特開 2023-144848 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144848

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/18 20060101AFI20231003BHJP

【ＦＩ】

H02N2/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022052018

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】596112527

【氏名又は名称】大同精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167276

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】附田 賢治

【テーマコード（参考）】

5H681

【Ｆターム（参考）】

5H681AA06

5H681AA19

5H681BB08

5H681DD30

5H681DD36

5H681EE07

5H681EE10

(57)【要約】

【課題】磁歪材料の逆磁歪効果を利用して発電する発電装置を小型化しつつ、その発電効率を向上させる技術を提供する。
【解決手段】発電装置は、中心軸方向に沿って延びている筒状の外装筒部と、前記外装筒部の内部に配置される柱状の発電体であって、互いに異なる飽和磁歪を有する２つの磁歪材料を接合した柱状の磁歪クラッド材と、前記磁歪クラッド材の外周に巻かれ、外部負荷に接続されているコイルと、前記磁歪クラッド材を磁化する磁石と、を含む発電体と、前記発電体の第１端部と前記外装筒部とを連結し、前記外装筒部の外に流れる流体によって前記外装筒部に生じる振動を前記磁歪クラッド材に伝達する連結部と、前記発電体の第２端部に連結され、前記外装筒部を支持する固定部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電装置であって、
中心軸方向に沿って延びている筒状の外装筒部と、
前記外装筒部の内部に前記中心軸方向に沿った姿勢で、前記外装筒部の内壁面との間に間隔をあけて配置される柱状の発電体であって、互いに異なる磁歪性質を有し、前記中心軸方向に沿って延びている２つの磁歪材料を前記中心軸方向に沿った接合面で接合した柱状の磁歪クラッド材と、前記磁歪クラッド材の外周に巻かれ、外部負荷に接続されているコイルと、前記磁歪クラッド材を磁化する磁石と、を含む発電体と、
前記発電体の第１端部と前記外装筒部とを連結し、前記外装筒部の外に流れる流体によって前記外装筒部に生じる振動を前記磁歪クラッド材に伝達する連結部と、
前記発電体の第２端部に連結され、前記外装筒部を支持する固定部と、
を備える、発電装置。

【請求項2】

請求項１記載の発電装置であって、
前記２つの磁歪材料のうちの第１磁歪材料は、柱状に構成され、
前記２つの磁歪材料のうちの第２磁歪材料は、前記第１磁歪材料の外周側面を覆う筒状に構成され、内壁面において前記第１磁歪材料に接合されている、発電装置。

【請求項3】

請求項２記載の発電装置であって、
前記磁歪クラッド材の中心軸に直行する切断面は略円形状を有する、発電装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記外装筒部は、略円筒状に構成されている、発電装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記２つの磁歪材料の一方の飽和磁歪は正の値であり、他方の飽和磁歪は負の値である、発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁歪材料の逆磁歪効果を利用して、流体の流れによって生じる振動を電力に変換する発電装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、平坦な側面を有する柱状の振動発生体の下端に、磁石により磁化され、コイルが巻き回されている磁歪素子が、弾性部材を介して連結された発電装置が開示されている。この発電装置では、振動発生体の平坦な側面に流体が衝突したときに生じる振動が磁歪素子に伝達され、その振動によって磁歪素子に磁歪効果が生じることにより、コイルに起電力が発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１１０３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の特許文献１の発電装置では、振動発生体の振幅を大きくして発電量を増加させるために、流体の流れ方向における振動発生体の下流に、振動発生体とほぼ同じ高さの板状のスプリッターを、流体の流れ方向に沿って配置している。しかしながら、この構成では、追加されたスプリッターの分だけ、発電装置が大型化してしまう可能性がある。また、上記の特許文献１の発電装置の構成では、流体の流れ方向とスプリッターの配置方向との関係によっては発電効率が向上せずにかえって低下させてしてしまう可能性もある。

