JP4588801B2 - Power generator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電素子を使用した発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generator using a piezoelectric element.
従来、圧電素子を使用した発電や風力発電や太陽光発電等環境にやさしい発電方法が知られえている。これらは総称として一般的に環境にやさしい発電方法であることからエコ発電と呼ばれている。これらの発電方法は、今日のように環境問題が注目されていることもあり我々の社会の中に普及し始めている。 Conventionally, power generation methods using a piezoelectric element, such as power generation, wind power generation, and solar power generation, are known. These are generally referred to as eco power generation because they are generally environmentally friendly power generation methods. These power generation methods are beginning to become popular in our society, as environmental issues are attracting attention as they are today.
また、近年日常生活において我々が情報を得る道具は携帯電話やインターネットを利用した端末機器等によるものが多くなってきた。 In recent years, tools for obtaining information in daily life have been increasing due to mobile phones and terminal devices using the Internet.
しかしながら、これらの発電方法には各発電方法ごとに長所と短所がある。その短所として例えば、圧電素子を使用した発電では圧電素子に何らかの方法で外部から力を加えることにより発電を行うのであるが一般に、圧電素子は割れやすい素材であるため耐久性が小さいことやその発電量が少ないことが挙げられる。風力発電では設置する場所の面積の小さい小型風力発電の街中での普及が見られるが小型であるため発電量が少ないことが挙げられる。太陽光発電では設置するための広い面積を確保しなければならなく、その場所も太陽電池のメンテナンスを行いやすい所であることが望まれるためそのスペースの確保をどのようにするかが挙げられる。更に、これらの発電は発電を行う際に圧電素子による発電では圧電素子に外部から力が加わること、風力発電では風が吹くこと、太陽光発電では光があること等が前提になっているためその発電量は各発電機が設置された周囲の環境の変化に大きく依存することになる。 However, these power generation methods have advantages and disadvantages for each power generation method. Disadvantages include, for example, in power generation using piezoelectric elements, power is generated by applying external force to the piezoelectric elements in some way. In general, piezoelectric elements are fragile materials and have low durability and power generation. The amount is small. In the case of wind power generation, small wind power generation with a small installation area is widely used in towns, but the power generation amount is small because it is small. In solar power generation, it is necessary to secure a large area for installation, and it is desirable that the location is also a place where maintenance of the solar cell is easy to be performed. Furthermore, these power generations are based on the premise that power is applied from the outside to the piezoelectric element when generating electricity, wind is blowing in wind power generation, and light is generated in solar power generation. The amount of power generation greatly depends on changes in the surrounding environment where each generator is installed.
また、近年日常生活の中で我々が情報を得る道具の中心的存在の一つである携帯電話やインターネットを利用した端末機器はその多くが電力を必要とするものであるため外出中携帯電話のバッテリーが無くなったり台風や雷等による災害時に停電したりするとこれらの端末機器は何らかの方法で電力を供給しなければ利用できないことになる。しかしながら、これらの電子機器に電力を供給することが出来て且つ、台風や雷等による停電時の際等の緊急時において設置する場所を選ばず迅速に移動させることおよび長期間の発電が可能な発電装置は見受けられない。更に、台風や雷等による災害時での利用を想定した上で日常的に使用できる電力提供や周囲の地図、天候等の情報提供のサービス行う完全自家発電型の端末装置を常設することは利用が想定されるビジネスマンや観光客等にとってとても便利であり、このような電力情報提供端末装置の普及はこれからのIT、ユビキタス社会において様々なサービス提供の普及にも寄与するものであり、実際にIT、ユビキタス関連の研究者や技術者の間では既にこのような端末装置の普及が望まれている。 Also, in recent years, mobile phones and terminal devices using the Internet, which are one of the main tools for obtaining information in daily life, require power. If the battery runs out or a power failure occurs during a disaster such as a typhoon or lightning, these terminal devices cannot be used unless power is supplied in some way. However, power can be supplied to these electronic devices, and they can be quickly moved and used for long-term power generation regardless of the installation location in the event of an emergency such as a typhoon or lightning. There is no power generator. In addition, it is possible to permanently install a completely self-powered terminal device that provides services such as providing power that can be used on a daily basis and providing information such as surrounding maps and weather, assuming use in the event of a disaster such as a typhoon or lightning. It is very convenient for businessmen and tourists who are expected to use the system. The spread of the power information provision terminal device will contribute to the spread of various services in the future IT and ubiquitous society. The spread of such terminal devices is already desired among IT and ubiquitous researchers and engineers.