(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で、効率的に自然の力等を有益な動力に変換することのできる動力変換装置を提供する。【解決手段】往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置であって、往復上下動可能な台座（１１）と、台座（１１）の往復上下動に応じて第１の状態から第２の状態へ、あるいは第２の状態から第１の状態へと往復変動する、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間に動力伝達機構（１５）を備え、第１のアーム部材（１２）が、第１の状態から第２の状態へ上方変動する際は、常に下向きにかかる第２の錘（１８）の自重によって、動力伝達機構（１５）に対して伸長方向へ動力を伝達し、第２の状態から第１の状態へと下方変動する際は、第１の錘（１７）の自重によって、動力伝達機構（１５）に収縮方向へ動力を伝達することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置であって、
往復上下動可能な台座と、
前記台座上に設けられ、前記台座の往復上下動に応じて第１の状態から第２の状態へ、あるいは第２の状態から第１の状態へと往復変動する、一端に第１の錘を設けた第１のアーム部材と、
回動する第１の軸部材により前記第１のアーム部材に一端が連結され、他端に第２の錘を設けた第２のアーム部材と、
前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材の間に動力伝達機構を備え、
前記第１のアーム部材が、前記第１の状態から前記第２の状態へ上方変動する際は、常に下向きにかかる前記第２の錘の自重によって、前記動力伝達機構に対して伸長方向に、あるいは前記第１アーム部材と前記第２のアーム部材の間隔が開方向へ動力を伝達し、
前記第２の状態から前記第１の状態へと下方変動する際は、前記第１の錘の自重によって、前記動力伝達機構に収縮方向に、あるいは前記第１アーム部材と前記第２のアーム部材の間隔が閉方向へ動力を伝達することを特徴とする動力変換装置。
【請求項２】
前記第１の軸部材は、前記台座上の位置を調整する可動車輪を備え、
前記第１のアーム部材は一端に前記第１の錘が設けられ、他端側には、往復変動時において、その位置を固定、保持し、支点となるための第２の軸部材が設けられると共に、前記第２の軸部材を支点として前記第１のアーム部材、前記第１の軸部材、前記第２のアーム部材、前記動力伝達機構、前記可動車輪の合計重量と等しくつり合い、相殺できる重量を有するバランサを設けていることを特徴とする請求項１に記載の動力変換装置。
【請求項３】
前記動力伝達機構はシリンダーを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力変換装置。
【請求項４】
前記第１の軸部材の箇所にロータリーアクチュエータを置き換え、備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の動力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然等の力による往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な動力変換装置は、主に化石燃料や原子力から得られるエネルギーあるいは再生可能エネルギーを有益な動力に変換して利用している。昨今の世界的な環境問題等から更なる省エネルギー化、高効率化が広く求められていると同時に、安定供給ができる再生可能エネルギーの動力変換装置に大きな期待がよせられている。このような自然等の力によって得られる往復上下動を有効に利用するものとして、自然等の力による往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置が考えられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水中で浮かびつつ、波力により揺動運動を行う受圧板と、前記受圧板の揺動運動を発電軸の回転運動に変換する変換手段とを具備することを特徴とする波力エネルギー変換装置が記載されている。
【０００４】
しかしながら、このようなエネルギー変換装置は、海中に装置を設置する必要があるため、設置費用が大きくなり、また、装置の調整も複雑になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０６８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、簡易な構成で、効率的に自然の力等を有益な動力に変換することのできる動力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置であって、往復上下動可能な台座（１１）と、台座（１１）上に設けられ、台座（１１）の往復上下動に応じて第１の状態から第２の状態へ、あるいは第２の状態から第１の状態へと往復変動する、一端に第１の錘（１７）を設けた第１のアーム部材（１２）と、回動する第１の軸部材（１３）により第１のアーム部材（１２）に一端が連結され、他端に第２の錘（１８）を設けた第２のアーム部材（１４）と、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間に動力伝達機構（１５）を備え、第１のアーム部材（１２）が、第１の状態から第２の状態へ上方変動する際は、常に下向きにかかる第２の錘（１８）の自重によって、動力伝達機構（１５）に対して伸長方向に、あるいは第１アーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間隔が開方向へ動力を伝達し、第２の状態から第１の状態へと下方変動する際は、第１の錘（１７）の自重によって、動力伝達機構（１５）に収縮方向に、あるいは第１アーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間隔が閉方向へ動力を伝達することを特徴とする動力変換装置（１０）である。