JP2006233861A - 走行時の車両からエネルギーを回収する装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 歩行の障害がなく、また、走行時にショックが発生せず、簡単な構成で済む走行時の車両からエネルギーを回収する装置を提供する。
【解決手段】 車両11が走行する道路12に、車両11の少なくとも駆動輪13が当接し、前後動可能な可動部材14を設け、車両11の走行状態によって可動部材14に発生する推力によって、可動部材11に連結されたエネルギー回収手段15を駆動し、車両11の走行エネルギーの一部を回収する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両が走行する道路に、車輪が当接する可動部材を設け、可動部材に発生する推力によって、可動部材に連結されたエネルギー回収手段を駆動して走行時の車両からエネルギーを回収する装置に関する。
従来、車両を利用してエネルギーを回収する装置として、車両の持つ重量エネルギーを利用して、発電機を駆動し電力を得る形態のものが知られている。
例えば、特許文献1に記載のエネルギー回収装置では、道路上の車両停止線や駐車場の一部を可動式とし、その下部に空気圧搾シリンダを取付け、このシリンダ内にピストンを配置し、車両が車両停止線や駐車場の一部を通過すると、ピストンが押し下げられ、シリンダ内の圧力が高まり、圧縮空気がエアモータに送られて、エアモータが回転し、発電機が駆動されるように構成されている。
特開2004−324628号公報(図1)
しかしながら、前記従来のエネルギー回収装置は未だ解決すべき以下のような問題があった。
車両停止線や駐車場の一部を可動式としているので、車両停止線や駐車場の一部が路面から突起するため、特に、駐車場においては歩行者が躓いて転倒する等、歩行の障害となり、安全上の問題があった。
また、車両停止線にて停車する場合は問題ないが、車両停止線上を車両が走行する場合には、段差になるために、車両にショックが発生するという問題があり、一般道路に設置することは適していなかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、歩行の障害がなく、また、走行時にショックが発生せず、簡単な構成で済む走行時の車両からエネルギーを回収する装置を提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置は、車両が走行する道路に、前記車両の少なくとも駆動輪が当接し、前後動可能な可動部材を設け、前記車両の走行状態によって前記可動部材に発生する推力によって、該可動部材に連結されたエネルギー回収手段を駆動し、前記車両の走行エネルギーの一部を回収する。
本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材は通常路面に設けられ、前記可動部材は常時前記車両の進行方向に対して前進位置にあってもよい。ここで、通常路面とは、車両の走行時に駆動輪が道路に対して、車両の進行方向とは反対方向に荷重を与える場合であり、例えば、平坦な直線状の路面やカーブ又は直線を含む上り坂を表している。
本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材はカーブ又は下り坂(即ち、車両走行時に、車両が道路に対して、車両の進行方向に荷重を加える場合)に設けられ、前記可動部材は常時前記車両の進行方向に対して後退位置にあってもよい。
本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記エネルギー回収手段は、前記可動部材の前後動によって駆動される空圧シリンダであって、前記走行エネルギーを圧縮空気に変換することによってそのエネルギーを蓄積してもよい。
本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材の前後方向両端部は幅方向に連続する凹凸がそれぞれ形成され、前記可動部材の前後方向に設けられた前固定部材及び後ろ固定部材に形成された凹凸とそれぞれ噛合してもよい。
本発明に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材の下側の少なくとも左右の前後にはそれぞれガイドレール上を走行する車輪又は転がり軸受が設けられてもよい。
請求項1〜6記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置は、車両が走行する道路に、車両の少なくとも駆動輪が当接し、前後動可能な可動部材を設け、車両の走行状態によって可動部材に発生する推力によって、可動部材に連結されたエネルギー回収手段を駆動し、車両の走行エネルギーの一部を回収するので、無駄となる車両の走行エネルギーを有効に回収することができ、省資源化に貢献できる。また、従来の車両の重量エネルギーを利用するものと比較して、道路に段差を無くすことが可能となり、走行時のショックが発生せず、車両の安定走行が可能となるため、一般道路及び高速道路に設置することができ、これにより、多量のエネルギーを回収することができる。しかも、車両の軽重に関係なく走行エネルギーを有効に回収することができる。
