JP2005002960A - Power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を利用した発電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
振動などの外力を利用して発電を行う発電装置としては、例えば、上下に延びたラックに対してケース内のピニオンを噛み合わせ、外部振動などよるケースの上下動を歯車列によって回転エネルギーに変換し、この回転エネルギーで圧電素子に対して衝撃を付与するものが案出されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、ここに開示の発電装置では、ケースが上下いずれの方向に振動した場合も発電を行うように、ケースを上下方向の中立位置に保持するコイルばねが用いられている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−164865号公報(第3頁−第4頁、図1−図5)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動などの外力を利用した発電装置は、従来、上下動などのように一定方向の振動しか利用できないため、用途の制約が多く、かつ、発電効率が低いという問題点がある。例えば、自動車等の移動手段や人為的な外力には鉛直方向の成分の他に水平方向の成分も含まれているにもかかわらず、上記の特許文献1に記載の発電装置では、ケースとラックの上下方向への差動のみを利用して発電を行っているため、用途の制約が多く、かつ、発電効率が低い。
【0006】
以上の問題を鑑みて、本発明の課題は、直交する2方向のいずれの成分をもった振動などの外力が加わった場合でも、効率良く発電を行うことができる発電装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発電装置では、圧電素子と、該圧電素子を打撃して発電を行わせる衝撃付与体と、前記衝撃付与体を駆動する駆動機構とを有する発電装置において、前記駆動機構は、外力により第1の軸線周りに回転可能な第1の錘体と、前記第1の軸線と交差する方向に延びた第2の軸線周りに回転可能な第2の錘体と、前記第1の錘体の回転運動、および前記第2の錘体の回転運動を前記衝撃付与体に伝達する動力伝達機構とを有することを特徴とする。
【0008】
本発明では、互いに交差する方向に延びた軸線周りに回転可能な2つの錘体を有し、これらのいずれの錘体の回転運動についても、衝撃付与体に伝達し発電を行う。このため、2つの錘体の一方のみが回転するような外力が加わっても発電することができ、かつ、2つの錘体の双方が回転するような外力が加わったときには、双方の回転を合成して衝撃付与体に伝達して発電を行う。従って、直交する2方向のいずれの成分をもった振動などの外力が加わった場合でも、効率良く発電を行うことができ、各種用途に用いることができる。
【0009】
本発明において、前記動力伝達機構は、前記第1の錘体の回転運動を共通出力部材に伝達する第1の伝達機構と、前記第2の錘体の回転運動を前記共通出力部材に伝達する第2の伝達機構とを有し、前記第1の伝達機構は、前記第1の錘体の双方向の回転のうち、前記共通出力部材を一方方向に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する第1のクラッチ機構を備え、前記第2の伝達機構は、前記第2の錘体の双方向の回転のうち、前記共通出力部材を前記一方方向に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する第2のクラッチ機構を備えていることが好ましい。このように構成すると、錘体が回転運動のなかでも、所定の角度範囲を往復回転するような揺動を行った場合でも、共通出力部材は一方方向のみに駆動される。従って、衝撃付与体は、圧電素子を打撃しようと移動中に反転してしまうことがないので、簡素な構成でありながら、効率のよい発電を行うことができる。
【0010】
本発明において、前記第1のクラッチ機構は、前記共通出力部材の前記一方方向への運動については当該共通出力部材から前記第1の錘体への伝達を遮断し、前記第2のクラッチ機構は、前記共通出力部材の前記一方方向への運動については当該共通出力部材から前記第2の錘体への伝達を遮断することが好ましい。このように構成した場合、2つの錘体のうちの一方のみが回転した場合、あるいは2つの錘体の回転速度に差があった場合でも、共通出力部材の運動は、停止している方の錘体、あるいは低速回転中の錘体に伝達されないので、減衰せず、高い発電効率を得ることができる。
【0011】
本発明において、前記第2の軸線は、前記第1の軸線に対して直交する向きに前記第1の錘体に対して回転可能に支持された回転軸によって規定され、前記第2の錘体は、前記回転軸と一体に回転可能に構成されていることが好ましい。このように構成すると、第1の錘体と第2の錘体とを一つのユニットとして構成することができるので、駆動機構の小型化を図ることができる。
【0012】
本発明において、前記第2の伝達機構は、前記第1の軸線に同軸状に配置された動力伝達軸と、前記回転軸の回転を前記動力伝達軸に伝達する回転方向変換機構とを備えていることにより、前記第2の錘体の回転運動を前記動力伝達軸に伝達可能に構成され、前記第1の錘体は、前記動力伝達軸に回転可能に支持され、前記第1の伝達機構は、前記第1の錘体と一体に回転可能な動力伝達体を備えるとともに、当該動力伝達体は、前記動力伝達軸と同軸状に配置されていることが好ましい。このように構成すると、第1の錘体および第2の錘体の回転運動の双方を共通の軸線(第1の軸線)周りの回転運動として伝達することができる。それ故、動力伝達機構を狭いスペース内に配置することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明を適用した発電装置の一例を説明する。
【0014】
(全体構成)
