JP6416678B2 - 往復運動を利用する発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、工場に設置されているプレス機などの上下運動を生じさせる機器や左右運動などを生じさせる機器に接続されて、このような往復運動を回転運動に変化させることで、発電を行なう往復運動を利用する発電装置に関する。

近年の化石燃料（石油や天然ガス）の価格高騰や価格変動、環境保護意識の高まりを背景に、化石燃料を用いた火力発電以外の発電装置の普及が求められている。特に、再生可能エネルギーによる発電装置の普及が求められている。再生可能エネルギーによる発電の例として、太陽光発電、水力発電、風力発電、潮力発電、海流発電、波力発電、バイオマス発電、地熱発電などがある。これらは、いずれも自然環境に存在する熱源や動力源を用いて発電機を回すことで、電力を発生させる。

これら再生可能エネルギーを用いた発電は、化石燃料と異なり、有限資源を枯渇させることが無く、バイオマス発電を除けば、燃料の燃焼による二酸化炭素発生も生じない。このため、再生可能エネルギーによる発電装置は、環境への負荷が少なく、近年の環境保護意識の高まりに対応できる。

加えて、火力発電に代わる発電装置として、原子力発電が従来から普及している。しかしながら原発事故や維持コストなどの問題点が明らかになるにつれて、原子力発電に代わる再生可能エネルギーを用いる発電装置が求められている。

このような状況で、わが国においては、国家プロジェクトや様々なプロジェクトによって風力発電装置や太陽光発電装置の設置や普及が進んでいる。風力発電装置は、風の強い山間部に設置されたり、洋上に設置されたりしており、少ないながらも一定の電力を供給するに至っている。しかしながら、風力発電装置は、非常に大掛かりであってコストも高い。加えて、発電後の電力の送電などの難しさもあり、資本力のある企業や電力会社などに、風力発電の参入が限られている現状がある。

太陽光発電は、太陽光発電パネルの普及に伴って、大型太陽光発電システムと家庭用太陽光発電の両面で普及が進んでいる。太陽光発電装置も、再生可能エネルギーである太陽光を用いるだけであるので、環境負荷が少なく、資源枯渇の心配を生じさせない。しかしながら、大型太陽光発電システムを設置するには、大きな資本や技術を必要とするので、普及にはネックが多い。一方、家庭用太陽光発電は、個々の家庭や事業場に普及させやすいが、発電量は小さく、家庭で必要とする電力程度しかまかなえない問題がある。

他の潮力発電や海流発電は、まだ実験段階であったり試作段階であったりして、普及するにはかなりの時間と技術解決を必要とする。

これらのように、太陽光発電、風力発電、潮力発電、海流発電などの再生可能エネルギーを用いる発電装置は、資本力、設備投資、発電量などの問題を有している。このため、再生可能エネルギーを用いる発電装置であって、これら問題の少ない発電装置の導入と普及が求められている。

このような状況において、必ずしも発電された電力が、周囲の地域に供給される必要があるとは限らない。住居や店舗などの一般向けに供給される電力を発電する必要のある発電装置の場合には、（１）一定の発電量、（２）発電量の維持、（３）送電の確保、などの問題を解決する必要がある。住居や店舗などの一般向けであって一定範囲をカバーするための発電装置の場合には、このような（１）〜（３）の問題（要望）を解決する必要がある。

しかしながら、発電を必要とするのは、一般家庭や一般オフィスだけとは限らない。例えば、工場や施設などの単位において、工場や施設などのそれぞれで必要とする電力が発電されることも求められる。特に、近年の化石燃料の値上がり、原子力発電の継続や拡大の困難性から、電力料金は上昇する傾向がある。一般家庭や小規模店舗などにおいては、電力料金の上昇が、家計や経理に占める割合はそこまで大きくない。これに対して、工場や施設などにおいては、製造工程や特定工程により、大きな電力を消費する。

特に、製造工程を有する工場では、非常に大きな電力を消費する。このような工場においては、電力料金の上昇は、製造コストおよび経営にとって非常にシビアである。特に、我が国の工場においては、発展途上国の低賃金や低コストでの製造と伍する必要がある。このような厳しい環境において、電力料金の上昇による電力コストの上昇は、我が国の工場にとっては好ましくない。また、昨今では、電力会社の事情によって、工場が節電要求を受けることもあり、電力コストおよび電力確保の両面で、我が国の工場が電力の使用に不便や困難を受けている状況である。

このような状況で、工場の各々は、自家発電装置を設置するなどの自衛策を講じている。しかしながら、自家発電装置の設置にはコストがかかる。加えて、自家発電の多くは軽油や灯油などの化石燃料を必要とするので、ランニングコストも抑えるのは難しい。当然に、化石燃料を必要とする自家発電装置は、二酸化炭素の排出などの環境負荷の側面を解決できない。

