発電パネル、及び発電パネルを用いた発電システム
【課題】発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することで、利用者の利便性を高めることが可能となる、発電パネルと、この発電パネルを用いた発電システムを提供すること。
【解決手段】歩行者の歩行による外力を圧電素子を介して電気に変換する発電パネル１０Ａ、１０Ｂであって、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、この筐体の内部に配置され、筐体の変位に伴って変形されることで発電する圧電素子と、圧電素子にて発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力する表示部５０とを備える。
【解決手段】歩行者の歩行による外力を圧電素子を介して電気に変換する発電パネル１０Ａ、１０Ｂであって、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、この筐体の内部に配置され、筐体の変位に伴って変形されることで発電する圧電素子と、圧電素子にて発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力する表示部５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外力を圧電素子を介して電気に変換する発電パネルと、この発電パネルを用いた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いた発電構造としては、例えば、圧電素子に直接外力を加えることで当該圧電素子を変形させて起電力を得るものや（例えば、特許文献１参照）、風力等の力を間接的に圧電素子に加えることで当該圧電素子を変形させて起電力を得るもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
このように圧電素子を用いた発電の効率を高めるためには、圧電素子の変形量を増大させることが望ましい。このような点に鑑みて、本願発明者は、圧電素子の変形量を増大させることができる発電ユニットを提案した（例えば、特許文献３参照）。この発電ユニットは、一対の緩衝材の相互間に、振動板と、この振動板の側面に固定された圧電素子と、一方の緩衝材から圧電素子の中心に至る軸と、他方の緩衝材から振動板の側方に至る軸とを備えて構成されており、緩衝材が外力を受けて変形する場合に、この外力を軸を介して振動板と圧電素子に順次伝達し、振動板と共に圧電素子を反らせるように変形させることでその変形量を増大させることができる。
【０００４】
このような発電効率の高い発電ユニットを用いることで、従来であれば使用されずに無駄になっていた各種の振動を、電力に変換して有効利用することができる。例えば、特許文献３の発電ユニットを発電ユニットをパネル化して発電パネルを構成し、この発電パネルを歩行者の歩行通路等の床面に埋め込み、この床面を歩行者が歩いた場合に、発電パネルの圧電素子が押圧され変形するようにしておくことで、発電を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４９３８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３０３７２６号公報
【特許文献３】特開２００７−９７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような発電パネルは、単に発電のみを行うものであり、発電以外の機能がないため、この発電ユニットで発電した電力を利用するためには、別途に蓄電ユニットや出力ユニットの如き機器を準備して発電ユニットに接続する必要があり、利用者の利便性を低下させていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することで、利用者の利便性を高めることが可能となる、発電パネルと、この発電パネルを用いた発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、請求項１に記載の発電パネルは、歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルであって、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、前記筐体の内部に配置され、前記変位により発電する前記発電体と、前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えた。
【０００９】
請求項２に記載の発電パネルは、請求項１に記載の発電パネルにおいて、前記発電体は、圧電素子であり、前記圧電素子は、前記筐体の前記変位に伴って変形されることで発電する。
【００１０】
請求項３に記載の発電パネルは、請求項２に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記圧電素子にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設けた。
【００１１】
請求項４に記載の発電パネルは、請求項３に記載の発電パネルにおいて、前記相互に対向する２つの側面の一方に設けた前記接続端子に供給された電力を、前記相互に対向する２つの側面の他方に設けた前記接続端子を介して前記他の発電パネルに供給するための供給路を設けた。
【００１２】
請求項５に記載の発電パネルは、請求項３又は４に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の平面形状を正方形状とし、前記筐体の全ての側面の各々に、前記接続端子を設けた。
【００１３】
請求項６に記載の発電パネルは、請求項１から５のいずれか一項に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の外部に向けて発光を行うことにより、前記所定情報を出力する発光手段として構成した。
【００１４】
請求項７に記載の発電システムは、歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルを複数備えて構成された発電システムであって、前記複数の発電パネルの各々は、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、前記筐体の内部に配置され、前記変位に伴って発電する前記発電体と、前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えて構成され、前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記発電体にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設け、前記接続端子を介して前記複数の発電パネルを相互に接続し、前記相互に接続した複数の発電パネルのうち、いずれか一つの発電パネルの前記筐体が歩行による外力を受けることで、当該発電パネルの前記発電体が発電した際に、当該発電体にて発電された電力を前記接続端子を介して、当該発電パネルに接続された他の発電パネルに供給し、当該供給された電力によって当該他の発電パネルの前記出力手段を介して前記所定情報を出力可能とした。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発電パネルによれば、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って発電体により発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発電パネルによれば、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子が変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発電パネルによれば、筐体における相互に対向する２つの側面の各々に、発電パネルの圧電素子にて発電された電力を他の発電パネルに供給するための接続端子を設けたので、発電パネルにて発電された電力を用いた他の発電パネルにおける情報出力等を行うことが可能となり、歩行者が歩行している位置から離れた位置における情報出力等を行うことが可能となるので、歩行者が歩行している位置から離れた位置に行き先案内情報を表示する等、発電パネルによる情報出力形態の多様化を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発電パネルによれば、相互に対向する２つの側面の一方に設けた接続端子に供給された電力を、相互に対向する２つの側面の他方に設けた接続端子を介して他の発電パネルに供給するための供給路を設けたので、発電パネルに、当該発電パネルに隣接する他の２つの発電パネルの相互間における電力中継機能を持たせることができ、発電パネルによる電力供給形態の多様化を図ることが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発電パネルによれば、筐体の平面形状を正方形状とし、筐体の全ての側面の各々に、接続端子を設けたので、発電パネルを同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子が、隣接する他の発電パネルの接続端子と接続されるので、発電パネルの配置の自由度を向上させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発電パネルによれば、出力手段を、筐体の外部に向けて発光を行うことにより、所定情報を出力する発光手段として構成したので、発光による情報出力を行うことにより、暗所においても情報出力を行うことが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発電システムによれば、発電パネルを複数備えて構成された発電システムにおいて、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って発電体により発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発電システムを設置した居室の側面図である。
【図２】図１の居室の平面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図１の要部拡大図であり、図３から可動板が変位した状態を示す図である。
【図５】発電モジュールの斜視図である。
【図６】発電モジュールの分解斜視図である。
【図７】変形例に係る発電体の分解斜視図である。
【図８】変形例に係る発電体の分解斜視図である。
【図９】発電パネルの平面図である。
【図１０】発電パネルの平面図である。
【図１１】接続端子の構造を示す説明図である。
【図１２】発電システムの平面図である。
【図１３】発電システムの平面図である。
【図１４】変形例に係る発電パネルを用いた発電システムの平面図である。
【図１５】変形例に係る発電パネルを用いた発電システムの平面図である。
【００２３】
以下に、添付図面を参照して、この発明に係る発電パネルと、発電パネルを用いた発電システムの実施の形態を詳細に説明する。まず、〔Ｉ〕本実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕本実施の形態の具体的内容について順次説明し、最後に、〔III〕本実施の形態の変形例について説明する。ただし、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
〔Ｉ〕本実施の形態の基本的概念
まず、本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態に係る発電パネルは、外力を電気に変換して取り出すことを目的とするものであり、また、本実施の形態に係る発電システムは、複数の発電パネルを備えて構成された発電システムである。