図1および図2は、本発明に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。なお、図面において、直交する2つの軸線を第1の軸線および第2の軸線としたとき、図面に向かって、第1の軸線あるいはそれに平行な軸線を中心にした時計回りの回転を矢印CW1で示し、反時計回りの回転を矢印CCW1で示してある。また、第2の軸線あるいはそれに平行な軸線を中心にした時計回りの回転を矢印CW2で示し、反時計回りの回転を矢印CCW2で示してある。
【0015】
図1および図2に示すように、本形態の発電装置1は、圧電素子9と、圧電素子9を打撃して発電を行わせる衝撃付与体8と、衝撃付与体8を駆動する駆動機構2とを有している。
【0016】
駆動機構2は、外力により第1の軸線L1周りに回転可能な第1の錘体3と、第1の軸線L1と直交する第2の軸線L2周りに回転可能な第2の錘体4と、第1の錘体3の回転運動、および第2の錘体4の回転運動を第1の軸線L1に対して同軸状に配置された共通出力歯車20(共通出力部材)に伝達する動力伝達機構5とを有している。
【0017】
第1の錘体3は、円環部分31と、この円環部分31に掛け渡された円弧部分32とを備えており、円弧部分32の中央から下側へは錘部分33が突き出ている。この第1の錘体3は、後述する第2の伝達機構7の動力伝達軸77に対して回転可能に支持され、この動力伝達軸77によって、第1の錘体3の回転中心軸線(第1の軸線L1)が規定されている。
【0018】
第2の錘体4は、円弧状に形成され、その中央部分は錘部分41になっている。この第2の錘体4は、第1の錘体3に対して回転可能に支持された回転軸40と一体に回転可能であり、回転軸40によって、第2の錘体4の回転中心軸線(第2の軸線L2)が規定されている。ここで、第1の錘体3の回転中心軸線としての動力伝達軸77と、第2の錘体4の回転中心軸線としての回転軸40とは直交するように配置されている。
【0019】
本形態では、第1の錘体3および第2の錘体4の回転運動を共通出力歯車20に伝達するために、動力伝達機構5は、第1の錘体3の回転運動を共通出力歯車20に伝達する第1の伝達機構6と、第2の錘体4の回転運動を共通出力歯車20に伝達する第2の伝達機構7とを有している。
【0020】
まず、第1の伝達機構6は、第1の錘体3と一体に第1の軸線L1回りに回転可能な連結歯車67を備えており、この連結歯車67は、動力伝達軸77と同軸状に配置されている。また、第1の伝達機構6は、連結歯車67の側方に第1の軸線L1に沿うように配置された第1のクラッチ機構60を有しており、この第1のクラッチ機構60は、連結歯車67と噛み合う第1の歯車61と、共通出力歯車20と噛み合う第2の歯車62とを備え、第1の歯車61と第2の歯車62との間には、ワンウエイクラッチ63を備えている。
【0021】
第1のクラッチ機構60において、ワンウエイクラッチ63は、図3を参照して後述するように、第1の錘体3の第1の軸線L1回りの双方向の回転のうち、共通出力歯車20を一方方向(反時計周りCCW1の方向)に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する。すなわち、ワンウエイクラッチ63は、第1の錘体3が反時計回りCCW1に回転して連結歯車67も反時計周りCCW1に回転し、その結果、第1の歯車61が時計周りCW1に回転したとき、その回転を第2の歯車62に伝達して共通出力歯車20を反時計周りCCW1に回転させるが、第1の錘体3が時計回りCW1に回転して連結歯車67も時計周りCW1に回転し、その結果、第1の歯車61が反時計周りCCW1に回転したとき、その回転を第2の歯車62に伝達しないので、共通出力歯車20が時計周りCW1に回転することはない。
【0022】
また、第1のクラッチ機構60において、ワンウエイクラッチ63は、共通出力歯車20の一方方向への運動(反時計回りCCW1の回転)ついては共通出力歯車20から第1の錘体3への伝達を遮断する。
【0023】
第2の伝達機構7は、動力伝達軸77と、回転軸40の回転運動を動力伝達軸77に伝達する回転方向変換機構76と、動力伝達軸77に同軸状に取り付けられた歯車78と、共通出力歯車20と一体に回転可能に構成された歯車79とを備えている。回転方向変換機構76は、回転軸40に取り付けられた第1の傘歯車74と、この第1の傘歯車74に噛み合うように動力伝達軸77に取り付けられた第2の傘歯車75とによって構成されている。
【0024】
また、第2の伝達機構7は、第1のクラッチ機構60と反対側に第2のクラッチ機構70を有しており、この第2のクラッチ機構70は、動力伝達軸77に取り付けられた歯車78と噛み合う第1の歯車71と、共通出力歯車20と一体に形成された歯車79と噛み合う第2の歯車72とを備え、第1の歯車71と第2の歯車72との間にはワンウエイクラッチ73を備えている。
【0025】
第2のクラッチ機構70において、ワンウエイクラッチ73は、図4を参照して後述するように、第2の錘体4の第2の軸線L2回りの双方向の回転のうち、共通出力歯車20を一方方向(反時計周りCCW1の方向)に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する。すなわち、ワンウエイクラッチ73は、第2の錘体4が時計回りCW2に回転して動力伝達軸77および歯車78が反時計周りCCW1に回転し、その結果、第1の歯車71が時計周りCW1に回転したとき、その回転を第2の歯車72に伝達して、共通出力歯車20を反時計周りCCW1に回転させるが、第2の錘体4が反時計回りCCW2に回転して動力伝達軸77および歯車78が時計周りCW1に回転し、その結果、第1の歯車71が反時計周りCCW1に回転したとき、その回転を第2の歯車72に伝達しないので、共通出力歯車20が時計周りCW1に回転することはない。
【0026】
また、第2のクラッチ機構70において、ワンウエイクラッチ73は、共通出力歯車20の一方方向への運動(反時計回りCCW1の回転)ついては共通出力歯車20から第2の錘体4への伝達を遮断する。
【0027】
