JPH05176501A

JPH05176501A - 往復振動発生機

Info

Publication number: JPH05176501A
Application number: JP35696491A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Furuya; 寛之古屋; Koichi Nakamura; 浩一中村; Toyoji Yamada; 豊治山田; Taiji Suzuki; 泰治鈴木; Sukekazu Toyama; 弐一外山; Hideo Kojima; 秀男小島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Honda Engineering Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; HTK Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、例えばコイル又は磁石を往復振動
させて発電する発電機のような往復振動発生機に関す
る。【構成】シリンダ室１１内のピストン７にシャフト８
を一体的に設け、該ピストン７を挟む左右のシリンダ１
１室内に、加圧ガスを供給する各ガス供給孔１２と、ガ
スを排出する各排出孔１３を連通させる。そしてシャフ
ト８の左右中間部に取付けたバルブカラー１５によっ
て、ピストン７がシリンダ室１１中央近傍に位置する際
に各ガス供給孔１２を閉鎖し、ピストン７がいずれか一
方向側へ移動した際に移動方向側のガス供給孔１２を連
通せしめるとともに、排出孔１３は、ピストン７の移動
に遅れて追随するスライド体１４によって開閉自在とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコイル又は磁石
を往復振動させて発電する発電機のような往復振動発生
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばコイル又は磁石による振動
子を往復動させることによって発電及び電動機能を持た
せるようにした発電電動機関として、特開昭６３―２１
７９６２号のような技術が知られている。この装置は例
えばガスタービン等の回転機に弾み車を連結し、この弾
み車と振動子を連結棒で連結して振動子を往復動させる
ようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような回
転運動を往復運動に変換するような方式は、回転機の熱
エネルギによるロス、弾み車や連結棒のような連結部で
のエネルギロスが生じ、効率がよいものとは言えなかっ
た。そしてかかるエネルギロスという面からは、ピスト
ンエンジン等のレシプロ機関を用いた場合も同様であっ
た。又、弾み車、連結棒等を使用する場合には構造が複
雑化し且つ大型化するといった問題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は加圧流体の圧力によって自動作動する往復
振動発生機を設けた。すなわち、シリンダ室内にピスト
ンを配設し、このピストンの移動方向の両側に延出する
シャフトを一体的に設けるとともに、該ピストンを挟む
左右のシリンダ室内に加圧流体を供給する各加圧流体供
給孔と、該左右のシリンダ室内から流体を排出する各排
出孔を設けた。そして、シャフトの左右或いは左右のシ
リンダ室のいずれかに、ピストンがシリンダ室中央近傍
に位置する際に各加圧流体供給孔を閉鎖し、且つピスト
ンがいずれか一方向側へ移動した際に移動方向側の加圧
流体供給孔を連通せしめる開閉機構を設け、且つ前記排
出孔は、ピストンの移動に遅れて追随する慣性遅れバル
ブによって開閉自在とした。又、かかる往復振動発生機
を発電機として構成した。

【０００５】

【作用】ピストンをいずれか一方側に寄せて移動側の加
圧流体供給孔を連通させ、同部側の排出孔を慣性遅れバ
ルブによって閉じさせる。又この時、反対側のシャフト
によって他方側の加圧流体供給孔を閉じ、又、反対側の
慣性遅れバルブによって同部側の排出孔を開放させれ
ば、ピストンは加圧力によって押され反対側のシリンダ
室に移動する。そしてこの移動ストロークの後半に両方
の慣性遅れバルブを作動させ、それまで閉じていた排出
孔を開放し、開いていた排出孔を閉じさせる。又この
時、加圧流体供給孔もそれまで閉じていた側が開放し、
開放していた側が閉じるため再び前記と同様のサイクル
が繰り返される。すなわち、最初ピストンをいずれか一
方側に移動させるだけで、爾後ピストンは自動的に往復
動する。

【０００６】

【実施例】本発明の往復振動発生機の実施例について添
付した図面に基づき説明する。図１は本発明の往復振動
発生機を振動発電機として構成した１例を示す縦断面
図、図２は同側面図である。

【０００７】図１、図２に示すように、振動発電機１は
スタンドベース２に取付けられるシリンダブロック３
と、このシリンダブロック３の透磁型シリンダスリーブ
４外周に巻回される発電コイル５と、シリンダブロック
３の外周四ヶ所に取付けられた誘磁ブロック６を備え、
シリンダスリーブ４内には永久磁石からなるピストン７
が設けられている。

【０００８】そしてこのピストン７は、往復動方向に沿
って延出するシャフト８の中央部に嵌着され、又前記シ
リンダブロック３には、該シャフト８の摺動を案内する
左右一対のガイド孔１０、１０を設けている。そしてこ
の左右のガイド孔１０、１０は、ピストン７によって分
割される左右のシリンダ室１１、１１内に夫々連通して
いる。

【０００９】又、シリンダブロック３には、前記左右の
各ガイド孔１０、１０に連通する圧力流体供給孔として
の各ガス供給孔１２、１２を設ける一方、シリンダ室１
１、１１内のガスを排出するための各排出孔１３、１３
を設けて、同様に各ガイド孔１０、１０内に連通せしめ
ている。

