられた圧力を流動物質
によって気密な復元手段に効率的に伝えることができ
る。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の圧力式発電器であって、前記容器が柱状であって、
前記復元手段がエアークッションであって、同エアーク
ッションに前記電線が設けられ、さらに、複数の前記磁
石が柱状の前記容器の側壁に取り付けられていることを
特徴としている。

【００１１】なお、エアークッションとしては、空気を
封入した樹脂からなるクッションや、スポンジ状の樹脂
からなるクッションなどが適用できる。

【００１２】このように、請求項３記載の発明によれ
ば、柱状の容器の側壁に取り付けられた磁石による磁力
線中を、エアークッションに設けられた電線が移動可能
である請求項１又は２記載の圧力式発電器なので、例え
ば、空気を封入した樹脂やスポンジなどの製造が容易で
安価な部材を用いて圧力式発電器を製造することがで
き、それを用いて安価に発電することができる。

【００１３】そして、請求項４記載の発明は、発電マッ
トであって、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力式発
電器を敷き詰めて構成したことを特徴としている。

【００１４】このように、請求項４記載の発明によれ
ば、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力式発電器を敷
き詰めて構成した発電マットなので、整流器を利用して
個々の発電器により供給される交流電力を直流電力に変
換した後、互いに結線して大きな電力を得ることができ
る。また、色々な場所に簡単に設置でき、その上を人や
動物や物が通過することにより加わる重力によるエネル
ギーの変化を受けて発電できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る圧力式発電
器と発電マットの実施の形態例を図１から図１０に基づ
いて説明する。先ず、図１は本発明の実施の形態例とし
ての発電マットを示すもので、（ａ）は発電マットの斜
視図、（ｂ）はＡ部分の拡大断面図、（ｃ）はＢ部分の
拡大図である。

【００１６】図１に示すように、発電マット１は、例え
ば、縦横方向に隣接して並べられた多数の圧力式発電器
２，２，…と、上下２枚のシート３，３と、側面部材４
と、コード５とから構成されている。

【００１７】この圧力式発電器２は、図２に示すよう
に、円筒状で樹脂製の容器６と、容器６を貫通して取り
付けられている電線７とを備えて構成されている。容器
６内には、図３と図４に示すように、容器６の側壁に取
り付けられている一組の磁石８，９と、容器６の上下に
取り付けられている金属板１０，１１と、本実施の形態
例での復元手段であるエアークッション１２と、本実施
の形態例での圧力を伝える流動物質であるゲル状物質１
３とが備えられている。そして、電線７は、容器６内の
ゲル状物質１３が漏れないよう気密を保って容器６に固
定されているとともに容器６内でエアークッション１２
の上部に取り付けられている。また、電線７の容器６内
での長さは、容器６の直径（ｃ）より少し長く所謂遊び
のある状態であり、電線７が容器６内で移動しても切断
が起こらないようになっている。

【００１８】このように、構成された圧力式発電器２の
上部に、図５に示すように圧力２０が加わると、容器６
が変形すると共に、ゲル状物質１３がエアークッション
１２上面に均一に圧力２０を伝え、容器６内部のエアー
クッション１２が磁石８，９の間で変形する。この時、
電線７がエアークッション１２の上部に固定されている
ので、エアークッション１２の変形とともに磁石８，９
間を移動することになり、電線７に起電力が生じる。そ
して、圧力２０が取り去られると容器６とエアークッシ
ョン１２は、図３のように本通りに復元するので、電線
７は再度磁石８，９間を移動することになり、電線７に
起電力が生じる。この電線７を結線することにより、個
々の圧力式発電器２は交流電源として機能する。

【００１９】なお、圧力２０を伝える流動物質であるゲ
ル状物質１３がなくても発電は可能であるが、ゲル状物
質１３は、容器６の形状に合わせて形状が変わり、かつ
圧力２０によらず一定体積であるので、本実施例のよう
に、圧力２０が加えられる容器６上部の断面積（πｃ²
／４）が大きく、電線７を備えたエアークッション１２
が収納されている場所の断面積（πｄ² ／４）が小さい
形の圧力式発電器２の場合、圧力２０による容器６の形
状変化量（ｅ）が少なくても、図５のようにゲル状物質
１３によって、効率的に圧力２０が伝達され、電線７の
移動量（ｆ）を大きくできる。従って、例えば、人が踏
んだ時に、圧力式発電器２が変形し沈み込む量（ｅ）を
低減できるので、人の感じる違和感を抑制することがで
きる。

【００２０】そして、本実施の形態例の圧力式発電器２
は図１のように、多数の圧力式発電器２，２，…を整流
器を介して互いに電気的に接続して発電マット１とし、
様々な場所で利用される。なお、整流器は、圧力式発電
器２に直接取り付けてもよいが、マット外部で電線５と
結線してもよい。

【００２１】例えば、図６に示すように、駅の階段１４
の下にこの発電マット１を利用すると、多数の人１７の
往来によって発電マット１に重力による圧力が加わり、
そのエネルギーによって発電できる。そして、図７、図
８に示すように、ディスコ１５やスポーツクラブ１６に
おいても、発電マット１を利用して発電することができ
る。

【００２２】図９に示すように、例えば、駅の階段１４
の下、ディスコ１５、スポーツクラブ１６などで発電さ
れた電気は、コード５を入電コンセント１８に接続する
ことにより、蓄電池１９を充電することができる。この
蓄電池１９は、その場で使用することも勿論可能である
が、持ち運んで使用することもできる。

【００２３】さらに、図１０（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、この蓄電池１９を図示しないインバータを介して電
柱２１や高架線２２の電線２３につなぎ電力系統に連系
して、電力を使用者に供給したり、電力会社に売電した
りすることもできる。