さらに本形態では、共通出力歯車20には、連結用回転軸85を介して衝撃付与体8が同軸状に連結されている。ここで、衝撃付与体8は、例えば、円盤状の回転部材81と、この回転部材81の外周面の相対向する位置から半径方向外側に延びた弾性材料からなる2本の連結棒82と、2本の連結棒82の先端部分の各々に取り付けられた球形の衝撃子83とを備えている。また、圧電素子9は、衝撃付与体8が第1の軸線L1周りに回転した際の衝撃子83の回転軌跡のやや内側位置に被打撃面91が位置するように、衝撃付与体8を挟み込むように左右に2枚、対向配置されている。
【0028】
(発電動作)
図3および図4は、図1に示す発電装置1において、第1の錘体3が外力により回転した際、その回転運動が衝撃付与体8に伝達される様子を示す説明図、および第2の錘体4が外力により回転した際、その回転運動が衝撃付与体8に伝達される様子を示す説明図である。
【0029】
本形態の発電装置1において、待機状態では、第1の錘体3、および第2の錘体4は、いずれも自重により垂直に垂れ下がった状態にある。
【0030】
この状態で、例えば、発電装置1に外力が加わって、その外力によって、第1の錘体3が、図3に示すように、第1の軸線L1(動力伝達軸77回り)を中心に反時計回りCCW1に回転すると、動力伝達機構5の第1の伝達機構6では、
連結歯車67の反時計回りCCW1の回転
第1の歯車61の時計回りCW1の回転
第2の歯車62の時計回りCW1の回転
共通出力歯車20の反時計回りCCW1の回転
衝撃付与体8の反時計回りCCW1の回転
が起こり、圧電素子9は、衝撃付与体8の衝撃子83によって打撃され、発電が行われる。
【0031】
これに対して、外力によって第1の錘体3が時計回りCW1に回転すると、動力伝達機構5の第1の伝達機構6では、
連結歯車67の時計回りCW1の回転
第1のクラッチ機構60の第1の歯車61の反時計回りCCW1の回転
が起こるが、第1の歯車61の反時計回りCCW1の回転は、ワンウエイクラッチ63で遮断され、共通出力歯車20および衝撃付与体8には伝達されない。
【0032】
一方、図4に示すように、外力によって第2の錘体4が第2の軸線L2(回転軸40回り)を中心に時計回りCW2に回転すると、動力伝達機構5の第2の伝達機構7では、
回転軸40の時計回りCW2の回転
第1の傘歯車74の時計回りCW2の回転
第2の傘歯車75の反時計回りCCW1の回転
動力伝達軸77の反時計回りCCW1の回転
歯車78の反時計回りCCW1の回転
第1の歯車71の時計回りCW1の回転
第2の歯車72の時計回りCW1の回転
共通出力歯車20の反時計回りCCW1の回転
衝撃付与体8の反時計回りCCW1の回転
が起こり、圧電素子9は、衝撃付与体8の衝撃子83によって打撃され、発電が行われる。
【0033】
これに対して、外力によって第2の錘体4が反時計回りCCW2に回転すると、動力伝達機構5の第2の伝達機構7では、
回転軸40の時計回りCCW2の反回転
第1の傘歯車74の反時計回りCCW2の回転
第2の傘歯車75の時計回りCW1の回転
動力伝達軸77の時計回りCW1の回転
歯車78の時計回りCW1の回転
第2のクラッチ機構70の第1の歯車71の反時計回りCCW1の回転
が起こるが、第1の歯車71の反時計回りCCW1の回転は、ワンウエイクラッチ73で遮断され、共通出力歯車20および衝撃付与体8には伝達されない。
【0034】
従って、外力によって第1の錘体3が反時計回りCCW1に回転したとき発電が行われる。また、外力によって第2の錘体4が時計回りCW2に回転したときも発電が行われる。さらに、外力によって、第1の錘体3が反時計回りCCW1に回転するとともに、第2の錘体4が時計回りCW2に回転したときには、双方の回転が合成されて共通出力歯車20が反時計回りCCW1に回転し、発電が行われる。さらにまた、外力によって第1の錘体3が反時計回りCCW1の回転と、時計回りCW1の回転とを繰り返したときには、第1の錘体3が反時計回りCCW1に回転する期間、発電が行われ、第1の錘体3が時計回りCW1に回転する期間、動力伝達部5の持つ慣性力分は発電を継続させるが、その後停止する。同様に、外力によって第2の錘体4が時計回りCW2の回転と、反時計回りCCW2の回転とを繰り返したときには、第2の錘体4が時計回りCW2に回転する期間、発電が行われ、第2の錘体4が反時計回りCCW2に回転する期間、動力伝達部5の持つ慣性力分は発電を継続させるが、その後停止する。
【0035】
そして、衝撃付与体8の衝撃子83が圧電素子9を打撃することにより発生した電力は、出力端子(図示せず)を介して制御用基板(図示せず)に供給され、制御用基板で調整が行われた後、発電装置11の外側に配置されている外部装置(図示せず)に出力される。
【0036】
ここで、第1のクラッチ機構60のワンウエイクラッチ63は、共通出力歯車20の反時計回りCCW1の回転については共通出力歯車20から第1の錘体3への伝達を遮断する。また、第2のクラッチ機構70において、ワンウエイクラッチ73は、共通出力歯車20の反時計回りCCW1の回転については共通出力歯車20から第2の錘体4への伝達を遮断する。従って、第1の錘体3および第2の錘体4のうちの一方のみが回転し、他方が回転していないとき、さらには、第1の錘体3および第2の錘体4の双方が回転しているが、回転速度が相違する場合でも、停止している錘体あるいは低速で回転している錘体によって、共通出力歯車20の回転が減衰することはない。なお、前述の通り、共通出力歯車20は時計方向CW1に回転することがないため、一方向クラッチのみで十分である。
【0037】
例えば、第1の錘体3が回転して共通出力歯車20を反時計回りCCW1に回転させているとき、その回転は、第2のクラッチ機構70の第2の歯車72に時計回りCW1の回転として伝達されるが、第2の歯車72の時計回りCW1の回転についてはワンウエイクラッチ72で遮断されるので、共通出力歯車20の回転エネルギーは、第2の錘体4を回転させることにより消費されることがない。
【0038】
(本形態の効果)