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧電素子を使用した発電における上記に挙げた発電量や耐久性等の課題を解決することと、その上でこれらの発電を総合的に利用することにより発電装置を設置する場所や周囲の環境の変化に対応した安定的な発電を行うことを可能にする発電装置およびこの発電装置による安定的な電力の提供を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to solve the problems such as the amount of power generation and durability mentioned above in power generation using a piezoelectric element, By using these power generations comprehensively, it is possible to perform stable power generation corresponding to changes in the place where the power generation device is installed and the surrounding environment, and stable power generation by this power generation device. To provide an offer.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の本発明は、相互に間隔を隔てて並設された一対の緩衝材と、前記一対の緩衝材の相互間に配置された複数組の振動板及び圧電素子と、前記一対の緩衝材の相互間に配置された第1軸及び第2軸とを備え、前記圧電素子は、前記振動板の少なくとも片面における当該振動板の周囲以外の位置に接合され、前記複数組の前記振動板及び前記圧電素子の各々は、前記一対の緩衝材に対して平行となるように、かつ、相互に重合するように配置され、前記第1軸は、前記一対の緩衝材の一方から前記複数組の前記振動板及び圧電素子の周囲に至り、複数の前記振動板の周囲を支持するように配置され、かつ、前記一対の緩衝材の他方との間に空間部を形成するように配置され、前記第2軸は、前記一対の緩衝材の他方から、前記複数組の振動板及び圧電素子の中で当該緩衝材の他方に最も近接する振動板及び圧電素子に至り、これら振動板及び圧電素子をその中心位置において支持するように配置され、前記一対の緩衝材の一方が、前記一対の緩衝材の他方に向かう方向の外力を受けた場合に、前記第1軸を介して前記複数の振動板の周囲に前記外力を伝え、前記圧電素子及び前記振動板の周囲が、前記第2軸を支点に反ることにより、前記圧電素子が変形して発電することを特徴とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and the present invention described in
上記のように構成された本発明によれば、圧電素子による発電の発電量の増加とその耐久性を向上させることや、圧電素子による発電装置の製造の簡略化や製造コストの低減効果を得ることができる。 According to the present invention configured as described above, an increase in the amount of power generated by the piezoelectric element and an improvement in the durability thereof, an effect of simplifying the production of the power generation apparatus using the piezoelectric element and reducing the production cost are obtained. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。圧電素子は、加えられた圧力により変形することで電気を生じる。一般に、圧電素子はその発電量を増やすために加える圧力を大きくすると割れやすくなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The piezoelectric element generates electricity by being deformed by an applied pressure. Generally, a piezoelectric element is easily cracked when the pressure applied to increase the power generation amount is increased.
図1に、本発明の第1の実態形態についての発電装置を示す。圧電素子11は、例えば、圧電素材として、チタン酸バリウム、ジルコニア(ZrO2)等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート(LiTaO3)等の圧電単結晶からなり、図1(a)に示すように、圧電素子11は、振動板12と接合された構造を持つ。この構造において振動板12は、圧電素子11を割れにくくする補強板としての働きもする。圧電素子11および振動板12は、圧電素子11の中心を軸13aにより支えられ、振動板12の周囲を軸13bにより支えられているため外力が加わる際もその位置に留まっている。軸13aは木材、ポリエチレン、ゴム等の緩衝材14aと接合されており、軸13bは木材、ポリエチレン、ゴム等の緩衝材14bと接合されている。図1(a)に示す構造は圧電素子を使用した発電装置の基本となる構造である。図1(b)に示すように、図1(a)の構造を持つ発電装置は外力として図1(b)に示すような圧力P(この場合は上方向からの圧力)が加わると、(押されることで)圧電素子11は圧電素子11aのように変形することにより発電する。この構造はてこの原理を利用しているため圧電素子11を効率良く変形することが可能であり、その結果、圧電素子11の変形による発電も効率良くなるのである。
In FIG. 1, the electric power generating apparatus about the 1st actual condition form of this invention is shown. The
このとき、変形した圧電素子11aが過剰に変形して破損することを防止するために軸13bの先にはストッパーの働きをするストッパー15を有することにより圧電素子11aを保護する。この構造により、圧電素子を使用した発電を安定的に行うことが可能となる。このとき、例えば、図1(b)の隙間O1に示すように振動板12を軸13bに完全に接合せずに振動板12および圧電素子11aが変形する際にその変形の阻害とならないように隙間(「あそび」の部分)が出来るようにしても良い。
At this time, in order to prevent the deformed
例えば、直径4.0cmの円形で厚さ200μmの振動板に直径2.5cmの円形で厚さ200μmの圧電素子を接合させたものでは、圧電素子の中心を支える軸は直径0.5cmで高さ0.2cmの円柱形のもので、振動板の周囲を支える軸の先のストッパーは厚さ0.15cmとすると良い。 For example, in a case where a piezoelectric element with a diameter of 2.5 cm and a thickness of 200 μm is joined to a vibration plate with a diameter of 4.0 cm and a thickness of 200 μm, the shaft supporting the center of the piezoelectric element has a diameter of 0.5 cm and is high. It is preferable that the stopper at the end of the shaft that supports the periphery of the diaphragm be 0.15 cm thick.