特に、請求項2記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置においては、可動部材は通常路面に設けられ、可動部材は常時車両の進行方向に対して前進位置にあるので、通常走行の車両によって可動部材を後方に移動させエネルギーを回収することができる。
請求項3記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置においては、可動部材はカーブ又は下り坂に設けられ、可動部材は常時車両の進行方向に対して後退位置にあるので、カーブ又は下り坂での車両のブレーキ効果を高めて安全性も向上できる。
請求項4記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置においては、エネルギー回収手段は、可動部材の前後動によって駆動される空圧シリンダであって、走行エネルギーを圧縮空気に変換することによってそのエネルギーを蓄積するので、エネルギー回収手段をコンパクトに構成することができる。
請求項5記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置においては、可動部材の前後方向両端部は幅方向に連続する凹凸がそれぞれ形成され、可動部材の前後に設けられた前固定部材及び後ろ固定部材に形成された凹凸とそれぞれ噛合するので、車両の駆動輪及び従動輪が後ろ固定部材から可動部材へ、また、可動部材から前固定部材へ滑らかに乗り移ることができ、車両の安定した走行が可能となる。
請求項6記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置においては、可動部材の下側の少なくとも左右の前後にはそれぞれガイドレール上を走行する車輪又は転がり軸受が設けられているので、可動部材に発生する推力を大きく維持でき、この結果、より効率良くエネルギーを回収することができる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1は本発明の第1の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の正断面図、図2は同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図、図3は本発明の第2の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の正断面図、図4は同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図、図5は本発明の第3の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図、図6は同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の側断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置(以降、単にエネルギー回収装置と呼ぶ)10は、車両11が走行する道路12に、車両11の少なくとも駆動輪13が当接し、前後動可能な可動部材14を設け、車両11の走行状態によって可動部材14に発生する推力Fによって、可動部材14に連結されたエネルギー回収手段の一例である空圧シリンダ15を駆動し、車両11の走行エネルギーの一部を回収する装置である。以下、これらについて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、エネルギー回収装置10においては、可動部材14は通常路面の一例である平坦又は水平な路面に設けられており、常時車両11の進行方向に対して前進位置Z(図2で実線で示す可動部材14の位置)にあり、車両11の進行方向への走行によって可動部材14に発生する推力Fにより、後退位置K(図2で破線で示す可動部材14の位置)まで移動するようになっている。
可動部材14は、可動部材14の前後に設けられた前固定部材16及び後ろ固定部材17の間に配置されている。なお、可動部材14の表面は前固定部材16及び後ろ固定部材17の表面と実質同じ高さ位置にある。
可動部材14は、車両11の駆動輪13及び従動輪18が当接して通過する、外形が略矩形枠状のフレーム19と、フレーム19の前後方向両側の下面にそれぞれ垂下して設けられた左右対となる取付ブラケット20、21と、左右対となる取付ブラケット20、21の下部に軸受を介して回転可能に取付けられた左右対となる車輪22、23とを有しており、左右対となる車輪22、23は、前固定部材16と後ろ固定部材17との間の下部に水平に形成された床面fの前後方向両側にそれぞれ設けられた左右対となるガイドレール24、25上を転動するように構成されている。なお、前後のガイドレールは連続するものを使用してもよい。また、床面fの深さは浅いことが好ましいが、例えば、30cm〜1m程度とするのがよい。前後の固定部材16、17及び床面fは鉄筋コンクリート及び/又は鋼製部材を使用しているのがより好ましい。また、前後の固定部材16、17は道路12の一部を使用してもよいし、特別に設けてもよい。