【００２５】
本実施の形態に係る発電パネル及び発電システムの特徴の一つは、概略的には、発電パネルが、発電体にて発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力する出力手段を備える点にある。ここで、所定情報の具体的内容は任意であり、例えば、歩行者の現在位置に関する情報、歩行者の行き先案内に関する情報、歩行者の体重に関する情報等を挙げることができる。以下では、歩行者の行き先案内に関する情報を出力する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
また、本実施の形態に係る発電パネル及び発電システムの他の特徴の一つは、発電パネルで発電された電力を用いて、当該発電パネルの出力手段を介して情報出力を行うことに加えて、当該発電パネルに直接的又は間接的に接続された他の発電パネルの出力手段を介して情報出力を行うことで、歩行者の現在の歩行位置から離れた位置における情報出力を行うことが可能となる点にある。
【００２７】
〔II〕本実施の形態の具体的内容
以下に、本本実施の形態の具体的内容について添付図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る発電システムを設置した居室の側面図、図２は、図１の居室の平面図である（なお、図２では、後述する接続端子４０〜４５、供給路４６、及び表示部５０を省略して示す）。これら各図に示すように、発電システム１は、複数の発電パネル１０を並設して構成されたものであって、各発電パネル１０は、居室２の床面３に埋め込み状に設置されている。
【００２８】
図３は、図１の要部拡大図である。発電パネル１０は、筐体２０の内部に、複数の発電モジュール３０を並設して構成されている。なお、以下では、図３における上方を上側、図１における下方を下側として説明する。
【００２９】
最初に、筐体２０について説明する。この筐体２０は、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位するものである。この筐体２０は、全体として中空直方体状に形成されており、固定板２１と、側板２２と、可動板２３とを備えて構成されている。固定板２１は、図示しない設置面に対して固定的に配置された板状体であり、その上面は平坦面とされている。側板２２は、固定板２１の四周の各辺に対して直交するように配置された板状体である。可動板２３は、固定板２１に対して可動可能なように配置された板状体である。この可動板２３における側板２２に対応する各位置には、下面に開放する凹部２３ａが形成されており、この凹部２３ａに側板２２の上端部２２ａが上下動自在に嵌合されている。この凹部２３ａには、図示しない弾性体が配置されており、外力（可動板２３の上を歩行者が歩行することにより、歩行者の体重により可動板２３に印加される力。以下同じ）に対する可動板２３の移動量を調整すると共に、外力を受けていない可動板２３を最上方位置（床面３に対してほぼ面一となる位置）に押し上げる。
【００３０】
このような構造において、可動板２３が外力を受けていない状態（非押圧状態）では、図３に示す状態となる。一方、可動板２３が外力を受けている状態では、図４に示すように、可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動する。このように構成された筐体２０は、例えば、金属、樹脂、木材を用いて、外力による繰り返し荷重に耐え得る十分な強度を持って形成される。
【００３１】
次に、発電モジュール３０について説明する。この発電モジュール３０は、発電体としての圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを備えて構成されたものであって、外力によって可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動した状態において、当該可動板２３を介して発電モジュール３０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが押圧され変形することにより発電するものである。
【００３２】
図５、６は、発電モジュール３０の分解斜視図である。これら各図に示すように、発電モジュール３０は、一対の発電体３１、３２を重合して構成されている。発電体３１は、振動板３１ａと、一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃと、周辺スペーサ３１ｄと、中心スペーサ３１ｅとを備えている。発電体３２は、振動板３２ａと、一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃと、周辺スペーサ３２ｄと、中心スペーサ３２ｅとを備えている。
【００３３】
振動板３１ａ、３２ａは、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃに応力を加える支持体であると共に、圧電素子圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの割れ強度を補強する補強材を兼ねるものであり、可撓性と耐久性を有する材質（例えば、ステンレス薄板）より形成される。この振動板３１ａ、３２ａの平面形状は任意であるが、外力に対して均等に変形することが好ましく、本実施の形態１においては振動板３１ａ、３２ａの平面形状を円形板状体としている。
【００３４】
一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、筐体２０の内部に配置され、筐体２０の変位に伴って変形されることで発電する発電体であり、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニア等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）等の圧電単結晶からなる。各圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、振動板３１ａ、３２ａの両面において、当該振動板３１ａ、３２ａに対して接着剤等にて固定されている。これら圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面形状は任意であるが、振動板３１ａ、３２ａと相似形状とすることが好ましく、本実施の形態１においては圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面形状を、振動板３１ａ、３２ａより小径の円形板状体としている。振動板３１ａ、３２ａに対する圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面的な配置位置も任意であるが、振動板３１ａ、３２ａの平面中心位置における変形量が最も大きくなることから、当該平面中心位置に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを配置することが好ましく、本実施の形態１においては振動板３１ａ、３２ａと同心となる位置に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを配置している。なお、図示は省略するが、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、一方の面にプラス端子、他方の面にマイナス端子を有し、プラス端子と結線されたプラスリード線と、マイナス端子と結線されたマイナスリード線が引き出され、これらが後述する接続端子４０〜４５に接続されることで、当該接続端子に対して電力が供給される。ただし、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃと接続端子４００〜４５との相互間に公知のブリッジ回路等の各種電気素子を配置してもよい。
【００３５】
周辺スペーサ３１ｄは、振動板３１ａ及び圧電素子３１ｂと固定板２１との相互間隔を形成するためのものであり、周辺スペーサ３２ｄは、振動板３２ａ及び圧電素子３２ｂと固定板２１との相互間隔を形成するためのものである。このことにより、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは、振動板３１ａ、３２ａと共に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形して発電することを可能にすると共に、振動板３１ａ、３２ａ及び圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが所定量以上変形して破損等することを防止するストッパとして機能する。この周辺スペーサ３１ｄは、振動板３１ａに固定された一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃの他方（ここでは、下側の圧電素子３１ｂ）よりも側方の位置であって、振動板３１ａの外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板３１ａに接着剤にて固定されている。また、周辺スペーサ３２ｄは、振動板３２ａに固定された一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃの他方（ここでは、下側の圧電素子３２ｂ）よりも側方の位置であって、振動板３２ａの外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板３２ａに接着剤にて固定されている。また、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは、振動板３１ａ、３２ａと共に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形可能となるように、当該圧電素子３１ｂ、３２ｂの肉厚よりも高くなるように形成されている。この周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄの具体的な形状は任意であるが、振動板３１ａ、３２ａに対して均等に当接して力を分散することが好ましいため、本実施の形態１においては、圧電素子３１ｂ、３２ｂを取り巻くように形成されたものであって、振動板３１ａ、３２ａと同心位置に配置された環状体として形成されている。
【００３６】
このような構成において発電パネル１０を歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０に外力が加わった場合、可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動し、この可動板２３によって周辺スペーサ３２ｄが下方に押圧されて振動板３２ａが変形し、これに伴って圧電素子３２ｂ、３２ｃが変形することで、発電を行う。また同時に、中心スペーサ３２ｅ及び中心スペーサ３１ｅを順次介して圧電素子３１ｃが下方に押圧されて振動板３１ａが変形し、これに伴って圧電素子３１ｂが変形することで、発電を行う。
【００３７】
また、中心スペーサ３１ｅ、３２ｅは、発電体３１、３２の相互間隔を形成するためのものであると共に、可動板２３の押圧力を発電体３１から発電体３２に伝達するためのものである。この中心スペーサ３１ｅは、振動板３１ａに固定された一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃの一方（ここでは、上側の圧電素子３１ｃ）に当接するものであって、当該圧電素子３１ｃの中央近傍に配置され、当該圧電素子３１ｃに対して接着剤等にて固定されている。また、中心スペーサ３２ｅは、振動板３２ａに固定された一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃの一方（ここでは、下側の圧電素子３２ｃ）に当接するものであって、当該圧電素子３２ｃの中央近傍に配置され、当該圧電素子３２ｃに対して接着剤等にて固定されている。なお、ここでは、下方の発電体３１の中心スペーサ３１ｅと、上方の発電体３２の中心スペーサ３２ｅとを別々に示しているが、これらを相互に一つの中心スペーサとして一体的に形成してもよい。