図1(c1)は図1(a)の構造を斜め下から見た図である。図1(c2)は図1(a)の構造を斜め上から見た図である。圧電素子11は振動板12の片面のみに接合する場合の他にも図1(c1)と図1(c2)に示すように、圧電素子11は振動板12の両面に接合しても良い。更に、圧電素子および振動板は円形以外の形であっても良い。例えば、圧電素子および振動板の形を三角形や四角形等の角形とすることも良い他楕円形等にしても良い。そして、これらの圧電素子および振動板をそれ自体が全体的に反るような形にしても良い。このときの反り方は、図2(a)に示すように、軸13aを中心に圧電素子および振動板の周囲が軸13aのある面と反対側に反るようにしても良い。このようにすると、圧電素子の発電力が増す効果がある。一方、図2(b)に示すように、軸13aを中心に圧電素子および振動板の周囲が軸13aのある面と同じ側に反るようにしても良い。このようにすると、圧電素子の強度が増す効果がある。
FIG. 1C1 is a view of the structure of FIG. FIG. 1C2 is a view of the structure of FIG. In addition to the case where the
図1(d1)は圧電素子および振動板を長方形にする場合の図1(a)の構造を斜め下から見た図の例として挙げる。同様に、図1(d2)は圧電素子および振動板を長方形にする場合の図1(a)の構造を斜め上から見た図の例として挙げる。このようにする場合、軸13aおよび軸13bの形も同図に示すような形にしても良い。
FIG. 1 (d1) gives an example of a diagram in which the structure of FIG. 1 (a) when the piezoelectric element and the diaphragm are rectangular is viewed from obliquely below. Similarly, FIG. 1 (d2) gives an example of a diagram in which the structure of FIG. 1 (a) when the piezoelectric element and the diaphragm are rectangular is viewed from obliquely above. In this case, the shapes of the
軸13bの本数は振動板12の周囲を支えるために必要な力によって調節すると良い。図1(c1)、(c2)は軸13bを三本使用した例であるが発電装置に加える圧力を大きくする場合および加える圧力が大きくなると見込まれる場合には図2(c1)のように軸13bの本数を三本以上使用すると良い。必要であれば図2(c2)のように軸13bを振動板12の周囲を全体的に囲むようにしても良い。勿論、発電装置に加える圧力を小さくする場合および加える圧力が小さくなると見込まれる場合には使用する軸13bの本数を三本以下にすることも良い。
The number of
図2(d)は、図1(a)の構造を並べて配置した例であり、本発明の第1の実施形態については図2(d)のようにすることが出来る。 FIG. 2D is an example in which the structure of FIG. 1A is arranged side by side, and the first embodiment of the present invention can be as shown in FIG.
