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WO2015098221A1 - 発電システム - Google Patents

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WO2015098221A1
WO2015098221A1 PCT/JP2014/075920 JP2014075920W WO2015098221A1 WO 2015098221 A1 WO2015098221 A1 WO 2015098221A1 JP 2014075920 W JP2014075920 W JP 2014075920W WO 2015098221 A1 WO2015098221 A1 WO 2015098221A1
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WO
WIPO (PCT)
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power generation
voltage
rectifier circuit
circuit
load device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/075920
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
甫 栗熊
長谷川　浩一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Riko Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013267164A external-priority patent/JP6286205B2/ja
Priority claimed from JP2014013105A external-priority patent/JP6494163B2/ja
Application filed by Sumitomo Riko Co Ltd filed Critical Sumitomo Riko Co Ltd
Priority to DE112014004798.8T priority Critical patent/DE112014004798T5/de
Publication of WO2015098221A1 publication Critical patent/WO2015098221A1/ja
Priority to US15/130,010 priority patent/US10361355B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series

Definitions

  • the present invention relates to a power generation system that outputs power generated by a power generation device to a load device using a power generation device that outputs an alternating voltage by vibration input.
  • a magnetostrictive element is described as a power generation device that outputs an alternating voltage by an input of vibration.
  • a plurality of power generation devices generate power by vibrations of the vibrating body at different frequencies. That is, the timing at which each power generator generates power is different.
  • JP 2012-160620 A and JP 2012-152009 A describe a voltage doubler rectifier circuit as a circuit for rectifying an AC voltage.
  • each of the bidirectional voltages of the AC voltage can be stored in the corresponding capacitor, so that the output voltage can be increased about twice.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-221606 describes a full-wave rectifier circuit as a circuit for rectifying an AC voltage.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-102039 describes switching between a state where a plurality of power generation units are connected in series and a state where a plurality of power generation units are connected in parallel to efficiently store power in a power storage unit.
  • the voltage doubler rectifier circuit of the first power generation circuit unit and the rectifier circuit of the second power generation circuit unit are connected in series.
  • the first circuit in which the current in the first direction flows in the capacitor is formed by the output of the AC voltage by the power generation device, as in the case where it is used as a single power generation circuit as in the prior art. Is done. Due to the formation of the first circuit, it was stored in the capacitor of the voltage doubler rectifier circuit.
  • a second circuit in which a current in a direction opposite to the first direction flows in the capacitor is formed.
  • the second circuit is a circuit through a rectifier circuit in the load device and the other power generation circuit unit.
  • the inventors studied to output a desired voltage to a load device for a long period of time when each power generating device generates power at different timing as described in Japanese Patent No. 4905820.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-102039 when a plurality of power generation devices are switched to serial connection or parallel connection and stored in a common power storage unit, all the power generation devices are connected to the common power storage unit. Therefore, the power generated by the plurality of power generation devices is consumed evenly. Therefore, with this configuration, a desired voltage cannot be output for a sufficiently long period.
  • An object of the present invention is to provide a power generation system that can reliably store power in a voltage doubler rectifier circuit when a plurality of power generator circuit units are connected in series while using the voltage doubler rectifier circuit.
  • a power generation system is a power generation system that outputs generated power to a load device, and outputs a first power generation device and a second power generation device that output an alternating voltage by an input of vibration and the first power generation device.
  • a first voltage doubler rectifier circuit that rectifies and stores the AC voltage to be stored, outputs a high voltage to the load device, rectifies the AC voltage output from the second power generator, and
  • a second rectifier circuit that is connected in series to the voltage doubler rectifier circuit and outputs the rectified voltage to the load device, and a constant current that is connected in series to the load device and limits the current flowing through the load device to a predetermined current or less.
  • the first voltage rectifier circuit and the second rectifier circuit are connected in series, the first circuit that does not pass through the load device and the second circuit that passes through the load device as a circuit that passes through the capacitor of the first voltage doubler rectifier circuit And are formed.
  • the first circuit and the second circuit differ in the direction of current flowing through the capacitor of the first voltage doubler rectifier circuit. Therefore, even if it is stored by the first circuit, it is discharged by the second circuit.
  • the constant current circuit limits the current flowing to the load device. That is, the current flowing through the second circuit is limited. Therefore, when the current output by the first power generation device or the second power generation device is sufficiently larger than the predetermined current, the current that flows in the first circuit that does not pass through the load device flows into the second circuit that passes through the load device. Become bigger. In this way, by limiting the current flowing through the load device, it is possible to reliably store electricity in the capacitor of the first voltage rectifier circuit.
  • FIG. 1st shows the 1st, 2nd electric power generating apparatus which comprises the electric power generation system in 1st embodiment. It is a figure which shows the structure of the 1st electric power generating apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the circuit structure of the electric power generation system in 1st embodiment, shows the 1st circuit in the case of the upper side of the figure of a 1st electric power generating apparatus being a positive electrode with a broken line, and shows a 2nd circuit with a dashed-two dotted line.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the circuit structure of the electric power generation system in 5th embodiment. It is a flowchart which shows the process of the control apparatus shown in FIG. It is a flowchart which shows the process of the control apparatus shown in FIG. It is a circuit diagram in step S3 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S5 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S6 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S13 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S15 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S16 shown in FIG. It is a circuit diagram in step S17 shown in FIG.
  • the power generation system 100 (shown in FIG. 3) of the first embodiment outputs the generated power to the load device 200 (shown in FIG. 3).
  • the first power generation device 10 and the second power generation device 20 constituting the power generation system 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the 1st electric power generating apparatus 10 and the 2nd electric power generating apparatus 20 output alternating voltage by the input of a vibration.
  • the first power generation device 10 includes a fixed body 11, an X-direction vibrating body 12 fixed to the fixed body 11, and an X-direction power generating body 13 attached to the X-direction vibrating body 12.
  • the second power generation device 20 includes a fixed body 21 (the same member as the fixed body 11), a Y-direction vibration body 22 fixed to the fixed body 21, and a Y-direction power generation body 23 attached to the Y-direction vibration body 22. Prepare.
  • the X-direction vibrating body 12 is formed in a long plate shape.
  • the base end of the X direction vibrating body 12 is fixed to the fixed body 11 so that the distal end side of the X direction vibrating body 12 vibrates in the X direction.
  • the X-direction power generation body 13 is attached to one surface on the tip side of the X-direction vibration body 12.
  • the Y-direction vibrating body 22 is formed in a long plate shape.
  • the base end of the Y-direction vibrating body 22 is fixed to the fixed body 21 so that the distal end side of the Y-direction vibrating body 22 vibrates in the Y direction.
  • the Y-direction power generator 23 is attached to one surface on the tip side of the Y-direction vibrator 22.
  • the X direction power generation body 13 and the Y direction power generation body 23 differ in attachment object, they consist of substantially the same configuration.
  • the X-direction power generator 13 includes a magnetostrictive rod 51, a coil 52, a first magnet 53, a second magnet 54, and a yoke 55.
  • the magnetostrictive rod 51 is made of a magnetic material and is attached to one surface of the X-direction vibrating body 12.
  • the magnetostrictive rod 51 is stretched or compressed in the longitudinal direction of the magnetostrictive rod 51 in accordance with the vibration in the X direction of the X-direction vibrating body 12. That is, an inverse magnetostriction effect in which the magnetic flux density in the longitudinal direction of the magnetostrictive rod 51 changes due to the expansion deformation or compression deformation of the magnetostrictive rod 51 is produced.
  • the coil 52 is wound around the magnetostrictive rod 51.
  • An induced current is generated in the coil 52 by changing the magnetic flux density in the core direction of the coil 52 due to the inverse magnetostrictive effect of the magnetostrictive rod 51.
  • the first magnet 53 is provided at one end of the magnetostrictive rod 51
  • the second magnet 54 is provided at the other end of the magnetostrictive rod 51.
  • a yoke 55 connects the first magnet 53 and the second magnet 54. That is, the magnetic circuit is formed in the order of the magnetostrictive rod 51 ⁇ the first magnet 53 ⁇ the yoke 55 ⁇ the second magnet 54 ⁇ the magnetostrictive rod 51.
  • the magnetic flux directions of the first magnet 53 and the second magnet 54 are set so as to face the same direction of the magnetic circuit.
  • the magnetostrictive rod 51 When the X-direction vibrating body 12 moves to one side in the X direction, the magnetostrictive rod 51 is stretched and deformed. In this case, a one-way current flows through the coil 52 by changing the magnetic flux density in the magnetic circuit including the magnetostrictive rod 51.
  • the magnetostrictive rod 51 is compressed and deformed. In this case, the current in the other direction flows through the coil 52 by changing the magnetic flux density in the magnetic circuit including the magnetostrictive rod 51.
  • an alternating current is generated in the coil 52 when the X-direction vibrating body 12 vibrates.
  • the magnetization of the magnetic circuit can be generated with a bias. Therefore, the magnetostrictive rod 51 can be applied even to a material having no residual magnetization.
  • the X-direction power generator 13 is provided with the first magnet 53 and the second magnet 54 to form the magnetic circuit. However, the X-direction power generator 13 may be configured not to use a magnet. In this case, the X-direction power generator 13 is constituted by the magnetostrictive rod 51 and the yoke 55.
  • the first power generation device 10 outputs an AC voltage due to the vibration of the X-direction vibrating body 12 (corresponding to the first vibration body), whereas the second power generation device 20 has the Y-direction vibrating body 22.
  • An alternating voltage is output by the vibration (corresponding to the second vibrating body). That is, the power generation system 100 generates power in different modes by using vibrations in two different directions. Therefore, the AC voltage output from the first power generator 10 and the AC voltage output from the second power generator 20 are AC voltages having different phases.
  • the first power generation device 10 and the second power generation device 20 have been described as power generation devices using the magnetostrictive rod 51.
  • an AC voltage is output by vibration input, for example, a piezoelectric element Etc. can also be used.
  • the power generation system 100 includes a first power generation device 10, a second power generation device 20, a first voltage doubler rectifier circuit 110, a second voltage doubler rectifier circuit 120, and a constant current circuit 130.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 110 and the second voltage doubler rectifier circuit 120 have the same circuit configuration.
  • the first power generation device 10 and the first voltage doubler rectification circuit 110 constitute a first power generation circuit unit
  • the second power generation device 20 and the second voltage doubler rectification circuit 120 constitute the second power generation circuit unit.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 110 rectifies and stores the AC voltage output from the first power generation device 10 and outputs the increased voltage to the load device 200.
  • the second voltage doubler rectifier circuit 120 rectifies and stores the AC voltage output from the second power generator 20 and outputs the increased voltage to the load device 200.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 110 and the second voltage doubler rectifier circuit 120 are connected in series.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 110 includes a positive diode 111, a negative diode 112, a positive capacitor 113, and a negative capacitor 114.
  • the positive side capacitor 113 and the negative side capacitor 114 are connected in series.
  • the anode of the positive side diode 111 is connected to one end of the first power generation device 10, and the cathode of the positive side diode 111 is connected to one end of the positive side capacitor 113 (on the electrode side opposite to the negative side capacitor 114).
  • the anode of the negative side diode 112 is connected to one end of the negative side capacitor 114 (on the electrode side opposite to the positive side capacitor 113).
  • the cathode of the negative side diode 112 is connected to one end of the first power generation device 10 and the anode of the positive side diode 111.
  • the other end of the positive capacitor 113 and the other end of the negative capacitor 114 are connected to the other end of the first power generation device 10.
  • the first circuit 141 passes through the positive side diode 111 and is stored in the positive side capacitor 113. Is formed. At this time, one end side (the upper side in FIG. 3) of the positive side capacitor 113 becomes a positive electrode.
  • the positive side capacitor 113 in FIG. 3 and the negative side capacitor 114 in FIG. 4 are connected in series so that the positive electrode side is in the same direction. Therefore, the first voltage doubler rectifier circuit 110 outputs a voltage about twice the absolute value of the power generation voltage generated by the first power generation device 10 by connecting the positive side capacitor 113 and the negative side capacitor 114 in series.
  • the second voltage doubler rectifier circuit 120 includes a positive side diode 121, a negative side diode 122, a positive side capacitor 123 and a negative side capacitor 124.
  • the positive side capacitor 123 and the negative side capacitor 124 are connected in series.
  • the anode of the positive side diode 121 is connected to one end of the second power generation device 20, and the cathode of the positive side diode 121 is connected to one end of the positive side capacitor 123 (on the electrode side opposite to the negative side capacitor 124).
  • the anode of the negative side diode 122 is connected to one end of the negative side capacitor 124 (on the electrode side opposite to the positive side capacitor 123).
  • the cathode of the negative side diode 122 is connected to one end of the second power generation device 20 and the anode of the positive side diode 121.
  • the other end of the positive capacitor 123 and the other end of the negative capacitor 124 are connected to the other end of the second power generation device 20.
  • the second voltage doubler rectifier circuit 120 connects the positive capacitor 123 and the negative capacitor 124 in series, so that the absolute value of the voltage generated by the second power generator 20 is 2 Outputs about twice the voltage.
  • the second voltage rectifier circuit 120 is connected in series to the first voltage rectifier circuit 110.