以上のような環境で、多くの電力を消費する工場や施設などにおいて、イニシャルコストおよびランニングコストの両方を抑えつつ、必要な電力の少なくとも一部を自前で用意できる発電装置の必要性が高まっている。例えば、いくつかの技術提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２０１２−２０７６４６号公報 特開２０１３−４８５３６号公報 特開２０１２−６２８８４号公報

特許文献１は、橋梁等の構造物そのものの上下方向の運動を回転運動に変換して発電機を回すのではなく、橋梁等の構造物の振動に共振して大きく運動する錘体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。また錘体の運動エネルギーのうち、上下方向の運動成分のみを被駆動体に伝達してこの被駆動体を上下運動させるので、被駆動体の上下運動を支持する機構に水平方向の運動成分が作用することがなく、摩擦や変形等によって被駆動体の上下方向の運動エネルギーをロスすることがない。被駆動体の上下方向の運動エネルギーを回転運動に変換して増倍した後、ステッピングモータである発電機を回転駆動して発電する発電装置を開示する。

特許文献１は、橋梁等の構造物の振動を、共振として拾うことで運動エネルギーを電気エネルギーに変換する技術を開示している。

しかしながら、特許文献１の発電装置は、橋梁等の大型構造物であるからこそ発生する振動を基礎として発電する。振動の発生源およびこれを共振として拾う装置のいずれであっても大型の装置を必要とする。このような仕組みであれば、当然ながら、工場や施設内部において適用することは困難である。

特許文献２は、発電用コイル８、１２とこれに対向する位置にある永久磁石のいずれかが摺動して発電するリニア発電装置の摺動套４、１４及び中間円筒２０の数を増やして多連化し、コイル８、１２と永久磁石とから成る発電ユニットの数を増加させ、これによって発電機能を強化する。上記の装置へエアーダンパー、又はコイルスプリングを附設して緩衝機能を付加するリニア発電機を開示する。

特許文献２は、このようなリニア発電機を開示するが、この技術も工場や施設において適用することに適しているとは言いがたい。特許文献１と同様に、専用の装置や専用の電力発生源を整備する必要があるからである。

特許文献３は、車両の車輪から伝わる力を受けて往復運動する受圧部と、受圧部の往復運動に起因して生じる力を蓄えるばねと、ばねに蓄えられた弾性力を間欠的に開放する解放機構と、解放機構により解放されたばねの弾性力に起因して回転する回転軸を有する発電機と、を備えていることを特徴とする車両走行を利用する発電装置を開示する。

特許文献３は、車輪による複数回の上下振動をばねに蓄え、そのばねを直線運動に変える。このばねの直線運動の前後移動により回転軸を回転させる。この回転軸は、いわゆるタービンである発電機に接続されて、発電機を回転させることで、特許文献３の発電装置は、発電する。

このように、特許文献３は、車輪の振動などの通常であれば車両走行との目的を果たした後に熱エネルギーとして放出されて失われるエネルギーを、発電機の回転に用いる。この結果、失われていたエネルギーを用いて電力を生じさせることを実現する。

しかしながら、特許文献３は、図１０に示されるように、車輪の振動をばねに蓄える構造、複数回の振動によってばねが一定長まで伸長して直線運動できる構造、ばねの直線運動を複数の嵌合による歯車を複雑に連結して回転させる構造、最終的には、発電機での発電を実現できる回転数を実現する歯車の連結構造によって発電機を回転させる構造、などの複数の要素であって複雑な構成を備えている。

このような複雑な構成であることで、特許文献３に開示される発電装置は、例えば、工場や施設に適用することが困難である問題を有している。また複雑な構成であることで、設置やメンテナンスが大変である問題もある。

また、特許文献３の発電装置は、発電機に十分に高い回転数の回転を与えるために、ばねから複雑な歯車の嵌合を有している。一方で、最初の動力源は、車輪による振動であり、車輪による振動は、状況次第で様々に変化する。このため、発電機を回転させる負荷を有する発電装置では、この複雑な嵌合による組み合わせが、確実にかつ一定以上の回転を生じさせ続けることは難しい。例えば、あるときには回転数が高くなり、別の時には回転数が低くなるなど、回転数が一定範囲に収まりにくい。

複雑に嵌合された歯車は、ばねの直線運動を、発電機の求める回転数以上の回転運動に変化させることについて、物理的には合っているようにも見える。しかしながら、歯車を回転させる直前のばねへの力の蓄え段階でのばらつきにより、回転数が上がりすぎた後で、発電機という負荷により回転数が所望以下に下がってしまうことも頻発する。回転数が所望以下に下がってしまえば、発電は困難となってしまう。

