JP3113459U

JP3113459U - 流体圧原動機

Info

Publication number: JP3113459U
Application number: JP2005004196U
Authority: JP
Inventors: 孝臣濱
Original assignee: 孝臣濱
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2015-06-08

Abstract

【課題】小型化かつ軽量に構成することが可能であり、また、電子回路よりも消費電力の大きな機器への給電も可能であり、さらに、電力以外の駆動力の提供も可能となる原動機を提供する。
【解決手段】本考案の流体圧原動機１００は、流体の供給・排出態様を切り替える流体給排機構１１１，１１２，１１３と、該流体給排機構１１１，１１２，１１３に接続され、その流体の供給・排出態様に応じて往復動作する流体圧シリンダ１１５と、該流体圧シリンダ１１５により駆動されて振動する振動部材１２１と、該振動部材１２１に対して回転可能に軸支され、前記振動部材１２１の振動によって回転駆動される回転錘１３１と、該回転錘１３１の回転を出力する回転出力軸１４１と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は流体圧原動機に係り、特に、流体圧を受けて回転出力を得ることのできる原動機に関する。

一般に、商用電源を用いることのできない山間地やイベント会場などでは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を用いた発電機、或いは、動力源などを構成する各種の原動機が用いられている（例えば、以下の特許文献１参照）。

また、腕時計や携帯電話などの携帯用電子機器では、人体から受ける振動をエネルギー源として発電する超小型の発電機が知られている（例えば、以下の特許文献２参照）。
実用新案登録第３０６５００７号公報特開２００４−２３９２４４号公報

しかしながら、前述の内燃機関を用いた原動機では、大きな出力を得ることはできるものの、内燃機関やこれに用いる燃料を用意する必要があるので、体積や重量がきわめて大きくなり、持ち運びが困難であるという問題点がある。

一方、携帯用電子機器において用いられる超小型の発電機は、本来的にきわめて消費電力の小さい電子回路等への給電を目的とするものであるため、発電量が小さいことから照明機器やポンプなどへの給電には適さず、また、電力以外の駆動力を提供することができないという問題点がある。

そこで、本考案は上記問題点を解決するものであり、その課題は、小型化かつ軽量に構成することが可能であり、また、電子回路よりも消費電力の大きな機器への給電も可能であり、さらに、電力以外の駆動力の提供も可能となる原動機を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本考案の原動機は、流体の供給・排出態様を切り替える流体給排機構と、該流体給排機構に接続され、その流体の供給・排出態様に応じて往復動作する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダにより駆動されて振動する振動部材と、該振動部材に対して回転可能に軸支され、前記振動部材の振動によって回転駆動される回転錘と、該回転錘の回転を出力する回転出力軸と、を具備することを特徴とする。

本考案において、前記回転錘の回転位置に応じたタイミング信号を出力するタイミング検出器と、前記タイミング信号に応じて前記流体給排機構を制御する制御回路とをさらに具備することが好ましい。

本考案において、前記回転錘の回転軸から前記回転出力軸へ回転を伝達する可撓性の伝動ベルトをさらに具備することが好ましい。

本考案において、前記振動部材の振動により発電を行う発電機をさらに具備することが好ましい。

本考案において、前記振動部材の振動により発電し、前記制御回路に給電する発電機をさらに具備することが好ましい。

本考案によれば、小型かつ軽量に構成することが可能であり、また、電子回路よりも消費電力の大きな機器への給電も可能であり、さらに、電力以外の駆動力の提供も可能となる原動機を実現することができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本考案の実施形態を図示例と共に説明する。図１は、本実施形態の流体圧原動機の全体構成を模式的に示す概略構成正面図、図２は、同流体圧原動機の主要部分の概略構成側面図である。なお、図１及び図２において、後述する支軸１２２、回転出力軸１４１などの軸支構造の一部並びにこれらを支持するフレーム等は適宜に省略してある。

図１に示すように、流体圧原動機１００は、電磁弁等で構成される導入弁１１１及び排出弁１１２を備え、これらの導入弁１１１及び排出弁１１２は接続管１１３を介して流体圧シリンダ１１５に連結されている。導入弁１１１及び排出弁１１２は制御回路１１４によってその開閉状態がそれぞれ制御される。

