(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を駆動するのに用いられる発電機駆動装置であって、
２つの錘と、
前記２つの錘にそれぞれ連結された牽引部材と、
前記牽引部材を交互に引き上げ、または巻き取るように前記牽引部材に外力を加えることによって前記錘を交互に上昇させ、一方の錘を上昇させている間は他方の錘に連結されている牽引部材に加えた外力を解除して前記他方の錘を落下させる錘上昇手段と、
前記発電機を駆動するために前記発電機の入力部に直接または間接的に連結される、回転自在に支持された１本の出力側シャフトと、
前記牽引部材がそれぞれ掛け回され、前記牽引部材の駆動によって前記錘の上昇および落下に応じて回転され、かつ、ラチェット機構により前記出力側シャフトに対して前記錘が上昇する方向にのみ回転するように、前記出力側シャフトに支持された出力側回転部材と、を有し、
前記錘上昇手段は、
モータによって回転される駆動側シャフトと、
それぞれ前記駆動シャフトに回転自在に支持された２つの駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材の回転を、前記牽引部材を介してまたは直接、前記出力側回転部材に伝達する伝達手段と、
前記駆動側シャフトとともに回転しつつ、前記２つの駆動側回転部材に交互に連結する連結手段と、を有し、
前記駆動側シャフトは、前記連結手段が前記駆動側回転部材と連結し前記伝達手段を介して牽引部材を駆動する状態において、前記錘を上昇させる向きに回転される、発電機駆動装置。
【請求項２】
前記連結手段は、
前記駆動側シャフトに取り付けられてその軸方向に往復移動されるスライド手段と、
前記スライド手段の両端部に、それぞれ前記スライド手段の移動方向に進退自在に設けられ、前記スライド手段の移動方向に前記スライド手段から突出するように付勢された連結ロッドと、を有し、
前記駆動側回転部材は、前記スライド手段を間において配置されており、前記駆動側回転部材には、前記スライド手段が前記駆動側回転部材に向かって移動することによって前記連結ロッドが進入される切り欠き部が形成されている、請求項１に記載の発電機駆動装置。
【請求項３】
前記錘上昇手段は、
一端と他端との間で支持され、一端側に前記牽引部材を介して前記錘が吊り下げられた２つのテコと、
前記２つのテコの他端側を交互に押し下げるテコ駆動機構と、
を有する、請求項１に記載の発電機駆動装置。
【請求項４】
前記テコ駆動機構は、
モータによって回転される駆動側シャフトと、
前記駆動側シャフトに固定され、前記駆動側シャフトの回転に伴って回転することで前記各テコの他端側を交互に押し下げるように作用する２つの回転バーと、
を有する、請求項３に記載の発電機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機を駆動するための発電機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外での工事やレジャー、あるいは非常用の電源として、発電機が用いられている。また、工場などにおいても、稼動させる機器や装置などによっては定格入力が異なるので、それに対応した発電機を用いることもある。
【０００３】
この種の発電機には種々の形態があるが、最もよく用いられているのは、発電機を駆動するためのエンジンを組み込んだ、いわゆるエンジン発電機である。エンジン発電機は、内燃エンジンを用いているため、騒音対策や熱対策が必要になる。特に、エンジンが発する熱によって発電機の温度が上昇すると、発電機の出力性能や発電効率が低下し、結果的に出力電圧が低下することがあり、熱対策は重要である。そこで、従来のエンジン発電機においては、遮音性能や冷却性能を向上させるための様々な提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。
【特許文献１】特開２００３−９７２８４号公報
【特許文献２】特開２００４−６０５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のエンジン発電機は、エンジンを発電機の駆動源として用いている限り、多かれ少なかれ騒音や熱の問題、さらには環境上好ましくないＮＯxの発生といった問題は避けられず、さらなる改善が望まれている。一方、騒音や熱、および環境上の問題が比較的少ない発電方式として、風力発電や太陽光発電などがある。しかしこれらの発電方式は気象条件に大きく左右され、必要なときに必要な電力を安定して発生させるのは困難である。また、エネルギーの出力／入力比を大きくしたい、すなわち小さなエネルギーでできるだけ大きなエネルギーを発生させたいという要望もある。
