(57)【要約】【課題】川、水路、海岸、風の強い場所等に設置することで、水力や風力の自然エネルギーを利用した発電を行うことの可能な発電システムを提供する。【解決手段】本発明の発電システム１は、タービン２と、カムホイール装置６と、発電機７と、アーム機構８とを有する。タービン２は、水力や風力が加えられることで回転する回転軸１１を備える。カムホイール装置６では、回転軸１１のトルクがカムホイール１８に伝達されることで、カムホイール１８が回転する。発電機７は、駆動ホイール２９の回転に伴い回転軸２８が回転して、回転軸２８の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電可能である。カムホイール１８の回転に伴いカム２１がアーム機構８に当接することで、アーム機構８に回動が生じ、この回動に伴いアーム機構８が駆動ホイール２９に当接することで、駆動ホイール２９が回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力や風力が加えられることで第１回転軸が回転するタービンと、
カムが外周面から突出しているカムホイールを備え、前記第１回転軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転するカムホイール装置と、
第２回転軸と、前記第２回転軸に接続される駆動ホイールとを備え、前記駆動ホイールの回転に伴い前記第２回転軸が回転して、前記第２回転軸の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電可能な発電機と、
前記カムホイール装置と前記発電機との間に配置されるアーム機構とを有し、
前記カムホイールの回転に伴い前記カムが前記アーム機構に当接することで、前記アーム機構に回動が生じ、この回動に伴い前記アーム機構が前記駆動ホイールに当接することで、前記駆動ホイールが回転する発電システム。
【請求項２】
前記アーム機構は、スイングアームと、付勢手段と、従節アームと、駆動アームとを有し、
前記スイングアームの中間部は、上下方向に延びる第１ピンに回動自在に枢支され、前記スイングアームの一端部は、前記カムホイールの近傍に配置され、前記スイングアームの他端側には、前記スイングアームの長手方向に延びる第１貫通孔が形成され、
前記カムホイールの回転で前記カムが前記スイングアームの一端部に当接するたびに、前記スイングアームには、前記カムの押圧によって、前記第１ピンを軸とする第１方向への回動が生じ、
前記付勢手段は、前記スイングアームが前記第１方向に回動するたびに、前記第１方向とは逆の第２方向に前記スイングアームを付勢するものであり、当該付勢手段による付勢によって、前記スイングアームは、前記第１方向に回動した後、反転して、前記第２方向に回動し、
前記従節アームの一端部は、前記第１ピンに回動自在に枢支され、前記従節アームの他端部には、上下方向に延びる第２ピンが取り付けられ、
前記駆動アームの中間部は、前記第２ピンに回動自在に枢支され、前記駆動アームの一端部には、上下方向に延びる第３ピンが取り付けられ、当該第３ピンは前記スイングアームの第１貫通孔に挿通され、
前記駆動アームの他端部には、弾性部材が取り付けられており、当該弾性部材は、前記駆動アームの他端部から前記駆動アームの長手方向に延び出て、前記弾性部材の先端部は、前記駆動ホイールの近傍に配置されており、
前記スイングアームが前記第１方向に回動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させて前記スイングアームの第１貫通孔の内周面に押し付ける回動が前記駆動アームに生じることで、前記スイングアームが前記第３ピンを前記第１方向に牽引するものとなり、この牽引によって、前記駆動アームが前記第１方向に移動し、前記第２ピンの牽引によって、前記従節アームが前記第１ピンを軸として前記第１方向に回動し、
前記駆動アームが前記第１方向に移動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させる回動が、前記駆動アームに生じていることで、前記弾性部材は、その先端部が前記駆動ホイールの外周面に当接しない前記第１方向への移動を生じるものとなり、
前記スイングアームが前記第２方向に回動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させて前記スイングアームの第１貫通孔の内周面に押し付ける回動が、前記駆動アームに生じることで、前記スイングアームが前記第３ピンを前記第２方向に牽引するものとなり、この牽引によって、前記駆動アームが前記第２方向に移動し、前記第２ピンの牽引によって、前記従節アームが前記第１ピンを軸として前記第２方向に回動し、
前記駆動アームが前記第２方向に移動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させる回動が、前記駆動アームに生じていることで、前記弾性部材は、その先端部が前記駆動ホイールの外周面に当接する前記第２方向への移動を生じるものとなり、前記弾性部材の押圧によって前記駆動ホイールが回転する請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記アーム機構を前記発電機側及び前記発電機の反対側に移動させることの可能な移動手段をさらに有し、
前記移動手段が、前記アーム機構を前記発電機側に移動させることで、前記駆動アームが前記第２方向に移動する間に前記駆動ホイールの外周面に当接する前記弾性部材の範囲が大きくなり、
前記移動手段が、前記アーム機構を前記発電機の反対側に移動させることで、前記駆動アームが前記第２方向に移動する間に前記駆動ホイールの外周面に当接する前記弾性部材の範囲が小さくなる、請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記移動手段は、前記第１ピンを支持する支持板と、第１ステッピングモータとを有し、
前記支持板の側面には螺子孔が形成され、
前記第１ステッピングモータは、前記支持板の側方に配置されるものであって、前記螺子孔と螺合する第３回転軸を備えており、
前記第１ステッピングモータの第３回転軸を正回転させることで、前記支持板や前記第１ピンが前記発電機側に移動して、これに伴い、前記アーム機構が前記発電機側に移動し、
前記第１ステッピングモータの第３回転軸を逆回転させることで、前記支持板や前記第１ピンが前記発電機の反対側に移動して、これに伴い、前記アーム機構が前記発電機の反対側に移動する請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記アーム機構の移動を制御するための移動制御装置をさらに備え、
前記移動制御装置は、
前記駆動ホイールの単位時間当たりの回転数を計測する第１センサと、
前記第１センサの計測値に基づき、前記第１ステッピングモータを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
前記第１センサの計測値が目標値よりも大きい場合、前記第１ステッピングモータの第３回転軸を逆回転させ、
前記第１センサの計測値が目標値よりも小さい場合、前記第１ステッピングモータの第３回転軸を正回転させる、請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記カムホイールの回転を制御するための回転制御装置をさらに有し、
前記カムホイール装置は、前記カムホイールを回転可能に支持する主駆動軸と、前記主駆動軸と前記カムホイールとの接続及び切断を切り替えるクラッチ機構とをさらに備え、
前記第１回転軸のトルクが前記主駆動軸に伝達されることで、前記主駆動軸が回転し、
前記主駆動軸と前記カムホイールとが接続された状態では、前記主駆動軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転し、
前記主駆動軸と前記カムホイールとが切断された状態では、前記主駆動軸のトルクが前記カムホイールに伝達されないことで、前記カムホイールが回転せず、
前記回転制御装置は、
前記主駆動軸の単位時間当たりの回転数を計測する第２センサと、
前記第２センサの計測値に基づき、前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段とを備え、
前記クラッチ制御手段は、
前記第２センサの計測値が所定値を上回った場合に、前記クラッチ機構に前記主駆動軸と前記カムホイールとを切断させ、
前記第２センサの計測値が所定値を下回った場合に、前記クラッチ機構に前記主駆動軸と前記カムホイールとを接続させる請求項１乃至５のいずれかに記載の発電システム。
【請求項７】
変速機をさらに有し、
前記変速機は、前記第１回転軸のトルクが伝達されることで回転する入力軸と、当該入力軸のトルクが伝達されることで回転する出力軸と、前記入力軸の単位時間当たりの回転数である入力回転数を計測する第３センサと、前記出力軸の単位時間当たりの回転数である出力回転数を計測する第４センサと、前記出力回転数が一定となるように、前記入力回転数と前記出力回転数との比である変速比を制御する制御手段とを備え、
前記出力軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転する請求項１乃至６のいずれかに記載の発電システム。
【請求項８】
前記付勢手段は、コイルバネを備えており、
前記スイングアームが前記第１方向に回動することに伴い、前記コイルバネは径が縮小するようにその螺旋方向に力が加えられて、当該加えられた力に抗する前記コイルバネの反発力によって、前記スイングアームは前記第２方向に付勢される請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項９】
