(57)【要約】【課題】小さな外部エネルギーを基に永続的に動力を得ることの出来る動力発生装置および該動力発生装置を用いた発電装置を提供すること。【解決手段】天秤竿の中央支点を天秤支台で支持してなる天秤機構を利用した動力発生装置であって、天秤竿の両端部と夫々連結された一対の圧力容器と、一対の圧力容器夫々の内部に形成されるとともに、その内部に作業液体が収容された一対の作業液体収容室と、一対の作業液体収容室を連絡する連通路と、を少なくとも備え、作業液体を、連通路を介して、一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させることにより、天秤竿を繰り返し揺動させるように構成した。【選択図】図１
2011241788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天秤竿の中央支点を天秤支台で支持してなる天秤機構を利用した動力発生装置であって、
前記天秤竿の両端部と夫々連結された一対の圧力容器と、
前記一対の圧力容器夫々の内部に形成されるとともに、その内部に作業液体が収容された一対の作業液体収容室と、
前記一対の作業液体収容室を連絡する連通路と、を少なくとも備え、
前記作業液体を、前記連通路を介して、一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させることにより、前記天秤竿を繰り返し揺動させるように構成されていることを特徴とする動力発生装置。
【請求項２】
前記一対の作業液体収容室が、前記一対の圧力容器夫々の内部上面を起点として上下方向に伸縮自在に形成されるとともに、前記一対の作業液体収容室夫々の下方には、外部から圧縮空気を導入可能に構成された一対の圧力室が形成され、
前記一対の圧力室夫々の内部には、基端が地盤に支持された一対の支柱夫々の先端が、前記一対の圧力容器夫々の底面に形成された貫通孔に挿入されて突出し、前記天秤竿が繰り返し揺動した際に、前記作業液体収容室夫々と、前記一対の支柱夫々の先端とが交互に当接するように構成されており、
前記一対の作業液体収容室の一方側と前記一対の支柱の一方側の支柱の先端とが当接した際に当該一方側の作業液体収容室に作用する上向きの力、および当該一方側の作業液体収容室の下方に形成されている圧力室に導入される圧縮空気により当該一方側の作業液体収容室に作用する上向きの力により、前記作業液体を、前記連通路を介して当該一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ移動させるとともに、前記一対の作業液体収容室の他方側と前記一対の支柱の他方側の支柱の先端とが当接した際に当該他方側の作業液体収容室に作用する上向きの力、および当該他方側の作業液体収容室の下方に形成されている圧力室に導入される圧縮空気により当該他方側の作業液体収容室に作用する上向きの力により、前記作業液体を、前記連通路を介して当該他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させることにより、前記天秤竿を繰り返し揺動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項３】
前記一対の支柱夫々の先端に弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の動力発生装置。
【請求項４】
前記作業液体が水であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の動力発生装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の動力発生装置を備えることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力発生装置および該動力発生装置を用いた発電装置に関し、特に、天秤機構を利用して、小さな外部エネルギーを基に永続的な動力を得ることのできる動力発生装置および該動力発生装置を用いた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電施設などで用いられる動力発生装置として、例えば風力によって羽を回転させて動力を得る風車や、水の流れを利用して羽を回転させて動力を得る水車などがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の動力発生装置は、風力や水力などの自然エネルギーを利用するものであるため、立地条件などによって左右され、安定的な供給が望めない。
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、小さな外部エネルギーを基に永続的に動力を得ることの出来る動力発生装置および該動力発生装置を用いた発電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】