【０００５】
そこで本発明は、上記の要望を満たすべく、内燃機関に起因する不具合を解消しつつ、安定して発電機を駆動する、発電機駆動装置を提供することを主たる目的とする。また本発明は、上記目的に加えてさらに、小さなエネルギーでできるだけ大きなエネルギーを発生させることのできる、発電機駆動装置を提供することを、第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発電機駆動装置は、発電機を駆動するのに用いられる発電機駆動装置であって、２つの錘と、前記２つの錘にそれぞれ連結された牽引部材と、前記牽引部材を交互に引き上げ、または巻き取るように前記牽引部材に外力を加えることによって前記錘を交互に上昇させ、一方の錘を上昇させている間は他方の錘に連結されている牽引部材に加えた外力を解除して前記他方の錘を落下させる錘上昇手段と、前記発電機を駆動するために前記発電機の入力部に直接または間接的に連結される、回転自在に支持された１本の出力側シャフトと、前記牽引部材がそれぞれ掛け回され、前記牽引部材の駆動によって前記錘の上昇および落下に応じて回転され、かつ、ラチェット機構により前記出力側シャフトに対して前記錘が上昇する方向にのみ回転するように、前記出力側シャフトに支持された出力側回転部材と、を有する。錘上昇手段は、モータによって回転される駆動側シャフトと、それぞれ駆動シャフトに回転自在に支持された２つの駆動側回転部材と、駆動側回転部材の回転を、牽引部材を介してまたは直接、出力側回転部材に伝達する伝達手段と、駆動側シャフトとともに回転しつつ、２つの駆動側回転部材に交互に連結する連結手段と、を有し、駆動側シャフトは、連結手段が駆動側回転部材と連結し伝達手段を介して牽引部材を駆動する状態において、錘を上昇させる向きに回転される構成とされている。
【０００７】
上記のとおり構成された本発明の発電機駆動装置では、錘上昇手段によって２つの錘が交互に上昇され、上昇した錘は、錘に連結されている牽引部材へ加えている外力が解除されることで落下する。錘の落下は、牽引部材を介して出力側シャフトを回転させ、これによって発電機が駆動される。
【０００８】
またこの場合、連結手段は、駆動側シャフトに取り付けられてその軸方向に往復移動されるスライド手段と、スライド手段の両端部に、それぞれスライド手段の移動方向に進退自在に設けられ、スライド手段の移動方向にスライド手段から突出するように付勢された連結ロッドと、を有し、駆動側回転部材は、スライド手段を間において配置されており、駆動側回転部材には、スライド手段が駆動側回転部材に向かって移動することによって連結ロッドが進入される切り欠き部が形成されている構成としてもよい。
【０００９】
あるいは、錘上昇手段は、一端と他端との間で支持され、一端側に前記牽引部材を介して前記錘が吊り下げられた２つのテコと、２つのテコの他端側を交互に押し下げるテコ駆動機構と、を有する構成とすることもできる。この場合、テコ駆動機構は、モータによって回転される駆動側シャフトと、駆動側シャフトに固定され、駆動側シャフトの回転に伴って回転することで各テコの他端側を交互に押し下げるように作用する２つの回転バーと、を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、錘を上昇させ、その落下エネルギーを利用して発電機を駆動するので、騒音や発熱の問題がほとんどなく、かつ安定して発電機を駆動することができる。しかも、錘の落下エネルギーを利用することにより、大きなトルクを発生することができるので、出力側シャフトの回転を増速しても十分なトルクを確保することができ、結果的に、発電機を高速で駆動してより大きな電力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による発電機駆動装置の概略構成を示す正面図。図２は、図１に示す発電機駆動装置の平面図である。なお、図１および図２では、説明の簡略化のために、主要な部分のみを示し、フレームや軸受など、本発明の説明に直接的には関係しない構成は省略している。
【００１３】