【0005】

磁歪材料の逆磁歪効果を利用して発電する発電装置においては、装置を小型化しつつ、発電効率を向上させることについて依然として改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の技術は、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本開示の技術の一形態は、発電装置として提供される。この形態の発電装置は、中心軸方向に沿って延びている筒状の外装筒部と、前記外装筒部の内部に前記中心軸方向に沿った姿勢で、前記外装筒部の内壁面との間に間隔をあけて配置される柱状の発電体であって、互いに異なる磁歪性質を有し、前記中心軸方向に沿って延びている２つの磁歪材料を前記中心軸方向に沿った接合面で接合した柱状の磁歪クラッド材と、前記磁歪クラッド材の外周に巻かれ、外部負荷に接続されているコイルと、前記磁歪クラッド材を磁化する磁石と、を含む発電体と、前記発電体の第１端部と前記外装筒部とを連結し、前記外装筒部の外に流れる流体によって前記外装筒部に生じる振動を前記磁歪クラッド材に伝達する連結部と、前記発電体の第２端部に連結され、前記外装筒部を支持する固定部と、を備える。
この形態の発電装置によれば、流体の流れによって外装筒部に生じる中心軸方向に交差する方向の振動によって、発電体が備える磁歪クラッド材に逆磁歪効果を生じさせて発電させることができる。この形態の発電装置によれば、発電体が、振動を生じさせる外装筒部の内部に収容されているため、発電装置の小型化が可能である。また、この形態の発電装置において発電体を構成している磁歪クラッド材によれば、単一の磁歪材料の逆磁歪効果によって得られる電力よりも、大きな電力を得ることができる。よって、発電装置の発電効率を向上させることができる。

【0008】

（２）上記形態の発電装置において、前記２つの磁歪材料のうちの第１磁歪材料は、柱状に構成され、前記２つの磁歪材料のうちの第２磁歪材料は、前記第１磁歪材料の外周側面を覆う筒状に構成され、内壁面において前記第１磁歪材料に接合されていてよい。
この形態の発電装置によれば、第１磁歪材料と第２磁歪材料の接合部が磁歪クラッド材の中心軸周りを囲むように存在するため、中心軸方向に交差するいずれの方向の振動に対しても、大きな逆磁歪効果を得ることができる磁歪材料の歪を生じさせることができる。そのため、発電体において、中心軸方向に交差するいずれの方向の振動に対しても、高い発電効率を得ることが可能になる。

【0009】

（３）上記形態の発電装置において、前記磁歪クラッド材の中心軸に直行する切断面は略円形状を有してよい。
この形態の発電装置によれば、発電体に伝達される振動のいずれの方向に対しても同様な発電を発生させることが可能になるため、伝達される振動の方向の違いによって発電量の大きさに差が生じることを、より一層、低減することができる。

【0010】

（４）上記形態の発電装置において、前記外装筒部は、略円筒状に構成されていてよい。
この形態の発電装置によれば、外装筒部に対する流体の流れ方向の違いによって、外装筒部に生じる振動の大きさに差が生じることを抑制できる。よって、外装筒部に対する流体の流れ方向の違いによって、発電装置の発電効率に差が生じることを抑制できる。また、渦誘起振動を発生させやすく、発電装置の発電効率を高めることができる。

【0011】

（５）上記形態の発電装置において、前記２つの磁歪材料の一方の飽和磁歪は正の値であり、他方の飽和磁歪は負の値であってよい。
この形態の発電装置によれば、磁歪クラッド材においてより大きな逆磁歪効果を得ることができるため、発電装置の発電効率を、より一層、高めることができる。

【0012】

本開示の技術は、発電装置以外の種々の形態で実現することが可能である。例えば、発電装置を構成する発電体や、発電装置を備える種々の機械・装置、あるいは、発電システム等の形態で実現することもでき、発電装置または発電体の製造方法等の形態で実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】発電装置の構成を示す第１の概略断面図。

