JP2002276716A - 減力装置とそれを用いた発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加わった外力を効果的に軽減する新たな装置
としての減力装置とそれを用いた発電装置の提供を課題
とする。 【解決手段】 装置本体１０と、該装置本体１０に対し
て一方向にスライド自在となるように嵌合されると共に
スライド方向に受けた外力Ｐ_１を左右対称の均等分力Ｐ
_２に分岐させる外力受けスライダ２０と、該外力受けス
ライダ２０の前記左右対称の分岐位置における均等分力
Ｐ_２を外力受けスライダ２０のスライド方向に対して斜
め方向に受けるように前記装置本体１０に対してそれぞ
れスライド自在に設けた対状の分力受けスライダ３０
と、該対状の分力受けスライダ３０に対して連結される
ことで対状の分力受けスライダ３０が受けた左右対称の
斜め方向への均等分力Ｐ_２を左右対称の曲げモーメント
に変えるモーメント受板４０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は減力装置とそれを用
いた発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、衝撃を緩和する装置としてダンパ
等、衝撃を運動エネルギーから他のエネルギーに変換し
て吸収する方法が、一般的に用いられている。持続的に
かかる外力を支持する場合には、それを複数の分力とし
て分散させて支持する方法が広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら運動量が
有限である衝撃については、前述のダンパ等、エネルギ
ーを吸収することにより軽減させる手段はあるが、持続
的にかかる外力を支持する場合、分力として分散させる
ことはできても、分力の和は常にかかった外力と等し
い。即ち、持続的な力を軽減させて支持する方法は現在
のところ無い。

【０００４】そこで本発明は、加わった外力を効果的に
軽減する新たな装置としての減力装置の提供を課題とす
る。またその減力装置を用いた発電装置の提供を課題と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の減力装置は、装置本体と、該装置本体に対して一方
向にスライド自在となるように嵌合されると共にスライ
ド方向に受けた外力を左右対称の均等分力に分岐させる
外力受けスライダと、該外力受けスライダの前記左右対
称の分岐位置における均等分力を外力受けスライダのス
ライド方向に対して斜め方向に受けるように前記装置本
体に対してそれぞれスライド自在に設けた対状の分力受
けスライダと、該対状の分力受けスライダに対して連結
されることで対状の分力受けスライダが受けた左右対称
の斜め方向への均等分力を左右対称の曲げモーメントに
変えるモーメント受板とを有することを第１の特徴とし
ている。また本発明の発電装置は、回転ホイールの周り
に複数個の錘を等間隔で配置すると共に、各錘に組み合
わせて上記第１の特徴に記載の減力装置を複数個配置
し、回転ホイールの左右の半部では錘の重力が減圧装置
に加わるようにすると共に残る半部では錘の重力が直接
回転ホイールに加わるようにし、回転ホイールの回転を
発電機に伝達するように構成したことを第２の特徴とし
ている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら更に説明する。図１は本発明の減力装置の
第１の実施形態を示す正面図、図２は第１の実施形態の
側面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図１のＢ−
Ｂ断面図、図５は図３のＣ−Ｃ断面図、図６は本発明の
減力装置の第２の実施形態を示す正面図、図７は第２の
実施形態の側面図、図８は図６のＡ−Ａ断面図、図９は
図６のＢ−Ｂ断面図、図１０は本発明の発電装置の実施
形態を示す正面図、図１１は図１０のＡ−Ａ断面図、図
１２は図１１のＢ−Ｂ断面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ
断面図である。

【０００７】先ず図１〜図５を参照して、第１の実施形
態について説明する。１０は減力装置の装置本体で、該
装置本体１０に対して外力受けスライダ２０が取り付け
られている。外力受けスライダ２０は前記装置本体１０
に対して一方向（図１上においては上下方向）にスライ
ド自在となるように装置本体１０に嵌合されている（図
４参照）。１１は本体装置１０に設けられた外力受けス
ライダ２０の抜け止めである。外力Ｐ_１が上から加わる
ことで外力受けスライダ２０は図面上、下方にスライド
される。