図3に、圧電素子11を支える軸13aの配置および形を示したものである。図3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)に示すように、軸13aは圧電素子11の中心を通る線上に少なくとも一つ以上配置することおよび軸13aの形は円柱形または四角柱等の立体形である。こうすることで、外力による圧力変化に対して圧電素子を効率良く変形させることが可能となる。なお、軸13aは緩衝器となる働きも兼ねるようにゴム、プラスチック等の弾性材料を使用しても良い。
FIG. 3 shows the arrangement and shape of the
図4に、本発明の第2の実施形態についての発電装置を示す。振動板19に接合された圧電素子18は、軸13cにより支えられており、図4(a)に示すように振動板17によって隣り合う圧電素子18および振動板19は繋がった構造になっている。この構造により、外力による生じる圧力変化(図4(a)の場合は上からの圧力変化)を振動板17が振動板19および圧電素子18へ伝えることにより圧電素子18を変形させ発電させることが可能となる。このとき、圧電素子18の過剰な変形を防止するためのストッパーは図4(a)、(b)に示すように振動板19に接合させたストッパー16aおよび緩衝材20aに接合させたストッパー16bを有する構造とする。勿論、この構造においてストッパー16aおよびストッパー16bは厚さを厚くすることでどちらか一方のみを有する構造とすることも可能である。
In FIG. 4, the electric power generating apparatus about the 2nd Embodiment of this invention is shown. The
図5(a)は、図1から図4(a)、(b)に示す構造を有する圧電素子を使用した発電装置20の全体図の例である。図5(a)に示す圧電素子を使用した発電装置の内部の圧電素子の配置を図5(b)および図5(c)に示す。図5(b1)、(b2)に示すように、円形の圧電素子11cにおいて各圧電素子は任意の面積における配置密度を高くするため正三角形を隙間無く並べたときの交点に配置すると良い。図5(c1)、(c2)に示すように、長方形の圧電素子11rにおいて各圧電素子は任意の面積における配置密度を高くするため二組の圧電素子を並べて正方形に配置をしたものを一セットとして、この正方形を90度ずつ回転させて敷き詰めるように配置すると良い。これらのような配置は任意の面積に出来るだけ蜜に圧電素子を敷き詰められるだけでなく、加える外力の方向が緩衝材14bに対して垂直方向以外の場合、例えば、斜め方向からの圧力変化であっても圧電素子11による発電効率の低下を抑え、垂直方向からの圧電変化と同様の発電量を見込める発電をするも可能である。
Fig.5 (a) is an example of the whole figure of the electric
図6(a)、(b)は、圧電素子を使用した発電の発電量を増加させるために図1から図5に示す構造を有する発電装置において発電装置内に内蔵する圧電素子11を複数重ねた積層にする場合の構造を示したものである。このとき、圧電素子11を重ねることで外力が伝わりにくくならないように振動板12の周囲を軸13cにより支えることにより隙間O2を作ると良い。
図7に、本発明の第3の実施形態についての発電装置を示す。圧電素子を使用した発電装置21は、図1から図6に示す構造を有する発電装置であって、並べられた発電装置21を隣同士繋げる軸22および軸受け23によって構成されている。このような構造をとることにより、軸22が軸受け23内において回転、移動することで、並べられた発電装置21は折りたたむことおよび丸めることにより図7(a)に示す状態から図7(b1)および図7(b2)に示す状態へ変形させることが可能となる。並べられた発電装置21の隣同士を繋げる構造は図7(c)に示すように軸24および軸受け25によって構成されても良い。このような構造をとる場合は、並べられた発電装置21は折りたたむことおよび丸めることにより図7(d1)および図7(d2)に示す状態へ変形させることが可能となる。発電装置21の変形の途中経過(図7(a)のに示す状態から図7(b1)に示す状態への変形および図7(c)に示す状態から図7(d1)に示す状態への変形過程)を図7(e)および図7(f)に示す。
FIGS. 6A and 6B show a plurality of
In FIG. 7, the electric power generating apparatus about the 3rd Embodiment of this invention is shown. A
図1から図7に示す構造は、これらの構造を有することで圧電素子を使用した発電装置において構造簡略化することが可能となるため、製造コスト低減にも繋がる。 The structures shown in FIGS. 1 to 7 can be simplified in a power generation apparatus using a piezoelectric element by having these structures, which leads to a reduction in manufacturing cost.