前記付勢手段は、前記コイルバネが載置される台座と、当該台座をその周方向に回転させることの可能な回転手段とをさらに備え、
前記コイルバネの一端部は、前記台座、或いは、前記台座に固定される第１ブロックに接続され、
前記コイルバネの他端部は、前記スイングアーム、或いは、前記スイングアームの第２貫通孔に挿通されるチューブが延び出た第２ブロックに接続される請求項８に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記回転手段は、前記台座の周辺に配置される駆動機構やソレノイドを備え、
前記駆動機構は、第４回転軸を備える第２ステッピングモータと、前記第４回転軸に一端が固定されて、当該第４回転軸の回転に伴い当該第４回転軸を軸として回動する回動部材とを備えており、
前記ソレノイドは、ボビンに巻回されたコイルと、当該コイルを収納するケースと、前記コイルの内周部に配置される筒状のヨークと、当該ヨークの内周部に配置されて、前記コイルへの給電時に前記ヨークに発生する磁気吸引力を受けて前記ヨークの軸芯方向に沿う前進及び後退を行うプランジャとを備え、
前記回動部材の他端側には、当該回動部材を貫通する第３貫通孔が、前記回動部材の長手方向に延びるように形成されており、
前記台座の外周縁には、上方に延びる第４ピンが取り付けられており、当該第４ピンは、前記回動部材の第３貫通孔に挿通されており、
前記台座の外側面には、複数の凹部が前記台座の周方向に間隔をあけて形成されており、当該複数の凹部のうちいずれかに前記プランジャが挿入され、
前記プランジャを後退させて前記プランジャを一の前記凹部から抜き出した後、前記第４回転軸を回転させて前記回動部材の回動を生じさせることで、前記台座を回転させて、前記プランジャが二の前記凹部と対向した状態にすることができ、
前記プランジャが二の前記凹部と対向した状態で、前記プランジャを前進させて二の前記凹部に挿入することで、前記台座の回転を規制できる請求項９に記載の発電システム。
【請求項１１】
前記付勢手段は、アキュムレーターを備え、
前記アキュムレーターは、蓄圧気体を収容する容器を備え、
前記スイングアームが前記第１方向に回動することに伴い、前記容器の内部に余剰流体が導入されることで前記蓄圧気体が圧縮されて、当該圧縮された前記蓄圧気体の膨張力によって、前記スイングアームは前記第２方向に付勢される請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１２】
前記カムホイール装置は、複数の前記カムホイールと、当該複数のカムホイールを回転可能に枢支する主駆動軸とを備え、
各前記カムホイールごとに、前記発電機や前記アーム機構が設けられ、
前記第１回転軸のトルクが前記主駆動軸に伝達されることで、前記主駆動軸が回転し、
前記主駆動軸のトルクが前記複数のカムホイールの各々に伝達されることで、前記複数のカムホイールの各々が回転する請求項１乃至１１のいずれかに記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力や風力の自然エネルギーによる発電が可能な発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を背景に環境意識が高まっていることで、水力や風力等の自然エネルギーを利用した発電が要望されているが、国土の狭い我が国では、大規模な水力発電設備・風力発電設備の新規建設が困難な状況にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであって、その目的は、河川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで、水力や風力の自然エネルギーによる発電が可能な発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。
【０００５】
項１．水力や風力が加えられることで第１回転軸が回転するタービンと、
カムが外周面から突出しているカムホイールを備え、前記第１回転軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転するカムホイール装置と、
第２回転軸と、前記第２回転軸に接続される駆動ホイールとを備え、前記駆動ホイールの回転に伴い前記第２回転軸が回転して、前記第２回転軸の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電可能な発電機と、
前記カムホイール装置と前記発電機との間に配置されるアーム機構とを有し、
前記カムホイールの回転に伴い前記カムが前記アーム機構に当接することで、前記アーム機構に回動が生じ、この回動に伴い前記アーム機構が前記駆動ホイールに当接することで、前記駆動ホイールが回転する発電システム。
【０００６】
項２．前記アーム機構は、スイングアームと、付勢手段と、従節アームと、駆動アームとを有し、
前記スイングアームの中間部は、上下方向に延びる第１ピンに回動自在に枢支され、前記スイングアームの一端部は、前記カムホイールの近傍に配置され、前記スイングアームの他端側には、前記スイングアームの長手方向に延びる第１貫通孔が形成され、
前記カムホイールの回転で前記カムが前記スイングアームの一端部に当接するたびに、前記スイングアームには、前記カムの押圧によって、前記第１ピンを軸とする第１方向への回動が生じ、
前記付勢手段は、前記スイングアームが前記第１方向に回動するたびに、前記第１方向とは逆の第２方向に前記スイングアームを付勢するものであり、当該付勢手段による付勢によって、前記スイングアームは、前記第１方向に回動した後、反転して、前記第２方向に回動し、
前記従節アームの一端部は、前記第１ピンに回動自在に枢支され、前記従節アームの他端部には、上下方向に延びる第２ピンが取り付けられ、
前記駆動アームの中間部は、前記第２ピンに回動自在に枢支され、前記駆動アームの一端部には、上下方向に延びる第３ピンが取り付けられ、当該第３ピンは前記スイングアームの第１貫通孔に挿通され、
前記駆動アームの他端部には、弾性部材が取り付けられており、当該弾性部材は、前記駆動アームの他端部から前記駆動アームの長手方向に延び出て、前記弾性部材の先端部は、前記駆動ホイールの近傍に配置されており、
前記スイングアームが前記第１方向に回動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させて前記スイングアームの第１貫通孔の内周面に押し付ける回動が前記駆動アームに生じることで、前記スイングアームが前記第３ピンを前記第１方向に牽引するものとなり、この牽引によって、前記駆動アームが前記第１方向に移動し、前記第２ピンの牽引によって、前記従節アームが前記第１ピンを軸として前記第１方向に回動し、
前記駆動アームが前記第１方向に移動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させる回動が、前記駆動アームに生じていることで、前記弾性部材は、その先端部が前記駆動ホイールの外周面に当接しない前記第１方向への移動を生じるものとなり、
前記スイングアームが前記第２方向に回動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させて前記スイングアームの第１貫通孔の内周面に押し付ける回動が、前記駆動アームに生じることで、前記スイングアームが前記第３ピンを前記第２方向に牽引するものとなり、この牽引によって、前記駆動アームが前記第２方向に移動し、前記第２ピンの牽引によって、前記従節アームが前記第１ピンを軸として前記第２方向に回動し、
前記駆動アームが前記第２方向に移動する間では、前記第３ピンを前記スイングアームの他端側に移動させる回動が、前記駆動アームに生じていることで、前記弾性部材は、その先端部が前記駆動ホイールの外周面に当接する前記第２方向への移動を生じるものとなり、前記弾性部材の押圧によって前記駆動ホイールが回転する項１に記載の発電システム。
【０００７】
項３．前記アーム機構を前記発電機側及び前記発電機の反対側に移動させることの可能な移動手段をさらに有し、
前記移動手段が、前記アーム機構を前記発電機側に移動させることで、前記駆動アームが前記第２方向に移動する間に前記駆動ホイールの外周面に当接する前記弾性部材の範囲が大きくなり、
前記移動手段が、前記アーム機構を前記発電機の反対側に移動させることで、前記駆動アームが前記第２方向に移動する間に前記駆動ホイールの外周面に当接する前記弾性部材の範囲が小さくなる、項２に記載の発電システム。
【０００８】
項４．前記移動手段は、前記第１ピンを支持する支持板と、第１ステッピングモータとを有し、
前記支持板の側面には螺子孔が形成され、
前記第１ステッピングモータは、前記支持板の側方に配置されるものであって、前記螺子孔と螺合する第３回転軸を備えており、
前記第１ステッピングモータの第３回転軸を正回転させることで、前記支持板や前記第１ピンが前記発電機側に移動して、これに伴い、前記アーム機構が前記発電機側に移動し、
前記第１ステッピングモータの第３回転軸を逆回転させることで、前記支持板や前記第１ピンが前記発電機の反対側に移動して、これに伴い、前記アーム機構が前記発電機の反対側に移動する項３に記載の発電システム。
【０００９】
項５．前記アーム機構の移動を制御するための移動制御装置をさらに備え、
前記移動制御装置は、
前記駆動ホイールの単位時間当たりの回転数を計測する第１センサと、