すなわち、特許文献３の発電装置は、発電機に必要となる回転数を、全体的に最小回転数以上に維持することが難しい問題を有していた。すなわち、振動などの往復運動を回転運動に変化させる発電装置では、回転数を上げることのみに注力しており、最小回転数を維持する（言い換えれば、回転数を下げすぎない）ことを考慮していない問題を有していた。これは、直線運動から回転運動に変化させる過程での構造が複雑すぎることにも起因していた。

従来技術は、このように、装置が大掛かりであったり電力発生源を別途設けなければならなかったりする問題を残したままであった。

また、振動などを利用した発電装置では、発電機を回転させる最小回転数を維持できない問題を有していた。直線運動から回転運動に変化させる過程での歯車等の機械的・物理的構造の複雑さによって、回転数を下げないことが難しいことにより、このような問題を有していた。

工場や施設においては、これら工場や施設において既に設置されている機器や設備であって、エネルギー源（電力発生源）として活用されていないものを、活用して電力を生成する発電装置が求められている。その場合には、プレス機などの設備の往復運動を、発電の起因として用いることが考えられるが、上述のように発電機の最小回転数が維持できないと、発電を実現することが難しい。従来技術では、これらの視点が欠けている。

本発明は、工場や施設に既に設置されている設備であって、エネルギー源として活用されていない設備の往復運動を利用する発電装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の往復運動を利用する発電装置は、設備での往復運動による運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる圧力ポンプと、
圧力ポンプが発生する圧力を受けて回転する圧力モーターと、
圧力モーターの回転軸に接続されて、圧力モーターの回転に合せて回転するモーター歯車と、
モーター歯車と第１伝達部で接続され、モーター歯車の回転の伝達により回転する主回転部と、
主回転部の回転を受けて回転する補助回転部と、を備え、
主回転部の主回転軸は、発電機に接続しており、主回転部の回転により主回転軸は、発電機を回転させ、
補助回転部は、主回転部の回転に基づいて回転を開始した後で、自己回転を生じさせる。

本発明の往復運動を利用する発電装置は、プレス機や掘削機など、上下振動をその機能の一部とする設備の振動を利用して、効率的に発電を行なうことができる。これらの設備の振動は、本来は全く活用されていないものであり、活用されていなかった動力が有効活用される。

また、往復運動を利用する発電装置は、振動を機能の一部とする設備の振動を利用して発電するものであり、これら設備は工場や施設に備わっている。すなわち、往復運動を利用する発電装置が発電した電力は、そのまま電力を必要とする工場や施設で使用できる。このため、送電や蓄電などの設備や手間が不要となり、発電に伴う懸念が解消される。

結果として、未活用の動力を活用しつつ発電された電力が、その場でそのまま利用できるようになる。

また、複雑な機械的・物理的構成を必要としないことで、発電機を回転させる回転数が最小数以下に下がることを低減でき、発電状態を維持しやすくできる。

本発明の実施の形態における発電装置のブロック図である。 本発明の実施の形態における設備の一例の写真である。 本発明の実施の形態における圧力ポンプが備える管路の模式図である。

本発明の第１の発明に係る発電装置は、設備での往復運動による運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる圧力ポンプと、
圧力ポンプが発生する圧力を受けて回転する圧力モーターと、
圧力モーターの回転軸に接続されて、圧力モーターの回転に合せて回転するモーター歯車と、
モーター歯車と第１伝達部で接続され、モーター歯車の回転の伝達により回転する主回転部と、
主回転部の回転を受けて回転する補助回転部と、を備え、
主回転部の主回転軸は、発電機に接続しており、主回転部の回転により主回転軸は、発電機を回転させ、
補助回転部は、主回転部の回転に基づいて回転を開始した後で、自己回転を生じさせる。

この構成により、発電装置は、往復運動の運動エネルギーに基づいて、電力を生成できる。加えて、補助回転部の自己回転により、往復運動の運動エネルギーの変化が生じても、安定した主回転部の回転で、安定して電力を生成できる。

本発明の第２の発明に係る発電装置では、第１の発明に加えて、設備は、プレス機、掘削機および圧力付与を行う工作機器のいずれかであり、上下往復運動および左右往復運動の少なくとも一方を生じさせる。

この構成により、発電装置は、所定の目的で往復運動を生じさせる設備の、捨てられていた往復運動の運動エネルギーを利用できる。

本発明の第３の発明に係る発電装置では、第１または第２の発明に加えて、設備および往復運動を利用する発電装置は、設備が設置されている工場もしくは施設内に設置される。

この構成により、発電装置は、生成した電力を、そのまま工場などで使用させることができる。

本発明の第４の発明に係る発電装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、圧力ポンプは、油圧ポンプを含み、油圧ポンプは、設備の往復運動を油圧に変換して、圧力モーターを回転させる。

