(57)【要約】【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、往復運動を回転運動に効率的に変換し得るようにすることにある。【解決手段】重心Ｇ１が回転中心Ｏと異なる第１の回転体１０を構造物１４に対して一方方向に回転自在に配し、この第１の回転体１０上に重心Ｇ２が回転中心Ｏと異なる第２の回転体１５を、回転自在に取り付け配置して、これら第１及び第２の回転体１０、１５の相互間をばね部材１７を介して弾性結合し、構造物が往復運動すると、第１及び第２の回転体１０、１５が、重心Ｇ１、Ｇ２が回転中心Ｏと異なることにより発生する回転力がばね部材１７を介して相互に作用し、第１の回転体１０が第２の回転体１５と共に一体的に一方方向に回転されるように構成し、初期の目的を達成した。【選択図】　　図１
2004116746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重心が回転中心と異なる第１の回転体と、
この第１の回転体の回転軸を往復運動体に対して一方方向に回転自在に配する回転支持手段と、
重心が回転中心と異なり、前記第１の回転体の回転軸に回転自在に取り付けられる第２の回転体と、
前記第１及び第２の回転体の相互間を弾性結合する弾性部材と
を具備することを特徴とする往復運動／回転運動変換装置。
【請求項２】
前記第２の回転体は、前記第１の回転体を固定した状態で、固有振動数が前記往復運動体の往復運動の振動数より大きく設定されることを特徴とする請求項１記載の往復運動／回転運動変換装置。
【請求項３】
前記回転支持手段は、前記第１の回転体の回転軸を、前記往復運動体の水平面内で往復運動している位置に略鉛直状に配することを特徴とする請求項１又は２記載の往復運動／回転運動変換装置。
【請求項４】
前記往復運動体は、構造物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の往復運動／回転運動変換装置。
【請求項５】
前記第１の回転体は、被回転体に回転力伝達可能に連結され、その回転力を前記被回転体に伝達することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の往復運動／回転運動変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば風等の影響により発生する振動等の往復運動を起こす構造物等の往復運動体の往復運動を回転運動に変換するのに用いられる往復運動／回転運動変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の往復運動を回転運動に変換する運動変換機構としては、腕時計の動力源として用いられている人間の腕の動きに連動して腕時計本体が動いて、該腕時計本体内に配した振り子が円弧状に回転運動し、その回転運動により発電するシステム等に適用されるものが知られている。
【０００３】
ところが、上記運動変換機構では、腕時計本体が直線状に動いて、その動きに連動して振り子が微少な往復運動に変換され、この振り子の振動エネルギを利用する構成のために、振り子の振動エネルギの活用に制約を有する。
【０００４】
また、運動変換を利用する機構としては、周知の動電型マイクに適用されている磁界中でコイルを往復運動させて、このコイルの往復運動から電力エネルギを抽出する構成も知られている。
【０００５】
しかしながら、上記運動変換を利用する機構では、コイル系の共振を利用してコイルを往復運動させる構成のために、その動作振動数に制約を受けるという不都合を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の往復運動を回転運動に変換する機構では、エネルギ効率が悪いものであったり、動作振動数に制約を受けるという不都合を有する。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、往復運動を回転運動に効率的に変換し得るようにした往復運動／回転運動変換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、重心が回転中心と異なる第１の回転体と、この第１の回転体の回転軸を往復運動体に対して一方方向に回転自在に配する回転支持手段と、重心が回転中心と異なり、前記第１の回転体の回転軸に回転自在に取り付けられる第２の回転体と、前記第１及び第２の回転体の相互間を弾性結合する弾性部材とを備えて往復運動／回転運動変換装置を構成した。
【０００９】
上記構成によれば、往復運動体が往復運動すると、第１の回転体は、重心が回転中心と異なることによる不釣り合いにより発生する回転力が付与され、回転支持手段を介して一方方向に回転付勢される。この際、第１の回転体は、重心が回転中心と異なる第２の回転体に対して弾性部材を介して弾性結合されることにより、その不釣り合いにより発生する振動が相互間に付与されるが、回転支持手段の作用により、第２の回転体と共に一方方向への回転が持続される。
【００１０】
従って、往復運動体が往復運動されると、その往復運動に連動して第１の回転体が、第２の回転体と共に一方方向に回転されて、汎用性の高い一方方向の回転運動が取得される。