前記第１センサの計測値に基づき、前記第１ステッピングモータを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
前記第１センサの計測値が目標値よりも大きい場合、前記第１ステッピングモータの第３回転軸を逆回転させ、
前記第１センサの計測値が目標値よりも小さい場合、前記第１ステッピングモータの第３回転軸を正回転させる、項４に記載の発電システム。
【００１０】
項６．前記カムホイールの回転を制御するための回転制御装置をさらに有し、
前記カムホイール装置は、前記カムホイールを回転可能に支持する主駆動軸と、前記主駆動軸と前記カムホイールとの接続及び切断を切り替えるクラッチ機構とをさらに備え、
前記第１回転軸のトルクが前記主駆動軸に伝達されることで、前記主駆動軸が回転し、
前記主駆動軸と前記カムホイールとが接続された状態では、前記主駆動軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転し、
前記主駆動軸と前記カムホイールとが切断された状態では、前記主駆動軸のトルクが前記カムホイールに伝達されないことで、前記カムホイールが回転せず、
前記回転制御装置は、
前記主駆動軸の単位時間当たりの回転数を計測する第２センサと、
前記第２センサの計測値に基づき、前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段とを備え、
前記クラッチ制御手段は、
前記第２センサの計測値が所定値を上回った場合に、前記クラッチ機構に前記主駆動軸と前記カムホイールとを切断させ、
前記第２センサの計測値が所定値を下回った場合に、前記クラッチ機構に前記主駆動軸と前記カムホイールとを接続させる項１乃至５のいずれかに記載の発電システム。
【００１１】
項７．変速機をさらに有し、
前記変速機は、前記第１回転軸のトルクが伝達されることで回転する入力軸と、当該入力軸のトルクが伝達されることで回転する出力軸と、前記入力軸の単位時間当たりの回転数である入力回転数を計測する第３センサと、前記出力軸の単位時間当たりの回転数である出力回転数を計測する第４センサと、前記出力回転数が一定となるように、前記入力回転数と前記出力回転数との比である変速比を制御する制御手段とを備え、
前記出力軸のトルクが前記カムホイールに伝達されることで、前記カムホイールが回転する項１乃至６のいずれかに記載の発電システム。
【００１２】
項８．前記付勢手段は、コイルバネを備えており、
前記スイングアームが前記第１方向に回動することに伴い、前記コイルバネは径が縮小するようにその螺旋方向に力が加えられて、当該加えられた力に抗する前記コイルバネの反発力によって、前記スイングアームは前記第２方向に付勢される項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【００１３】
項９．前記付勢手段は、前記コイルバネが載置される台座と、当該台座をその周方向に回転させることの可能な回転手段とをさらに備え、
前記コイルバネの一端部は、前記台座、或いは、前記台座に固定される第１ブロックに接続され、
前記コイルバネの他端部は、前記スイングアーム、或いは、前記スイングアームの第２貫通孔に挿通されるチューブが延び出た第２ブロックに接続される項８に記載の発電システム。
【００１４】
項１０．前記回転手段は、前記台座の周辺に配置される駆動機構やソレノイドを備え、
前記駆動機構は、第４回転軸を備える第２ステッピングモータと、前記第４回転軸に一端が固定されて、当該第４回転軸の回転に伴い当該第４回転軸を軸として回動する回動部材とを備えており、
前記ソレノイドは、ボビンに巻回されたコイルと、当該コイルを収納するケースと、前記コイルの内周部に配置される筒状のヨークと、当該ヨークの内周部に配置されて、前記コイルへの給電時に前記ヨークに発生する磁気吸引力を受けて前記ヨークの軸芯方向に沿う前進及び後退を行うプランジャとを備え、
前記回動部材の他端側には、当該回動部材を貫通する第３貫通孔が、前記回動部材の長手方向に延びるように形成されており、
前記台座の外周縁には、上方に延びる第４ピンが取り付けられており、当該第４ピンは、前記回動部材の第３貫通孔に挿通されており、
前記台座の外側面には、複数の凹部が前記台座の周方向に間隔をあけて形成されており、当該複数の凹部のうちいずれかに前記プランジャが挿入され、
前記プランジャを後退させて前記プランジャを一の前記凹部から抜き出した後、前記第４回転軸を回転させて前記回動部材の回動を生じさせることで、前記台座を回転させて、前記プランジャが二の前記凹部と対向した状態にすることができ、
前記プランジャが二の前記凹部と対向した状態で、前記プランジャを前進させて二の前記凹部に挿入することで、前記台座の回転を規制できる項９に記載の発電システム。
【００１５】
項１１．前記付勢手段は、アキュムレーターを備え、
前記アキュムレーターは、蓄圧気体を収容する容器を備え、
前記スイングアームが前記第１方向に回動することに伴い、前記容器の内部に余剰流体が導入されることで前記蓄圧気体が圧縮されて、当該圧縮された前記蓄圧気体の膨張力によって、前記スイングアームは前記第２方向に付勢される項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【００１６】
項１２．前記カムホイール装置は、複数の前記カムホイールと、当該複数のカムホイールを回転可能に枢支する主駆動軸とを備え、
各前記カムホイールごとに、前記発電機や前記アーム機構が設けられ、
前記第１回転軸のトルクが前記主駆動軸に伝達されることで、前記主駆動軸が回転し、
前記主駆動軸のトルクが前記複数のカムホイールの各々に伝達されることで、前記複数のカムホイールの各々が回転する項１乃至１１のいずれかに記載の発電システム。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発電システムによれば、第１回転軸の回転が、カムホイールやアーム機構を介して駆動ホイールに伝達されることで、駆動ホイールが回転し、この回転に伴い発電が行われる。そして、本発明の発電システムは、河川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで、第１回転軸に水力や風力を加えて、第１回転軸を回転させることができる。以上のことから、本発明の発電システムによれば、河川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで、水力や風力の自然エネルギーによる発電が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る発電システムを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発電システムを示す平面図である。
【図３】アーム機構を拡大して示す斜視図である。
【図４】クラッチ機構を拡大して示す側面図である。
【図５】スイングアームが第１方向に回動する間における従節アームや駆動アームの動きを示す模式図である。
【図６】スイングアームが第２方向に回動する間における従節アームや駆動アームの動きを示す模式図である。
【図７】移動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】移動制御装置が備えるモータ制御手段の処理を示すフロチャートである。
【図９】回転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】回転制御装置が備えるクラッチ制御手段の処理を示すフロチャートである。
【図１１】付勢手段の変形例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の発電システムの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る発電システム１を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る発電システム１を示す平面図である。図３は、後述のアーム機構を拡大して示す斜視図である。図４は、クラッチ機構２０を拡大して示す側面図である。
【００２０】
本実施形態に係る発電システム１は、川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで発電可能なものである。図１〜図３に示すように、発電システム１は、タービン２と、変速機３と、ベルト機構４と、カップリング５と、カムホイール装置６と、発電機７と、アーム機構８と、移動手段９とを有している。
【００２１】
図１に示すように、タービン２は、筒体１０と、筒体１０の内部で回転可能に設けられる回転軸１１とを備えている。このタービン２は、川・水路・海の水や風が筒体１０の内部を通過するように配置される（発電システム１が川・水路・海岸に配置される場合には、タービン２は川・水路・海の水の中に浸漬されて、筒体１０の内部に水が通過するものとされる）。
【００２２】
回転軸１１の外周面には、複数の羽根１２が回転軸１１の周方向に取り付けられている。回転軸１１は、これらの羽根１２に水力や風力が加えられることで軸周りに回転する。なお、回転軸１１の軸方向へ螺旋状に延びる一連の羽根を、回転軸１１の外周面に形成してもよい。このようにしても、回転軸１１に水力や風力が加えられることで回転軸１１が回転する。
【００２３】
