JP2013024044A

JP2013024044A - 発電装置

Info

Publication number: JP2013024044A
Application number: JP2011156636A
Authority: JP
Inventors: Katsushi Matsuki; 勝司松木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: JP4908651B1

Abstract

【課題】コンパクトな土地に設備を集約して設置でき、少量のエネルギーを供給することで回転エネルギーを得て同エネルギーを電気に変換することを目的とする。
【解決手段】上下揺動自在とした揺動板と、揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、エネルギー変換装置は、前記揺動板が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪が揺動板上を公転し、前記駆動輪の自転による回転力を入力軸に伝動伝達することにより、エネルギー変換することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、発電装置に関する。

発電装置では、化石燃料や水力や原子力等のエネルギーで原動機を駆動することにより、タービンが駆動され発電が行われている。その他に、自然エネルギーを用いた太陽電池による太陽光発電や風力発電が行われている。特に、化石燃料の高騰や原子力に対する安全性の問題により、特に自然エネルギーを用いる太陽光発電や風力発電（例えば特許文献１参照）等が注目されている。

特開２００２−８４７９７号公報

ところで、自然エネルギーを用いる太陽光発電では、資材設備としての太陽電池パネルや同太陽電池パネルを敷設するための広大な土地や建物屋上が必要となる問題があった。また、太陽光発電では、日照に左右されるため、日中のみの発電となり、制約される問題があった。
また、風力発電においても、大規模な風車を複数台設置するための広大な土地が必要となる問題や風に左右されるため、無風状態では発電できない問題があった。
一方の火力発電では、技術の進歩により発電効率が向上している反面、発電するタービンを駆動するための化石燃料が必要であり、大量の化石燃料に依存せざるを得ない問題があった。

本発明は、コンパクトな土地に設備を集約して設置できると共に少量のエネルギーを供給することで回転エネルギーを得て同エネルギーを電気に変換する発電装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、上下揺動自在とした揺動板と、揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、エネルギー変換装置は、前記揺動板が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪が揺動板上を公転し、前記駆動輪の自転による回転力を入力軸に伝動伝達することにより、エネルギー変換することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、駆動輪と入力軸とは、連結機構により連動連結されており、連結機構は、駆動輪の回転力を入力軸に伝道伝達する連結軸と、入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の端部にベベルギアを設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、揺動板には、少なくとも２箇所に伸縮自在の伸縮機構を設けることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、揺動板には、垂直方向における揺動板及び駆動輪の荷重を補助するバランサー機構を設けることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記エネルギー変換装置は、建屋内に複数設けられることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、上下揺動自在とした揺動板と、揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、エネルギー変換装置は、前記揺動板が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪が揺動板上を公転し、前記駆動輪の自転による回転力を入力軸に伝動伝達することにより、揺動板を変位させる少量のエネルギー以上の電力を駆動輪の移動による回転エネルギーから得ることができる。本発電装置は、コンパクトな土地に設備を集約して設置でき、二酸化炭素を排出せず、地球にやさしい電力を生成することができる。

請求項２の発明によれば、駆動輪と入力軸とは、連結機構により連動連結されており、連結機構は、駆動輪の回転力を入力軸に伝道伝達する連結軸と、入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の端部にベベルギアを設けるため、構造的にも簡略化することができ、駆動輪による動力を入力軸にロスなく伝達することができる。

請求項３の発明によれば、揺動板には、少なくとも２箇所に伸縮自在の伸縮機構を設けるため、少ない電力で伸縮機構を駆動して、揺動板を垂直方向に変位させることができる。

請求項４の発明によれば、揺動板に垂直方向における揺動板及び駆動輪の荷重を補助するバランサー機構を設けるため、伸縮機構への負荷を軽減し、伸縮機構を少ない電力で駆動して、駆動輪の移動による大出力の電力を得ることができる。

請求項５の発明によれば、前記エネルギー変換装置は、建屋内に複数設けられるため、狭い敷地であっても大出力の電力を得ることができる。

本発明の実施形態に係る発電装置の概略構成を示す説明図である。発電装置の透視斜視図である。発電装置の側面図である。発電装置の動作状態を示す側面図である。発電装置の動力伝達図である。

以下、本発明の一実施形態に係る発電装置について、図面を参照しつつ説明する。

本発明の一実施形態に係る発電装置の概要について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、発電敷設Ａには、発電を行う発電装置１を収納した建屋２を複数設けており、その周囲には、変電施設３や送電用の鉄塔４を設けている。