この構成により、往復運動を回転運動に変換できる。

本発明の第５の発明に係る発電装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、補助回転部は、主回転部と第２伝達手段で接続されることで、主回転部からの回転を受けて回転を開始し、主回転部からの回転により回転を開始した後は、自己回転を開始する。

この構成により、補助回転部は、主回転部からの伝達による回転と独立した自己回転を行える。この自己回転を、主回転部に戻すことで、主回転部の回転を加重、補充できる。

本発明の第６の発明に係る発電装置では、第５の発明に加えて、自己回転の自己回転数は、圧力モーターから伝達される圧力のみで回転する主回転部の主回転の主回転数よりも高い。

この構成により、主回転部の回転は、補助回転部の自己回転により加速される。

本発明の第７の発明に係る発電装置では、第５または第６の発明に加えて、補助回転部は、自己回転を開始すると、第２伝達部を通じて、自己回転により主回転部を加重回転させる。

この構成により、主回転部は、往復運動の運動エネルギーのみによる回転に、補助回転部の回転を加えたより高レベルの回転を行える。結果として、安定してかつ高レベルの発電を行える。

本発明の第８の発明に係る発電装置では、第７の発明に加えて、加重回転は、圧力モーターから伝達される圧力のみで回転する主回転部の主回転数に、更なる回転数を加重する。

この構成により、主回転部の回転数は、往復運動の運動エネルギーのみの場合よりも高くなる。

本発明の第９の発明に係る発電装置では、第８の発明に加えて、主回転部は、主回転および加重回転の少なくとも一方に基づいて、補助回転部を回転させ、補助回転部は、自己回転に基づいて、主回転部を、加重回転により回転させ、主回転部と補助回転部は、相互に相手の回転を維持する。

この構成により、往復運動の運動エネルギーが弱まる場合でも、主回転部は、発電に必要な回転数を維持できる。

本発明の第１０の発明に係る発電装置では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、補助回転部は、フライホイールを含む。

この構成により、補助回転部は、自己回転を生じさせて、主回転部から伝わる回転数以上の自己回転を行える。

本発明の第１１の発明に係る発電装置では、第９または第１０の発明に加えて、主回転部は、主回転および加重回転により、主回転軸を通じて、発電機を回転させる。

この構成により、発電装置は、安定的かつ高レベルで、電力を生成できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態）

（全体概要）
まず、本発明の往復運動を利用する発電装置（以下、必要に応じて「発電装置」と略す）の全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態における発電装置のブロック図である。発電装置１に加えて、往復運動を生じさせる設備の一部としてシリンダー２００を、図１は示している。

発電装置１は、圧力ポンプ２、圧力モーター３、モーター歯車４、第1伝達手段５、主回転部６、補助回転部８を備える。図１では、これらの要素に加えて、往復運動を生じさせるシリンダー２００、回転によって電力を生成するタービン１００が示されている。発電装置１は、最終的に、このタービン１００を回転させることで、電力を生成する。発電装置１は、タービン１００を回転させる回転力を効率的に生じさせる。このとき、回転を生み出す原動力は、シリンダー２００のような往復運動を生じさせる設備である。

圧力ポンプ２は、往復運動を生じさせるシリンダー２００での往復運動の運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる。例えば、シリンダー２００と、圧力ポンプ２とは、パイプでつながっている。このパイプの中にはオイルなどの液体が封入されている。シリンダー２００が往復運動することにより、この液体がパイプの中で移動して運動エネルギーを生じさせる。圧力ポンプ２は、この運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる。すなわち、圧力ポンプ２は、液体移動により油圧などの圧力を生じさせる。

圧力モーター３は、圧力ポンプ２からの圧力を受ける。圧力ポンプ２は、往復運動を行うシリンダー２００の運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる。圧力ポンプ２は、この生じさせた圧力を圧力モーター３に伝達する。圧力モーター３は、この伝達された圧力に基づき、回転する。いわゆるモーターとしての回転を行う。

圧力モーター３は、回転軸３１を有している。圧力モーター３が回転することで、この回転軸３１も当然に回転する。モーター歯車４は、この回転軸３１に接続されている。この接続により、回転軸３１の回転に合せてモーター歯車４も回転する。すなわち、モーター歯車４は、圧力モーター３の回転に合せて回転する。

主回転部６は、第１伝達部５で、モーター歯車４と接続される。第１伝達手段５は、例えば、伝達ベルトである。伝達ベルトのような第１伝達手段５により、モーター歯車４と主回転部６とを接続する。更に、この第１伝達手段５は、モーター歯車４の回転を、主回転部６に伝達する。第１伝達部５により、圧力モーター３の回転が、主回転部６に最終的に伝達される。

主回転部６は、その回転軸である主回転軸６１を備える。主回転軸６１は、主回転部６の回転軸に設けられ、主回転部６の回転に応じて回転する。この主回転軸６１は、発電機１００に接続している。発電機１００はいわゆるタービンなどの構造を有し、主回転軸６１によりローターが回転して電力を生成する。

