JP2013204817A - 動力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】不規則に変化する往復直線運動を有効利用可能な運動に変換するよう、一方向の回転運動に変換するための運動変換機構を提供する
【解決手段】駆動スプロケット30がトルク伝達棒21を介して外部装置と連結し回転自在に固定されている状態で、動力変換装置ベースフレーム1を下へ移動すると、回転機構36の無端環状チェーンはラチェットギア付スプロケット35の働きにより回転せずに、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。さらに、動力変換装置ベースフレーム1を上へ移動すると、回転機構33のチェーンはラチェットギア付スプロケット31の働きにより回転せずに、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。
このように、運動変換装置ベースフレーム1に往復運動する物体からの力が加わると駆動スプロケット30は常に一定方向に回転する。
【選択図】図2
【解決手段】駆動スプロケット30がトルク伝達棒21を介して外部装置と連結し回転自在に固定されている状態で、動力変換装置ベースフレーム1を下へ移動すると、回転機構36の無端環状チェーンはラチェットギア付スプロケット35の働きにより回転せずに、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。さらに、動力変換装置ベースフレーム1を上へ移動すると、回転機構33のチェーンはラチェットギア付スプロケット31の働きにより回転せずに、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。
このように、運動変換装置ベースフレーム1に往復運動する物体からの力が加わると駆動スプロケット30は常に一定方向に回転する。
【選択図】図2
Description
本発明は、往復直線運動を一定方向の回転運動に変換する運動変換機構に関する。
往復直線運動を回転運動に変換する運動変換機構として、例えば波エネルギーからの発電を目的とし、海面上に浮かべた物体(浮体)の水位変動による上下変動を、ラックおよびピニオンを用いて回転運動に変換する変換装置が示されている。しかしながら、この変換装置によって得られる回転運動は、水位変動による物体(浮体)の上下運動に対応して、交互に回転方向が変わるものとなってしまい、発電等に用いる場合には不便であるという問題があった。(例えば、特許文献1参照。)
また、海面上に浮かべた物体(浮体)とカウンタウェイトをワイヤで結び、海面上の物体(浮体)の上下動をワイヤの往復直線運動に変換し駆動プーリーを回転させることで往復直線運動を回転運動に変換し、駆動プーリーの出力軸にラチェット機構を設け正回転のみを発電機へ伝達し逆回転を回転させない方法が知られている。(例えば、特許文献2参照。)
しかしながら以上の方法では往復直線運動の一定方向のエネルギーだけが回転運動に変換され発電に利用されるが、反対方向のエネルギーは回転運動に変換されないため発電能力が低くなるという問題点を有する。
特開昭61−226572公報 特開2008−180086公報
しかしながら以上の方法では往復直線運動の一定方向のエネルギーだけが回転運動に変換され発電に利用されるが、反対方向のエネルギーは回転運動に変換されないため発電能力が低くなるという問題点を有する。
海面上に浮かべた物体(浮体)の上下動は、干満差や海流、気候変動などの影響を受け、ストローク長、速度、周期が不規則に変化する往復直線運動である。
本発明の目的は、不規則に変化する往復直線運動を有効利用可能な運動に変換するよう、一方向の回転運動に変換するための運動変換機構を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明における第1の発明では、ベースフレーム1上に回転自在に支持されたラチェットギア付スプロケット31と、回転自在に支持されたスプロケット32を設け、それらの両スプロケット31,32間に掛け渡された無端環状チェーン114で構成された回転機構33と、前記回転機構33と同じ構成の回転機構34を並置し、前記回転機構32の前記ラチェットギア付スプロケット31と、前記スプロケット32の歯先円の共通外接線A−BとC−Dと、前記回転機構33のラチェットギア付スプロケット35とスプロケット36の歯先円の共通外接線E−FとG−Hのうち、隣り合うC−DとE−Fが平行となるように設置した。さらに、前記回転機構33の前記チェーン114と前記回転機構34の無端環状チェーン115との間に駆動スプロケット30をチェーン114とチェーン115とそれぞれ両方に係合する構成とした。
本発明における第2の発明では、前記回転機構33と前記回転機構34はそれぞれ少なくとも1つに無端環状チェーンと係合するラチェット機構を有するスプロケットがあり、前記回転機構33と前記回転機構34の無端環状チェーン114と115は同一方向へ回転し、反対方向への回転はラチェット機構により停止する構成とした。
前記駆動スプロケット30が回転自在に外部へ固定され、ベースフレーム1に往復運動する物体からの力が加わると、前記回転機構33と前記回転機構34の無端環状チェーン114と115のいずれか一方のチェーンはラチェット機構の働きにより停止し、前記駆動スプロケット30を常に一定方向に回転させる。前記回転機構33と前記回転機構34を内蔵するベースフレーム1を固定し、前記駆動スプロケット30に往復運動する物体からの力が加わる場合でも同様に、前記駆動スプロケット30は常に一定方向に回転する。