建屋２には、階層ごとにリング形状の揺動板１１，１２，・・，１２を備え、その１組の揺動板１１，１２同士は同揺動板１１，１２の最外部（外周）において２つの伸縮機構としての油圧シリンダー１３，１３で互いに連動連結されており、しかも各揺動板１１，１２は建屋２の複数の梁部２ａ，２ｂに揺動自在に配設されている。

各揺動板１１，１２の前後方向の両側部には、図２に示すように、円柱形状の支持部１４，１４を連設し、これら支持部１４，１４は、建屋２の梁２ａ，２ｂに設けた軸受部１５，１５に支持されている。また、各揺動板１１，１２の左右方向の両側部には、油圧シリンダー１３，１３を連結する連結板１６，１６が張り出した状態で連設され、各連結板１６には油圧シリンダー１３の伸縮作動に連動し、かつ各揺動板１１，１２のシーソー運動に連動し、上下揺動板１１，１２両端（左右方向）の重さを打ち消し合うための吊り子式のバランサー機構１７のチェーン１８を取付ける取付部１６ａが設けられている。

バランサー機構１７は、図３に示すように、上の揺動板１１の左右の連結板１６，１６と下揺動板１２の左右の連結板１６，１６とをそれぞれチェーン１８，１８で架設し、両チェーン１８，１８はバランサー軸１９に取り付けたスプロケット２０に券回され、バランサー軸１９は建屋２の梁部２ｃに設けた軸受部２１に回動自在に設けられた構成としている。
バランサー機構１７は、左右の油圧シリンダー１３，１３の伸縮作動に連動して、両スプロケット２０，２０に架設した左右のチェーン１８，１８がバランサー軸１９を回動して、油圧シリンダー１３，１３にかかる上下の揺動板１１，１２及び駆動輪３１，３２の垂直方向の荷重を打ち消し合い、限りなく荷重を零に近づけるように機能している。

油圧シリンダー１３は、ピストン１３ａとシリンダー１３ｂとからなり、上下方向にそれぞれ伸縮自在に構成している。油圧シリンダー１３のピストン１３ａ両端は、上下の揺動板１１，１２の連結板１６，１６，１６，１６に連動連結されている。これら連結板１６は、バランサー機構の作用点となる。

また、油圧シリンダー１３には、油圧チューブ（図示しない）が接続されており、油圧チューブを介して油圧ポンプ（図示しない）から油が供給される。したがって、各油圧シリンダー１３は、油圧ポンプを制御する制御部２２により伸縮作動することとなる。

各揺動板１１，１２は、各油圧シリンダー１３の伸縮運動により揺動自在、正面視において、いわゆるシーソー運動するように構成されている。これら揺動板１１，１２は、各駆動輪３１，３２の公転の位置（タイミング）に合わせて上下し、揺動板１１，１２が駆動輪３１，３２に対して常に下り坂となるようにシーソー運動を行う。

また、各揺動板１１，１２上には、自転する駆動輪３１，３２がそれぞれ設けられており、両駆動輪３１，３２は、１８０°対角位置に配置され、揺動板１１，１２の中央に立設した自転入力軸３３に連結機構３４を介して連動連結されている。

この連結機構３４は、図２及び図５に示すように、同連結機構３４の自転入力軸３３の外装に設けた駆動輪の公転力を伝導伝達する公転入力軸３５に連動連結されている。尚、図２中のＲは、連結軸の先端に配設したフライホイールである。このフライホイールＲは慣性と重力モーメントを高めるように機能する。

連結機構３４は、駆動輪３１，３２の自転公転力を伝達するためのギヤーボックス３６と、駆動輪３１，３２が自転した回転力を自転入力軸３３に伝道伝達する連結軸３７と、連結軸３７の端部に設けたベベルギア３８と、連結軸３７の中途部に軸受ホルダー３９を介して支持する上下支持アーム４０，４０，４１とを備えている。

この軸受ホルダー３９には、連結軸３７の中途を保持する連結軸受部（図示しない）を配設している。さらに、連結軸３７は、上下方向に可動するシーベルジョイント構造４２を備えている。

上記ギヤーボックス３６には、連結軸３７と自転入力軸３３とを連動連結したベベルギア３８を内包しており、連結軸３７を挿通するギヤーボックス３６の挿通口には、軸受部４３を配設している。

ベベルギア３８は、連結軸３７の端部に配設した第一歯車３８ａと、自転入力軸３３の端部の第二歯車３８ｂとからなり、両歯車３８ａ，３８ｂにより連結軸３７に連動連結した駆動輪３１，３２の自転の回転力を自転用入力軸３３に伝導伝達している。