【００１０】ところでシャフト８の周囲にはガス供給孔
１２の開閉機構を設けるとともに、各排出孔１３、１３
とシャフト８の間には、慣性遅れバルブとしてのスライ
ド体１４を設けているが、シャフト８まわりの構成とス
ライド体１４の細部について、図３をも参照しつつ説明
する。

【００１１】ピストン７から延出するシャフト８の両中
間部には、ガス供給孔１２を開閉する機構として夫々バ
ルブカラー１５、１５を嵌着している。そしてこのバル
ブカラー１５の一方の側面部には回り止め溝１６が設け
られ、この回り止め溝１６には、図２に示すようなシリ
ンダブロック３の外側から差込まれた回り止めねじ２０
の先端を係合せしめて、バルブカラー１５の往復動中の
回転を阻止するようにしている。

【００１２】又、バルブカラー１５の内方側上面には、
内方の一部が切り欠かれた各連通溝１７が設けられてい
る。この連通溝１７はシリンダ室１１とガス供給孔１２
の間を遮断或いは開放するものであり、図１に示すよう
に、ピストン７がシリンダ室１１のほぼ中央部にある時
は、両方のバルブカラー１５、１５が各ガス供給孔１２
を閉鎖し、ピストン７がいずれか一方に移動した際は、
移動した側のバルブカラー１５の連通溝１７によってシ
リンダ室１１とガス供給孔１２が連通することとなる。
又、バルブカラー１５の外端部側の外周部にはシール部
材１８を設けている。

【００１３】又、このバルブカラー１５の下面側は、外
端部のフランジ部１５ａを残して摺動方向に平行に削り
取られており、この削り取られた箇所にスライド体１４
が設けられている。そしてこのスライド体１４の断面形
状は、バルブカラー１５の削り取られた部分の断面形状
に合せて円弧状とされ、両者１５、１４を合せてシリン
ダスリーブ４の内径にほぼ一致せしめるとともに、スラ
イド体１４はバルブカラー１５の下面をピストン移動方
向に沿って遊動状に摺動出来るようにしている。又、図
１に示すように、スライド体１４は前面のピストン７と
後面のフランジ部１５ａとの間でスライドすることとな
るが、この遊動間隔ｓは、排出孔１３とシリンダ室１１
までの距離ｒより短く設定している。

【００１４】又、スライド体１４の下面には連通溝２１
を設けている。この連通溝２１は、排出孔１３とシリン
ダ室１１を連通せしめるものであり、例えば図１に示す
左方のスライド体１４のようにシリンダ室１１から離れ
る方向に移動した際は、排出孔１３とシリンダ室１１間
を遮断し、右方のスライド体１４のようにシリンダ室１
１内に向けて移動した際は、シリンダ室１１と排出孔１
３を連通させるようにしている。

【００１５】尚、以上のようなバルブカラー１５の外表
面、及びスライド体１４の外表面、バルブカラー１５と
スライド体１４の摺動面はいずれも表面を精密に仕上げ
ている。

【００１６】又、前記ピストン７は以下に述べる原理に
基づいてガス圧と慣性力によって往復動するわけである
が、その中央部にシール部材２２を設けてシリンダスリ
ーブ４との間の気密状態の保持を図り、又、往復移動時
の慣性力を高めるためシャフト８の両延出部にバランス
ウェイト２３、２３の取付部を設けている。尚、このバ
ランスウェイト２３は、マグネットで構成されるピスト
ン７のマグネット数を増やせば不要である。

【００１７】以上のような振動発電機の作用について、
図４に基づき説明する。尚、図４の（イ）は動作原理
図、（ロ）は行程・圧力線図で、実線が行程線図、破線
が圧力線図、（ハ）は左方のバルブ開閉タイミング線図
で、中央線左方が供給孔側、中央線右方が排出孔側、
（ニ）は右方のバルブ開閉タイミング線図で、中央線右
方が供給孔側、中央線左方が排出孔側を示す。

【００１８】まず、（イ）の動作原理図の最上位に示す
ように、ピストン７を何等かの手段、例えば手で押し込
む等によって一方側（図では右方）に移動させる。

【００１９】すると、左方のスライド体１４はバルブカ
ラー１５のフランジ部１５ａに押されて左シリンダ室１
１内に向けて移動し、連通溝２１によって左方のシリン
ダ室１１と排出孔１３が連通することとなり、一方シリ
ンダ室１１とガス供給孔１２との間は連通が遮断された
状態にある。

【００２０】又、右方のスライド体１４は、ピストン７
に押されてシリンダ室１１から離れる方向に移動し、シ
リンダ室１１と排出孔１３の間の連通を遮断するととも
に、バルブカラー１５の連通溝１７によってシリンダ室
１１とガス供給孔１２の間が連通する。

