JPH0562183U

JPH0562183U - 発電装置

Info

Publication number: JPH0562183U
Application number: JP40388890U
Authority: JP
Inventors: 茂桐山
Original assignee: 日本セ−フティ株式会社
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】電車、自動車、船舶、工場動力などの振動部
分に設置して、バネを介して磁石またはコイルを振動さ
せ、起動力を効率よく引き出すようにした発電装置を提
供する。【構成】磁石３、４と、該磁石に挾まれた複数のコイ
ル２と、磁石とコイルとを相対的に振動させるためのバ
ネ１０と、磁石、コイルおよびバネを収納する装置本体
１とからなり、外的振動をバネ１０から伝えて磁束を直
角に切るように、コイル２または磁石３、４を装置本体
１に固定し、バネ１０を介して磁石またはコイルを振動
させるようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電車、自動車、船舶、工場動力などの振動部分に設置して、バネを介して磁石またはコイルを振動させ、振動運動による磁束の切断により、起電力を効率よく引き出すようにした発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

導体が磁束を切るとき起電力の生ずることは、電磁誘導の法則によって良く知られている。発電機は、この法則を利用して水分または蒸気力によって、静止磁界または静止導体に回転運動する導体または磁界を対応せしめ、導体が磁束を切ることによる起電力を利用したものである。従来の発電機が、回転運動によって導体が磁束を切る構造であるのに対して、本考案の発電装置は、振動運動による磁束の切断による起電力を引き出そうとするものである。

【０００３】従来、特開昭49−132505号公報には、内燃エンジンの動作サイクルにおける動力行程により直接駆動されるように適合されたインダクタと、前記動力行程に反作用して前記インダクタを引き続く動力行程の間機械的共振の周波数で振動させ、電気を発生させるためのスプリング構造体とからなる内燃エンジン型式の発電装置が開示されている。また、特開昭55−32484 号公報には、連結棒の一端にエンジンのピストンを設けるとともに、ピストンを圧縮方向に付勢する付勢力を連結棒に付与して、上記エンジンの爆発とその付勢力とで連結棒に往復運動を与え、かつ、連結棒に装着した永久磁石を発電機の磁極として、これにより電機子コイル内を切る磁束を周期的に増減させ、コイルに起電力を誘起させるようにした発電装置が開示されている。

【０００４】また、特開昭57−75559 号公報には、波による振り子の傾きを、テコの原理で上下可動機構に伝えて磁石をコイル間で上下に動かし、磁界を切るようにした発電機が記載されている。実開昭58−67980 号公報には、波浪による傾きによって、外周に複数個の永久磁石を嵌め込んだ円柱状の転動体をコイル間で転動往復運動させ、これにより発電するようにした波浪発電装置が記載されている。特開昭55−160967号公報には、漂動浮体に波により上下運動を生じさせ、コイルを磁石間で上下させて発電するようにした発電装置が記載されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記の特開昭49−132505号公報および特開昭55−32484 号公報に記載された発電装置は、いずれもエンジンのピストンに設けるもので、ピストンの往復運動と、それに伴うスプリングによる共振運動とをもって、磁界を変化させるものである。したがって、電気エネルギーとして取り出すに必要なエネルギーは、燃料のエネルギーであり、電気として取り出したエネルギー分だけ、燃料の供給を必要とするという不都合点がある。電車や自動車、それに自転車などの地上運行体には、必ず振動によるエネルギーロスが伴う。これは単なるエネルギーロスに止まらず、騒音公害の発生源ともなっている。これらのエネルギーロスは莫大な量になると推定され、その回収は極めて有意義である。

【０００６】また、上記の特開昭57−75559 号公報、実開昭58−67980 号公報、特開昭55− 160967号公報記載の発電装置は、いずれも、自然界に存在する波浪というエネルギーを有効利用しようとするものであり、本考案とは対象を異にしている。なお、これらの公報記載の装置には、スプリングが用いられているが、このスプリングは、部材を押えるためのものや部材のクッションとなるものであり、本考案におけるように、振動を伝えるものではない。

【０００７】一般によく知られているように、起電力は巻線の巻数の数と、巻線が磁界を切るように動く速度と、磁界の強さに比例するものである。しかし、これらの公報に記載された発電装置では、いずれの場合も効率のよいエネルギーの回収は不可能である。