導入弁１１１に流体（例えば水）が所定圧力で供給されると、制御回路１１４の制御によって導入弁１１１の開放及び排出弁１１２の閉鎖による流体の流体圧シリンダ１１５への供給と、導入弁１１１の閉鎖と排出弁１１２の開放による流体圧シリンダ１１５からの排出とが交互に繰り返され、流体圧シリンダ１１５の駆動ロッド１１５ａは出没（往復）動作を繰り返すようになっている。

なお、流体圧シリンダ１１５の駆動方式は上記態様に限られるものではなく、これと等価な構成を有する種々の流体給排機構を用いることができ、また、流体圧シリンダ１１５の構造との関係でもその駆動方法に応じて種々の流体給排機構を採用できる。例えば、図示例では導入弁１１１及び排出弁１１２を用いているが、これらを単一の三方切替弁で構成してもよく、また、図示例では単動型のシリンダ構造を用いた場合を示すが、複動型のシリンダ構造に対して、ピストンの両側に接続された２つの弁を備えた構成を用いてもよい。

駆動ロッド１１５ａは連結リンク１２３を介して振動部材１２１に接続されている。振動部材１２１は支軸１２２に対して回動可能に軸支されている。図示例の場合、振動部材１２１の上部が支軸１２２によって軸支され、これによって振動部材１２１が支軸１２２を中心に揺動可能な状態となっている。また、図示例の場合、振動部材１２１の下部１２１ａは直線状の案内部材１０２によって図示左右方向に案内されている。また、振動部材１２１は、図示左右両側において基台１０１に対してコイルばね等の弾性部材１２５，１２６を介してそれぞれ接続されている。なお、この基台１０１には上記流体圧シリンダ１１５も支持固定されている。

また、振動部材１２１には連結リンク１５２を介して振動式発電機１５１が接続され、振動部材１２１の振動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換する。振動式発電機１５１は電源１５３に接続され、電源１５３に電気エネルギーを供給するようになっている。電源１５３は制御回路１１４に所定の電源電位を供給する。なお、電源１５３を介することなく、振動式発電機１５１の発電電力を直接制御回路１１４に供給しても構わない。

振動部材１２１には回転錘１３１が回転可能に軸支されている。この回転錘１３１は振動部材１２１の振動（往復動作）に応じて回転する。図示例の場合、回転錘１３１は、板状に構成された振動部材１２１の板面内に嵌合した円盤状に構成され、振動部材１２１に対して回転自在に軸支されている。回転錘１３１は回転軸１３４を中心に回転軸１３４と共に回転可能に構成されている。この回転軸１３４の回転はワンウェイクラッチ１３５を介してプーリ１３６に伝達される。

回転軸１３４には被検出部１３２が接続され、この被検出部１３２にタイミングセンサ（スイッチ）１３３の検出部１３３ａが当接することによって回転錘１３１の回転角度を検出することができるようになっている。例えば、被検出部１３２に回転方向に等間隔の凸部を形成しておき、この凸部を検出部１３３ａが検出することによって回転錘１３１の回転タイミングを知ることができる。もちろん、タイミング検出器として、上記のタイミングセンサ１３３以外でも、公知のエンコーダやレゾルバ等の各種の回転位置検出器などを用いることもできる。タイミングセンサ１３３の出力は上記制御回路１１４に送出され、制御回路１１４はタイミングセンサ１３３の出力に応じて導入弁１１１及び排出弁１１２の駆動タイミングを制御し、これによって、振動部材１２１及び回転錘１３１が所定の周波数で振動するようになっている。

プーリ１３６にはゴム等で形成された可撓性の伝動ベルト１３７が架設され、この伝動ベルト１３７は回転出力軸１４１に接続されたプーリ１４２に架設されている。回転出力軸１４１にはフライホイール１４３が設けられている。回転軸１３４は回転錘１３１の回転と共に回転するが、振動部材１２１の振動によって回転錘１３１と共に振動している。一方、回転出力軸１４１は図示しない軸支構造によってしっかりと軸支されているので、伝動ベルト１３７の可撓性により振動部材１２１に由来する振動を受けず、回転運動のみが回転出力軸１４１に伝達される。