図1及び図2に示すように、フレーム19の前後方向両端部は幅(左右)方向に連続する凹凸が櫛歯状にそれぞれ形成されており、可動部材14のフレーム19の前後方向に対となる前固定部材16及び後ろ固定部材17の上部に形成された櫛歯状の凹凸と噛合するようになっている。かかる凹凸の噛合により、車両11の駆動輪13及び従動輪18が後ろ固定部材17から可動部材14へ、また、可動部材14から前固定部材16へ滑らかに乗り移ることができ、車両の安定した走行が可能となる。可動部材14の車輪22、23の左右方向の中心間隔Pは、フレーム19に対する曲げモーメントが小さくなるように軽量化を考慮して、車両11の駆動輪13及び従動輪18と略同じ中心間隔としている。
図2に示すように、前進位置Zにある可動部材14のフレーム19の前端部の凸の先端と前固定部材16の後端部の凹の底部との間には、隙間G(一例として、10〜30mm)が設けられており、一方、フレーム19の後端部の凸の先端と後ろ固定部材17の前端部の凹の底部との間には、隙間g(一例として、210〜320mm)が設けられている。車両11の推力Fにより、可動部材14の移動ストロークSは、距離(g−G)(本実施の形態では、一例として、180〜310mm)となっている。後退位置Kにある可動部材14のフレーム19の後端部の凸の先端と後ろ固定部材17の前端部の凹の底部との間には、隙間G(一例として、10〜30mm)が設けられている。なお、可動部材14のフレーム19のサイズは一例として、長さN=1〜6m、幅H=2〜5m(道路幅に合わせてもよい)である。なお、本発明はこの寸法には限定されず、更に大きい場合又は小さい場合の本発明の権利範囲となる。
図1に示すように、空圧シリンダ15は、フレーム19の下面に設けられた取付ブラケット26に、進退するピストン27に固定されたロッド28の先端部が回動支持されており、ヘッド側の先端部が取付金具29を介して後ろ固定部材17に取付けられている。
空圧シリンダ15のヘッド側の給排気口30にはエア配管31が接続されており、途中位置に逆止弁32が取付けられたエア配管31の先端部は大きな容積V(一例として、5〜20m3 )を有するエアタンク33に接続されている。逆止弁32により、空圧シリンダ15側からの圧縮されたエア33aはエアタンク33側に通過するが、一方、エアタンク33側からの圧縮エアは空圧シリンダ15側に通過しないようになっている。
エア配管31の空圧シリンダ15の給排気口30と逆止弁32との間には、分岐したエア配管34が接続されており、エア配管34の中間位置には逆止弁35が設けられ、先端にはフィルター付きのエア取込口36が取付けられている。逆止弁35により、エア取込口36側からの大気圧のエア39は空圧シリンダ15側に通過するが、一方、空圧シリンダ15側からの圧縮されたエア33aはエア取込口36側に通過しないようになっている。
かかる構成によって、可動部材14の移動ストロークSにより空圧シリンダ15内(ピストン27のヘッド側)のエア39(圧力は大気圧と同じ)が圧縮され、圧縮されたエア33a(圧縮空気、圧力は例えば、約1〜30kg/cm2 )はエア配管31を通して逆止弁32を経由してエアタンク33に蓄積することができる。なお、エアタンク33からの圧縮エアはそのまま使用できる他、蓄積された圧縮エアにより、発電機が取付けられたエアモータを回転させて電気エネルギーに変換することができる。
図1に示すように、可動部材14の取付ブラケット20、21と前固定部材16、後ろ固定部材17との間にはそれぞれ、緩衝材の一例であるバネ37、38が取付けられている。バネ37、38により、車両11の走行によって発生する推力Fにより可動部材14が後ろ固定部材17に衝突するのを防止して可動部材14を後退位置Kで停止させることができ、かつ、推力Fが無くなると、可動部材14を前進位置Zまで自動的に復帰させることができるようになっている。
次いで、本発明の第1の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置10の使用方法及び作用について説明する。
図1及び図2に示すように、車両11が可動部材14上を走行していない場合には、可動部材14は前進位置Zで待機している。この時、空圧シリンダ15のヘッド側には大気圧のエア39が封入されている。
車両11が可動部材14上を走行すると、駆動輪13により可動部材14のフレーム19に推力Fを発生し、推力Fにより、可動部材14はガイドレール24、25上を後側に移動する。この可動部材14の後退時に、空圧シリンダ15のヘッド側のエア39をピストン27で圧縮する。圧縮されたエア33aはエア配管31及び逆止弁32を経由してエアタンク33に送られてエアタンク33内に蓄積される。
後側に移動する可動部材14は、推力Fが作用している間バネ37、38により、後ろ固定部材17への衝突が防止されて、後ろ固定部材17と隙間Gを保持して後退位置Kで停止し、車両11が可動部材14から離れて推力Fが無くなると、可動部材14はバネ37、38により、前進位置Zまで自動的に復帰する。
可動部材14が後退位置Kから前進位置Zまで移動する際、大気圧のエア39がエア取込口36、エア配管34及び逆止弁35を介して、空圧シリンダ15のヘッド側に流入する。
車両が次々に、可動部材14上を通過することにより、上述の要領で、各車両の走行エネルギーを圧縮空気33aとしてエアタンク33に蓄積することができる。エアタンク33に蓄積されれた圧縮空気33aは、エアモータを介して発電機を回して電気エネルギーの回収に使用する。なお、エアタンク33に蓄積された圧縮空気33aは電気エネルギーとして回収する他にも、例えば、直線駆動手段や回転駆動手段としてエアシリンダやエアモータに直接使用することもできる。