図１および図２に示すように、本実施形態の発電機駆動装置１は、２つの錘４と、それぞれ一端部が錘４に連結された錘昇降用チェーン３と、各錘昇降用チェーン３に外力を作用させることで各錘４を交互に吊り上げるように動作する錘上昇手段とを有する。
【００１４】
錘上昇手段は、回転用スプロケット３５が一端部に固定された一次シャフト（駆動側シャフト）２１と、一次シャフト２１の回転によって動作する切換え部２と、この切換え部２を駆動する第１モータ６および第２モータ７とを有する。第１モータ６は、一次シャフト２１を回転させるためのものであり、第１モータ６の駆動力は、第１モータ６に連結された駆動チェーン１０ａを介して回転用スプロケット３５に伝達され、これによって一次シャフト２１は矢印Ａ（図１参照）方向に回転する。第２モータ７は、一次シャフト２１の回転が各錘昇降用チェーン３に交互に伝達されるように切換えるためのものであり、第２モータ７の駆動力は、第２モータ７に連結された駆動チェーン１０ｂを介して切換え用スプロケット１５に伝達される。
【００１５】
以下に、これら第１モータ６および第２モータ７によって駆動される切換え部２について、図３および図４を参照して説明する。
【００１６】
切換え部２は、前述したように、一次シャフト２１の回転によって動作する。一次シャフト２１は水平方向に配置され、両端部が軸受によって回転自在に支持されている。一次シャフト２１の軸方向略中央部には、一次シャフト２１の同軸上で一次シャフト２１の外周に設けられた筒状の部材として構成されたスライド部材２３が、一次シャフト２１に対して回転不能、かつ軸方向に移動可能に設けられている。スライド部材２３には、２つのガイド部材２８が、一次シャフト２１の軸方向に互いに間隔をおいて固定されている。ガイド部材２８は、一次シャフト２１の軸方向に互いに間隔をおいて配置された２枚の円板で構成される。
【００１７】
スライド部材２３の両端にはそれぞれ第１クラッチ板２９が固定されている。さらに、一次シャフト２１には、各第１クラッチ板２９にそれぞれ対応する第２クラッチ板３２が、軸受３４によって、一次シャフト２１に対して回転自在かつ軸方向には移動不能に支持されている。第２クラッチ板３２は、第１クラッチ板２９の外側、すなわち一次シャフト２１の端部側に、第１クラッチ板２９と間隔をおいて対向配置される。第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２との間隔は、一次シャフト２１に対するスライド部材２３の移動によって第１クラッチ板２９が第２クラッチ板３２に最も接近した状態において、第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とがほぼ接触する間隔とされる。
【００１８】
スライド部材２３の両端部にはさらに、それぞれ連結ロッド３０が第２クラッチ板３２に向かって進退移動可能に設けられている。連結ロッド３０は、ばね（不図示）によって第２クラッチ板３２へ向けて付勢されており、連結ロッド３０に外力が作用していない状態では、連結ロッド３０の先端部は、第１クラッチ板２９の、第２クラッチ板３２との対向面から突出している。連結ロッド３０の先端部には、ローラ３１が回転自在に設けられている。
【００１９】
第２クラッチ板３２には、連結ロッド３０が進入できる大きさの切り欠き部３２ａが形成されている。本例では、図５に示すように、周方向に１８０°の間隔で２つの切り欠き部３２ａを有する第２クラッチ板３２を用いている。切り欠き部３２ａは、連結ロッド３０が進入することによって一次シャフト２１の回転を第２クラッチ板３２へ伝達させるものである。従って、切り欠き部３２ａの配置および数を適宜設定することによって、一次シャフト２１の回転を伝達するタイミングを調整できる。
【００２０】
第１クラッチ板２９がそれと対向する第２クラッチ板３２から最も離れた状態では、ローラ３１は第２クラッチ板３２から離れている。第１クラッチ板２９が第２クラッチ板３２に近づいていくと、ローラ３１は第２クラッチ板３２と接触する。さらに第１クラッチ板２９が第２クラッチ板３２に近づくと、ローラ３１は第２クラッチ板３２に押され、これによって連結ロッド３０は、ばねの付勢力に抗してスライド部材２３の中へ押し込まれる。この状態では、第２クラッチ板３２はローラ３１と接触しているので、第１クラッチ板２９に対する第２クラッチ板３２のスムーズな回転が可能となる。
【００２１】