  • the positive side capacitor 113 and the negative side capacitor 114 of the first voltage doubler rectifier circuit 110 are connected in series to the positive side capacitor 123 and the negative side capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120.
  • the constant current circuit 130 is connected to the load device 200 in series. Furthermore, the constant current circuit 130 is connected in series to the positive side capacitor 113 and the negative side capacitor 114 of the first voltage doubler rectifier circuit 110, and the positive side capacitor 123 and the negative side capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120. .
  • the constant current circuit 130 limits the current flowing through the load device 200 to a predetermined current or less. As the constant current circuit 130, for example, a constant current diode or the like is applied.
  • the first circuit 141 is a circuit in which a current flows in the order of one end of the first power generation device 10 ⁇ the positive side diode 111 ⁇ the positive side capacitor 113 ⁇ the other end of the first power generation device 10.
  • the positive side capacitor 113 is charged in the positive side capacitor 113 so that one end of the positive side capacitor 113 (electrode opposite to the negative side capacitor 114) becomes a positive electrode.
  • the second circuit 142 includes one end of the first power generator 10 ⁇ the positive diode 111 of the first voltage doubler rectifier circuit 110 ⁇ the constant current circuit 130 ⁇ the load device 200 ⁇ the negative capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120 ⁇ the second.
  • current flows in the order of the positive capacitor 123 of the double voltage rectifier circuit 120, the negative capacitor 114 of the first voltage rectifier circuit 110, and the other end of the first power generation device 10.
  • the negative capacitor 114 is charged so that one end of the negative capacitor 114 (the electrode on the opposite side of the positive capacitor 113) becomes a positive electrode.
  • the current i 0 flowing through the positive diode 111 is divided into a current i 1 flowing to the positive capacitor 113 side in the first circuit 141 and a current i 2 flowing to the load device 200 side in the second circuit 142. Since the second circuit 142 passes through the constant current circuit 130, the current i2 flowing through the second circuit 142 becomes equal to or less than a predetermined current limited by the constant current circuit 130. Therefore, the load device 200 performs an operation according to the current i2. For example, when the load device 200 is an LED lighting device, the brightness of the LED lighting device is a brightness corresponding to the current i2.
  • FIG. 3 it is assumed that the current i1 is sufficiently larger than the current i2. Then, the voltage across the positive capacitor 113 is greater than the voltage across the negative capacitor 114.
  • the first circuit 151 is a circuit through which current flows in the order of the other end of the first power generation device 10 ⁇ the negative capacitor 114 ⁇ the negative diode 112 ⁇ one end of the first power generation device 10.
  • the first circuit 151 stores the negative capacitor 114 with the voltage generated by the first power generator 10 so that the other end of the negative capacitor 114 (the electrode on the positive capacitor 113 side) becomes a positive electrode.
  • the second circuit 152 includes the other end of the first power generator 10 ⁇ the positive capacitor 113 of the first voltage doubler rectifier circuit 110 ⁇ the constant current circuit 130 ⁇ the load device 200 ⁇ the negative capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120 ⁇
  • current flows in the order of the positive capacitor 123 of the second voltage doubler rectifier circuit 120 ⁇ the negative diode 112 of the first voltage doubler rectifier circuit 110 ⁇ one end of the first power generator 10.
  • the positive side capacitor 113 is charged in the positive side capacitor 113 so that the other end of the positive side capacitor 113 (the electrode on the negative side capacitor 114 side) becomes a positive electrode.
  • the current i0 flowing through the other end of the first power generation apparatus 10 is divided into a current i1 flowing to the negative capacitor 114 side in the first circuit 151 and a current i2 flowing to the load device 200 side in the second circuit 152. Since the second circuit 152 passes through the constant current circuit 130, the current i2 flowing through the second circuit 152 is equal to or less than a predetermined current limited by the constant current circuit 130. Therefore, the load device 200 performs an operation according to the current i2.
  • the current i1 is sufficiently larger than the current i2.
  • the voltage across the negative capacitor 114 is greater than the voltage across the positive capacitor 113.
  • First power generator 10 repeats the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 4 in order to output an alternating voltage.
  • the direction of the current flowing through the positive capacitor 113 is different from the direction of the current flowing through the positive capacitor 113 in FIG.
  • the direction of the current flowing through the negative side capacitor 114 is different from the direction of the current flowing through the negative side capacitor 114 in FIG.
  • the constant current circuit 130 limits the current flowing through the load device 200. That is, the current i2 flowing through the second circuits 142 and 152 is limited. Therefore, when the current i0 output by the first power generation device 10 is sufficiently larger than the predetermined current i2, the current i1 flowing through the first circuits 141 and 151 not via the load device 200 is second through the load device 200. The current i2 flowing in the circuits 142 and 152 becomes larger. Therefore, charges corresponding to the current difference (i1-i2) are stored in each of the positive-side capacitor 113 and the negative-side capacitor 114. As described above, by limiting the current i2 flowing to the load device 200 by the constant current circuit 130, the positive side capacitor 113 and the negative side capacitor 114 of the first voltage doubler rectifier circuit 110 can be reliably charged.
  • the second voltage rectifier circuit 120 performs the same operation as the first voltage rectifier circuit 110. However, as described above, the current i ⁇ b> 2 flows through the positive side capacitor 123 and the negative side capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120 by the second circuits 142 and 152 generated by the power generation of the first power generation device 10. In the second voltage doubler rectifier circuit 120, the direction of the current i ⁇ b> 2 flows through the positive side capacitor 123 and the negative side capacitor 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120 by the first circuits 141 and 151 generated by the power generation of the second power generation device 20. Different from the current i1.
  • the first voltage rectifier circuit 110 and the second voltage rectifier circuit 120 are connected in series by providing the constant current circuit 130. Even in such a case, the capacitors 113, 114, 123, and 124 can be charged.
  • the AC voltage output from the first power generator 10 and the AC voltage output from the second power generator 20 are AC voltages having different phases.
  • 142 and 152 may be formed.
  • the capacitors 113, 114, 123, and 124 can be reliably charged even when the phases are different.
  • the power generation system 100 includes the two power generation devices 10 and 20.
  • the power generation system 100 includes three power generation devices 10, 20, and 30, and each rectifier circuit can be connected in series.
  • the three power generators 10, 20, and 30 constituting the power generation system 100 in the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the 1st electric power generating apparatus 10 and the 2nd electric power generating apparatus 20 are the same structures as 1st embodiment.
  • the third power generation device 30 includes a fixed body 31 as the same member as the fixed bodies 11 and 21, a Z-direction vibration body 32 fixed to the fixed body 31, and a Z-direction power generation body 33 attached to the Z-direction vibration body 32. With.
  • the Z direction vibrating body 32 is formed in a long plate shape.
  • the base end of the Z direction vibrating body 32 is fixed to the fixed body 31 so that the distal end side of the Z direction vibrating body 32 vibrates in the Z direction.
  • the Z-direction power generator 33 is attached to one surface on the tip side of the Z-direction vibrator 32.
  • the Z-direction power generation body 33 has substantially the same configuration as the X-direction power generation body 13 and the Y-direction power generation body 23, although the attachment targets are different.
  • the Z-direction power generation body 33 outputs an AC voltage due to the vibration of the Z-direction vibration body 32 (corresponding to the third vibration body). That is, the power generation system 100 generates power in different modes by using vibrations in three different directions. Therefore, the AC voltages output from the first, second, and third power generators 10, 20, and 30 are AC voltages that have different phases.
  • the capacitors 113 and 114 of the first voltage doubler rectifier circuit 110, the capacitors 123 and 124 of the second voltage doubler rectifier circuit 120, and the capacitors (not shown) of the third voltage doubler rectifier circuit (not shown) are Connected in series. Even in this case, as in the first embodiment, the capacitors 113, 114, 123, and 124 can be charged.
  • the AC voltages output from the power generators 10, 20, and 30 have different phases because the vibration directions of the vibrators 12, 22, and 32 are different.
  • the lengths of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 are made different. That is, the resonance frequencies of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 are different, and as a result, the first and second vibrators 12, 22, and 32 that are attached to the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32, respectively.
  • the AC voltage output from the second and third power generators 13, 23 and 33 has different phases. Also in this case, similarly to the above, each capacitor 113, 114, 123, 124 can be reliably charged. In order to change the resonance frequencies of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32, the masses of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 may be different. Good.
  • the power generation system 100 in the above embodiment has a configuration in which the rectifier circuits 110 and 120 connected to the plurality of power generation devices 10, 20, and 30 are connected in series.
  • the power generation system according to the present embodiment includes a plurality of series units 310, 320, and 330 including a plurality of power generation apparatuses 10, 20, and 30 and voltage doubler rectifier circuits 110 and 120 corresponding thereto.
  • First, second, and third series units 310, 320, and 330 are connected in parallel. Further, a backflow preventing diode 340 and a constant current circuit 130 are connected in series to the load device 200.
  • the power generation system includes a vibrating body 351 that is supported so as to be able to vibrate and has a cylindrical shape.
  • First to sixth power generation bodies 352 to 357 constituting the first to sixth power generation devices are provided at positions of different phases on the outer peripheral surface of the vibration body 351.
  • the first to sixth power generators 352 to 357 output an alternating voltage by vibration in a direction corresponding to the phase of the attached vibrator 351.
  • the first and fourth power generators 352 and 355 output AC voltages having the same phase
  • the second and fifth power generators 353 and 356 output AC voltages having the same phase
  • 357 output AC voltages having the same phase.
  • the first power generation body 352 outputs AC voltages having different phases to the second, third, fifth, and sixth power generation bodies 353, 354, 356, and 357.
  • the first series unit 310 includes first and second power generation devices including first and second power generation bodies 352 and 353 having different phases.
  • the second series unit 320 includes third and fourth power generation devices including third and fourth power generation bodies 354 and 355 having different phases.
  • the third series unit 330 includes fifth and sixth power generation devices including fifth and sixth power generation bodies 356 and 357 having different phases. Also in this case, similarly to the above, each capacitor can be reliably charged.
  • the first to sixth power generators 352 to 357 are provided on the outer peripheral surface of the vibrating body 351, but may be provided on the inner peripheral surface of the vibrating body 351.
  • the rectifier circuit corresponding to the second and third power generators is a voltage doubler rectifier circuit.
  • the rectifier circuits corresponding to the second and third power generators 20 and 30 are, for example, full-wave rectifier circuits. Even when is applied, the same effect as described above is obtained.
  • the power generation system 400 of the fifth embodiment includes three power generation devices 10, 20, and 30 as in the power generation system 100 of the second embodiment. However, in 5th embodiment, it demonstrates as three electric power generating apparatuses 410a, 420a, and 430a.
  • the power generation system 400 of the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the power generation system 400 outputs the generated power to the load device 900.
  • the first power generation device 410a outputs an alternating voltage by the vibration of the X-direction vibrating body 12 (corresponding to the first vibration body), and the second power generation device 420a is the Y-direction vibrating body 22 (corresponding to the second vibration body).
  • An AC voltage is output by the vibration
  • the third power generation device 430a outputs an AC voltage by the vibration of the Z-direction vibrating body 32 (corresponding to the third vibrating body). That is, the power generation system 400 generates power in different modes by using vibrations in three different directions. Therefore, the AC voltage output from the first power generation device 410a, the AC voltage output from the second power generation device 420a, and the AC voltage output from the third power generation device 430a are AC voltages having different phases.
  • the first power generation device 410a, the second power generation device 420a, and the third power generation device 430a have been described as power generation devices using the magnetostrictive rod 51, but an AC voltage is output by an input of vibration.
  • a piezoelectric element or the like can be used.
  • the power generation system 400 includes first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430, output voltage detectors 510, 520, and 530, a switch SW, and backflow prevention diodes 610, 620, and 630, A constant current circuit 640, a smoothing capacitor 700 as a smoothing circuit, and an applied voltage detector 800 are provided.
  • Each power generation circuit unit 410, 420, 430 includes power generation devices 410a, 420a, 430a and rectifier circuits 410b, 420b, 430b.
  • the power generators 410a, 420a, and 430a are as described above.
  • the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b will be described using a voltage doubler rectifier circuit as an example.
  • the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b are not limited to voltage doubler rectifier circuits, and full-wave rectifier circuits can be applied.
  • Each voltage doubler rectifier circuit 410b, 420b, 430b rectifies and stores the AC voltage output from each power generation device 410a, 420a, 430a, and outputs the stored voltage to load device 900.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 410b, the second voltage doubler rectifier circuit 420b, and the third voltage doubler rectifier circuit 430b are connected in series.
  • the power generation circuit units 410, 420, and 430 being connected in series means that the voltage doubler rectifier circuits 410b, 420b, and 430b are connected in series.
  • the first voltage doubler rectifier circuit 410b includes a positive diode 411, a negative diode 412, a positive capacitor 413, and a negative capacitor 414.
  • the positive side capacitor 413 and the negative side capacitor 414 are connected in series.
  • the anode of the positive side diode 411 is connected to one end of the first power generation device 410a, and the cathode of the positive side diode 411 is connected to one end of the positive side capacitor 413 (the electrode side opposite to the negative side capacitor 414).
  • the anode of the negative side diode 412 is connected to one end of the negative side capacitor 414 (the electrode side opposite to the positive side capacitor 413).
