(57)【要約】【課題】全体構造をコンパクトにでき、効率良く電気を発生できる発電機を提供する。【解決手段】機枠１に軸支されてモータＭで駆動される回転軸２にクランク３を固定し、クランク３に揺動円盤４を軸着し、機枠１には、複数の電磁石５を、回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設すると共に、各電磁石５に引き付けられる磁石６を取り付けたスライダー７を、電磁石５に対し回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向に進退往復運動可能に設け、各スライダー７と、揺動円盤４の周辺部の周方向一定間隔おきに設けた地点とを連杆８により枢支連結し、回転軸２の回転駆動によるクランク３及び揺動円盤４を介しての連杆８の揺動運動により、各スライダー７を往復運動させて各電磁石５に対する各磁石６の接近と離反とを繰り返し行わせることにより、各電磁石５に起電力を誘導するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機枠に軸支されてモータにより駆動される回転軸にクランクを固定し、このクランクに揺動円盤を軸着し、機枠には、複数の電磁石を、回転軸の回転中心から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設すると共に、各電磁石に引き付けられる極性の磁石を取り付けたスライダーを、電磁石に対し回転軸の中心を通る直線方向に進退往復運動可能に設け、各スライダーと、揺動円盤の周辺部の周方向一定間隔おきに設けた地点とを連杆によって枢支連結し、回転軸の回転駆動によるクランク及び揺動円盤を介しての連杆の揺動運動により、各スライダーを往復運動させて、各電磁石に対する各磁石の接近と離反とを繰り返し行わせることにより、各電磁石に起電力を誘導するようにした発電機。
【請求項２】
クランクにはこれに枢着される揺動円盤の中心から遠い方の端部にバランサーを設けると共に、全ての連杆のうちの１つの連杆は、その揺動円盤側の端部を揺動円盤に対し固定してなる請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
磁石が電磁石から離反する時に後退するスライダーにバネ付勢力を作用させるコイルバネを、各スライダーと機枠側との間に介装してなる請求項１又は２に記載の発電機。
【請求項４】
機枠に回転軸の回転中心から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設される電磁石は２個１組であって、各スライダーには、２個１組の電磁石に対向する２個１組の磁石が取り付けられている請求項１〜３の何れかに記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石に対し磁石を直線方向に進退往復移動させることにより起電力を誘導し、電気を得るようにした発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の発電機として、例えば下記特許文献１が提案されている。この発電機は、機体に固定した１個の電磁石の両端部側に磁石を配置し、両磁石を電磁石の両端部に対し進退往復移動させることによって電磁石のコイル両端側に起電力を発生させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３５０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の発電機は、１個の電磁石に対し２個の磁石を進退往復移動させることから、２つの往復移動手段を必要とし、しかして複数個の電磁石を並設した発電機を製作するとなれば、往復移動手段の数が増えると共に、その往復移動手段の駆動源も増えて、構造が大型化しながら、電気を効率よく発生させることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑み、複数の電磁石とこれに対し進退往復移動する複数の磁石とを備えた発電機において、全体構造をコンパクトにできながら、効率良く電気を発生させることのできる発電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、機枠１に軸支されてモータＭにより駆動される回転軸２にクランク３を固定し、このクランク３に揺動円盤４を軸着し、機枠１には、複数の電磁石５を、回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設すると共に、各電磁石５に引き付けられる極性の磁石６を取り