【０００４】
本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決するために発明されたものであって、
本発明の動力発生装置は、
天秤竿の中央支点を天秤支台で支持してなる天秤機構を利用した動力発生装置であって、
前記天秤竿の両端部と夫々連結された一対の圧力容器と、
前記一対の圧力容器夫々の内部に形成されるとともに、その内部に作業液体が収容された一対の作業液体収容室と、
前記一対の作業液体収容室を連絡する連通路と、を少なくとも備え、
前記作業液体を、前記連通路を介して、一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させることにより、前記天秤竿を繰り返し揺動させるように構成されていることを特徴とする。
【０００５】
このように構成することにより、天秤機構を利用した動力発生装置であるため、作業液体を一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させ、天秤竿を繰り返し揺動させることで、永続的に動力を得ることができる。
【０００６】
上記発明において、
前記一対の作業液体収容室が、前記一対の圧力容器夫々の内部上面を起点として上下方向に伸縮自在に形成されるとともに、前記一対の作業液体収容室夫々の下方には、外部から圧縮空気を導入可能に構成された一対の圧力室が形成され、
前記一対の圧力室夫々の内部には、基端が地盤に支持された一対の支柱夫々の先端が、前記一対の圧力容器夫々の底面に形成された貫通孔に挿入されて突出し、前記天秤竿が繰り返し揺動した際に、前記作業液体収容室夫々と、前記一対の支柱夫々の先端とが交互に当接するように構成されており、
前記一対の作業液体収容室の一方側と前記一対の支柱の一方側の支柱の先端とが当接した際に当該一方側の作業液体収容室に作用する上向きの力、および当該一方側の作業液体収容室の下方に形成されている圧力室に導入される圧縮空気により当該一方側の作業液体収容室に作用する上向きの力により、前記作業液体を、前記連通路を介して当該一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ移動させるとともに、前記一対の作業液体収容室の他方側と前記一対の支柱の他方側の支柱の先端とが当接した際に当該他方側の作業液体収容室に作用する上向きの力、および当該他方側の作業液体収容室の下方に形成されている圧力室に導入される圧縮空気により当該他方側の作業液体収容室に作用する上向きの力により、前記作業液体を、前記連通路を介して当該他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させることにより、前記天秤竿を繰り返し揺動させるように構成されていることが望ましい。
【０００７】
このように構成することにより、作業液体収容室と支柱の先端とが当接した際に作業液体収容室に作用する上向きの力、および作業液体収容室の下方に形成されている圧力室に導入される圧縮空気により作業液体収容室に作用する上向きの力により、作業液体を一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させて、天秤竿を繰り返し揺動させることで、小さな外部エネルギーを基に永続的に動力を得ることができる。
【０００８】
また、上記発明において、
前記一対の支柱夫々の先端に弾性部材が配設されている。
このように、一対の支柱夫々の先端に弾性部材が配設されていれば、作業液体収容室と支柱の先端が当接する際の衝撃を緩和することができるとともに、作業液体を一方側の作業液体収容室から他方側の作業液体収容室へ、および他方側の作業液体収容室から一方側の作業液体収容室へ移動させる際に、弾性部材の弾性復元力を補助力として利用することができる。
【０００９】
なお、本明細書において、作業液体収容室と支柱の先端とが当接するとの意味は、作業液体収容室と支柱の先端とが直接当接する態様は勿論のこと、作業液体収容室と支柱の先端とが弾性部材などを介して当接する態様も含むものである。
【００１０】
また、上記発明において、
前記作業液体が水であることが望ましい。
このように作業液体を水とすることで、本発明の動力発生装置を容易かつ安価に製造することができる。
【００１１】
また、本発明の発電装置は、
上述したいずれかの動力発生装置を備えている。
このような動力発生装置を備えていれば、小さな外部エネルギーを基に永続的に発電可能な発電装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小さな外部エネルギーを基に永続的に動力を得ることのできる動力発生装置および該動力発生装置を用いた発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図である。