変速機３は、回転軸１１のトルクが伝達されることで回転する入力軸１３と、入力軸１３のトルクが伝達されることで回転する出力軸１４と、入力軸１３の単位時間当たりの回転数である入力回転数を計測する入力回転数センサ（図示せず）と、出力軸１４の単位時間当たりの回転数である出力回転数を計測する出力回転数センサ（図示せず）と、前記出力回転数が一定となるように、前記入力回転数と前記出力回転数との比である変速比を制御する制御手段（図示せず）とを備えている。上記の入力軸１３や出力軸１４を備える変速機３の本体部として、三木プーリ株式会社製の無断変速機であるゼロマックス（登録商標）を使用できる。この無段変速機は、レバーに対する操作で変速比を変更可能なものであり、当該無段変速機が使用される場合には、上記の制御手段は、入力回転数及び出力回転数に基づき、レバーの動きを制御するものとされる。
【００２４】
ベルト機構４は、タービン２の回転軸１１と、変速機３の入力軸１３とを連結するものであり、ベルト機構４を介して回転軸１１のトルクが変速機３の入力軸１３に伝達されることで、変速機３の入力軸１３が回転する。図示の例では、ベルト機構４は、無端のベルト１５や、従動ローラ１６や、無端のベルト１７を備えている。ベルト１５は、回転軸１１や従動ローラ１６に掛け回されている。ベルト１７は、従動ローラ１６や変速機３の入力軸１３に掛け回されている。図示のベルト機構４では、回転軸１１のトルクがベルト１５を介して従動ローラ１６に伝達されることで、従動ローラ１６が回転する。そして、従動ローラ１６のトルクがベルト１７を介して入力軸１３に伝達されることで、入力軸１３が回転する。
【００２５】
なおベルト機構４が備えるベルトの数は、図示例のように２に限定されず、２以外の複数とすることができる。また或いは、１つのベルトが回転軸１１や入力軸１３に掛け回されてもよい。以上のようにベルトの数を２以外の複数或いは１つとしても、回転軸１１のトルクを変速機３の入力軸１３に伝達して、入力軸１３を回転させることができる。なおベルトの数を複数とすれば、タービン２を配置する位置の自由度を高めることができるので、タービン２を川・水路・海の水に浸漬させることが容易になる。またベルト機構以外の公知の手段によって回転軸１１と入力軸１３とを連結して、回転軸１１のトルクを入力軸１３に伝達するようにしてもよい。
【００２６】
カムホイール装置６は、カムホイール１８と、主駆動軸１９と、クラッチ機構２０（図４）とを備えている。カムホイール１８の外周面には、複数のカム２１が周方向に等間隔で形成されている。主駆動軸１９は、カムホイール１８を回転可能に支持する。
【００２７】
カップリング５は、変速機３の出力軸１４と、カムホイール装置６の主駆動軸１９とを連結する。このカップリング５を介して出力軸１４のトルクが主駆動軸１９に伝達されることで、主駆動軸１９が回転する。なお、カップリング５以外の公知の手段によって、出力軸１４と主駆動軸１９とを連結して、出力軸１４のトルクを主駆動軸１９に伝達させてもよい（例えば、出力軸１４と主駆動軸１９とに掛け回されるベルトを設ければ、このベルトを介して出力軸１４のトルクを主駆動軸１９に伝達できる）。
【００２８】
図４に示すクラッチ機構２０は、主駆動軸１９とカムホイール１８との接続及び切断を切り替え可能なものである。クラッチ機構２０は、カムホイールハブ２２と、電磁クラッチ受け２３と、電磁クラッチ２４とを備えている。
【００２９】
カムホイールハブ２２は、カムホイール１８の中心の下面に固定されている。
【００３０】
電磁クラッチ受け２３は、主駆動軸１９の上端に固定されており、主駆動軸１９と一体に回転する。
【００３１】
電磁クラッチ２４は、入力側回転体であるクラッチロータ２５と、出力側回転体であるクラッチアーマチュア２６と、弾性部材としての板バネハブ（図示せず）と、電磁力発生手段としてのクラッチステータ（図示せず）とを有している。
【００３２】
クラッチロータ２５は、電磁クラッチ受け２３に固定されており、主駆動軸１９と一体的に回転する。クラッチアーマチュア２６は、カムホイールハブ２２に固定されて、クラッチロータ２５と対向するように配置されている。板バネハブ（図示せず）は、クラッチアーマチュア２６をクラッチロータ２５から引き離す方向に付勢する。クラッチステータ（図示せず）は、コイル（電磁石）を内蔵し、通電により電磁力を発生する。
【００３３】
以上のクラッチ機構２０によれば、クラッチステータ（図示せず）の電磁力により、クラッチアーマチュア２６を板バネハブ（図示せず）の弾性力に抗してクラッチロータ２５側に引き寄せて、クラッチアーマチュア２６とクラッチロータ２５とを吸着させることができる。そしてこの吸着によって主駆動軸１９とカムホイール１８とが接続される。この接続状態では、主駆動軸１９のトルクがカムホイール１８に伝達されることで、カムホイール１８は回転する。
【００３４】
また上記のクラッチ機構２０によれば、クラッチステータのコイルを消磁することにより、板バネハブの弾性力によってクラッチアーマチュア２６をクラッチロータ２５から切り離すことができる。そしてこの切り離しによって主駆動軸１９とカムホイール１８とが切断される。この切断状態では、主駆動軸１９のトルクがカムホイール１８に伝達されないことで、カムホイール１８は回転しない。
【００３５】
図１や図２に示すように、発電機７は、筒状ケース２７と、筒状ケース２７から延び出る回転軸２８と、駆動ホイール２９とを備えており、駆動ホイール２９の中心に回転軸２８が接続される。この発電機７は、駆動ホイール２９の回転に伴い回転軸２８が回転するものであり、電磁誘導作用により回転軸２８の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで、発電を行う。より具体的には、発電機７では、筒状ケース７の内部に磁石（図示せず）やコイル（図示せず）が設けられており、回転軸２８の回転で、磁石がコイルに対して相対的に移動することで、コイルを通過する磁束が変化して、コイルに起電力が生じる。
【００３６】
アーム機構８は、カムホイール装置６と発電機７との間に配置される。このアーム機構８は、カムホイール１８の回転でカム２１が一端部（後述のスイングアーム３０の一端部３６）に当接することで回動を生じるものである。そしてこのアーム機構８の回動に伴い、アーム機構８の他端部（後述の弾性部材７５の先端部７６）が駆動ホイール２９に当接することで、駆動ホイール２９が回転して、発電機７で発電が行われる。以下、アーム機構８が備える構成について具体的に説明する。
【００３７】
図１〜図３に示すように、アーム機構８は、スイングアーム３０と、付勢手段３１と、従節アーム３２と、駆動アーム３３とを有している。
【００３８】
スイングアーム３０の中間部３４は、上下方向に延びるピン３５に回動自在に枢支される。スイングアーム３０の一端部３６は、カムホイール１８の近傍に配置される。この一端部３６には、一対の対向板３７，３７と、ピン４５と、ローラ３８とが設けられている。一対の対向板３７，３７は、上下方向に対向する。ピン４５は、一対の対向板３７，３７の一方から他方へと延びるものであって、その両端が対向板３７，３７に連結されている。ローラ３８は、一対の対向板３７，３７の間でピン４５に回動自在に枢支されている。カムホイール１８が回転する際には、カムホイール１８の外周面に形成された複数のカム２１が順次ローラ３８に当接する。各カム２１がローラ３８に当接するたびに、カム２１の押圧によって、スイングアーム３０には、ピン３５を軸とする第１方向Ａへの回動が生じる。
【００３９】
スイングアーム３０の他端側３９には、貫通孔４０が形成される。スイングアーム３０の一端側の範囲（ピン３５とスイングアーム３０の一端部３６との間の範囲）には、貫通孔４１が形成される。貫通孔４０や貫通孔４１は、スイングアーム３０の長手方向に所定長さ延びている。
【００４０】
付勢手段３１は、スイングアーム３０が第１方向Ａに回動するたびに、第１方向Ａとは逆の第２方向Ｂにスイングアーム３０を付勢するものである。以下、付勢手段３１が備える構成について説明する。
【００４１】
付勢手段３１は、コイルバネ４２や、台座４３を備えており、台座４３の上面にコイルバネ４２が載置される。
【００４２】
コイルバネ４２は、スイングアーム３０の下側に配置されるものであって、コイルバネ４２の軸芯は、ピン３５の直下に位置している。
【００４３】
台座４３の外側面にはブロック４４が固定されており、コイルバネ４２の一端部は、台座４３に固定されるブロック４４に接続されている。なおブロック４４を省略して、コイルバネ４２の一端部を、直接、台座４３に接続してもよい。
【００４４】
コイルバネ４２の他端部は、ブロック４７に接続される。図３に示すように、ブロック４７は、直方体を呈しており、上面や、下面や、上面や下面に対して垂直な４つの側面を有している。
【００４５】
ブロック４７には、貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、水平方向に延びた後、上方に延びるものであって、ブロック４７の一の側面や上面には、貫通孔４８の開口４９，５０が形成される。
【００４６】
ブロック４７の貫通孔４８には、チューブ５１の一端側が挿入されている。チューブ５１の一端側は、貫通孔４８に沿って、水平方向に延びた後、上方に延びるように屈曲している。チューブ５１の一端５２（図３）は、ブロック４７の一の側面にある開口４９から露出している。チューブ５１の他端側５３は、ブロック４７の上面にある開口５０から上方に延び出て、スイングアーム３０の貫通孔４１に挿通されている。
【００４７】
コイルバネ４２の他端部は、チューブ５１の一端５２からチューブ５１内に挿入されている。当該コイルバネ４２の他端部は、チューブ５１に沿って、水平方向に延びた後、上方に延びるように屈曲している。
【００４８】