  • the cathode of the negative diode 412 is connected to one end of the first power generation device 410 a and the anode of the positive diode 411.
  • the other end of the positive side capacitor 413 and the other end of the negative side capacitor 414 are connected to the other end of the first power generation device 410a.
  • the positive side capacitor 413 and the negative side capacitor 414 are connected in series so that the positive electrode side is in the same direction. Therefore, the first voltage doubler rectifier circuit 410b connects the positive capacitor 413 and the negative capacitor 414 in series to output a voltage that is about twice the absolute value of the power generation voltage generated by the first power generator 410a.
  • the second voltage rectifier circuit 420b of the second power generation circuit unit 420 includes a positive side diode 421, a negative side diode 422, a positive side capacitor 423, and a negative side capacitor 424.
  • the third voltage rectifier circuit 430b of the third power generation circuit unit 430 includes a positive side diode 431, a negative side diode 432, a positive side capacitor 433, and a negative side capacitor 434.
  • the second voltage rectifier circuit 420b and the third voltage rectifier circuit 430b have the same configuration as the first voltage rectifier circuit 410b.
  • the first output voltage detector 510 detects the output voltage V1 of the first voltage doubler rectifier circuit 410b of the first power generation circuit unit 410. Specifically, the first output voltage detector 510 detects the voltage V1 across the positive capacitor 413 and the negative capacitor 414.
  • the second output voltage detector 520 detects the output voltage V ⁇ b> 2 of the second voltage doubler rectifier circuit 420 b of the second power generation circuit unit 420. Specifically, the second output voltage detector 520 detects the voltage V2 across the positive capacitor 423 and the negative capacitor 424.
  • the third output voltage detector 530 detects the output voltage V3 of the third voltage rectifier circuit 430b of the third power generation circuit unit 430. Specifically, the third output voltage detector 530 detects the voltage V3 across the positive capacitor 433 and the negative capacitor 434.
  • the switch SW switches between a state in which each of the voltage doubler rectifier circuits 410b, 420b, and 430b is connected to the load device 900 and a state in which it is shut off.
  • the switch SW1 switches between a state in which one end of the positive side capacitor 413 of the first voltage doubler rectifier circuit 410b is connected to one end of the load device 900 and a state in which it is shut off.
  • the switches SW21 to SW23 switch the connection target of one end of the negative side capacitor 414 of the first voltage doubler rectifier circuit 410b.
  • the switch SW21 switches between a state in which one end of the negative-side capacitor 414 and one end of the positive-side capacitor 423 in the second voltage doubler rectifier circuit 420b are connected and a state in which they are disconnected.
  • the switch SW22 switches between a state in which one end of the negative-side capacitor 414 and one end of the positive-side capacitor 433 in the third voltage rectifier circuit 430b are connected and a state in which they are disconnected.
  • the switch SW23 switches between a state in which one end of the negative-side capacitor 414 and the other end of the load device 900 are connected and a state in which it is shut off.
  • the switch SW3 switches between a state in which one end of the positive side capacitor 423 of the second voltage doubler rectifier circuit 420b is connected to one end of the load device 900 and a state in which it is shut off.
  • the switches SW41 to SW42 switch the connection target of one end of the negative side capacitor 424 of the second voltage doubler rectifier circuit 420b.
  • the switch SW41 switches between a state in which one end of the negative-side capacitor 424 and one end of the positive-side capacitor 433 in the third voltage doubler rectifier circuit 430b are connected and a state in which they are disconnected.
  • the switch SW42 switches between a state in which one end of the negative-side capacitor 424 and the other end of the load device 900 are connected and a state in which it is shut off.
  • the switch SW5 switches between a state in which one end of the positive-side capacitor 433 of the third voltage rectifier circuit 430b is connected to one end of the load device 900 and a state in which it is shut off.
  • the switch SW6 switches between a state in which one end of the negative side capacitor 434 of the third voltage doubler rectifier circuit 430b is connected to the other end of the load device 900 and a state in which it is shut off.
  • the reverse current prevention diode 610 is arranged between one end of the positive side capacitor 413 of the first voltage doubler rectifier circuit 410b and one end of the load device 900, and allows current to flow from the positive side capacitor 413 to the load device 900 side.
  • the backflow prevention diode 620 is disposed between one end of the positive side capacitor 423 of the second voltage doubler rectifier circuit 420b and one end of the load device 900, and allows a current to flow from the positive side capacitor 423 to the load device 900 side.
  • the backflow prevention diode 630 is disposed between one end of the positive side capacitor 433 of the third voltage doubler rectifier circuit 430b and one end of the load device 900, and allows a current to flow from the positive side capacitor 433 to the load device 900 side.
  • the constant current circuit 640 is connected to the load device 900 in series. Furthermore, the constant current circuit 640 is connected in series with each of the backflow prevention diodes 610, 620, and 630. The constant current circuit 640 limits the current flowing to the load device 900 side of the constant current circuit 640 to a predetermined current or less. As the constant current circuit 640, for example, a constant current diode or the like is applied. The constant current circuit 640 has a function equivalent to the function of the constant current circuit 130 of the first embodiment.
  • the constant current circuit 640 ensures that the first, second, and second voltage rectifier circuits 410b, 420b, and 430b are connected in series.
  • the positive voltage capacitors 413, 423, 433 and the negative voltage capacitors 414, 424, 434 of the triple voltage rectifier circuits 410b, 420b, 430b can be charged.
  • the smoothing capacitor 700 (smoothing circuit) is connected in parallel to the load device 900 and is stored by the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b. That is, the smoothing capacitor 700 applies a stable voltage to the load device 900. However, the smoothing capacitor 700 is charged with a current limited by the constant current circuit 640.
  • Applied voltage detector 800 detects the voltage V across smoothing capacitor 700. That is, the applied voltage detector 800 detects the voltage V applied to the load device 900 by all the power generation circuit units 410, 420, and 430. When the applied voltage detector 800 detects the voltage V across the smoothing capacitor 700, the applied voltage V to the load device 900 is reliably detected.
  • the control device 1000 determines at least one rectifier circuit 410b, 420b, 430b to be connected to the load device 900 based on the applied voltage V and the output voltages V1, V2, and V3, and at least the other rectifiers to be disconnected from the load device 900.
  • One rectifier circuit 410b, 420b, 430b is determined, and the switch SW is controlled so as to be in the determined state.
  • the control device 1000 performs PWM control of ON / OFF for the switches SW1, SW3, and SW5 that connect the load device 900 and the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b. That is, control device 1000 adjusts applied voltage V based on applied voltage V and output voltages V1, V2, and V3. Specifically, the control device 1000 causes the applied voltage V to fall within a predetermined range that is higher than the required voltage of the load device 900.
  • the control device 1000 determines whether any of the output voltages V1, V2, and V3 is greater than a threshold value Vth that is a required voltage of the load device 900 (S1 in FIG. 10). When the condition is satisfied (S1: Y), the control device 1000 determines whether or not V1> V2 and V1> V3 are satisfied (S2 in FIG. 10). When this condition is satisfied (S2: Y), the control device 1000 connects the first power generation circuit unit 410 to the load device 900 and disconnects the second and third power generation circuit units 420 and 430 from the load device 900. Thus, the switch SW is controlled (S3 in FIG. 10).
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switch SW23 is turned on and the switches other than the switches SW1 and SW23 are turned off.
  • the control device 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW1 based on the applied voltage V and the output voltage V1. That is, the control device 1000 can make the applied voltage V a desired voltage by decreasing the ON duty ratio when the output voltage V1 is high and increasing the ON duty ratio when the output voltage V1 is low. .
  • the second and third power generation circuit units 420 and 430 not shown in FIG. 12 are disconnected from the load device 900. Therefore, the second and third power generation circuit units 420 and 430 devote the generated charge to the power storage. That is, the second and third power generation circuit units 420 and 430 can increase the storage voltage.
  • the output voltage V1 of the first power generation circuit unit 410 is larger than the other output voltages V2 and V3 and the output voltage V1 is sufficiently large, only the first power generation circuit unit 410 is connected to the load device 900. Used to output voltage. Accordingly, a desired voltage can be output to the load device 900 for a long period of time while the second and third power generation circuit units 420 and 430 cut off from the load device 900 efficiently store power.
  • the control device 1000 determines whether or not V2> V1 and V2> V3 are satisfied ( S4 in FIG. When this condition is satisfied (S4: Y), the control device 1000 connects the second power generation circuit unit 420 to the load device 900 and disconnects the first and third power generation circuit units 410 and 430 from the load device 900. Thus, the switch SW is controlled (S5 in FIG. 10).
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switch SW42 is turned on, and the switches other than the switches SW3 and SW42 are turned off.
  • the control device 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW3 based on the applied voltage V and the output voltage V2. That is, the control device 1000 can make the applied voltage V a desired voltage by decreasing the ON duty ratio when the output voltage V2 is high and increasing the ON duty ratio when the output voltage V2 is low. .
  • the first and third power generation circuit units 410 and 430 cut off from the load device 900 can efficiently store a desired voltage for a long period of time while efficiently storing power.
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switch SW6 is turned on, and the switches other than the switches SW5 and SW6 are turned off.
  • the control device 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW5 based on the applied voltage V and the output voltage V3. That is, the control device 1000 can make the applied voltage V a desired voltage by decreasing the ON duty ratio when the output voltage V3 is high and increasing the ON duty ratio when the output voltage V3 is low. .
  • the third power generation circuit unit 430 When the output voltage V3 of the third power generation circuit unit 430 is larger than the other output voltages V1 and V2, and when the output voltage V3 is sufficiently large, only the third power generation circuit unit 430 is connected to the load device 900. Used to output voltage. Therefore, the first and second power generation circuit units 410 and 420 shut off from the load device 900 can efficiently store a desired voltage for a long period of time while efficiently storing power.
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switches SW21 and SW42 are turned on, and the switches other than the switches SW1, SW21, and SW42 are turned off.
  • the control device 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW1 based on the applied voltage V and the output voltages V1 and V2. That is, the control device 1000 reduces the ON duty ratio when the total output voltage (V1 + V2) is high, and increases the ON duty ratio when the total output voltage (V1 + V2) is low.
  • the voltage V can be set to a desired voltage.
  • the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430 alone cannot output the desired applied voltage V
  • the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, Any two of 430 are connected to the load device 900.
  • the first and second power generation circuit units 410 and 420 are connected to the load device 900.
  • the sum (V1 + V2) of the output voltages of the first and second power generation circuit units 410 and 420 is larger than the sum of the other two output voltages (V2 + V3) and (V3 + V1), and the sum of the output voltages (V1 + V2) is
  • the first and second power generation circuit units 410 and 420 are used to output a voltage to the load device 900.
  • the first and second power generation circuit units 410 and 420 are connected in series. Accordingly, a desired voltage can be output to the load device 900 for a long period of time while the third power generation circuit unit 430 disconnected from the load device 900 efficiently stores electricity.
  • the control device 1000 determines whether (V2 + V3)> (V1 + V2) and (V2 + V3)> (V3 + V1) are satisfied (FIG. 11). 11 S14). When this condition is satisfied (S14: Y), the control device 1000 connects the second power generation circuit unit 420 and the third power generation circuit unit 430 to the load device 900 while connecting them in series, and the first power generation circuit unit 410 is connected. Is switched from the load device 900 (S15 in FIG. 11).
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switches SW41 and SW6 are turned on, and the switches other than the switches SW3, SW41, and SW6 are turned off.
  • the control apparatus 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW3 based on the applied voltage V and the output voltages V2 and V3. In other words, the control device 1000 reduces the ON duty ratio when the total output voltage (V2 + V3) is high, and increases the ON duty ratio when the total output voltage (V2 + V3) is low.
  • the voltage V can be set to a desired voltage.
  • the sum of the output voltages (V2 + V3) of the second and third power generation circuit units 420 and 430 is greater than the sum of the other two output voltages (V1 + V2) and (V3 + V1), and the sum of the output voltages (V2 + V3) is If it is sufficiently large, the second and third power generation circuit units 420 and 430 are used to output a voltage to the load device 900. Second and third power generation circuit units 420 and 430 are connected in series. Accordingly, a desired voltage can be output to the load device 900 for a long period of time while the first power generation circuit unit 410 disconnected from the load device 900 efficiently stores electricity.
  • the control device 1000 connects the first power generation circuit unit 410 and the third power generation circuit unit 430 to the load device 900 while connecting them in series.
  • the switch SW is controlled so that the second power generation circuit unit 420 is disconnected from the load device 900 (S16 in FIG. 11).
  • (V2 + V3)> (V1 + V2) and (V2 + V3)> (V3 + V1) are not satisfied, (V3 + V1)> (V1 + V2) and (V3 + V1)> (V2 + V3) are satisfied. It corresponds to.
  • the circuit connected to the load device 900 in this case is as shown in FIG. That is, the switches SW22 and SW6 are turned on, and the switches other than the switches SW1, SW22, and SW6 are turned off.
  • the control device 1000 performs ON / OFF PWM control of the switch SW1 based on the applied voltage V and the output voltages V1 and V3. In other words, the control device 1000 reduces the ON duty ratio when the total output voltage (V3 + V1) is high, and increases the ON duty ratio when the total output voltage (V3 + V1) is low.
  • the voltage V can be set to a desired voltage.