図3及び図4には、本発明の第2の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置40を示す。なお、エネルギー回収装置10と同じ構成要素は同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
可動部材41のフレーム42の前後方向両端部は幅方向に連続する三角形状の凹凸がそれぞれ形成さており、可動部材41の前後に設けられた前固定部材43及び後ろ固定部材44の上部に形成された三角形状の凹凸と噛合するようになっている。
可動部材41のフレーム42の下面の前後、左右方向の中央部にラック45が取付けられており、ラック45に噛合するピニオン46がピニオン軸に固定されている。ピニオン軸は図示しない固定ブラケットを介して回転可能に支持され、前記固定ブラケットは床面fに固定されている。ピニオン軸にはバッテリーに接続された発電機が取付けられており、ピニオン軸の回転により発電機で発生させた電気をバッテリーに蓄積するように構成されている。ここで、エネルギー回収手段はラック45及びピニオン軸を有して、車両11の走行エネルギーの一部をピニオン軸の回転エネルギーに変換して回収している。
なお、走行時の車両からエネルギーを回収する装置40の使用方法及び作用については、エネルギー回収装置10と主としてエネルギー回収手段が異なるだけで、可動部材の構造は基本的に同じであるので、説明を割愛する。
図5及び図6には、下り坂又はカーブに設けられる、本発明の第3の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置50を示す。なお、エネルギー回収装置10と同じ構成要素は同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
可動部材51のフレーム19の下面52の中心部には棒状の推力伝達部材53が垂直に設けられており、推力伝達部材53の先端部には、棒状のリンク部材54の基部が取付けられている。
水平に配置されたリンク部材54の先部は、前固定部材16、後ろ固定部材17及び可動部材51の左方向外側に配置されたエネルギー回収手段の一例である空圧シリンダ55のロッド56の先端部に連結さており、リンク部材54の長手方向の中間位置は、床面fに固定された支持部材57に回動可能に支持されている。支持部材57は推力伝達部材53の先端部、ロッド56の先端部からそれぞれ、距離X、Y離れた位置としており、従って、リンク部材54を介して可動部材51の移動ストロークSを(Y/X)倍に拡大することができる。
リンク部材54等を利用することにより、空圧シリンダ55を可動部材51より離れた位置に配置することができ、これにより、空圧シリンダ55のメンテナンスが容易にできる。また、リンク部材54を介して可動部材51の移動ストロークSを(Y/X)倍に拡大することにより、空圧シリンダ55のストロークを長くして内径を小さくすることができ、これにより空圧シリンダ55を安価に製作することができる。
空圧シリンダ55には、エネルギー回収装置10と同様、エア配管58が接続されており、エア配管58の途中に逆止弁32が設けられ、エア配管58の先端部はエアタンク59に接続されている。一方、エア配管58から分岐したエア配管60の途中には逆止弁35が取付けられており、エア配管60の先端部にはエア取込口36が設けられている。
このエネルギー回収装置50は、下り坂又はカーブ等に取付けられ、このような場所は通常、運転者は車両に対して制動ブレーキをかける。この場合、図示しない前側又は後ろ側のバネによって後退位置に押されている可動部材51に前に移動するような荷重(推力)が働き、これに対して、空圧シリンダ55が縮む方向に作動し、圧縮エア33aが発生し、これがエアタンク59に溜まる。車両が可動部材51上を通過すると、可動部材51はバネによって後退位置に戻り、次の車両が通過するのを待つことになる。
なお、図5において、空圧シリンダ55を可動部材の中央、又は複数の空圧シリンダを用意し、これらを可動部材直下又はその外側に配置してもよい。
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の走行時の車両からエネルギーを回収する装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
本実施の形態において、可動部材を通常路面として平坦な路面に設けたが、これに限定されず、必要に応じて、ブレーキをかけることのない上り坂に設けることもできる。
可動部材を通常路面ではなく、カーブ又は下り坂に設ける場合には、可動部材は常時車両の進行方向に対して後退位置にあるように配置し、ブレーキ力により可動部材を前進位置に移動するように構成することができる。
エネルギー回収手段として、空圧シリンダや、ラック及びピニオン軸を用いたが、これに限定されず、必要に応じて、他のエネルギー回収手段(例えば、油圧又は水圧シリンダ)を用いることもできる。
