JP2006032935A - Piezoelectric generator and power generation system using it - Google Patents

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Masaaki Yokoyama
山 正 明 横
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric generator having a sufficient production of electricity by arranging a lot of piezoelectric elements in three dimensions to laminate, and a power generation system which makes the most use of repetitive load existing a great deal in surrounding. <P>SOLUTION: This system comprises a lower holding plate having a plurality of fixing holes and a structure, for putting a restraint on movable amount, at the center part thereof, a lower piezoelectric element support placed and fixed to the upper surface of the lower holding plate, an upper holding plate, having a plurality of fixing holes, which is arranged with a given interval from the upper surface part of the lower piezoelectric element support, and an upper piezoelectric element support, having a structure, for putting a restraint on movable amount, at the tipping thereof, which is placed and fixed to the center part of the lower surface of the upper holding plate. A plurality of piezoelectric elements are arranged with given intervals between the lower and upper piezoelectric element supports. One end of the piezoelectric element is fixed to the lower or upper piezoelectric element support, and the other end is rotatably supported by the upper or lower piezoelectric element support, thereby a piezoelectric element laminate is constituted. The electric power is generated by repeatedly applying load to the lower holding plate or the upper holding plate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電素子による発電装置に関し、詳しくは、複数の圧電素子を積層化し、総合的に実用できる大きさの電圧、電流を励起させる圧電発電装置及びそれを用いた発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation device using piezoelectric elements, and more particularly to a piezoelectric power generation device that stacks a plurality of piezoelectric elements to excite voltage and current in a size that can be put into practical use and a power generation system using the piezoelectric power generation device.

一般に、ある種の結晶体に機械的な歪みを与えると電気分極が生じる現象を圧電気現象と呼び、この現象を利用して外力による素子の歪みを電気エネルギーに変換する圧電素子が知られている。   Generally, a phenomenon in which electric polarization occurs when mechanical strain is applied to a certain type of crystal is called a piezoelectric phenomenon, and a piezoelectric element is known that uses this phenomenon to convert element distortion due to external force into electric energy. Yes.

このような圧電素子は個々の圧電素子の発電エネルギ量は非常に小さいので、圧電素子の積層化等が不可欠であり、そのような例として積層圧電素子を利用した発電装置の技術が特許文献１に開示されている。
しかしながら、この特許文献１に開示されている圧電体（積層圧電素子）においては、圧電体に加わる外力による引張・圧縮変形でのみ発電がなされており、圧電体の歪み量が引張・圧縮変形では少ないためにその発電量も少なくなってしまっていた。 Since such a piezoelectric element has a very small amount of power generation energy of each piezoelectric element, it is indispensable to laminate the piezoelectric elements. As such an example, a technology of a power generation apparatus using the laminated piezoelectric elements is disclosed in Patent Document 1. Is disclosed.
However, in the piezoelectric body (multilayer piezoelectric element) disclosed in Patent Document 1, power is generated only by tensile / compressive deformation caused by an external force applied to the piezoelectric body. The amount of power generation has been reduced because of the small amount.

また、この圧電発電装置を用いた発電システムが特許文献２に開示されているが、この開示されている「発電装置」は主に住宅の屋内階段部等に設置され、この部分を通過する歩行者の数も限られており、この発電装置で発電される電気量は非常に少ないものである。
しかしながら、駅や空港のターミナル、デパートや高層ビル、イベント会場などにつながる歩道・通路には毎日数万人から数十万人、多いところでは百万人のオーダーの人間が歩行しており、これら歩行者から歩道・通路面に繰り返し加えられる荷重の総量は莫大な量となる。 Further, although a power generation system using this piezoelectric power generation device is disclosed in Patent Document 2, this disclosed “power generation device” is mainly installed in an indoor staircase portion of a house and walks through this portion. The number of persons is also limited, and the amount of electricity generated by this power generator is very small.
However, there are tens of thousands to hundreds of thousands of people every day on the sidewalks and passages leading to stations, airport terminals, department stores, high-rise buildings, event venues, etc. The total amount of load repeatedly applied from the pedestrian to the sidewalk / passageway is enormous.

同じく、主要幹線道路等では毎日数万台から数十万台の自動車が走行しており、その走行車両から道路面に繰り返し加えられる荷重の総量も莫大な量となる。
これらの莫大な総量の荷重は、従来活用されることなく、無為に捨てられていた。
また、道路を走行する自動車や鉄道車両などの路面と車輪との間にかかる繰り返し加えられる荷重も活用されることはなかった。 Similarly, tens of thousands to hundreds of thousands of automobiles are traveling every day on main arterial roads, and the total amount of load repeatedly applied to the road surface from the traveling vehicles is enormous.
These enormous total loads have been discarded without being used in the past.
In addition, the load repeatedly applied between the road surface and wheels of automobiles and railway vehicles traveling on the road has not been utilized.

特開平０８−３２１６４２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-321642 特開平１１−３５３９１３号公報JP-A-11-353913

そこで、本発明は上記従来の圧電発電装置及びそれを用いた発電システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、圧電素子を、立体的に多数配列し積層化することによって十分な発電量を有する圧電発電装置を提供する。
また、本発明の他の目的は、本発明の圧電発電装置を使用して外界に多量に存在する繰り返し荷重を活用する発電システムを提供する。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the conventional piezoelectric power generation apparatus and the power generation system using the conventional piezoelectric power generation apparatus, and an object of the present invention is to arrange and stack a large number of piezoelectric elements three-dimensionally. Thus, a piezoelectric power generation apparatus having a sufficient power generation amount is provided.
Another object of the present invention is to provide a power generation system that utilizes a repeated load existing in large quantities in the outside world using the piezoelectric power generation device of the present invention.