すなわち、発電装置１は、基本的にこの主回転部６の回転によって回転する主回転軸６１により、発電機１００で電力を生成する。この主回転部６の回転の元は、シリンダー２００の往復運動である。すなわち、発電装置１は、シリンダー２００のように設備の往復運動である。この往復運動を主回転部６の回転に変換して、発電機１００で必要となる回転を生じさせて、電力を生成する。

また、補助回転部８は、主回転部６の回転を受けて回転する。主回転部６は、発電機１００への主回転軸６１だけでなく、補助回転部８への主回転軸６１も有する。この補助回転部８への主回転軸６１は、第２伝達手段７に接続している。このため、主回転軸６１は、第２伝達手段７も回転させる。この第２伝達手段７の回転により、補助回転部８が回転する。

補助回転部８は、第２伝達手段７と接続する第２回転部８１と、この第２回転部８１の回転軸と接続されるフライホイール８２とを有する。この連結構成により、主回転部６の回転が、フライホイール８２に伝わる。

フライホイール８２は、その特性上、主回転部６からの回転が伝わって回転を始めると、自己回転を生じさせる。すなわち、フライホイール８２は、主回転部６、主回転軸６１、第２伝達手段７および第２回転部８１と伝わる回転で、回転をさせられた後で、自己回転を開始する。

この自己回転は、自己回転力が途切れるまで続く。この自己回転力が途切れるまでは、主回転部６の回転が弱まるタイミングも含む。この主回転部６の回転が弱まるタイミングにおいても、フライホイール８２は自己回転を継続する。フライホイール８２が自己回転を継続すれば、これを含む補助回転部８は、自己回転を継続する。

補助回転部８が自己回転を継続すると、第２伝達部７を通じて、補助回転部８の自己回転が主回転軸６１に伝わる。主回転軸６１に伝達された補助回転部８の自己回転は、主回転軸６１を回転させることで主回転部６を回転させる。主回転部６は、シリンダー２００の往復運動に基づいて回転している。しかしこの回転は不足していたり低下したりする可能性がある。補助回転部８は、フライホイール８２の自己回転を、主回転部６に付与できる。

すなわち、補助回転部８は、主回転部６の回転を受けてその回転の伝達力以上の自己回転を生じさせて、この自己回転を主回転部６に戻すことができる。結果として、補助回転部８は、主回転部６の回転を補助できる。この主回転部６の回転の補助により、シリンダー２００の往復運動だけで得られる運動エネルギー以上の回転（回転数、回転による力、回転時間）を、主回転部６は実現できる。

この結果、主回転部６がより高いレベルでの回転を行って、発電機１００を確実かつ高レベルで動作させることができる。最終的には、シリンダー２００での往復運動の運動エネルギーから得られる以上のエネルギーでの発電機１００での発電を得ることができる。

以上のように、実施の形態における発電装置１は、シリンダー２００のような設備の往復運動を回転運動に変化させて電力を生成できる。シリンダー２００は、工場のプレス機や掘削機などの所定用途に用いられる設備に含まれる。これらの設備は、所定用途に用いるために往復運動を生じさせる。この所定用途のための往復運動での運動エネルギーは、所定用途以外においては捨てられていた運動エネルギーであった。

実施の形態の発電装置１は、この捨てられていた運動エネルギーを利用して、電力を生成できる。加えて、補助回転部８の自己回転を主回転部６に戻すことで、主回転部６は、往復運動の運動エネルギー以上のエネルギーで回転できる。この補助回転部８の自己回転は、主回転部６の回転によって生じており、補助回転部８の自己回転が、主回転部６の回転を増加させることができる。この結果、主回転部６は、往復運動の運動エネルギー以上のエネルギーで回転して、最終的に電力を生成できる。

すなわち、実施の形態における発電装置１は、捨てられていた設備の往復運動の運動エネルギーを利用すると共に、この運動エネルギー以上の回転で、電力を生成できる。

次に、各部の詳細について説明する。

（設備）
図１におけるシリンダー２００は、往復運動を生じさせる設備の一部である。この設備は、例えば工場や作業場で使用されるプレス機、掘削機および圧力付与を行う工作機械のいずれかである。これらの設備は、上下往復運動および左右往復運動の少なくとも一方を生じさせる。

図２は、本発明の実施の形態における設備の一例の写真である。図２は、設備の一例としてプレス機３００を示している。

例えば、プレス機３００は、厚みのある板材や角材の厚みを薄くするための圧力を付与する。圧力付与によって、これら板材や角材の厚みが薄くなる。このように、部材の厚みを薄くする場合にプレス機３００が用いられる場合には、部材に対して何度も圧力が付与される。