以上説明したように、本形態の発電装置1では、互いに直交する第1および第2の軸線L1、L2周りに回転可能な第1および第2の錘体3、4を有し、これらのいずれの錘体3、4の回転運動についても、動力伝達機構2および共通出力歯車20を介して衝撃付与体8に伝達し、発電を行う。このため、2つの錘体3、4の一方のみが回転するような外力が加わっても発電することができ、かつ、2つの錘体3、4の双方が回転するような外力が加わったときには、双方の回転を合成して衝撃付与体8に伝達して発電を行う。従って、直交する2方向のいずれの成分をもった振動などの外力が加わった場合でも、効率良く発電を行うことができる。それ故、振動などの外力が発生する方向に対して発電装置1の設置姿勢を厳密に規定する必要がない。また、本形態の発電装置1は発電効率が高いので、各種用途に用いることができる。例えば、本形態の発電装置1を各種移動体に搭載すれば電源として用いることができる。また、本形態の発電装置1を監視システムに用いた場合、何らかの異常が外力として印加されることで、発電装置1が発電を開始することで異常の発生を検出できるので、本形態の発電装置1は、電源をもたない発信機器として使用することができる。
【0039】
また、本形態において、動力伝達機構2は、錘体3、4の双方向の回転のうち、共通出力歯車20を反時計回りCCW1に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断するクラッチ機構60、70を備えているため、錘体3、4が回転運動のなかでも、所定の角度範囲を往復回転するような揺動を行った場合でも、共通出力部材20は反時計回りCCW1のみに駆動される。従って、衝撃付与体8は、圧電素子9を打撃しようとする回転中に反転してしまうことがないので、簡素な構成でありながら、効率のよい発電を行うことができる。
【0040】
しかも、第1および第2のクラッチ機構60、70のワンウエイクラッチ63、73は、共通出力歯車20の反時計回りCCW1の回転については共通出力歯車20から錘体3、4への伝達を遮断する。従って、2つの錘体3、4のうちの一方のみが回転し、他方が回転していないとき、さらには、錘体3、4の双方が回転しているが回転速度が相違する場合でも、停止している錘体あるいは低速で回転している錘体によって、共通出力歯車20の回転が減衰することはない。
【0041】
さらに、本形態において、第2の軸線L2は、第1の軸線L1に対して直交する向きに第1の錘体3に対して回転可能に支持された回転軸40によって規定され、かつ、第2の錘体4は、回転軸40と一体に回転可能に構成されているため、2つの錘体3、4を一つのユニットとして構成することができるので、駆動機構2の小型化を図ることができる。
【0042】
さらにまた、第2の錘体4の回転を傘歯車74、75によって動力伝達軸77に伝達し、かつ、この動力伝達軸77を第1の錘体3の回転中心軸として用いているため、第1の錘体3および第2の錘体4の回転運動の双方を共通の軸線(第1の軸線L1)周りの回転運動として伝達することができる。それ故、動力伝達機構2を狭いスペース内に配置することができる。
【0043】
(その他の実施の形態)
上記の実施の形態において、回転方向変換機構76を傘歯車74、75によって構成されていたが、例えば、ベルトとプーリによって回転方向変換機構を構成してもよい。
【0044】
また、上記の実施の形態では、ワンウエイクラッチ63、73を介して2つの錘体3、4の回転駆動力を衝撃付与体8に伝達していたが、衝撃付与体8の回転駆動を妨げる方向の回転駆動力を防ぐことができれば、ワンウエイクラッチ63、73の代わりにトルクリミッタなどを用いてもよい。
【0045】
また、上記の実施の形態では、2つの錘体3、4の回転運動を同一の増速比で衝撃付与体8に伝達していたが、一方に増速歯車を設けて増速比を変更させてもよい。
【0046】
さらに、衝撃付与体87に対して慣性盤を取り付ければ、外力の印加が停止した以降も衝撃付与体8は回転し続けることができる。
【0047】
さらにまた、上記の実施の形態では、第1の錘体3の回転中心軸線(第1の軸線L1)としての動力伝達軸77と、第2の錘体4の回転中心軸線(第2の軸線L2)としての回転軸40とは直交するように配置されていたが、外力の成分の方向に応じて、動力伝達軸77、および回転軸40がなす角度を、45°(あるいは135°)から90°の範囲で変更することが可能である。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、互いに交差する方向に延びた軸線周りに回転可能な2つの錘体を有し、これらのいずれの錘体の回転運動についても、衝撃付与体に伝達し発電を行う。このため、2つの錘体の一方のみが回転するような外力が加わっても発電することができ、かつ、2つの錘体の双方が回転するような外力が加わったときには、双方の回転を合成して衝撃付与体に伝達して発電を行う。従って、直交する2方向のいずれの成分をもった振動などの外力が加わった場合でも、効率良く発電を行うことができ、各種用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発電装置の概略斜視図である。
【図2】図1に示す発電装置の分解斜視図である。
【図3】図1に示す発電装置において、第1の錘体が外力により回転した際、その回転運動が衝撃付与体に伝達される様子を示す説明図である。
【図4】図1に示す発電装置において、第2の錘体が外力により回転した際、その回転運動が衝撃付与体に伝達される様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1 発電装置
2 駆動機構
3 第1の錘体
4 第2の錘体
5 動力伝達機構
6 第1の伝達機構
7 第2の伝達機構
8 衝撃付与体
9 圧電素子
20 共通出力歯車(共通出力部材)
60 第1のクラッチ機構
67 連結歯車(動力伝達部材)
70 第2のクラッチ機構
74、75 傘歯車
76 回転方向変換機構
77 動力伝達軸
L1 第1の軸線