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に動力伝達機構（１５）を設けることにより、簡易な構成で、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に生じる動力を動力伝達機構（１５）に効率的に伝達することで有益な動力に変換し利用すること可能となる。
【０００９】
また、このとき、本発明の一態様では、第１の軸部材（１３）は、台座（１１）上の位置を調整する可動車輪（１９）を備え、第１のアーム部材（１２）は一端に第１の錘（１７）が設けられ、他端側には、往復変動時において、その位置を固定、保持し、支点となるための第２の軸部材（１６）が設けられると共に、第２の軸部材（１６）を支点として第１のアーム部材（１２）、第１の軸部材（１３）、第２のアーム部材（１４）、動力伝達機構（１５）、可動車輪（１９）の合計重量と等しくつり合い、相殺できる重量を有するバランサ（２０）を設けている。
【００１０】
第１の状態から第２の状態に変動するときは、第２の錘（１８）が動力伝達機構（１５）へ自重を伝達し、第２の状態から第１の状態へ変動するときは、第１の錘（１７）の自重が動力伝達機構（１５）に伝達されるため、各々の錘（１７）（１８）の自重を有益な動力へ変換することができる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、動力伝達機構（１５）はシリンダーを有することとしても良い。シリンダーを用いることにより、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に起こる往復変動をシリンダーの伸縮運動に効率的に変換することができるため有益な動力に変換することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、動力伝達機構（１５）はロータリーアクチュエータを軸部材として第１の軸部材（１３）と置き換えても良い。ロータリーアクチュエータを用いることにより、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に起こる往復回動をロータリーアクチュエータの回転運動に効率的に変換することができるため有益な動力に変換することができる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、台座（１１）は浮力で浮かせて波力により上下動することとしても良い。
【００１４】
浮力や波力という自然の力を利用して台座（１１）を往復上下動させることで、自然エネルギーを効率的に有益な動力に変換して利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、簡易な構成で、効率的に自然の力等を有益な動力に変換することのできる動力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力変換装置の構成を示す模式図であり、（Ａ）は第１の状態を表し、（Ｂ）は第２の状態を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る動力変換装置について詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能である。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る動力変換装置の構成を示す模式図であり、（Ａ）は第１の状態を表し、（Ｂ）は第２の状態を表している。本発明の一態様は、往復上下動を有益な動力に変換する動力変換装置であって、往復上下動可能な台座（１１）と、台座（１１）上に設けられ、台座（１１）の往復上下動に応じて第１の状態から第２の状態へ、あるいは第２の状態から第１の状態へと往復変動する、一端に第１の錘（１７）を設けた第１のアーム部材（１２）と、回動する第１の軸部材（１３）により第１のアーム部材（１２）に一端が連結され、他端に第２の錘（１８）を設けた第２のアーム部材（１４）と、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間に動力伝達機構（１５）を備え、第１のアーム部材（１２）が、第１の状態から第２の状態へ上方変動する際は、常に下向きにかかる第２の錘（１８）の自重によって、動力伝達機構（１５）に対して伸長方向に、あるいは第１アーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間隔が開方向へ動力を伝達し、第２の状態から第１の状態へと下方変動する際は、第１の錘（１７）の自重によって、動力伝達機構（１５）に収縮方向に、あるいは第１アーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間隔が閉方向へ動力を伝達することを特徴としている。
