JPS622305Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は川や海の波による水位の変動あるいは
風力等の自然力を利用して回転運動を取り出すよ
うにした動力装置に関する。

近年、省エネルギー対策の一環として地熱、風
力、海洋の温度差等の各種の自然力を利用して発
電を行ない電気エネルギーを取り出すようにした
種々の発電装置が実用化されている。そこで本考
案は川や海の波による水面の高さの変化すなわ
ち、水位の変動等その他自然力にもとづく上下動
から回転力を取り出し、発電機等を駆動させてエ
ネルギーと得るようにした水位変動等自然力を利
用する動力装置を提供するものである。

以下本考案を添付図面の一実施例に基づいて詳
述する。

第１図は本考案の動力装置の斜視図で、支持体
１は略角筒状をなしており、高さ調整用ハンドル
６を操作して外筒２に対して内筒３を伸縮させる
ことによりその高さを自由に可変し得るようにな
つている。外筒２の上側部には給水口４が取付け
られており、内筒３の下端部には水中バランスタ
ンク５が取付けられている。そして、給水口４か
ら水中バランスタンク５内に注水し得るようにな
つている。また、水中バランスタンク５の底部に
は鎖７を介して重錘８が取付けられている。そし
て、水中バランスタンク５の注水量を調整するこ
とにより海洋或は湖の所定位置に支持体１を所定
の高さ水面から突出させて浮かせておくことがで
きるようになつている。支持体１の上側部には
略々四分円状に彎曲したアーム１０の一側端部１
０ａが固設されている。このアーム１０は支持体
１への固定端部１０ａが略水平となり、他側端部
１０ｂが略垂直となるように斜上方向に約90゜の
円弧を描くように配設されている。このアーム１
０の両側部及び上面部には彎曲方向に沿つて夫々
スリツト１１，１２，１３が設けられており、一
方の側部のスリツト１１の外周縁部、他方の側部
のスリツト１２の内周縁部には夫々ギヤレール１
１ａ，１２ａが形成されている。すなわちギヤレ
ール１１ａが上向き歯、ギヤレール１２ａが下向
き歯である。そして、これらの各スリツト１１，
１２内には一方向クラツチギヤ２０，２５が装着
されている。一方向クラツチギヤ２０，２５のギ
ヤ部２１，２６（第２図）は夫々ギヤレール１１
ａ，１２ａに噛合し、且つスリツト１１，１２内
を滑らかに当該スリツトの方向に回転して移行し
得るようになつている。すなわち、第３図に断面
で示すように、ギヤレール１１ａの反対側は滑ら
かな溝１１ｂとなつており、この溝１１ｂ内にギ
ヤ部２１が緩く入り込み、スリツト１１すなわち
ギヤレール１１ａから一方向クラツチギヤ２０が
逸脱しないようになつている。ギヤレール１２ａ
と一方向クラツチギヤ２５に関しても同様であ
る。シヤフト３０はこれらの一方向クラツチギヤ
２０，２５のクラツチ部２２，２７の軸孔を挿通
しており、且つこれらのクラツチ部２２，２７に
固設されている。すなわち、クラツチ部２２と２
７はシヤフト３０により連結され一体に回転する
ようになつている。このシヤフト３０の両端部に
はフロート３７，３８のアーム３５，３６が軸受
（図示せず）を介して回転自在に軸支されてい
る。これらのアーム３５，３６及びフロート３
７，３８によつて上下動付与手段が構成されてい
る。尚、一方向クラツチギヤ２０，２５がスリツ
ト下端部に位置したときに各フロート３７，３８
が支持体１に当らないようにするため、シヤフト
３０は十分に長く側方向に突出されている。