L2 第2の軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation device using a piezoelectric element.
[0002]
[Prior art]
As a power generation device that generates power using external force such as vibration, for example, a pinion in the case is meshed with a vertically extending rack, and the vertical movement of the case due to external vibration is converted into rotational energy by a gear train. However, a device that gives an impact to the piezoelectric element with this rotational energy has been devised (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In addition, in the power generation device disclosed herein, a coil spring that holds the case in a neutral position in the vertical direction is used so that power generation is performed even when the case vibrates in any direction.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-164865 (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a power generation device using external force such as vibration has conventionally had a problem that there are many application restrictions and power generation efficiency is low because only a certain direction of vibration such as vertical movement can be used. For example, in the power generation apparatus described in Patent Document 1, a case and a rack are included, although a moving component such as an automobile and an artificial external force include a horizontal component in addition to a vertical component. Since power generation is performed using only the differential in the vertical direction, there are many application restrictions and power generation efficiency is low.
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power generator that can efficiently generate power even when an external force such as vibration having components in two orthogonal directions is applied. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the power generation device of the present invention, a power generation device including a piezoelectric element, an impact applying body that strikes the piezoelectric element to generate electric power, and a drive mechanism that drives the impact applying body. The drive mechanism includes: a first weight body that can rotate around a first axis by an external force; and a second weight body that can rotate around a second axis extending in a direction intersecting the first axis. And a power transmission mechanism for transmitting the rotational motion of the first weight body and the rotational motion of the second weight body to the impact imparting body.
[0008]