付けたスライダー７を、電磁石５に対し回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向に進退往復運動可能に設け、各スライダー７と、揺動円盤４の周辺部の周方向一定間隔おきに設けた地点とを連杆８によって枢支連結し、回転軸２の回転駆動によるクランク３及び揺動円盤４を介しての連杆８の揺動運動により、各スライダー７を往復運動させて、各電磁石５に対する各磁石６の接近と離反とを繰り返し行わせることにより、各電磁石５に起電力を誘導するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２は、請求項１に記載の発電機において、クランク３にはこれに枢着される揺動円盤４の中心Ｏ２から遠い方の端部にバランサー１９を設けると共に、全ての連杆８のうちの１つの連杆８は、その揺動円盤４側の端部を揺動円盤４に対し固定してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３は、請求項１又は２に記載の発電機において、磁石６が電磁石５から離反する時に後退するスライダー７にバネ付勢力を作用させるコイルバネ１８を、各スライダー７と機枠１側との間に介装してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４は、請求項１〜３の何れかに記載の発電機において、機枠１に回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設される電磁石５は２個１組であって、各スライダー７には、２個１組の電磁石５に対向する２個１組の磁石６，６が取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の発電機によれば、回転軸２を連続回転させることによって、複数の電磁石５に起電力を効率良く発生させることができる。またこの発電機は、複数の電磁石５を回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設し、各電磁石５に引き付けられる磁石６を取り付けたスライダー７を、電磁石５に対し回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向に進退往復運動可能に設けた構成であるから、全体構造がコンパクトになり、製作コストを安くできると共に、設置するのに場所をとらず、どこにでも簡単に設置することができる。
【００１１】
請求項２に記載のように、クランク３にバランサー１９を設けると共に、全ての連杆８のうちの１つの連杆８は、揺動円盤４側の端部を揺動円盤４に対し固定することにより、揺動円盤４は、揺動円盤４の中心Ｏ２が、回転軸２の中心Ｏ１から半径Ｑの円周１７に沿って安定状態で確実に揺動周回し、それにより全ての連杆８が適正な揺動運動を行って、全てのスライダー７の磁石６を夫々電磁石５に対し確実に往復動させることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、磁石６が電磁石５から離反する時に後退するスライダー７にバネ付勢力を作用させるコイルバネ１８を、各スライダー７と機枠１側との間に介装したことによって、磁石６が電磁石５から離反する時にスライダークランク機構に相当に強い力がかかっても、その力を圧縮コイルバネ１８の付勢力によって軽減することができるため、スライダークランク機構の破損を防止できると共に、回転軸２を回転させるモータＭの負荷を軽減させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、機枠１に回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置で周方向一定間隔おきに配設される電磁石５は２個１組であって、各スライダー７には、２個１組の電磁石５，５に対向する２個１組の磁石６，６を取り付けているから、電磁石５を機枠１の周方向に１個ずつ設け、各スライダー７に電磁石５に１個の磁石６を取り付ける場合と比べ、電磁石５と磁石６を倍増させることができ、一層効率良く電気を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による発電機の全体を示す正面図である。
【図２】図１に示す発電機の一部分のみを拡大して示す拡大図である。