【００３８】
なお、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは他の形状としてもよい。図７は、変形例に係る発電体の分解斜視図である。この図７に示すように、発電体３１の周辺スペーサ３１ｄを、圧電素子３１ｂを取り巻く円周上の複数位置に配置された柱状体３３として形成してもよい。特に、このように柱状体３３とする場合には、積層構造の安定性を得るため、柱状体３３を、振動板３１ａの平面中心位置を図心とする正三角形の各頂点に対応する３箇所に配置することが好ましく、あるいは３箇所以上に配置してもよい。同様に、発電体３２についても周辺スペーサ３２ｄを柱状体３３とすることができる。
【００３９】
あるいは、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは他の部品により兼用化されてもよい。図８は、変形例に係る発電体の分解斜視図である。この図８に示すように、発電体３１の周辺スペーサ３１ｄを、発電パネル１０の図示しない電気部品を実装するための回路基板３４により兼用化してもよい。すなわち、回路基板３４には、圧電素子３１ｂより大きな径であって、振動板３１ａよりも小さな径の貫通孔３４ａを形成し、この貫通孔３４ａに圧電素子３１ｂを挿通させると共に、振動板３１ａの外縁を回路基板３４の上面に当接させることで、回路基板３４を周辺スペーサ３１ｄとして使用してもよい。この場合には、貫通孔３４ａの下方に、圧電素子３１ｂの変形量に対応する図示しない空間部を形成する。このような構造によれば、圧電素子３１ｂ、３１ｃを回路基板３４に電気的に接続することで、圧電素子３１ｂ、３１ｃに対する配線経路を短縮することができると共に、周辺スペーサ３１ｄとして専用の部品を使用する必要がなくなるので、発電パネル１０の製造コストを低減することが可能となる。同様に、発電体３２についても周辺スペーサ３２ｄを回路基板３４とすることができる。
【００４０】
次に、このように構成された発電パネル１０に設けられた情報出力機能について説明する。本実施の形態における発電パネル１０をより具体的に説明すると、情報出力機能が異なる２種類の発電パネル１０が用いられている。以下では、一方の種類の発電パネル１０を発電パネル１０Ａ、他方の種類の発電パネル１０を発電パネル１０Ｂとして説明する。ただし、これらを特に区別する必要がない場合には、発電パネル１０と総称する。図９は、発電パネル１０Ａの平面図、図１０は、発電パネル１０Ｂの平面図である。
【００４１】
最初に、図９に示す発電パネル１０Ａについて説明する。この発電パネル１０Ａは、これまで説明した構成に加えて、複数の接続端子４０〜４５と表示部５０を備える。これら複数の接続端子４０〜４５は、筐体２０の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に設けられている。これら接続端子４０〜４５は、当該発電パネル１０を他の発電パネル１０と接続するためのものであって、当該発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力を当該他の発電パネル１０に供給するためのものである。
【００４２】
また、複数の接続端子４０〜４５のうち、２つの接続端子４０、４３は、筐体２０の内部に施設された供給路４６を介して相互に接続されている。この供給路４６は、当該供給路４６を備えた発電パネル１０に対して接続された他の発電パネル１０に対して電力を供給するための線路である。
【００４３】
このような接続端子４０〜４５及び供給路４６の機能及び構成をより具体的に説明すると、複数の接続端子４０〜４５のうち、接続端子４０〜４２は入力側の接続端子であり、接続端子４３〜４５は出力側の接続端子である。入力側の接続端子４０〜４２の中で、自己に供給路４６が接続されている接続端子４０は、他の発電パネル１０の出力側の接続端子４３から自己に入力された電力を、供給路４６に供給する。また、入力側の接続端子４０〜４２の中で、自己に供給路４６が接続されていない接続端子４１、４２は、他の発電パネル１０の出力側の接続端子４４、４５から自己に入力された電力を、自己が設けられている発電パネル１０の表示部５０に供給する。一方、出力側の接続端子４３〜４５の中で、自己に供給路４６が接続されている接続端子４３は、入力側の入力端子４０から供給路４６を介して供給された電力を、自己に接続された他の電力パネルの入力側の接続端子４０に供給する。また、出力側の接続端子４３〜４５の中で、自己に供給路４６が接続されていない接続端子４４、４５は、自己が設けられている発電パネル１０にて発電された電力を、自己に接続された他の電力パネルの入力側の接続端子４１、４２に供給する。すなわち、発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力は、上述のプラスリード線及びマイナスリード線を介して、さらに必要に応じて公知の整流回路や蓄電素子を介して、出力側の接続端子４４、４５に供給される。なお、供給路４６は、複数の接続端子４０、４３を相互に単に短絡する短絡線路として構成することもできるが、さらに公知の整流回路、蓄電素子、過電流保護回路等を付加してもよい。
【００４４】
ここで、複数の接続端子４０〜４５は、発電パネル１０の電気的な接続を行うことができる限りにおいて任意の位置や形状で構成することができるが、発電パネル１０を相互に隙間なく敷設することにより、相互に隣接する発電パネル１０の接続端子４０〜４５を自動的に接続できるような構成が好ましい。例えば、発電パネル１０の筐体２０の側板２２に、当該側板２２とほぼ面一状になるように、磁気接点として構成した接続端子４０〜４５を埋め込むことで、隣接する接続端子４０〜４５が磁気により相互に引き合うようにしてもよい。あるいは、発電パネル１０の相互間に隙間を空けることが許容される場合には、図１１に示すように、出力側の接続端子４３〜４５を側面Ｌ字状に形成し、入力側の接続端子４０〜４２を平面コ字状に形成して、平面コ字状の接続端子４０〜４２に側面Ｌ字状の接続端子４３〜４５を係止させるようにしてもよい。
【００４５】
また、図９、１０において、表示部５０は、筐体２０の外部に向けて発光する発光手段であり、複数のＬＥＤ５１にて構成されている。これら複数のＬＥＤ５１は、筐体２０の可動板２３において、当該可動板２３の上面に面一状となるように埋め込まれており、あるいは、筐体２０の可動板２３の上面に配置されると共に、当該可動板２３の上面に載置した図示しない透明板によって覆われている。ここでは、複数のＬＥＤ５１の平面的な配列を所定情報に対応した配列とすることで、当該ＬＥＤ５１が点灯した場合に、所定情報を歩行者に出力することとしている。具体的には、複数のＬＥＤ５１の平面的な配列を矢印形状の配列とすることにより、当該ＬＥＤ５１が点灯した場合に、矢印形状の光が出力されて歩行者に視認される。
【００４６】
次に、図１０に示す発電パネル１０Ｂについて説明する。この発電パネル１０Ｂは、図９の発電パネル１０Ａとほぼ同様に構成されているが、複数の接続端子４０〜４５のうち、接続端子４２、４５が供給路４６にて接続されている点において異なる。
【００４７】
次に、このように構成された２種類の発電パネル１０Ａ、１０Ｂを用いた発電システム１について説明する。図１２、１３は、発電システム１の要部平面図である。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ａ、１０Ｂを交互に並設して構成されており、各発電パネル１０Ａ、１０Ｂの接続端子４０〜４５は、当該発電パネル１０Ａ、１０Ｂに隣接する他の発電パネル１０Ａ、１０Ｂの接続端子４０〜４５と接続されている。
【００４８】
このように構成された発電システム１において、図１２に示すように、図示最左側の発電パネル１０Ａを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ａに外力が加わった場合、当該発電パネル１０Ａの圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電を行う。
【００４９】
この発電による電力は、当該発電パネル１０Ａの出力側の接続端子４３〜４５のうち、供給路４６が接続されていない接続端子４４、４５に供給される。接続端子４４に供給された電力は、左側から２番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４１を介して、この発電パネル１０Ｂの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。また、接続端子４５に供給された電力は、左側から２番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４５と供給路４６を介して出力側の接続端子４５に供給され、さらに左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４２を介して、この発電パネル１０Ａの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。
【００５０】
従って、図１２の図示最左側の発電パネル１０Ａを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ａにて発電された電力により、当該発電パネル１０ＡのＬＥＤ５１は点灯しないが、左側から２番目及び３番目の発電パネル１０Ａ、１０ＢのＬＥＤ５１が点灯する。特に、ここでは、ＬＥＤ５１が図示右方向を示す矢印形状に配列されているので、歩行者の行き先（進行すべき方向）が、歩行者の現在位置よりも当該行き先側に進んだ位置で表示されることになる。
【００５１】
次いで、歩行者が先に進み、図１３に示すように、左側から２番目の発電パネル１０Ｂを歩行することにより、当該発電パネル１０Ｂに外力が加わった場合、当該発電パネル１０Ｂにより発電が行われ、この発電による電力は、当該発電パネル１０Ｂの出力側の接続端子４３〜４５のうち、供給路４６が接続されていない接続端子４３、４４に供給される。接続端子４３に供給された電力は、左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４０と供給路４６を介して出力側の接続端子４３に供給され、さらに左側から４番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４０を介して、この発電パネル１０Ｂの表示部に５０供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。接続端子４４に供給された電力は、左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４２を介して、この発電パネル１０Ａの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。
【００５２】
従って、図１３の左側から２番目の発電パネル１０Ｂを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ｂにて発電された電力により、当該発電パネル１０ＢのＬＥＤ５１は点灯しないが、左側から３番目及び４番目の発電パネル１０Ａ、１０ＢのＬＥＤ５１が点灯する。以降同様に、歩行者の現在位置よりも１つ先の発電パネル１０と２つ先の発電パネル１０が点灯するので、歩行者に対して、その歩行位置を先取りした行き先案内情報を出力することができる。
【００５３】
さらに、上述のような構成以外にも、表示部５０や供給路４６の構成が異なる複数種類の発電パネル１０を準備し、これら各種の発電パネル１０を混在させて発電システム１を構築することもできる。
【００５４】