上記の構成によれば、チューブ５１の他端側５３が貫通孔４１に挿通されていることで、スイングアーム３０が第１方向Ａに回動する際には、スイングアーム３０の牽引によって、チューブ５１やブロック４７は、第１方向Ａに移動する。そしてブロック４７が第１方向Ａに移動することで、コイルバネ４２は径が縮小するようにその螺旋方向に力が加えられて、当該加えられた力に抗する反発力（復元力）がコイルバネ４２に生じる。そしてこの反発力（復元力）がブロック４７やチューブ５１を介してスイングアーム３０に伝達されることで、スイングアーム３０は第２方向Ｂに付勢される。そしてこの付勢によって、スイングアーム３０は、第１方向Ａに回動した後、反転して、第２方向Ｂに回動するようになる。またスイングアーム３０の牽引でコイルバネ４２に径を縮小させる力が作用する間では、コイルバネ４２の他端部が屈曲していることで（コイルバネ４２の他端部が水平方向に延びた後、上方に延びていることで）、コイルバネ４２の他端部がチューブ５１から抜け出ることが防止される。
【００４９】
なお図示の例では、スイングアーム３０の一端側に貫通孔４１を形成しているが、スイングアーム３０の他端側に貫通孔４１を形成して、当該貫通孔４１にチューブ５１の他端側５３を挿通させてもよい。また、上記のブロック４７やチューブ５１や貫通孔４１を省略して、コイルバネ４２の他端部を、スイングアーム３０の一端側或いは他端側に接続してもよい。以上のようにしても、スイングアーム３０の牽引によってコイルバネ４２に径を縮小させる力を加えて、当該加えられた力に抗する反発力（復元力）をコイルバネ４２に生じさせることができるので、スイングアーム３０を第２方向Ｂに付勢して、当該第２方向Ｂに回動させることができる。なお図示例のように、ブロック４７やチューブ５１や貫通孔４１を儲ける構造によれば、コイルバネ４２の他端部に水平に延びる部分を生じさせることができるので、コイルバネ４２の螺旋方向に円滑に力が加えることができる。
【００５０】
また、付勢手段３１は、上記のコイルバネ４２や台座４３の他に、回転手段５４を備えている。この回転手段５４は、台座４３をその周方向に回転させることが可能なものであり、スイングアーム３０の向きを調整するために設けられている。「スイングアーム３０の向き」とは、カム２１の押圧や付勢手段３１の付勢によってスイングアーム３０に回動が生じていないときの、スイングアーム３０の向きに相当する。
【００５１】
図３に示すように、回転手段５４は、駆動機構５５やソレノイド５６を備えており、駆動機構５５やソレノイド５６は台座４３の周辺に配置される。
【００５２】
駆動機構５５は、回転軸５７を備えるステッピングモータ５８と、回転軸５７に一端が固定される回動部材６０とを備えている。回動部材６０は、モータ５８の動力で回転軸５７が回転することに伴い、回転軸５７を軸として回動するものである。回動部材６０の他端側には、貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２は、回動部材６０の長手方向に所定長さ延びるものであって、当該貫通孔６２にはピン６３が挿通されている。このピン６３は、台座４３の外周縁から上方に延びるものである（図示例では、ピン６３は、台座４３の外周縁を構成する突出部６４から上方に延びている）。
【００５３】
ソレノイド５６は、ボビン（図示せず）に巻回されたコイル（図示せず）と、当該コイルを収納するケース６５と、前記コイルの内周部に配置される筒状のヨーク（図示せず）と、当該ヨークの内側からケース６５の外側に延びて、前記コイルへの給電時に前記ヨークに発生する磁気吸引力を受けて前記ヨークの軸芯方向に沿う前進及び後退を行うプランジャ６６とを備えている。
【００５４】
台座４３の外側面には、複数の凹部６７が台座４３の周方向に間隔をあけて形成されている。プランジャ６６は、複数の凹部６７のうちのいずれかに挿入される。
【００５５】
本実施形態の発電システムは、図示しない操作盤を備えており、この操作盤に対する操作で、回転軸５７の回転方向や回転角度を設定することや、プランジャ６６を前進或いは後退させることができる。また、回転軸５７の回転や、プランジャ６６の前進或いは後退は、発電機７で生じる電力を動力源として生じる。
【００５６】
スイングアーム３０の向きを調整する際には、まず、プランジャ６６を後退させてプランジャ６６を一の凹部６７から抜き出すことが行われる。ついで、回転軸５７を回転させることで、当該回転軸５７を軸として回動部材６０を回動させることが行われる。この操作は、回動部材６０及びピン６３を介して回転軸５７のトルクを台座４３に伝達することで、台座４３を回転させるものであり、この台座４３の回転に伴い、コイルバネ４２など台座４３の上に配置されている物全てが回転する。そして、コイルバネ４２の回転に伴い、ブロック４７に接続されたコイルバネ４２の他端部が、ブロック４７を牽引或いは押圧することで、ブロック４７やチューブ５１が、第２方向Ｂ或いは第１方向Ａに移動する。そして当該移動するチューブ５１によって、スイングアーム３０が牽引或いは押圧されることで、スイングアーム３０は、ピン３５を軸として第２方向Ｂ或いは第１方向Ａに回動する（牽引されるときは方向Ｂに回動し、押圧されるときは方向Ａに回動する）。そして、このスイングアーム３０の回動によって、スイングアーム３０の向きが変更される。
【００５７】
上記のスイングアーム３０の向きを変更する操作は、例えば、アーム機構８の点検や修理を容易とすべく行われる。そしてこの操作が行われる際には、ユーザは、複数の凹部６７のうち、プランジャ６６と対向させるべき二の凹部６７を選択しており、当該二の凹部６７とプランジャ６６とが対向するまで台座４３が回動したときに、ユーザは、スイングアーム３０の向きが、カム２１が一端部３６（ローラ３８）に当接しない向きになったと判断して、回転軸５７の回転を中止させる操作を行って、台座４３の回転を停止させる。
【００５８】
そして、上記のようにプランジャ６６が二の凹部６７と対向した状態では、プランジャ６６を前進させて、プランジャ６６を二の凹部６７に挿入させることが行われる。これにより、台座４３の回転が規制されて、スイングアーム３０の向きが、カム２１が一端部３６（ローラ３８）に当接しない向きとなった状態が維持される。
【００５９】
以上のようにスイングアーム３０の向きが調整されることで、カムホイール１８が回転していても、カム２１がスイングアーム３０の一端部３６（ローラ３８）に当接しなくなるので、アーム機構８の点検や修理を容易に行うことができる。
【００６０】
従節アーム３２の一端部６８は、ピン３５に回動自在に枢支される。従節アーム３２の他端部６９には、上下方向に延びるピン７０が取り付けられる。
【００６１】
駆動アーム３３の中間部７１は、ピン７０に回動自在に枢支される。駆動アーム３３の一端部７２には、上下方向に延びるピン７３が取り付けられており、ピン７３はスイングアーム３０の貫通孔４０に挿通される。
【００６２】
駆動アーム３３の他端部７４には、弾性部材７５が取り付けられている。この弾性部材７５は、駆動アーム３３の他端部７４から駆動アーム３３の長手方向に延び出ており、弾性部材７５の先端部７６は、駆動ホイール２９の近傍に配置される。上記の弾性部材７５として、例えば、板バネを使用できるが、板バネ以外の弾性部材が使用されてもよい。
【００６３】
図５は、スイングアーム３０の一端部３６に設けられたローラ３８にカムホイール１８のカム２１が当接することにより、スイングアーム３０がカム２１に押圧されて、スイングアーム３０が第１方向Ａに回動する間における従節アーム３２や駆動アーム３３の動きを示す模式図である。図６は、付勢手段３１（図１，図２）の付勢により、スイングアーム３０が第２方向Ｂに回動する間における従節アーム３２や駆動アーム３３の動きを示す模式図である。以下、図５や図６を参照して、スイングアーム３０が第１方向Ａや第２方向Ｂに回動する間における従節アーム３２や駆動アーム３３の動きについて説明する。なお以下に説明する動きは、以下の（１），（２）を満たすように、アーム機構８と駆動ホイール２９との相対的な位置関係が調整されていることで生じるものである。
【００６４】
（１）図５に示すようにピン７３が貫通孔４０の他端側の内周面に当接する状態では、ピン３５と弾性部材７５の先端との間の距離が、ピン３５と駆動ホイール２９の外周縁との間の最短距離Ｄ以下であることで、弾性部材７５の先端部７６が駆動ホイール２９の外周縁に当接しない。
（２）図６に示すようにピン７３が貫通孔４０の一端側の内周面に当接する状態では、ピン３５と弾性部材７５の先端との間の距離が、ピン３５と駆動ホイール２９の外周縁との間の最短距離Ｄよりも大きいことで、弾性部材７５の先端部７６が駆動ホイール２９の外周縁に当接する。
【００６５】
なお上記の「ピン３５と弾性部材７５の先端との間の距離」とは、図５に示すように弾性部材７５が湾曲せずに真っすぐ延びていることを前提とする距離であり、以下の式１から求められる。
【００６６】
【数１】
2018168799.tif 000003
【００６７】
また上記の「ピン３５と駆動ホイール２９の外周縁との間の最短距離Ｄ」とは、ピン３５と駆動ホイール２９の中心とを結ぶ直線上における、ピン３５と駆動ホイール２９の外周縁との間の距離である。
【００６８】
スイングアーム３０が第１方向Ａに回動する間では、図５に示すように、ピン７３を、スイングアーム３０の他端側に移動させて、貫通孔４０の他端側の内周面に押し付ける回動が、駆動アーム３３に生じて、上記貫通孔４０の他端側の内周面にピン７３が押し付けられる。そしてこのピン７３の押し付けによって、スイングアーム３０がピン７３を第１方向Ａに牽引するものとなり、この牽引によって、駆動アーム３３が第１方向Ａに移動する。そしてこの駆動アーム３３の移動に伴い、ピン７０が従節アーム３２を第１方向Ａに牽引することで、従節アーム３２に、ピン３５を軸とする第１方向Ａへの回動が生じる。