【図2】発電装置の構成を示す第２の概略断面図。

【図3】発電体の第１の構成例を示す概略断面図。

【図4】発電体の第２の構成例を示す概略断面図。

【図5】発電体の第３の構成例を示す概略断面図。

【図6】発電体の第４の構成例を示す概略断面図。

【図7】発電体の第５の構成例を示す概略断面図。

【図8】外装筒部の第１の構成例を示す概略断面図。

【図9】外装筒部の第２の構成例を示す概略断面図。

【図10】外装筒部の第３の構成例を示す概略断面図。

【図11】外装筒部の第４の構成例を示す概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１．実施形態：
図１および図２を参照して、本実施形態の発電装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態の発電装置１０の構成を示す概略断面図である。図１は、発電装置１０の本体部を構成する外装筒部１１の中心軸ＣＸを通る任意の切断面を示している。以下では、中心軸ＣＸに沿った方向を「中心軸方向ＣＤ」とも呼ぶ。図２は、図１に示す中心軸方向ＣＤに直交する２－２切断における発電装置１０の概略断面図である。

【0015】

図１を参照する。発電装置１０は、柱状の形状を有している。発電装置１０は、気流や水流等の流体の流れが生じる環境下にある設置面ＢＳに立てられ、その流体の流れを側面に受けることにより振動し、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して、その振動を電力に変換する。逆磁歪効果とは、磁歪材料に外力を加えたときにその磁歪材料の磁性が変化する現象である。

【0016】

発電装置１０は、発電装置１０の本体部を構成する外装筒部１１を備え、外装筒部１１の内部に、発電体２０と、連結部３１と、保持部３３と、を備える。さらに、発電装置１０は、外装筒部１１を設置面ＢＳに固定する固定部３５を備える。

【0017】

外装筒部１１は、中空の筒状部材によって構成され、中心軸方向ＣＤに沿って柱状に延びている。外装筒部１１は、とともに、振動発生部として機能し、流体の流れが発生する環境下に帆柱のように立てられ、流体の流れをその側面に受けたときに振動を発生する。

【0018】

図１および図２に示すように、本実施形態では、外装筒部１１は、略円筒形状を有している。これにより、後述するように、流体の流れを受けたときに振動を発生しやすくなる。また、本実施形態では、外装筒部１１は、固定部３５から離れた部位ほど径が小さくなるテーパー状の形状を有している。これにより、発電装置１０の重心位置を固定部３５に近づけることができるため、発電装置１０を設置したときの安定性を高めることができる。

【0019】

外装筒部１１は、流体の流れを受け止めることができるように剛性を有する部材で構成されることが好ましく、その一方で、振動を発生しやすいように薄く構成されていることが好ましい。また、外装筒部１１は、軽量な部材によって構成されていることが好ましい。本実施形態では、外装筒部１１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）によって構成される。他の実施形態では、外装筒部１１は、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）合金や発泡スチロール等の軽量な材料によって構成することもできる。外装筒部１１は、プラスチック等の樹脂材料によって構成されてもよい。外装筒部１１は、その他の種々の材料で構成されてもよい。

【0020】

発電体２０は、振動が伝達されたときに発電する発電素子である。図１に示すように、発電体２０は、柱状の形状を有しており、外装筒部１１の内部に中心軸方向ＣＤに沿った姿勢で配置されている。本実施形態では、発電体２０は、その中心軸が外装筒部１１の中心軸ＣＸ上に位置するように配置されている。発電体２０は、外装筒部１１内において、固定部３５側の端部に寄った位置に配置されている。

【0021】

以下では、発電体２０の中心軸方向ＣＤにおける２つの端部のうち、固定部３５とは反対側の端部を「第１端部２１」と呼び、固定部３５側の端部を「第２端部２２」と呼ぶ。発電体２０は、第１端部２１が連結部３１に連結され、第２端部２２が保持部３３に連結されていることによって、外装筒部１１内の所定の位置に保持されている。発電体２０は、外装筒部１１内壁面との間に所定の間隔をあけて配置されており、中心軸方向ＣＤに交差する方向に振動可能な状態で外装筒部１１内に保持されている。