この圧力の付与のために、プレス機３００は、部材に実際に圧力を付与する押し当て器具３０１を有しており、この押し当て器具３０１が上下に動くことで、押し当て器具３０１の下方に設置されている部材に、押し当て器具３０１が衝突することで、部材に圧力が直接的に付与されて、部材を薄くできる。この場合には、押し当て器具３０１が上下に往復運動して、部材に衝突を繰り返しつつ部材に圧力を付与する。

あるいは、プレス機３００は、板材の形状を加工するのに用いられることもある。例えば、板材に押し当て器具３０１が押し当てられることで、板材が所定の形状に折り曲げられる。この場合にも、押し当て器具３０１が上下に往復運動して、プレス機３００は、板材に圧力を付与する。

さらには、プレス機３００は、部材の表面処理を行うために、部材に圧力を付与することもある。部材表面に適当な圧力が付与されることで、凸凹を有する部材の表面を平滑化処理することもできる。この場合にも、プレス機３００は、押し当て器具３０１を上下に往復運動させる。

プレス機３００は、図２の写真に示されるものだけでなく、様々な種類のものがある。例えば、加工の種類、必要な圧力度合いなどによって、その種類は様々になる。

また、多くの工場では、上述のような厚みを薄める加工、折り曲げ加工、表面処理加工などを始めとした圧力を付与することによる工程を様々に必要とする。このため、多くの工場では、プレス機３００を備えている。あるいは、プレス機
３００だけでなく、掘削機、圧力付与を行う工作機器などが、様々な工場には設置されている。

これらのプレス機３００、掘削機、工作機器などは、図２に示されるように上下運動を行う部分を有している。この上下運動は、強い圧力を種々の部材に付与するために、非常に強い圧力をもって運動する。すなわち、プレス機３００などの有する上下運動は、高い運動エネルギーを有している。

この押し当て器具３０１は、図１のシリンダー２００を備えていることも多い。このためシリンダー２００で生じる往復運動が、発電装置１の回転運動に変換されて利用される。

発電装置１は、このように工場や施設に設置されている往復運動を生じさせる設備に接続して取り付けられる。すなわち、発電装置１は、これらの設備が設置されている工場や施設に設置される。

ここで、往復運動とは、上下運動、左右運動、上下振動、左右振動などの一つの方向に沿った双方向の運動を行う場合を含み、往復運動の利用とは、往復運動の片道運動のみを利用する場合も含む。要は、往復運動における往路および復路の少なくとも一方の運動（当然に両方の運動も）を、一つの直線運動としてとらえ、この直線運動を回転運動に変換することで、発電の動力源とすることを意味する。このため、運動の周波数によって、振動や運動と厳密に区別される必要は無く、振動や運動などの様々な往復運動を利用する場合を含む。なお、上下運動、左右運動だけでなく、斜め方向の往復運動も含まれる。

（圧力ポンプ）
圧力ポンプ２は、油圧ポンプを含む。油圧ポンプは、設備の往復運動を油圧に変換して、圧力モーター３を回転させる。

圧力ポンプ２は、図３のような管路２１を備える。図３は、本発明の実施の形態における圧力ポンプが備える管路の模式図である。

管路２１であるので、内部空間２２を備えている。この内部空間２２は、気体および液体の少なくとも一方を充填している。一例として、内部空間２２は、図３に示されるように液体２３を充填している。液体２３は、油、水、特殊液体など、内部空間２２での移動によって圧力を伝達できる機能を有するものであればなんでもよい。圧力ポンプ２が油圧ポンプである場合には、液体２３は、油であればよい。

シリンダー２００の圧力が管路２１に伝わると、内部空間２２の液体２３は、矢印Ｂの方向に移動する。この矢印Ｂの方向への移動によって、液体２３は、管路２１全体において矢印Ａの方向へ移動する。

この矢印Ａの移動は、シリンダー２００の往復運動を圧力モーター３へ圧力を伝える。圧力ポンプ２は、この液体２３の移動により圧力を圧力モーター３へ伝達できる。

なお、管路２１の内部空間２２に基体が充填されている場合には、基体による気圧が、圧力モーター３に伝達される。

（圧力モーター３）
圧力モーター３は、油圧ポンプなどを含む圧力ポンプ２の圧力を受けて回転する。圧力を動力としてローターを回転させる構成を有していれば、圧力モーター３としての動作を行うことができる。圧力モーター３は、その回転を、主回転部６に伝達する。

（主回転部）
主回転部６は、第１伝達部５からの伝達により、圧力モーター３の回転を受けて回転する。主回転部６は、主回転軸６１により発電機１００に直接的に接続される。この接続により、主回転部６は、発電機１００内部の回転部分を回転させる。この回転により、発電機１００は、電力を生成する。発電機１００は、いわゆるタービンである。タービンである発電機１００は、回転部分が回転することで、電力を生成できる。