上述のように、本発明によれば、不規則に変化する往復直線運動を有効利用可能な運動に変換するよう、一方向の回転運動に変換することができる。例えば波力発電に用いた場合には浮体の不規則な上下動を一方向の回転運動に変換し高効率に発電することができる。
以下、本発明の態様に係る動力変換装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
本発明の動力変換装置の基本構成図を図1に示す。まず、動力変換装置ベースフレーム1に回転自在に支持されたラチェットギア付スプロケット31と、回転自在に支持されたスプロケット32を設け、それらの両スプロケット間に掛け渡されたチェーン114で構成された回転機構33と、回転機構33と同じ構成の回転機構34が、各スプロッケット31、32、35、36の歯先円の共通外接線の、隣り合うC−DとE−Fが平行になるように配置されている。
さらに、駆動スプロケット30が間隔を空けて平行に設置した回転機構33のチェーン114と回転機構34のチェーン115と係合している。
次に図2において、駆動スプロケット30が一定方向に回転する仕組みを説明する。
動力変換装置のベースフレーム1に配置された前記回転機構33のラチェットギア付スプロケット31と前記回転機構34のラチェットギア付スプロケット35は、回転軸が時計回り方向に回転するときは回転せず、回転軸が反時計回り方向に回転するときに回転する。このため、ラチェットギア付スプロケット31とラチェットギア付スプロケット35と係合するチェーン114とチェーン115は反時計回り方向には回転するが、時計回り方向には回転しない。
回転機構33のチェーン114と回転機構34のチェーン115と係合する駆動スプロケット30はトルク伝達棒21を介して回転トルクを外部装置へ出力する。
駆動スプロケット30がトルク伝達棒21を介して外部装置と連結し回転自在に固定されている状態で、動力変換装置ベースフレーム1を矢印のように下へ移動すると、回転機構34のチェーンはラチェットギア付スプロケット35の働きにより回転せず駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。また、駆動スプロケット30の時計回り方向の回転運動は、回転機構33のラチェットギア付スプロケット31、スプロケット32及びチェーン114を反時計回り方向に回転させる。
さらに、動力変換装置ベースフレーム1を上へ移動すると、回転機構33のチェーンはラチェットギア付スプロケット31の働きにより回転せずに、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。
また、図3のように動力変換装置ベースフレーム1が外部に固定されている状態で、駆動スプロケット30を上下移動すると、駆動スプロケット30は時計回り方向に回転する。
上記説明では、図1〜図3に示したように、動力変換装置ベースフレーム1に配置した前記回転機構33と前記回転機構34はそれぞれ同径のスプロケット2つに無端環状チェーンが掛架された構成であるが、図4に示すように3つ以上のスプロケットに無端環状チェーンを掛架しても良い。また、駆動スプロケット30及び回転機構を構成する全てのスプロケットの径も任意で良く、さらには、ラチェットギア付スプロケットも1つではなく、回転機構を構成するスプロケット2つ以上に設けても構わない。
また、回転機構33と回転機構34の無端環状チェーンの回転方向は同一であれば良いので、上記説明では反時計回り方向への回転であったが、時計回り方向への回転でも構わない。回転機構の無端環状チェーンが時計回り方向に回転する時、駆動スプロケット30は反時計回り方向に回転する。
さらに、ラチェットギア付スプロケット31、34の代わりにラチェットギアを有しないスプロケットを設け、スプロケット32、35の代わりにラチェットギア付スプロケットを設けてもよく、さらには、回転機構33と回転機構34の全てのスプロケットをラチェットギア付スプロケットとしても構わない。
次に、本発明の動力変換装置を用いた可動物体型発電装置の動作について説明する。(図5を参照)
地上部に架台10がアンカーボルトにより地面に固定され、変速機38と発電機4の回転軸が連結し架台10に固設されている。そして、変速機38の回転軸と駆動スプロケット30の回転軸がトルク伝達棒21を介して連結している。
本発明の動力変換装置1は取り付けアーム2と一体となっており、取り付けアーム先端は図示しない連結金具により海面上の船(浮体)12と回転自在に連結している。
この時、船12は、波の影響を受けて不規則に上下動している。船12の上下運動は、取り付けアーム2に伝達され、取り付けアーム2と一体の本発明の動力変換装置ベースフレーム1が上下運動する。
駆動スプロケット30は本発明の動力変換装置1の上下運動を一定方向の回転運動へ変換し、同軸上に連結した変速機38へトルクを出力し発電機4を高速回転して発電を行う。
駆動スプロケット30は本発明の動力変換装置1の上下運動を一定方向の回転運動へ変換し、同軸上に連結した変速機38へトルクを出力し発電機4を高速回転して発電を行う。
以上のように本発明の動力変換装置を用いた可動物体型発電装置では、浮体の不規則な上下動を一方向の回転運動に変換し高効率に発電することができる。
本実施例では、駆動スプロケット30の直径を大きくし歯数を多くすることにより、エネルギー入力源でのトルクに余裕を持たせている。このような構成により、本発明の動力変換装置1からのトルクを入力した後、変速機38を用いて回転速度を上げることにより、効率良く発電を行うことができる。