上記目的を達成するためになされた本発明による圧電発電装置は、外縁部に複数の取り付け用孔を有する下部保持板と、前記下部保持板の上面の前記取り付け用孔の内側に略垂直に上方に延びて設置される下部圧電素子支持体と、下部圧電素子支持体の上面部から所定の間隔に離隔して配置され、外縁部に複数の取り付け用孔を有する上部保持板と、前記上部保持板の下面の中央部に略垂直に下方に延びて、その下面と下部保持板との間が前記所定の間隔に離隔して設置される上部圧電素子支持体と、前記下部圧電素子支持体と上部圧電素子支持体との間に、複数の圧電素子が一定の間隔に離隔配置してなり、前記圧電素子の一端が前記下部圧電素子支持体又は上部圧電素子支持体に固着され、他端が前記上部圧電素子支持体又は下部圧電素子支持体に回動可能な状態で支持されてなる圧電素子積層体とを有し、前記下部保持板又は上部保持板に繰り返し荷重がなされることにより発電することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a piezoelectric power generator according to the present invention includes a lower holding plate having a plurality of mounting holes on an outer edge portion, and a substantially vertical upper side inside the mounting holes on the upper surface of the lower holding plate. A lower piezoelectric element support that is installed to extend to the upper piezoelectric element, an upper holding plate that is disposed at a predetermined interval from the upper surface of the lower piezoelectric element support, and has a plurality of mounting holes on the outer edge, and the upper holding An upper piezoelectric element support that extends downward substantially perpendicularly to the center of the lower surface of the plate, and is disposed with the predetermined distance between the lower surface and the lower holding plate; and the lower piezoelectric element support; A plurality of piezoelectric elements are arranged at regular intervals between the upper piezoelectric element support, one end of the piezoelectric element is fixed to the lower piezoelectric element support or the upper piezoelectric element support, and the other end is Said upper piezoelectric element support or lower piezoelectric element And a piezo stack made is supported by rotatable state to the support, characterized by generating by the repetitive load on the lower holding plate or the upper holding plate is made.

上記目的を達成するためになされた本発明による発電システムは、車両又は歩行者の通過路面に所定の大きさで略正方形に区画分離して敷設される複数の路面プレートと、前記各々の路面プレートの下部面と前記通過路面との間に密着設置される複数の圧電発電装置と、前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、前記路面プレート上を多数の車両又は歩行者が通過するときに繰り返し加えられる荷重によって発電することを特徴とする。   The power generation system according to the present invention, which has been made to achieve the above object, includes a plurality of road surface plates laid and separated into a substantially square shape with a predetermined size on a road surface of a vehicle or a pedestrian, and each of the road surface plates. A plurality of piezoelectric power generators installed in close contact with each other between the lower surface and the passage surface, diodes for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric power generators, and electricity generated by being connected to the diodes A capacitor for storing the current, a control unit for controlling the flow of current, and an electric circuit unit including a load unit to which power is supplied, and is repeatedly applied when a large number of vehicles or pedestrians pass on the road surface plate. It is characterized by generating electricity with a load.

また、上記目的を達成するためになされた本発明による発電システムは、自動車、鉄道車両、あるいは自転車等の車輪による発電システムであって、回転駆動力を伝える車軸側ホイールと、前記車軸側ホイールの外周面から所定の距離離隔した内周面を有する接路面側ホイールと、前記車軸側ホイールの外周面と接路面側ホイールの内周面との間に一定の間隔をおいて密着設置される複数の圧電発電装置と、前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、車輪の回転に応じた車輪の半径方向の圧力変化によって発電することを特徴とする。   In addition, a power generation system according to the present invention made to achieve the above object is a power generation system using wheels of an automobile, a railway vehicle, a bicycle, or the like, and includes an axle side wheel that transmits rotational driving force, and the axle side wheel. A plurality of roadside wheels having an inner circumferential surface spaced by a predetermined distance from the outer circumferential surface, and a plurality of units installed in close contact with each other between the outer circumferential surface of the axle side wheel and the inner circumferential surface of the roadside wheel. Piezoelectric generator, diode for half-wave rectification or full-wave rectification of output current generated by the piezoelectric generator, capacitor for storing electricity connected to the diode, controller for controlling current flow, and power And an electric circuit unit including a supplied load unit, and the power generation is performed by the pressure change in the radial direction of the wheel according to the rotation of the wheel.

また、上記目的を達成するためになされた本発明による発電システムは、地盤上に配置される重量構造物と、前記地盤と重量構造物との間に密着設置される複数の圧電発電装置と、前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、前記重量構造物の地盤との相互上下振動によって発電することを特徴とする。   Further, a power generation system according to the present invention made to achieve the above object includes a heavy structure disposed on the ground, and a plurality of piezoelectric power generators installed in close contact between the ground and the heavy structure, A diode for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric generator, a capacitor for storing electricity generated by being connected to the diode, a control unit for controlling the flow of current, and a load unit for supplying power And generating electric power by mutual vertical vibration with the ground of the heavy structure.

本発明による圧電発電装置によれば、引張・圧縮の両方向からの荷重に対しても機構内部では圧電素子に対し曲げ変形が行われ、さらに、圧電素子支持体に圧電素子の一端を固着せず、回動可能な状態で支持しているので曲げ変形量が大きく、従ってバイモルフを構成する２つのユニモルフの曲げ変形量の差が大きいので、大きな発電効率が得られる効果がある。   According to the piezoelectric power generation device of the present invention, bending deformation is performed on the piezoelectric element inside the mechanism even with respect to loads from both directions of tension and compression, and one end of the piezoelectric element is not fixed to the piezoelectric element support. Since it is supported in a rotatable state, the amount of bending deformation is large, and therefore the difference in bending deformation amount between the two unimorphs constituting the bimorph is large, so that there is an effect that a large power generation efficiency can be obtained.

また、本発明による発電システムによれば、歩行者の通行量の多い歩道・通路面や車両の通行量の多い道路面に繰り返し加えられる荷重を無為に捨ててしまうことなく、発電に活用することができる効果がある。
また、本発明による発電システムによれば、道路を走行する自動車や鉄道車両などの路面と車輪との間にかかる繰り返し加えられる荷重も発電に活用することができる効果がある。
また、本発明による発電システムによれば、例えばビル等の重量構造物の耐震構造中に組み込むことにより、周囲の幹線道路等からの地盤の振動を活用して発電することができる効果がある。 Further, according to the power generation system of the present invention, the load repeatedly applied to the sidewalk / passage surface where the amount of pedestrian traffic is large or the road surface where the amount of vehicle traffic is large can be used for power generation without throwing away the load. There is an effect that can.
Further, according to the power generation system of the present invention, there is an effect that a load repeatedly applied between the road surface and the wheel of an automobile or a railway vehicle traveling on the road can be used for power generation.
Further, according to the power generation system of the present invention, for example, by incorporating it into an earthquake-resistant structure of a heavy structure such as a building, there is an effect that it is possible to generate power by utilizing the vibration of the ground from the surrounding main roads.

