发电装置、发电装置机组以及发电系统的制作方法_4

文档序号:9693543阅读:来源:国知局
[0183] 第二片材93具有如下功能,在将装置主体1固定在振动体上时,防止装置主体1相 对于振动体的滑移。通过吸附单元9具备第二片材93,即使振动体激烈振动,也能更可靠地 防止装置主体1相对于振动体产生位置偏移。
[0184] 第二片材93优选摩擦系数高,且能够吸收存在于振动体的表面的微小的凹凸。该 第二片材93的构成材料优选使用例如硬度10~100左右的弹性体材料(橡胶材料)。作为这 种弹性体材料,无特别限定,可举出例如丁基橡胶、苯乙稀-丁二稀橡胶、丁腈橡胶、丙稀橡 胶、硅酮橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等,能够组合使用它们中的一种或者两种以上。
[0185]通过使用它们之中的低硬度的弹性体材料,第二片材93能够发挥高粘接性,其摩 擦系数优选设定为0.7以上,更优选设定为0.85以上。
[0186] 另外,第二片材93的平均厚度无特别限定,但优选为0.1~2.0mm左右,更优选为 0.3~1.0mm左右。该厚度的第二片材93与其构成材料无关而具备优异的柔性以及弯曲性, 因此在固定了第二片材93的状态下,能够防止或者抑制第一片材92的挠性(柔性以及弯曲 性)降低。
[0187]在发电装置100中,由于利用上述的吸附单元9固定在空调管道上,因此能够增大 发电装置100与空调管道的接触面积。由此,来自空调管道的振动经由吸附单元9有效的传 递到发电装置100,其结果,发电装置100能够有效地利用空调管道的振动,能够以优异的发 电效率发电。
[0188] 如上所示的发电装置100固定在图12所示的方型管道200、或者图14所示的圆型管 道(导管型管道)300之类的、由磁性材料构成的空调管道上而使用。
[0189] 图12所示的方型管道200形成为具备四个能够变形的板状部201的四角筒状。方型 管道200例如通过将由磁性材料构成的板材(钢板或者镀金属钢板)折弯、接合(焊接)等而 形成。该方型管道200构成对蒸气、空气之类的气体进行移送(排气、换气、进气、循环)的装 置的流路。
[0190] 例如,在设置于大型设施、大厦、车站等的设施上的方型管道(空调管道)200中,以 设施内的排气或换气为目的,利用送风机等使空气通过。此时,由于送风机的空气压力的波 动(脉动)或在方型管道200内空气(流体)移动而产生的紊流等,方型管道200振动。并且,方 型管道200内由于送风机的作用而始终处于正压或者负压。对该压力施加上述的脉动等引 起的方型管道200的振动,从而板状部201产生变形。具体而言,在方型管道200内为正压的 情况下,如图13(a)所示,板状部201变形为朝向方型管道200的外侧突出的状态(凸状),另 一方面,在方型管道200内为负压的情况下,如图13(b)所示,板状部201变形为朝向方型管 道200的内侧突出的状态(凹状)。通过这种板状部201的变形,方型管道200的振动被放大。 [0191]根据本发明,磁铁组件91隔着具有挠性的第一片材92而安装在装置主体1上。因 此,即使在板状部201的表面(发电装置100的安装面)上存在凹凸,通过追随该凹凸使第一 片材92产生变形,从而能够吸收由凹凸引起的台阶。从而,与板状部201的表面形状无关,而 能够可靠地使吸附单元9吸附在板状部201。而且,如上所述,即使成为板状部201变形为凸 状的状态(参照图13(a))、或者板状部201变形为凹状的状态(参照图13(b)),第一片材92也 能够追随该板状部201的变形而产生变形。从而,能够维持吸附单元9相对于板状部201的吸 附状态,能够可靠地防止发电装置100从方型管道200脱落。