In the present invention, there are two weight bodies that can rotate around an axis extending in a direction intersecting each other, and the rotational motion of any of these weight bodies is transmitted to the impact imparting body to generate power. For this reason, power can be generated even when an external force that only rotates one of the two weights is applied, and when an external force that rotates both of the two weights is applied, both rotations are combined. Then, it is transmitted to the impact imparting body to generate power. Therefore, even when an external force such as vibration having any component in two orthogonal directions is applied, power can be generated efficiently and can be used for various applications.
[0009]
In the present invention, the power transmission mechanism transmits the rotational motion of the first weight body to the common output member, and the rotational motion of the second weight body to the common output member. A first transmission mechanism that transmits only the rotational movement that drives the common output member in one direction out of the two-way rotation of the first weight body; A first clutch mechanism that interrupts transmission of rotational movement in a direction, and the second transmission mechanism drives the common output member in the one direction during bidirectional rotation of the second weight body. It is preferable to include a second clutch mechanism that transmits only rotational motion and blocks transmission of rotational motion in the reverse direction. With this configuration, the common output member is driven only in one direction even when the weight body is in a rotational motion or swings so as to reciprocate within a predetermined angular range. Therefore, since the impact imparting body does not reverse during movement to strike the piezoelectric element, it is possible to perform efficient power generation with a simple configuration.
[0010]
In the present invention, the first clutch mechanism interrupts transmission of the common output member from the common output member to the first weight body with respect to the movement in the one direction, and the second clutch mechanism As for the movement of the common output member in the one direction, it is preferable to block transmission from the common output member to the second weight body. In such a configuration, even when only one of the two weights rotates or when there is a difference in the rotation speed of the two weights, the movement of the common output member is stopped. Since it is not transmitted to the weight body or the weight body rotating at a low speed, it is not attenuated and high power generation efficiency can be obtained.