次に、本発明に係る圧電発電装置及びそれを用いた発電システムを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。   Next, a specific example of the best mode for carrying out the piezoelectric power generation apparatus and the power generation system using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例に係る圧電発電装置の概略断面図である。
図１を参照すると、本発明の実施例に係る圧電発電装置１は、外縁部に複数の取り付け用孔１２と中央部に可動量制限用構造４０を有する下部保持板１０と、下部保持板１０の上面の取り付け用孔１２の内側に略垂直に上方に延びて設置固定される下部圧電素子支持体１４と、下部圧電素子支持体１４の上面部から所定の間隔に離隔して配置され、外縁部に複数の取り付け用孔２２を有する上部保持板２０と、上部保持板２０の下面の中央部に略垂直に下方に延びて設置固定され、その先端部に可動量制限用構造４０を有する上部圧電素子支持体２４と、下部圧電素子支持体１４と上部圧電素子支持体２４との間に、複数の圧電素子３０が一定の間隔に離隔配置してなり、圧電素子３０の一端が下部圧電素子支持体１４又は上部圧電素子支持体２４に固着され、他端が上部圧電素子支持体２４又は下部圧電素子支持体１４に回動可能な状態で支持されてなる圧電素子積層体３２とを有して構成されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric power generator according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a piezoelectric power generation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a lower holding plate 10 having a plurality of mounting holes 12 at an outer edge portion and a movable amount limiting structure 40 at a central portion, and the lower holding plate 10. A lower piezoelectric element support 14 which is installed and fixed substantially vertically upward inside the mounting hole 12 on the upper surface of the upper surface of the lower piezoelectric element, and is spaced from the upper surface portion of the lower piezoelectric element support 14 at a predetermined interval, An upper holding plate 20 having a plurality of mounting holes 22 in the portion, and an upper portion having a movable amount limiting structure 40 at the tip thereof extending and installed substantially vertically downward at the center of the lower surface of the upper holding plate 20 A plurality of piezoelectric elements 30 are arranged at regular intervals between the piezoelectric element support 24, the lower piezoelectric element support 14, and the upper piezoelectric element support 24. One end of the piezoelectric element 30 is the lower piezoelectric element. Support 14 or upper piezoelectric element support Is fixed to 24, the other end is configured to have a piezoelectric element stack 32 comprising supported in rotatable state to the upper piezoelectric element support 24 or the lower piezoelectric element support 14.

図２は、本発明に係る圧電発電装置の図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ａ）は圧電発電装置が円柱タイプの場合、（ｂ）は四角柱タイプの場合であるときを示しており、それぞれ使用する場所、条件等によって形状を選択することができる。図１の実施例に係る圧電発電装置では、（ｂ）の四角柱タイプとしての装置の断面を示している。   2 is a cross-sectional view of the piezoelectric power generation apparatus according to the present invention taken along line AA in FIG. 1. FIG. 2A is a case where the piezoelectric power generation apparatus is a cylindrical type, and FIG. The time is shown, and the shape can be selected according to the place of use, conditions, and the like. In the piezoelectric power generation device according to the embodiment of FIG.

圧電素子３０は、中央に絶縁板を挟んで上下に圧電セラミック体を貼り合わせた構造となっている、バイモルフ型圧電素子を使用している。
圧電発電装置が四角柱タイプの場合は帯状、円柱タイプの場合は円形、又は扇状の形態をなしている。
バイモルフ型を用いると圧電素子３０の両方向の曲げ変形量に対して極性の異なる電荷が両セラミック体にそれぞれ発生し、それらを集めることによりより大きな発電力を得ることができる。
また、圧電セラミック体としては、通常用いられている、ＢａＴｉＯ３−ＣａＴｉＯ３系、ＢａＴｉＯ３−ＰｂＴｉＯ３系、又はＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３系のものでよい。
また、装置の強度と寸法等の関係から中央の金属板を厚くし片側のみに圧電セラミック体を貼り合わせたユニモルフ型の圧電素子を使用ことも当然可能である。 The piezoelectric element 30 uses a bimorph type piezoelectric element having a structure in which a piezoelectric ceramic body is bonded vertically with an insulating plate sandwiched in the center.
When the piezoelectric power generation device is a quadrangular prism type, it has a strip shape, and when it is a cylindrical type, it has a circular shape or a fan shape.
When the bimorph type is used, electric charges having different polarities with respect to the bending deformation amount in both directions of the piezoelectric element 30 are generated in both ceramic bodies, and a larger power generation can be obtained by collecting them.
In addition, the piezoelectric ceramic body may be a BaTiO 3 —CaTiO 3 , BaTiO 3 —PbTiO 3 , or PbTiO 3 —PbZrO 3 , which is usually used.
Of course, it is also possible to use a unimorph type piezoelectric element in which a central metal plate is thickened and a piezoelectric ceramic body is bonded to only one side in relation to the strength and dimensions of the apparatus.

下部／上部保持板１０、２０や下部／上部圧電素子支持体１４、２４は、剛性の高い金属で形成されている。
ここで、下部圧電素子支持体１４の上面と上部保持板２０の下面との間の間隔は、圧電発電装置の圧縮方向に対する可動量を制限するように設計する。つまり、用いている圧電素子３０の弾性変形限界以内の間隔に設定し必要以上の大きな荷重が圧電素子にかからないようにするものである。 The lower / upper holding plates 10 and 20 and the lower / upper piezoelectric element supports 14 and 24 are made of a highly rigid metal.
Here, the distance between the upper surface of the lower piezoelectric element support 14 and the lower surface of the upper holding plate 20 is designed to limit the amount of movement in the compression direction of the piezoelectric power generator. In other words, the distance is set within the elastic deformation limit of the piezoelectric element 30 being used so that an unnecessarily large load is not applied to the piezoelectric element.