このような変形例に係る発電パネル１０を用いた発電システム１の平面図を図１４に示す。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ｃ、１０Ｄを図示のような順番で並設して構成されている。上述した図９の発電パネル１０Ａに対して、発電パネル１０Ｃは、接続端子４１、４４及び表示部５０を設ける一方で、供給路４６を省略して構成されたものであり、発電パネル１０Ｄは、接続端子４１、４４及び供給路４６を設ける一方で、表示部５０を省略して構成されたものである。
【００５５】
この発電システム１において、図示最左側の発電パネル１０Ｃを歩行者が歩行した場合には、左側から２番目の発電パネル１０ＤのＬＥＤ５１が点灯し、左側から２番目から４番目までのいずれかの発電パネル１０Ｄを歩行者が歩行した場合には、図示最右側の発電パネル１０ＣのＬＥＤ５１が点灯する。
【００５６】
また、他の変形例に係る発電パネル１０を用いた発電システム１の平面図を図１５に示す。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ｅ、１０Ｆを図示のような順番で並設して構成されている。これらの発電パネル１０Ｅ、１０Ｆは、筐体２０の平面形状を正方形状として形成されており、上述した図９の発電パネル１０Ａに対して、発電パネル１０Ｅは、接続端子４０〜４５が設けられた側面とは異なる側面に入力側の接続端子４７と出力側の接続端子４８を設けると共に、表示部５０を設ける一方で、供給路４６を省略して構成されたものであり、筐体２０の全ての側面の各々に少なくとも一つの接続端子４０〜４５、４７、４８が設けられている。発電パネル１０Ｆは、図１４の発電パネル１０Ｃと同じである。
【００５７】
この発電システム１において、図示最左側の発電パネル１０Ｅを歩行者が歩行した場合には、左側から２番目の発電パネル１０ＥのＬＥＤ５１が点灯し、左側から２番目の発電パネル１０Ｅを歩行者が歩行した場合には、左側から３番目の発電パネル１０ＦのＬＥＤ５１が点灯し、以降同様に、歩行者が歩いている発電パネル１０より１つ右側に位置する発電パネル１０のＬＥＤ５１が点灯する。特に、この構成では、発電パネル１０Ｅを図示と同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子４０〜４７のいずれかが、隣接する他の発電パネル１０Ｅの接続端子４０〜４７又は隣接する発電パネル１０Ｆの接続端子４１、４４と接続されるので、発電パネル１０Ｅの配置の自由度が向上する。
【００５８】
（実施の形態の効果)
この実施の形態によれば、発電パネル１０の筐体２０が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネル１０に対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネル１０を用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００５９】
また、筐体２０における相互に対向する２つの側面の各々に、発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力を他の発電パネル１０に供給するための接続端子４０〜４５を設けたので、発電パネル１０にて発電された電力を用いた他の発電パネル１０における情報出力等を行うことが可能となり、歩行者が歩行している位置から離れた位置における情報出力等を行うことが可能となるので、歩行者が歩行している位置から離れた位置に行き先案内情報を表示する等、発電パネル１０による情報出力形態の多様化を図ることが可能となる。
【００６０】
また、相互に対向する２つの側面の一方に設けた接続端子４０〜４５に供給された電力を、相互に対向する２つの側面の他方に設けた接続端子４０〜４５を介して他の発電パネル１０に供給するための供給路４６を設けたので、発電パネル１０に、当該発電パネル１０に隣接する他の２つの発電パネル１０の相互間における電力中継機能を持たせることができ、発電パネル１０による電力供給形態の多様化を図ることが可能となる。
【００６１】
また、筐体２０の平面形状を正方形状とし、筐体２０の全ての側面の各々に、接続端子４０〜４５を設けたので、発電パネル１０を同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子４０〜４５が、隣接する他の発電パネル１０の接続端子４０〜４５と接続されるので、発電パネル１０の配置の自由度を向上させることができる。
【００６２】
また、出力手段を、筐体２０の外部に向けて発光を行うことにより、所定情報を出力するＬＥＤ５１として構成したので、発光による情報出力を行うことにより、暗所においても情報出力を行うことが可能となる。
【００６３】
発電パネル１０を複数備えて構成された発電システム１において、発電パネル１０の筐体２０が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネル１０に対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネル１０を用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００６４】
〔III〕各実施の形態の変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００６５】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００６６】
（発電パネルの全体構造について）
筐体２０や発電モジュール３０の構造は、各実施の形態に示したものに限定されない。例えば、筐体２０については、外力を受けて発電モジュール３０の変形を行わせるものができる限りにおいて、異なる構造としてもよく、例えば、固定板２１の方が外力を受けて可動板２３に近接する方向に移動するようにしたり、固定板２１と可動板２３のいずれか一方が他方に向けて近接する方向に移動するようにしてもよい（この場合には、固定板２１の名称を可動板２３に変更する）。また、発電モジュール３０については、発電体３１、３２を３つ以上重合させてもよく、あるいは、重合させることなく発電体３１、３２を単に並設してもよい。
【００６７】
（接続端子について）
接続端子４０〜４５、４７、４８としては、必ずしも物理的接触による電力供給を行わなくてもよく、例えば、電磁力を用いた公知の非接触式の電力供給構造を採用してもよい。また、物理的接触による電力供給を行う場合であっても、接続端子４０〜４５、４７、４８を筐体２０の側面以外に設けることもでき、例えば、出力側の接続端子４３〜４５、４８を、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃから電力供給を受ける延長コードの先端部に雄型端子として設け、入力側の接続端子４０〜４２、４７を、出力側の接続端子４３〜４５、４８を着脱自在に挿通させるための雌型端子として設けてもよい。
【００６８】
（出力手段について）
出力手段を表示部５０として構成する場合、表示部５０は、ＬＥＤ５１以外にも、例えば、小型モニタの如きものであってもよい。あるいは、出力手段を表示部５０以外として構成してもよく、例えば、音声出力手段として構成したり、無線信号出力手段として構成してもよい。また、出力手段を筐体２０の上面に設ける必要はなく、例えば、筐体２０の外部に設けた出力手段を接続コードにより当該筐体２０に接続してもよい。また、出力する情報の内容も変更可能であり、例えば、目的地までの距離を示す数値を各発電パネル１０の表示部５０に設定しておき、この数値をモニタや音声出力手段により出力するようにしてもよい。この他、文字、数字、記号、絵等の情報を出力してもよい。
【００６９】
（発電体について）
発電体としては、圧電素子に代えて、外力（歪み、屈曲、若しくは圧縮を生じさせる力を含む）により発電が可能な任意の素材を用いることができる。例えば、イオン導電性高分子の膜（ゲル）の両面に金属（金等）をメッキしたイオン高分子金属複合材料（ＩＰＭＣ：Ｉｏｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）や、イオン導電性高分子ゲル膜（ＩＣＰＦ：Ｉｏｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｇｅｌ Ｆｉｌｍ）、あるいは、これらＩＰＭＣやＩＣＰＦを用いた人工筋肉を使用することができる。また、コイルと、このコイルの内部に挿入される鉄芯とから発電体を構成し、可動板１３の移動によってコイル又は鉄芯を移動させることで、電磁誘導により発電を行ってもよい。また、この鉄芯に代えて超磁歪材料を用いて、可動板１３の移動によって超磁歪材料を加圧することで、逆磁歪発電を行ってもよい。また、エレクトレット基板と金属基板とを対向状態に配置して発電体を構成し、可動板１３の移動によってエレクトレット基板又は金属基板を移動させることで、静電誘導により発電を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ 発電システム
２ 居室
３ 床面
１０ 発電パネル
２０ 筐体
２１ 固定板
２２ 側板
２２ａ 上端部
２３ 可動板
２３ａ 凹部
３０ 発電モジュール
３１、３２ 発電体
３１ａ、３２ａ 振動板
３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃ 圧電素子
３１ｄ、３２ｄ 周辺スペーサ
３１ｅ、３２ｅ 中心スペーサ
３３ 柱状体
３４ 回路基板
３４ａ 貫通孔
４０〜４５、４７、４８ 接続端子
４６ 供給路
５０ 表示部
５１ ＬＥＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外力を圧電素子を介して電気に変換する発電パネルと、この発電パネルを用いた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いた発電構造としては、例えば、圧電素子に直接外力を加えることで当該圧電素子を変形させて起電力を得るものや（例えば、特許文献１参照）、風力等の力を間接的に圧電素子に加えることで当該圧電素子を変形させて起電力を得るもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
このように圧電素子を用いた発電の効率を高めるためには、圧電素子の変形量を増大させることが望ましい。このような点に鑑みて、本願発明者は、圧電素子の変形量を増大させることができる発電ユニットを提案した（例えば、特許文献３参照）。この発電ユニットは、一対の緩衝材の相互間に、振動板と、この振動板の側面に固定された圧電素子と、一方の緩衝材から圧電素子の中心に至る軸と、他方の緩衝材から振動板の側方に至る軸とを備えて構成されており、緩衝材が外力を受けて変形する場合に、この外力を軸を介して振動板と圧電素子に順次伝達し、振動板と共に圧電素子を反らせるように変形させることでその変形量を増大させることができる。
【０００４】
このような発電効率の高い発電ユニットを用いることで、従来であれば使用されずに無駄になっていた各種の振動を、電力に変換して有効利用することができる。例えば、特許文献３の発電ユニットを発電ユニットをパネル化して発電パネルを構成し、この発電パネルを歩行者の歩行通路等の床面に埋め込み、この床面を歩行者が歩いた場合に、発電パネルの圧電素子が押圧され変形するようにしておくことで、発電を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４９３８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３０３７２６号公報