【００６９】
そして、駆動アーム３３が第１方向Ａに移動する間では（つまりスイングアーム３０が第１方向Ａに回動する間では）、上記のようにピン７３をスイングアーム３０の他端側に移動させる回動が駆動アーム３３に生じていることで、弾性部材７５は、その先端部７６が駆動ホイール２９の外周面に当接しない第１方向Ａへの移動を生じるものとなる。
【００７０】
一方、スイングアーム３０が第２方向Ｂに回動する間では、図６に示すように、ピン７３を、スイングアーム３０の一端側に移動させて、貫通孔４０の一端側の内周面に押し付ける回動が、駆動アーム３３に生じて、上記貫通孔４０の一端側の内周面にピン７３が押し付けられる。そしてこのピン７３の押し付けによって、スイングアーム３０がピン７３を第２方向Ｂに牽引するものとなり、この牽引によって、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する。そしてこの駆動アーム３３の移動に伴い、ピン７０が従節アーム３２を第２方向Ｂに牽引することで、従節アーム３２に、ピン３５を軸とする第２方向Ｂへの回動が生じる。
【００７１】
そして、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間では（つまりスイングアーム３０が第２方向Ｂに回動する間では）、上記のように、ピン７３をスイングアーム３０の他端側に移動させる回動が駆動アーム３３に生じていることで、弾性部材７５は、その先端部７６が駆動ホイール２９の外周面に当接する第２方向Ｂへの移動を生じるものとなり、弾性部材７５が、駆動ホイール２９を押圧する。これにより、駆動ホイール２９が、その周回りの一の方向Ｃに回転して、発電機７で発電が行われる。
【００７２】
移動手段９は、アーム機構８を、発電機７側（図１，図２，図３の左側）や発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）に移動させることが可能なものである。この移動手段９は、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲を調整するために設けられている。
【００７３】
図３に示すように、移動手段９は、ピン３５を支持する支持板８０と、支持板８０が載置されるガイド板８１と、ステッピングモータ８２とを有している。
【００７４】
支持板８０の側面には、螺子孔８３が形成されている。支持板８０の下面には、突条部８４が形成されている。螺子孔８３や突条部８４は、発電機７側（図１，図２，図３の左側）から、発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）へと延びる。
【００７５】
ガイド板８１は、コイルバネ４２の上側に配置されるものであり、台座４３から上方に延びる軸部材（図示せず）によって下面が支持されている。コイルバネ４２は、前記軸部材に巻き付けられるものであり、ガイド板８１及び台座４３によって上下に挟み込まれている。ガイド板８１の上面には、ガイド溝８５が形成されている。ガイド溝８５は、発電機７側（図１，図２，図３の左側）から、発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）へと延びるものであって、支持板８０の突条部８４と嵌合する
【００７６】
ガイド板８１の側面にはアングル８６が取り付けられている。ステッピングモータ８２は、アングル８６に固定されることで、支持板８０やガイド板８１の側方に配置されている。ステッピングモータ８２は、回転軸８７を備えており、当該回転軸８７は、螺子孔８３と螺合する。
【００７７】
上記の移動手段９は、回転軸８７を正回転させることで支持板８０やピン３５を発電機７側（図１，図２，図３の左側）に移動させることができる。また移動手段９は、回転軸８７を逆回転させることで、支持板８０やピン３５を発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）に移動させることができる。そして回転軸８７の正回転で支持板８０やピン３５を発電機７側（図１，図２，図３の左側）に移動させた場合には、ピン３５の牽引でアーム機構８が発電機７側（図１，図２，図３の左側）に移動する。これにより、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間に（図６参照）、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲を大きくすることができる。一方、回転軸８７の逆回転で支持板８０やピン３５を発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）に移動させた場合には、ピン３５の牽引でアーム機構８が発電機７の反対側（図１，図２，図３の右側）に移動することで、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間に、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲を小さくすることができる。また支持板８０がカムホイール装置６側やこの反対側に移動する間では、突条部８４とガイド溝８５との嵌合によって支持板８０の移動がガイドされるので、支持板８０の移動が円滑に行われる。なお回転軸８７の回転は発電機７で生じる電力を動力源として生じるものであり、回転軸８７が回転方向や回転角度は、発電システムが備える操作盤（図示せず）に対する操作で設定可能である。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態の発電システム１は、回転軸１１のトルクが、ベルト機構４や変速機３やカムホイール１８やアーム機構８を介して、駆動ホイール２９に伝達されることで、駆動ホイール２９が回転し、この回転に伴い発電が行われる。そして、本実施形態の発電システム１は、河川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで、回転軸１１に水力や風力を加えて、回転軸１１を回転させることができる。以上のことから、本実施形態の発電システム１によれば、河川、水路、海岸、風の強い場所等に設置されることで、水力や風力の自然エネルギーによる発電が可能である。
【００７９】
さらに本実施形態の発電システム１によれば、アーム機構８と駆動ホイール２９との相対的な位置関係を適宜調整することで、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動するときのみ（つまりスイングアーム３０が第２方向Ｂに回動するときのみ）、弾性部材７５を駆動ホイール２９に当接させ、駆動アーム３３が第１方向Ａに移動するときには（つまりスイングアーム３０が第１方向Ａに回動するときには）、弾性部材７５を駆動ホイール２９に当接させないようにすることができる。このため、駆動ホイール２９を周回りの一の方向Ｃに回転させる力のみが、弾性部材７５から駆動ホイール２９に加えられ、これと逆方向の力は、弾性部材７５から駆動ホイール２９に加えられない。したがって発電システム１によれば、駆動ホイール２９の周回りの一方向Ｃに駆動ホイール２９を減速させることなく回転させることができる。これにより発電量を大きくすることができる。
【００８０】
さらに本実施形態の発電システム１によれば、移動手段９が設けられることで、アーム機構８を発電機７側（図１，図２，図３の左側）や発電機７の反対側（図１，図２，図３の左側）に移動させることができる。そしてこのことから、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間に、駆動ホイール２９の外周面に当接する弾性部材７５の範囲を変えることができるので、弾性部材７５が駆動ホイール２９に加える力を調整できる。これにより、駆動ホイール２９の回転速度を調整できるので、発電機７の単位時間当たりの発電量を所望のものとすることができる。
【００８１】
さらに本実施形態の発電システム１では、ベルト機構４や変速機３や主駆動軸１９を介して回転軸１１のトルクがカムホイール１８に伝達されることで、カムホイール１８が回転する。そして変速機３で出力軸１４の回転数が一定となるように変速比が制御されることで、回転軸１１の回転速度が一定にならないときでも、カムホイール１８の回転速度を一定にして、カム２１がスイングアーム３０に当接する時間間隔を一定にできる。そしてこのことから、弾性部材７５が駆動ホイール２９に当接する時間間隔を一定となるので、駆動ホイール２９の回転速度を一定にすることができる。したがって本実施形態の発電システム１によれば、発電が安定して行われる。
【００８２】
さらに本実施形態の発電システム１によれば、回転手段５４によって、スイングアーム３０の向きを調整できることで、アーム機構８の点検や修理のために、スイングアーム３０の一端部３６（ローラ３８）にカム２１を当接させないようにすることができる。これにより、スイングアーム３０が回動しないものとなるので、アーム機構８の点検や修理を容易に行うことができる。
【００８３】
また本実施形態の発電システム１では、クラッチ機構２０によって主駆動軸１９とカムホイール１８とを切断すれば、カムホイール１８が回転しなくなることで、スイングアーム３０の一端部３６（ローラ３８）にカム２１が当接しないようになる。このようにしても、スイングアーム３０が回動しないものとなるので、アーム機構８の点検や修理を容易に行うことができる。