さらに、自転入力軸３３の他端側は、第二ベベルギア４４を介して自転発電機４５に連動連結されており、自転入力軸３３が回転することで駆動輪３１の自転による回転力を両ベベルギア３８，４４を介して自転発電機４５に伝導伝達している。

さらに、ギヤーボックス３６は、自転入力軸３３の外側に設けた筒状の公転入力軸３５に連動連結している。これら駆動輪３１，３２の公転により、公転による回転力は、連結軸３７を軸受部４３を介して連動連結しているギヤーボックス３６が回転し、さらに、ギヤーボックス３６に連結した公転入力軸３５が回転し、複数のベベルギア４６，４８や増速機４７を介して公転発電機４９に伝導伝達する。

かかるエネルギー変換装置１０は、上述した構成部により構成される。

各エネルギー変換装置１０は、１組の揺動板１１，１２とその揺動板１１，１２上を自転・公転する駆動輪３１，３２と、駆動輪３１，３２の自転・公転力を伝導伝達する連結機構３４と、連結機構のギヤーボックス３６と自転入力軸３３と公転入力軸３５等から構成されており、各エネルギー変換装置１０は建屋２内に複数設けられ、自転発電機４５や公転発電機４９に接続されている。

エネルギー変換装置１０は、揺動板１１，１２が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪３１，３２が揺動板１１，１２上を公転し、駆動輪３１，３２の自転による回転力を自転入力軸３３に伝動伝達すると共に駆動輪３１，３２の公転による回転力を公転入力軸３５に伝導伝達することにより、これらエネルギーを自転発電機４５と公転発電機４９で電力に変換している。これら発電機４５，４９は、発電した電力を変電施設３に送り、変圧したのち送電用の鉄塔４により、市街地の工場や商業施設や一般家庭へ送電することなる。

かかる発電装置１は、建屋２に設けられ、エネルギー変換装置１０や自転発電機４５や公転発電機４９、さらに、油圧ポンプや自転発電機４５や公転発電機４９を制御するための制御部２２から構成されている。

次にエネルギー変換装置１０の作動手順について説明する。

図４に示すように、上の揺動板１１上の駆動輪３１の位置を基準角度０°とした場合、下の揺動板１２上の駆動輪３２の位置は、角度１８０°となるように設定している。

さらに、各揺動板１１，１２は、建屋２の梁２ａ，２ｂに前後方向に設けた支持部１４，１４，１５，１５で揺動自在に支持しつつ、また、揺動板１１，１２は、左右方向に設けた連結板１６，１６，１６，１６を吊り子式のバランサー機構１７で架設している。このバランサー機構１７により、揺動板１１，１２は垂直方向に変位する際の作動力が補助されることなる。

上の揺動板１１は、油圧シリンダー１３とバランサー機構１７により低い位置から高い位置に変位することにより、この揺動板１１上の駆動輪３１は、揺動板１１の左側方向の高い位置から右側方向の低い位置に向って、自転しながら移動する。

一方、下の揺動板１２は、油圧シリンダー１３とバランサー機構１７により低い位置から高い位置に変位することにより、この揺動板１２上の駆動輪３２は、揺動板１２の右側方向の高い位置から左側方向の低い位置に向って、自転しながら移動する。

上記駆動輪３１，３２が自転しながら公転移動することにより、駆動輪３１，３２に連動連結した連結軸３７，３７が回転し、ギヤーボックス３６，３６内のベベルギア３８，３８を介して自転入力軸３３を回転することで自転発電機４５を駆動すると共に、駆動輪３１，３２が公転することでギヤーボックス３６，３６を回転し、次いで公転入力軸３５を回転することで公転発電機４９を駆動することとなる。

このように油圧シリンダー１３，１３を伸縮作動することで、１組の揺動板１１，１２が上下方向に移動し、これら揺動板１１，１２上の駆動輪３１，３２が自転しながら公転することにより、油圧シリンダー１３，１３を駆動するためのエネルギー以上の電力を自転発電機４５と公転発電機４９とから得ることができる。

尚、伸縮機構として、本実施例において油圧シリンダー１３を用いて説明したが、この油圧シリンダー１３の代わりにスクリュージャッキモーターを用いるようにしてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはいうまでもない。