【０００８】前記外力受けスライダ２０に対して二対の
分力受けスライダ３０が設けられている。分力受けスラ
イダ３０は、外力受けスライダ２０の左右対称の分岐位
置において、均等分力Ｐ２を外力受けスライダ２０のス
ライド方向に対して例えば角度θで斜め方向に受けてス
ライドする部材である。分力受けスライダ３０の前記分
岐位置での斜め方向へのスライドは、左右対称の方向と
なるようにされている。分力受けスライダ３０は外力受
けスライダ２０の前面側と背面側に、それぞれ２個、計
４個設けられている。各分力受けスライダ３０は、装置
本体１０に設けた一対のスリット溝１２にスライド自在
に嵌合されている。

【０００９】前記各一対の分力受けスライダ３０は、モ
ーメント受板４０と連結される。モーメント受板４０
は、左右対称に湾曲（図１では下向きに湾曲）された形
状とされ、外力受けスライダ２０の前面側と背面側とに
一対設けられている。各モーメント受板４０はその両端
付近において、それぞれ分力受けスライダ３０とのみ連
結されており、これによって各分力受けスライダ３０が
外力受けスライダ２０から受けた左右対称の均等分力Ｐ
_２をモーメント受板４０が受け取り、左右対称の曲げモ
ーメントを発生させる。前記モーメント受板４０と分力
受けスライダ３０との連結は連結軸５０を介して行われ
る。連結軸５０が貫通されたモーメント受板４０と分力
受けスライダ３０とは、座金６１を介してナット６２に
より連結軸５０の軸方向に位置決めされている。また、
それぞれ連結軸５０の周りに回動自在とされている。

【００１０】今、外力Ｐ_１が外力受けスライダ２０を上
から押すと、外力受けスライダ２０は装置本体１０に沿
って下方にスライドし、左右対称の分岐位置において、
それぞれ斜め下内方に角度θを保って均等分力Ｐ_２を分
力受けスライダ３０に加える。分力受けスライダ３０が
受けた前記左右対称の均等分力Ｐ_２は、連結軸５０を介
して前記モーメント受板４０にその両側から加わること
で、一対の曲げモーメントに変えられて作用する。この
曲げモーメントは、モーメント受板４０に対して左右対
称に働くため、釣り合う。その結果、前記一対の均等分
力Ｐ_２、Ｐ_２はモーメント受板４０に加わる一対の曲げ
モーメントとして相殺され、装置本体１０に対する下方
への力が加わらなくなる。勿論、機械的装置であるの
で、外力受けスライダ２０が装置本体１０に対してスラ
イドする際の摩擦力等、装置本体１０を下方に押す力の
成分は若干、発生するが、外力Ｐ_１に対して無視できる
程度に小さくすることが可能である。従って、一軸方向
の外力Ｐ_１に対して装置本体１０を支持する力Ｐ_３は相
対的にゼロに近づけることが可能となって、減力するこ
とが可能となる。

【００１１】図６〜図９を参照して、第２の実施形態に
ついて説明する。この減力装置は重さＷ_１の重量からな
る重量物Ｗを手で運搬するための装置である。装置本体
１００に対して外力受けスライダ２００が取り付けられ
ている。外力受けスライダ２００は前記装置本体１００
に対して一方向（図６上においては上下方向）にスライ
ド自在となるように装置本体１００に嵌合されている
（図９参照）。外力受けスライダ２００には、トラニオ
ン２１０が設けられ、ワイヤＹ等を介して重量物Ｗが吊
り下げられるようなっている。１１０は本体装置１００
に設けられた外力受けスライダ２００の抜け止めで、１
３０は持ち手である。