  • the sum of the output voltages (V3 + V1) of the first and third power generation circuit units 410 and 430 is larger than the sum of the other two output voltages (V1 + V2) and (V2 + V3), and the sum of the output voltages (V3 + V1) is
  • the first and third power generation circuit units 410 and 430 are used to output a voltage to the load device 900.
  • the first and third power generation circuit units 410 and 430 are connected in series. Accordingly, a desired voltage can be output to the load device 900 for a long period of time while the second power generation circuit unit 420 cut off from the load device 900 efficiently stores power.
  • control device 1000 reduces the ON duty ratio when the total output voltage (V1 + V2 + V3) is high, and increases the ON duty ratio when the total output voltage (V1 + V2 + V3) is low.
  • the voltage V can be set to a desired voltage.
  • the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430 alone, or any two of the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430 are used.
  • the connection is made as described above. Since all the power generation circuit units 410, 420, and 430 are connected in series, the highest voltage is output at the present time.
  • the control device 1000 has a state in which any one of the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430 is connected to the load device 900 (first state), and a state in which any two are connected (first (2 states) and switch all connected states (third state).
  • the control device 1000 performs the switching based on the applied voltage V and the output voltages V1, V2, and V3.
  • the power generation circuit unit that is not connected to the load device 900 is dedicated to power storage. Therefore, the power generation system 400 can output a desired voltage to the load device 900 for a long period of time by switching between connection and disconnection with the load device 900 according to the output voltages V1, V2, and V3.
  • the desired voltage V can be output to the load device 900 by connecting the rectifier circuits 410b, 420b, 430b having large output voltages V1, V2, and V3 to the load device 900.
  • the rectifier circuits 410b, 420b, 430b can be reliably charged.
  • the power generation system 400 can output a desired voltage to the load device 900 for a long period of time.
  • the control device 1000 determines the number of power generation circuit units 410, 420, and 430 connected to the load device 900 as in the first state, the second state, and the third state. . From this, the power generation system 400 can output a desired voltage to the load device 900 for a long period of time.
  • the control device 1000 of the power generation system 400 of the sixth embodiment controls the switch SW based on the applied voltage V and the output voltages V1, V2, and V3. In addition, the control device 1000 continues to connect the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b to the load device 900 based on the applied voltage V and the ON duty in the switches SW1, SW3, and SW5 that are PWM control targets. Alternatively, it is possible to determine whether the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b are disconnected from the load device 900.
  • the applied voltage is applied even though the ON duty ratio in the switch corresponding to the rectifier circuit is 100%.
  • the state where V does not reach the desired voltage is reached. Therefore, for example, it is determined whether the ratio of the ON duty in the switching device (one of SW1, SW3, SW5) under PWM control exceeds a predetermined threshold value and the applied voltage V has not reached a desired voltage. If the condition is satisfied, it is determined that there is a possibility that application of a desired voltage to the load device 900 may not be continued.
  • the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b connected to the load device 900 are switched instead of continuously connecting the connected rectifier circuit to the load device 900 alone.
  • the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b connected to the load device 900 are determined again, and the rectifier circuits 410b, 420b, and 430b connected to the load device 900 are switched.
  • the power generation system 400 in this case has the same effect as the fifth embodiment.
  • the AC voltages output from the power generators 410a, 420a, and 430a have different phases because the vibration directions of the vibrating bodies 12, 22, and 32 are different.
  • the lengths of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 are made different. That is, the resonance frequencies of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 are different, and as a result, the first and second vibrators 12, 22, and 32 that are attached to the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32, respectively.
  • the AC voltage output from the second and third power generators 13, 23 and 33 has different phases.
  • each capacitor 413, 414, 423, 424, 433, 434 can be reliably charged.
  • the masses of the first, second, and third vibrators 12, 22, and 32 may be different. Good.
  • the power generation system 400 in the present embodiment may be provided with a vibrating body 351 that is supported so as to be able to vibrate and is formed in a cylindrical shape.
  • First to sixth power generation bodies 352 to 357 constituting the first to sixth power generation devices are provided at positions of different phases on the outer peripheral surface of the vibration body 351.
  • the first to sixth power generators 352 to 357 output an alternating voltage by vibration in a direction corresponding to the phase of the attached vibrator 351.
  • the first to sixth power generators can be connected in series. That is, the first, second, and third power generators 352, 353, and 354 output alternating voltages having different phases.
  • the fourth, fifth, and sixth power generators 355, 356, and 357 output alternating voltages that have different phases. Also in this case, similarly to the above, each capacitor 413, 414, 423, 424, 433, 434 can be reliably charged.
  • the first to sixth power generators 352 to 357 are provided on the outer peripheral surface of the vibrating body 351, but may be provided on the inner peripheral surface of the vibrating body 351.
  • the rectifier circuits of the first, second, and third power generation circuit units 410, 420, and 430 are voltage doubler rectifier circuits 410b, 420b, and 430b.
  • a full-wave rectifier circuit can be applied as the rectifier circuit.
  • the power generation system 400 includes the three power generation circuit units 410, 420, and 430.
  • the power generation system 400 may include the two power generation circuit units 410 and 420.
  • the power generation system 400 in the fifth embodiment includes the constant current circuit 640.
  • the power generation system 400 may not include the constant current circuit 640 depending on how the switches SW1, SW21 to 23, SW3, SW41 to 42, SW5, and SW6 are switched.

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Abstract

　発電システム（１００）は、振動の入力によって交流電圧を出力する第一発電装置（１０）および第二発電装置（２０）と、第一発電装置（１０）により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を負荷機器（２００）に出力する第一倍電圧整流回路（１１０）と、第二発電装置（２０）により出力される交流電圧を整流し、且つ、第一倍電圧整流回路（１１０）に直列に接続され、整流した電圧を負荷機器（２００）に出力する第二整流回路（１２０）と、負荷機器（２００）に直列接続され、負荷機器（２００）に流れる電流を所定電流以下に制限する定電流回路（１３０）とを備える。

Description

発電システム
　本発明は、振動の入力によって交流電圧を出力する発電装置を用いて、発電装置により発電した電力を負荷機器に出力する発電システムに関するものである。
　特許第４９０５８２０号公報には、振動の入力によって交流電圧を出力する発電装置として、磁歪素子が記載されている。複数の発電装置が、それぞれ異なる周波数での振動体の振動によって発電する。つまり、それぞれの発電装置が発電するタイミングは異なる。
　特開２０１２－１６０６２０号公報および特開２０１２－１５２００９号公報には、交流電圧を整流する回路として、倍電圧整流回路が記載されている。倍電圧整流回路は、交流電圧の双方向の電圧のそれぞれが対応するキャパシタに蓄電可能となることにより、出力電圧を２倍程度に高くすることができる。特開２００１－２１１６０６号公報には、交流電圧を整流する回路として、全波整流回路が記載されている。
　特開２０１３－１０２６３９号公報には、複数の発電部を直列接続する状態と、複数の発電部を並列接続する状態とを切り替えて、蓄電部に効率よく蓄電することが記載されている。
　ところで、出力電圧を高めるために、発電装置と整流回路とを含む複数のユニットを直列に接続することが考えられる。この場合において、複数の発電回路ユニットの少なくとも１つを構成する整流回路が倍電圧整流回路である場合には、以下の理由により、キャパシタへの蓄電がされにくくなることが分かった。