【図３】(a) は図２に示す発電機部分の縦断面図、(b) はスライダーの一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る発電機の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、この発電機は、機枠１に軸支され、モータＭによって駆動される回転軸２にクランク３を固定し、このクランク３には揺動円盤４を、支軸９により軸受１０を介して回転自在に取り付け、機枠１には、回転軸２の回転中心Ｏ１から所要半径の位置に電磁石５を周方向一定間隔おきに配設すると共に、電磁石５に引き付けられる極性の永久磁石６を電磁石５と対向する位置に取り付けたスライダー７を、電磁石５に対し回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向に進退往復運動可能に設け、各スライダー７と、揺動円盤４周辺部の周方向一定間隔おきにある部位とを連杆８によって枢支連結し、しかして回転軸２の回転駆動によるクランク３及び揺動円盤４を介しての連杆８の揺動運動により、各スライダー７を往復運動させて各電磁石５に対する各磁石６の接近と離反とを繰り返し行わせることにより、各磁石６に起電力を誘導するようにしたものである。
【００１６】
上記発電機の構造について具体的に詳しく説明すれば、機枠１は、図１に示すように、ベース２４上に設置した架台２５と、この架台２５上の一端部に取り付けられた大きな円形放射状の主枠２６とからなり、円形放射状主枠２６は、図２から分かるように、架台２５の一端側にボルト２１で固定された中央円板２７と、この中央円板２７と同心状に位置する大径リング枠２８と、中央円板２７と大径リング枠２８とをつなぐように中央円板２７から放射状に延びて周方向に一定の角度、例えば３０度で配設された１２本の連結枠２９とからなるもので、図３に示すように、各連結枠２９の一端部は中央円板２７の外周辺部にボルト２２止めによって固着され、また連結枠２９の他端部は大径リング枠２８の内周面に溶接によって固着されている。中央円板２７は、架台２５の一端側にボルト２１止めされると共に、後述するように架台２５上に固定された一方の支持枠２３にボルト２０止めされている。
【００１７】
モータＭによって駆動される回転軸２は、円形放射状主枠２６の中央円板２７と同心上に配置されたもので、架台２５上の前後両端部に固定された支持枠２３，２３に内装してある軸受２４，２４によって、回転軸２の中心Ｏ１が中央円板２７の中心と合致する位置で回転するように軸架されており、そして一方の支持枠２３に中央円板２７がボルト２０止めされている。また、回転軸２の一端部は中央円板２７の中央開口部２７ａから突出して、その突出端部にクランク３が固定され、このクランク３に揺動円盤４が、支軸９により軸受１０を介して回転自在に取り付けられている。そして、回転軸２の他端部にタイミングプーリ３０が固定され、このタイミングプーリ３０と、モータＭの出力軸３２に固定されたタイミングプーリ３１との間にタイミングベルト３３が掛張され、従ってモータＭの回転によりタイミングプーリ３０，３１及びタイミングベルト３３を介して回転軸２が回転することになる。また、クランク３には、図２及び図３の(a) に示すように、このクランク３に枢支連結される揺動円盤４の中心Ｏ２から遠い方の端部にバランサー１９が設けられている。このバランサー１９は、回転軸２に対し偏心している揺動円盤４を安定状態で的確に揺動させるためのものである。
【００１８】
機枠１の各連結枠２９には大径リング枠２８に寄った位置に、２個１組の電磁石５，５が一定間隔を保持して配設されている。各組の電磁石５，５は、夫々透磁率の大きい鉄製の芯にコイルを巻いたもので、図２及び図３に示すように、夫々の一端部５ｂ，５ｂが、リング枠２８の内周側に固定された取付部材３４に取付け固定されると共に、連結枠２９上に取付台座３６を介して安定状態に保持されている。各スライダー７は、図２に示すように、磁石取付部片１１と、この取付部片１１の後側面中央部から後方へ一体的に突出するスライドロッド１２とからなるＴ字形のもので、磁石取付部片１１にはその前面側の両端部に、前記２個１組の電磁石５，５の夫々の他端部５ａ，５ａに引き付けられる極性の磁石６，６が固着されており、スライドロッド１２は、機枠１の連結枠２９に取付台座３７を介して取付け固定された軸受１３により軸支されて、回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向にスライド自在に支持されている。
【００１９】