【００１２】前記外力受けスライダ２００に対して装置
本体１００の表側と裏側にそれぞれ一対の分力受けスラ
イダ３００が設けられている。分力受けスライダ３００
は、外力受けスライダ２００の左右対称の分岐位置にお
いて、均等分力Ｗ_２を外力受けスライダ２００のスライ
ド方向に対して、例えば角度θで外向きの斜め下方に受
けてスライドする部材である。分力受けスライダ３００
の前記分岐位置での斜め方向のスライドは、左右対称の
方向となるようにされている。各分力受けスライダ３０
０は、装置本体１００に設けた一対のスリット溝１２０
にスライド自在に嵌合されている。分力受けスライダ３
００は、スライダ本体３１０と分力受けホイール３２０
とを有し、各スライダ本体３１０は装置本体１００に対
してスライド自在に嵌合され（図９参照）、これによっ
て鉛直方向から角度θをもって外向き斜め下方に進退す
ることができるようになされている。また前記分力受け
ホイール３２０は、その軸３２１でスライダ本体３１０
の溝３１１に回動自在に嵌められた状態に設けられ（図
８参照）、外力受けスライダ２００からの均等分力Ｗ_２
を直接受ける。

【００１３】前記一対の分力受けスライダ３００は、モ
ーメント受板４００と連結される。モーメント受板４０
０は、左右対称に湾曲（図６では上向きに湾曲）された
形状とされ、外力受けスライダ２００の前面側と背面側
とに一対設けられている。各モーメント受板４００は、
その両端付近においてそれぞれ分力受けスライダ３００
とのみ連結されており、これによって各分力受けスライ
ダ３００が外力受けスライダ２００から受けた左右対称
の均等分力Ｗ_２をモーメント受板４００が受け取り、左
右対称の曲げモーメントを発生させる。前記モーメント
受板４００と分力受けスライダ３００との連結は連結軸
５００を介して行われる。連結軸５００が貫通されたモ
ーメント受板４００と分力受けスライダ３００のスライ
ダ本体３１０とは、座金６１０を介してナット６２０に
より連結軸５００の軸方向に位置決めされている。ま
た、それぞれ連結軸５００の周りに回動自在とされてい
る。

【００１４】今、重量物Ｗがトラニオン２１０に掛けら
れ、重さＷ_１が外力受けスライダ２００に加わると、外
力受けスライダ２００は装置本体１００に沿って下方に
スライドし、左右対称の分岐位置においてそれぞれ斜め
下外方に均等分力Ｗ_２を分力受けホイール３２０に加え
る。これによって分力受けホイール３２０と共にスライ
ダ本体３１０が斜め下外方にスライドし、連結軸５００
を介して前記モーメント受板４００をその両側から角度
θを保って押す。これによってモーメント受板４００に
対して前記均等分力Ｗ_２同士が左右対称の曲げモーメン
トとして作用し、釣り合い状態となる。その結果、前記
一対の均等分力Ｗ_２、Ｗ_２はモーメント受板４００に加
わる一対の曲げモーメントとして相殺され、装置本体１
００に対する下方への力が加わらなくなる。これによっ
て装置本体１００は、重量物Ｗの重さＷ_１によって押し
下げられないため、手で吊り下げる力Ｗ_３は、ほぼ装置
の重量と等しくなる。