Ａ発電敷設
Ｒフライホイール
１発電装置
２建屋
３変電施設
４鉄塔
１０エネルギー変換装置
１１，１２揺動板
１３油圧シリンダー
１４支持部
１５軸受部
１６連結板
１７バランサー機構
１８チェーン
１９バランサー軸
２０スプロケット
２１軸受部
２２制御部
３１，３２駆動輪
３３自転入力軸
３４連結機構
３５公転入力軸
３６ギヤーボックス
３７連結軸
３８ベベルギア
３９軸受ホルダー
４０上支持アーム
４１下支持アーム
４２シーベルジョイント構造
４３軸受部
４４第二ベベルギア
４５自転発電機
４６ベベルギア
４７増速機
４８ベベルギア
４９公転発電機

請求項１に係る発明は、上下揺動自在とした１組の揺動板と、各揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、各揺動板の左右方向の両側部には、連結板が張り出した状態でそれぞれ連設され、１組の揺動板同士は一の揺動板の左右の連結板と他の揺動板の左右の連結板とを伸縮作動する伸縮機構でそれぞれ連動連結され、各揺動板の前後方向の両側部には、円柱形状の支持部をそれぞれ連設し、各支持部は、建屋の梁に設けた各軸受部に支持され、１組の揺動板には、垂直方向における揺動板及び駆動輪の荷重を補助するバランサー機構を設け、バランサー機構は、一の揺動板の左右の連結板と他の揺動板の左右の連結板とをそれぞれチェーンで架設し、両チェーンはバランサー軸に取り付けたスプロケットに券回され、バランサー軸は建屋の梁部に設けた軸受部に回動自在に設けられた構成とし、駆動輪は、連結機構を介して駆動輪の自転力を伝動伝達する自転入力軸と駆動輪の公転力を伝動伝達する公転入力軸とに連動連結され、連結機構は、駆動輪の自転公転力を伝達するためのギヤーボックスと、駆動輪の回転力を自転入力軸に伝動伝達する連結軸と、公転入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の入力軸側に位置する端部にベベルギアとを備え、自転入力軸の他端側は、第二ベベルギアを介して自転発電機に連動連結され、公転入力軸は、複数のベベルギアや増幅機を介して公転発電機に連動連結され、エネルギー変換装置は、揺動板が伸縮機構の伸縮作動により所定の間隔で上下方向に移動することにより、駆動輪が揺動板上を自公転し、前記駆動輪の自転力を自転入力軸、第二ベベルギア、自転発電機の順に伝動伝達するとともに駆動輪の公転力をギヤーボックス、公転入力軸、複数のベベルギア、増幅機、公転発電機の順に伝動伝達することにより、エネルギー変換し、エネルギー変換装置は、建屋内に複数設けられることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、上下揺動自在とした１組の揺動板と、各揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、各揺動板の左右方向の両側部には、連結板が張り出した状態でそれぞれ連設され、１組の揺動板同士は一の揺動板の左右の連結板と他の揺動板の左右の連結板とを伸縮作動する伸縮機構でそれぞれ連動連結され、各揺動板の前後方向の両側部には、円柱形状の支持部をそれぞれ連設し、各支持部は、建屋の梁に設けた各軸受部に支持され、１組の揺動板には、垂直方向における揺動板及び駆動輪の荷重を補助するバランサー機構を設け、バランサー機構は、一の揺動板の左右の連結板と他の揺動板の左右の連結板とをそれぞれチェーンで架設し、両チェーンはバランサー軸に取り付けたスプロケットに券回され、バランサー軸は建屋の梁部に設けた軸受部に回動自在に設けられた構成とし、駆動輪は、連結機構を介して駆動輪の自転力を伝動伝達する自転入力軸と駆動輪の公転力を伝導伝達する公転入力軸とに連動連結され、連結機構は、駆動輪の自転公転力を伝達するためのギヤーボックスと、駆動輪の回転力を自転入力軸に伝動伝達する連結軸と、公転入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の入力軸側に位置する端部にベベルギアとを備え、自転入力軸の他端側は、第二ベベルギアを介して自転発電機に連動連結され、公転入力軸は、複数のベベルギアや増幅機を介して公転発電機に連動連結され、エネルギー変換装置は、揺動板が伸縮機構の伸縮作動により所定の間隔で上下方向に移動することにより、駆動輪が揺動板上を自公転し、前記駆動輪の自転力を自転入力軸、第二ベベルギア、自転発電機の順に伝動伝達するとともに駆動輪の公転力をギヤーボックス、公転入力軸、複数のベベルギア、増幅機、公転発電機の順に伝動伝達することにより、揺動板を変位させることで駆動輪の移動による回転エネルギーから電力を得ることができる。本発電装置は、コンパクトな土地に設備を集約して設置でき、二酸化炭素を排出せず、地球にやさしい電力を生成することができる。