【特許文献３】特開２００７−９７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような発電パネルは、単に発電のみを行うものであり、発電以外の機能がないため、この発電ユニットで発電した電力を利用するためには、別途に蓄電ユニットや出力ユニットの如き機器を準備して発電ユニットに接続する必要があり、利用者の利便性を低下させていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することで、利用者の利便性を高めることが可能となる、発電パネルと、この発電パネルを用いた発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、請求項１に記載の発電パネルは、歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルであって、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、前記筐体の内部に配置され、前記変位により発電する前記発電体と、前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えた。
【０００９】
請求項２に記載の発電パネルは、請求項１に記載の発電パネルにおいて、前記発電体は、圧電素子であり、前記圧電素子は、前記筐体の前記変位に伴って変形されることで発電する。
【００１０】
請求項３に記載の発電パネルは、請求項２に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記圧電素子にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設けた。
【００１１】
請求項４に記載の発電パネルは、請求項３に記載の発電パネルにおいて、前記相互に対向する２つの側面の一方に設けた前記接続端子に供給された電力を、前記相互に対向する２つの側面の他方に設けた前記接続端子を介して前記他の発電パネルに供給するための供給路を設けた。
【００１２】
請求項５に記載の発電パネルは、請求項３又は４に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の平面形状を正方形状とし、前記筐体の全ての側面の各々に、前記接続端子を設けた。
【００１３】
請求項６に記載の発電パネルは、請求項１から５のいずれか一項に記載の発電パネルにおいて、前記筐体の外部に向けて発光を行うことにより、前記所定情報を出力する発光手段として構成した。
【００１４】
請求項７に記載の発電システムは、歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルを複数備えて構成された発電システムであって、前記複数の発電パネルの各々は、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、前記筐体の内部に配置され、前記変位に伴って発電する前記発電体と、前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えて構成され、前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記発電体にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設け、前記接続端子を介して前記複数の発電パネルを相互に接続し、前記相互に接続した複数の発電パネルのうち、いずれか一つの発電パネルの前記筐体が歩行による外力を受けることで、当該発電パネルの前記発電体が発電した際に、当該発電体にて発電された電力を前記接続端子を介して、当該発電パネルに接続された他の発電パネルに供給し、当該供給された電力によって当該他の発電パネルの前記出力手段を介して前記所定情報を出力可能とした。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発電パネルによれば、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って発電体により発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発電パネルによれば、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子が変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発電パネルによれば、筐体における相互に対向する２つの側面の各々に、発電パネルの圧電素子にて発電された電力を他の発電パネルに供給するための接続端子を設けたので、発電パネルにて発電された電力を用いた他の発電パネルにおける情報出力等を行うことが可能となり、歩行者が歩行している位置から離れた位置における情報出力等を行うことが可能となるので、歩行者が歩行している位置から離れた位置に行き先案内情報を表示する等、発電パネルによる情報出力形態の多様化を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発電パネルによれば、相互に対向する２つの側面の一方に設けた接続端子に供給された電力を、相互に対向する２つの側面の他方に設けた接続端子を介して他の発電パネルに供給するための供給路を設けたので、発電パネルに、当該発電パネルに隣接する他の２つの発電パネルの相互間における電力中継機能を持たせることができ、発電パネルによる電力供給形態の多様化を図ることが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発電パネルによれば、筐体の平面形状を正方形状とし、筐体の全ての側面の各々に、接続端子を設けたので、発電パネルを同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子が、隣接する他の発電パネルの接続端子と接続されるので、発電パネルの配置の自由度を向上させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発電パネルによれば、出力手段を、筐体の外部に向けて発光を行うことにより、所定情報を出力する発光手段として構成したので、発光による情報出力を行うことにより、暗所においても情報出力を行うことが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発電システムによれば、発電パネルを複数備えて構成された発電システムにおいて、発電パネルの筐体が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って発電体により発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネルに対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネルを用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発電システムを設置した居室の側面図である。
【図２】図１の居室の平面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図１の要部拡大図であり、図３から可動板が変位した状態を示す図である。
【図５】発電モジュールの斜視図である。
【図６】発電モジュールの分解斜視図である。
【図７】変形例に係る発電体の分解斜視図である。
【図８】変形例に係る発電体の分解斜視図である。
【図９】発電パネルの平面図である。
【図１０】発電パネルの平面図である。
【図１１】接続端子の構造を示す説明図である。
【図１２】発電システムの平面図である。
【図１３】発電システムの平面図である。
【図１４】変形例に係る発電パネルを用いた発電システムの平面図である。
【図１５】変形例に係る発電パネルを用いた発電システムの平面図である。
【００２３】
以下に、添付図面を参照して、この発明に係る発電パネルと、発電パネルを用いた発電システムの実施の形態を詳細に説明する。まず、〔Ｉ〕本実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕本実施の形態の具体的内容について順次説明し、最後に、〔III〕本実施の形態の変形例について説明する。ただし、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
〔Ｉ〕本実施の形態の基本的概念
まず、本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態に係る発電パネルは、外力を電気に変換して取り出すことを目的とするものであり、また、本実施の形態に係る発電システムは、複数の発電パネルを備えて構成された発電システムである。
【００２５】
本実施の形態に係る発電パネル及び発電システムの特徴の一つは、概略的には、発電パネルが、発電体にて発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力する出力手段を備える点にある。ここで、所定情報の具体的内容は任意であり、例えば、歩行者の現在位置に関する情報、歩行者の行き先案内に関する情報、歩行者の体重に関する情報等を挙げることができる。以下では、歩行者の行き先案内に関する情報を出力する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
また、本実施の形態に係る発電パネル及び発電システムの他の特徴の一つは、発電パネルで発電された電力を用いて、当該発電パネルの出力手段を介して情報出力を行うことに加えて、当該発電パネルに直接的又は間接的に接続された他の発電パネルの出力手段を介して情報出力を行うことで、歩行者の現在の歩行位置から離れた位置における情報出力を行うことが可能となる点にある。
【００２７】
〔II〕本実施の形態の具体的内容
以下に、本本実施の形態の具体的内容について添付図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る発電システムを設置した居室の側面図、図２は、図１の居室の平面図である（なお、図２では、後述する接続端子４０〜４５、供給路４６、及び表示部５０を省略して示す）。これら各図に示すように、発電システム１は、複数の発電パネル１０を並設して構成されたものであって、各発電パネル１０は、居室２の床面３に埋め込み状に設置されている。
【００２８】
図３は、図１の要部拡大図である。発電パネル１０は、筐体２０の内部に、複数の発電モジュール３０を並設して構成されている。なお、以下では、図３における上方を上側、図１における下方を下側として説明する。
【００２９】
最初に、筐体２０について説明する。この筐体２０は、歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位するものである。この筐体２０は、全体として中空直方体状に形成されており、固定板２１と、側板２２と、可動板２３とを備えて構成されている。固定板２１は、図示しない設置面に対して固定的に配置された板状体であり、その上面は平坦面とされている。側板２２は、固定板２１の四周の各辺に対して直交するように配置された板状体である。可動板２３は、固定板２１に対して可動可能なように配置された板状体である。この可動板２３における側板２２に対応する各位置には、下面に開放する凹部２３ａが形成されており、この凹部２３ａに側板２２の上端部２２ａが上下動自在に嵌合されている。この凹部２３ａには、図示しない弾性体が配置されており、外力（可動板２３の上を歩行者が歩行することにより、歩行者の体重により可動板２３に印加される力。以下同じ）に対する可動板２３の移動量を調整すると共に、外力を受けていない可動板２３を最上方位置（床面３に対してほぼ面一となる位置）に押し上げる。
【００３０】
このような構造において、可動板２３が外力を受けていない状態（非押圧状態）では、図３に示す状態となる。一方、可動板２３が外力を受けている状態では、図４に示すように、可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動する。このように構成された筐体２０は、例えば、金属、樹脂、木材を用いて、外力による繰り返し荷重に耐え得る十分な強度を持って形成される。