　説明のため、第一の発電回路ユニットの倍電圧整流回路と第二の発電回路ユニットの整流回路とが直列に接続される場合を考える。この場合、第一の発電回路ユニットにおいては、従来のように単体の発電回路として用いられる場合と同様に、発電装置による交流電圧の出力によってキャパシタに第一方向の電流が流れる第一回路が形成される。第一回路の形成によって、倍電圧整流回路のキャパシタに蓄電されていた。
　しかし、複数の発電回路ユニットが直列に接続されることによって、第一回路に加えて、当該キャパシタに第一方向とは反対方向の電流が流れる第二回路が形成される。第二回路は、負荷機器および他方の発電回路ユニットにおける整流回路を介する回路である。倍電圧整流回路を含む発電回路ユニットが直列に接続されると、流れる電流の方向が異なる第一回路と第二回路との形成によって、発電装置が出力した電荷をキャパシタに確実に蓄電することができなかった。そのため、発電回路ユニットを直列に接続したにも関わらず、却って、出力電圧が低下することになり、高電圧化が困難であった。
　また、発明者らは、特許第４９０５８２０号公報に記載されているようにそれぞれの発電装置が異なるタイミングで発電する場合に、負荷機器に所望の電圧を長期間出力することを検討した。特開２０１３－１０２６３９号公報に記載のように、複数の発電装置を直列接続または並列接続に切り替えて、共通の蓄電部に蓄電する場合には、全ての発電装置が共通の蓄電部に接続されるため、複数の発電装置の発電電力を均等に消費することになる。従って、当該構成では、所望の電圧を十分に長い期間出力することはできない。
　本発明の目的は、倍電圧整流回路を用いつつ、複数の発電回路ユニットを直列に接続する場合に、確実に倍電圧整流回路に蓄電可能とする発電システムを提供することである。
　本発明に係る発電システムは、発電した電力を負荷機器に出力する発電システムであって、振動の入力によって交流電圧を出力する第一発電装置および第二発電装置と、前記第一発電装置により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を前記負荷機器に出力する第一倍電圧整流回路と、前記第二発電装置により出力される交流電圧を整流し、且つ、前記第一倍電圧整流回路に直列に接続され、整流した電圧を前記負荷機器に出力する第二整流回路と、前記負荷機器に直列接続され、前記負荷機器に流れる電流を所定電流以下に制限する定電流回路と、を備える。
　第一倍電圧整流回路と第二整流回路とが直列に接続されるため、第一倍電圧整流回路のキャパシタを通過する回路として、負荷機器を介しない第一回路と負荷機器を介する第二回路とが形成される。第一回路と第二回路とは、第一倍電圧整流回路のキャパシタを流れる電流の方向が異なる。そのため、第一回路によって蓄電されたとしても、第二回路によって放電されることになる。
　しかし、本手段によれば、定電流回路が、負荷機器に流れる電流を制限する。つまり、第二回路に流れる電流が制限される。そのため、第一発電装置または第二発電装置によって出力される電流が所定電流より十分に大きい場合には、負荷機器を介さない第一回路に流れる電流が、負荷機器を介する第二回路に流れる電流より大きくなる。このように、負荷機器に流れる電流を制限することによって、確実に第一倍電圧整流回路のキャパシタに蓄電可能となる。
第一実施形態における発電システムを構成する第一、第二発電装置を示す図である。 図１に示す第一発電装置の構成を示す図である。 第一実施形態における発電システムの回路構成を示し、第一発電装置の図の上側が正極の場合の第一回路を破線にて示し、第二回路を二点鎖線にて示す図である。 第一実施形態における発電システムの回路構成を示し、第一発電装置の図の下側が正極の場合の第一回路を破線にて示し、第二回路を二点鎖線にて示す図である。 第二実施形態における発電システムを構成する第一、第二、第三発電装置を示す図である。 第三実施形態における発電システムを構成する第一、第二、第三発電装置を示す図である。 第四実施形態における発電システムの回路構成を示す図である。 第四実施形態における発電システムの構成を示す図である。 第五実施形態における発電システムの回路構成を示す図である。 図９に示す制御装置の処理を示すフローチャートである。 図９に示す制御装置の処理を示すフローチャートである。 図１０に示すステップＳ３における回路図である。 図１０に示すステップＳ５における回路図である。 図１０に示すステップＳ６における回路図である。 図１１に示すステップＳ１３における回路図である。 図１１に示すステップＳ１５における回路図である。 図１１に示すステップＳ１６における回路図である。 図１１に示すステップＳ１７における回路図である。
　＜第一実施形態＞
　（発電装置の構造）
　第一実施形態の発電システム１００（図３に示す）は、発電した電力を負荷機器２００（図３に示す）に出力する。発電システム１００を構成する第一発電装置１０および第二発電装置２０について、図１および図２を参照して説明する。第一発電装置１０および第二発電装置２０は、振動の入力によって交流電圧を出力する。
　図１に示すように、第一発電装置１０は、固定体１１と、固定体１１に固定されたＸ方向振動体１２と、Ｘ方向振動体１２に取り付けられたＸ方向発電体１３とを備える。第二発電装置２０は、固定体２１（固定体１１と同一部材）と、固定体２１に固定されたＹ方向振動体２２と、Ｙ方向振動体２２に取り付けられたＹ方向発電体２３とを備える。
　Ｘ方向振動体１２は、長尺板状に形成される。Ｘ方向振動体１２の先端側がＸ方向に振動するように、Ｘ方向振動体１２の基端が固定体１１に固定される。Ｘ方向発電体１３は、Ｘ方向振動体１２の先端側の一方の面に取り付けられる。Ｙ方向振動体２２は、長尺板状に形成される。Ｙ方向振動体２２の先端側がＹ方向に振動するように、Ｙ方向振動体２２の基端が固定体２１に固定される。Ｙ方向発電体２３は、Ｙ方向振動体２２の先端側の一方の面に取り付けられる。ここで、Ｘ方向発電体１３とＹ方向発電体２３は、取付対象を異にするが、実質的に同一構成からなる。
　次に、Ｘ方向発電体１３について、図２を参照して説明する。Ｘ方向発電体１３は、図２に示すように、磁歪棒５１、コイル５２、第一磁石５３、第二磁石５４、ヨーク５５を備える。磁歪棒５１は、磁性材料により形成され、Ｘ方向振動体１２の一方の面に取り付けられる。磁歪棒５１は、Ｘ方向振動体１２のＸ方向の振動に伴って、磁歪棒５１の長手方向に伸張変形または圧縮変形する。つまり、磁歪棒５１の伸張変形または圧縮変形により、磁歪棒５１の長手方向の磁束密度が変化する逆磁歪効果を生じる。
　コイル５２は、磁歪棒５１に巻回される。磁歪棒５１の逆磁歪効果によりコイル５２の芯方向の磁束密度が変化することで、コイル５２に誘導電流が発生する。第一磁石５３は、磁歪棒５１の一端に設けられ、第二磁石５４は、磁歪棒５１の他端に設けられる。ヨーク５５が第一磁石５３と第二磁石５４とを連結する。つまり、磁歪棒５１→第一磁石５３→ヨーク５５→第二磁石５４→磁歪棒５１の順に、磁気回路が形成される。第一磁石５３と第二磁石５４の磁束方向は、磁気回路の同方向を向くように設定される。
　Ｘ方向振動体１２がＸ方向一方に移動した場合に、磁歪棒５１が伸張変形する。この場合、磁歪棒５１を含む磁気回路における磁束密度が変化することで、コイル５２に一方向の電流が流れる。一方、Ｘ方向振動体１２がＸ方向他方に移動した場合に、磁歪棒５１が圧縮変形する。この場合、磁歪棒５１を含む磁気回路における磁束密度が変化することで、コイル５２に他方向の電流が流れる。このように、Ｘ方向振動体１２が振動することによって、コイル５２に交流電流が発生する。
　第一磁石５３および第二磁石５４を設けることにより、磁気回路の磁化をバイアスで発生させることができる。従って、磁歪棒５１は、残留磁化を持たない材料であっても適用可能となる。上記においては、Ｘ方向発電体１３は、第一磁石５３と第二磁石５４を設けて、磁気回路を形成したが、磁石を用いない構成とすることも可能である。この場合、Ｘ方向発電体１３は、磁歪棒５１とヨーク５５とにより構成されることになる。
　上述したように、第一発電装置１０は、Ｘ方向振動体１２（第一振動体に相当）の振動によって交流電圧を出力するのに対して、第二発電装置２０は、Ｙ方向振動体２２（第二振動体に相当）の振動によって交流電圧を出力する。つまり、発電システム１００は、異なる二方向の振動を利用してそれぞれ異なる態様において発電することになる。従って、第一発電装置１０が出力する交流電圧と、第二発電装置２０が出力する交流電圧とは、位相を異にする交流電圧である。
　なお、本実施形態においては、第一発電装置１０および第二発電装置２０は、磁歪棒５１を用いた発電装置として説明したが、振動の入力によって交流電圧を出力するのであれば、例えば圧電素子などを用いることもできる。
　（発電システムの回路構成）
　次に、上述した第一発電装置１０および第二発電装置２０を用いた発電システム１００について、図３および図４を参照して説明する。発電システム１００は、第一発電装置１０と、第二発電装置２０と、第一倍電圧整流回路１１０と、第二倍電圧整流回路１２０と、定電流回路１３０とを備える。第一倍電圧整流回路１１０と第二倍電圧整流回路１２０は、同一の回路構成である。ここで、第一発電装置１０と第一倍電圧整流回路１１０とが、第一発電回路ユニットを構成し、第二発電装置２０と第二倍電圧整流回路１２０とが、第二発電回路ユニットを構成する。
　第一倍電圧整流回路１１０は、第一発電装置１０により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を負荷機器２００に出力する。第二倍電圧整流回路１２０は、第二発電装置２０により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を負荷機器２００に出力する。第一倍電圧整流回路１１０と第二倍電圧整流回路１２０とは、直列に接続される。
　第一倍電圧整流回路１１０は、正側ダイオード１１１、負側ダイオード１１２、正側キャパシタ１１３および負側キャパシタ１１４を備える。正側キャパシタ１１３と負側キャパシタ１１４は、直列に接続される。正側ダイオード１１１のアノードは、第一発電装置１０の一端に接続され、正側ダイオード１１１のカソードは、正側キャパシタ１１３の一端（負側キャパシタ１１４とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード１１２のアノードは、負側キャパシタ１１４の一端（正側キャパシタ１１３とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード１１２のカソードは、第一発電装置１０の一端、および、正側ダイオード１１１のアノードに接続される。正側キャパシタ１１３の他端、および、負側キャパシタ１１４の他端は、第一発電装置１０の他端に接続される。
　つまり、図３の破線の矢印にて示すように、第一発電装置１０の一端側が正極電圧となる場合には、正側ダイオード１１１を通過すると共に正側キャパシタ１１３に蓄電される第一回路１４１が形成される。このとき、正側キャパシタ１１３の一端側（図３の上側）が正極となる。一方、図４の破線の矢印にて示すように、第一発電装置１０の他端側が正極電圧となる場合には、負側ダイオード１１２を通過すると共に負側キャパシタ１１４に蓄電される第一回路１５１が形成される。このとき、負側キャパシタ１１４の他端側（図４の上側）が正極となる。つまり、図３における正側キャパシタ１１３と図４における負側キャパシタ１１４は、正極側が同一方向となるように、直列に接続される。従って、第一倍電圧整流回路１１０は、正側キャパシタ１１３と負側キャパシタ１１４を直列に接続することにより、第一発電装置１０による発電電圧の絶対値の２倍程度の電圧を出力する。
　第二倍電圧整流回路１２０は、正側ダイオード１２１、負側ダイオード１２２、正側キャパシタ１２３および負側キャパシタ１２４を備える。正側キャパシタ１２３と負側キャパシタ１２４は、直列に接続される。正側ダイオード１２１のアノードは、第二発電装置２０の一端に接続され、正側ダイオード１２１のカソードは、正側キャパシタ１２３の一端（負側キャパシタ１２４とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード１２２のアノードは、負側キャパシタ１２４の一端（正側キャパシタ１２３とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード１２２のカソードは、第二発電装置２０の一端、および、正側ダイオード１２１のアノードに接続される。正側キャパシタ１２３の他端、および、負側キャパシタ１２４の他端は、第二発電装置２０の他端に接続される。
　第二倍電圧整流回路１２０は、第一倍電圧整流回路１１０と同様に、正側キャパシタ１２３と負側キャパシタ１２４を直列に接続することにより、第二発電装置２０による発電電圧の絶対値の２倍程度の電圧を出力する。
　ここで、第二倍電圧整流回路１２０は第一倍電圧整流回路１１０に直列に接続される。詳細には、第一倍電圧整流回路１１０の正側キャパシタ１１３および負側キャパシタ１１４が、第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３および負側キャパシタ１２４に直列に接続される。
　定電流回路１３０は、負荷機器２００に直列接続される。さらに、定電流回路１３０は、第一倍電圧整流回路１１０の正側キャパシタ１１３および負側キャパシタ１１４、並びに、第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３および負側キャパシタ１２４に直列接続される。定電流回路１３０は、負荷機器２００に流れる電流を所定電流以下に制限する。定電流回路１３０としては、例えば、定電流ダイオードなどを適用する。
　（発電システムの動作）
　次に、発電システム１００の動作について、図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、第一発電装置１０の一端（図３の上側）が正極の電圧となる場合は、破線の矢印にて示す第一回路１４１と、二点鎖線の矢印にて示す第二回路１４２とが形成される。第一回路１４１は、第一発電装置１０の一端→正側ダイオード１１１→正側キャパシタ１１３→第一発電装置１０の他端の順に電流が流れる回路である。第一回路１４１により、第一発電装置１０が発電した電圧によって、正側キャパシタ１１３の一端（負側キャパシタ１１４と反対側の電極）が正極となるように正側キャパシタ１１３に蓄電される。
　第二回路１４２は、第一発電装置１０の一端→第一倍電圧整流回路１１０の正側ダイオード１１１→定電流回路１３０→負荷機器２００→第二倍電圧整流回路１２０の負側キャパシタ１２４→第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３→第一倍電圧整流回路１１０の負側キャパシタ１１４→第一発電装置１０の他端の順に電流が流れる回路である。第二回路１４２により、第一発電装置１０が発電した電圧によって、負側キャパシタ１１４の一端（正側キャパシタ１１３と反対側の電極）が正極となるように負側キャパシタ１１４に蓄電される。
　つまり、正側ダイオード１１１を流れる電流ｉ０は、第一回路１４１において正側キャパシタ１１３側に流れる電流ｉ１と、第二回路１４２において負荷機器２００側に流れる電流ｉ２とに分かれる。第二回路１４２は定電流回路１３０を通過するため、第二回路１４２に流れる電流ｉ２は、定電流回路１３０によって制限される所定電流以下となる。従って、負荷機器２００は、電流ｉ２に応じた動作を行う。例えば、負荷機器２００がＬＥＤ照明機器である場合には、当該ＬＥＤ照明機器の明るさは、電流ｉ２に応じた明るさとなる。ここで、図３に示すように、電流ｉ１は、電流ｉ２より十分に大きいとする。そうすると、正側キャパシタ１１３の両端間の電圧は、負側キャパシタ１１４の両端間の電圧より大きい。
　次に、図４に示すように、第一発電装置１０の他端（図４の下側）が正極の電圧となる場合は、破線の矢印にて示す第一回路１５１と、二点鎖線の矢印にて示す第二回路１５２とが形成される。
　第一回路１５１は、第一発電装置１０の他端→負側キャパシタ１１４→負側ダイオード１１２→第一発電装置１０の一端の順に電流が流れる回路である。第一回路１５１により、第一発電装置１０が発電した電圧によって、負側キャパシタ１１４の他端（正側キャパシタ１１３側の電極）が正極となるように負側キャパシタ１１４に蓄電される。
　第二回路１５２は、第一発電装置１０の他端→第一倍電圧整流回路１１０の正側キャパシタ１１３→定電流回路１３０→負荷機器２００→第二倍電圧整流回路１２０の負側キャパシタ１２４→第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３→第一倍電圧整流回路１１０の負側ダイオード１１２→第一発電装置１０の一端の順に電流が流れる回路である。第二回路１５２により、第一発電装置１０が発電した電圧によって、正側キャパシタ１１３の他端（負側キャパシタ１１４側の電極）が正極となるように正側キャパシタ１１３に蓄電される。
　つまり、第一発電装置１０の他端を流れる電流ｉ０は、第一回路１５１において負側キャパシタ１１４側に流れる電流ｉ１と、第二回路１５２において負荷機器２００側に流れる電流ｉ２とに分かれる。第二回路１５２は定電流回路１３０を通過するため、第二回路１５２に流れる電流ｉ２は、定電流回路１３０によって制限される所定電流以下となる。従って、負荷機器２００は、電流ｉ２に応じた動作を行う。ここで、図４に示すように、電流ｉ１は、電流ｉ２より十分に大きいとする。そうすると、負側キャパシタ１１４の両端間の電圧は、正側キャパシタ１１３の両端間の電圧より大きい。
　第一発電装置１０は交流電圧を出力するため、図３に示す状態と図４に示す状態とを繰り返す。図３において、正側キャパシタ１１３を流れる電流の方向と、図４において、正側キャパシタ１１３を流れる電流の方向とは、異なる。さらに、図３において、負側キャパシタ１１４を流れる電流の方向と、図４において、負側キャパシタ１１４を流れる電流の方向とは、異なる。