[0192]此外,在本实施方式中,基座23的下表面230构成其中央部凸出的弯曲凸面。因此, 即使板状部201成为图13 (b)所示的状态(凹状),基座23的边缘部也难以接触板状部201,从 该观点看,也能够可靠地防止发电装置100从方型管道200脱落。
[0193] 在此,本来方型管道200的振动是在设施内产生噪音或不适的振动的不需要的振 动。在本发明中,通过使吸附单元9吸附在板状部201,能够将装置主体1固定在方型管道200 上,利用(再生)方型管道200的不需要的振动而使发电部10产生电力(发电)。从而,如果是 设置有方型管道200的场所,即使不存在电源供给配线,也能够从发电装置100获得电力。
[0194] 而且,通过组合该发电装置100和传感器以及无线装置,例如能够构筑如下的发电 系统。在该发电系统中,将来自发电装置100的电力作为电源,利用传感器测量方型管道200 内和设施内的照度、温度、湿度、压力、噪音等,将所获得的检测数据经由无线装置发送到外 部终端,能够将该检测数据作为各种控制信号和监控信号利用。
[0195]在这种方型管道200上,既可以如图12(a)所示,在构成其顶板部的板状部201固定 发电装置100,也可以如图12(b)所示,在构成其侧壁部的板状部201固定发电装置100。
[0196] 另外,发电装置100通过增大有助于发电的发电部10的尺寸,即增大发电装置100 的重量,能够使发电能力提高。
[0197]然而,若发电装置100的重量增加,则存在其材料成本增加的问题。并且,若相对于 板状部201的质量以及弹簧常数,发电装置100的重量过大,则抑制了板状部201的振动,板 状部201无法充分振动,其结果,有可能无法从发电装置100获得作为目的的发电量的电力。
[0198] 另一方面,根据发电装置100的重量,方型管道200(空调管道)的振动特性受到影 响。例如,随着发电装置1〇〇的重量增加,管道的固有振动频率向低频率侧偏移,并且,针对 管道的重量负载变大。此时,如果送风机等引起的助振力恒定,则振动振幅处于减小的倾 向,但即使增加发电装置100的重量,通过使固有振动频率与原动机(送风机)的脉动频率匹 配,反而还产生振动增加的现象。
[0199] 如上所述,在发电装置100中,通过对基于送风机的加振频率(脉动频率)、灵敏度 频带、基于发电装置1〇〇的重量的方型管道(空调管道)200的固有振动频率的平衡进行调 整,能够进一步进行最优化。进一步而言,能够将发电装置100的重量设为必要最低限度的 同时,也能够最大限度提高其发电量。
[0200] 具体而言,通过在发电装置100上安装用于调整其发电量的配重,而获得上述效 果。
[0201] 在该结构中,发电装置100的重量优选设为200~700g,更优选设为350~450g。如 果发电装置100的重量处于较小的上述范围内,则能够充分抑制其材料成本,并且通过安装 配重而能够获得充分大的发电量。
[0202]另外,就配重的重量而言,测定安装在方型管道200上的发电装置100单独的发电 量,并根据其结果进行调整即可,优选发电装置1〇〇和配重的总重量为800g以下,更优选 700g以下。由此,不会由发电装置100以及配重较大地抑制方型管道200的板状部201的振 动,而能够有效地利用方型管道(空调管道)200的振动。
[0203]在此,表示在方型管道(空调管道)200上固定重量200g以及400g的发电装置100, 并在各发电装置100上安装各重量的配重而测定了发电量的结果。表2是表示空调管道的尺 寸和发电装置100的安装位置的表。并且,表3是表示各重量的发电装置100的发电量的测定 结果的表。此外,表2中,"距送风机的距离"是指从空调管道的送风机到发电装置100的距 离。并且,表3中,"累计发电量"是指8秒钟的累计发电量。

[0208]如表3所示,发电装置100的发电量根据测定点No. 1~No. 5,即根据发电装置100在 空调管道的设置位置而不同。