【００８４】
なお本発明の発電システム１は、上記の実施形態に示すものに限定されず、種々改変することができる。
【００８５】
例えば、上記実施形態では、スイングアーム３０の他端側３９に貫通孔４０を形成し、
駆動アーム３３の一端部７２にピン７３を取り付ける例を示したが、これとは逆に、駆動アーム３３の一端側に貫通孔を形成し、スイングアーム３０の他端部３９に、上下方向に延びるピンを形成して、当該ピンを、上記駆動アーム３３の一端側に形成した貫通孔に、挿通させてもよい。このようにしても、スイングアーム３０が第１方向Ａや第２方向Ｂに回動する間に、従節アーム３２や駆動アーム３３に図５や図６に示す動きを生じさせることができる。
【００８６】
また本発明の発電システム１には、アーム機構８の移動を制御するための移動制御装置８８が設けられてもよい。図７は、移動制御装置８８の構成を示すブロック図である。
【００８７】
図７に示すように、移動制御装置８８は、センサ８９と、コンピュータ９０とを備えている。これらセンサ８９やコンピュータ９０は、発電機７で生じる電力で作動するものである。
【００８８】
センサ８９は、発電機７に設置されて、駆動ホイール２９の単位時間当たりの回転数を計測するものである。このセンサ８９として、公知の光学センサや超音波センサを使用できる。
【００８９】
コンピュータ９０は、例えば発電システム１の操作盤（図示せず）に設けられる小型コンピュータである。コンピュータ９０は、ＣＰＵや、メモリや、インターフェイスや、入力装置を備えている。コンピュータ９０は、インターフェイスを介してセンサ８９の計測値を所定の時間間隔で取得して、センサ８９の各計測値をメモリに記憶することや、インターフェイスを介して回転軸８３を正回転・逆回転させるための信号をステッピングモータ８２に送信することや、入力装置から入力された情報をメモリに記憶することが可能である。
【００９０】
そしてコンピュータ９０では、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、モータ制御手段９１が機能的に構成される。モータ制御手段９１は、センサ８９の計測値に基づき、ステッピングモータ８２を制御するものである。
【００９１】
図８に示すフロチャートは、モータ制御手段９１による処理を示している。図８に示す処理は、センサ８９の計測値Ｋがコンピュータ９０に取得されるたびに実行される。以下、図８に示す処理について説明する。
【００９２】
まず、モータ制御手段９１は、センサ８９の計測値Ｋとメモリに記憶されている目標値Ｍとを比較する（ステップＳ１０１）。目標値Ｍは、入力装置から入力されて、メモリに記憶されたものである。
【００９３】
そして、センサ８９の計測値Ｋが目標値Ｍよりも大きい場合には（Ｋ＞Ｍの場合には）、モータ制御手段９１は、ステッピングモータ８２の回転軸８７を所定角度逆回転させる（ステップＳ１０２）。具体的には、モータ制御手段９１は、回転軸８７を所定角度逆回転させる信号をインターフェイスを介してステッピングモータ８２に送信する。これにより、アーム機構８は発電機７の反対側に所定距離移動し、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間において、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が小さくなる。
【００９４】
また、センサ８９の計測値Ｋが目標値Ｍよりも小さい場合には（Ｋ＜Ｍの場合には）、
モータ制御手段９１は、ステッピングモータ８２の回転軸８７を所定角度正回転させる。具体的には、モータ制御手段９１は、回転軸８７を所定角度正回転させる信号をインターフェイスを介してステッピングモータ８２に送信する。これにより、アーム機構８は発電機７側に所定距離移動し、駆動アーム３３が第２方向Ｂに移動する間において、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が大きくなる。
【００９５】
また、センサ８９の計測値Ｋが目標値Ｍと等しい場合には（Ｋ＝Ｍの場合には）、モータ制御手段９１が回転軸８７を回転させることなく、図８の処理は終了する。
【００９６】
図８の処理によれば、駆動ホイール２９の回転数Ｋ（すなわちセンサ８９の計測値Ｋ）が目標値Ｍよりも大きい場合には（Ｋ＞Ｍの場合には）、回転軸８７の逆回転でアーム機構８が発電機７の反対側に移動することで、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が小さくなって、駆動ホイール２９の回転数が低下する。また駆動ホイール２９の回転数（センサ８９の計測値）が目標値よりも小さい場合には（Ｋ＜Ｍの場合には）、回転軸８７の正回転でアーム機構８が発電機７の反対側に移動することで、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が大きくなって、駆動ホイール２９の回転数が増加する。以上により、駆動ホイール２９の回転数を目標値に近づけることができる。
【００９７】
なお、ステップ１０２でモータ制御手段９１が回転軸８７を逆回転させる角度や、ステップＳ１０３でモータ制御手段９１が回転軸８７を正回転させる角度は、センサ８９の計測値と目標値との差分の絶対値に比例する角度とされてもよい。このようにすることで、迅速且つ確実に、駆動ホイール２９の回転数を目標値に近づけることができる。
【００９８】
つまり、駆動ホイール２９の回転数（センサ８９の計測値）が目標値よりも著しく大きい場合には、センサ８９の計測値と目標値との差分の絶対値が大きくなることで、モータ制御手段９１は、大きな角度で回転軸８７を逆回転させる。これにより、アーム機構８が、発電機７の反対側へ大きく移動するので、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が著しく小さくなる。したがって、駆動ホイール２９の回転数は、大きく低下して、目標値に近づく。
【００９９】
また、駆動ホイール２９の回転数（センサ８９の計測値）が目標値よりも僅かに大きい場合には、センサ８９の計測値と目標値との差分の絶対値が大きくなることで、モータ制御手段９１は、小さな角度で回転軸８７を逆回転させる。これにより、アーム機構８が、発電機７の反対側へ僅かに移動するので、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が僅かに小さくなる。したがって、駆動ホイール２９の回転数は、小さく低下して、目標値に近づく。
【０１００】
また、駆動ホイール２９の回転数（センサ８９の計測値）が目標値よりも著しく小さい場合には、センサ８９の計測値と目標値との差分の絶対値が大きくなることで、モータ制御手段９１は、大きな角度で回転軸８７を正回転させる。これにより、アーム機構８が、発電機７側へ大きく移動するので、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が著しく大きくなる。したがって、駆動ホイール２９の回転数は、大きく増加して、目標値に近づく。
【０１０１】
また、駆動ホイール２９の回転数（センサ８９の計測値）が目標値よりも僅かに小さい場合には、センサ８９の計測値と目標値との差分の絶対値が小さくなることで、モータ制御手段９１は、小さな角度で回転軸８７を正回転させる。これにより、アーム機構８が、発電機７側へ僅かに移動するので、駆動ホイール２９に当接する弾性部材７５の範囲が僅かに大きくなる。したがって、駆動ホイール２９の回転数は、小さく増加して、目標値に近づく。
【０１０２】
また本発明の発電システム１には、カムホイール１８の回転を制御するための回転制御装置９４が設けられてもよい。
【０１０３】
図９は、回転制御装置９４の構成を示すブロック図である。図９に示すように、回転制御装置９４は、センサ９５と、コンピュータ９６とを備えている。これらセンサ９５やコンピュータ９６は、発電機７で生じる電力で作動するものである。
【０１０４】
センサ９５は、主駆動軸１９の単位時間当たりの回転数を計測するものである。このセンサ９５として、公知の光学センサや超音波センサを使用できる。
【０１０５】
コンピュータ９６は、ＣＰＵや、メモリや、インターフェイスや、入力装置を備えている。このコンピュータ９６は、インターフェイスを介してセンサ９５の計測値を所定の時間間隔で取得して、センサ９５の各計測値をメモリに記憶することや、主駆動軸１９とカムホイール１８とを接続或いは切断させる信号をクラッチ機構２０に送信することや、入力装置から入力された情報をメモリに記憶することが可能である。
【０１０６】
そしてコンピュータ９６では、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、クラッチ制御手段９７が、機能的に構成される。クラッチ制御手段９７は、センサ９５の計測値に基づき、クラッチ機構２０を制御するものである。
【０１０７】
図１０に示すフロチャートは、クラッチ制御手段９７による処理を示している。図１０に示す処理は、センサ９５の計測値がコンピュータ９６に取得されるたびに実行される。以下、図１０に示す処理について説明する。
【０１０８】
まず、クラッチ制御手段９７は、センサ９５の計測値がメモリに記憶されている所定値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。「センサ９５の計測値が所定値を上回った」とは、前回のセンサ９５の計測値が所定値未満であり、今回のセンサ９５の計測値が所定値以上となったことを意味する。所定値は、入力装置から入力されて、メモリに記憶されたものである。