【００１１】
また、この発明は、前記第２の回転体の固有振動数を、前記第１の回転体を固定した状態で、前記往復運動体の往復運動の振動数より大きく設定した。これによれば、第１の回転体が、摩擦等の停止力の発生により停止されることなく、第２の回転体と共に一方方向に確実に回転することが可能となり、さらに安定した高効率な運動変換を実現することができる。
【００１２】
また、この発明は、前記第１の回転体の回転軸を、前記回転支持手段を介して前記往復運動体の水平面内で往復運動している位置に略鉛直状に配するように構成した。これによれば、往復運動の安定した伝達が可能となり、回転運動への高効率な運動変換が可能となる。
【００１３】
また、この発明は、前記往復運動体を、構造物で構成した。これによれば、構造物の振動を駆動源として回転運動の取得が可能となり、自然環境に優しく、汎用性に優れたエネルギの取得が実現される。
【００１４】
また、この発明は、前記第１の回転体を、被回転体に回転力伝達可能に連結して、その回転力を前記被回転体に伝達するように構成した。これによれば、往復運動体の往復運動に基づいて第１の回転体が被回転体を一方方向に回転駆動して該被回転体を動作制御することにより、その変換した回転運動を発電機のロータ等の各種のシステムの駆動源として活用することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明の一実施の形態に係る往復運動／回転運動変換装置を示すもので、第１の回転体１０は、その重心Ｇ１が回転中心Ｏと合致することなく異なるように（図２参照）、例えば軸部１０１の周壁に腕部１０２を突設したいわゆる不釣り合い構造に形成される。
【００１７】
この第１の回転体１０の軸部１０１は、その一端が、例えば図２に示すように回転支持手段を構成する支持部材１１に、例えば周知のワンウェイクラッチ機構１２及び軸受１３を介して矢印Ａ方向にのみ回転自在に取り付けられる。そして、この支持部材１１は、第１の回転体１０が、例えば橋梁、鉄塔等の構造物の水平面内で往復運動（例えば矢印Ｃ、Ｄ方向に振動）する位置に略垂直状に立設されるように構造物１４に取り付けられる（図３参照）。この構造物１４の往復運動は、例えば風等を受けて振動することにより発生される。
【００１８】
また、第１の回転体１０には、その軸部１０１の他端に第２の回転体１５が軸受１６を介して同軸的に配されて矢印Ａ、Ｂ方向に回転自在に組付けられる。この第２の回転体１５は、その重心Ｇ２が回転中心Ｏと合致することなく異なるように、例えばその周壁に腕部１５１を突設したいわゆる不釣り合い構造に形成される。
【００１９】
また、第２の回転体１５は、第１の回転体１０を固定したときの固有振動数が上記構造物１４の往復運動の振動数より大きく設定される。これにより、第２の回転体１５は、その不釣り合いの方向が、第１の回転体１０の不釣り合いの方向と同時に構造物１４の往復運動の方向と一致することがなくなる。
【００２０】
そして、この第２の回転体１５の腕部１５１及び上記第１の回転体１０の腕部１０２には、弾性部材であるばね部材１７が架設されて係着される（図１参照）。このばね部材１７は、その弾性を利用して第１及び第２の回転体１０、１５の相互間を往復運動自在に弾性結合し、第２の回転体１５の不釣り合い構造により発生している振動を、第１の回転体１０に付与する。
【００２１】
これにより、例えば第１の回転体１０の不釣り合いの方向が構造物１４の往復運動の方向と一致して、摩擦等の影響により、第１の回転体１０の回転を停止する力が付与されても、第２の回転体１５の振動がばね部材１７を介して該第１の回転体１０に付与される。この結果、第１の回転体１０は、構造物１４が往復運動を続けている状態において、上記ワンウェイクラッチ機構１２の作用により軸受を介して矢印Ａ方向に回転されて同方向の回転運動が持続される。
【００２２】
ここで、上記構造物１４に配された第１の回転体１０の軸部１０１には、例えば図３に示すように被回転体である駆動プーリ１８が嵌着され、発電システムが構成される。この駆動プーリ１８には、駆動ベルト１９の一方が巻掛けられ、この駆動ベルト１９の他方は、例えば発電機２０の図示しないロータに連結される被駆動プーリ２１に巻掛けられる。これにより、第１の回転体１０が、構造物１４の往復運動とともない矢印Ａ方向に回転付勢されると、それに連動して駆動プーリ１８が同方向に回転駆動される。すると。駆動プーリ１８は、駆動ベルト１９を介して発電機２０の被駆動プーリ２１を回転駆動し、発電機２０に電気エネルギを発生させる。
【００２３】
この電気エネルギは、電力として利用する他、例えば図示しない発光部を発光させることにより、構造物１４の振動に応じた照度を検出して上記構造物１４の振動を測定する振動計システムとして利用することができる。
【００２４】
上記構成において、第１の回転体１０は、構造物１４が風等の影響により振動が加わり、矢印Ｃ、Ｄ方向の往復運動を開始すると、その不釣り合い構造により、回転力が付与される。ここで、第１の回転体１０は、ワンウェイクラッチ機構１２により矢印Ａ方向にのみ回転可能に支持されることにより、ばね部材１７を介して弾性結合される第２の回転体１５と共に軸受１３を介して同方向に回転される。