【００３１】
次に、発電モジュール３０について説明する。この発電モジュール３０は、発電体としての圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを備えて構成されたものであって、外力によって可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動した状態において、当該可動板２３を介して発電モジュール３０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが押圧され変形することにより発電するものである。
【００３２】
図５、６は、発電モジュール３０の分解斜視図である。これら各図に示すように、発電モジュール３０は、一対の発電体３１、３２を重合して構成されている。発電体３１は、振動板３１ａと、一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃと、周辺スペーサ３１ｄと、中心スペーサ３１ｅとを備えている。発電体３２は、振動板３２ａと、一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃと、周辺スペーサ３２ｄと、中心スペーサ３２ｅとを備えている。
【００３３】
振動板３１ａ、３２ａは、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃに応力を加える支持体であると共に、圧電素子圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの割れ強度を補強する補強材を兼ねるものであり、可撓性と耐久性を有する材質（例えば、ステンレス薄板）より形成される。この振動板３１ａ、３２ａの平面形状は任意であるが、外力に対して均等に変形することが好ましく、本実施の形態１においては振動板３１ａ、３２ａの平面形状を円形板状体としている。
【００３４】
一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、筐体２０の内部に配置され、筐体２０の変位に伴って変形されることで発電する発電体であり、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニア等の圧電セラミックス、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）等の圧電単結晶からなる。各圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、振動板３１ａ、３２ａの両面において、当該振動板３１ａ、３２ａに対して接着剤等にて固定されている。これら圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面形状は任意であるが、振動板３１ａ、３２ａと相似形状とすることが好ましく、本実施の形態１においては圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面形状を、振動板３１ａ、３２ａより小径の円形板状体としている。振動板３１ａ、３２ａに対する圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの平面的な配置位置も任意であるが、振動板３１ａ、３２ａの平面中心位置における変形量が最も大きくなることから、当該平面中心位置に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを配置することが好ましく、本実施の形態１においては振動板３１ａ、３２ａと同心となる位置に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃを配置している。なお、図示は省略するが、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃは、一方の面にプラス端子、他方の面にマイナス端子を有し、プラス端子と結線されたプラスリード線と、マイナス端子と結線されたマイナスリード線が引き出され、これらが後述する接続端子４０〜４５に接続されることで、当該接続端子に対して電力が供給される。ただし、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃと接続端子４００〜４５との相互間に公知のブリッジ回路等の各種電気素子を配置してもよい。
【００３５】
周辺スペーサ３１ｄは、振動板３１ａ及び圧電素子３１ｂと固定板２１との相互間隔を形成するためのものであり、周辺スペーサ３２ｄは、振動板３２ａ及び圧電素子３２ｂと固定板２１との相互間隔を形成するためのものである。このことにより、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは、振動板３１ａ、３２ａと共に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形して発電することを可能にすると共に、振動板３１ａ、３２ａ及び圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが所定量以上変形して破損等することを防止するストッパとして機能する。この周辺スペーサ３１ｄは、振動板３１ａに固定された一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃの他方（ここでは、下側の圧電素子３１ｂ）よりも側方の位置であって、振動板３１ａの外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板３１ａに接着剤にて固定されている。また、周辺スペーサ３２ｄは、振動板３２ａに固定された一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃの他方（ここでは、下側の圧電素子３２ｂ）よりも側方の位置であって、振動板３２ａの外縁近傍位置に当接するように配置され、振動板３２ａに接着剤にて固定されている。また、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは、振動板３１ａ、３２ａと共に圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形可能となるように、当該圧電素子３１ｂ、３２ｂの肉厚よりも高くなるように形成されている。この周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄの具体的な形状は任意であるが、振動板３１ａ、３２ａに対して均等に当接して力を分散することが好ましいため、本実施の形態１においては、圧電素子３１ｂ、３２ｂを取り巻くように形成されたものであって、振動板３１ａ、３２ａと同心位置に配置された環状体として形成されている。
【００３６】
このような構成において発電パネル１０を歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０に外力が加わった場合、可動板２３が固定板２１に近接する方向に移動し、この可動板２３によって周辺スペーサ３２ｄが下方に押圧されて振動板３２ａが変形し、これに伴って圧電素子３２ｂ、３２ｃが変形することで、発電を行う。また同時に、中心スペーサ３２ｅ及び中心スペーサ３１ｅを順次介して圧電素子３１ｃが下方に押圧されて振動板３１ａが変形し、これに伴って圧電素子３１ｂが変形することで、発電を行う。
【００３７】
また、中心スペーサ３１ｅ、３２ｅは、発電体３１、３２の相互間隔を形成するためのものであると共に、可動板２３の押圧力を発電体３１から発電体３２に伝達するためのものである。この中心スペーサ３１ｅは、振動板３１ａに固定された一対の圧電素子３１ｂ、３１ｃの一方（ここでは、上側の圧電素子３１ｃ）に当接するものであって、当該圧電素子３１ｃの中央近傍に配置され、当該圧電素子３１ｃに対して接着剤等にて固定されている。また、中心スペーサ３２ｅは、振動板３２ａに固定された一対の圧電素子３２ｂ、３２ｃの一方（ここでは、下側の圧電素子３２ｃ）に当接するものであって、当該圧電素子３２ｃの中央近傍に配置され、当該圧電素子３２ｃに対して接着剤等にて固定されている。なお、ここでは、下方の発電体３１の中心スペーサ３１ｅと、上方の発電体３２の中心スペーサ３２ｅとを別々に示しているが、これらを相互に一つの中心スペーサとして一体的に形成してもよい。
【００３８】
なお、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは他の形状としてもよい。図７は、変形例に係る発電体の分解斜視図である。この図７に示すように、発電体３１の周辺スペーサ３１ｄを、圧電素子３１ｂを取り巻く円周上の複数位置に配置された柱状体３３として形成してもよい。特に、このように柱状体３３とする場合には、積層構造の安定性を得るため、柱状体３３を、振動板３１ａの平面中心位置を図心とする正三角形の各頂点に対応する３箇所に配置することが好ましく、あるいは３箇所以上に配置してもよい。同様に、発電体３２についても周辺スペーサ３２ｄを柱状体３３とすることができる。
【００３９】
あるいは、周辺スペーサ３１ｄ、３２ｄは他の部品により兼用化されてもよい。図８は、変形例に係る発電体の分解斜視図である。この図８に示すように、発電体３１の周辺スペーサ３１ｄを、発電パネル１０の図示しない電気部品を実装するための回路基板３４により兼用化してもよい。すなわち、回路基板３４には、圧電素子３１ｂより大きな径であって、振動板３１ａよりも小さな径の貫通孔３４ａを形成し、この貫通孔３４ａに圧電素子３１ｂを挿通させると共に、振動板３１ａの外縁を回路基板３４の上面に当接させることで、回路基板３４を周辺スペーサ３１ｄとして使用してもよい。この場合には、貫通孔３４ａの下方に、圧電素子３１ｂの変形量に対応する図示しない空間部を形成する。このような構造によれば、圧電素子３１ｂ、３１ｃを回路基板３４に電気的に接続することで、圧電素子３１ｂ、３１ｃに対する配線経路を短縮することができると共に、周辺スペーサ３１ｄとして専用の部品を使用する必要がなくなるので、発電パネル１０の製造コストを低減することが可能となる。同様に、発電体３２についても周辺スペーサ３２ｄを回路基板３４とすることができる。
【００４０】
次に、このように構成された発電パネル１０に設けられた情報出力機能について説明する。本実施の形態における発電パネル１０をより具体的に説明すると、情報出力機能が異なる２種類の発電パネル１０が用いられている。以下では、一方の種類の発電パネル１０を発電パネル１０Ａ、他方の種類の発電パネル１０を発電パネル１０Ｂとして説明する。ただし、これらを特に区別する必要がない場合には、発電パネル１０と総称する。図９は、発電パネル１０Ａの平面図、図１０は、発電パネル１０Ｂの平面図である。
【００４１】
最初に、図９に示す発電パネル１０Ａについて説明する。この発電パネル１０Ａは、これまで説明した構成に加えて、複数の接続端子４０〜４５と表示部５０を備える。これら複数の接続端子４０〜４５は、筐体２０の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に設けられている。これら接続端子４０〜４５は、当該発電パネル１０を他の発電パネル１０と接続するためのものであって、当該発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力を当該他の発電パネル１０に供給するためのものである。
【００４２】
また、複数の接続端子４０〜４５のうち、２つの接続端子４０、４３は、筐体２０の内部に施設された供給路４６を介して相互に接続されている。この供給路４６は、当該供給路４６を備えた発電パネル１０に対して接続された他の発電パネル１０に対して電力を供給するための線路である。
【００４３】