一方向クラツチギヤ２０は第２図に示すように
スリツト１１内を上方向（矢印Ａ方向）に回転し
ながら移行する場合にはギヤ部２１が矢印Ｄ方向
に回転し、クラツチ部２２がフリー（以下クラツ
チオフという）となり、下方向（矢印Ｂ方向）に
回転移行する場合にはギヤ部２１が矢印Ｃ方向に
回転し、クラツチ部２２が駆動状態（以下クラツ
チオンという）となり、シヤフト３０を矢印Ｃ方
向に回転駆動する。一方向クラツチギヤ２５は一
方向クラツチギヤ２０とは反対に動作するように
配設されており、上方向に回転移行する場合には
クラツチオンとなり、シヤフト３０を矢印Ｃ方向
に回転駆動し、下方向に回転移行する場合にはク
ラツチオフとなるようになつている。これらの一
方向クラツチギヤ２０，２５のクラツチ部２２，
２７はシヤフト３０に連結固定されており、従つ
て、このシヤフト３０が上方向Ａに移行する場合
には当該シヤフト３０は一方向クラツチギヤ２５
により矢印Ｃ方向に、下方向に移行する場合には
一方向クラツチギヤ２０により矢印Ｃ方向に回転
駆動される。すなわち、シヤフト３０は上、下の
いずれの方向に移行する場合にも常に同一方向
（矢印Ｃ方向）に回転駆動される。このシヤフト
３０の回転力は当該シヤフト３０に固設された傘
歯車４０に噛合する傘歯車４１を介してシヤフト
４２に伝達され、このシヤフト４２を常に矢印Ｅ
方向に回転させる。尚、支持部材４５は傘歯車４
０と４１の噛合い位置関係を固定するために、シ
ヤフト３０と４２を所定の位置関係で夫々軸受け
している。シヤフト４２はジヨイント５０（第１
図）を介してロツド５１に連結されており、この
ロツド５１は更にジヨイント５２を介してシヤフ
ト５３の一方端部に連結されている。シヤフト５
３は軸受５５を介して支持体１の上端部に配設さ
れており、このシヤフト５３の他方端部には歯車
６０が固設されている。ジヨイント５２の連結部
分の中心部５２ａはアーム１０の円弧の中心位置
と一致するように設定されており、ロツド５１は
この中心部５２ａを中心として上面部のスリツト
１３に沿つて略々90゜の範囲内でギヤ２０，２５
の上、下動（往復動）に応じて扇状に回動する。
同時に、シヤフト４２の矢印Ｅ方向の回転はジヨ
イント５０、ロツド５１、ジヨイント５２を介し
てシヤフト５３に伝達され、当該シヤフト５３を
矢印Ｆ方向に回転させる。このシヤフト５３の回
転力は歯車６０に噛合する歯車６１を介して例え
ば直流発電機６２に伝達され、この発電機を駆動
するようになつている。そして、この発電機６２
の発電出力は支持体１の上部所定位置に内蔵され
たバツテリ７０に供給され、このバツテリ７０を
充電するようになつている。

このようにして、動力装置８０が構成されてい
る。

この動力装置８０を海洋或いは湖等の所定位置
に前述したようにして設置する。そして、フロー
ト３７，３８が波の谷間に位置したとき、シヤフ
ト３０が最下方に位置するように支持体１の高さ
を調整する。波により水位が上昇すると、これに
応じてフロート３７，３８が上昇する。そして、
これらのフロート３７，３８は上昇しながらシヤ
フト３０をスリツト１１，１２に沿つて上方向
（矢印Ａ方向）に移行させる。また、水位が下降
すると、重力によりフロート３７，３８が水位に
応じて下降する。そして、この下降時にはシヤフ
ト３０を下方向（矢印Ｂ方向）に移行させる。シ
ヤフト３０は前述したように上、下方向の移行に
より連続的に一定方向に回転駆動される。従つ
て、発電機６２が連続的に発電してバツテリ７０
を充電する。尚、発電機６２のシヤフトにフライ
ホイール６５を取付けることにより回転を滑らか
に、且つ安定に保つことができる。このバツテリ
７０を観測機器或はランプの電源として使用する
ことにより定点観測装置或は浮き灯台を構成する
ことができる。