また、駆動輪と自転入力軸とは、連結機構により連動連結されており、連結機構は、駆動輪の自転公転力を伝達するためのギヤーボックスと、駆動輪の回転力を自転入力軸に伝動伝達する連結軸と、公転入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の入力軸側に位置する端部にベベルギアを設けるため、構造的にも簡略化することができ、駆動輪による動力を自転入力軸にロスなく伝達することができる。

また、揺動板には、伸縮自在の伸縮機構を設けるため、少ない電力で伸縮機構を駆動して、揺動板を垂直方向に変位させることができる。

また、バランサー機構を設けるため、伸縮機構への負荷を軽減し、伸縮機構を少ない電力で駆動して、駆動輪の移動による電力を得ることができる。

また、エネルギー変換装置は、建屋内に複数設けられるため、狭い敷地であっても大出力の電力を得ることができる。

この連結機構３４は、図２及び図５に示すように、同連結機構３４の自転入力軸３３の外装に設けた駆動輪の公転力を伝動伝達する公転入力軸３５に連動連結されている。尚、図２中のＲは、連結軸の先端に配設したフライホイールである。このフライホイールＲは慣性と重力モーメントを高めるように機能する。

ベベルギア３８は、連結軸３７の端部に配設した第一歯車３８ａと、自転入力軸３３の端部の第二歯車３８ｂとからなり、両歯車３８ａ，３８ｂにより連結軸３７に連動連結した駆動輪３１，３２の自転の回転力を自転用入力軸３３に伝動伝達している。

さらに、自転入力軸３３の他端側は、第二ベベルギア４４を介して自転発電機４５に連動連結されており、自転入力軸３３が回転することで駆動輪３１の自転による回転力を両ベベルギア３８，４４を介して自転発電機４５に伝動伝達している。

さらに、ギヤーボックス３６は、自転入力軸３３の外側に設けた筒状の公転入力軸３５
に連動連結している。これら駆動輪３１，３２の公転により、公転による回転力は、連結
軸３７を軸受部４３を介して連動連結しているギヤーボックス３６が回転し、さらに、ギ
ヤーボックス３６に連結した公転入力軸３５が回転し、複数のベベルギア４６，４８や増
速機４７を介して公転発電機４９に伝動伝達する。

各エネルギー変換装置１０は、１組の揺動板１１，１２とその揺動板１１，１２上を自転・公転する駆動輪３１，３２と、駆動輪３１，３２の自転・公転力を伝動伝達する連結機構３４と、連結機構のギヤーボックス３６と自転入力軸３３と公転入力軸３５等から構成されており、各エネルギー変換装置１０は建屋２内に複数設けられ、自転発電機４５や公転発電機４９に接続されている。

エネルギー変換装置１０は、揺動板１１，１２が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪３１，３２が揺動板１１，１２上を公転し、駆動輪３１，３２の自転による回転力を自転入力軸３３に伝動伝達すると共に駆動輪３１，３２の公転による回転力を公転入力軸３５に伝動伝達することにより、これらエネルギーを自転発電機４５と公転発電機４９で電力に変換している。これら発電機４５，４９は、発電した電力を変電施設３に送り、変圧したのち送電用の鉄塔４により、市街地の工場や商業施設や一般家庭へ送電することなる。

Claims

上下揺動自在とした揺動板と、揺動板上を摺動回転しながら公転する駆動輪と、駆動輪の回転力により自転すると共に駆動輪の回転力を伝達して発電機を駆動する入力軸とを有するエネルギー変換装置であって、エネルギー変換装置は、前記揺動板が所定の間隔で上下に揺動することによる傾斜転動により、駆動輪が揺動板上を公転し、前記駆動輪の自転による回転力を入力軸に伝動伝達することにより、エネルギー変換することを特徴とする発電装置。
駆動輪と入力軸とは、連結機構により連動連結されており、連結機構は、駆動輪の回転力を入力軸に伝道伝達する連結軸と、入力軸に連結軸を支持する支持アームと、前記連結軸の端部にベベルギアを設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
揺動板には、少なくとも２箇所に伸縮自在の伸縮機構を設ける
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電装置。
揺動板には、垂直方向における揺動板及び駆動輪の荷重を補助するバランサー機構を設ける
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発電装置。
前記エネルギー変換装置は、建屋内に複数設けられる
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発電装置。