【図２】図２は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し下がった状態を示した図である。
【図３】図３は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し上げられるとともに、天秤竿の他方側が押し下げられている状態を示した図である。
【図４】図４は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の他方側が押し下がった状態を示した図である。
【図５】図５は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の他方側が押し上げられるとともに、天秤竿の一方側が押し下げられている状態を示した図である。
【図６】図６は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し下がった状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図である。
本発明の動力発生装置１は、図１に示したように、天秤支台３６により、ロッド３１およびシリンダー３２からなる天秤竿３０の中央支点３０Ｆを支持してなる天秤機構を備えており、天秤竿３０の両端部には、中空円柱形状をなした一対の圧力容器１０Ｒ，１０Ｌが夫々回動自在に連結されている。また、天秤竿３０は、シリンダー３２とその両端側に夫々嵌挿された２本のロッド３１，３１とからなり、軸方向に伸縮可能なように構成されている。
【００１５】
また、図１に示したように、一対の圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの内部上方には、例えば水などの作業液体Ｌが密封された作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌが夫々形成されている。この作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌは、その上部が圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの内部上面に夫々固定されるとともに、この圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの内部上面を起点として上下方向、すなわち、圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの軸方向に伸縮自在となるようベローズ状に形成されている。また、この作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌの下部には、例えば鉄などの剛性の高い部材からなるプレート板１４Ｒ，１４Ｌが夫々取り付けられている。
【００１６】
なお、上述した作業液体Ｌは水に限定されず、例えば、油なども使用可能であるが、作業液体Ｌを入手容易な水とすることで、本発明の動力発生装置１を容易かつ安価に製造することができる。
【００１７】
また、図１に示したように、一対の圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの間には、上述した作業液体収容室１２Ｒと作業液体収容室１２Ｌとを連絡する連通路２０が形成されている。この連通路２０は、例えばゴム製の蛇腹ホースなど、屈曲およびに伸縮自在な形状・材料で形成されており、後述するように、天秤竿３０が繰り返し揺動した際における一対の圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの上下動に追随できるようになっている。
【００１８】
また、図１に示したように、上述した作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌの下方には、圧力室１６Ｒ，１６Ｌが夫々形成されている。また、この圧力室１６Ｒ，１６Ｌは、給気管２８Ｒ，２８Ｌを介して、コンプレッサー２２Ｒ，２２Ｌと夫々接続されており、コンプレッサー２２Ｒ，２２Ｌで生成された圧縮空気を、給気管２８Ｒ，２８Ｌを介して圧力室１６Ｒ，１６Ｌに導入可能なように構成されている。
【００１９】
また、図１に示したように、上述した一対の圧力容器１０Ｒ，１０Ｌには、センサー２６Ｒ，２６Ｌが夫々取り付けられている。このセンサー２６Ｒ，２６Ｌは、上述した作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌの伸縮量が所定の伸縮量に達した際に、コンプレッサー２２Ｒ，２２Ｌを駆動または停止するように、リード線２４Ｒ，２４Ｌを介して、信号をコンプレッサー２２Ｒ，２２Ｌに送信するように構成されている。
【００２０】