第４図は第２図に示す動力変換部の他の実施例
を示す図で、両側のスリツト１１，１２の同一側
例えば内周縁部にギヤレール１１a′，１２a′を形
成する一方、各一方向クラツチギヤ１００，１１
０のクラツチ部１０２，１１２に夫々各別にシヤ
フト１０３，１１３を固設し、各シヤフト１０
３，１１３に固設した傘歯車１２０，１２１に差
動歯車型式で噛合する傘歯車１２２を介してシヤ
フト１２３を一定方向（矢印Ｅ方向）に回転させ
るようにしたものである。一方向クラツチギヤ１
００はシヤフト１０３が上方向（矢印Ａ方向）に
移行するときにはギヤ部１０１が矢印Ｃ方向に回
転してクラツチオフとなり、下方向（矢印Ｂ方
向）に移行するときにはギヤ部１０１が矢印Ｃ方
向に回転してクラツチオフとなり、当該シヤフト
１０３をこの矢印Ｄ方向に回転駆動させる。一方
向クラツチギヤ１１０は一方向クラツチギヤ１０
０と反対に動作し、シヤフト１１３が上方向に移
行するときにはクラツチオンとなり、矢印Ｃ方向
にシヤフト１１３を回転させ、下方向に移行する
ときにはクラツチオフとなる。一方、クラツチ部
１０２，１１２側からみると上記各クラツチのオ
ン、オフが反対になる。従つて、シヤフト１０３
と１１３とは常に反対方向に回転駆動される。と
ころが、これらのシヤフト１０３，１１３は夫々
ギヤ１２０，１２０を介してギヤ１２２に同時に
噛合されており、従つて、シヤフト１０３，１１
３が夫々矢印Ｄ，Ｃ方向に回転することによりシ
ヤフト１２３が一定の矢印Ｅ方向に回転する。勿
論、シヤフト１０３，１１３は前記シヤフト３０
と同様に同時に同一方向に移行することは言うま
でもない。従つて、シヤフト１０３，１１３を
上、下方向に移行させることにより、シヤフト１
２３を一定方向に連結的に回転させることができ
る。

第５図は第１図における動力変換部分のシヤフ
ト３０（あるいは第４図のシヤフト１０３，１１
３）を風力によつて上下動させるようにした例を
示す。すなわち、第５図に示された機構が、風力
にもとづく上下動を一方向クラツチギヤ対２０，
２５，１００，１１０に対して与える上下動付与
手段に相当する。風車２００のシヤフト２０１に
偏心カム２０２を固設する一方、ピン２０４を植
設した摺動体２０３にワイヤ２０５を介して重錘
２０６を連結し、ワイヤ２０５の中間所定位置に
シヤフト３０′を固設する。このシヤフト３０′は
第１図、第２図、第３図、第４図におけるシヤフ
ト３０あるいはシヤフト１１３と１０３に代替さ
れるものである。摺動体２０３は重錘２０６の重
力により常に矢印M′方向に引張られており、ピ
ン２０４がカム２０２に当接係止された位置に停
止している。風車２００が矢印Ｋ方向に回転する
と、カム２０２が同一方向に回転し、回転に応じ
てピン２０４を矢印Ｍ方向に押圧し、摺動体２０
３を重錘２０６の重力に抗して矢印Ｍ方向に移行
させる。そして、カム２０２が矢印Ｍ方向への最
大移行位置を過ぎると、摺動体２０３は重錘２０
６の重力により矢印M′方向に移行される。従つ
て、風車２００の回転に応じてワイヤ２０５が矢
印Ｍ及びM′方向に往復駆動され、このワイヤ２
０５に固定されたシヤフト３０′がスリツト１
１，１２（第１図）に沿つて上下方向に駆動され
る。このように、水力に替えて風力によつてシヤ
フト３０を上下方向に移行させることも可能であ
り、本考案を応用して風力から回転運動をとり出
すこともできる。