【0022】

発電体２０は、磁歪材料で構成されている磁歪クラッド材２３と、磁歪クラッド材２３に巻き回されているコイル２６と、磁歪クラッド材２３を磁化する磁石２７と、を有している。

【0023】

磁歪クラッド材２３は、発電体２０の中心軸を構成する柱状の部材であり、磁歪性質が異なる２つの磁歪材料２４，２５が接合された構成を有している。ここで、「磁歪性質が異なる」とは、磁化されたときの寸法変化が異なることを意味する。磁歪クラッド材２３は、磁歪性質を示す磁歪飽和が異なる２つの磁歪材料２４，２５が接合された構成を有していると言い換えてもよい。

【0024】

磁歪クラッド材２３を構成する第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５とは、磁化されたときに寸法が増加する磁歪性質を示すものと、磁化されたときに寸法が減少する磁歪性質を示すものとの組み合わせであることが好ましい。また、第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５の飽和磁歪の差は大きいほど好ましい。本実施形態では、第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５のうちの一方の飽和磁歪は正の値であり、他方の飽和磁歪は負の値である。

【0025】

図１に示すように、第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５とは中心軸方向ＣＤを長手方向とする柱状の形状を有しており、中心軸方向ＣＤに沿った接合面において拡散接合により接合されている。本実施形態では、第１磁歪材料２４は、中実の柱状の部材によって構成されており、第２磁歪部材２５は、第１磁歪材料２４ｂの外周側面を覆う筒状の部材によって構成されている。図２に示すように、第２磁歪部材２５の内壁面は、第１磁歪材料２４の外周側面に拡散接合されている。これにより、第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５との接合部は、磁歪クラッド材２３の中心軸を囲むように形成されている。

【0026】

また、本実施形態の磁歪クラッド材２３では、第１磁歪材料２４は略円柱状に構成され、第２磁歪材料２５はその外周を覆う略円筒状に構成されており、磁歪クラッド材２３の中心軸に直行する切断面は略円形状を有している。第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５とは拡散接合されている。このような略円柱形状の磁歪クラッド材２３は、例えば、熱間押出法を利用することにより製造することができる。

【0027】

磁歪クラッド材２３においては、第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５のうちの一方を、例えば、ＳＰＣＣ（Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）相当の冷間圧延鋼板によって構成し、他方をＦｅ－Ｃｏ系磁歪材料の冷間圧延鋼板によって構成してもよい。その他に、磁歪クラッド材２３を構成する磁歪材料としては、例えば、金属や、合金材料、フェライト材料等を用いることができる。金属や合金材料としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）や、Ｎｉ－Ｃｏ（コバルト）合金、Ｎｉ－Ｃｏ－Ｃｒ（クロム）合金、Ｎｉ－Ｆｅ（鉄）合金、Ｆｅ－Ａｌ（アルミニウム）合金等を用いることができる。また、フェライト材料としては、例えば、Ｎｉフェライトや、Ｎｉ－Ｃｏフェライト、Ｎｉ－Ｃｕ（銅）－Ｃｏフェライト等を用いることができる。

【0028】

また、磁歪クラッド材２３は、例えば、Ｆｅ系アモルファス強磁性体や、希土類鉄合金、ＣｏＯ（酸化コバルト），ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素），ＴｉＯ_２（二酸化チタン）を少量添加したマグネタイトによって構成することもできる。アモルファス強磁性体としては、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属と、Ｂ（ホウ素），Ｓｉ（ケイ素），Ｐ（リン），Ｃ（炭素）等のメタロイドとを含有するものを採用することもできる。アモルファス強磁性体としては、ＣｒやＭｏ（モリブデン）を添加して耐食性を高めたものが用いられてもよい。希土類鉄合金としては、例えば、Ｔｂ（テルビウム）Ｆｅ_２合金、Ｔｂ－Ｄｙ（ジスプロシウム）－Ｆｅ_２合金等を用いることもできる。