また、図１に示したように、圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの底面には、貫通孔１７Ｒ，１７Ｌが夫々形成されている。また、圧力容器１０Ｒ，１０Ｌの下方には、その基端が地盤ＧＬに支持され、その先端が上述した貫通孔１７Ｒ，１７Ｌに挿入されている支柱１８Ｒ，１８Ｌが夫々立設している。この支柱１８Ｒ，１８Ｌの先端は、図１に示したように、上述した圧力室１６Ｒ，１６Ｌの内部に突出した状態となっている。
【００２１】
また、図１に示したように、支柱１８Ｒ，１８Ｌの先端には、例えばバネなどの弾性部材１９Ｒ，１９Ｌが夫々配設されている。この弾性部材１９Ｒ，１９Ｌはバネに限定されず、例えば支柱１８Ｒ，１８Ｌの先端部をゴムなどの弾性材料によって形成することも可能である。
【００２２】
また、図１に示したように、天秤竿３０の下方にはクランクホイール３４Ｗが配置されている。このクランクホイール３４Ｗの平板面の偏心位置には、２本のクランク軸３４Ａ，３４Ａの一端側が接続されている。また、このクランク軸３４Ａ，３４Ａの他端側は、天秤竿３０と接続しており、このクランクホイール３４Ｗと２本のクランク軸３４Ａ，３４Ａにより、後述する天秤竿３０の揺動運動をクランクホイール３４Ｗの回転運動に変換するように構成されている。また、このクランクホイール３４Ｗは不図示の発電機構と接続されており、天秤竿３０が繰り返し揺動することにより、クランクホイール３４Ｗが回転し、不図示の発電機構によって電気を発電できるようになっている。
【００２３】
次に、図２〜図６を基に、本発明の動力発生装置１の作用を詳細に説明する。
図２は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し下がった状態を示した図である。図３は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し上げられるとともに、天秤竿の他方側が押し下げられている状態を示した図である。図４は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の他方側が押し下がった状態を示した図である。図５は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の他方側が押し上げられるとともに、天秤竿の一方側が押し下げられている状態を示した図である。図６は、本発明の動力発生装置を示した全体側面図であって、天秤竿の一方側が押し下がった状態を示した図である。
【００２４】
本発明の動力発生装置１を駆動させる際は、先ず図１に示した状態において一方側の圧力容器１０Ｒに対して下向きの力Ｆを作用させて、一方側の圧力容器１０Ｒを下方側に押し下げる。すると、一方側の圧力容器１０Ｒの内部に形成されている一方側の作業液体収容室１２Ｒが、支柱１９Ｒの先端と当接して押圧され、その内部に密封されている作業液体Ｌが、連通路２０を介して他方側の作業液体収容室１２Ｌに移動し、図２に示した状態となる。
【００２５】
この図２に示した状態において下向きの力Ｆを解除すれば、テコの原理によって天秤竿３０の一方側が押し上げられ、一方側の圧力容器１０Ｒが上方側に移動するとともに、天秤竿３０の他方側が押し下げられて、他方側の圧力容器１０Ｌが下方側に移動する。また、弾性部材１９Ｒの弾性復元力によっても、一方側の圧力容器１０Ｒが上方側へ押し上げられるとともに、他方側の圧力容器１０Ｌが下方側へ押し下げられる。そして、他方側の作業液体収容室１２Ｌに密封されている作業液体Ｌが、連通路２０を介して一方側の作業液体収容室１２Ｒに移動し、図３に示したように天秤竿３０が略水平の状態となる。なお、この図３に示した状態では、図２に示した状態に対して、クランクホイール３４Ｗが矢印Ｒ方向に回転している。
【００２６】
この図３に示した状態では、一方側の圧力容器１０Ｒには上向きの慣性力が作用し、他方側の圧力容器１０Ｌには下向きの慣性力が作用している。したがって、天秤竿３０が略水平の状態となっても、一方側の圧力容器１０Ｒは上方側へ移動し続けるとともに、他方側の圧力容器１０Ｌは下方側へ移動し続ける。すると、今度は他方側の作業液体収容室１２Ｌと支柱１８Ｌとが当接し、作業液体収容室１２Ｌに上向きの力が作用して、作業液体収容室１２Ｌに密封されている作業液体Ｌが連通路２０を介して一方側の作業液体収容室１２Ｒに移動し、図４に示したように天秤竿３０の一方側が上方側に押し上げられた状態となる。この際、作業液体収容室１２Ｌと支柱１８Ｌとは、弾性部材１９Ｌを介して当接するため、当接時の衝撃が緩和され、作業液体収容室１２Ｌの損傷が防止されるようになっている。また、この図４に示した状態では、図３に示した状態に対して、クランクホイール３４Ｗが矢印Ｒ方向に回転している。
【００２７】