図６（ａ）、（ｂ）に、第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とが最も接近した位置での、両者の互いの位相差による連結ロッド３０の状態を示す。図６（ａ）では、ローラ３１（連結ロッド３０）は第２クラッチ板３２によってスライド部材２３の中へ押し込まれている。この状態から第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とが相対的に回転して、連結ロッド３０と対向する位置に第２クラッチ板３２の切り欠き部３２ａが位置すると、図６（ｂ）に示すように、連結ロッド３０は切り欠き部３２ａ内に進入し第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とが噛み合いの状態となる。
【００２２】
図３および図４に戻って切換え部２の説明を続ける。一次シャフト２１に対して第２クラッチ板３２を回転自在に支持する軸受３４には、錘昇降用スプロケット（駆動側回転部材）３３が固定されている。錘昇降用スプロケット３３には錘昇降用チェーン３（図１参照）が噛み合っており、錘昇降用スプロケット３３の回転によって錘昇降用チェーン３が駆動され、錘４（図１参照）が昇降する。
【００２３】
スライド部材２３の上方には、プレート２４が一対の支持台２２によって一次シャフト２１の軸方向に移動自在に指示されている。プレート２４の下面には２本のピン２５が固定されている。各ピン２５はそれぞれガイド部材２８を構成する２枚の円板の間に進入しており、プレート２４が一次シャフト２１の軸方向に往復移動することによって、スライド部材２３もプレート２４とともに往復移動する。
【００２４】
プレート２４の上面には、一対のカムフォロア２７ａ、２７ｂが固定されている。カムフォロア２７ａ、２７ｂはアーチ状の部材であり、互いの凹面を内側に向けて、一次シャフト２１の軸方向に対向配置されている。カムフォロア２７ａ、２７ｂの間には、カム２６が配置されている。カム２６は略卵形の偏心カムであり、第２モータ７の駆動によってその回転が切換え用スプロケット１５を介して伝達され、鉛直な軸回りに回転される。
【００２５】
次に、切換え部２の動作について説明する。
【００２６】
図３および図４に示す状態では、カム２６はカムフォロア２７ａ、２７ｂと接触しておらず、プレート２４はその移動範囲の中間位置にあり、したがってスライド部材２３もその移動位置の中間位置にある。この位置では２つの連結ロッド３０のいずれも第２クラッチ板３２と連結していない。したがって、一次シャフト２１の回転は第２クラッチ板３２へは伝達されない。
【００２７】
この状態からカム２６が例えば時計回りに回転すると、カム２６の作用部２６ａが図示左側のカムフォロア２７ａと接触を始める。さらにカム２６が回転すると、作用部２６ａはカムフォロア２７ａを押し、これに伴ってプレート２４およびスライド部材２３が図示左側へ移動する。
【００２８】
図３および図４に示した状態からカム２６が９０°回転した状態を図７（ａ）、（ｂ）に示す。この状態では作用部２６ａは最も図示左側に位置し、プレート２４およびスライド部材２３もその移動範囲の左端に位置している。したがって、図示左側の第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とはほぼ接触した状態にある。このとき、第２クラッチ板３２の切り欠き部３２ａが連結ロッド３０の移動方向の延長上に位置していれば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、左側の連結ロッド３０は切り欠き部３２ａ内に進入し、左側の第１クラッチ板２９の回転をそれに隣接する第２クラッチ板３２に伝達することができる。切り欠き部３２ａが連結ロッド３０の移動方向の延長上に位置していなければ、連結ロッド３０は第２クラッチ板３２によってスライド部材２３内に押し込まれている。
【００２９】
カム２６がさらに回転すると、カム２６の作用部２６ａは反対側のカムフォロア２７ｂを押し、これによってプレート２４およびスライド部材２３が図示右側へ移動し始める。図７に示した状態からカム２６がさらに１８０°回転した状態を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）、（ｂ）に示す状態では、図７（ａ）、（ｂ）に示す状態と左右の位置関係が逆になっている。すなわち、プレート２４およびスライド部材２３はその移動範囲の右端に位置しており、図示右側の第１クラッチ板２９と第２クラッチ板３２とはほぼ接触した状態にある。このとき、第２クラッチ板３２の切り欠き部３２ａが連結ロッド３０の移動方向の延長上に位置していれば、右側の連結ロッド３０は切り欠き部３２ａ内に進入し、右側の第１クラッチ板２９の回転をそれに隣接する第２クラッチ板３２に伝達することができる。切り欠き部３２ａが連結ロッド３０の移動方向の延長上に位置していなければ、連結ロッド３０は第２クラッチ板３２によってスライド部材２３内に押し込まれている。
