JP2010112364A

JP2010112364A - 車両

Info

Publication number: JP2010112364A
Application number: JP2008306831A
Authority: JP
Inventors: Haruo Wakabayashi; 春雄若林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】従来よりも振動エネルギーを効率的に発電に結びつけることができる車両を提供すること。
【解決手段】車両１に殴打方式圧電発電装置１１を設け、振動伝達部を介して４車輪の振動が殴打方式圧電発電装置１１に伝わり発電する、振動伝達部を介してエンジン５の振動が前記殴打方式圧電発電装置１１に伝わり発電する、振動伝達部を介して車体２の揺れが前記殴打方式圧電発電装置１１に伝わり発電し、圧電セラミックス体の１枚あたりの電圧２０Ｖ以上、電流約５ｍＡの発電を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気を必要とする車両に関する。

従来の発電としては、モノモルフ（シムと呼ばれる金属板を使用せず、一枚の圧電セラミックの板だけの構造）、ユニモルフ（一枚の金属板に一枚の圧電セラミックを張りつけた構造）またはバイモルフ（二枚の圧電セラミックス間に電極兼強度を持たせるために金属板をはさんだ構造）の構造体に振動エネルギーを加えて圧電素子を変形させて発電する片持ち方式圧電発電装置が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献３参照。）。
特開２００５−３５４７６５号公報特開２００６−１１５６６２号公報特開２００６−２４６６８８号公報

以上に述べた従来の片持ち方式圧電発電装置は、比較的軟らかいセラミックの片側を固定して、自由端に振動エネルギーを負荷し、圧電素子を変形させて発電を行うが、負荷された振動エネルギーが固定部分から逃げるため、負荷された振動エネルギーの使用効率が低く、出力電流も低圧で微弱な発電装置である。

本発明は、このような従来の問題を解決しようとするものであり、従来よりも振動エネルギーを効率的に発電に結びつけることができる車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は本車両の一部を構成すると共に、本車両動作時に振動を発生する振動発生源と、振動を受けることにより発電する殴打方式圧電発電装置と、前記振動発生源の振動を前記殴打方式圧電発電装置に伝える振動伝達部とを具備することを特徴とする車両を提供する。

また、本発明は振動発生源が車輪であることを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。

また、本発明は振動発生源がエンジンであることを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。

また、本発明は振動発生源が板ばねであることを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。

また、本発明は振動発生源が車体であることを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。

また、本発明は振動発生源が本車両の台車であることを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。車両に殴打方式圧電発電装置を設け、振動伝達部を介して振動が前記殴打方式圧電発電装置の弾性支持体に伝わり基部材に固定された弾性支持体の一端に設けられた鋼球が共振作用による上下振動を起こし、圧電セラミックス体を殴打して発電する。発電された電気エネルギーは車両で必要とされる電源の全部又は一部となり得る。

本発明の車両によれば、車両振動により生じる振動エネルギーを従来よりも効率的に発電に結びつけることが可能となる。

機械的振動は容易に得られるエネルギー源であり、走行する車両等の車体には路面状態により車輪からの振動や積載物の重量による車体の揺れによる振動、あるいは車両等の動力源として積載されている内燃機関の振動、による機械的振動エネルギーが発生する。これらの振動を軽減するために車両等の車輪には車両懸架装置が、内燃機関には防振、制振および内燃機関支持機能を有するエンジンマウントが設けられて、前記機械的振動エネルギーによる振動を吸収するようになっている。このため、前記車体に殴打方式圧電発電装置を設けて、前記殴打方式圧電発電装置の弾性支持体の一端を車両懸架装置の車輪側に、または、内燃機関に接続させることで、前記機械的振動エネルギーが振動伝達部を介して殴打方式圧電発電装置に伝わり発電することが出来る。以下、本発明の実施の形態を説明する。圧電発電方法には、殴打方式圧電発電装置とよばれ、極めて硬いセラミックを使い、これをクッション材の上に置いた構造体として、圧電セラミックを直接殴打して発電する方法がある。

図１は本発明の一実施形態に係る圧電セラミックを直接殴打して発電する方法を説明するための自動車の概略図である。車両１の車体２には懸架装置３を介して車輪４が装着される。さらに車体２にはエンジン５の他に走行に必要な種々の装置が装備されている。エンジン５の前方にはクランクシャフト６にベルト車７が取付けられている。このベルト車７にはベルト８が取り付けられている。水ポンプ９はエンジン５を冷却する。充電発電機１０は自動車の走行に必要な電気系統の電源の一部として機能する。殴打方式圧電発電装置１１は、極めて硬いセラミックを使い、これをクッション材の上に置いた構造体として、当該セラミックが直接殴打されることにより発電するものである。この殴打方式圧電発電装置１１は振動伝達部１５を介してエンジン５および懸架装置３にそれぞれ接続されている。電磁クラッチ１３は充電発電機１０のヘッドに設けられ、ベルト８からの動力の接続、切り離しに用いられる。エンジン５の動力はクランクシャフト６、ベルト車７、及びベルト８を介して水ポンプ９や充電発電機１０等を稼動させる。また、振動伝達部１５を介して車輪４及びエンジン５の各振動で殴打方式圧電発電装置１１が発電する。このため、殴打方式圧電発電装置１１が発電中は電磁クラッチ１３によりエンジン５の動力が充電発電機１０に伝わらないように制御される。従って、充電発電機１０はエンジン５の負荷とならず、エンジン５の動力は走行のためにのみ使用される。電磁クラッチ１３の作動（接・断）は殴打方式圧電発電装置１１の発電量により車両１に設けられた制御装置で制御される。