【0029】

図１および図２を参照する。ソレノイドコイルによって構成されており、磁歪クラッド材２３の外周のほとんど全体にわたって巻き回されている。コイル２６は、外部負荷に接続されている。外部負荷は、例えば、電力を蓄える二次電池や、電力を消費する電力機械器具等の電気的負荷である。

【0030】

図１を参照する。磁石２７は永久磁石によって構成されており、磁歪クラッド材２３を磁化可能なように磁歪クラッド材２３に近接する場所に設置されている。本実施形態では、発電体２０の第２端部２２側に配置されている。磁石２７は、磁歪クラッド材２３と同程度の径を有する円盤状の形状を有しており、磁極面が磁歪クラッド材２３の端面に正対する状態で設置されている。

【0031】

連結部３１は、発電体２０の第１端部２１と外装筒部１１とを連結し、外装筒部１１内での発電体２０の第１端部２１の位置を固定する。連結部３１は、磁歪クラッド材２３の端部に連結されており、外装筒部１１の外に流れる流体によって外装筒部１１に生じる振動を磁歪クラッド材２３に伝達する。連結部３１は、振動を伝えやすい剛性を有するとともに軽量な部材によって構成されることが好ましく、例えば、ＣＦＲＰによって構成することができる。連結部３１は、発泡スチロールやＭｇ合金等によって構成されてもよい。

【0032】

保持部３３は、発電体２０の第２端部２２を保持する。本実施形態では、保持部３３は、磁歪クラッド材２３の端部と磁石２７とを覆うキャップ状の部材によって構成されている。保持部３３は、固定部３５に連結されている。保持部３３は、非磁性の材質で構成されることが好ましく、伝達される振動により極力弾性歪の発生が抑制されるような高強度で高剛性な材料で構成されることが好ましい。

【0033】

固定部３５は、上述した保持部３３を介して発電体２０の第２端部２２に連結されており、発電体２０を介して外装筒部１１を支持する。固定部３５は、外装筒部１１を、発電装置１０の設置面ＢＳに対して立った状態の姿勢を保持するように支持する。固定部３５は、外装筒部１１の中心軸方向ＣＤが、発電装置１０の設置面ＢＳに交差する姿勢を保持するように支持する。

【0034】

固定部３５は、保持部３３に連結される連結軸部４１と、連結軸部４１を保持する軸保持部材４２と、固定部３５の外周側面を構成する外殻部４３と、発電装置１０の設置場所に埋設されて固定される基礎部４５と、を備える。連結軸部４１は、軸状の部材である。連結軸部４１は、伝達される振動によって極力弾性歪の発生を抑制できるような高強度で高剛性な材料によって構成されることが好ましい。本実施形態では、連結軸部４１は、外装筒部１１の中心軸ＣＸ上に配置されている。軸保持部材４２は、連結軸部４１が挿通される管状の部材であり、連結軸部４１を固定的に保持する。軸保持部材４２から延び出ている連結軸部４１の一方の端部は、保持部３３に連結されている。軸保持部材４２の外周は、外殻部４３によって覆われている。軸保持部材４２の基端部には、外殻部４３の外側に延び出ているフランジ部が設けられており、フランジ部を貫通する締結部材４６によって基礎部４５に固定される。軸保持部材４２は、内部に、連結軸部４１の基端部を緊密に保持する内部保持部材４７を有する。また、軸保持部材４２の内部には、固定部３５を軽量化するための中空部４８が設けられている。

【0035】

発電装置１０は、設置面ＢＳに立てられた状態で、気流や水流などの、その設置面ＢＳに沿った方向の流体の流れを受けたときに、外装筒部１１が中心軸方向ＣＤに交差する方向の振動を発生する。外装筒部１１で発生した振動は、連結部３１を介して発電体２０の第１端部２１へと伝達される。これにより、発電体２０は、固定部３５に連結されている第２端部２２を支点として、いわゆる片持ち梁のように中心軸方向ＣＤに交差する方向に振動する。この振動によって、磁歪クラッド材２３が中心軸方向ＣＤに交差する方向に歪変形を周期的に繰り返すことになり、磁歪クラッド材２３に逆磁歪効果が生じ、コイル２６を貫通する磁束が変化して起電力が発生する。コイル２６で生じた電力は外部負荷へと供給される。