【００２５】
同時に、第１の回転体１０には、その不釣り合いの作用により構造物１４の往復運動に連動して矢印Ａ方向に回転している状態において、第２の回転体１５に発生している振動が、ばね部材１７を介して付与される。これにより、第１の回転体１０は、その不釣り合いの方向が構造物１４の往復運動の方向と一致して、摩擦等の影響により、その回転を停止しようとする力が付与された状態においても、第２の回転体１５に発生している振動が付与されることで、上記ワンウェイクラッチ機構１２の作用により軸受１３を介して矢印Ａ方向への回転が持続される。
【００２６】
この結果、第１の回転体１０は、上記発電システムを構成した場合、構造物１４が往復運動すると、第２の回転体１５及びばね部材１７と協働して矢印Ａ方向の回転力が付与され、該第２の回転体１５と共に同方向に連続的に回転されて駆動プーリ１８を回転駆動する。駆動プーリ１８は、その矢印Ａ方向の回転により、駆動ベルト１９を駆動して発電機２０の被駆動プーリ２１を回転駆動して電気エネルギを発生させる。
【００２７】
このように、上記往復運動／回転運動変換装置は、重心Ｇ１が回転中心Ｏと異なる第１の回転体１０を構造物１４に対して一方方向に回転自在に配し、この第１の回転体１０上に重心Ｇ２が回転中心Ｏと異なる第２の回転体１５を、回転自在に取り付け配置して、これら第１及び第２の回転体１０、１５の相互間をばね部材１７を介して弾性結合し、構造物が往復運動すると、第１及び第２の回転体１０、１５が、重心Ｇ１、Ｇ２が回転中心Ｏと異なることにより発生する回転力がばね部材１７を介して相互に作用し、第１の回転体１０が第２の回転体１５と共に一体的に一方方向に回転されるように構成した。
【００２８】
これによれば、第１の回転体１０と第２の回転体１５との間に各不釣り合いによる振動がばね部材１７を介して作用し合って一体的に回転され、第１の回転体１０の不釣り合いの方向が往復運動の方向と一致した状態において、第２の回転体１５の作用により一方方向の回転が持続されるため、簡易な構成で、安定した高効率な運動変換が実現される。
【００２９】
また、これによれば、構造物１４の振動による往復運動を、駆動源として汎用性の高い一方方向の回転運動に変換するようにしていることにより、自然環境に優しい駆動システム等の構築に寄与することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、第１及び第２の回転体１０、１５にぞれぞれ腕部１０２、１５１を設けて不釣り合い構造に形成するように構成した場合で説明したが、この不釣り合い構造に限ることなく、その他の構成においても不釣り合い構造に形成することが可能である。
【００３１】
また、上記実施の形態では、ワンウェイクラッチ機構１２を用いて第１の回転体１０を一方方向に回転自在に支持するように構成した場合で説明したが、この機構に限ることなく、第１の回転体１０を一方方向のみに回転自在に配するように構成することも可能である。
【００３２】
さらに、上記実施の形態では、第１及び第２の回転体１０、１５の相互間にばね部材１７を係着して相互間を弾性結合するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、ばね部材１７以外の弾性体を用いて第１及び第２の回転体１０、１５の相互間を弾性結合するように構成することも可能で、略同様の効果が期待される。
【００３３】
また、上記実施の形態では、往復運動体として屋外に構築される構造物１４に風等により発生する往復運動である振動を、一方方向の回転運動に変換するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、往復運動を行う各種の往復運動体の運動変換に用いることが可能である。
【００３４】
さらに、上記実施の形態では、第１の回転体１０で発電機２０の被駆動プーリ２１を回転駆動するように構成した場合で説明したが、被回転体としては、これに限ることなく、第１の回転体１０の回転力を、各種の回転機構等の駆動源として用いることも可能で、同様の効果が期待される。
【００３５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で、且つ、往復運動を回転運動に効率的に変換し得るようにした往復運動／回転運動変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る往復運動／回転運動変換装置の概念を説明するために示した構成図である。
【図２】図１の要部詳細を示した断面図である。
【図３】図１の適用配置例を示した示した配置図である。
【符号の説明】
１０　…　第１の回転体
１０１　…　軸部
１０２　…　腕部
１１　…　支持部材
１２　…　ワンウェイクラッチ機構
１３　…　軸受
１４　…　構造物
１５　…　第２の回転体
１５１　…　腕部
１６　…　軸受
１７　…　ばね部材
１８　…　駆動プーリ
１９　…　駆動ベルト
２０　…　発電機
２１　…　被駆動プーリ
【図１】
2004116746.tif 000003
【図２】
2004116746.tif 000004
【図３】
2004116746.tif 000005