【００３０】
上述したように、カム２６を連続的に回転させることで、スライド部材２３が一次シャフト２１の軸方向に往復移動する。一方、一次シャフト２１を連続的に回転させることで、スライド部材２３およびそれに付属している各部材、すなわち第１クラッチ板２９や連結ロッド３０等も一次シャフト２１の回転軸回りに一次シャフト２１と一緒に回転する。従って、カム２６および一次シャフト２１を同時に回転させることで、一次シャフト２１の回転は、各第２クラッチ板３２、ひいては各錘昇降用スプロケット３３に、交互にかつ間欠的に伝達される。
【００３１】
再び図１および図２を参照すると、各錘昇降用チェーン３は、それぞれ錘昇降用スプロケット３３と噛み合っており、その一端側はスプロケット８ｂ、８ｃを経由して引き回されて、先端部に錘４が吊り下げられている。錘４の下方には、錘４の落下時の衝撃を緩衝する緩衝部材１８が設置されている。また、各錘昇降用チェーン３の他端側はスプロケット８ａを経由して引き回されて、先端部に副錘５が吊り下げられている。副錘５は、錘昇降用チェーン３に対して張力を与え、錘昇降用チェーン３の駆動を安定させるものであり、錘４と比較して重量は十分に小さい。
【００３２】
スプロケット（出力側回転部材）８ｃは二次シャフト（出力側シャフト）９に支持されるが、ラチェット機構１３により、二次シャフト９に対して矢印Ａ’方向にのみ回転可能とされる。二次シャフト９は不図示の軸受によって回転自在に支持されており、従って、スプロケット８ｃが矢印Ａ’方向に回転するとき、すなわち錘４を上昇させる方向に回転するときには、スプロケット８ｃは二次シャフト９に対して空回りするが、スプロケット８ｃが矢印Ａ’方向と逆回りに回転するとき、すなわち錘４を降下させる方向に回転するときには、スプロケット８ｃとともに二次シャフト９も回転する。
【００３３】
二次シャフト９にはさらに、フライホイール１４および出力伝達スプロケット１１が固定されている。フライホイール１４は、二次シャフト９に慣性力を与え、二次シャフト９の回転を安定させる。本例では３つのフライホイール１４を用いているが、その数は任意である。出力伝達スプロケット１１は、チェーン１２を介して増速機１６に連結されており、チェーン１２を介して伝達された二次シャフト９の回転は、増速機１６によって増速されて出力シャフト１７から出力される。そして、この出力シャフト１７に、発電機駆動装置１によって駆動される発電機（不図示）の入力側のロータが連結され、これによって発電機が駆動され、発電機から電力が得られる。
【００３４】
次に、本実施形態の発電機駆動装置１の動作を説明する。
【００３５】
第１モータ６および第２モータ７を駆動すると、前述したように切換え部２が動作する。第２モータ７の回転方向はどちらでも構わないが、第１モータ６の回転方向は、一次シャフト２１が矢印Ａ方向（図１参照）に回転する方向とされる。
【００３６】
切換え部２の動作において、一方の連結ロッド３０がそれと対向する第２クラッチ板３２と連結すると、一次シャフト２１の回転が連結ロッド３０を介して第２クラッチ板３２に伝達される。連結ロッド３０と第２クラッチ板３２とが連結する過程では、連結ロッド３０の位置と第２クラッチ板３２の切り欠き部３２ａとの位置が一致している場合には連結ロッド３０は直ちに第２クラッチ板３２と連結されるが、両者の位置が一致していない場合は、連結ロッド３０の先端のローラ３１が第２クラッチ板３２に押し付けられた状態で連結ロッド３０が第２クラッチ板３２の周方向に回転し、連結ロッド３０の位置と切り欠き部３２ａの位置とが一致した時点で連結ロッド３０がばねの付勢力によって切り欠き部３２ａ内に進入し、連結ロッド３０と第２クラッチ板３２とが連結される。ローラ３１が第２クラッチ板３２に押し付けられた状態では、連結ロッド３０の回転により第２クラッチ板３２も回転しようとするが、第２クラッチ板３２には錘昇降用スプロケット３３および錘昇降用チェーン３を介して錘４の負荷が作用しているので、連結ロッド３０が第２クラッチ板３２の切り欠き部３２ａに進入するまでは第２クラッチ板３２は回転しない。