また、本実施例では、本発明の動力変換装置ベースフレーム1の両側面にガイドレール37が取り付けられている。地上部架台10には車輪の付いたガイドローラー41が取り付けられ前記ガイドレール37と嵌合し、ガイドに沿って動力変換装置ベースフレーム1が上下運動する構成となっている。これにより駆動スプロケット30が、係合するチェーン114とチェーン115から脱輪する虞がない。
さらに、ガイドレール37の上下端にはガイドストッパー39が設けられ、回転機構33と回転機構34のスプロケット31、32、34、35と駆動スプロケット30が往復運動の際、接触しない構成となっている。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施例においては、チェーン114,115を用いたが、その代わりにベルトを用い、スプロケット30,31、32、35、36の代わりにプーリを用いても良い。また、チェーンやベルトの長さは任意で良く往復直線運動の振幅に合わせ、数センチメートルから数十メートルのストローク長にも対応できる。
1 ベースフレーム
2 取り付けアーム
3 支柱
4 発電機
5 バッテリー
6 配線
10 架台
12 船(浮体)
21 トルク伝達棒
29 ラチェットギア
30 駆動スプロケット
31,35 ラチェットギア付スプロケット
33,34 回転機構
32,36 スプロケット
37 ガイドレール
38 変速機
39 ガイドストッパー
40 チェーン調整装置
41 ガイドローラー
114 チェーン
115 チェーン
2 取り付けアーム
3 支柱
4 発電機
5 バッテリー
6 配線
10 架台
12 船(浮体)
21 トルク伝達棒
29 ラチェットギア
30 駆動スプロケット
31,35 ラチェットギア付スプロケット
33,34 回転機構
32,36 スプロケット
37 ガイドレール
38 変速機
39 ガイドストッパー
40 チェーン調整装置
41 ガイドローラー
114 チェーン
115 チェーン
Claims (3)
- ベースフレーム上に、回転自在に支持されたラチェットギア付第1歯車と回転自在に支持された第2歯車を設け、前記第1歯車と前記第2歯車間に掛け渡された無端環状の帯状伝動部材で構成された第1の回転機構と、回転自在に支持されたラチェットギア付第3歯車と回転自在に支持された第4歯車を設け、前記第3歯車と前記第4歯車間に掛け渡された無端環状の帯状伝動部材で構成された第2の回転機構を並置し、前記第1の回転機構の前記第1歯車と、前記第2歯車の歯先円の共通外接線の外側の線分A−Bと内側の線分C−Dと、前記第2の回転機構の前記第3歯車と前記第4歯車の歯先円の共通外接線の内側の線分E−Fと外側の線分G−Hのうち、前記第1の回転機構の共通外接線の線分C−Dと前記第2の回転機構の共通外接線の線分E−Fが平行であることを特徴とする動力変換装置。
- 前記ベースフレーム上に、間隔を空けて並置した前記第1の回転機構と前記第2の回転機構との間に、前記第1の回転機構の無端環状の帯状伝動部材と前記第2の回転機構の無端環状の帯状伝動部材とそれぞれ両方に係合する駆動歯車を配置することを特徴とする請求項1記載の動力変換装置。
- 少なくとも2つ以上の歯車に無端環状の帯状伝動部材が掛架され、その内少なくとも1つにラチェット機構を有する歯車がある前記第1の回転機構と、少なくとも2つ以上の歯車に無端環状の帯状伝動部材が掛架され、その内少なくとも1つにラチェット機構を有する歯車がある前記第2の回転機構とがあり、前記第1の回転機構と前記第2の回転機構は同一方向に回転し、反対方向への回転はラチェット機構の働きにより停止することを特徴とする請求項1及び請求項2記載の動力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012093384A JP2013204817A (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 動力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012093384A JP2013204817A (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 動力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013204817A true JP2013204817A (ja) | 2013-10-07 |
Family
ID=49524109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012093384A Pending JP2013204817A (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 動力変換装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2013204817A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016176344A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | サンエコ株式会社 | 波力発電装置 |
-
2012
- 2012-03-29 JP JP2012093384A patent/JP2013204817A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016176344A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | サンエコ株式会社 | 波力発電装置 |
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