上記構成の流体圧原動機１００では、導入弁１１１に所定圧力の流体（水道で供給される水やコンプレッサなどで供給されるエアなど）を供給すると、制御回路１１４によって流体圧シリンダ１１５が往復動作し、駆動ロッド１１５ａに接続された振動部材１２１が図示左右方向に振動する。このとき、案内部材１０２は、振動部材１２１が支軸１２２を中心に支軸１２２の軸線と直交する平面上を正確に揺動するように案内する。また、弾性部材１２５，１２６は、その弾性係数によって振動部材１２１の振動特性を規定する。

振動部材１２１の揺動に応じて回転錘１３１が回転すると、回転軸１３４の回転は可撓性の伝動ベルト１３７を介して伝達され、回転出力軸１４１が回転する。このとき、可撓性の伝動ベルト１３７は回転軸１３４の振動を吸収するとともに、プーリ１３６及び１４２との滑りによって回転軸１３４の回転速度の変動をも吸収するように作用する。特に、フライホイール１４３を設けることで回転出力軸１４１の慣性が大きくなるため、回転軸１３４の回転速度の変動は伝動ベルト１３７を介した回転伝達系の滑りによって吸収されやすくなり、回転出力軸１４１の回転速度の変動は少なくなる。

本実施形態では、流体圧を用いているので、水道やエア配管などを有する場所では直ちに回転駆動力を得ることができ、また、山間地でも河川の水をそのまま利用したり、或いは、タンク等に入れて高所に配置したりといった態様で、きわめて容易に回転駆動力を得ることができる。さらに、この回転駆動力を小型発電機に供給して実用的な電力を得ることも可能である。また、流体圧シリンダにて往復運動に変換し、この往復運動を機械的束縛のない態様で回転錘の回転運動に変換しているので、流体圧の変化にも容易に対応することができ、しかも、流体圧如何に拘わらず、比較的安定した回転トルクを得ることが可能である。その上、内燃機関などを用いる必要がなく、密閉構造を有するユニットは流体圧シリンダのみであるので、小型化及び軽量化を図ることが容易である。したがって、移動や携帯が容易で、柔軟性に富んだきわめて実用的な原動機を構成することが可能になる。

尚、本考案の流体圧原動機は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記振動部材１２１は支軸１２２を中心に揺動するように構成されているが、振動部材１２１をリニアガイド等の直線案内部材で直線的に往復動作するように設けてもよい。

実施形態の流体圧原動機の全体構造を示す概略正面図。実施形態の流体圧原動機の主要部分を示す概略側面図。

符号の説明

１００…流体圧原動機、１０１…基台、１０２…案内部材、１１１…導入弁、１１２…排出弁、１１３…接続管、１１４…制御回路、１１５…流体圧シリンダ、１２１…振動部材、１２２…支軸、１２３…連結リンク、１２５，１２６…弾性部材、１３１…回転錘、１３２…被検出部、１３３…タイミングセンサ、１３４…回転軸、１３５…ワンウェイクラッチ、１３６…プーリ、１３７…伝動ベルト、１４１…回転出力軸、１４２…プーリ、１４３…フライホイール

Claims

流体の供給・排出態様を切り替える流体給排機構と、該流体給排機構に接続され、その流体の供給・排出態様に応じて往復動作する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダにより駆動されて振動する振動部材と、該振動部材に対して回転可能に軸支され、前記振動部材の振動によって回転駆動される回転錘と、該回転錘の回転を出力する回転出力軸と、を具備することを特徴とする流体圧原動機。
前記回転錘の回転位置に応じたタイミング信号を出力するタイミング検出器と、前記タイミング信号に応じて前記流体給排機構を制御する制御回路とをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の流体圧原動機。
前記回転錘の回転軸から前記回転出力軸へ回転を伝達する可撓性の伝動ベルトをさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧原動機。
前記振動部材の振動により発電を行う発電機をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体圧原動機。
前記振動部材の振動により発電し、前記制御回路に給電する発電機をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の流体圧原動機。