主回転部６は、圧力モーター３からの回転による回転に加えて、補助回転部８からの回転により、回転する。この回転を、主回転軸６１を通じて発電機１００に伝達する。発電機１００は、この主回転軸６１の回転により電力を生成する。

主回転部６は、このように、往復運動を元とする圧力モーター３の回転と、補助回転部８の自己回転による回転とを合わせて回転する。この結果、より高レベルでの回転を行える。

（補助回転部）
補助回転部８は、主回転軸６から第２伝達部７により伝達される回転を受けて回転を開始する。補助回転部８が備えるフライホイール８２は、第２伝達部７から伝達される回転を受けて回転を開始すると、この第２伝達部７から伝わる回転に基づいて、自己回転を開始する。この自己回転は、第２伝達部７から伝わる回転数よりも高い回転数を有する。すなわち、フライホイール８２（補助回転部８）の自己回転の自己回転数は、圧力モーター３から伝達される圧力のみで回転する主回転部６の主回転数よりも高い。

補助回転部８は、フライホイール８２を有することで、圧力モーター３から伝達される圧力のみで回転する主回転部６の主回転数よりも高い自己回転を生じさせる。

この自己回転は、第２伝達部７を通じて、主回転部６に戻される。第２伝達部７は、主回転部６と補助回転部８を接続している。この接続は、主回転部６の主回転を補助回転部８に伝達する方向と、補助回転部８の自己回転を主回転部６に伝達する方向の両方を有する。

後者によって、補助回転部８は、フライホイール８２によって生じた主回転数よりも高い回転数の自己回転を、主回転部６に戻すことができる。

この結果、補助回転部８は、自己回転を第２伝達部７を通じて主回転部６に伝達し、主回転部６を加重回転させる。この加重回転とは、主回転部６が、圧力モーター３から伝達される回転数以上の回転を行える状態である。すなわち、加重回転は、圧力モーター３からの伝達のみで回転する主回転部６の主回転数に、更なる回転数を加重する。

この加重回転により、主回転部６は、圧力モーター３から伝達される回転数よりも高い回転数で回転し、より効果的な発電を実現できる。特に、圧力モーター３から伝達されることで主回転部６が回転する場合には、シリンダー２００の往復運動の運動量の変化で、回転数が減少してしまう可能性がある。

主回転部６の回転数が、所定数以下に減少してしまう場合には、主回転部６による発電機１００での電力の生成が困難となることもある。補助回転部８は、フライホイール８２の自己回転により、シリンダー２００の往復運動の運動量の変化に左右されにくい回転を生じさせることができる。この往復運動の運動量の変化に左右されにくい自己回転を、補助回転部８は、主回転部６に付与できる。

これらの結果、主回転部６は、シリンダー２００（設備の往復運動）の往復運動の運動量の変化に左右されにくい状態で、回転を継続できる。この回転の継続により、主回転部６は、発電機１００への回転の付与を継続できる。結果として、発電機１００は、電力生成を停止しにくく、継続して電力を生成できる。

また、これは主回転部６の回転数だけではなく、回転力や回転トルクなどにとっても同様であり、シリンダー２００の往復運動の運動量の変化による、主回転部６の回転力や回転トルクの所定以下への減少が防止できる。

また、主回転部６は、圧力モーター３からの主回転および補助回転部８からの加重回転の少なくとも一方に基づいて、補助回転部８を回転させる。

補助回転部８は、自己回転に基づいて、主回転部６を加重回転により回転させる。これらが相まって、主回転部６と補助回転部８とは、相互に相手の回転を維持できる。

これらの相互維持も含めて主回転部６は、主回転および加重回転（補助回転部８での自己回転が伝達されることにより加重される回転）によって回転する。この回転は、主回転軸６１を回転させて、発電機１００での電力生成を行わせる。以上により、発電機１００は、継続的かつ十分な能力で電力を生成できる。

（発電機）
発電機１００は、いわゆるタービンなどである。タービンは、公知の技術であり、詳細の説明を省略するが、タービンが備える回転部材が磁界の中で回転することにより、電気を生じさせる。主回転部６は、このタービンの備える回転部材を磁界の中で回転させる。

（電力の利用）
発電装置１は、図２に示されるように、工場などの製造工程で必要となって工場内に設置される往復運動を生じさせる機器の上下往復運動を利用する。このため、往復運動を利用する発電装置１は、工場内に設置されることが容易であり、必然的に工場内や工場に近接して設置される。

結果として、発電装置１は、工場で必要となる種々の電力を生成できる。加えて、生成した電力は、そのまま工場内で使用できる。離隔した場所に送電する必要がないので、送電ロスも少なく、発電場所で生成した電力を使用できる。このため、発電された電力の活用度が非常に高い。