【０００８】本考案は上記の諸点に鑑みなされたもので、人工的、偶発的に起こる間欠的または連続的な振動のエネルギーを、直接電気エネルギーに効率よく変換して貯え、これを任意の目的に有効利用することができる発電装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案の発電装置は、図面に示すように、複数の磁石３、４と、該磁石に挾まれた複数のコイル２と、磁石とコイルとを相対的に振動させるためのバネ１０と、磁石、コイルおよびバネを収納する装置本体１とからなり、外的振動をバネ１０から伝えて磁束を直角に切るように、コイル２または磁石３、４を装置本体１に固定し、バネ１０を介して磁石またはコイルを振動させるようにしたことを特徴とするものである。本考案においては、コイル群を装置本体に固定して磁石群を振動させるようにしてもよく、また磁石群を装置本体に固定してコイル群を振動させるように構成してもよい。

【０００９】本考案は、完全にロスとして放出されたエネルギーを回収するものである。ある目的で、何かの仕事をしようとするときには、外からエネルギーを注入する（いわゆる、外力を加える）必要があるが、注入されたエネルギーはすべて目的達成の仕事に変わるわけではなく、必ず相当量のエネルギーがロスとしてこの過程で放出されるものである。通常、これは振動や熱や光として放出される。ここでいう「完全にロスとして放出されたエネルギー」というのは、上記のようなある目的行為のなかで放出される、注入された過剰のエネルギーを指しているのである。決して自然界に分散して存在している波浪、風などの自然エネルギーを指しているのではない。

【００１０】以下、本考案の構成を図面に基づいて説明する。図面はいずれもコイル群を装置本体に固定して磁石群を振動させる場合の例を示している。すなわち、装置本体内に複数のコイルを一定間隔に固定し、該コイル間の間隙に磁石を移動可能に配設し、該磁石の一端と装置本体との間に磁石とコイルを相対的に振動させるためのバネを設けた発電装置を示している。図１は本考案の発電装置の一例を模型的に示し、図２は図１における対磁石板とコイルとを示している。装置本体１内に複数（図１においては４個）のコイル２を一定間隔に装置本体側壁に固定し、これらのコイル間の間隙に、図２に示すように上下二つの板磁石３、４を、スペーサ５を介して適当な間隔をおいて磁束方向を逆にするように固定したもの（以下、対磁石板６という）を移動可能に配設する。すなわち、コイル２は上下二つの磁石の逆方向の磁束を、同時に直角に切るように配置され、対磁石板６とコイル２とを僅かに間隙を有するように配列する。そして対磁石板６の下端を、固定用部材７を介して一枚の平板８に固定し、コイル２は装置本体壁に固定して一体とする。対磁石板６を固定した中央の平板８と装置本体底壁との間にバネ１０を挿入し、装置本体１を図４に示すように間欠的に振動する外界に置くと、外界の振動エネルギーはバネ１０に吸収され、バネ１０の固有振動数で対磁石板群をコイル群に対して相対的に、図５のように振動させることになる。

【００１１】図３は全波整流器１１を付した蓄電装置の接続図を示している。図３において、１２は平滑コンデンサー、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは逆流止めダイオード、１４ａ、１４ｂ、１４ｃは電流整合装置、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは充電器である。整流平滑部を経る前の図５のような不整減衰振動波形の連なりは、整流平滑部を経るとＯ−Ｏ′点では図６に示すような、なお相当に強いピーク値を伴う脈流となる。このような脈流を蓄電する方法としては、たとえば図３の蓄電装置部のように、数個の充電群を設け、低電圧、大電流のものから、高電圧、小電流のものを適宜配置することによって、発生する電気エネルギーを有効に利用することも可能である。このようにしてコイルに発生した起電力は、これを直列あるいは並列に結線して端子に取り出す。

【００１２】後述の本考案の実施例では、板状のフェライト磁石が用いられているが、磁束密度のより大きいものを用いることによって、より一層大きな起電力の発生を期待することができる。また板状磁石は厚みの薄いものを用い、数多く使用することによって、より多くのコイルをその間隙に挿入することができ、これによって起電力を高めることができる。コイルは対磁石板の間に挿入されるもので、これも磁気抵抗の増大を防ぐ意味から、薄いことが要求される。一方、巻き数を多くすると、起電力を上げることができるが、内部抵抗が大きくなって電流を取り出すことが困難になるし、線径を太くすると、抵抗は小さくなるが、巻き数に制限をきたして充分な起電力を期待することができない。

【００１３】

【作用】

磁石３、４を固定した平板と装置本体１底壁との間にバネ１０を挿入し、装置本体１を間欠的に振動する場所に置くと、振動エネルギーはバネに吸収され、バネ１０を介して磁石３、４をコイル２に対して相対的に振動させて発電する。