【0036】

発電装置１０によれば、振動発生部として機能する外装筒部１１の内部に、発電体２０が収容されている。これにより、発電装置１０の構成がコンパクトなり、小型化されている。また、発電体２０が外装筒部１１により保護されるため、発電体２０の損傷・劣化が抑制される。

【0037】

発電装置１０によれば、発電体２０は、磁歪クラッド材２３の逆磁歪効果を利用して発電する。磁歪クラッド材２３は、上記のように、互いに異なる磁歪性質を有する２つの磁歪材料２４，２５を中心軸方向ＣＤに交差する方向に接合した構成を有している。このような構成の磁歪クラッド材２３であれば、上述したような中心軸方向ＣＤに交差する方向への振動が生じたときに、２つの磁歪材料２４，２５の逆磁歪効果が作用し合うことにより、単一の磁歪材料で構成されている場合よりも、より大きな磁歪効果が得ることができる。これにより、発電体は、単一の磁歪材料を用いた構成の場合よりも、数倍から２０倍以上の発電出力を得ることも可能になる。よって、発電装置１０の発電効率が大幅に向上される。

【0038】

磁歪クラッド材２３では、２つの磁歪材料２４，２５の磁歪性質が大きく異なるほど、振動発生時に２つの磁歪材料２４，２５の間に生じる歪が大きくなり、より大きな逆磁歪効果を得ることができる。上述したように、本実施形態では、２つの磁歪材料２４，２５の一方の飽和磁歪は正の値であり、他方の飽和磁歪は負の値である。これにより、外装筒部１１から発電体２０に振動が伝達されたときに、磁歪クラッド材２３において、より一層、大きな逆磁歪効果が生じるため、発電装置１０の発電出力が、さらに大幅に向上する。２つの磁歪材料２４，２５の飽和磁歪の差は、２０以上であることが好ましく、５０以上であることがより好ましい。２つの磁歪材料２４，２５の飽和磁歪の差は、１００以上であることがさらに好ましい。

【0039】

図２を参照する。上述したように、本実施形態では、磁歪クラッド材２３は、柱状の第１磁歪材料２４の外周に筒状の第２磁歪材料２５が接合された構成を有している。この発電体２０の構成によれば、中心軸方向ＣＤに交差するいずれの方向の振動に対しても、磁歪クラッド材２３において大きな逆磁歪効果を得ることができる。そのため、外装筒部１１が、中心軸方向ＣＤに交差するいずれの方向から流体を受けたとしても、高い発電効率を得ることが可能である。

【0040】

また、本実施形態では、磁歪クラッド材２３の第１磁歪材料２４は略円柱状の形状を有しており、第２磁歪材料２５は、略円筒状の形状を有している。この構成の磁歪クラッド材２３の構成によれば、第１磁歪材料２４が略円柱状以外の柱状形状を有し、第２磁歪材料２５が略円筒状以外の筒状形状を有している構成よりも、発電体２０に伝達される振動の方向の違いによって発電量に差が生じることが抑制される。また、この構成の磁歪クラッド材２３によれば、中心軸方向ＣＤに交差する方向の振動によって応力集中が生じることを抑制でき、高い耐久性を得ることができる。

【0041】

図２では、流体の流れ方向の一例を矢印ＦＬで示してある。上述したように、本実施形態では、外装筒部１１は、略円筒状に構成されている。これにより、中心軸方向ＣＤに交差するいずれの方向から流体を受けたとしても、外装筒部１１に振動を同様な振動を生じさせることができる。よって、外装筒部１１に対する流体の流れ方向ＦＬの違いによって、外装筒部１１に生じる振動の大きさに差が生じることを抑制できる。