また、下部保持板１０の凹部１６及び貫通孔１８と、貫通孔１８を貫通した上部圧電素子支持体２４の先端に設けた貫通孔１８より大きく凹部１６面積より小さいストッパー２５とにより構成される可動量制限用構造４０は、圧電発電装置の引っ張り方向に対する可動量を制限するよう設計されている。ストッパー２５と凹部１６の底面との間隔は、下部圧電素子支持体１４の上面と上部保持板２０の下面との間の間隔と同等である。上記２つの可動量制限機構により圧電素子積層体３２が必要以上の荷重に対して保護される。   Further, the movable member is constituted by the recess 16 and the through hole 18 of the lower holding plate 10 and a stopper 25 which is larger than the through hole 18 provided at the tip of the upper piezoelectric element support 24 passing through the through hole 18 and smaller than the area of the recess 16. The amount limiting structure 40 is designed to limit the movable amount with respect to the pulling direction of the piezoelectric power generation device. The distance between the stopper 25 and the bottom surface of the recess 16 is equal to the distance between the upper surface of the lower piezoelectric element support 14 and the lower surface of the upper holding plate 20. The two movable amount limiting mechanisms protect the piezoelectric element laminate 32 against a load more than necessary.

一方、圧電素子積層体３２に対して圧電素子３０の上下又は間の少なくとも上／下部位以上に圧電素子の弾性率より高い弾性率を有する複数の剛性板材３４を組み込むことによって、圧電素子３０の弾性変形限界を超えないように圧電素子積層体３２全体に剛性を持たせ、設置状態におけて負荷される初期の縦荷重や、さらには横荷重に対しても支えることができるような構造にすることも可能である。この場合、剛性板材の両端は下部／上部圧電素子支持体１４、２４と固定支持されることが好ましい。   On the other hand, by incorporating a plurality of rigid plate members 34 having an elastic modulus higher than the elastic modulus of the piezoelectric element at least above / below or between the piezoelectric elements 30 relative to the piezoelectric element stack 32, the piezoelectric element 30 The structure is such that the entire piezoelectric element laminate 32 has rigidity so as not to exceed the elastic deformation limit, and can support an initial longitudinal load or even a lateral load applied in an installed state. It is also possible to do. In this case, it is preferable that both ends of the rigid plate are fixedly supported by the lower / upper piezoelectric element supports 14 and 24.

下部圧電素子支持体１４と上部圧電素子支持体２４との間に横架される圧電素子３０は、一端が上部圧電素子支持体２４に固着され、他端が下部圧電素子支持体１４に回動可能な状態で支持されている。図１の場合、回動可能な状態は、圧電素子３０の金属板部を貫通して下部圧電素子支持体１４とにピンで留めた状態となっている（図３（ａ）参照）。   The piezoelectric element 30 laid horizontally between the lower piezoelectric element support 14 and the upper piezoelectric element support 24 has one end fixed to the upper piezoelectric element support 24 and the other end rotated to the lower piezoelectric element support 14. Supported as possible. In the case of FIG. 1, the rotatable state is a state where the metal plate portion of the piezoelectric element 30 is passed through and pinned to the lower piezoelectric element support 14 (see FIG. 3A).

上述のような構造にすることにより、圧電発電装置１にかかる荷重によって下部圧電素子支持体１４と上部圧電素子支持体２４とが相互に移動する量に対し、圧電素子３０の変形量を最大にすることができる。
また、圧電素子３０を固着する側を入れ替えて下部圧電素子支持体１４に固着し、上部圧電素子支持体２４に回動可能な状態で支持することも可能である。 With the above-described structure, the amount of deformation of the piezoelectric element 30 is maximized with respect to the amount of movement of the lower piezoelectric element support 14 and the upper piezoelectric element support 24 with each other due to the load applied to the piezoelectric power generation device 1. can do.
It is also possible to replace the side on which the piezoelectric element 30 is fixed and fix the piezoelectric element 30 to the lower piezoelectric element support 14 and support the upper piezoelectric element support 24 in a rotatable state.

一方、図２の（ａ）の円柱タイプで圧電発電装置１を製造する場合、圧電素子３０もドーナツ形状で形成され、その場合は回動可能な支持状態は、下部圧電素子支持体１４に図３（ｂ）に示すような支持孔が形成され、そこに圧電素子３０の一端が挿入された状態の支持構造となる。図３（ｂ）の構造は四角柱タイプ圧電発電装置１にも適用が可能である。
又この時、圧電素子３０は、そのドーナツ形状の内円部から素子に「十」、「＊」、又は「米」字状にスリットを入れたものも可能であり、又さらに、ドーナツ形状を所定の個数に等間隔に分割した扇型形状の集合体として設置することも可能である。こうすることにより、圧電素子３０の変形量を大きくすることができる。 On the other hand, when the piezoelectric power generation apparatus 1 is manufactured with the cylindrical type of FIG. 2A, the piezoelectric element 30 is also formed in a donut shape, and in this case, the rotatable support state is illustrated in the lower piezoelectric element support 14. A support hole as shown in FIG. 3B is formed, and a support structure in which one end of the piezoelectric element 30 is inserted therein is obtained. The structure of FIG. 3B can also be applied to the quadrangular prism type piezoelectric power generation apparatus 1.
Further, at this time, the piezoelectric element 30 can be formed by slitting the element into a “ten”, “*”, or “US” shape from the inner circular portion of the donut shape. It is also possible to install as a fan-shaped aggregate divided into a predetermined number at equal intervals. By doing so, the deformation amount of the piezoelectric element 30 can be increased.