[0011]
In the present invention, the second axis is defined by a rotation shaft supported so as to be rotatable with respect to the first weight body in a direction orthogonal to the first axis line, and the second weight body Is preferably configured to be rotatable integrally with the rotating shaft. If comprised in this way, since a 1st weight body and a 2nd weight body can be comprised as one unit, size reduction of a drive mechanism can be achieved.
[0012]
In the present invention, the second transmission mechanism includes a power transmission shaft disposed coaxially with the first axis, and a rotation direction conversion mechanism that transmits rotation of the rotation shaft to the power transmission shaft. Accordingly, the rotational movement of the second weight body can be transmitted to the power transmission shaft, and the first weight body is rotatably supported by the power transmission shaft, and the first transmission mechanism Is provided with a power transmission body that can rotate integrally with the first weight body, and the power transmission body is preferably arranged coaxially with the power transmission shaft. If comprised in this way, both the rotational motion of a 1st weight body and a 2nd weight body can be transmitted as a rotational motion around a common axis line (1st axis line). Therefore, the power transmission mechanism can be arranged in a narrow space.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a power generator to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0014]
(overall structure)
1 and 2 are a schematic perspective view and an exploded perspective view of a power generator according to the present invention. In the drawing, when two orthogonal axes are defined as a first axis and a second axis, clockwise rotation about the first axis or an axis parallel to the first axis toward the drawing is indicated by an arrow CW 1. indicated, are shown rotating counterclockwise in the arrow CCW 1. Further, the clockwise rotation centered on the axis parallel to the second axis or it indicated by the arrow CW 2, there is shown a counterclockwise rotation by the arrow CCW 2.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the power generation apparatus 1 of this embodiment includes a
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
In this embodiment, the power transmission mechanism 5 transmits the rotational motion of the
[0020]
First, the first transmission mechanism 6 includes a
[0021]
In the first
[0022]
In the first
[0023]
The second transmission mechanism 7 includes a
[0024]
The second transmission mechanism 7 has a second
[0025]
In the second
[0026]
Further, in the second
[0027]
Further, in this embodiment, the
[0028]
(Power generation operation)
FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams showing how the rotary motion is transmitted to the
[0029]
In the power generation device 1 of the present embodiment, in the standby state, the
[0030]
In this state, for example, an external force is applied to the power generation apparatus 1, and the
Counterclockwise CCW 1 rotation of the connecting
[0031]
On the other hand, when the
Rotation of the connecting
[0032]
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the
Rotating
[0033]
On the other hand, when the
[0034]
Therefore, power generation is performed when the
[0035]
The electric power generated when the
[0036]
Here, the one-
[0037]
For example, when the
[0038]
(Effect of this embodiment)
As described above, the power generation device 1 of the present embodiment includes the first and
[0039]
Further, in this embodiment, the
[0040]
Moreover, the one-
[0041]
Further, in the present embodiment, the second axis L 2 is defined by the
[0042]
Furthermore, since the rotation of the
[0043]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the rotation
[0044]
In the above embodiment, the rotational driving force of the two
[0045]
In the above embodiment, the rotational motions of the two
[0046]
Furthermore, if an inertial board is attached to the impact applying body 87, the
[0047]
Furthermore, in the above embodiment, the
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, there are two weight bodies that can rotate around an axis extending in a direction intersecting each other, and the rotational motion of any of these weight bodies is transmitted to the impact imparting body to generate power. I do. For this reason, power can be generated even when an external force that only rotates one of the two weights is applied, and when an external force that rotates both of the two weights is applied, both rotations are combined. Then, it is transmitted to the impact imparting body to generate power. Therefore, even when an external force such as vibration having any component in two orthogonal directions is applied, power can be generated efficiently and can be used for various applications.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a power generator according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the power generator shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which, when the first weight body is rotated by an external force, the rotational motion is transmitted to the impact imparting body in the power generation device shown in FIG. 1;
4 is an explanatory diagram showing a state in which, when the second weight body is rotated by an external force, the rotational motion is transmitted to the impact imparting body in the power generation device shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
60 First
70 Second
Claims (5)
前記駆動機構は、外力により第1の軸線周りに回転可能な第1の錘体と、前記第1の軸線と交差する方向に延びた第2の軸線周りに回転可能な第2の錘体と、前記第1の錘体の回転運動、および前記第2の錘体の回転運動を前記衝撃付与体に伝達する動力伝達機構とを有することを特徴とする発電装置。In a power generation device having a piezoelectric element, an impact imparting body that strikes the piezoelectric element to generate electric power, and a drive mechanism that drives the impact imparting body,
The drive mechanism includes a first weight body that can rotate around a first axis by an external force, and a second weight body that can rotate around a second axis extending in a direction intersecting the first axis. And a power transmission mechanism for transmitting the rotational motion of the first weight body and the rotational motion of the second weight body to the impact imparting body.