スライドロッド１２の先端部には連杆８の一端部がピン１４により枢支連結され、連杆８の他端部は、揺動円盤４の周辺部の仮想円周１６上の所定位置にピン１５によって枢支連結されている。図２には、１２本設けてあるうちの１本の連結枠２９に取り付けた２個１組の電磁石５，５と、この連結枠２９上において電磁石５，５に対し進退往復移動するスライダー７と、このスライダー７に枢支連結された連杆８とからなる１つのセットＡのみを図示している。この実施形態の発電機は、１２のセットＡ〜Ｌからなるもので、この１２のセットＡ〜Ｌのうち、図１に示すように下半部中央に位置するセットＧについては、図１に示すように、連杆８の長さが他の１１のセットの各連杆８よりも長く、この長い連杆８の一端部（スライダー７側の端部）は、他の１１のセットと同じくピン１４（図２参照）によりスライドロッド１２の先端部に枢支連結されているが、この連杆８の他端部（揺動円盤４側の端部）は、他の１１のセットが揺動円盤４にピン１５（図２参照）で枢支連結されているのに対し、複数のボルト３９で揺動円盤４に固定されている。そして、このセットＧの２個１組の電磁石５，５は、図１に示すように、取付部材２４を介して機枠１のベース２４上の横材４０に取付け固定されている。
【００２０】
この図２の実線図示のように、スライダー７に取り付けられた磁石６が電磁石５の端部５ａに最も近接した位置、つまりスライダー７が電磁石５に対し前進する往動工程の終端位置にある時には、揺動円盤４の中心Ｏ２が回転軸２の中心Ｏ１から当該スライダー７を臨む方向へ最も偏心した位置にあって、回転軸２の中心Ｏ１と、揺動円盤４の中心Ｏ２と、揺動円盤４の仮想円周１６上にあるスライドロッド１２の枢支ピン１５の中心とが同一線上に並ぶようになる。また、スライダー７の磁石６が電磁石５の端部５ａに最も近接した位置、即ちスライダー７が電磁石５から後退する復動工程の終端位置にある時は、揺動円盤４の中心Ｏ２が回転軸２の中心Ｏ１から上記往動工程時とは反対側へ最も偏心した位置にあって、この位置でも、回転軸２の中心Ｏ１と揺動円盤４の中心Ｏ２とスライドロッド１２の枢支ピン１５の中心とが同一線上に並ぶ。
【００２１】
この図２を参照して、回転軸２の回転駆動によるクランク３及び揺動円盤４を介しての連結枠２９の揺動運動を説明すると、図２の実線図示のように、スライダー７の磁石６が電磁石５の端部５ａに最も近接した位置から、モータＭにより回転軸２を中心Ｏ２周りに図２に関して時計回りに１回転させると、揺動円盤４は、その中心Ｏ２が回転軸２の中心Ｏ１から半径Ｑ（図３に示すようにＯ１とＯ２との間の距離で、回転軸２に対する揺動円盤４の偏心距離に相当する）の円周１７に沿って揺動周回し、それにより連杆８が図２の実線図示姿勢から仮想線図示姿勢をとりながら再び同図実線図示姿勢に戻る揺動運動を行って、スライダー７の磁石６が実線で示すような電磁石５の端部５ａに最も近接した位置と電磁石５の端部５ａから最も離反した位置との間を１往復する。このように磁石６が電磁石５に対し近接・離反することによって、電磁石５には起電力が発生する。
【００２２】
上記したように図２には、１本の連結枠２９に取り付けた２個１組の電磁石５，５と、この連結枠２９上でスライドするスライダー７と、このスライダー７と揺動円盤４とを枢支連結する連杆８との１セットＡのみ図示しているが、他の１１のセットＢ〜Ｌについては、そのうちの１つのセットＧを除いてセットＡと全く同じ配置構成であり、そしてこの場合、揺動円盤４に枢着される各連杆８の端部は、揺動円盤４の仮想円周１６上に一定のピッチ（３０度の角度間隔）で枢着されることから、回転軸２の中心Ｏ１を通る直線方向に往復運動するスライダー７に対する連杆８の傾斜角度が、図２に示す１番目の連杆８（この連杆８の傾斜角度はスライダー７に対しゼロである）から１２番目の連杆８に至るまで順次少しずつ変位していて、図１に示す状態となっている。図１から分かるように、揺動円盤４の直径方向に対向する連杆８，８のスライダー７，７に対する傾斜角度は夫々実質的に同じである。
【００２３】
従って、いま、モータＭによって回転軸２を半回転させると、１２のセットＡ〜Ｌの各々の磁石６は電磁石５に対する１往復工程の半工程を行い、回転軸２をもう半回転させることによって１往復工程を終えることになる。そして、図１を参照すれば、セットＢは、磁石６が電磁石５に最も近接した位置にあり、セットＣは、磁石６が電磁石５から僅かに離反した位置にあり、セットＤ、セットＥ、セットＦ、セットＧの順に磁石６が電磁石５から徐々に離反した状態にあって、セットＢの反対側にあるセットＨでは、磁石６が電磁石５に対し最も離反した状態にある。セットＩは、磁石６が最大離反位置から僅かに電磁石５側へ近づいた状態、セットＪ、セットＫ、セットＬ、セットＡの順に磁石６が電磁石５に徐々に近づいた状態にあり、そてセットＢの磁石６が電磁石５に最も近接した状態となる。しかして、回転軸２を連続回転させることにより、１２のセットＡ〜Ｌの各々の磁石６が、対向する電磁石５に対し接近と離反とを繰り返し行い、それにより１２のセットＡ〜Ｌの各電磁石５に起電力を発生させることができる。