【００１９】
このように、動力変換装置（１０）は、主に、台座（１１）、第１のアーム部材（１２）、第２のアーム部材（１４）、動力伝達機構（１５）等から構成される。以下、それぞれの部材について説明する。
【００２０】
台座（１１）は、上下動可能に備えられ、上面に設置された第１のアーム部材（１２）や第２のアーム部材（１４）を往復上下動させる役割を果たす。台座（１１）は、上面に設置された各部材の重量に耐えうる強度が必要であるが、往復上下動させることから軽量化されることも望まれる。台座（１１）を往復上下動させる動力源は特に限定はされず、機械動力でも良いし、後述するような台座（１１）を浮力で浮かせ、波力等の自然エネルギーを有効に利用しても良い。
【００２１】
第１のアーム部材（１２）は、例えば、略Ｌ字型の形状とし、一端には第１の錘（１７）を設け、他端側には、往復変動時において、その位置を固定、保持し変動の支点となる第２の軸部材（１６）を設けている。また、同時に他端側には第２の軸部材（１６）を支点として第１のアーム部材（１２）、第１の軸部材（１３）、第２のアーム部材（１４）、動力伝達機構（１５）、可動車輪（１９）の合計重量と等しくつり合い、相殺できる重量を有するバランサ（２０）を設けている。第１のアーム部材（１２）は、台座（１１）の往復上下動時において、第２の軸部材（１６）の位置が固定、保持されていることから、主に第１の錘（１７）が設けられた一端側が第２の軸部材（１６）を支点として上方、下方へと往復変動（回動）する。
【００２２】
第２のアーム部材（１４）は、回動する第１の軸部材（１３）により第１のアーム部材（１２）に一端が連結される。第２のアーム部材（１４）は、例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、台座（１１）の往復上下動時において、常に下向きに自重がかかるように他端側に第２の錘（１８）を設けている。
【００２３】
回動する第１の軸部材（１３）は、第１のアーム部材（１２）の胴部分（上記略Ｌ字型の形状の場合には、屈曲部が好ましい）に設けられ、第２のアーム部材（１４）の一端と連結し、かつ、第１のアーム部材（１２）は、第２のアーム部材（１４）に対して回動自在になるよう構成されている。また、上述したように、第１のアーム部材（１２）は、台座（１１）の往復上下動時において、第２の軸部材（１６）を支点として回動するため、回動する第１の軸部材（１３）は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、可動車輪（１９）を備えることにより、その位置を調整できるようにすることが好ましい。前記可動車輪（１９）と同じ理由から第２の錘（１８）にも、変動する位置を調整できるように車輪の役割を持たせる、あるいは可動車輪を設けることが好ましい。
【００２４】
動力伝達機構（１５）は、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に設けられる。動力伝達機構（１５）は、例えば、シリンダー等のアクチュエータが用いられる。シリンダーの場合、例えば、図１（Ａ）に示すように、第１のアーム部材（１２）が第１の状態にあるときには、収縮状態となっており、図１（Ｂ）に示すように、第１のアーム部材（１２）が第２の状態にあるときには、伸長状態となるように動力伝達機構（１５）を第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に設置する。また動力伝達機構（１５）は、ロータリーアクチュエータを軸部材として第１の軸部材（１３）と置き換えても良い。ロータリーアクチュエータを用いることにより、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に起こる往復回動をロータリーアクチュエータの往復回転運動に効率的に変換することができるため有益な動力に変換することができる。本発明の一態様に係る動力変換装置（１０）は、動力伝達機構（１５）としてのシリンダーと、第１の軸部材（１３）としてのロータリーアクチュエータのいずれかだけを備えていても良いし、その両方を備えていても良い。
【００２５】
次に、本発明の一態様に係る動力変換装置（１０）の動作について説明する。動力変換装置（１０）は台座（１１）の往復上下動に応じて駆動する。図１（Ａ）は、第１のアーム部材（１２）が第１の状態にある場合であり、基本的には台座（１１）が最下点にある場合の状態である。この時、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）は最も近接した状態にある。したがって、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に設けられた動力伝達機構（１５）（例えば、シリンダー）は、原則として最も収縮した状態にある。この状態で第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間に動力伝達機構（１５）（シリンダー）を設置できるようにするために、第１のアーム部材（１４）をやや上方に屈曲させて、第２のアーム部材（１４）との間に一定の距離を保てるようにしても良い。動力伝達機構（１５）（シリンダー）の両端は、第１の錘（１７）と第２の錘（１８）の箇所に設置しても良い。
【００２６】