上述のように構成された圧電発電装置１の動作は、例えば地盤等に下部保持板１０の取り付け用孔１２によってボルト等で固着し、可動対象物に上部保持板２０の取り付け用孔２２によってボルト等で固着して、可動対象物が上下方向に振動運動すると、下部保持板１０と上部保持板２０間は圧縮・引張り方向の荷重がなされるが、下部圧電素子支持体１４と上部圧電素子支持体２４との間の圧電素子積層体３２には曲げ変形が起こり、圧電素子３０の圧電セラミック体の曲げ変形による圧電気現象で発電がなされる。   The operation of the piezoelectric power generating apparatus 1 configured as described above is, for example, fixed to the ground or the like with bolts or the like by the mounting holes 12 of the lower holding plate 10, and bolts to the movable object by the mounting holes 22 of the upper holding plate 20. When the movable object is oscillated and moved in the vertical direction, a load in the compression / tensile direction is applied between the lower holding plate 10 and the upper holding plate 20, but the lower piezoelectric element support 14 and the upper piezoelectric element support are supported. Bending deformation occurs in the piezoelectric element laminated body 32 between the body 24 and the piezoelectric element body 32 of the piezoelectric element 30 generates electric power by a piezoelectric phenomenon due to bending deformation.

次に、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第１の実施例に対し述べる。
図４及び図５は、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第１の実施例である道路面敷設タイプの上面図及び略断面図である。
図４を参照すると、本発明による圧電発電装置を使用した道路面敷設タイプの発電システムは、車両又は歩行者の通過路面に所定の大きさで略正方形に区画分離して敷設される複数の路面プレート６０と、各々の路面プレート６０の下部面と通過路面との間に密着設置される複数の圧電発電装置１と、図示していないが、圧電発電装置１によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有して構成されている。
図４の例の場合、路面プレート６０が安定して設置ができる最小限の構成として路面プレート６０の４つのコーナー部にそれぞれ圧電発電装置１を設けている。 Next, a first embodiment of the power generation system using the piezoelectric power generator according to the present invention will be described.
4 and 5 are a top view and a schematic cross-sectional view of a road surface laying type as a first embodiment of a power generation system using a piezoelectric power generation device according to the present invention.
Referring to FIG. 4, a road surface laying type power generation system using a piezoelectric power generation device according to the present invention includes a plurality of road surfaces that are laid and separated in a substantially square shape with a predetermined size on a road surface of a vehicle or a pedestrian. Plate 60, a plurality of piezoelectric power generators 1 installed in close contact between the lower surface of each road surface plate 60 and the passing road surface, and a half-wave rectification of the output current generated by piezoelectric power generator 1 (not shown) Or a diode that performs full-wave rectification, a capacitor that is connected to the diode and stores generated electricity, a control unit that controls the flow of current, and an electric circuit unit that includes a load unit to which power is supplied. .
In the case of the example of FIG. 4, the piezoelectric power generation device 1 is provided at each of the four corner portions of the road surface plate 60 as a minimum configuration in which the road surface plate 60 can be stably installed.

また、この発電システムの概略的な電気回路を図８に示す。
圧電発電装置１によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード９１と、発生した電気を蓄電するキャパシタ（コンデンサ）部９２と、電流の流れのＯＮ／ＯＦＦ等を制御する制御部９３と、発生した電力を使用する負荷部とよりなっている。
ここで、キャパシタ部のコンデンサは、大容量化が可能な電気二重層コンデンサを使用することが好ましい。 A schematic electric circuit of this power generation system is shown in FIG.
A diode 91 that performs half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric power generation device 1, a capacitor (condenser) unit 92 that stores the generated electricity, and a control unit 93 that controls ON / OFF of the current flow. And a load unit that uses the generated power.
Here, it is preferable to use an electric double layer capacitor capable of increasing the capacity as the capacitor of the capacitor section.

圧電発電装置１としては例えば円柱タイプのもの（図２（ａ）参照）を使用し、路面の地盤に圧電発電装置１の上／下保持板の一方を固定し、他の一方は路面プレート６０のコーナー部に固定するようにして、路面の所定の区間に敷設する。
たとえば、歩行者が多数行き交う歩道・通路面に敷設する場合、路面プレート６０の一辺の大きさは、人の歩幅を考慮して０．５ｍ〜１ｍ程度にするのが適当である。
また、自動車が走行する主要幹線道路等に敷設する場合は、一般的な自家用自動車のホイールベースを考慮して、なるべく振動を拾いやすいように路面プレート６０の大きさを決定すると良い。 For example, a cylindrical type (see FIG. 2A) is used as the piezoelectric power generation device 1, and one of the upper / lower holding plates of the piezoelectric power generation device 1 is fixed to the ground of the road surface, and the other one is a road surface plate 60. It is laid in a predetermined section of the road surface so as to be fixed to the corner portion.
For example, when laying on a sidewalk / passage surface where many pedestrians come and go, it is appropriate that the size of one side of the road surface plate 60 is about 0.5 m to 1 m in consideration of a person's stride.
In addition, when laying on a main trunk road or the like on which an automobile travels, it is preferable to determine the size of the road surface plate 60 so that vibrations can be easily picked up as much as possible in consideration of the wheel base of a general private automobile.

また、実用的な例として路面プレート６０下部面全体にわたり等間隔で圧電発電装置１を多数設置した例を図５に示す。
図５の例の場合、圧電発電装置１としては例えば四角柱タイプのもの（図２（ｂ）参照）を使用している。
この例では路面プレート６０が安定して支持され、また多数の圧電発電装置１に均等に荷重が加わるので、発電効率が良い。 Further, as a practical example, FIG. 5 shows an example in which a large number of piezoelectric power generation devices 1 are installed at equal intervals over the entire lower surface of the road surface plate 60.
In the case of the example in FIG. 5, for example, a quadrangular prism type (see FIG. 2B) is used as the piezoelectric power generation device 1.
In this example, the road surface plate 60 is stably supported, and a load is evenly applied to the large number of piezoelectric power generators 1. Therefore, the power generation efficiency is good.

上述のような本発明の発電システムを駅や空港のターミナルなど非常に歩行者が多い歩道・通路面や、自動車の主要幹線道路等に敷設すれば、歩行者や自動車から繰り返し路面プレート６０に加えられる荷重を無為に捨ててしまうことなく、発電することができ、負荷部に接続される照明、器具、装置等に電気エネルギーを供給する。   If the power generation system of the present invention as described above is laid on a sidewalk / passage surface such as a station or airport terminal where there are very many pedestrians, or a main trunk road of an automobile, the pedestrian or automobile repeatedly adds to the road surface plate 60. It is possible to generate electricity without throwing away the generated load unnecessarily, and supply electric energy to lighting, fixtures, devices, etc. connected to the load section.