【００１５】なお上述の実施形態において、モーメント
受板４０、４００についてはバネ特性を有するものとす
ることができる。

【００１６】図１０〜図１３を参照して本発明の発電装
置の実施形態を説明する。回転ホイール７０のリング部
７１に等ピッチの角度で錘８０を取り付け、回転ホイー
ル７０の軸７２を発電機９０の回転軸９１に連結してい
る。７３は軸受けである。前記各錘８０は、それぞれ上
記第１の実施形態に示された減力装置Ｍを介してリング
部７１に取り付けられている。減力装置Ｍと錘８０との
位置関係は、全ての位置関係において、減力装置Ｍがリ
ング部７１の円周方向において錘８０の前後の何れか決
められた一方だけに介在されるように設ける。例えば図
１１においては、全ての減力装置Ｍはリング部７１の反
時計周りにおいて錘８０の手前側に配置されており、錘
８０とリング部７１との間に介在してその減力機能を発
揮させる。図１２、図１３を参照して、リング部７１の
装着用穴７１ａに錘８０の軸部８１と減力装置Ｍとが嵌
め込まれるように取り付けられている。錘８０の軸部８
１は装着用穴７１ａに沿って移動可能とされ、また減力
装置Ｍは装着用穴７１ａの中で錘８０の軸部８１に隣接
する空間に嵌め合わされて、押え板６３で装着用穴７１
ａから脱落しないように配置されている。減力装置Ｍ
は、装置本体１０と、外力受けスライダ２０と、分力受
けスライダ３０と、モーメント受板４０と、連結軸５０
とを有し、その他に抜け止め１１、図示しないスリット
溝１２、座金６１、ナット６２を有し、上記第１の実施
形態で説明した構成と同じ構成をしている。

【００１７】今、図１１に示す回転ホイール７０の右半
部においては、錘８０の重力がその下にある減力装置Ｍ
に先ず加わる状態となり、図１２、図１３に示すような
錘８０と減力装置Ｍとの位置関係となる。一方、図１１
における回転ホイール７０の左半部においては、錘８０
よりも減力装置Ｍの位置が上になるため、錘８０の重力
は直接的にリング部７１に加わる状態となる。前記図１
１における回転ホイール７０の右半部においては、図１
２、図１３を参照して、錘８０の重力の一部乃至全部
が、その軸部８１を介して減力装置Ｍの外力受けスライ
ダ２０に加わり、更に左右対称の分岐位置において分力
受けスライダ３０を介してモーメント受板４０に加わっ
て、該モーメント受板４０に対する両側からの曲げモー
メントとして作用することとなり、相殺される。よって
図１１における回転ホイール７０の右半部においては、
錘８０がリング部７１を下方に押し下げようとする力が
軽減される。

【００１８】一方、図１１における回転ホイール７０の
左半部においては、錘８０の質量をｍ、角度θ＝０〜１
８０度にある各錘８０の位置に対する角度をθ_１、θ_２
・・・θ_ｉとすると、回転ホイール７０には次の回転ト
ルクＴが加わる。 Ｔ＝Ｒ×ｍ×ｇ×（ｓｉｎθ_１＋ｓｉｎθ_２・・・＋ｓ
ｉｎθ_ｉ） ここで、Ｒ：錘８０の重心と回転ホイール７０の回転中
心との距離 ｇ：重力加速度 この回転トルクＴは回転ホイール７０を図１１において
反時計回りに駆動し、且つ回転ホイール７０の左半部の
錘８０による時計回りの回転トルクを上回る為、回転ホ
イール７０を回転継続させ、発電機９０の回転軸９１を
回転させて発電を行う。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上の構成、作用よりなり、請
求項１に記載の減力装置によれば、装置本体と、該装置
本体に対して一方向にスライド自在となるように嵌合さ
れると共にスライド方向に受けた外力を左右対称の均等
分力に分岐させる外力受けスライダと、該外力受けスラ
イダの前記左右対称の分岐位置における均等分力を外力
受けスライダのスライド方向に対して斜め方向に受ける
ように前記装置本体に対してそれぞれスライド自在に設
けた対状の分力受けスライダと、該対状の分力受けスラ
イダに対して連結されることで対状の分力受けスライダ
が受けた左右対称の斜め方向への均等分力を左右対称の
曲げモーメントに変えるモーメント受板とを有するの
で、外力受けスライダが受けた外力を分力受けスライダ
を介してモーメント受板に対する左右対称の曲げモーメ
ントにすることで、前記外力を軽減し、装置本体にその
まま加わらないようにすることができる。即ち、装置本
体に加わる力を外力に比べて軽減することができる。よ
って本発明の装置を、重量を低減し運搬する用途、例え
ば重量物を運搬するクレーン、ホイスト、その他の運搬
用機器に適用することで、重量軽減効果を得ることがで
きる。また自動車等の車両を重量を実質上減らすことに
より、燃費、動力性能の向上、道路、軌条の消耗、損傷
を減らすことができる。また構造物、建築物に適用する
ことにより、基礎工事費用の低減が可能になる。また重
量物をその重量以下の力で持ち上げることにより、エネ
ルギーを生み出すことができる。その他、産業機械等、
様々な用途に適用できる。また請求項２に記載の発電装
置によれば、回転ホイールの周りに複数個の錘を等間隔
で配置すると共に、各錘に組み合わせて請求項１に記載
の減力装置を複数個配置し、回転ホイールの左右の半部
では錘の重力が減力装置に加わるようにすると共に残る
半部では錘の重力が直接回転ホイールに加わるように
し、且つ回転ホイールの回転を発電機に伝達するように
構成したので、錘を円周方向に複数個取り付けた回転ホ
イールを用いて、容易に一定方向の回転トルクを発生さ
せ、回転ホイールの一定方向への回転を継続させて、容
易に低消費エネルギーで発電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減力装置の第１の実施形態を示す正面
図である。