【００２４】なお、以上の実施の形態例においては、容
器の形状を円柱としたが形に特に制限はない。また、復
元手段がエアークッションであるとしたが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、バネなどでもよい。さら
に、復元手段、磁石、電線等は、容器の外部、例えば発
電マットを形成するシート上等に取り付けられていても
良く、容器、復元手段、磁石、電線等の形状と取付け位
置、及び材質は相互の設計に応じて適宜変更可能であ
る。そして、圧力を伝える流動物質としてゲル状物質を
挙げたが、流動可能なものなら何でも良い。また、発電
マットの設置場所等も任意であり、その他、具体的な細
部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る圧力式発電器によれば、圧力によって変形可能な容器
に、圧力によりエネルギーを蓄え圧力が取り去られると
エネルギーを放出する復元手段と、前記容器に直接取り
付けられるかもしくは前記容器の近傍に取り付けられた
磁石と、同磁石のつくる磁力線中を移動可能な電線と、
を備えているので、例えば、この圧力式発電器を人が踏
むことにより容器に圧力を加えると容器が変形し、その
変形に伴って電線が磁石による磁力線中を移動する。さ
らに、踏んでいた人が移動すると、容器の形状が復元手
段によって復元すると共に、電線が磁力線中を再度移動
する。これら電線の移動により、電線が磁力線を横切る
ので起電力が発生する。そして、この電線に負荷をつな
いで駆動させたり、この起電力による交流電力を整流し
て蓄電池の充電に使用したりすることができる。

【００２６】請求項２記載の発明に係る圧力式発電器に
よれば、請求項１記載の容器内に気密に形成された復元
手段と流動物質とが備えられているので、圧力式発電器
に加えられた圧力が流動物質に加わり、流動物質は容器
形状に従って形を変えるので、気密に形成された復元手
段の表面に均一に力を伝えられる。さらに流動物質は体
積変化がないので、圧力式発電器に加えられた圧力は復
元手段に効率的に伝わり、効率良く発電することができ
る。

【００２７】請求項３記載の発明に係る圧力式発電器に
よれば、エアークッションと柱状の容器の側壁に取り付
けられた磁石とエアークッションに取り付けられた電線
とが備えられているので、例えば、空気を封入した樹脂
や、スポンジなどの製造が容易で安価な部材を用いて圧
力式発電器を製造することができ、それを用いて安価に
発電することができる。

【００２８】このように、請求項４記載の発明に係る発
電マットによれば、請求項１〜３のいずれかに記載の圧
力式発電器を敷き詰めて構成しているので、整流器を利
用することにより個々の発電器により供給される交流電
力を直流電力に変換後、互いの電線を直列又は並列に結
線して大きな電力を得ることができる。また、色々な場
所に簡単に設置でき、その上を人や動物や物が通過する
ことにより加わる重力によるエネルギーの変化を受けて
発電できる。そして、得られた電力で負荷を駆動させた
り、蓄電池を充電したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての発電マットを示
すもので、（ａ）は発電マットの斜視図、（ｂ）はＡ部
分の拡大断面図、（ｃ）はＢ部分の拡大図である。

【図２】本発明を適用した一例としての圧力式発電器を
示すもので、圧力式発電器の斜視図である。

【図３】本発明を適用した一例としての圧力式発電器を
示すもので、図２中矢印ａ−ａ線に沿った側断面図であ
る。

【図４】本発明を適用した一例としての圧力式発電器を
示すもので、図２中矢印ｂ−ｂ線に沿った平断面図であ
る。

【図５】本発明を適用した一例としての圧力式発電器を
示すもので、圧力式発電器に上部から圧力が加えられた
状態を示す側断面図である。

【図６】本発明を適用した一例としての発電マットの使
用状況を示すもので、駅の階段下に設置されている様子
を示している概略図である。

【図７】本発明を適用した一例としての発電マットの使
用状況を示すもので、ディスコの床に設置されている様
子を示している概略図である。

【図８】本発明を適用した一例としての発電マットの使
用状況を示すもので、スポーツクラブの床に設置されて
いる様子を示している概略図である。

【図９】本発明を適用した一例としての発電マットによ
り発電した電気の利用法を示すものであって、駅の階段
下、ディスコ、スポーツクラブに設置された発電マット
からの電気で蓄電池を充電している様子を示す概略図で
ある。

【図１０】本発明を適用した一例としての発電マットに
よる電力によって充電した蓄電池の利用法を示す概略図
であって、（ａ）は電柱に設置して電力系統に連系して
いる様子、（ｂ）は高架線に設置して電力系統に連系し
ている様子を示している。

【符号の説明】

１ 発電マット ２ 圧力式発電器 ６ 容器 ７ 電線 ８、９ 磁石 １２ エアークッション １３ ゲル状物質 １９ 蓄電池 ２０ 圧力 ２３ 電線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 歌津 洋一 東京都千代田区富士見町２−10−26 前田 建設工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの圧力によって変形可能な容器
   と、同圧力によって変形した容器形状を復元する復元手
   段と、前記容器に直接もしくは前記容器の近傍に設置さ
   れた磁石と、同磁石によって作られる磁界中を前記容器
   の変形に応じて移動可能になっている電線と、を備えた
   ことを特徴とする圧力式発電器。
2. 【請求項２】前記容器内に前記復元手段が気密を保って
   形成され、かつ、前記容器内に前記復元手段に圧力を伝
   える流動物質を備えたことを特徴とする請求項１記載の
   圧力式発電器。
3. 【請求項３】前記容器が柱状であって、前記復元手段が
   エアークッションであり、同エアークッションに前記電
   線が設けられ、さらに、複数の前記磁石が前記容器の側
   壁に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の圧力式発電器。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の圧力式発
   電器を敷き詰めて構成したことを特徴とする発電マッ
   ト。