また、この際、図３および図４の矢印ａで示したように、必要に応じて他方側の圧力室１６Ｌにコンプレッサー２２Ｌから圧縮空気を導入して、作業液体収容室１２Ｌに更なる上向きの力を作用させる。コンプレッサー２２Ｌの運転制御は、例えば作業液体収容室１２Ｌが図３に示した伸縮状態となった場合にはコンプレッサー２２Ｌを駆動させ、作業流体収容室１２Ｌが図４に示した伸縮状態となった場合にはコンプレッサー２２Ｌを停止させるように、センサー２６Ｌから自動的に信号を送信することで行われるのが好ましい。
【００２８】
この図４に示した状態まで天秤竿３０の一方側が押し上げられると、テコの原理によって、今度は天秤竿３０の他方側が押し上げられ、他方側の圧力容器１０Ｌが下方側に移動するとともに、天秤竿３０の一方側が押し下げられて、一方側の圧力容器１０Ｒが下方側に移動する。また、弾性部材１９Ｌの弾性復元力によっても、他方側の圧力容器１０Ｌが上方側へ押し上げられるとともに、一方側の圧力容器１０Ｒが下方側へ押し下げられる。そして、一方側の作業液体収容室１２Ｒに密封されている作業液体Ｌが、連通路２０を介して他方側の作業液体収容室１２Ｌに移動し、図５に示したように天秤竿３０が略水平の状態となる。なお、この図５に示した状態では、図４に示した状態に対して、クランクホイール３４Ｗが矢印Ｒ´方向に回転している。
【００２９】
この図５に示した状態では、上述した図３に示した状態とは反対に、他方側の圧力容器１０Ｌには上向きの慣性力が作用し、一方側の圧力容器１０Ｒには下向きの慣性力が作用している。したがって、天秤竿３０が略水平の状態となっても、他方側の圧力容器１０Ｌは上方側へ移動し続けるとともに、一方側の圧力容器１０Ｒは下方側へ移動し続ける。すると、今度は一方側の作業液体収容室１２Ｒと支柱１８Ｒとが当接し、作業液体収容室１２Ｒに上向きの力が作用して、作業液体収容室１２Ｒに密封されている作業液体Ｌが連通路２０を介して他方側の作業液体収容室１２Ｌに移動し、図６に示したように天秤竿３０の他方側が上方側に押し上げられた状態となる。なお、この図６に示した状態では、図５に示した状態に対して、クランクホイール３４Ｗが矢印Ｒ´方向に回転している。
【００３０】
以下、天秤竿３０が繰り返し揺動することで、図６→図３→図４→図５→図６に示した状態を繰り返す。また、天秤竿３０が繰り返し揺動することで、クランクホイール３４Ｗも矢印Ｒおよび矢印Ｒ´方向に繰り返し回転する。
【００３１】
このように本発明の動力発生装置１では、天秤機構を利用して天秤竿３０が繰り返し揺動するように構成されているため、コンプレッサー２２Ｒ，２２Ｌから圧力室１６Ｒ，１６Ｌに適宜圧縮空気を導入するだけで、永続的に動力を得ることができる。また、クランクホイール３４Ｗと接続する上述した不図示の発電機構によって、永続的に電気を発電することができるようになっている。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌと支柱１８Ｒ，１８Ｌの先端とが当接した際に作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌに作用する上向きの力、および作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌの下方に形成されている圧力室１６Ｒ，１６Ｌに導入される圧縮空気により作業液体収容室１２Ｒ，１２Ｌに作用する上向きの力によって、作業液体Ｌを移動させるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、連通路２０の途中にポンプを設け、このポンプによって一方側の作業液体収容室１２Ｒから他方側の作業液体収容室１２Ｌへ、および他方側の作業液体収容室１２Ｌから一方側の作業液体収容室１２Ｒへ、作業液体Ｌを交互に移動させることにより、天秤竿３０を繰り返し揺動させるように構成することも可能である。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１      動力発生装置
１０Ｒ  一方側の圧力容器
１０Ｌ  他方側の圧力容器
１２Ｒ  一方側の作業液体収容室
１２Ｌ  他方側の作業流体収容室
１４Ｒ，１４Ｌ  プレート板
１６Ｒ  一方側の圧力室
１６Ｌ  他方側の圧力室
１７Ｒ，１７Ｌ  貫通孔
１８Ｒ，１８Ｌ  支柱
１９Ｒ，１９Ｌ  弾性部材
２０    連通路
２２Ｒ，２２Ｌ  コンプレッサー
２４Ｒ，２４Ｌ  リード線
２６Ｒ，２６Ｌ  センサー
２８Ｒ，２８Ｌ  給気管
３０    天秤竿
３０Ｆ  中央支点
３１    ロッド
３２    シリンダー
３４Ｗ  クランクホイール
３４Ａ  クランク軸
３６    天秤支台
ＧＬ    地盤
Ｌ      作業液体
【図１】
2011241788.tif 000003
【図２】
2011241788.tif 000004
【図３】
2011241788.tif 000005
【図４】
2011241788.tif 000006
【図５】
2011241788.tif 000007
【図６】
2011241788.tif 000008