図8に、本発明の第4の実施形態についての発電装置を示す。発電装置31は、圧電素子を使用した発電装置であって、発電装置31は、発電装置21の構造を有する発電装置としても良く、発電装置31の少なくとも一方の面に太陽電池32およびペルチェ素子やゼーベック素子等を使用した温度差発電装置33等の太陽光発電装置を有する発電装置である。図8(a)、(b)、(c)に示すように、太陽電池32および温度差発電装置33は硬質ガラスまたは硬質塩化ビニル等の透明な樹脂34で覆われているため、外力による圧力変化の影響は受けることが無く、密閉された状態にある。この構造は太陽電池32および温度差発電装置33に対する劣化防止ならびに防水効果もある。そのため、耐久性にも優れた構造になっている。
In FIG. 8, the electric power generating apparatus about the 4th Embodiment of this invention is shown. The
図9に、本発明の第5の実施形態についての発電装置を示す。発電装置41は、圧電素子を使用した発電装置であって、発電装置41は、発電装置21の構造を有する発電装置としても良く、発電装置41の少なくとも一方の面に発光ダイオード42や液晶パネル43や有機EL44や電光掲示板45等によるディスプレイ機能を有する発電装置であって、これらのディスプレイで表示する文字や画像や映像や音等の情報を処理する機能持つインターネットに接続可能なコンピュータ46を有する発電装置である。図9(a)、(b)に示すように、発光ダイオード42や液晶パネル43や有機EL44や電光掲示板45は硬質ガラスまたは硬質塩化ビニル等の透明な樹脂47で覆われているため、外力による圧力変化の影響は受けることが無く、密閉された状態にある。この構造は発光ダイオード42や液晶パネル43や有機ELや電光掲示板44に対する劣化防止ならびに防水効果もある。そのため、耐久性にも優れた構造になっている。
In FIG. 9, the electric power generating apparatus about the 5th Embodiment of this invention is shown. The
図10に、本発明の第6の実施形態についての発電装置を示す。発電装置51aは垂直軸風車52を使用した風力発電装置であって、垂直軸風車52は、例えば、サボニウス型風車やダリウス型風車からなり、図10(a)に示すように、周囲を風力誘導装置53aによって覆われている。このようにして、風力を風力入り口Eに収集することにより垂直軸風車52の片側の羽にのみ当てることで風力による抵抗(垂直軸風車52の回転を妨げる力)を受けることなく、垂直軸風車52を回転させることが可能となる。更に、図10(b)に示すように、発電装置51bは垂直軸風車52を風力誘導装置53bによって覆うことにより風力を垂直軸風車52の片側の羽にのみ当てることで風力による抵抗を受けることなく、垂直軸風車52を回転させることが可能となる。垂直軸風車52は図10(d)に示すように、複数の垂直軸風車52を縦に並べることにより、発電量を増加させることも出来る。発電装置51aおよび発電装置51bの全体像をそれぞれ図10(c)および図10(e)に示す。発電装置51aおよび発電装置51bは、それぞれ回転軸54aおよび回転軸54bを有することならびに風力誘導装置53aおよび風力誘導装置53bの形状により風向きに応じて回転することにより向きを変えることが出来る。
In FIG. 10, the electric power generating apparatus about the 6th Embodiment of this invention is shown. The
図11に、本発明の第7の実施形態についての発電装置を示す。図11(a)は、振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置であって、振動板61bに接合された圧電素子61aは図11(d1)に示すように、直角に曲げられた振動板63aと接合されており、同振動板63aの端にはゴム、鉛等の重りが接合された状態で土台64に接合されている。図11(b)は、振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置であって、振動板61bに接合された圧電素子61aは図11(d2)に示すように、曲線状の振動板63bと接合されており、同振動板63bの端にはゴム、鉛等の重りが接合された状態で土台64に接合されている。図11(d3)に示すように、圧電素子61aに接合する振動板は振動板63cのように45度の角度となるように曲げたものとすることも出来る。これらのようにすることにより、外力による振動が重り62aを揺らすことで、その動きが振動板63aおよび63bおよび63cを伝わることによって、圧電素子61aによる発電を行うことが出来る。このとき、重り62aの縦方向、横方向および斜め方向等全ての方向の動きを振動板63aおよび振動板63bおよび振動板63cを曲げたことで「ねじれ」の動きを利用することにより、振動板63aおよび振動板63bおよび振動板63cは伝えることが可能となる。その際、振動板63aおよび振動板63bと土台64は圧電素子61aに対して正面に向かい合わないようにずらす頃で「ねじれ」の動きを圧電素子61aにより効率的に伝えることが出来るようになる。図11(c)は振動の力を利用することにより発電する圧電素子を使用した発電装置において、重り62aを羽62bに変えることにより風を受けることで発電することも可能となる。それから、圧電素子61aに接合する振動板63aおよび63bおよび63cの数は二つ以上にすることも可能である。この例を図11(e)に示す。図11に示す構造において重り62aおよび重り62bの全ての動きを伝える必要の無い場合は振動板63aおよび63bおよび63cは直線としても良い。更に、振動板63aおよび63bおよび63cの長さを変えることにより様々な振動周波数の重りの動きに対して共振するように調節することも可能である。
In FIG. 11, the electric power generating apparatus about the 7th Embodiment of this invention is shown. FIG. 11A shows a power generation device using a piezoelectric element that generates electric power by utilizing the force of vibration, and the
図12に、本発明の第8の実施形態についての端末装置を示す。電力情報提供端末装置71は、移動可能な設置式の端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置である。電力情報供給端末装置71は、図1から図11に示す発電装置の少なくとも一つの発電装置によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置とすることにより環境にやさしいエコ発電によって電力および情報の供給、提供を行うことが可能となる。図12(a)は電力情報提供端末装置71の全体図の一例である。ディスプレイ装置73はタッチパネル機能を有するものとしても良い。太陽電池75aおよび手動式発電機75bを補助電源として電力情報提供端末装置71の設置することも良い。この他にも、応用として例えば発電装置21に無線装置77およびコンピュータ74を取り付けたものを人や車等の移動情報を感知する圧力感知装置76として利用することも可能である。このことは、通勤ラッシュや交通渋滞の整理を行う際に周囲の込み具合を把握したい箇所に圧力感知装置76を設置することで発電頻度や発電量から各地点の通行量の情報を得てそれを無線通信することにより効率的に交通整理を行うことが出来る等に役立つのである。