また、車両が可動部材上を通過した場合、バネによって可動部材は元の位置に自動的に戻るが、単にバネのみによって押圧すると可動部材が急速に元の位置に戻り、衝撃荷重が発生するのでこれを防止するため、ショックアブゾーバーを設けてもよいし、空圧シリンダが逆止弁35を介してエアを吸気する通路に流量調整弁を設けて、可動部材の移動速度を調整することもできる。
可動部材の前後方向両端部は幅方向に連続する櫛歯状又は三角形状の凹凸をそれぞれ形成し、対応する前固定部材及び後ろ固定部材に形成された櫛歯状又は三角形状の凹凸と噛合するようにしたが、これに限定されず、車両の走行に支障が無ければ、凹凸を形成しなくてもよく、また、他の形状の凹凸を形成することもできる。
可動部材の下側の左右の前後にはそれぞれ、ガイドレール上を走行する車輪を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、車輪の代わりに転がり軸受を設けることもでき、また、車輪の数を4個としたが、状況に応じて、3個又は5個以上設けることもできる。
緩衝材としてバネを設けたが、これに限定されず、必要に応じて、ゴム材を用いることもできる。
車両の前側を駆動輪、後ろ側を従動輪としたが、これに限定されず、必要に応じて、前側を従動輪、後ろ側を駆動輪とすることもでき、更に、前側及び後ろ側共、駆動輪とすることもできる。
空圧シリンダを1個設けたが、これに限定されず、必要に応じて、並列に複数個設けることもできる。
空圧シリンダのヘッド側でエアを圧縮したが、これに限定されず、必要に応じて、ロッド側でエアを圧縮することもできる。
本発明の第1の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の正断面図である。 同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の正断面図である。 同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図である。 本発明の第3の実施の形態に係る走行時の車両からエネルギーを回収する装置の平面図である。 同走行時の車両からエネルギーを回収する装置の側断面図である。
符号の説明
10:走行時の車両からエネルギーを回収する装置(エネルギー回収装置)、11:車両、12:道路、13:駆動輪、14:可動部材、15:空圧シリンダ(エネルギー回収手段)、16:前固定部材、17:後ろ固定部材、18:従動輪、19:フレーム、20、21:取付ブラケット、22、23:車輪、24、25:ガイドレール、26:取付ブラケット、27:ピストン、28:ロッド、29:取付金具、30:給排気口、31:エア配管、32:逆止弁、33:エアタンク、33a:エア、34:エア配管、35:逆止弁、36:エア取込口、37、38:バネ(緩衝材)、39:エア、40:走行時の車両からエネルギーを回収する装置、41:可動部材、42:フレーム、43:前固定部材、44:後ろ固定部材、45:ラック、46:ピニオン、50:走行時の車両からエネルギーを回収する装置、51:可動部材、52:下面、53:推力伝達部材、54:リンク部材、55:空圧シリンダ(エネルギー回収手段)、56:ロッド、57:支持部材、58:エア配管、59:エアタンク、60:エア配管

Claims (6)

  1. 車両が走行する道路に、前記車両の少なくとも駆動輪が当接し、前後動可能な可動部材を設け、前記車両の走行状態によって前記可動部材に発生する推力によって、該可動部材に連結されたエネルギー回収手段を駆動し、前記車両の走行エネルギーの一部を回収することを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
  2. 請求項1記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材は通常路面に設けられ、前記可動部材は常時前記車両の進行方向に対して前進位置にあることを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
  3. 請求項1記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材はカーブ又は下り坂に設けられ、前記可動部材は常時前記車両の進行方向に対して後退位置にあることを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記エネルギー回収手段は、前記可動部材の前後動によって駆動される空圧シリンダであって、前記走行エネルギーを圧縮空気に変換することによってそのエネルギーを蓄積することを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材の前後方向両端部は幅方向に連続する凹凸がそれぞれ形成され、前記可動部材の前後に設けられた前固定部材及び後ろ固定部材に形成された凹凸とそれぞれ噛合することを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の走行時の車両からエネルギーを回収する装置において、前記可動部材の下側の少なくとも左右の前後にはそれぞれガイドレール上を走行する車輪又は転がり軸受が設けられていることを特徴とする走行時の車両からエネルギーを回収する装置。
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