JP2011236879A

JP2011236879A - ゼンマイバネ動力発電機

Info

Publication number: JP2011236879A
Application number: JP2010117780A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Saeki; 領二佐伯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】次の条件を満たす機構であること。（１）巻き上げた複数個のゼンマイバネを順次連続してほどく。（２）直流発電できる回転エネルギーを長い時間得る。（３）手動で操作、持ち運び出来る範囲内の機構とする。
【解決手段】巻き芯に装着した、駆動ピンと移動ピンの作動と跳ね返りバネとの作用により、一個のゼンマイバネの巻きほどきが終ったとき、次のゼンマイバネへ伝達。複数個のゼンマイバネのほどき回転を、順次に連続して回転出力出来る構造とした。
【選択図】図６

Description

ゼンマイバネは、時計、玩具などに古くから広く使用されている動力源で、容積比に対して大きいエネルギーを貯えられる特長がある。特に近年、繰返し使用できるクリーンな動力エネルギーとしてのエコロジー性を見直されている。
本発明は、ゼンマイバネを長い時間に亘って大きいトルクの回転エネルギーを出力し、その回転エネルギーを利用して発電し、電気エネルギーを得る装置に関する。

ゼンマイバネによる出力回転数は、ゼンマイバネの巻き数と増速ギア比との乗算で決まる。１個のゼンマイバネで長時間の回転出力を得るには、増速比の大きい歯車を介して出力する。結果として回転出力トルクが著しく低下する。従ってほどき時間を長く、且つ大きい回転出力トルクを必要とする場合は、弾性力の大きなバネを用い、巻き数を多くする必要がある。この場合、ゼンマイバネを手巻きするには、大きな作業力と巻き回数が多くなる難点がある。且つ機構が大きくなる欠点がある。

例えば、ゼンマイバネを時計の動力として使用する場合、ゼンマイバネのほどきの回転を、歯車による増速機構と等速機構との組合せにより長時間の安定した回転運動出力を成している。しかし歯車増速比を大きくすることによる出力トルクの減少を生じ、発電機を接続する場合に要求される高速かつ大きい回転トルクを、長い時間供給する動力としては不向きとなる。

課題を解決しようとする課題

本発明では、ゼンマイバネの巻上げとほどき機能を備えた構造体を複数個持ち備えた機構とする。そして１つの構造体のゼンマイバネがほどき終ったとき、次の構造体のゼンマイバネに伝達して連続的にほどき続く機構を作る。これにより比較的小型のゼンマイバネで大きい回転出力トルクを、長い時間得ることが出来るようにすることを目指した。

発明が解決しようとする手段

次のような機構を作り出すことで、本発明の目的を達成する手段とした。
（１）一個のゼンマイバネの巻数には、限界があるので、複数個のゼンマイバネを直列配置。
（２）一個のゼンマイバネがほどき終ったとき、次のゼンマイバネのほどきが始まるための作用方法として、作用力の小さいピンを採用。
（３）複数個のゼンマイバネの回転出力を一本の主軸に伝えるためのカム輪を設計。
（４）上記のピンの作用力として、予め歪みを与えておいた板バネのスナップ作用を利用。

発明の効果

ゼンマイバネの巻芯に装置した駆動ピンの作動により、ゼンマイバネのほどき停止及び開始を行った。一つのゼンマイバネのほどきが終ったときに跳ね返りバネのスナップ作用の動作によって巻芯に装置した移動ピンを移動させて、次のゼンマイバネのほどき作用を開始することを可能とした。

本発明の機構図本発明の巻上げ機構平面図本発明の駆動ピン作動図本発明の跳ね返りバネの外観図跳ね返りバネの動作状態図本発明の直流発電システム図

本発明のゼンマイバネの巻上げ機構を図２について説明する。ゼンマイバネ８は内端が巻芯３の切溝４に差込み固定され、外端の引掛け５は、巻上ドラム１１に装置する掛棒６に引掛け固定された状態で香箱９に納められている。巻芯３が固定された状態にあって、巻上ドラム１１を回転させると掛棒６はゼンマイバネ８の外端の引掛け５によって巻かれる。巻上ドラム１１の内側にはラチェット歯車１２を持ち、香箱９に装置する爪１０によってゼンマイバネ８は巻き上げられる。

ゼンマイバネ８のほどきによる巻芯３の回転可能及び停止の構造について、図３の駆動ピン作動図により説明する。駆動ピン１の香箱９の爪歯２４への移動により回転を停止、また反対方向への移動によりカム７と噛合いによってほどきが始まり、主軸１へ回転を伝達できる機構である。
香箱９の同心部にある爪歯２４は、駆動ピン１７の太い部分と噛合った状態では巻芯３の回転を停止するので、ゼンマイバネ８はほどけない。また駆動ピン１７が移動して、駆動ピン１７の細い部分では爪歯２４との噛合いが外れるので、巻芯３は自由になりゼンマイバネ８のほどきが始まる。この時、駆動ピン１７の反対端はカム輪７と噛合い、ゼンマイバネ８のほどき回転を主軸１に伝える。

跳ね返りバネ１３の外観を図４に、動作状態図を図５に示す。跳ね返りバネ１３は、加工により予め歪み応力を作り、そのバネ弾性力によるスナップ作用を利用している。反り部１５は、内爪１６または外爪１４への力が加わることにより、反りが跳ね返りまた戻る仕組みである。

ユニット（１）２０の巻いたゼンマイバネ８は跳ね返りバネ１３の内爪１６を巻き込んでいる状態では反りが無く、駆動ピン１７は爪歯２４と噛合っている。ユニット（１）２０の駆動ピン１７を作用２５のように押込み、爪歯２４との勘合を外すとゼンマイバネ８のほどきが始まる。ゼンマイバネ８はほどきにより、外側に巻き重なると外爪１４に作用し跳ね返りバネ１３は跳ね返る。この時、跳ね返りバネ１３は反った状態になるので、反り部１５により移動ピン１８を押し出し、移動板１９を介して隣りのユニット（２）２１の駆動ピン１７を押込む。ユニット（２）２１のゼンマイバネ８のほどきが始まる。
同じようにユニット（２）２１のゼンマイバネ８がほどき終るとユニット（２）の移動ピン１８を押して、移動板１９を介してユニット（３）２２へと連動する。

図６は、本発明の複数個のゼンマイバネユニットの回転出力軸を増速ギアを介し、直流発電機に接続した発電システム図である。

本発明は、次のような広範囲の電気エネルギーとしての利用が出来る。
１）低コストで、繰返し使用できるエコロジーエネルギーである。
２）繰返し発電できる経済性を有する。
３）天候に関係無く、また室内外を問わずどこでも発電出来る。
４）災害時の電気供給などへの応用性がある。
５）操作が容易で、且つ安全性に富む。

１．主軸、２ピン、３．巻芯、４．切溝、５．引掛け、６．掛棒、７．カム輪、８．ゼンマイバネ、９．香箱、１０．爪、１１．巻上ドラム、１２．ラチェット歯車、１３．跳ね返りバネ、１４．外爪、１５．反り部、１６．内爪、１７．駆動ピン、１８．移動ピン、１９．移動板、２０．ユニット（１）、２１．ユニット（２）、２２．ユニット（３）、２３．固定桿、２４．爪歯、２５．作用

Claims

配列した複数個のゼンマイバネを巻き上げた後、順次連続してほどき、一本の出力軸に回転運動を出力する機構。
請求項１の出力軸に、増速歯車を介して直流発電機を接続した発電システム。