[0209]由此可知,在测定点No. 2,重量200g的发电装置、重量400g的发电装置均通过追加 配重,而处于其发电量降低的倾向。在该测定点,通过将重量400g的发电装置以单体(S卩,不 安装配重)固定在空调管道上,能够获得最高的发电量。
[0210] 在测定点如.4,总重量30(^(安装有10(^的配重的重量20(^的发电装置)的发电装 置与以单体的重量400g的发电装置相比,能够获得更高的发电量(7.26mJ)。从而,在该测定 点,从发电装置的轻量化的观点看,通过在重量200g的发电装置上安装100g的配重,与以单 体的重量400g的发电装置相比,能够获得更高的发电量。此外,从获得更高的发电量的观点 看,如表3所示,通过在重量400g的发电装置上安装200g的配重,能够获得最大的发电量 (16.30mJ)〇
[0211] 如上说明,通过在发电装置100上安装配重,能够调整其发电量,其结果,能够将发 电装置100的重量设为必要最低限度的同时,还能够最大限度提高其发电量。
[0212]此外,这种配重也可以不安装在发电装置100上,而是直接安装(固定)在发电装置 100周边的空调管道(方型管道200)上。在将配重直接固定在空调管道上的情况下,也与在 发电装置100上直接安装配重的情况同样地,能够最大限度提高发电装置100的发电量。
[0213] 在此情况下,作为配重,优选使用与永久磁铁31或永久磁铁911同样的永久磁铁。 如果配重由永久磁铁构成,则容易进行向空调管道的安装(固定)、安装位置的调整,能够迅 速进行发电装置100的发电量的调整。
[0214] 另外,在发电装置100以及配重分别固定在空调管道上的状态下,其分离距离优选 为1~150mm左右,更优选为10~100mm左右。如果从发电装置100到配重的距离在上述范围 内,则能够更可靠地获得与在发电装置100上直接安装配重的情况同样的效果。
[0215]作为这种配重的构成材料,能够使用例如铅、钨等高比重的各种金属材料及其合 金、由这些金属材料构成的金属粒子与树脂材料的复合材料等。
[0216] 此外,由上述的发电装置100和配重构成用于调整固定在空调管道(方型管道200) 上的发电装置1〇〇的发电量的发电装置机组(本申请发明的发电装置机组)。
[0217]另外,在将发电装置100的重量设为400g的情况下,吸附单元9针对板状部201的吸 引力(磁铁组件91针对板状部201的吸引力的总和)优选设定为大于发电装置100的重量,具 体而言,优选设定为600g以上。由此,在构成顶板部的板状部201的任何部位上,都能够稳定 地固定发电装置100。
[0218] 此外,在考虑到发电装置100的振动加速度、以及地震等产生的来自外部的振动的 情况下,若将振动加速度设为1G、将基于地震的加速度设为1G,则加上重力加速度1G的3G施 加在发电装置100上。从而,如果发电装置100的重量为400g,则优选将吸附单元9针对板状 部201的吸引力设定为1200g以上。由此,对于图12(b)所示的构成方型管道200的侧壁部的 板状部201,也能够稳定地固定发电装置100。另外,如果吸附单元9针对板状部201的吸引力 为1200g左右,则操作员也能容易进行发电装置100从方型管道200的拆卸操作。
[0219] 这种吸附单元9针对板状部201的吸引力,通过适当选择例如永久磁铁911的种类 (构成材料)和个数、磁辄912的构成材料等,而能够调整。
[0220] 另一方面,图14所示的圆型管道300,通过例如将由磁性材料构成的板材(钢板或 者镀金属钢板)弯曲成圆管状并接合(焊接)等而形成。即,圆型管道300在其外周整体范围 具备弯曲部(弯曲面)。该圆型管道300也与上述的方型管道200同样地,构成对蒸气、空气之 类的气体进行移送(排气、换气、进气、循环)的装置的流路。
[0221] 根据本实施方式,磁铁组件91隔着具有挠性的第一片材92安装在装置主体1上。因 此,对于图14所示的圆型管道300那样具有弯曲面(弯曲部)的振动体,也能够固定发电装置 100〇