【図２】第１の実施形態の側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】本発明の減力装置の第２の実施形態を示す正面
図である。

【図７】第２の実施形態の側面図である。

【図８】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図９】図６のＢ−Ｂ断面図である。

【図１０】本発明の発電装置の実施形態を示す正面図で
ある。

【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ断面図である。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１０ 装置本体 １１ 抜け止め １２ スリット溝 ２０ 外力受けスライダ ３０ 分力受けスライダ ４０ モーメント受板 ５０ 連結軸 ６１ 座金 ６２ ナット ７０ 回転ホイール ７１ リング部 ７１ａ 装着用穴 ７２ 軸 ７３ 軸受け ８０ 錘 ８１ 軸部 ９０ 発電機 ９１ 回転軸 １００ 装置本体 １１０ 抜け止め １３０ 持ち手 ２００ 外力受けスライダ ２１０ トラニオン ３００ 分力受けスライダ ３１０ スライダ本体 ３１１ 溝 ３２０ 分力受けホイール ３２１ 軸 ４００ モーメント受板 ５００ 連結軸 Ｍ 減力装置 Ｐ_１ 外力 Ｐ_２ 均等分力 Ｐ_３ 装置本体を支持する力 Ｗ 重量物 Ｗ_１ 重さ Ｗ_２ 均等分力 Ｗ_３ 手で吊り下げる力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体と、該装置本体に対して一方向
   にスライド自在となるように嵌合されると共にスライド
   方向に受けた外力を左右対称の均等分力に分岐させる外
   力受けスライダと、該外力受けスライダの前記左右対称
   の分岐位置における均等分力を外力受けスライダのスラ
   イド方向に対して斜め方向に受けるように前記装置本体
   に対してそれぞれスライド自在に設けた対状の分力受け
   スライダと、該対状の分力受けスライダに対して連結さ
   れることで対状の分力受けスライダが受けた左右対称の
   斜め方向への均等分力を左右対称の曲げモーメントに変
   えるモーメント受板とを有することを特徴とする減力装
   置。
2. 【請求項２】 回転ホイールの周りに複数個の錘を等間
   隔で配置すると共に、各錘に組み合わせて請求項１に記
   載の減力装置を複数個配置し、回転ホイールの左右の半
   部では錘の重力が減力装置に加わるようにすると共に残
   る半部では錘の重力が直接回転ホイールに加わるように
   し、且つ回転ホイールの回転を発電機に伝達するように
   構成した発電装置。