　つまり、図３に示す第一回路１４１によって正側キャパシタ１１３に蓄電されたとしても、図４に示す第二回路１５２によって正側キャパシタ１１３は放電されることになる。同時に、図４に示す第一回路１５１によって負側キャパシタ１１４に蓄電されたとしても、図３に示す第二回路１４２によって負側キャパシタ１１４は放電されることになる。
　しかし、定電流回路１３０が、負荷機器２００に流れる電流を制限する。つまり、第二回路１４２，１５２に流れる電流ｉ２が制限される。そのため、第一発電装置１０によって出力される電流ｉ０が所定電流ｉ２より十分に大きい場合には、負荷機器２００を介さない第一回路１４１，１５１に流れる電流ｉ１が、負荷機器２００を介する第二回路１４２，１５２に流れる電流ｉ２より大きくなる。従って、正側キャパシタ１１３および負側キャパシタ１１４のそれぞれには、電流差（ｉ１－ｉ２）に対応した電荷が蓄えられる。このように、定電流回路１３０により負荷機器２００に流れる電流ｉ２を制限することによって、確実に第一倍電圧整流回路１１０の正側キャパシタ１１３および負側キャパシタ１１４に蓄電可能となる。
　第二倍電圧整流回路１２０は、第一倍電圧整流回路１１０と同様の動作を行う。ただし、上述したように、第一発電装置１０の発電による第二回路１４２，１５２によって、第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３および負側キャパシタ１２４を電流ｉ２が流れる。第二倍電圧整流回路１２０において、電流ｉ２の方向は、第二発電装置２０の発電による第一回路１４１，１５１によって、第二倍電圧整流回路１２０の正側キャパシタ１２３および負側キャパシタ１２４を流れる電流ｉ１と異なる。しかし、電流ｉ１が電流ｉ２より十分に大きければ、このことを考慮したとしても、定電流回路１３０を設けることにより、第一倍電圧整流回路１１０と第二倍電圧整流回路１２０を直列に接続する場合であっても、それぞれのキャパシタ１１３，１１４，１２３，１２４に蓄電可能となる。
　特に、第一発電装置１０が出力する交流電圧と、第二発電装置２０が出力する交流電圧とは、位相を異にする交流電圧である。このように、位相を異にする交流電圧がそれぞれ出力されることで、第二発電装置２０が発電していない状態のときに、第一倍電圧整流回路１１０において負荷機器２００を介する第二回路１４２，１５２が形成されることがある。しかし、定電流回路１３０を設けることにより、位相を異にする場合であっても、確実にそれぞれのキャパシタ１１３，１１４，１２３，１２４に蓄電可能となる。
　＜第二実施形態＞
　第一実施形態においては、発電システム１００は、２つの発電装置１０，２０を備えるとした。この他に、発電システム１００は、３つの発電装置１０，２０，３０を備え、それぞれの整流回路を直列に接続することができる。
　第二実施形態における発電システム１００を構成する３つの発電装置１０，２０，３０について、図５を参照して説明する。第一発電装置１０および第二発電装置２０は、第一実施形態と同一構成である。第三発電装置３０は、固定体１１，２１と同一部材としての固定体３１と、固定体３１に固定されたＺ方向振動体３２と、Ｚ方向振動体３２に取り付けられたＺ方向発電体３３とを備える。
　Ｚ方向振動体３２は、長尺板状に形成される。Ｚ方向振動体３２の先端側がＺ方向に振動するように、Ｚ方向振動体３２の基端が固定体３１に固定される。Ｚ方向発電体３３は、Ｚ方向振動体３２の先端側の一方の面に取り付けられる。Ｚ方向発電体３３は、取付対象を異にするが、Ｘ方向発電体１３およびＹ方向発電体２３と実質的に同一構成からなる。
　つまり、Ｚ方向発電体３３は、Ｚ方向振動体３２（第三振動体に相当）の振動によって、交流電圧を出力する。つまり、発電システム１００は、異なる三方向の振動を利用してそれぞれ異なる態様において発電することになる。従って、第一、第二、第三発電装置１０，２０，３０がそれぞれ出力する交流電圧は、位相を異にする交流電圧である。
　第一倍電圧整流回路１１０の各キャパシタ１１３，１１４と、第二倍電圧整流回路１２０の各キャパシタ１２３，１２４と、第三倍電圧整流回路（図示せず）の各キャパシタ（図示せず）は、直列に接続される。この場合であっても、第一実施形態と同様に、各キャパシタ１１３，１１４，１２３，１２４には、蓄電可能となる。
　＜第三実施形態＞
　第一、第二実施形態においては、振動体１２，２２，３２の振動方向が異なることにより、各発電装置１０，２０，３０が出力する交流電圧が、位相を異にすることとした。この他に、図６に示すように、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の長さが異なるようにする。つまり、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の共振周波数が異なり、結果として、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２にそれぞれ取り付けられた第一、第二、第三発電体１３，２３，３３が出力する交流電圧は、位相を異にする。この場合にも、上記同様に、各キャパシタ１１３，１１４，１２３，１２４には確実に蓄電可能となる。なお、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の共振周波数を異ならせるためには、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の質量を異なるようにしてもよい。
　＜第四実施形態＞
　上記実施形態における発電システム１００は、複数の発電装置１０，２０，３０に接続される整流回路１１０，１２０を直列に接続する構成とした。本実施形態における発電システムは、図７に示すように、複数の発電装置１０，２０，３０とそれらに対応する倍電圧整流回路１１０，１２０とを含む複数の直列ユニット３１０，３２０，３３０を備える。第一、第二、第三直列ユニット３１０，３２０，３３０が、並列に接続される。さらに、逆流防止用のダイオード３４０および定電流回路１３０が、負荷機器２００に直列に接続される。
　本実施形態における発電システムは、図８に示すように、振動可能に支持され、筒状に形成された振動体３５１を備える。振動体３５１の外周面において、それぞれ異なる位相の位置に、第一～第六発電装置を構成する第一～第六発電体３５２～３５７が設けられる。第一～第六発電体３５２～３５７は、取り付けられている振動体３５１の位相に対応する方向の振動によって交流電圧を出力する。第一、第四発電体３５２，３５５は、同一位相の交流電圧を出力し、第二、第五発電体３５３，３５６は、同一位相の交流電圧を出力し、第三、第六発電体３５４，３５７は、同一位相の交流電圧を出力する。第一発電体３５２は、第二、第三、第五、第六発電体３５３，３５４，３５６，３５７に対して、位相を異にする交流電圧を出力する。
　例えば、第一直列ユニット３１０は、位相を異にする第一、第二発電体３５２，３５３を含む第一、第二発電装置を備える。第二直列ユニット３２０は、位相を異にする第三、第四発電体３５４，３５５を含む第三、第四発電装置を備える。第三直列ユニット３３０は、位相を異にする第五、第六発電体３５６，３５７を含む第五、第六発電装置を備える。この場合にも、上記同様に、各キャパシタには確実に蓄電可能となる。
　発電装置の数を増加するほど、全ての発電装置に対応する整流回路を直列に接続した場合において、全ての整流回路によって出力される電流は当然に大きくなる。しかし、定電流回路１３０が負荷機器２００に流れる電流を制限する際において、定電流回路１３０への供給元の電流が大きいほど、定電流回路１３０における損失が大きくなる。そのため、定電流回路１３０への供給元の電流が過剰に大きいことは好ましくない。そこで、第一、第二、第三直列ユニット３１０，３２０，３３０を並列に接続することによって、定電流回路１３０への供給元の電流が過剰に大きくなることを抑制でき、定電流回路１３０における損失を抑制できる。なお、本実施形態においては、第一～第六発電体３５２～３５７は、振動体３５１の外周面に設けることとしたが、振動体３５１の内周面に設けてもよい。
　＜上記実施形態の変形態様＞
　上記実施形態においては、第二、第三発電装置に対応する整流回路は、倍電圧整流回路とした。この他に、第一発電装置１０に対応する整流回路が、第一倍電圧整流回路１１０である場合に、第二、第三発電装置２０，３０に対応する整流回路は、例えば全波整流回路を適用した場合にも、上記同様の効果を奏する。
　＜第五実施形態＞
　第五実施形態の発電システム４００は、上記第二実施形態の発電システム１００と同様に、３つの発電装置１０，２０，３０を備える。ただし、第五実施形態においては、３つの発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａとして説明する。
　第五実施形態の発電システム４００について、図９を参照して説明する。発電システム４００は、発電した電力を負荷機器９００に出力する。発電システム４００を構成する第一、第二、第三発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａについて、上記実施形態における３つの発電装置１０，２０，３０と同様である。つまり、第一、第二、第三発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、振動の入力によって交流電圧を出力する。
　第一発電装置４１０ａは、Ｘ方向振動体１２（第一振動体に相当）の振動によって交流電圧を出力し、第二発電装置４２０ａは、Ｙ方向振動体２２（第二振動体に相当）の振動によって交流電圧を出力し、第三発電装置４３０ａは、Ｚ方向振動体３２（第三振動体に相当）の振動によって交流電圧を出力する。つまり、発電システム４００は、異なる三方向の振動を利用してそれぞれ異なる態様において発電することになる。従って、第一発電装置４１０ａが出力する交流電圧と、第二発電装置４２０ａが出力する交流電圧と、第三発電装置４３０ａが出力する交流電圧とは、位相を異にする交流電圧である。
　なお、本実施形態においては、第一発電装置４１０ａ、第二発電装置４２０ａおよび第三発電装置４３０ａは、磁歪棒５１を用いた発電装置として説明したが、振動の入力によって交流電圧を出力するのであれば、例えば圧電素子などを用いることもできる。
　（発電システムの回路構成）
　次に、上述した第一発電装置４１０ａ、第二発電装置４２０ａおよび第三発電装置４３０ａを用いた発電システム４００について、図９を参照して説明する。発電システム４００は、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０と、出力電圧検出器５１０，５２０，５３０と、切替器ＳＷと、逆流防止用ダイオード６１０，６２０，６３０と、定電流回路６４０と、平滑回路としての平滑用キャパシタ７００、印加電圧検出器８００とを備える。
　各発電回路ユニット４１０，４２０，４３０は、発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａと、整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂとを備える。発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、上述したとおりである。整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂは、倍電圧整流回路を例に挙げて説明する。なお、整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂは、倍電圧整流回路に限られることなく、全波整流回路を適用できる。
　各倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂは、各発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａにより出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、蓄電電圧を負荷機器９００に出力する。第一倍電圧整流回路４１０ｂと、第二倍電圧整流回路４２０ｂと、第三倍電圧整流回路４３０ｂとは、直列に接続される。なお、以下において、発電回路ユニット４１０，４２０，４３０が直列に接続されるとは、倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂが直列に接続されることを意味する。
　第一倍電圧整流回路４１０ｂは、正側ダイオード４１１、負側ダイオード４１２、正側キャパシタ４１３および負側キャパシタ４１４を備える。正側キャパシタ４１３と負側キャパシタ４１４は、直列に接続される。正側ダイオード４１１のアノードは、第一発電装置４１０ａの一端に接続され、正側ダイオード４１１のカソードは、正側キャパシタ４１３の一端（負側キャパシタ４１４とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード４１２のアノードは、負側キャパシタ４１４の一端（正側キャパシタ４１３とは反対の電極側）に接続される。負側ダイオード４１２のカソードは、第一発電装置４１０ａの一端、および、正側ダイオード４１１のアノードに接続される。正側キャパシタ４１３の他端、および、負側キャパシタ４１４の他端は、第一発電装置４１０ａの他端に接続される。
　第一発電装置４１０ａの一端側（図９の上側）が正極電圧となる場合には、正側ダイオード４１１を通過すると共に正側キャパシタ４１３に蓄電される回路が形成される。このとき、正側キャパシタ４１３の一端側（図９の上側）が正極となる。一方、第一発電装置４１０ａの他端側（図９の下側）が正極電圧となる場合には、負側ダイオード４１２を通過すると共に負側キャパシタ４１４に蓄電される回路が形成される。このとき、負側キャパシタ４１４の他端側（図９の上側）が正極となる。つまり、正側キャパシタ４１３と負側キャパシタ４１４は、正極側が同一方向となるように、直列に接続される。従って、第一倍電圧整流回路４１０ｂは、正側キャパシタ４１３と負側キャパシタ４１４を直列に接続することにより、第一発電装置４１０ａによる発電電圧の絶対値の２倍程度の電圧を出力する。
　第二発電回路ユニット４２０の第二倍電圧整流回路４２０ｂは、正側ダイオード４２１、負側ダイオード４２２、正側キャパシタ４２３および負側キャパシタ４２４を備える。第三発電回路ユニット４３０の第三倍電圧整流回路４３０ｂは、正側ダイオード４３１、負側ダイオード４３２、正側キャパシタ４３３および負側キャパシタ４３４を備える。第二倍電圧整流回路４２０ｂおよび第三倍電圧整流回路４３０ｂは、第一倍電圧整流回路４１０ｂと同一構成からなる。
　第一出力電圧検出器５１０は、第一発電回路ユニット４１０の第一倍電圧整流回路４１０ｂの出力電圧Ｖ１を検出する。具体的には、第一出力電圧検出器５１０は、正側キャパシタ４１３および負側キャパシタ４１４の両端電圧Ｖ１を検出する。第二出力電圧検出器５２０は、第二発電回路ユニット４２０の第二倍電圧整流回路４２０ｂの出力電圧Ｖ２を検出する。具体的には、第二出力電圧検出器５２０は、正側キャパシタ４２３および負側キャパシタ４２４の両端電圧Ｖ２を検出する。第三出力電圧検出器５３０は、第三発電回路ユニット４３０の第三倍電圧整流回路４３０ｂの出力電圧Ｖ３を検出する。具体的には、第三出力電圧検出器５３０は、正側キャパシタ４３３および負側キャパシタ４３４の両端電圧Ｖ３を検出する。
　切替器ＳＷは、倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂのそれぞれと負荷機器９００とを接続する状態および遮断する状態を切り替える。切替器ＳＷ１は、第一倍電圧整流回路４１０ｂの正側キャパシタ４１３の一端と負荷機器９００の一端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。
　切替器ＳＷ２１～ＳＷ２３は、第一倍電圧整流回路４１０ｂの負側キャパシタ４１４の一端の接続対象を切り替える。切替器ＳＷ２１は、負側キャパシタ４１４の一端と第二倍電圧整流回路４２０ｂの正側キャパシタ４２３の一端とを接続する状態と遮断する状態を切り替える。切替器ＳＷ２２は、負側キャパシタ４１４の一端と第三倍電圧整流回路４３０ｂの正側キャパシタ４３３の一端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。切替器ＳＷ２３は、負側キャパシタ４１４の一端と負荷機器９００の他端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。
　切替器ＳＷ３は、第二倍電圧整流回路４２０ｂの正側キャパシタ４２３の一端と負荷機器９００の一端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。切替器ＳＷ４１～ＳＷ４２は、第二倍電圧整流回路４２０ｂの負側キャパシタ４２４の一端の接続対象を切り替える。切替器ＳＷ４１は、負側キャパシタ４２４の一端と第三倍電圧整流回路４３０ｂの正側キャパシタ４３３の一端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。切替器ＳＷ４２は、負側キャパシタ４２４の一端と負荷機器９００の他端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。
　切替器ＳＷ５は、第三倍電圧整流回路４３０ｂの正側キャパシタ４３３の一端と負荷機器９００の一端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。切替器ＳＷ６は、第三倍電圧整流回路４３０ｂの負側キャパシタ４３４の一端と負荷機器９００の他端とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。
　逆流防止用ダイオード６１０は、第一倍電圧整流回路４１０ｂの正側キャパシタ４１３の一端と負荷機器９００の一端との間に配置され、正側キャパシタ４１３から負荷機器９００側へ電流を流す。逆流防止用ダイオード６２０は、第二倍電圧整流回路４２０ｂの正側キャパシタ４２３の一端と負荷機器９００の一端との間に配置され、正側キャパシタ４２３から負荷機器９００側へ電流を流す。逆流防止用ダイオード６３０は、第三倍電圧整流回路４３０ｂの正側キャパシタ４３３の一端と負荷機器９００の一端との間に配置され、正側キャパシタ４３３から負荷機器９００側へ電流を流す。