【０１０９】
センサ９５の計測値が所定値を上回った場合には（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、クラッチ制御手段９７は、第４インターフェイスを介して、主駆動軸１９とカムホイール１８とを切断させる信号をクラッチ機構２０に送信する（ステップＳ２０２）。これにより、主駆動軸１９とカムホイール１８とが切断されて、カムホイール１８は回転しないものとなる。
【０１１０】
そして、センサ８９から計測値が再度取得された際には、再びステップＳ２０１からの処理が行われる。そして、センサ９５の計測値が所定値を下回った場合には、ステップＳ２０１でＮＯと判定されることで、クラッチ制御手段９７は、センサ９５の計測値がメモリに記憶されている所定値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。「センサ９５の計測値が所定値を下回った」とは、前回のセンサ９５の計測値が所定値以上であり、今回のセンサ９５の計測値が所定値未満となったことを意味する。
【０１１１】
そして、センサ９５の計測値が所定値を下回った場合には（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、クラッチ制御手段９７は、第４インターフェイスを介して、主駆動軸１９とカムホイール１８とを接続させる信号をクラッチ機構２０に送信する（ステップＳ２０４）。これにより、主駆動軸１９とカムホイール１８とが接続されて、カムホイール１８は、回転するものとなる。
【０１１２】
以上の回転制御装置９４によれば、カムホイール１８が高速で回転する際に、カムホイール１８の回転を停止させることができる。このため、カム２１から加えられる衝撃でスイングアーム３０に損傷が生じることを防止できる。
【０１１３】
また本発明の発電システムでは、図１〜図３に示した付勢手段３１の代わりに、図１１に示す付勢手段９８が設けられてもよい。
【０１１４】
付勢手段９８は、アキュムレーター９９と、回動部材１００とを備えている。
【０１１５】
回動部材１００は、中間部１０１がピン３５に回動自在に枢支される。回動部材１００の一端部１０２には、上下方向に延びるピン１０３が固定されており、ピン１０３はスイングアーム３０の一端側に形成される貫通孔１０４に挿通されている。
【０１１６】
アキュムレーター９９は、蓄圧気体を収容する容器１０５と、容器１０５から延び出るピストン１０６とを備えており、ピストン１０６の先端部１０７は、回動部材１００の他端部１０８に接続されている。
【０１１７】
上記の付勢手段９８によれば、スイングアーム３０が第１方向Ａに回動することに伴い、回動部材１００が第１方向Ａに回動することで、ピストン１０６は容器１０５に向けて後退する。そしてこのピストン１０６の後退に伴い、容器１０５の内部に余剰気体が導入されることで蓄圧気体が圧縮される。そして、この圧縮された蓄圧気体の膨張力によって、ピストン１０６は容器１０５の反対側に前進し、この前進に伴い、回動部材１００やスイングアーム３０が第２方向Ｂに付勢されることで、回動部材１００やスイングアーム３０が第２方向Ｂに回動する。
【０１１８】
上記の付勢手段９８が設けられる場合でも、図１〜図３に示した付勢手段９８が設けられる場合と同様、スイングアーム３０を第２方向Ｂに付勢して、スイングアーム３０を第２方向Ｂに回動させることができる。そしてこのことから、弾性部材７５を駆動ホイール２９に当接させて、駆動ホイール２９を回転させることができるので、発電が可能とされる。なお上記の付勢手段９８は、回動部材１００を介して蓄圧気体の膨張力をスイングアーム３０に伝達することで、スイングアーム３０を第２方向Ｂに付勢するものであるが、例えば、ピストン１０６の先端部１０７をスイングアーム３０の一端側に接続することで、蓄圧気体の膨張力をスイングアーム３０に伝達して、スイングアーム３０を第２方向Ｂに付勢するようにしてもよい。
【０１１９】
なお回動部材１００を省略して、ピストン１０６の先端部１０７をスイングアーム３０の他端側３９に接続してもよい。この場合、スイングアーム３０が第１方向Ａに回動する際には、スイングアーム３０がピストン１０６を押圧することで、ピストン１０６は容器１０５に向けて後退する。そしてこのピストン１０６の後退に伴い、容器１０５の内部に余剰気体が導入されることで蓄圧気体が圧縮される。そして、この圧縮された蓄圧気体の膨張力によって、ピストン１０６は容器１０５の反対側に前進し、この前進に伴い、スイングアーム３０が第２方向Ｂに付勢されることで、スイングアーム３０が第２方向Ｂに回動する。
【０１２０】
また本発明の発電システムは、図１２に示すように変形され得る。図１２に示す発電システム１１０では、カムホイール装置６が、３つのカムホイール１８，１８，１８と、当該３つのカムホイール１８，１８，１８を回転可能に枢支する主駆動軸１１１とを備えるものとされている。そして、カムホイール１８の各々に対して、アーム機構８や発電機７が設けられている。
【０１２１】
図１２に示す変形例の発電システム１１０では、タービン２の回転軸１１のトルクが主駆動軸１１１に伝達されることで、主駆動軸１１１が回転する。そして主駆動軸１１１のトルクがカムホイール１８の各々に伝達されることで、カムホイール１８の各々が回転する。そして、各カムホイール１８のカム２１が、それぞれアーム機構８のスイングアーム３０の一端部に当接して、各アーム機構８のスイングアーム３０に、図２や図３に示した方向Ａ及び方向Ｂへの回動が生じる。そして各アーム機構８のスイングアーム３０が方向Ｂに回動する間に、各アーム機構８の弾性部材７５がそれぞれ発電機７の駆動ホイール２９に当接する。これにより、各発電機７の駆動ホイール２９が回転して、各発電機７で発電が行われる。
【０１２２】
図１２の変形例の発電システム１１０によれば、一つの回転軸１１の回転で、複数の発電機７の駆動ホイール２９を回転させることができるので、設備コストを安価に抑えつつ、大きな発電量を得ることができる。したがって発電効率を高めることができる。
【０１２３】
なお上記変形例の発電システム１１０に設けられるカムホイール１８・アーム機構８・発電機７の数は、図示例の３に限定されず、３以外の複数とすることができる。
【０１２４】
また上記変形例の発電システム１１０では、好ましくは、複数のカムホイール１８のうち、一のカムホイール１８の外周面から突出するカム２１は、他のカムホイール１８の外周面から突出するカム２１と、平面視で重ならないものとされる。これにより、複数のカムホイール１８のカム２１が、同時にスイングアーム３０の一端部に当接しないので（つまりカムホイール１８の各々のカム２１がスイングアーム３０に当接するタイミングがずれるので）、主駆動軸１１１の回転力が小さくても、発電システム１１０に設けられる複数のスイングアーム３０を回動させることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１，１１０  発電システム、
２  タービン、
３  変速機、
６  カムホイール装置、
７  発電機、
８  アーム機構、
９  移動手段、
１１  回転軸（第１回転軸）、
１３  入力軸、
１４  出力軸、
１８  カムホイール、
１９  主駆動軸、
２０  クラッチ機構、
２１  カム、
２８  回転軸（第２回転軸）、
２９  駆動ホイール、
３０  スイングアーム、
３１  付勢手段、
３２  従節アーム、
３３  駆動アーム、
３４  スイングアームの中間部、
３５  ピン（第１ピン）、
３６  スイングアームの一端部、
３９  スイングアームの他端側、
４０  貫通孔（第１貫通孔）、
４１  貫通孔（第２貫通孔）、
４２  コイルバネ、
４３  台座、
４４  ブロック（第１ブロック）、
４７  ブロック（第２ブロック）、
５１  チューブ、
５４  回転手段、
５５  駆動機構、
５６  ソレノイド、
５７  回転軸（第４回転軸）、
５８  ステッピングモータ（第２ステッピングモータ）、
６０  回動部材、
６２  貫通孔（第３貫通孔）、
６３  ピン（第４ピン）、
６６  プランジャ、
６７  凹部、
６８  従節アームの一端部、
６９  従節アームの他端部、
７０  ピン（第２ピン）、
７１  駆動アームの中間部、
７２  駆動アームの一端部、
７３  ピン（第３ピン）、
７４  駆動アームの他端部、
７５  弾性部材、
７６  弾性部材の先端部、
８０  支持板、
８２  ステッピングモータ（第１ステッピングモータ）、
８３  螺子孔、
８７  回転軸（第３回転軸）、
８８  移動制御装置、
８９  センサ（第１センサ）、
９１  モータ制御手段、
９４  回転制御装置、
９５  センサ（第２センサ）、
９７  クラッチ制御手段、
９９  アキュムレーター、
１０５  容器、
Ａ  第１方向、
Ｂ  第２方向
【図１】
2018168799.tif 000004
【図２】
2018168799.tif 000005
【図３】
2018168799.tif 000006
【図４】
2018168799.tif 000007
【図５】
2018168799.tif 000008
【図６】
2018168799.tif 000009
【図７】
2018168799.tif 000010
【図８】
2018168799.tif 000011
【図９】
2018168799.tif 000012
【図１０】
2018168799.tif 000013
【図１１】
2018168799.tif 000014
【図１２】
2018168799.tif 000015