【００３７】
一次シャフト２１の回転が第２クラッチ板３２に伝達されることによって、軸受３４を介して第２クラッチ板３２と一体の錘昇降用スプロケット３３が図１に示した矢印Ａ方向に回転する。錘昇降用スプロケット３３の回転によって、一方の錘４が錘昇降用チェーン３を介して引き上げられる。一方の錘４が引き上げられるとき、スプロケット８ｃは図１に示した矢印Ａ’方向に回転するので、この回転は二次シャフト９に伝達されない。
【００３８】
この間、他方の連結ロッド３０は、それと対向する第２クラッチ板３２と連結されていないので、一次シャフト２１の回転は他方の側の錘昇降用スプロケット３３には伝達されず、他方の錘４は引き上げられない。
【００３９】
次いで、他方の側の連結ロッド３０が、それと対向する第２クラッチ板３２と連結され、上記と同様に、他方の錘４が引き上げられる。他方の側の連結ロッド３０がクラッチ板３２と連結している間、一方の側では連結ロッド３０と第２クラッチ板３２との連結が解除されている。これによって、第２クラッチ板３２および錘昇降用スプロケット３３は一次シャフト２１に対して自由に回転できるようになり、錘昇降用チェーン３に加えられていた外力が解除されることになるので、吊り上げられていた錘４はその自重で落下する。
【００４０】
錘４が落下するとき、スプロケット８ｃは図１に示した矢印Ａ’方向とは逆方向に回転する。スプロケット８ｃは、ラチェット機構１３によって二次シャフト９に対する回転方向が規制されており、スプロケット８ｃが矢印Ａ’方向と逆方向に回転することにより、二次シャフト９が回転する。このように、錘４の落下によって二次シャフト９が回転するが、二次シャフト９には増速機１６を介して発電機が連結され、二次シャフト９にはこれらの負荷がかかっているので、錘４は自由落下ではなくほぼ一定の速度で落下していく。
【００４１】
以上の一連の動作を繰り返すことで、２つの錘４は上昇と落下が交互に繰り返され、各錘４が落下しているときの各スプロケット８ｃの回転が二次シャフト９に交互に伝達される。その結果、二次シャフト９には、一方向への回転力がほぼ連続的に与えられ、この二次シャフト９の回転を利用して発電機を駆動することができる。なお、二次シャフト９の回転速度が発電機を駆動するのに十分な速度であれば、増速機１６を介さず二次シャフト９を発電機に直接連結してもよい。
【００４２】
このように、本実施形態の発電機駆動装置１は、錘４を第１モータ６の駆動力を利用して上昇させ、上昇した錘４の落下によって生じる運動エネルギーを利用して発電機を駆動する。錘４の上昇には、必要に応じて第１モータ６の回転を減速させるなど適宜手段を用いることによって、出力の小さい小型のモータを用いることができる。第２モータ７についても、第２モータ７はカム機構を介してスライド部材２３を往復移動させるだけなので、出力の小さい小型のモータを用いることができる。
【００４３】
一方、二次シャフト９を回転させるためのエネルギーは、錘４の落下によって与えられるので、第１モータ６および第２モータ７の出力とは無関係に、錘４の重量に依存する。従って、錘４の重量を適宜設定すれば二次シャフト９に大きなトルクを発生させることができ、二次シャフト９の回転を増速機１６で増速して出力シャフト１７を高速で回転させても、発電機を駆動するのに必要なトルクを維持することができる。発電機の入力側のロータを高速で回転させればそれだけ大きな電力を得ることができ、その結果、小型のモータで発電機駆動装置１を駆動して、発電機によってより大出力の電力を得ることができる。これは、第１モータ６および第２モータ７は、あくまでも錘４を交互に上昇させるのに利用するだけであって、錘４が自重で落下するときの運動エネルギーを発電機の駆動源として利用することによって可能となるのである。本実施形態では、各錘４の重量はそれぞれ６００ｋｇとした。
【００４４】
また、本実施形態の発電機駆動装置１は、その駆動源として内燃エンジンを用いていないので、騒音や発熱が少ないとともに、排ガスによる環境への影響もない。さらに、発電機駆動装置１は、風力発電や光発電のように気象条件に左右されることもなく安定して発電機を駆動させることができる。
【００４５】
以上、本発明について代表的な実施形態を例に挙げて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更され得ることは明らかである。