例えば、往復運動を発生させる設備として、プレス機である場合には、発電装置１は、このプレス機の上下往復運動を利用して、電力を発生させる。そしてそのまま発電装置１が発電した電力が、プレス機の電力として供給されてもよい。この場合には、送電ロスも極めて小さく、工場管理の点で、電力コストの管理も見える化しやすくなる。近年の電力コスト上昇において、極めて好適である。

このように、上下往復運動を生じさせる設備の上下往復運動を活用して、設備の設置されている場所で発電し、設備の設置されている場所で消費することで、電力コスト削減や環境負荷の削減を実現できる。

以上、実施の形態における発電装置１は、往復運動を行う設備の捨てられている往復運動の運動エネルギーを用いて、電力を生成できる。加えて、往復運動の運動エネルギーの変化で弱まる場合でも、補助回転部８での自己回転を主回転部６に戻すことで、主回転部６の回転（回転数、回転量、回転トルク等）を維持できる。この主回転部６が、往復運動の運動エネルギーのみでの回転と補助回転部８の自己回転による加重回転とを合わせて回転し、発電機１００を回す。結果として、長時間にわたって、安定して電力を生成できる。

最終的に、発電装置１は、往復運動を電力に変換できる。すなわち、工場や施設などに設置されているプレス機などの設備での往復運動に基づいて、発電装置１は、効率的かつ安定的に、電力を生成できる。

なお、実施の形態で説明された発電装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 発電装置
２ 圧力ポンプ
３ 圧力モーター
４ モーター歯車
５ 第１伝達部
６ 主回転部
６１ 主回転軸
７ 第２伝達部
８ 補助回転部
８１ 第２回転部
８２ フライホイール
１００ 発電機
２００ シリンダー

Claims (11)

1. 設備での往復運動による運動エネルギーを蓄積して圧力を生じさせる圧力ポンプと、
   前記圧力ポンプが発生する圧力を受けて回転する圧力モーターと、
   前記圧力モーターの回転軸に接続されて、前記圧力モーターの回転に合せて回転するモーター歯車と、
   前記モーター歯車と第１伝達部で接続され、前記モーター歯車の回転の伝達により回転する主回転部と、
   前記主回転部の回転を受けて回転する補助回転部と、を備え、
   前記主回転部の主回転軸は、発電機に接続しており、前記主回転部の回転により前記主回転軸は、前記発電機を回転させ、
   前記補助回転部は、前記主回転部の回転に基づいて回転を開始した後で、自己回転を生じさせる、往復運動を利用する発電装置。
2. 前記設備は、プレス機、掘削機および圧力付与を行う工作機器のいずれかであり、上下往復運動および左右往復運動の少なくとも一方を生じさせる、請求項１記載の往復運動を利用する発電装置。
3. 前記設備および前記往復運動を利用する発電装置は、前記設備が設置されている工場もしくは施設内に設置される、請求項１または２記載の往復運動を利用する発電装置。
4. 前記圧力ポンプは、油圧ポンプを含み、
   前記油圧ポンプは、前記設備の往復運動を油圧に変換して、前記圧力モーターを回転させる、請求項１から３のいずれか記載の往復運動を利用する発電装置。
5. 前記補助回転部は、前記主回転部と第２伝達手段で接続されることで、前記主回転部からの回転を受けて回転を開始し、
   前記主回転部からの回転により回転を開始した後は、前記自己回転を開始する、請求項１から４のいずれか記載の往復運動を利用する発電装置。
6. 前記自己回転の自己回転数は、前記圧力モーターから伝達される圧力のみで回転する主回転部の主回転の主回転数よりも高い、請求項５記載の往復運動を利用する発電装置。
7. 前記補助回転部は、前記自己回転を開始すると、前記第２伝達部を通じて、前記自己回転により前記主回転部を加重回転させる、請求項５または６記載の往復運動を利用する発電装置。
8. 前記加重回転は、前記圧力モーターから伝達される圧力のみで回転する主回転部の主回転数に、更なる回転数を加重する、請求項７記載の往復運動を利用する発電装置。
9. 前記主回転部は、前記主回転および前記加重回転の少なくとも一方に基づいて、前記補助回転部を回転させ、
   前記補助回転部は、前記自己回転に基づいて、前記主回転部を、前記加重回転により回転させ、
   前記主回転部と前記補助回転部は、相互に相手の回転を維持する、請求項８記載の往復運動を利用する発電装置。
10. 前記補助回転部は、フライホイールを含む、請求項１から９のいずれか記載の往復運動を利用する発電装置。
11. 前記主回転部は、前記主回転および前記加重回転により、前記主回転軸を通じて、前記発電機を回転させる、請求項９または１０記載の往復運動を利用する発電装置。