【００１４】

【実施例】

図７および図８は本考案の一実施例を示している。本例においては、磁気回路の抵抗を下げるために、四隅に角形柱状の軟鋼片１６（８個）を挿入する。これらの軟鋼片１６（８個）は磁気抵抗の低下と同時に中央に固定し、一体化した対磁石板群の重量増加を図り、外界の振動エネルギーの吸収に役立つ作用をも兼ねている。具体的には、たとえば18.5×10×４mmの板状フェライト磁石３ａ、４ａ（最大磁束密度3000〜4000ガウス) ２枚を対にし、熱硬化性樹脂の板（スペーサ５ａ）を介して接着して対磁石板６ａを作る。この対磁石板６ａを複数板（図７では１６枚）、一定間隔（たとえば８mm間隔）に装置本体１内の壁に沿って図７および図８に示すように配列し、真鍮の腕１７を介して中央の支持板１８に固定する。さらに別の対磁石板６ａを四隅の角形柱状の軟鋼片１６に接着して配置する。この四隅の部分は、厚肉の真鍮棒２０を介して、これも中央の支持板１８に固定され、すべての対磁石板６ａの間隔が一定（本例では８mm）であるように調整する。一方、コイル２は、一例として直径0.32mmのエナメル銅線を450 回巻きとし、厚さ４５mmになるように作ったものを用いた。

【００１５】このように薄板状に作られたコイル２を、対磁石板６ａの間に挿入し、コイル２は装置本体壁に固定される。対磁石板６ａとコイル２との間隙は、本例では約１５mmであった。四隅の角形の軟鋼片１６と装置本体底壁との間に対磁石板群を支えるように４枚の板バネ１０ａを挿入する。角形の軟鋼片１６下部と板バネ１０ａ、板バネ１０ａと装置本体底壁は固定されて、対磁石板群とコイル群の間隙は、横振りの振動にも耐えて一定に保たれるように設計されねばならないが、それには板バネ１０ａを図８のように設置することと、中央部にガイドを付して振動の伝達と、間隙の保持という二つの目的を同時に満足することができる。個々のコイル端子はすべて直列に結線して出力端子とした。これで１辺 136mm、高さ６０mmの箱形の振動発電装置を構成することができた。

【００１６】上記の実施例で試作された振動発電装置を、乗用車後部のトランクに設置し、床面に固定した。出力端子からの不整波を図３の整流平滑部を付した電圧計、電流計に接続した。走行発電テストの結果、通常のアスファルト舗装路上、６０km／hrの速度で、常時平均して３ボルト、１５mA前後の指度を示した。この振動発電装置を１ユニットとして、これを多数直列あるいは並列に結合すれば、より大きい電力としてロスした振動エネルギーを回収することができるということが判った。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の発電装置は複数の磁石と、該磁石に挾まれた複数のコイルと、磁石とコイルを相対的に振動させるためのバネと、磁石、コイルおよびバネを収納する装置本体とからなり、外的振動をバネから伝えて磁束を直角に切るように磁石またはコイルを振動させるようにしたものであるから、簡単な構成で電車、自動車、自転車などの地上運行体のエネルギーロスを電気エネルギーに変換・回収することができるという優れた効果を有している。そればかりでなく、船舶、工場動力などの強振部分に設置して、振動を電気エネルギーに変換し、その分だけ振動の害を緩和することにも役立つものである。

【００１８】また、転換された電気エネルギー分だけ、騒音や振動が軽減される。騒音や振動の発生体としては、走行中の自動車や電車、工場や高速道路、鉄橋など数多くあり、本考案の装置を上記振動や騒音の発生体の最も振幅の大きい個所に、必要に応じて何個でも取り付けることによって、また必要に応じて大型化した本考案の装置を取り付けることによって、ロスエネルギーの回収が振動や騒音の軽減を伴って実行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の発電装置の一例を模型的に示す一部切
欠斜視図である。

【図２】対磁石とコイルとの説明図である。

【図３】全波整流器を付した蓄電装置の接続を示す説明
図である。

【図４】外部の間欠的衝動振動を示す波形図である。

【図５】整流平滑部を経る前の波形を示す波形図であ
る。

【図６】整流平滑後の脈波波形を示す波形図である。

【図７】本考案の発電装置の一実施例を示す平面説明図
である。

【図８】図７に示す装置の立面説明図である。

【符号の説明】

１装置本体２コイル３磁石４磁石１０バネ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の磁石（３）、（４）と、該磁石に
挾まれた複数のコイル（２）と、磁石とコイルとを相対
的に振動させるためのバネ（１０）と、磁石、コイルお
よびバネを収納する装置本体（１）とからなり、外的振
動をバネ（１０）から伝えて磁束を直角に切るように、
コイル（２）または磁石（３）、（４）を装置本体
（１）に固定し、バネ（１０）を介して磁石またはコイ
ルを振動させるようにしたことを特徴とする発電装置。