図２は車輪振動により圧電セラミックを直接殴打して発電する方法を示す図である。車体２に設けられた殴打方式圧電発電装置１１は独立懸架とした構造の懸架装置３のリンク１４と弾性支持体１２の一端とを振動伝達部１５で接続されている。弾性支持体１２の一端に伝わった車輪４からの機械的振動は弾性支持体１２を伝わり、基部材１６に固定された弾性支持体１７の一端に設けられた鋼球１８が共振作用による上下振動を起こし、圧電セラミックス体１９を殴打して発電する。

図３はエンジン振動により圧電セラミックを直接殴打して発電する方法を示す図である。車体２に設けられた殴打方式圧電発電装置１１はエンジン５と弾性支持体１２の一端とを振動伝達部１５で接続されている。弾性支持体１２の一端に伝わったエンジン５からの機械的振動は弾性支持体１２を伝わり、基部材１６に固定された弾性支持体１７の一端に設けられた鋼球１８が共振作用による上下振動を起こし、圧電セラミックス体１９を殴打して発電する。

図４は懸架装置に板ばねを用いた構造で、板ばねの揺れにより圧電セラミックを直接殴打して発電する方法を示す図である。車体２に設けられた殴打方式圧電発電装置１１は板ばね２０を用いた構造の懸架装置２１のばねシャックル２５と弾性支持体１２の一端とを振動伝達部１５で接続されている。弾性支持体１２の一端に伝わった板ばね２０からの機械的振動は弾性支持体１２を伝わり、基材部１６に固定された弾性支持体１７の一端に設けられた鋼球１８が共振作用による上下振動を起こし、圧電セラミックス体１９を殴打して発電する。

図５は列車、電車等の台車の振動および／又は車体の揺れにより圧電セラミックを直接殴打して発電する方法を示す図である。車体２に設けられた殴打方式圧電発電装置１１は空気ばねベローズ２４を介して車体２を保持する台車２２と弾性支持体１２の一端とを振動伝達部１５で接続されている。弾性支持体１２の一端に伝わった台車２２および／又は車体２からの機械的振動は弾性支持体１２を伝わり、基材部１６に固定された弾性支持体１７の一端に設けられた鋼球１８が共振作用による上下振動を起こし、圧電セラミックス体１９を殴打して発電する。なお、電車２３は電車、列車、列車に牽引される被牽引車（例えば、貨物車や客車）およびディーゼル車等であってもよい。

圧電セラミックス体１９を直接殴打して発電する殴打方式圧電発電装置１１は圧電セラミックス体１９の１枚あたりの電圧２０Ｖ以上、電流約５ｍＡの報告（株式会社ユーエスシーのホームページ記載）があるため、この方法による殴打方式圧電発電装置１１を多数設けることで車両の電源となりうる。又、ハイブリッド自動車の電源の一方法ともなりうる。また、本発明による発電量が当該車両の走行やその他車両にて必要となる電源の全てに十分なものである場合は上記実施形態において説明した充電発電機１０は不要となる。上記説明においては車両と電車等を便宜上分けて説明したが、本発明において「車両」とは列車、電車、自動車など貨客を輸送するための車であり、本発明の概念を適用し得るものであれば「車両」の対象は本実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。又、「車両」に牽引される被牽引車も前記と同様に限定されるものではない。

本発明の一実施形態を示す自動車の概略図である。本発明に係る殴打方式圧電発電装置を独立懸架装置に接続した一例を示す図である。本発明に係る殴打方式圧電発電装置をエンジンに接続した一例を示す図である。本発明に係る殴打方式圧電発電装置を板ばね懸架装置に接続した一例を示す図である。本発明に係る殴打方式圧電発電装置を電車等の台車に接続した一例を示す図である。

符号の説明

１車両、２車体、３懸架装置、４車輪、５エンジン、６クランクシャフト、７ベルト車、８ベルト、９水ポンプ、１０充電発電機、１１殴打方式圧電発電装置、１２弾性支持体、１３電磁クラッチ、１４リンク、１５振動伝達部、１６基部材、１７弾性支持体、１８鋼球、１９圧電セラミックス体、２０板ばね、２１懸架装置、２２台車、２３電車、２４空気ばねベローズ、２５ばねシャックル

Claims

本車両の一部を構成すると共に、本車両動作時に振動を発生する振動発生源と、
振動を受けることにより発電する殴打方式圧電発電装置と、
前記振動発生源の振動を前記殴打方式圧電発電装置に伝える振動伝達部とを具備することを特徴とする車両。
前記振動発生源は車輪であることを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記振動発生源はエンジンであることを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記振動発生源は板ばねであることを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記振動発生源は車体であることを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記振動発生源は本車両の台車であることを特徴とする請求項１に記載の車両。