FIG. 12 shows a terminal apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The power information
電力情報提供端末装置71は、移動可能な設置式の端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置である。電力情報供給端末装置71は、図1から図11に示す発電装置の少なくとも一つの発電装置によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置72と、ディスプレイ装置73および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータ74を有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つ端末装置とすることにより環境にやさしいエコ発電によって電力および情報の供給、提供を行うことが可能となる。図12(a)は電力情報提供端末装置71の全体図の一例である。ディスプレイ装置73はタッチパネル機能を有するものとしても良い。太陽電池75aおよび手動式発電機75bを補助電源として電力情報提供端末装置71の設置することも良い。この他にも、応用として例えば発電装置21に無線装置77およびコンピュータ74を取り付けたものを人や車等の移動情報を感知する圧力感知装置76として利用することも可能である。このことは、通勤ラッシュや交通渋滞の整理を行う際に周囲の込み具合を把握したい箇所に圧力感知装置76を設置することで発電頻度や発電量から各地点の通行量の情報を得てそれを無線通信することにより効率的に交通整理を行うことが出来る等に役立つのである。
The power information
(付記)
付記1に記載の発明は、人や車等の物体が動く際に生じる圧力変動により発電する発電装置であって、強い圧力変動に対しても圧電素子を破損すること無く発電することを可能にする圧電素子の過剰な変形を防止するストッパーを有することを特徴とする。
(Appendix)
The invention described in
付記2に記載の発明は、付記1に記載の発電機は、物体の移動によって生じる圧力変動を圧電素子に効率よく伝えるための振動板と圧電素子を支え圧力変動を受け止める軸を圧電素材の少なくとも一方の面に持つ構造を有することを特徴とする。
In the invention described in
付記3に記載の発明は、付記2に記載の前記軸は、圧電素材の中心を通る線上に少なくとも一つ以上有することを特徴とする付記1および付記2に記載の発電装置。
The invention according to
付記4に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、前機構を有する発電装置であって、複数の圧電素材を圧電素材がずれないようにその周囲を支え収納することで積層にすることにより発電量を増す構造を有することを特徴とする発電装置。
The invention described in
付記5に記載の発明は、前機構を有する小型発電装置を並べそれらを繋げる軸と軸受けをつけることにより発電装置全体を折りたたむことおよび丸めることの可能な構造を有するものであり移動可能であることを特徴とする発電装置。
The invention described in
付記6に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、少なくとも一方の面に、表面を硬質ガラスや硬質塩化ビニル等の透明な樹脂で覆うことにより強度を上げた太陽エネルギーによる発電を行う太陽電池および温度差発電装置を有することを特徴とする発電装置。 The invention described in appendix 6 is a power generation device using a piezoelectric element that generates electric power by pressure fluctuation caused by the movement of an object, and the surface is covered with a transparent resin such as hard glass or hard vinyl chloride on at least one surface. A power generator having a solar cell and a temperature difference power generator for generating power by solar energy with increased strength.
付記7に記載の発明は、物体の移動によって生じる圧力変動により発電する圧電素子を使用した発電装置であって、少なくとも一方の面に、表面を硬質ガラスや硬質塩化ビニル等の透明な樹脂で覆うことにより強度を上げた発光ダイオードや液晶パネルや有機ELや電光掲示板等によるディスプレイ機能を有する発電装置であって、これらのディスプレイで表示する文字や画像や映像や音等の情報を処理する機能持つインターネットに接続可能なコンピュータを有することを特徴とする発電装置。 The invention according to appendix 7 is a power generation device using a piezoelectric element that generates power by pressure fluctuation caused by the movement of an object, and the surface is covered with a transparent resin such as hard glass or hard vinyl chloride on at least one surface. It is a power generation device having a display function such as a light emitting diode, a liquid crystal panel, an organic EL, an electric bulletin board, etc. with increased strength, and has a function of processing information such as characters, images, images and sounds displayed on these displays A power generation apparatus having a computer connectable to the Internet.