【0042】

また、本実施形態の外装筒部１１のように、外装筒部１１の側面が曲面で構成されている場合には、外装筒部１１に渦誘起振動が生じやすい。外装筒部１１が、曲面で構成された側面で流体の流れを受けると、流体の流れが変化して、外装筒部１１の下流側に渦が周期的に生じる。こうした渦によって生じる外装筒部１１の振動が、さらに、流体の横力と共振すると、外装筒部１１に生じる振動がさらに大きくなる。本実施形態の外装筒部１１によれば、このように生じた渦誘起振動によって、発電体２０に伝わる振動を増大でき、発電装置１０における発電効率をさらに高めることができる。さらに、本実施形態の外装筒部１１によれば、略円筒状の形状により、流体から受ける外力を分散することができるため、応力集中の発生を抑制でき、高い耐久性を得ることができる。

【0043】

以上のように、本実施形態の発電装置１０によれば、磁歪クラッド材２３によって構成された発電体２０が外装筒部１１内に収容されているため、装置を小型化しつつ、発電効率を高めることができる。また、本実施形態の発電装置１０によれば、略円柱形状の発電体２０と、略円筒状の外装筒部１１と、を有することにより、流体の流れ方向にかかわらず、高い発電量を得ることが可能になる。よって、本実施形態の発電装置１０によれば、時間により流体の流れ方向が変化するような環境下においても、安定的に発電を行うことができる。その他に、本実施形態の発電装置１０のように、流体によって生じる柱状の本体部の振動を電力に変換する構成であれば、風車を用いた発電装置のような騒音被害や、鳥や虫等の生物の衝突被害の発生を回避することができる。また、化石燃料の燃焼による発電のような二酸化炭素の排出による環境問題の発生を抑制することも可能である。

【0044】

２．他の実施形態：
本開示の技術は、上記実施形態で説明した構成に限定されることはない。例えば、以下のように構成を改変することが可能である。以下に説明する構成例はいずれも、上記実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。

【0045】

２－１．他の実施形態１：
本明細書において、「柱状」の形状とは、中心軸に沿って延びている軸状の形状を意味している。本開示の技術における柱状の発電体は、略円形状の断面形状を有する略円柱状の構成に限定されることはなく、以下に説明する図３～図６に示す種々の断面形状を有していてもよい。

【0046】

図３～図６には、種々の構成例としての発電体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの中心軸ＣＸに直交する切断面における概略断面が図示されている。図３には、他の構成例１の発電体２０ａが例示されている。発電体２０ａは、略三角柱形状を有し、略三角柱形状の第１磁歪材料２４の外周に略三角筒状の第２磁歪材料２５が接合された構成を有する。図４には、他の構成例２の発電体２０ｂが例示されている。発電体２０ｂは、略四角柱形状を有し、略四角柱形状の第１磁歪材料２４の外周に略四角筒状の第２磁歪材料２５が接合された構成を有する。図５には、他の構成例３の発電体２０ｃが例示されている。発電体２０ｃは、略六角柱形状を有し、略六角柱形状の第１磁歪材料２４の外周に略六角筒状の第２磁歪材料２５が接合された構成を有する。図６には、他の構成例４の発電体２０ｄが例示されている。発電体２０ｄは、略楕円形状の断面を有する柱状の形状を有し、略楕円柱状の第１磁歪材料２４の外周に、略楕円筒状の第２磁歪材料２５が接合された構成を有する。

【0047】

本開示の技術における柱状の発電体は、略三角形状の断面形状や、略正方形状、略長方形状、略台形状、略菱形状、略平行四辺形状等の四角形状の断面形状を有していてもよい。また、略五角形状や、略六角形状、略八角形状等の多角形状の断面形状を有していてもよいし、略正円形状や略楕円形状、略長円形状等の様々な円形状の断面形状を有していてもよい。

【0048】

２－２．他の実施形態２：
図７は、他の実施形態２における発電体２０ｅの構成を示す概略断面図である。発電体２０ｅが備える磁歪クラッド材２３は、矩形板状の第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５の側面同士を拡散接合することによって構成されている。流体の流れ方向が一定であるような環境下に発電装置を設置する場合には、発電体２０ｅは、その流体の流れ方向に第１磁歪材料２４と第２磁歪材料２５とが順に並ぶように配置されことが好ましい。これにより、高い発電効率を得ることができる。