【００４６】
例えば、上述した例では、牽引部材としてチェーンを用いたが、牽引部材はチェーンに限られるものではなく、錘の重量に耐えられるものであればワイヤやロープなどを用いることもできる。
【００４７】
図９および図１０に、その一例を示す。図９および図１０に示す発電機駆動装置５１では、スプロケット６１と一体とされたワイヤ巻取りプーリ（出力側回転部材）５６が、ラチェット機構６３によって、二次シャフト５９に対して図９に示す矢印Ａ’方向にのみ回転可能に支持されている。ワイヤ巻取りプーリ５６には、一端が錘５４に固定されたワイヤ５７の他端が固定されている。スプロケット６１には、切換え部５２の錘昇降用スプロケット６３との間でチェーン５５が掛け回されており、これによって、一次シャフト５３の回転がワイヤ巻取りプーリ５６に伝達される構成となっている。その他、切換え部５２の構成等は前述した例で説明したのと同様であるので、その説明は省略する。
【００４８】
この発電機駆動装置５１によれば、チェーン５５を介してワイヤ巻取りプーリ５６が矢印Ａ’方向に回転することにより、ワイヤ５７がワイヤ巻取りプーリ５６に巻き取られて錘５４が上昇する。このとき、ラチェット機構６３の作用により、二次シャフト５９は回転しない。一方、切換え部５２の動作によってチェーン５５への駆動力が解除されると、錘５４の自重によって、ワイヤ巻取りプーリ５６は矢印Ａ’方向と逆方向に回転し、錘５４が落下する。このとき、ラチェット機構６３の作用により二次シャフト５９も一緒に回転し、この回転はチェーン６２を介して増速機６６に伝達される。
【００４９】
以上のように、牽引部材としてワイヤ５７を用いても、前述した例と同様の効果が得られる。
【００５０】
また、２つの錘を交互に上昇させる錘上昇手段として、上述した実施形態ではカムを利用した機構を示したが、他の機構を利用することもできる。図１１および図１２に、テコを利用した錘上昇手段の例を示す。なお、説明の便宜上、図１１および図１２では錘昇降用チェーン８７および錘８８も示しているが、これらは錘上昇手段の構成には含まれない。
【００５１】
本例の錘上昇手段は、回転用スプロケット８２が固定された一次シャフト８１（駆動側シャフト）と、一次シャフト８１に固定され、一次シャフト８１とともに回転する２つの回転バー８３と、各回転バー８３によってそれぞれ動かされる２つのテコ８５とを有する。回転用スプロケット８２には駆動チェーン７２を介して駆動モータ７１が連結されており、駆動モータ７１の駆動によって、一次シャフト８１は矢印Ａ方向（図１１参照）に回転する。
【００５２】
回転バー８３は、その長手方向が一次シャフト８１の回転軸と直交し、かつ、２つの回転バー８３のそれぞれの長手方向が相互に直交するように、一次シャフト８１に固定されている。また、回転バー８３は、その長手方向中央で一次シャフト８１に固定されている。回転バー８３の両端部には、ローラ８４が、一次シャフト８１の回転軸と平行な軸回りに回転自在に支持されている。
【００５３】
２つのテコ８５は、各回転バー８３の下方にそれぞれが位置するように、一次シャフト８１と平行に配設されたテコ支持シャフト８６周りに揺動自在に支持されている。テコ支持シャフト８６は、一次シャフト８１に対して水平方向にずれて配置され、テコ８５の長手方向中間位置を支持している。一次シャフト８１に対するテコ支持シャフト８６のずれ量は、回転バー８３を回転させたとき、ローラ８４が、テコ支持シャフト８６を基準にして常にテコ８５の一方の側に位置するように設定されている。各テコ８５の他方の側の端部にはそれぞれ、牽引部材である錘昇降用チェーン８７によって錘８８が吊り下げられており、錘８８による下向きの荷重が作用している。
【００５４】
一次シャフト８１の駆動によって回転バー８３が回転すると、回転バー８３の一端側のローラ８４がテコ８５の上面８５ａに当接する。回転バー８３がさらに回転すると、その回転に伴って、テコ８５の上面８５ａに当接したローラ８４は、上面８５ａ上を回転しながら、テコ支持シャフト８６から離れる方向に移動する。このときの回転バー８３の作用によって、テコ８５の一方の側が押し下げられる。テコ８５は、一方の側が押し下げられることによって他方の側が持ち上がり、これによって錘８８が上昇する。テコ８５の支点（テコ支持シャフト８６による支持位置）から一端までの距離と、支点から他端までの距離との比は、回転バー８４の回転トルクおよび錘８８の重量に応じて、回転バー８４が、テコ８５の他方の側に作用する錘８８の重力に打ち勝って、テコ８５の一方の側を押し下げることができるように決められる。