尚、本実施例においては支柱１を海洋或は湖の
定位置に浮かせる場合について記述したが、これ
に限るものではなく、岸壁等に固定するようにし
てもよい。また、水深の浅い所では底着させても
よい。また、本考案によつて得た回転出力は発電
以外の用途にも応用できるのは勿論である。

以上説明したように本考案によれば、水位の変
動等自然力にもとづく上下動から動力を得るよう
にしているために完全な省エネルギー型の動力装
置を構成することがででき、しかも、海洋の所望
の位置に設置することができるため、これを洋上
に配置する無人観測装置或は無人灯台等の動力源
（主として電源）として使用すれば設置後の電池
の交換作業等の手間が省け、経費を節減すること
ができる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る水位変動等自然力を利用
する動力装置の一実施例を示す斜視図、第２図は
第１図の動力変換部分の要部拡大説明図、第３図
は第１図の円弧状アームの一方のスリツト部分の
断面図、第４図は第２図と同じ動力変換部分の他
の実施例を示す要部拡大説明図、第５図は本考案
を風力に利用する場合の、風力を上下動に変換す
る装置部分を示す要部説明図である。 １……支持体、４……給水口、５……水中バラ
ンスタンク、８，２０６……重錘、１０……アー
ム、１１ａ，１２ａ……ギヤレール、２０，２
５，１００，１１０……一方向クラツチギヤ、３
０，４２，５３，１０３，１１３，１２３……シ
ヤフト、３７，３８……フロート、５０，５２…
…ジヨイント、５１……ロツド、４０，４１，１
２０〜１２２……傘歯車、６０，６１……歯車、
６２……発電機、７０……バツテリ、２００……
風車、２０３……摺動体、２０５……ワイヤ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 支持体と、 円弧に沿つてギヤレールが形成されたスリツ
   トを両側部に夫々有しかつ一方端部が前記支持
   体に固定され他方端部が斜上方に延びた円弧状
   のアームと、 前記両スリツト内に夫々配されて前記ギヤレ
   ールと噛合い、該スリツトに沿つて上行すると
   き一方がクラツチオンとなり下行するとき他方
   がクラツチオンとなる１対の一方向クラツチギ
   ヤと、 前記支持体に軸受されかつ一方端部が前記ア
   ームの円弧の略中心に位置する回転出力軸と、 一端が前記回転出力軸の一方端部に屈撓可能
   に連結され、他端が略々アームの位置まで延び
   たロツドと、 前記一方向クラツチギヤの夫々のクラツチ軸
   と前記ロツドの他端との間に介在して両クラツ
   チ軸の回転を該ロツドに対して同一方向に伝達
   する傘歯車列と、 水位変動等自然力にもとづく上下動を前記一
   方向クラツチギヤ対に対して与え、これに応じ
   て該ギヤ対を前記アーム内にスリツトに沿つて
   上行及び下行させる上下動付与手段と を具えた水位変動等自然力を利用する動力装
   置。 ２ 前記両スリツト内のギヤレールは、一方が上
   向き歯、他方が下向き歯であり、前記一方向ク
   ラツチギヤ対の各クラツチ軸は同軸に連結され
   ており、前記傘歯車列は前記同軸のクラツチ軸
   に取付けられた第１の傘歯車と前記ロツド他端
   に取付けられた第２の傘歯車との噛合いから成
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の水位
   変動等自然力を利用する動力装置。 ３ 前記両スリツト内のギヤレールは歯向きが同
   一であり、前記傘歯車列は前記一方向クラツチ
   ギヤ対の一方のクラツチ軸に取付けられた第１
   の傘歯車と他のクラツチ軸に取付けられた第２
   の傘歯車と前記ロツド他端に取付けられた第３
   の傘歯車との差動歯車型噛合いから成る実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の水位変動等自
   然力を利用する動力装置。