【0049】

２－３．他の実施形態３：
発電体２０は、中心軸ＣＸに沿って直線状に延びている構成に限定されず、例えば、中心軸ＣＸに沿ったままわずかに湾曲しているような形状を有していてもよい。また、発電体２０は、中心軸ＣＸに直交する方向における寸法が、中心軸方向ＣＤに変化する形状を有していてもよい。

【0050】

２－４．他の実施形態４：
本明細書において、「筒状」の構成には、外周が略円形状の断面形状を有する略円筒状の構成に限らず、外周が種々の断面形状を有する構成が含まれる。よって、本開示の技術における筒状の外装筒部は、上記実施形態で説明した外装筒部１１のように外周が略正円状の断面形状を有する略円筒状の構成に限定されず、例えば、図７～図１０に示すように種々の断面形状を有していてもよい。

【0051】

図８～図１１には、種々の構成例としての外装筒部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの中心軸ＣＸに直交する切断面における概略断面が図示されている。図８には、他の構成例１の外装筒部１１ａが例示されている。外装筒部１１ａは、略三角形状の断面形状を有する。図９には、他の構成例２の外装筒部１１ｂが例示されている。外装筒部１１ｂは、略四角形状の断面形状を有する。図１０には、他の構成例３の外装筒部１１ｃが例示されている。外装筒部１１ｃは、略六角形状の断面形状を有する。図１０には、他の構成例４の外装筒部１１ｄが例示されている。外装筒部１１ｄは、略楕円形状の断面形状を有している。

【0052】

本開示の技術における筒状の外装筒部は、略三角状の断面形状や、略正方形状、略長方形状、略台形状、略菱形状、略平行四辺形状等の四角形状の断面形状を有していてもよい。また、略五角形状や、略六角形状、略八角形状等の多角形状の断面形状を有していてもよいし、略正円形状や略楕円形状、略長円形状等の円形状の断面形状を有していてもよい。外装筒部は、流体の流れによって振動を生じやすい、その他の流線形状の断面形状で構成されてもよい。外装筒部は、その他の角部のない断面形状で構成されてもよい。

【0053】

２－５．他の実施形態５：
発電装置は、上述した発電体２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅのいずれか一つに、上述した外装筒部１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのいずれか一つを組み合わせた構成を有していてもよい。

【0054】

２－６．他の実施形態６：
上記実施形態において、固定部３５は、設置面ＢＳに対して、外装筒部１１の中心軸ＣＸが斜めに交差するように外装筒部１１を支持してもよい。また、上記実施形態において、発電装置１０は、重力方向に向いている設置面ＢＳに対して、固定部３５側が重力方向における上側となるように設置されてもよい。

【0055】

３．その他：
本開示の技術における発電装置の設置場所は、特に限定されることはない。発電装置の設置場所は、個人の住宅の庭先や田や畑等の耕作地の中であってもよいし、その他の場所における地面であってもよく、建物の屋上やベランダ等の高所であってもよい。また、発電装置は、そのような地上に限らず、船舶や海上施設の上などの海上に設置されてもよいし、川や海などの水中において、水流を受けて生じる振動によって発電するように設置されてもよい。その他に、本開示の技術における発電装置は、機械や装置、システム等の内部や外部において気流や液流などの流体の流れが生じる部位に設置されてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１０…発電装置、１１…外装筒部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ…発電体、２１…第１端部、２２…第２端部、２３…磁歪クラッド材、２４…第１磁歪材料、２５…第２磁歪材料、２６…コイル、２７…磁石、３１…連結部、３３…保持部、３５…固定部、４１…連結軸部、４２…軸保持部材、４３…外殻部、４５…基礎部、４６…締結部材、４７…内部保持部材、４８…中空部、ＢＳ…設置面、ＣＤ…中心軸方向、ＣＸ…中心軸、ＦＬ…流体の流れ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】