次に、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第２の実施例に対し述べる。
図６は、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第２の実施例である車輪設置タイプの正面図である。
図６を参照すると、本発明による圧電発電装置を使用した車輪設置タイプの発電システムは、自動車等の車輪に対し、回転駆動力を伝える車軸側ホイール７０と、車軸側ホイール７０の外周面から所定の距離離隔した内周面を有する接路面側ホイール７２と、車軸側ホイール７０の外周面と接路面側ホイール７２の内周面との間に一定の間隔をおいて密着設置される複数の圧電発電装置１と、図示していないが、圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有して構成される。尚、未説明符号７３は車軸、７４はタイヤ部である。
また、本実施例での電気回路部や、概略的な電気回路図は発電システムの第１の実施例のものと同等であるので説明は省略する。 Next, a second embodiment of the power generation system using the piezoelectric power generator according to the present invention will be described.
FIG. 6 is a front view of a wheel installation type as a second embodiment of the power generation system using the piezoelectric power generation device according to the present invention.
Referring to FIG. 6, a wheel installation type power generation system using a piezoelectric power generation device according to the present invention is provided from an axle side wheel 70 that transmits a rotational driving force to wheels of an automobile or the like, and from an outer peripheral surface of the axle side wheel 70. A plurality of piezoelectric elements that are installed in close contact with each other at a certain interval between the outer peripheral surface of the wheel 70 on the road side and the inner peripheral surface of the wheel 72 on the road surface side having inner peripheral surfaces separated by a distance of Although not shown, the power generation device 1, a diode for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric power generation device, a capacitor connected to the diode for storing the generated electricity, and a control for controlling the current flow And an electric circuit unit including a load unit to which power is supplied. In addition, the unexplained code | symbol 73 is an axle shaft and 74 is a tire part.
In addition, since the electric circuit unit and the schematic electric circuit diagram in this embodiment are the same as those in the first embodiment of the power generation system, description thereof will be omitted.

本実施例の場合、圧電発電装置１としては、車輪の幅を考慮して幅をコンパクトにした四角柱タイプ（図２（ｂ）参照）のものを使用するのが好ましい。車軸側ホイール７０の外周面に圧電発電装置１の上／下保持板の一方を固定し、他の一方は接路面側ホイール７２の内周面に固定する。   In the case of the present embodiment, it is preferable to use a piezoelectric power generator 1 of a quadrangular prism type (see FIG. 2B) having a compact width in consideration of the wheel width. One of the upper / lower holding plates of the piezoelectric generator 1 is fixed to the outer peripheral surface of the axle wheel 70, and the other is fixed to the inner peripheral surface of the road surface wheel 72.

このような本実施例の車輪を使用すれば、自動車の走行による車輪の回転に応じた車輪の半径方向の圧力変化によって発電がなされ、道路を走行する自動車や鉄道車両などの路面と車輪との間にかかる繰り返し加えられる荷重も発電に活用でき、車両の補助電源等として利用できる。   If such a wheel of the present embodiment is used, power is generated by a pressure change in the radial direction of the wheel in accordance with the rotation of the wheel by traveling of the automobile, and the road surface and the wheel of the automobile or railway vehicle traveling on the road are generated. Loads repeatedly applied in the middle can also be used for power generation, and can be used as an auxiliary power source for vehicles.

又、安全性等を考慮するならば、本実施例の発電システムを走行車輪に適用するのではなく、補助車輪を別途設けてそれに適用することも当然可能である。
さらに、本実施例の車輪は、自動車だけでなく、鉄道車両、自転車等、あらゆる車両の車輪に対し適用が可能である。 In consideration of safety and the like, the power generation system of this embodiment is not applied to the traveling wheels, but it is naturally possible to provide auxiliary wheels separately.
Furthermore, the wheel of a present Example is applicable not only to a motor vehicle but to the wheel of all vehicles, such as a railway vehicle and a bicycle.

次に、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第３の実施例に対し述べる。
図７は、本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第３の実施例である重量構造物設置タイプの正面図である。
図７を参照すると、本発明による圧電発電装置を使用した重量構造物設置タイプの発電システムは、地盤上に配置される重量構造物８０と、地盤と重量構造物８０との間に密着設置される複数の圧電発電装置１と、図示していないが、圧電発電装置１によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有して構成されている。
また、本実施例での電気回路部や、概略的な電気回路図も発電システムの第１の実施例のものと同等であるので説明は省略する。 Next, a third embodiment of the power generation system using the piezoelectric power generator according to the present invention will be described.
FIG. 7 is a front view of a heavy structure installation type as a third embodiment of the power generation system using the piezoelectric power generation device according to the present invention.
Referring to FIG. 7, the heavy structure installation type power generation system using the piezoelectric power generation device according to the present invention is installed in close contact between the heavy structure 80 disposed on the ground and the ground and the heavy structure 80. A plurality of piezoelectric power generators 1, a diode (not shown) that performs half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric power generator 1, a capacitor that is connected to the diode and stores generated electricity, It has a control unit that controls the flow and an electric circuit unit that includes a load unit to which power is supplied.
In addition, since the electric circuit portion and the schematic electric circuit diagram in this embodiment are the same as those in the first embodiment of the power generation system, description thereof will be omitted.

本実施例での重量構造物８０とは、例えば小さいものは広場等に設置されるオブジェ等であり、大きいものはビルディング全体等を想定している。
図７では、ビルディング全体を想定しており、例えばビルディングの基礎部分に設置されるパッシブな制振装置８２（例えば積層ゴム体等）に本発明の圧電発電装置１を組み込んだ形態にしてある。 As the heavy structure 80 in this embodiment, for example, a small object is an object installed in a plaza or the like, and a large object is an entire building or the like.
In FIG. 7, the whole building is assumed, and for example, the piezoelectric power generation device 1 of the present invention is incorporated in a passive vibration damping device 82 (for example, a laminated rubber body) installed at the foundation of the building.