　定電流回路６４０は、負荷機器９００に直列接続される。さらに、定電流回路６４０は、逆流防止用ダイオード６１０，６２０，６３０のそれぞれに直列接続される。定電流回路６４０は、定電流回路６４０の負荷機器９００側に流れる電流を所定電流以下に制限する。定電流回路６４０としては、例えば、定電流ダイオードなどを適用する。定電流回路６４０は、第一実施形態の定電流回路１３０による機能と同等の機能を有する。つまり、第一，第二，第三倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂの何れかが直列に接続される場合であっても、定電流回路６４０によって、確実に、第一，第二，第三倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂの正側キャパシタ４１３，４２３，４３３および負側キャパシタ４１４，４２４，４３４に蓄電可能となる。
　平滑用キャパシタ７００（平滑回路）は、負荷機器９００に並列に接続され、整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂのそれぞれによって蓄電される。つまり、平滑用キャパシタ７００は、負荷機器９００に対して安定した電圧を印加する。ただし、平滑用キャパシタ７００は、定電流回路６４０により制限された電流により蓄電される。
　印加電圧検出器８００は、平滑用キャパシタ７００の両端電圧Ｖを検出する。つまり、印加電圧検出器８００は、全ての発電回路ユニット４１０，４２０，４３０によって負荷機器９００に印加する電圧Ｖを検出する。印加電圧検出器８００が平滑用キャパシタ７００の両端電圧Ｖを検出することで、負荷機器９００への印加電圧Ｖが確実に検出される。
　制御装置１０００は、印加電圧Ｖおよび出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、負荷機器９００に接続させる少なくとも１つの整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを決定すると共に、負荷機器９００から遮断させる少なくとも他の１つの整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを決定し、決定した状態となるように切替器ＳＷを制御する。さらに、制御装置１０００は、負荷機器９００と整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂとを接続する切替器ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５をＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、印加電圧Ｖおよび出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、印加電圧Ｖを調整する。具体的には、制御装置１０００は、印加電圧Ｖを負荷機器９００の要求電圧より高い所定範囲内にさせる。
　（制御装置の処理）
　制御装置１０００による処理について、図１０～図１８を参照して説明する。制御装置１０００は、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれかが負荷機器９００の要求電圧である閾値Ｖｔｈより大きいか否かを判定する（図１０のＳ１）。条件を満たす場合には（Ｓ１：Ｙ）、制御装置１０００は、Ｖ１＞Ｖ２、且つ、Ｖ１＞Ｖ３を満たすか否かを判定する（図１０のＳ２）。この条件を満たす場合には（Ｓ２：Ｙ）、制御装置１０００は、第一発電回路ユニット４１０を負荷機器９００に接続し、第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１０のＳ３）。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１２に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ２３がＯＮとなり、切替器ＳＷ１，ＳＷ２３以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ１とに基づいて、切替器ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧Ｖ１が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧Ｖ１が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　そして、図１２に示していない第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０は、負荷機器９００から遮断される。従って、第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０は、発電した電荷を蓄電に専念することになる。つまり、第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０は、蓄電電圧を高くすることができる。
　第一発電回路ユニット４１０の出力電圧Ｖ１が他の出力電圧Ｖ２，Ｖ３より大きい場合で、且つ、出力電圧Ｖ１が十分に大きい場合には、第一発電回路ユニット４１０のみが負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。従って、負荷機器９００から遮断した第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１０のＳ２において、Ｖ１＞Ｖ２、且つ、Ｖ１＞Ｖ３を満たさない場合には（Ｓ２：Ｎ）、制御装置１０００は、Ｖ２＞Ｖ１、且つ、Ｖ２＞Ｖ３を満たすか否かを判定する（図１０のＳ４）。この条件を満たす場合には（Ｓ４：Ｙ）、制御装置１０００は、第二発電回路ユニット４２０を負荷機器９００に接続し、第一、第三発電回路ユニット４１０，４３０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１０のＳ５）。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１３に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ４２がＯＮとなり、切替器ＳＷ３，ＳＷ４２以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ２とに基づいて、切替器ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧Ｖ２が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧Ｖ２が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　第二発電回路ユニット４２０の出力電圧Ｖ２が他の出力電圧Ｖ１，Ｖ３より大きい場合で、且つ、出力電圧Ｖ２が十分に大きい場合には、第二発電回路ユニット４２０のみが負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。従って、負荷機器９００から遮断した第一、第三発電回路ユニット４１０，４３０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１０のＳ４において、Ｖ２＞Ｖ１、且つ、Ｖ２＞Ｖ３を満たさない場合には（Ｓ４：Ｎ）、制御装置１０００は、第三発電回路ユニット４３０を負荷機器９００に接続し、第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１０のＳ６）。図１０のＳ４において、Ｖ２＞Ｖ１、且つ、Ｖ２＞Ｖ３を満たさない場合とは、Ｖ３＞Ｖ１、且つ、Ｖ３＞Ｖ２を満たす場合に相当する。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１４に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ６がＯＮとなり、切替器ＳＷ５，ＳＷ６以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ３とに基づいて、切替器ＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧Ｖ３が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧Ｖ３が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　第三発電回路ユニット４３０の出力電圧Ｖ３が他の出力電圧Ｖ１，Ｖ２より大きい場合で、且つ、出力電圧Ｖ３が十分に大きい場合には、第三発電回路ユニット４３０のみが負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。従って、負荷機器９００から遮断した第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１０のＳ１の条件を満たさない場合には（Ｓ１：Ｎ）、制御装置１０００は、（Ｖ１＋Ｖ２）＞Ｖｔｈ、（Ｖ２＋Ｖ３）＞Ｖｔｈ、および、（Ｖ３＋Ｖ１）＞Ｖｔｈのいずれかの条件を満たすか否かを判定する（図１１のＳ１１）。条件を満たす場合には（Ｓ１１：Ｙ）、制御装置１０００は、（Ｖ１＋Ｖ２）＞（Ｖ２＋Ｖ３）、且つ、（Ｖ１＋Ｖ２）＞（Ｖ３＋Ｖ１）を満たすか否かを判定する（図１１のＳ１２）。この条件を満たす場合には（Ｓ１２：Ｙ）、制御装置１０００は、第一発電回路ユニット４１０および第二発電回路ユニット４２０を直列に接続しつつ負荷機器９００に接続し、第三発電回路ユニット４３０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１１のＳ１３）。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１５に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ２１，ＳＷ４２がＯＮとなり、切替器ＳＷ１，ＳＷ２１，ＳＷ４２以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ１，Ｖ２とに基づいて、切替器ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　つまり、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０単体では、所望の印加電圧Ｖを出力することができない場合に、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０の何れか２つが負荷機器９００に接続される。図１５では、第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０が負荷機器９００に接続される。
　第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０の出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）が他の２つの出力電圧の合計（Ｖ２＋Ｖ３）、（Ｖ３＋Ｖ１）より大きい場合で、且つ、出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）が十分に大きい場合には、第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０が負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。第一、第二発電回路ユニット４１０，４２０が、直列に接続される。従って、負荷機器９００から遮断した第三発電回路ユニット４３０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１１のＳ１２における条件を満たさない場合には（Ｓ１２：Ｎ）、制御装置１０００は、（Ｖ２＋Ｖ３）＞（Ｖ１＋Ｖ２）、且つ、（Ｖ２＋Ｖ３）＞（Ｖ３＋Ｖ１）を満たすか否かを判定する（図１１のＳ１４）。この条件を満たす場合には（Ｓ１４：Ｙ）、制御装置１０００は、第二発電回路ユニット４２０および第三発電回路ユニット４３０を直列に接続しつつ負荷機器９００に接続し、第一発電回路ユニット４１０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１１のＳ１５）。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１６に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ４１，ＳＷ６がＯＮとなり、切替器ＳＷ３，ＳＷ４１，ＳＷ６以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ２，Ｖ３とに基づいて、切替器ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧の合計（Ｖ２＋Ｖ３）が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧の合計（Ｖ２＋Ｖ３）が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０の出力電圧の合計（Ｖ２＋Ｖ３）が他の２つの出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）、（Ｖ３＋Ｖ１）より大きい場合で、且つ、出力電圧の合計（Ｖ２＋Ｖ３）が十分に大きい場合には、第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０が負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。第二、第三発電回路ユニット４２０，４３０が、直列に接続される。従って、負荷機器９００から遮断した第一発電回路ユニット４１０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１１のＳ１４における条件を満たさない場合には（Ｓ１４：Ｎ）、制御装置１０００は、第一発電回路ユニット４１０および第三発電回路ユニット４３０を直列に接続しつつ負荷機器９００に接続し、第二発電回路ユニット４２０を負荷機器９００から遮断するように、切替器ＳＷを制御する（図１１のＳ１６）。図１１のＳ１４において、（Ｖ２＋Ｖ３）＞（Ｖ１＋Ｖ２）、且つ、（Ｖ２＋Ｖ３）＞（Ｖ３＋Ｖ１）を満たさない場合とは、（Ｖ３＋Ｖ１）＞（Ｖ１＋Ｖ２）、且つ、（Ｖ３＋Ｖ１）＞（Ｖ２＋Ｖ３）を満たす場合に相当する。
　この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１７に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ２２，ＳＷ６がＯＮとなり、切替器ＳＷ１，ＳＷ２２，ＳＷ６以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ１，Ｖ３とに基づいて、切替器ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧の合計（Ｖ３＋Ｖ１）が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧の合計（Ｖ３＋Ｖ１）が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　第一、第三発電回路ユニット４１０，４３０の出力電圧の合計（Ｖ３＋Ｖ１）が他の２つの出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２）、（Ｖ２＋Ｖ３）より大きい場合で、且つ、出力電圧の合計（Ｖ３＋Ｖ１）が十分に大きい場合には、第一、第三発電回路ユニット４１０，４３０が負荷機器９００に対して電圧を出力するために用いられる。第一、第三発電回路ユニット４１０，４３０が、直列に接続される。従って、負荷機器９００から遮断した第二発電回路ユニット４２０が効率的に蓄電しつつ、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　図１１のＳ１１の条件を満たさない場合には（Ｓ１１：Ｎ）、全ての発電回路ユニット４１０，４２０，４３０が、直列に接続され、負荷機器９００に接続される（図１１のＳ１７）。この場合の負荷機器９００に接続される回路は、図１８に示すようになる。つまり、切替器ＳＷ２１，ＳＷ４１，ＳＷ６がＯＮとなり、切替器ＳＷ１，ＳＷ２１，ＳＷ４１，ＳＷ６以外の切替器がＯＦＦとなる。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とに基づいて、切替器ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御を行う。つまり、制御装置１０００は、出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）が高い場合にはＯＮデューティーの割合を少なくし、出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）が低い場合にはＯＮデューティーの割合を多くすることで、印加電圧Ｖを所望の電圧にできる。
　つまり、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０単体でも、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０の何れか２つの用いたとしても、所望の印加電圧Ｖを出力することができない場合に、上記のように接続する。全ての発電回路ユニット４１０，４２０，４３０が直列に接続されるため、現時点において最も高い電圧を出力する。