【００２１】このため、右方のシリンダ室１１にはガス
供給孔１２から加圧されたガスが導入され、ピストン７
に左方動の圧力を加える。

【００２２】ピストン７がガス圧で押されて左方に移動
を始めると、当初、左右のスライド体１４、１４はその
ままその位置に取り残された状態でバルブカラー１５側
のみが移動する。

【００２３】そして所定ストローク前進すると、右方の
ガス供給孔１２とシリンダ室１１との連通が遮断される
が、ピストン７には既に慣性力が与えられており、又、
左方の排出孔１３も開放したままであって抵抗が少ない
ため、ピストン７はそのまま移動を継続する。

【００２４】そして、移動の途中でピストン７前面が左
方のスライド体１４に当接し、又、右方のバルブカラー
１５のフランジ部１５ａが右方のスライド体１４に当接
して、夫々両方のスライド体１４、１４を左方に向けて
移動させる。（動作原理図の上から２番目）

【００２５】このため、ストロークの後半では右方の排
出孔１３が右方のシリンダ室１１と連通する一方、左方
の排出孔１３が遮断され、又、左方のガス供給孔１２が
左方のシリンダ室１１と連通する。（動作原理図の上か
ら３番目）

【００２６】すなわち、この状態は当初のピストン７を
右方に押し込んだ状態を左右入れ替えた状態であり、以
下、上記作動が繰り返されることになる。つまり、ピス
トン７は以下自動的に往復動を繰り返す。

【００２７】尚、以上のようなサイクル中、例えば動作
原理図の上から３番目に示す状態でピストン７が一番左
方に移動した時、仮に左方のスライド体１４が一杯左に
移動した場合（スライド体１４の左端が左バルブカラー
１５のフランジ部１５ａに当接した状態）でも、シリン
ダ室１１と排出孔１３との距離ｒが遊動間隔ｓより大き
いため、左方の排出孔１３が連通するようなことがな
い。

【００２８】又、（ハ）（ニ）で明らかなように、サイ
クル中、ガス供給孔１２とシリンダ室１１の連通は極め
て短時間とする反面、排出孔１３とシリンダ室１１との
連通を長時間とし又、一部において左右の排出孔１３、
１３の開放タイミングを重複させているのは、ピストン
７の慣性力を有効に利用して往復動せしめるためであ
る。すなわち、至短時間に圧力の供給を受けたピストン
７を少ない抵抗で移動させるためにはシリンダ室１１内
の圧力を迅速に逃がす必要があるからである。そして、
このような排出孔１３の長い開放タイミングは、慣性遅
れによって作動するスライド体１４によって簡易に構成
出来る。

【００２９】尚、本実施例では振動発電機として構成
し、マグネットであるピストン７を往復動させて発電コ
イル５に誘導電流を発生させるようにしているが、かか
るピストン７にコイルを設けるような場合は、例えばシ
ャフト８側に摺動ブラシ等を設けるようにすることも可
能である。又、かかる発電機のみならず他の一般的な往
復振動発生機として用いることも出来ることはいうまで
もない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の往復振動発生機
は、シリンダ室内に流体圧を加えておくだけでピストン
が往復動するため、従来のように回転運動を往復振動に
変換するといった変換機が必要でなくなり、変換に伴う
中間のエネルギロスが減少する。又、装置自体も極めて
シンプルな構成となり、小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の往復振動発生機を振動発電機として構
成した１例を示す縦断面図

【図２】同側面図

【図３】バルブカラーとスライド体の斜視図

【図４】（イ）は動作原理図、（ロ）は行程・圧力線図
で、実線が行程線図、破線が圧力線図、（ハ）は左方の
バルブ開閉タイミング線図で、中央線左方が供給孔側、
中央線右方が排出孔側、（ニ）は右方のバルブ開閉タイ
ミング線図で、中央線右方が供給孔側、中央線左方が排
出孔側

【符号の説明】

１振動発電機５発電コイル７ピストン８シャフト１１シリンダ室１２ガス供給孔１３排出孔１４スライド体１５バルブカラー１７連通溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田豊治埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者鈴木泰治埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者外山弐一埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者小島秀男埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ室内に配設されるピストンと、
このピストンに一体化され移動方向の両側に延出するシ
ャフトと、該ピストンを挟む左右のシリンダ室内に加圧
流体を供給する左右一対の加圧流体供給孔と、該左右の
シリンダ室内から流体を排出する左右一対の排出孔を備
え、前記シャフトの左右或いは左右のシリンダ室のいず
れかには、ピストンがシリンダ室中央近傍に位置する際
に各加圧流体供給孔を閉鎖し、且つピストンがいずれか
一方向側へ移動した際に移動方向側の加圧流体供給孔を
連通せしめる開閉機構を設けるとともに、前記排出孔
は、ピストンの移動に遅れて追随する慣性遅れバルブに
よって開閉自在としたことを特徴とする往復振動発生
機。
【請求項２】前記ピストン及びシリンダ室周囲にはコ
イルと磁石の組み合わせからなる発電部が設けられ、ピ
ストンの往復動によって発電する発電機として構成され
ることを特徴とする請求項１に記載の往復振動発生機。