ビルディングに対して、地震だけでなく、近接した幹線道路があるような場合、絶えず多数の大型車両が走行することによる地盤の振動がビルディングに伝わってきている。この振動がビルディングの制振装置に伝わり、振動を制振装置がダンパ効果で振動を吸収する時に、同時に本発明の圧電発電装置１にも作用して、地盤との相互上下振動によって発電を行う。この発電システムによって日常的に引き起こされている地盤とビルディングとの間での微小な振動を発電に活用することができ、ビルディングの補助電源として利用することができる。   When there are not only earthquakes but also close main roads, vibrations of the ground due to the continuous movement of many large vehicles are transmitted to the buildings. This vibration is transmitted to the vibration control device of the building, and when the vibration control device absorbs the vibration by the damper effect, it simultaneously acts on the piezoelectric power generation device 1 of the present invention to generate power by mutual vertical vibration with the ground. . The minute vibration between the ground and the building that is caused daily by this power generation system can be used for power generation, and can be used as an auxiliary power source for the building.

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.

本発明に係る圧電発電装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric power generator according to the present invention. 本発明に係る圧電発電装置の図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ａ）は圧電発電装置が円柱タイプの場合、（ｂ）は四角柱タイプの場合である。It is sectional drawing in the AA line of FIG. 1 of the piezoelectric electric power generating apparatus which concerns on this invention, (a) is a case where a piezoelectric electric power generating apparatus is a cylindrical type, (b) is a case where it is a quadratic prism type. 本発明に係る圧電発電装置の圧電素子の回動可能な支持状態を示した図であり、（ａ）はピンで留めたもの、（ｂ）は支持孔に圧電素子を挿入したもの。It is the figure which showed the support state which can rotate the piezoelectric element of the piezoelectric power generation device which concerns on this invention, (a) is what fastened with the pin, (b) is what inserted the piezoelectric element in the support hole. 本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第１の実施例である道路面敷設タイプの上面図及び略断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a top view and a schematic cross-sectional view of a road surface laying type that is a first embodiment of a power generation system using a piezoelectric power generation device according to the present invention. 本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第１の実施例である道路面敷設タイプの他の例の上面図及び略断面図である。It is the top view and schematic sectional drawing of other examples of the road surface laying type which are the 1st Examples of the electric power generation system using the piezoelectric power generation device by this invention. 本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第２の実施例である車輪設置タイプの正面図である。It is a front view of the wheel installation type which is the 2nd example of the power generation system using the piezoelectric power generator by the present invention. 本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの第３の実施例である重量構造物設置タイプの正面図である。It is a heavy structure installation type front view which is the 3rd Example of the electric power generation system using the piezoelectric power generation device by this invention. 本発明による圧電発電装置を使用した発電システムの概略的な電気回路である。1 is a schematic electric circuit of a power generation system using a piezoelectric power generation device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 圧電発電装置
１０ 下部保持板
１２、２２ 取り付け用孔
１４ 下部圧電素子支持体
１６ 凹部
１８ 貫通孔
２０ 上部保持板
２４ 上部圧電素子支持体
２５ ストッパー
３０ 圧電素子
３２ 圧電素子積層体
３４ 剛性板材
４０ 可動量制限用構造
６０ 路面プレート
７０ 車軸側ホイール
７２ 接路面側ホイール
７３ 車軸
７４ タイヤ部
８０ 重量構造物
８２ 制振装置
９１ ダイオード
９２ キャパシタ（コンデンサ）部
９３ 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric generator 10 Lower holding plate 12, 22 Mounting hole 14 Lower piezoelectric element support body 16 Recessed part 18 Through-hole 20 Upper holding plate 24 Upper piezoelectric element support body 25 Stopper 30 Piezoelectric element 32 Piezoelectric element laminated body 34 Rigid board material 40 Movable Amount limiting structure 60 Road surface plate 70 Axle side wheel 72 Contact road side wheel 73 Axle 74 Tire part 80 Heavy structure 82 Damping device 91 Diode 92 Capacitor (condenser) part 93 Control part

Claims (13)