[0222] 另外,如上所述,在本实施方式中,第一片材92具备长度不同的两种臂部922a、 922b,因此对于横截面形状中曲率半径不同的种类的圆型管道300,也能够可靠地固定发电 装置100。
[0223]此外,对圆型管道300也模拟了其固有振动频率的结果,获得了与以方型管道为例 的表1同样的结果。即,在将发电装置1〇〇安装在圆型管道300上的情况下,也产生与将发电 装置100安装在方型管道200上的情况同样的作用和效果。
[0224] <第二实施方式>
[0225]以下,对本发明的发电装置的第二实施方式进行说明。
[0226] 图15是表示本发明的发电装置的第二实施方式的基本状态的侧视图。图16是表示 图15所示的发电装置的振动状态的侧视图。此外,在以下的说明中,将图15以及图16中的上 侧称为"上"或者"上方",将下侧称为"下"或者"下方"。并且,将图15以及图16中的左侧称为 "前端",将右侧称为"基端"。
[0227]以下,对第二实施方式的发电装置,以与上述第一实施方式的发电装置的不同点 为中心进行说明,对于同样的事项,省略其说明。
[0228] 如图15所示,第二实施方式的发电装置100具有:固定在空调管道上的框架110;固 定在框架110的前端侧的第一质量部120;设在第一质量部120的前端侧的第二质量部130; 以及连结第一质量部120与第二质量部130的一对并列设置的磁致伸缩元件140。
[0229] 另外,第一质量部120具备设在成对的磁致伸缩元件140、140彼此之间的永久磁铁 122,第二质量部130具备设在成对的磁致伸缩元件140、140彼此之间的永久磁铁131。在该 发电装置100中,由各永久磁铁122以及131发出的磁力线通过一对磁致伸缩元件140、140, 由永久磁铁122、131和磁致伸缩元件140、140形成磁场环路。
[0230] 框架110是用于将发电装置100固定在空调管道上的部分。这种框架110例如通过 将铁、不锈钢之类的金属制的板材弯曲"3"字状而形成。该框架110具备固定在空调管道上 的底板部111、以及从底板部111的上下两端竖立设置的一对侧板部112。在本实施方式中, 由一对侧板部112构成第一弹簧部,由这些侧板部112和第一质量部120构成第一振动系统。
[0231]此外,框架110也可以将底板部111以及一对侧板部112形成为分体部件,并将它们 通过焊接等来连接而构成。另外,作为将底板部111固定在空调管道上的方法,能够使用例 如螺纹固定、基于粘接剂的粘接、铆接、扩散接合、销的压入、钎焊、焊接(激光焊接、电焊等) 等。
[0232] 如图15所示,在该一对侧板部112的前端侧,第一质量部120通过销113的压入而被 固定(保持)。
[0233] 第一质量部120具有:在前端侧连结一对磁致伸缩元件140的连结部121;以及固定 在连结部121的基端侧的配重123。连结部121呈大致长方体状,并且在其前端侧的高度方向 (图15中、上下方向)的大致中央形成有凹部1211。各磁致伸缩元件140的基端部以在其之间 隔着永久磁铁122的状态下插入到该凹部1211内,各磁致伸缩元件140与永久磁铁122之间、 以及各磁致伸缩元件140与凹部1211之间利用粘接剂等固定。
[0234] 此外,作为这种连结部121的构成材料,优选使用能够防止由磁致伸缩元件140、 140以及永久磁铁122、131形成的磁场环路被连结部121短路。因此,连结部121优选由弱磁 性材料或者非磁性材料构成,从更可靠地防止磁场环路的短路的观点看,更优选由非磁性 材料构成。
[0235] 配重123呈圆筒状,并且用于调整第一质量部120整体的质量。作为这种配重123的 构成材料,能够使用
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