付記8に記載の発明は、少なくとも一つ以上の垂直軸風車を縦に重ねた風力発電装置であって、外側に発電装置を覆い風向きに対応して回転する風力誘導装置を有することにより風力の収集能力を向上させることおよび風力による風車の回転を妨げる抵抗を無くすことを特徴とする発電装置。 The invention described in appendix 8 is a wind power generator in which at least one vertical axis wind turbine is vertically stacked, and has a wind power induction device that covers the power generator on the outside and rotates in accordance with the wind direction. A power generation device characterized by improving the collection capability and eliminating resistance that impedes rotation of a wind turbine by wind power.
付記9に記載の発明は、振動の力で発電する圧電素子を使用した発電装置であって、圧電材料の周囲に少なくとも一つ以上の角度を持って曲げられた振動板が接合された圧電素子において、振動板と振動板に接合した重りを有することによって縦方向と横方向と斜め方向の振動周波数で共振することで発電することを特徴とする圧電素子の発電装置。
The invention according to appendix 9 is a power generation device using a piezoelectric element that generates power by a vibration force, and a piezoelectric element in which a diaphragm bent at least at one or more angles is joined around a piezoelectric material The piezoelectric element generator according to
付記10に記載の発明は、移動可能な設置式の電力情報提供端末装置であって、携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置と、ディスプレイ機能および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータを有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つことを特徴とする電力情報提供端末装置。 The invention according to appendix 10 is a mobile power information provision terminal device that is movable, and includes a charging device for a small electronic device such as a mobile phone, a PHS, a personal computer, and a personal digital assistant, a display function, a wireless LAN, and a MAN A power information providing terminal device having a function of supplying power and providing information by having a computer connectable to the Internet by a communication function such as WAN.
付記11に記載の発明は、移動可能な設置式の電力情報提供端末装置であって、付記1、付記2、付記3、付記4、付記5、付記6、付記7、付記8または付記9のいずれかに記載の発電装置の全てあるいは一部によって発電した電力を充電する蓄電装置と蓄電装置から供給される電力を使用して動作する携帯電話、PHS、パソコン、携帯情報端末等の小型電子機器の充電装置と、ディスプレイ機能および無線LAN、MAN、WAN等の通信機能によりインターネットに接続可能なコンピュータを有することにより、電力供給と情報提供を行う機能を持つことを特徴とする電力情報提供端末装置、総合的に利用する発電システムに関するものである。
The invention described in
(付記の効果)
上記付記のように構成された本発明によれば、圧電素子による発電、風力発電や太陽光発電等のエコ発電装置の発電量の増加とその耐久性を向上させることおよび圧電素子による発電装置の製造簡略化、製造コスト低減効果ならびに、これらの発電装置にインターネットに接続可能なコンピュータならびにディスプレイ機能等を有すること更に移動容易性ならびに設置容易性を有したことで、周囲の環境の変化にも対応して安定的な電力供給と情報提供を行うことが出来る。
(Additional effects)
According to the present invention configured as described above, it is possible to increase the power generation amount of an eco power generation device such as power generation by a piezoelectric element, wind power generation or solar power generation and to improve the durability thereof, and Simplifies manufacturing, reduces manufacturing costs, and has a computer that can connect to the Internet and a display function for these power generators, as well as ease of movement and installation, so it can handle changes in the surrounding environment. Stable power supply and information provision.
電力情報提供端末装置を駅やコンビニエンスストアおよび公園等に設置することにより日常的に携帯電話やデジタルカメラ等の小型電子機器の充電を行えるためこれらの機器を電池の残量を気にすることなく使うことが出来、且つ、台風や雷等による停電時の際等の緊急時において設置する場所を選ばず迅速に移動させることおよび長期間の発電が可能なため防災対策としても役立つ。更に、日常的に使用できる電力需給や周囲の地図、天候等の情報提供のサービス行う完全自家発電型の端末装置を常設することは利用が想定されるビジネスマンや観光客等にとってとても便利であり、このような電力情報提供端末装置の普及はこれからのIT、ユビキタス社会において様々なサービス提供の普及にも寄与するものと思われる。 By installing power information provision terminal devices at stations, convenience stores, parks, etc., it is possible to charge small electronic devices such as mobile phones and digital cameras on a daily basis, so these devices can be used without worrying about the remaining battery level. It can be used, and it can be used as a disaster prevention measure because it can be quickly moved regardless of where it is installed in the event of an emergency such as a power failure due to a typhoon or lightning, and it can generate electricity for a long time. Furthermore, it is very convenient for businessmen and tourists who are expected to use a permanent self-powered terminal device that provides information such as daily power supply and demand, maps of surroundings, and weather information. The spread of such power information provision terminal devices is expected to contribute to the spread of various service provisions in the future IT and ubiquitous society.