外縁部に複数の取り付け用孔と中央部に可動量制限用構造を有する下部保持板と、
前記下部保持板の上面の前記取り付け用孔の内側に略垂直に上方に延びて設置固定される下部圧電素子支持体と、
下部圧電素子支持体の上面部から所定の間隔に離隔して配置され、外縁部に複数の取り付け用孔を有する上部保持板と、
前記上部保持板の下面の中央部に略垂直に下方に延びて設置固定され、その先端部に可動量制限用構造を有する上部圧電素子支持体と、
前記下部圧電素子支持体と上部圧電素子支持体との間に、複数の圧電素子が一定の間隔に離隔配置してなり、前記圧電素子の一端が前記下部圧電素子支持体又は上部圧電素子支持体に固着され、他端が前記上部圧電素子支持体又は下部圧電素子支持体に回動可能な状態で支持されてなる圧電素子積層体とを有し、
前記下部保持板又は上部保持板に繰り返し荷重がなされることにより発電することを特徴とする圧電発電装置。 A lower holding plate having a plurality of mounting holes in the outer edge portion and a structure for limiting the movable amount in the central portion;
A lower piezoelectric element support that is installed and fixed substantially vertically extending upward inside the mounting hole on the upper surface of the lower holding plate;
An upper holding plate disposed at a predetermined interval from the upper surface portion of the lower piezoelectric element support and having a plurality of mounting holes on the outer edge portion;
An upper piezoelectric element support that is installed and fixed substantially vertically downward at the center of the lower surface of the upper holding plate, and has a movable amount limiting structure at its tip;
A plurality of piezoelectric elements are arranged at regular intervals between the lower piezoelectric element support and the upper piezoelectric element support, and one end of the piezoelectric element is the lower piezoelectric element support or the upper piezoelectric element support. A piezoelectric element laminate that is fixed to the other end and supported by the upper piezoelectric element support or the lower piezoelectric element support in a rotatable state.
A piezoelectric power generation device that generates electric power by repeatedly applying a load to the lower holding plate or the upper holding plate. 前記圧電素子は、ユニモルフ型圧電素子又はバイモルフ型圧電素子の内のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   2. The piezoelectric power generation apparatus according to claim 1, wherein the piezoelectric element is one of a unimorph type piezoelectric element and a bimorph type piezoelectric element. 前記所定の間隔は、用いられる圧電素子の弾性変形限界以内の間隔であることを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   The piezoelectric power generation apparatus according to claim 1, wherein the predetermined interval is an interval within an elastic deformation limit of a piezoelectric element to be used. 前記可動量制限用構造は、前記下部保持板の中央部にその底面に貫通孔を備える凹部を設け、前記上部圧電素子支持体を前記下部保持板の貫通孔に貫通させ、その先端に前記貫通孔より大きく凹部面積より小さいストッパーを設け、前記凹部の底面と対向するストッパーの面との間を前記所定の間隔に離隔させた構造であることを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   In the movable amount limiting structure, a concave portion having a through hole is provided in the bottom surface of the lower holding plate, the upper piezoelectric element support is passed through the through hole of the lower holding plate, and the penetrating hole is provided at the tip. 2. The piezoelectric power generation device according to claim 1, wherein a stopper larger than the hole and smaller than the recess area is provided, and the bottom surface of the recess and the surface of the opposing stopper are separated by the predetermined distance. . 前記下部保持板、上部保持板は円盤形状であり、前記圧電素子はドーナツ形状であり、前記下部圧電素子支持体は円筒形状であり、前記上部圧電素子支持体は円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   The lower holding plate and the upper holding plate have a disk shape, the piezoelectric element has a donut shape, the lower piezoelectric element support has a cylindrical shape, and the upper piezoelectric element support has a cylindrical shape. The piezoelectric power generator according to claim 1. 前記下部保持板、上部保持板、及び圧電素子は矩形帯形状であり、前記下部圧電素子支持体及び上部圧電素子支持体は四角柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   2. The piezoelectric power generation according to claim 1, wherein the lower holding plate, the upper holding plate, and the piezoelectric element have a rectangular band shape, and the lower piezoelectric element support and the upper piezoelectric element support have a quadrangular prism shape. apparatus. 前記圧電素子は、ドーナツ形状の内円部から素子に「十」、「＊」、及び「米」字状の内から１つをスリットとして入れたものであることを特徴とする請求項５に記載の圧電発電装置。   6. The piezoelectric element according to claim 5, wherein one of "ten", "*", and "rice" -shaped slits is inserted into the element from a donut-shaped inner circle. The piezoelectric power generation device described. 前記圧電素子は、所定の個数に等間隔に分割した扇型形状の集合体であることを特徴とする請求項５に記載の圧電発電装置。   6. The piezoelectric power generating apparatus according to claim 5, wherein the piezoelectric elements are fan-shaped aggregates divided into a predetermined number at equal intervals. 前記圧電素子積層体の圧電素子の上下又は間の少なくとも上／下部位以上に圧電素子の弾性率より高い弾性率を有する複数の剛性板材を組み込むことを特徴とする請求項１に記載の圧電発電装置。   2. The piezoelectric power generation according to claim 1, wherein a plurality of rigid plates having an elastic modulus higher than the elastic modulus of the piezoelectric element are incorporated at least above / below or between the piezoelectric elements of the piezoelectric element laminate. apparatus. 車両又は歩行者の通過路面に所定の大きさで略正方形に区画分離して敷設される複数の路面プレートと、
前記各々の路面プレートの下部面と前記通過路面との間に密着設置される複数の圧電発電装置と、
前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、
前記路面プレート上を多数の車両又は歩行者が通過するときに繰り返し加えられる荷重によって発電することを特徴とする発電システム。 A plurality of road surface plates laid and separated into a substantially square shape with a predetermined size on the road surface of a vehicle or a pedestrian;
A plurality of piezoelectric power generators installed in close contact between the lower surface of each of the road surface plates and the passing road surface;
A diode for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric generator, a capacitor for storing electricity generated by being connected to the diode, a control unit for controlling the flow of current, and a load unit for supplying power Comprising an electric circuit unit,
A power generation system, wherein power is generated by a load repeatedly applied when a large number of vehicles or pedestrians pass on the road surface plate. 自動車、鉄道車両、あるいは自転車等の車輪による発電システムであって、
回転駆動力を伝える車軸側ホイールと、
前記車軸側ホイールの外周面から所定の距離離隔した内周面を有する接路面側ホイールと、
前記車軸側ホイールの外周面と接路面側ホイールの内周面との間に一定の間隔をおいて密着設置される複数の圧電発電装置と、
前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、
車輪の回転に応じた車輪の半径方向の圧力変化によって発電することを特徴とする発電システム。 A power generation system using wheels of automobiles, railway cars, bicycles, etc.
An axle wheel that transmits rotational driving force,
A road surface side wheel having an inner peripheral surface spaced a predetermined distance from the outer peripheral surface of the axle side wheel;
A plurality of piezoelectric generators installed in close contact with each other between the outer peripheral surface of the wheel on the axle side and the inner peripheral surface of the road surface side wheel;
A diode for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric generator, a capacitor for storing electricity generated by being connected to the diode, a control unit for controlling the flow of current, and a load unit for supplying power Comprising an electric circuit unit,
A power generation system that generates power by changing a pressure in a radial direction of a wheel according to rotation of the wheel. 地盤上に配置される重量構造物と、
前記地盤と重量構造物との間に密着設置される複数の圧電発電装置と、
前記圧電発電装置によって発生した出力電流を半波整流又は全波整流するダイオード、該ダイオードに接続され発生した電気を蓄電するキャパシタ、電流の流れを制御する制御部、及び電力供給される負荷部を備える電気回路部とを有し、
前記重量構造物と地盤との相互上下振動によって発電することを特徴とする発電システム。 A heavy structure placed on the ground;
A plurality of piezoelectric power generators installed in close contact between the ground and the heavy structure;
A diode for half-wave rectification or full-wave rectification of the output current generated by the piezoelectric generator, a capacitor for storing electricity generated by being connected to the diode, a control unit for controlling the flow of current, and a load unit for supplying power Comprising an electric circuit unit,
A power generation system, wherein power is generated by mutual vertical vibration between the heavy structure and the ground. 前記キャパシタは、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１０、１１又は１２のいずれか一項に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 10, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor.
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