　（第五実施形態の効果）
　制御装置１０００は、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０の何れか１つを負荷機器９００に接続する状態（第一状態）、何れか２つを接続する状態（第二状態）、全てを接続する状態（第三状態）を切り替える。制御装置１０００は、印加電圧Ｖと各出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とに基づいて上記切替を行う。そして、負荷機器９００に接続されていない発電回路ユニットは、蓄電に専念する。従って、発電システム４００は、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に応じて負荷機器９００との接続、遮断を切り替えることにより、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　さらに、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が大きな整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを負荷機器９００に接続させることで、負荷機器９００に所望の電圧Ｖを出力できる。一方、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が小さな整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを負荷機器９００から遮断させることで、当該整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂは確実に蓄電できる。その結果、発電システム４００は、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　制御装置１０００は、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、第一状態、第二状態、第三状態のように、負荷機器９００に接続する発電回路ユニット４１０，４２０，４３０の数を決定する。このことから、発電システム４００は、負荷機器９００に対して所望の電圧を長期間出力できる。
　＜第六実施形態＞
　第六実施形態の発電システム４００の制御装置１０００は、印加電圧Ｖと出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とに基づいて、切替器ＳＷを制御した。この他に、制御装置１０００は、印加電圧ＶとＰＷＭ制御の対象である切替器ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５におけるＯＮデューティーとに基づいて、当該整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを負荷機器９００に接続させ続けるか、当該整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを負荷機器９００から遮断させるかを決定することもできる。
　接続されている整流回路の出力電圧が負荷機器９００の所望の電圧に達していない場合には、当該整流回路に対応する切替器におけるＯＮデューティーの割合が１００％であるにも関わらず、印加電圧Ｖが所望の電圧に達していない状態となる。そこで、例えば、ＰＷＭ制御中の切替器（ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５のいずれか）におけるＯＮデューティーの割合が所定の閾値を超過し、且つ、印加電圧Ｖが所望の電圧に達していないかを判定し、当該条件を満たす場合には負荷機器９００に対して所望の電圧の印加を継続できなくなる可能性があると判定する。
　このような場合には、接続させていた整流回路を単独で負荷機器９００に接続させ続けるのではなく、負荷機器９００に接続する整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを切り換える。例えば、上記条件を満たす場合には、改めて負荷機器９００に接続する整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを判定し、負荷機器９００に接続する整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂを切替えるようにする。この場合の発電システム４００は、第五実施形態と同様の効果を奏する。
　＜第七実施形態＞
　第七実施形態においては、振動体１２，２２，３２の振動方向が異なることにより、各発電装置４１０ａ，４２０ａ，４３０ａが出力する交流電圧が、位相を異にすることとした。この他に、図６に示すように、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の長さが異なるようにする。つまり、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の共振周波数が異なり、結果として、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２にそれぞれ取り付けられた第一、第二、第三発電体１３，２３，３３が出力する交流電圧は、位相を異にする。この場合にも、上記同様に、各キャパシタ４１３，４１４，４２３，４２４，４３３，４３４には確実に蓄電可能となる。なお、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の共振周波数を異ならせるためには、第一、第二、第三振動体１２，２２，３２の質量を異なるようにしてもよい。
　＜第八実施形態＞
　本実施形態における発電システム４００は、図８に示すように、振動可能に支持され、筒状に形成された振動体３５１を備えるようにしてもよい。振動体３５１の外周面において、それぞれ異なる位相の位置に、第一～第六発電装置を構成する第一～第六発電体３５２～３５７が設けられる。第一～第六発電体３５２～３５７は、取り付けられている振動体３５１の位相に対応する方向の振動によって交流電圧を出力する。この場合、第一～第六発電装置は、直列に接続可能とする。つまり、第一、第二、第三発電体３５２，３５３，３５４は、位相を異にする交流電圧を出力する。また、第四、第五、第六発電体３５５，３５６，３５７は、位相を異にする交流電圧を出力する。この場合にも、上記同様に、各キャパシタ４１３，４１４，４２３，４２４，４３３，４３４には確実に蓄電可能となる。
　なお、本実施形態においては、第一～第六発電体３５２～３５７は、振動体３５１の外周面に設けることとしたが、振動体３５１の内周面に設けてもよい。
　＜第五実施形態の変形態様＞
　第五実施形態においては、第一、第二、第三発電回路ユニット４１０，４２０，４３０の整流回路は、倍電圧整流回路４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂとした。この他に、整流回路は、例えば全波整流回路を適用することもできる。また、上記実施形態においては、発電システム４００は、３つの発電回路ユニット４１０，４２０，４３０を備えることとしたが、２つの発電回路ユニット４１０，４２０を備えるようにしてもよい。
　また、第五実施形態における発電システム４００は、定電流回路６４０を備えることとした。ただし、切替器ＳＷ１，ＳＷ２１～２３，ＳＷ３，ＳＷ４１～４２，ＳＷ５，ＳＷ６の切り替え方次第で、発電システム４００は、定電流回路６４０を備えない構成としてもよい。
１０：第一発電装置、　１１，２１，３１：固定体、　１２：Ｘ方向振動体（第一振動体）、　１３：Ｘ方向発電体、　２０：第二発電装置、　２２：Ｙ方向振動体（第二振動体）、　２３：Ｙ方向発電体、　３０：第三発電装置、　３２：Ｚ方向振動体（第三振動体）、　３３：Ｚ方向発電体、　５１：磁歪棒、　５２：コイル、　５３，５４：磁石、　５５：ヨーク、　１００：発電システム、　１１０：第一倍電圧整流回路、　１２０：第二倍電圧整流回路（第二整流回路）、　１１１，１２１：正側ダイオード、　１１２，１２２：負側ダイオード、　１１３，１２３：正側キャパシタ、　１１４，１２４：負側キャパシタ、　１３０：定電流回路、　１４１，１５１：第一回路、　１４２，１５２：第二回路、　２００：負荷機器、　３１０，３２０，３３０：直列ユニット、　３４０：ダイオード、　３５１：振動体、　３５２～３５７：発電体、　４００：発電システム、　４１０，４２０，４３０：発電回路ユニット、　４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ：発電装置、　４１０ｂ，４２０ｂ，４３０ｂ：整流回路、　４１３，４１４，４２３，４２４，４３３，４３４：キャパシタ、　５１０，５２０，５３０：出力電圧検出器、　６１０，６２０，６３０：逆流防止用ダイオード、　６４０：定電流回路、　６５１：振動体、　６５２～６５７：発電体、　７００：平滑用キャパシタ（平滑回路）、　８００：印加電圧検出器、　９００：負荷機器、　１０００：制御装置、　ＳＷ：切替器、　Ｖ：印加電圧、　Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３：出力電圧、　Ｖｔｈ：閾値

Claims (15)

  1. 　発電した電力を負荷機器に出力する発電システムであって、
    　振動の入力によって交流電圧を出力する第一発電装置および第二発電装置と、
    　前記第一発電装置により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を前記負荷機器に出力する第一倍電圧整流回路と、
    　前記第二発電装置により出力される交流電圧を整流し、且つ、前記第一倍電圧整流回路に直列に接続され、整流した電圧を前記負荷機器に出力する第二整流回路と、
    　前記負荷機器に直列接続され、前記負荷機器に流れる電流を所定電流以下に制限する定電流回路と、
    　を備える、発電システム。
  2. 　前記第一発電装置が出力する交流電圧と前記第二発電装置が出力する交流電圧とは、位相を異にする交流電圧である、請求項１に記載の発電システム。
  3. 　前記第二整流回路は、前記第二発電装置により出力される交流電圧を整流して蓄電すると共に、高圧化した電圧を前記負荷機器に出力する倍電圧整流回路である、請求項１または２に記載の発電システム。
  4. 　前記発電システムは、
    　前記第一発電装置、前記第二発電装置、前記第一倍電圧整流回路および前記第二整流回路を含む第一直列ユニットと、
    　他の前記第一発電装置、他の前記第二発電装置、他の前記第一倍電圧整流回路および他の前記第二整流回路を含む第二直列ユニットであって、前記第一直列ユニットに対して並列に接続される前記第二直列ユニットと、
    　を備える、請求項１～３の何れか一項に記載の発電システム。
  5. 　前記発電システムは、振動方向の異なる第一、第二振動体を備え、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の一方は、前記第一振動体に設けられ、前記第一振動体の振動によって交流電圧を出力し、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の他方は、前記第二振動体に設けられ、前記第二振動体の振動によって交流電圧を出力する、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の発電システム。
  6. 　前記発電システムは、
    　振動の入力によって交流電圧を出力する第三発電装置と、
    　前記第三発電装置により出力される交流電圧を整流し、且つ、前記第一倍電圧整流回路および前記第二整流回路に直列に接続される第三整流回路と、
    　を備え、
    　前記発電システムは、さらに、振動方向の異なる第一、第二、第三振動体を備え、
    　前記第一発電装置、前記第二発電装置および前記第三発電装置の１つは、前記第一振動体に設けられ、前記第一振動体の振動によって交流電圧を出力し、
    　前記第一発電装置、前記第二発電装置および前記第三発電装置の他の２つのうちの１つは、前記第二振動体に設けられ、前記第二振動体の振動によって交流電圧を出力し、
    　前記第一発電装置、前記第二発電装置および前記第三発電装置のうちの残りの１つは、前記第三振動体に設けられ、前記第三振動体の振動によって交流電圧を出力する、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の発電システム。
  7. 　前記発電システムは、振動可能に支持され、共振周波数の異なる第一、第二振動体を備え、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の一方は、前記第一振動体に設けられ、前記第一振動体の振動によって交流電圧を出力し、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の他方は、前記第二振動体に設けられ、前記第二振動体の振動によって交流電圧を出力する、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の発電システム。
  8. 　前記発電システムは、振動可能に支持され、筒状に形成された振動体を備え、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の一方は、前記振動体の外周面または内周面の第一位相の位置に設けられ、前記振動体の振動によって交流電圧を出力し、
    　前記第一発電装置および前記第二発電装置の他方は、前記振動体の外周面または内周面の前記第一位相とは異なる第二位相の位置に設けられ、前記振動体の振動によって交流電圧を出力する、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の発電システム。
  9. 　前記第一発電装置と前記第二発電装置とを含む少なくとも２つの発電装置と、
    　前記第一倍電圧整流回路と前記第二整流回路とを含む少なくとも２つの整流回路と、
    　前記少なくとも２つの整流回路のそれぞれと前記負荷機器とを接続する状態および遮断する状態を切り替える切替器と、
    　前記負荷機器に印加される電圧を検出する印加電圧検出器と、
    　前記印加電圧検出器により検出された印加電圧に基づいて、前記負荷機器に接続させる少なくとも１つの整流回路を決定すると共に、前記負荷機器から遮断させる少なくとも他の１つの整流回路を決定し、決定した状態となるように前記切替器を制御する制御装置と、
    　を備える、請求項１～８の何れか一項に記載の発電システム。
  10. 　前記発電システムは、前記少なくとも２つの整流回路のそれぞれの出力電圧を検出する出力電圧検出器を備え、
    　前記制御装置は、前記印加電圧と前記それぞれの出力電圧とに基づいて、前記負荷機器に接続させる整流回路および前記負荷機器から遮断させる整流回路を決定する、
    　請求項９に記載の発電システム。
  11. 　前記制御装置は、
    　前記整流回路の出力電圧が大きな前記整流回路を、前記負荷機器に接続させる整流回路として決定し、
    　前記整流回路の出力電圧が小さな前記整流回路を、前記負荷機器から遮断させる整流回路として決定する、
    　請求項１０に記載の発電システム。
  12. 　前記制御装置は、
    　前記印加電圧に基づいて、前記負荷機器と前記整流回路とを接続する前記切替器をＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御することにより、前記負荷機器に印加する電圧を調整し、
    　さらに、前記印加電圧とＰＷＭ制御におけるＯＮデューティーとに基づいて、当該整流回路を前記負荷機器に接続させ続けるか、当該整流回路を前記負荷機器から遮断させるかを決定する、
    　請求項９に記載の発電システム。
  13. 　前記発電システムは、前記負荷機器に並列に接続され、前記少なくとも２つの整流回路のそれぞれによって蓄電される平滑回路を備え、
    　前記印加電圧検出器は、前記平滑回路の両端電圧である、
    　請求項９～１２の何れか一項に記載の発電システム。
  14. 　前記発電システムは、
    　振動の入力によって交流電圧を出力する少なくとも３つの発電装置と、
    　前記少なくとも３つの発電装置のそれぞれにより出力される交流電圧を整流して蓄電し、且つ、前記負荷機器に蓄電電圧をそれぞれ出力する少なくとも３つの整流回路と、
    　を備え、
    　前記少なくとも３つの整流回路のうち１つの整流回路のみと前記負荷機器とを接続すると共に、他の整流回路と前記負荷機器とを遮断する状態を第一状態と定義し、
    　前記少なくとも３つの整流回路のうち少なくとも２つの整流回路を直列に接続しつつ、直列に接続された前記少なくとも２つの整流回路と前記負荷機器とを接続すると共に、他の整流回路と前記負荷機器とを遮断する状態を第二状態と定義し、
    　前記切替器は、前記第一状態と前記第二状態とを切替可能であり、
    　前記制御装置は、前記印加電圧検出器により検出された前記印加電圧に基づいて前記第一状態と前記第二状態との何れかを決定し、決定した状態となるように前記切替器を制御する、
    　請求項９～１３の何れか一項に記載の発電システム。
  15. 　前記発電システムは、前記少なくとも３つの整流回路のそれぞれの出力電圧を検出する出力電圧検出器を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記それぞれの出力電圧の何れか１つが閾値より大きい場合に、当該出力電圧に対応する１つの整流回路を前記負荷機器と接続する前記第一状態に決定し、
    　前記それぞれの出力電圧の全てが前記閾値以下の場合に、前記第二状態に決定する、
    　請求項１４に記載の発電システム。
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