現在、広告業界ではこれまでに無い技術を広告に利用する需要が大きい。何故なら、一般に広告において先ずは目に付くことが重要である。これに対して、新しくこれまでに無い技術やものは注目されやすいため、特に街中でのCM媒体としてそれを広告に使いたいのである。そのため、応用として電力情報供給端末装置は様々なディスプレイ装置を有することも可能なため新しい広告媒体としても産業上利用可能である。 At present, there is a great demand in the advertising industry for using unprecedented technology for advertising. Because it is generally important to first notice in advertising. On the other hand, new and unprecedented technologies and things are likely to attract attention, so we want to use them for advertisements, especially as a commercial medium in the city. Therefore, since the power information supply terminal device can have various display devices as an application, it can be industrially used as a new advertising medium.
11、11a、18、61a 圧電素子
12、17、19、61b、63a、63b、63c 振動板
13a、13b、13c 軸
14a、14b、20a、20b 緩衝材
15、16a、16b ストッパー
20、21、31、41、51a、51b 発電装置
22、24 軸
23、25 軸受け
32、75a 太陽電池
33 温度差発電装置
34、47 樹脂
42 発光ダイオード
43 液晶パネル
44 有機EL
45 電光掲示板
46、74 コンピュータ
52 垂直軸風車
53a、53b 風力誘導装置
54a、54b 回転軸
62a 重り
62b 羽
64 土台
71 電力情報提供端末装置
72 充電装置
73 ディスプレイ装置
75b 手動式発電機
76 圧力感知装置
77 無線装置
11, 11a, 18,
45
Claims (1)
前記一対の緩衝材の相互間に配置された複数組の振動板及び圧電素子と、
前記一対の緩衝材の相互間に配置された第1軸及び第2軸とを備え、
前記圧電素子は、前記振動板の少なくとも片面における当該振動板の周囲以外の位置に接合され、
前記複数組の前記振動板及び前記圧電素子の各々は、前記一対の緩衝材に対して平行となるように、かつ、相互に重合するように配置され、
前記第1軸は、前記一対の緩衝材の一方から前記複数組の前記振動板及び圧電素子の周囲に至り、複数の前記振動板の周囲を支持するように配置され、かつ、前記一対の緩衝材の他方との間に空間部を形成するように配置され、
前記第2軸は、前記一対の緩衝材の他方から、前記複数組の振動板及び圧電素子の中で当該緩衝材の他方に最も近接する振動板及び圧電素子に至り、これら振動板及び圧電素子をその中心位置において支持するように配置され、
前記一対の緩衝材の一方が、前記一対の緩衝材の他方に向かう方向の外力を受けた場合に、前記第1軸を介して前記複数の振動板の周囲に前記外力を伝え、前記圧電素子及び前記振動板の周囲が、前記第2軸を支点に反ることにより、前記圧電素子が変形して発電する、
発電装置。 A pair of cushioning materials arranged side by side at a distance from each other;
A plurality of sets of diaphragms and piezoelectric elements disposed between the pair of cushioning materials;
A first shaft and a second shaft disposed between the pair of cushioning materials,
The piezoelectric element is bonded to a position other than the periphery of the diaphragm on at least one side of the diaphragm ,
Each of the plurality of sets of the diaphragms and the piezoelectric elements is arranged so as to be parallel to the pair of buffer materials and to be superposed on each other,
The first shaft extends from one of the pair of buffer materials to the periphery of the plurality of sets of diaphragms and piezoelectric elements , and is arranged to support the periphery of the plurality of diaphragms. Arranged to form a space between the other of the materials,
The second axis extends from the other of the pair of shock absorbing materials to the vibration plate and the piezoelectric element closest to the other of the shock absorbing materials among the plurality of sets of vibration plates and piezoelectric elements. Is arranged to support at its center position,
When one of the pair of buffer materials receives an external force in a direction toward the other of the pair of buffer materials, the external force is transmitted to the periphery of the plurality of diaphragms via the first shaft, and the piezoelectric element And the periphery of the diaphragm is warped about the second axis as a fulcrum, whereby the piezoelectric element is deformed to generate electric power,
Power generation device.
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