その後、台座（１１）の上昇に応じて、動力変換装置（１０）が最上点に達した時に、図１（Ｂ）に示すように、第１のアーム部材（１２）が第２の状態となる。第１のアーム部材（１２）に設けられた第２の軸部材（１６）は、その位置が固定、保持されているため、第１のアーム部材（１２）は第２の軸部材（１６）を支点として、上方に回動する。この時、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の軸部材（１３）に可動車輪（１９）等を設けることにより、第１のアーム部材（１２）の回動に応じて、アーム全体は、図１を正面視すると左右に可動することが可能となるため、よりスムースにアーム部材（１２）を回動させることができる。前記可動車輪（１９）と同じ理由から、第２の錘（１８）にも車輪の役割を持たせる、あるいは可動車輪を設けることで、図１を正面視するとスムースに左右へ可動することが可能となるため好ましい。
【００２７】
また、第１のアーム部材（１２）は上方に回動するが、第２のアーム部材（１４）は、一端に設けられた第２の錘（１８）により、常に自重が下向きにかかっているため、第１のアーム部材（１２）の回動に伴って、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）の間が離間し、これにより、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間に設けられた動力伝達機構（１５）（シリンダー）は伸長状態となり、第２の状態となった時、最も伸長することになる。第１の状態から第２の状態へ変動し、動力伝達機構（１５）（シリンダー）が伸長されていく時、常に下向きにかかっている第２の錘（１８）の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）へ伝達されるため有益な動力に変換することができる。
【００２８】
第１のアーム部材（１２）が第２の状態となった後は、台座（１１）の下降に伴って、第１のアーム部材（１２）は下方に回動する。第１のアーム部材（１２）の一端には第１の錘（１７）が設けられているため、第１の錘（１７）の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）にかかる。この時、伸長状態の動力伝達機構（１５）（シリンダー）が収縮されていくことで、第１の錘（１７）の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）へ伝達されるため有益な動力に変換することができる。
【００２９】
以上、説明したように、本発明の一態様に係る動力変換装置（１０）は、台座（１１）の上昇に伴って、第１のアーム部材（１２）が上方へ回動することで、第１のアーム部材（１２）と第２のアーム部材（１４）間の動力伝達機構（１５）（シリンダー）を伸長させる。第１の状態から第２の状態へ変動し、動力伝達機構（１５）（シリンダー）が伸長される時、常に下向きにかかっている第２の錘（１８）の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）へ伝達されるため有益な動力に変換することができる。その後、台座（１１）の下降に伴って、第１のアーム部材（１２）が下方へ回動する時、第１のアーム部材（１２）の一端に設けられた第１の錘（１７）の自重により第１のアーム部材（１２）が第１の状態に復帰する際に、動力伝達機構（１５）（シリンダー）が収縮され、第１の錘（１７）の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）へ伝達されるため有益な動力に変換することができる。一連の往復上下動が繰り返され、動力伝達機構（１５）（シリンダー）が連続して伸縮動作を繰り返すことで、第１の錘（１７）と第２の錘（１８）の各々の自重が動力伝達機構（１５）（シリンダー）へ効率よく伝達されるため有益な動力に変換することが可能となる。
【００３０】
台座（１１）を往復上下動させる動力源としては、例えば、台座（１１）を浮力で浮かせ、波力を利用することができる。波力であれば、波が上下する力を利用すればよいし、台座（１１）を浮力で浮かせることで潮の満ち引きや、川の水位の変化によって流体の充填と排出を繰り返すような機構を設けることにより浮力を調整、あるいは操作しても良い。自然の力を利用して台座を上下動させることで、自然エネルギーを効率的に利用することができる。あるいは、人工的に上下動する機関を利用しても良く、例えば、他の用途に用いられる装置で上下動するような機関に、本発明の一態様に係る駆動装置を併設して用いても良い。
【００３１】
なお、上記のように本発明の一実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【００３２】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、動力変換装置の構成も本発明の一実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の一態様に係る動力変換装置は、動力伝達機構を用いて、往復上下動を有益な動力に変換して様々な用途に用いることができ、例えば、発電等に用いることもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  動力変換装置、１１  台座、１２  第１のアーム部材、１３  第１の軸部材、１４  第２のアーム部材、１５  動力伝達機構、１６  第２の軸部材、１７  第１の錘、１８  第２の錘、１９  可動車輪、２０  バランサ
【図１】
2020002810.tif 000003