【００２４】
また、１２のセットＡ〜Ｌのうちの１つのセットＧは、図１に示すように連杆８の長さが他の１１のセットの連杆８より長く、その連杆８の揺動円盤４側の端部が揺動円盤４に固定されていることから、揺動円盤４は、この円盤４の中心Ｏ２が、回転軸２の中心Ｏ１から半径Ｑの円周１７に沿って安定状態で確実に揺動周回し、それにより全ての連杆８が適正な揺動運動を行って、全てのスライダー７の磁石６を夫々の電磁石５に対し確実に往復動させることができる。
【００２５】
各スライダー７が電磁石５に対し進退往復運動する時、図２に示すように磁石６が電磁石５の端部５ａに最も近接した状態において、磁石６は、電磁石５の端部５ａに接触することなく、その端部５ａとの間に僅かに隙間を形成するように設定されている。つまり、磁石６は、電磁石５に完全に吸着される直前の最も強い吸引力を生じる時点で往動行程を終えて復動行程に戻るようになっている。また、各スライダー７の磁石６が電磁石５との間の強い吸引力に抗して後退する時に、クランク３、揺動円盤４、連杆８及びスライダー７からなるスライダークランク機構にバネ付勢力を付与することにより、このスライダークランク機構によるスライダー７の後退復動を的確にして且つスムーズに行えるようにしている。
【００２６】
即ち、図１及び図２から分かるように、スライダー７の磁石取付部片１１の中央部と、大径リング枠２８に取り付けてある取付部材３４に突設されたバネ取付杆３５との間には、磁石６が電磁石５から離反する時に後退復動するスライダー７にバネ付勢力を作用させる圧縮コイルバネ１８を介装している。磁石６が電磁石５から離反する時にはスライダークランク機構に相当に強い力がかかるため、その力を圧縮コイルバネ１８の付勢力により軽減させるようしたもので、これによってスライダークランク機構の破損を防止できると共に、回転軸２を回転させるモータＭの負荷を軽減させることができる。コイルバネ１８は、一端部がバネ取付杆３５の取付軸部３５ａ（図３の(b) 参照）に保持され、他端部はスライダー７の磁石取付部片１１に対しフリーの状態にあってスライダー７の往動時に磁石取付部片１１に弾接して圧縮され、復動工程で磁石取付部片１１に対しバネ付勢力を与え、復動工程の終点では磁石取付部片１１から離れるようになっている。図３の(b) に示すように、磁石取付部片１１の中央部には圧縮コイルバネ１８の他端部が係合する円錐台形状の係合突起４１ａを突設したバネ受け４１が設けてあるため、圧縮コイルバネ１８の他端部は、スライダー７の往動時にバネ受け４１の係合突起４１ａに係合することによって、適正に圧縮することができる。
【００２７】
以上説明したような発電機によれば、回転軸２を連続回転させることにより、１２のセットＡ〜Ｌの夫々２個１組の磁石６，６が、対向する電磁石５，５に対し接近と離反とを繰り返し行い、それにより２４個の電磁石５・・・に起電力を発生させるから、きわめて効率よく電気を得ることができる。また、この発電機は、構造全体が簡単でコンパクトであるから、製作コストを安くできると共に、設置するのに場所をとらず、どこにでも簡単に設置することができる。この発電機によって発生する起電力は交流電圧であり、これを整流器によって直流電圧に整流し、蓄電器に蓄電することができる。
【００２８】
また、上述した実施形態の発電機によれば、クランク３にはこれに枢着される揺動円盤４の中心Ｏ２から遠い方の端部にバランサー１９を設けると共に、前記複数の連杆８のうちの１つの連杆８は、その長さを他の連杆８よりも長くして、その揺動円盤側の端部を揺動円盤４に対し固定することにより、揺動円盤４は、この円盤４の中心Ｏ２が、回転軸２の中心Ｏ１から半径Ｑの円周１７に沿って安定状態で確実に揺動周回し、それにより全ての連杆８が適正な揺動運動を行って、全てのスライダー７の磁石６を夫々の電磁石５に対してより確実に往復動させることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１            機枠
２            回転軸
Ｏ１          回転軸の中心
３            クランク
４            揺動円盤
Ｏ２          揺動円盤の中心
５            電磁石
６            磁石
７            スライダー
８            連杆
１８          コイルバネ
１９          バランサー
【図１】
2012257423.tif 000003
【図２】
2012257423.tif 000004
【図３】
2012257423.tif 000005