前記第1の伝達機構は、前記第1の錘体の双方向の回転のうち、前記共通出力部材を一方方向に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する第1のクラッチ機構を備え、
前記第2の伝達機構は、前記第2の錘体の双方向の回転のうち、前記共通出力部材を前記一方方向に駆動する回転運動のみを伝達し、逆方向の回転運動の伝達を遮断する第2のクラッチ機構を備えていることを特徴とする発電装置。2. The power transmission mechanism according to claim 1, wherein the power transmission mechanism transmits the rotational motion of the first weight body to the common output member, and the rotational motion of the second weight body to the common output member. A second transmission mechanism that
The first transmission mechanism transmits only the rotational motion that drives the common output member in one direction out of the bidirectional rotation of the first weight body, and blocks transmission of the rotational motion in the reverse direction. 1 clutch mechanism,
The second transmission mechanism transmits only the rotational motion that drives the common output member in the one direction among the bidirectional rotations of the second weight body, and blocks transmission of the rotational motion in the reverse direction. A power generation device comprising a second clutch mechanism.
前記第2のクラッチ機構は、前記共通出力部材の前記一方方向への運動については当該共通出力部材から前記第2の錘体への伝達を遮断することを特徴とする発電装置。In claim 2, the first clutch mechanism interrupts the transmission of the common output member from the common output member to the first weight body in the one direction.
The second clutch mechanism is configured to block transmission of the common output member from the common output member to the second weight body with respect to the movement of the common output member in the one direction.
前記第2の錘体は、前記回転軸と一体に回転可能に構成されていることを特徴とする発電装置。In any one of Claim 1 thru | or 3, The said 2nd axis is prescribed | regulated by the rotating shaft supported rotatably with respect to the said 1st weight body in the direction orthogonal to the said 1st axis,
The second weight body is configured to be rotatable integrally with the rotation shaft.
前記第1の錘体は、前記動力伝達軸に回転可能に支持され、
前記第1の伝達機構は、前記第1の錘体と一体に回転可能な動力伝達体を備えるとともに、当該動力伝達体は、前記動力伝達軸と同軸状に配置されていることを特徴とする発電装置。5. The power transmission shaft according to claim 4, wherein the second transmission mechanism is arranged coaxially with the first axis, and a rotation direction conversion mechanism that transmits the rotation of the rotation shaft to the power transmission shaft. Is configured to transmit the rotational motion of the second weight body to the power transmission shaft,
The first weight body is rotatably supported by the power transmission shaft,
The first transmission mechanism includes a power transmission body that can rotate integrally with the first weight body, and the power transmission body is disposed coaxially with the power transmission shaft. Power generation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003169730A JP2005002960A (en) | 2003-06-13 | 2003-06-13 | Power generation device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003169730A JP2005002960A (en) | 2003-06-13 | 2003-06-13 | Power generation device |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2005002960A true JP2005002960A (en) | 2005-01-06 |
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ID=34094777
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---|---|---|---|
JP2003169730A Pending JP2005002960A (en) | 2003-06-13 | 2003-06-13 | Power generation device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005002960A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011511911A (en) * | 2008-02-11 | 2011-04-14 | ウィケット,マーティン,ジョン | Device for converting bi-directional rotational motion about two rotational axes into unidirectional rotational motion about a single rotational shaft, and power generation system using the device |
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CN102878038A (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 中国绿能股份有限公司 | Rocking power generation device |
KR101623916B1 (en) * | 2014-05-22 | 2016-05-24 | (주)에이치에스지 | Planetary gear reducer |
-
2003
- 2003-06-13 JP JP2003169730A patent/JP2005002960A/en active Pending
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