【００５５】
回転バー８３がさらに回転すると、ローラ８４がテコ８５の一端に達してテコ８５の上面８５ａから外れる。これにより、回転バー８３によってテコ８５を介して錘昇降用チェーン８７に加わっていた力が解除され、錘８８が落下するとともに、テコ８５の一方の側が持ち上がる。
【００５６】
回転バー８３は、その長手方向中央が一次シャフト８１に固定され、両端にそれぞれローラ８４が設けられているので、回転バー８３が１回転する間に、上述した動作が２回繰り返される。しかも、２つの回転バー８３が一次シャフト８１の軸回りに９０°ずらして取り付けられているので、上述した動作が２つの回転バー８３の間で交互に行われる。つまり、駆動モータ７１によって一次シャフト８１を連続的に回転させることで、２つの錘８８の上昇および落下が交互に繰り返される。
【００５７】
したがって、前述した、カムを利用した錘上昇手段を用いた実施形態と同様に、錘昇降用チェーン８８の引き回し経路の途中で、出力側シャフトである二次シャフト（不図示）に一方向のみに回転自在に支持された、出力側回転部材であるスプロケット（不図示）に噛み合せ、二次シャフトの回転が発電機（不図示）の入力側のロータに入力されるように構成することで、発電機を駆動することができる。本例においても、前述した実施形態と同様に、錘８８の落下によるエネルギーを発電機の駆動に利用するので、錘８８を上昇させるのに用いる駆動モータ７１が小型のものであっても、発電機から大出力の電力を得ることができる。
【００５８】
また、カムを利用した機構およびテコを利用した機構のいずれの場合においても、錘上昇手段の駆動源としては、電動モータに限らず、油圧シリンダ等の油圧装置を用いてもよい。
【００５９】
さらに、前述した各例では動力の伝達機構としてチェーン伝動機構を用いているが、各機械要素への動力の伝達が行えるものであれば、これにかぎらずベルト伝動機構など任意の伝動機構を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態による発電機駆動装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す発電機駆動装置の平面図である。
【図３】図１に示す切換え部の側面図である。
【図４】図１に示す切換え部の平面図である。
【図５】第２クラッチ板の正面図である。
【図６】連結ロッドの連結動作を説明する図である。
【図７】切換え部の動作を説明する側面図および平面図である。
【図８】切換え部の動作を説明する側面図および平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による発電機駆動装置の概略構成を示す正面図である。
【図１０】図９に示す発電機駆動装置の平面図である。
【図１１】錘上昇手段の他の例の正面図である。
【図１２】図１１に示す錘上昇手段の平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、５１    発電機駆動装置
２、５２    切換え部
３，８７    錘昇降用チェーン
４、５４，８８    錘
５    副錘
６    第１モータ
７    第２モータ
８ａ、８ｂ、８ｃ    スプロケット
９、５９    二次シャフト
１１    出力伝達スプロケット
１３    ラチェット機構
１４、６３    フライホイール
１６、６６    増速機
１７    出力シャフト
２１、５３，８１    一次シャフト
２２    支持台
２３    スライド部材
２４    プレート
２６    カム
２７ａ、２７ｂ    カムフォロア
２９    第１クラッチ板
３０    連結ロッド
３２    第２クラッチ板
３２ａ    切り欠き部
３３、６３    錘昇降用スプロケット
５６    ワイヤ巻取りプーリ
５７    ワイヤ
７１    駆動モータ
７２    駆動チェーン
８３    回転バー
８４    ローラ
８５    テコ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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