このような接続端子４０〜４５及び供給路４６の機能及び構成をより具体的に説明すると、複数の接続端子４０〜４５のうち、接続端子４０〜４２は入力側の接続端子であり、接続端子４３〜４５は出力側の接続端子である。入力側の接続端子４０〜４２の中で、自己に供給路４６が接続されている接続端子４０は、他の発電パネル１０の出力側の接続端子４３から自己に入力された電力を、供給路４６に供給する。また、入力側の接続端子４０〜４２の中で、自己に供給路４６が接続されていない接続端子４１、４２は、他の発電パネル１０の出力側の接続端子４４、４５から自己に入力された電力を、自己が設けられている発電パネル１０の表示部５０に供給する。一方、出力側の接続端子４３〜４５の中で、自己に供給路４６が接続されている接続端子４３は、入力側の入力端子４０から供給路４６を介して供給された電力を、自己に接続された他の電力パネルの入力側の接続端子４０に供給する。また、出力側の接続端子４３〜４５の中で、自己に供給路４６が接続されていない接続端子４４、４５は、自己が設けられている発電パネル１０にて発電された電力を、自己に接続された他の電力パネルの入力側の接続端子４１、４２に供給する。すなわち、発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力は、上述のプラスリード線及びマイナスリード線を介して、さらに必要に応じて公知の整流回路や蓄電素子を介して、出力側の接続端子４４、４５に供給される。なお、供給路４６は、複数の接続端子４０、４３を相互に単に短絡する短絡線路として構成することもできるが、さらに公知の整流回路、蓄電素子、過電流保護回路等を付加してもよい。
【００４４】
ここで、複数の接続端子４０〜４５は、発電パネル１０の電気的な接続を行うことができる限りにおいて任意の位置や形状で構成することができるが、発電パネル１０を相互に隙間なく敷設することにより、相互に隣接する発電パネル１０の接続端子４０〜４５を自動的に接続できるような構成が好ましい。例えば、発電パネル１０の筐体２０の側板２２に、当該側板２２とほぼ面一状になるように、磁気接点として構成した接続端子４０〜４５を埋め込むことで、隣接する接続端子４０〜４５が磁気により相互に引き合うようにしてもよい。あるいは、発電パネル１０の相互間に隙間を空けることが許容される場合には、図１１に示すように、出力側の接続端子４３〜４５を側面Ｌ字状に形成し、入力側の接続端子４０〜４２を平面コ字状に形成して、平面コ字状の接続端子４０〜４２に側面Ｌ字状の接続端子４３〜４５を係止させるようにしてもよい。
【００４５】
また、図９、１０において、表示部５０は、筐体２０の外部に向けて発光する発光手段であり、複数のＬＥＤ５１にて構成されている。これら複数のＬＥＤ５１は、筐体２０の可動板２３において、当該可動板２３の上面に面一状となるように埋め込まれており、あるいは、筐体２０の可動板２３の上面に配置されると共に、当該可動板２３の上面に載置した図示しない透明板によって覆われている。ここでは、複数のＬＥＤ５１の平面的な配列を所定情報に対応した配列とすることで、当該ＬＥＤ５１が点灯した場合に、所定情報を歩行者に出力することとしている。具体的には、複数のＬＥＤ５１の平面的な配列を矢印形状の配列とすることにより、当該ＬＥＤ５１が点灯した場合に、矢印形状の光が出力されて歩行者に視認される。
【００４６】
次に、図１０に示す発電パネル１０Ｂについて説明する。この発電パネル１０Ｂは、図９の発電パネル１０Ａとほぼ同様に構成されているが、複数の接続端子４０〜４５のうち、接続端子４２、４５が供給路４６にて接続されている点において異なる。
【００４７】
次に、このように構成された２種類の発電パネル１０Ａ、１０Ｂを用いた発電システム１について説明する。図１２、１３は、発電システム１の要部平面図である。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ａ、１０Ｂを交互に並設して構成されており、各発電パネル１０Ａ、１０Ｂの接続端子４０〜４５は、当該発電パネル１０Ａ、１０Ｂに隣接する他の発電パネル１０Ａ、１０Ｂの接続端子４０〜４５と接続されている。
【００４８】
このように構成された発電システム１において、図１２に示すように、図示最左側の発電パネル１０Ａを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ａに外力が加わった場合、当該発電パネル１０Ａの圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電を行う。
【００４９】
この発電による電力は、当該発電パネル１０Ａの出力側の接続端子４３〜４５のうち、供給路４６が接続されていない接続端子４４、４５に供給される。接続端子４４に供給された電力は、左側から２番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４１を介して、この発電パネル１０Ｂの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。また、接続端子４５に供給された電力は、左側から２番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４５と供給路４６を介して出力側の接続端子４５に供給され、さらに左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４２を介して、この発電パネル１０Ａの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。
【００５０】
従って、図１２の図示最左側の発電パネル１０Ａを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ａにて発電された電力により、当該発電パネル１０ＡのＬＥＤ５１は点灯しないが、左側から２番目及び３番目の発電パネル１０Ａ、１０ＢのＬＥＤ５１が点灯する。特に、ここでは、ＬＥＤ５１が図示右方向を示す矢印形状に配列されているので、歩行者の行き先（進行すべき方向）が、歩行者の現在位置よりも当該行き先側に進んだ位置で表示されることになる。
【００５１】
次いで、歩行者が先に進み、図１３に示すように、左側から２番目の発電パネル１０Ｂを歩行することにより、当該発電パネル１０Ｂに外力が加わった場合、当該発電パネル１０Ｂにより発電が行われ、この発電による電力は、当該発電パネル１０Ｂの出力側の接続端子４３〜４５のうち、供給路４６が接続されていない接続端子４３、４４に供給される。接続端子４３に供給された電力は、左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４０と供給路４６を介して出力側の接続端子４３に供給され、さらに左側から４番目の発電パネル１０Ｂの入力側の接続端子４０を介して、この発電パネル１０Ｂの表示部に５０供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。接続端子４４に供給された電力は、左側から３番目の発電パネル１０Ａの入力側の接続端子４２を介して、この発電パネル１０Ａの表示部５０に供給されるので、この表示部５０のＬＥＤ５１が点灯する。
【００５２】
従って、図１３の左側から２番目の発電パネル１０Ｂを歩行者が歩行することにより、当該発電パネル１０Ｂにて発電された電力により、当該発電パネル１０ＢのＬＥＤ５１は点灯しないが、左側から３番目及び４番目の発電パネル１０Ａ、１０ＢのＬＥＤ５１が点灯する。以降同様に、歩行者の現在位置よりも１つ先の発電パネル１０と２つ先の発電パネル１０が点灯するので、歩行者に対して、その歩行位置を先取りした行き先案内情報を出力することができる。
【００５３】
さらに、上述のような構成以外にも、表示部５０や供給路４６の構成が異なる複数種類の発電パネル１０を準備し、これら各種の発電パネル１０を混在させて発電システム１を構築することもできる。
【００５４】
このような変形例に係る発電パネル１０を用いた発電システム１の平面図を図１４に示す。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ｃ、１０Ｄを図示のような順番で並設して構成されている。上述した図９の発電パネル１０Ａに対して、発電パネル１０Ｃは、接続端子４１、４４及び表示部５０を設ける一方で、供給路４６を省略して構成されたものであり、発電パネル１０Ｄは、接続端子４１、４４及び供給路４６を設ける一方で、表示部５０を省略して構成されたものである。
【００５５】
この発電システム１において、図示最左側の発電パネル１０Ｃを歩行者が歩行した場合には、左側から２番目の発電パネル１０ＤのＬＥＤ５１が点灯し、左側から２番目から４番目までのいずれかの発電パネル１０Ｄを歩行者が歩行した場合には、図示最右側の発電パネル１０ＣのＬＥＤ５１が点灯する。
【００５６】
また、他の変形例に係る発電パネル１０を用いた発電システム１の平面図を図１５に示す。この発電システム１は、２種類の発電パネル１０Ｅ、１０Ｆを図示のような順番で並設して構成されている。これらの発電パネル１０Ｅ、１０Ｆは、筐体２０の平面形状を正方形状として形成されており、上述した図９の発電パネル１０Ａに対して、発電パネル１０Ｅは、接続端子４０〜４５が設けられた側面とは異なる側面に入力側の接続端子４７と出力側の接続端子４８を設けると共に、表示部５０を設ける一方で、供給路４６を省略して構成されたものであり、筐体２０の全ての側面の各々に少なくとも一つの接続端子４０〜４５、４７、４８が設けられている。発電パネル１０Ｆは、図１４の発電パネル１０Ｃと同じである。
【００５７】
この発電システム１において、図示最左側の発電パネル１０Ｅを歩行者が歩行した場合には、左側から２番目の発電パネル１０ＥのＬＥＤ５１が点灯し、左側から２番目の発電パネル１０Ｅを歩行者が歩行した場合には、左側から３番目の発電パネル１０ＦのＬＥＤ５１が点灯し、以降同様に、歩行者が歩いている発電パネル１０より１つ右側に位置する発電パネル１０のＬＥＤ５１が点灯する。特に、この構成では、発電パネル１０Ｅを図示と同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子４０〜４７のいずれかが、隣接する他の発電パネル１０Ｅの接続端子４０〜４７又は隣接する発電パネル１０Ｆの接続端子４１、４４と接続されるので、発電パネル１０Ｅの配置の自由度が向上する。
【００５８】
（実施の形態の効果)
この実施の形態によれば、発電パネル１０の筐体２０が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネル１０に対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネル１０を用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００５９】
また、筐体２０における相互に対向する２つの側面の各々に、発電パネル１０の圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにて発電された電力を他の発電パネル１０に供給するための接続端子４０〜４５を設けたので、発電パネル１０にて発電された電力を用いた他の発電パネル１０における情報出力等を行うことが可能となり、歩行者が歩行している位置から離れた位置における情報出力等を行うことが可能となるので、歩行者が歩行している位置から離れた位置に行き先案内情報を表示する等、発電パネル１０による情報出力形態の多様化を図ることが可能となる。
【００６０】
また、相互に対向する２つの側面の一方に設けた接続端子４０〜４５に供給された電力を、相互に対向する２つの側面の他方に設けた接続端子４０〜４５を介して他の発電パネル１０に供給するための供給路４６を設けたので、発電パネル１０に、当該発電パネル１０に隣接する他の２つの発電パネル１０の相互間における電力中継機能を持たせることができ、発電パネル１０による電力供給形態の多様化を図ることが可能となる。
【００６１】
また、筐体２０の平面形状を正方形状とし、筐体２０の全ての側面の各々に、接続端子４０〜４５を設けたので、発電パネル１０を同一平面内において９０、１８０、又は２７０度回転させた場合であっても、その側面の接続端子４０〜４５が、隣接する他の発電パネル１０の接続端子４０〜４５と接続されるので、発電パネル１０の配置の自由度を向上させることができる。
【００６２】
また、出力手段を、筐体２０の外部に向けて発光を行うことにより、所定情報を出力するＬＥＤ５１として構成したので、発光による情報出力を行うことにより、暗所においても情報出力を行うことが可能となる。
【００６３】
発電パネル１０を複数備えて構成された発電システム１において、発電パネル１０の筐体２０が歩行者の歩行による外力を受けて変位し、この変位に伴って圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが変形することで発電された電力により、歩行者に対して所定情報を出力するので、発電パネル１０に対して情報出力機能一体的に付加することができ、情報出力機能を個別に設ける必要がなくなるので、発電パネル１０を用いて省エネルギーな情報出力を行う利用者の利便性を高めることが可能となる。
【００６４】
〔III〕各実施の形態の変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００６５】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００６６】
（発電パネルの全体構造について）
筐体２０や発電モジュール３０の構造は、各実施の形態に示したものに限定されない。例えば、筐体２０については、外力を受けて発電モジュール３０の変形を行わせるものができる限りにおいて、異なる構造としてもよく、例えば、固定板２１の方が外力を受けて可動板２３に近接する方向に移動するようにしたり、固定板２１と可動板２３のいずれか一方が他方に向けて近接する方向に移動するようにしてもよい（この場合には、固定板２１の名称を可動板２３に変更する）。また、発電モジュール３０については、発電体３１、３２を３つ以上重合させてもよく、あるいは、重合させることなく発電体３１、３２を単に並設してもよい。
【００６７】
（接続端子について）
接続端子４０〜４５、４７、４８としては、必ずしも物理的接触による電力供給を行わなくてもよく、例えば、電磁力を用いた公知の非接触式の電力供給構造を採用してもよい。また、物理的接触による電力供給を行う場合であっても、接続端子４０〜４５、４７、４８を筐体２０の側面以外に設けることもでき、例えば、出力側の接続端子４３〜４５、４８を、圧電素子３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃから電力供給を受ける延長コードの先端部に雄型端子として設け、入力側の接続端子４０〜４２、４７を、出力側の接続端子４３〜４５、４８を着脱自在に挿通させるための雌型端子として設けてもよい。
【００６８】
（出力手段について）
出力手段を表示部５０として構成する場合、表示部５０は、ＬＥＤ５１以外にも、例えば、小型モニタの如きものであってもよい。あるいは、出力手段を表示部５０以外として構成してもよく、例えば、音声出力手段として構成したり、無線信号出力手段として構成してもよい。また、出力手段を筐体２０の上面に設ける必要はなく、例えば、筐体２０の外部に設けた出力手段を接続コードにより当該筐体２０に接続してもよい。また、出力する情報の内容も変更可能であり、例えば、目的地までの距離を示す数値を各発電パネル１０の表示部５０に設定しておき、この数値をモニタや音声出力手段により出力するようにしてもよい。この他、文字、数字、記号、絵等の情報を出力してもよい。
【００６９】
（発電体について）
発電体としては、圧電素子に代えて、外力（歪み、屈曲、若しくは圧縮を生じさせる力を含む）により発電が可能な任意の素材を用いることができる。例えば、イオン導電性高分子の膜（ゲル）の両面に金属（金等）をメッキしたイオン高分子金属複合材料（ＩＰＭＣ：Ｉｏｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）や、イオン導電性高分子ゲル膜（ＩＣＰＦ：Ｉｏｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｇｅｌ Ｆｉｌｍ）、あるいは、これらＩＰＭＣやＩＣＰＦを用いた人工筋肉を使用することができる。また、コイルと、このコイルの内部に挿入される鉄芯とから発電体を構成し、可動板１３の移動によってコイル又は鉄芯を移動させることで、電磁誘導により発電を行ってもよい。また、この鉄芯に代えて超磁歪材料を用いて、可動板１３の移動によって超磁歪材料を加圧することで、逆磁歪発電を行ってもよい。また、エレクトレット基板と金属基板とを対向状態に配置して発電体を構成し、可動板１３の移動によってエレクトレット基板又は金属基板を移動させることで、静電誘導により発電を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ 発電システム
２ 居室
３ 床面
１０ 発電パネル
２０ 筐体
２１ 固定板
２２ 側板
２２ａ 上端部
２３ 可動板
２３ａ 凹部
３０ 発電モジュール
３１、３２ 発電体
３１ａ、３２ａ 振動板
３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃ 圧電素子
３１ｄ、３２ｄ 周辺スペーサ
３１ｅ、３２ｅ 中心スペーサ
３３ 柱状体
３４ 回路基板
３４ａ 貫通孔
４０〜４５、４７、４８ 接続端子
４６ 供給路
５０ 表示部
５１ ＬＥＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルであって、
歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記変位により発電する前記発電体と、
前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段と、
を備えた発電パネル。
【請求項２】
前記発電体は、圧電素子であり、
前記圧電素子は、前記筐体の前記変位に伴って変形されることで発電する、
請求項１に記載の発電パネル。
【請求項３】
前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記圧電素子にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設けた、
請求項２に記載の発電パネル。
【請求項４】
前記相互に対向する２つの側面の一方に設けた前記接続端子に供給された電力を、前記相互に対向する２つの側面の他方に設けた前記接続端子を介して前記他の発電パネルに供給するための供給路を設けた、
請求項３に記載の発電パネル。
【請求項５】
前記筐体の平面形状を正方形状とし、
前記筐体の全ての側面の各々に、前記接続端子を設けた、
請求項３又は４に記載の発電パネル。
【請求項６】
前記出力手段を、前記筐体の外部に向けて発光を行うことにより、前記所定情報を出力する発光手段として構成した、
請求項１から５のいずれか一項に記載の発電パネル。
【請求項７】
歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルを複数備えて構成された発電システムであって、
前記複数の発電パネルの各々は、
歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記変位に伴って発電する前記発電体と、
前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えて構成され、
前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記発電体にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設け、
前記接続端子を介して前記複数の発電パネルを相互に接続し、
前記相互に接続した複数の発電パネルのうち、いずれか一つの発電パネルの前記筐体が歩行による外力を受けることで、当該発電パネルの前記発電体が発電した際に、当該発電体にて発電された電力を前記接続端子を介して、当該発電パネルに接続された他の発電パネルに供給し、当該供給された電力によって当該他の発電パネルの前記出力手段を介して前記所定情報を出力可能とした、
発電パネルを用いた発電システム。
【請求項１】
歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルであって、
歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記変位により発電する前記発電体と、
前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段と、
を備えた発電パネル。
【請求項２】
前記発電体は、圧電素子であり、
前記圧電素子は、前記筐体の前記変位に伴って変形されることで発電する、
請求項１に記載の発電パネル。
【請求項３】
前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記圧電素子にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設けた、
請求項２に記載の発電パネル。
【請求項４】
前記相互に対向する２つの側面の一方に設けた前記接続端子に供給された電力を、前記相互に対向する２つの側面の他方に設けた前記接続端子を介して前記他の発電パネルに供給するための供給路を設けた、
請求項３に記載の発電パネル。
【請求項５】
前記筐体の平面形状を正方形状とし、
前記筐体の全ての側面の各々に、前記接続端子を設けた、
請求項３又は４に記載の発電パネル。
【請求項６】
前記出力手段を、前記筐体の外部に向けて発光を行うことにより、前記所定情報を出力する発光手段として構成した、
請求項１から５のいずれか一項に記載の発電パネル。
【請求項７】
歩行者の歩行による外力を発電体を介して電気に変換する発電パネルを複数備えて構成された発電システムであって、
前記複数の発電パネルの各々は、
歩行者の歩行が歩行可能なものであって、当該歩行による外力を受けて変位する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記変位に伴って発電する前記発電体と、
前記発電体にて発電された電力により、前記歩行者に対して所定情報を出力する出力手段とを備えて構成され、
前記筐体の側面のうち、相互に対向する２つの側面の各々に、当該発電パネルを他の発電パネルと接続するためのものであって、当該発電パネルの前記発電体にて発電された電力を当該他の発電パネルに供給するための接続端子を設け、
前記接続端子を介して前記複数の発電パネルを相互に接続し、
前記相互に接続した複数の発電パネルのうち、いずれか一つの発電パネルの前記筐体が歩行による外力を受けることで、当該発電パネルの前記発電体が発電した際に、当該発電体にて発電された電力を前記接続端子を介して、当該発電パネルに接続された他の発電パネルに供給し、当該供給された電力によって当該他の発電パネルの前記出力手段を介して前記所定情報を出力可能とした、
発電パネルを用いた発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２５０５２１（Ｐ２０１１−２５０５２１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８７４５（Ｐ２０１０−１１８７４５）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（３０４０２７５５６）
【出願人】（５０７４１９１７２）株式会社音力発電 (8)
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（３０４０２７５５６）
【出願人】（５０７４１９１７２）株式会社音力発電 (8)
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