(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー損失が少なく、しかも、発電能力が高いシーソー式発電装置を提供する。【解決手段】発電装置は、風、水、波等の繰り返し外力を受けて支点１１ａ〜ｃを中心に搖動するシーソー部１０と、シーソー部の搖動に伴って、移動体を低所から高所に移動させることにより位置エネルギーを上昇させる位置エネルギー上昇部、及び移動体を高所から低所に落下させることにより位置エネルギーを回転力に変換する回転力変換部を備える上昇変換部２０と、回転力変換部の回転力により発電する発電部と、を備える。【選択図】図１
0003217603.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
外力を受けて、支点を中心に搖動するシーソー部と、
前記シーソー部の搖動に伴って、移動体を低所から高所に移動させることにより、位置エネルギーを上昇させる位置エネルギー上昇部と、
前記移動体を、高所から低所に落下させることにより、前記位置エネルギーを回転力に変換する回転力変換部と、
前記回転力変換部の回転力により、発電する発電部と、
を備えたシーソー式発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシーソー式発電装置において、
前記移動体は、球状体であり、
前記位置エネルギー上昇部は、
低所から高所に移動する前記移動体をガイドするガイド筒部と、
前記ガイド筒部の下部に設けられ、前記移動体を前記ガイド筒部内に受け入れる受入部と、
前記ガイド筒部の上部に設けられ、前記移動体を前記ガイド筒部内から放出する放出部と、
前記ガイド筒部内に一部が臨み、前記シーソー部の搖動により、前記ガイド筒部内で前記移動体を移動させる爪部と、
を備えたことを特徴とするシーソー式発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載のシーソー式発電装置において、
前記移動体は、球状体であり、
前記位置エネルギー上昇部は、
回転軸を中心に回転自在に設けられ、回転することにより前記移動体を低所から高所に移動する円板部と、
前記円板部に所定間隔で複数設けられ、前記移動体を受け入れる受皿部と、
前記円板部内に一部が臨み、前記シーソー部の搖動により、前記円板部を回転させる爪部と、
を備えたことを特徴とするシーソー式発電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載のシーソー式発電装置において、
前記回転力変換部は、
第1及び第2の回転軸部と、
前記第1及び第2の回転軸部に巻き掛けられたベルト部材と、
前記ベルト部材に所定間隔で複数配置され、前記移動体を受け入れる受け皿部と、を備え、
前記受け皿部が、前記位置エネルギー上昇部から放出された移動体を、順次受け入れることにより、前記ベルト部材を移動させ、前記第1及び／又は第2の回転軸を回転させること、
を特徴とするシーソー式発電装置。
【請求項５】
請求項１に記載のシーソー式発電装置において、
前記移動体は、基部側が回転軸に回転自在に設けられたアームと、前記アームの自由端側に設けられた重りと、を含む振り子であり、
前記位置エネルギー上昇部は、
前記回転軸を中心に回転自在に設けられ、回転することにより前記移動体の重りを低所から高所に移動する円板部と、
前記円板部に所定間隔で複数設けられ、前記移動体を受け入れる受皿部と、
前記円板部に係合離脱し、前記シーソー部の搖動により、前記円板部を回転させる爪部と、を備えること、
を特徴とするシーソー式発電装置。
【請求項６】
請求項５に記載のシーソー式発電装置において、
前記回転力変換部は、
前記回転軸とは別体で同軸に設けられた弾み車と、
前記弾み車に設けられ、前記移動体のアームに係合離脱するピンを備え、
前記振り子が自由落下するときに、前記アームが前記ピンに係合して、前記弾み車を回転させること、
を特徴とするシーソー式発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シーソー式発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、シーソー部の長手方向に回転軸を設け、その回転軸に移動体を螺合させ、シーソー部の搖動に伴い、移動体が、シーソー部の上端部から下端部まで軸方向に移動しながら、回転軸を回転させることにより、その回転によって発電部で発電するシーソー式発電装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１は、移動体をシーソー部の中に組み込んだので、十分な質量が得られず、発電能力の低いものであった。
また、移動体が回転軸に螺合しているので、接触抵抗が高く、摩擦によるエネルギー損失が大きかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６２１０９７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の課題は、エネルギー損失が少なく、しかも、発電能力が高いシーソー式発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案によるシーソー式発電装置は、外力を受けて、支点を中心に搖動するシーソー部と、前記シーソー部の搖動に伴って、移動体を低所から高所に移動させることにより、位置エネルギーを上昇させる位置エネルギー上昇部と、前記移動体を、高所から低所に落下させることにより、前記位置エネルギーを回転力に変換する回転力変換部と、前記回転力変換部の回転力により、発電する発電部と、を備えている。
【考案の効果】
【０００７】
本考案によれば、エネルギー損失が少なく、しかも、発電能力が高いシーソー式発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案によるシーソー式発電装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るシーソー式発電装置の要部を示す斜視図である。
【図３】本考案の第２実施形態に係る上昇変換部を示す図である。
【図４】本考案によるシーソー式発電装置の第３実施形態を示す図である。
【図５】第３実施形態に係る上昇変換部を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本考案の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本考案によるシーソー式発電装置の第１実施形態を示す図である。
図２は、第１実施形態に係るシーソー式発電装置の要部を示す斜視図である。
第１実施形態に係るシーソー式発電装置１は、シーソー部１０と、上昇変換部２０（上昇部２０−１、変換部２０−２）と、移動体４０と、発電部５０等とを備えている。
【００１０】
シーソー部１０は、外力を受けて、支点を中心に搖動する部分であり、支柱部１１と、横軸部１２−１、１２−２、１２−３と、縦軸部１３−１，１３−２と、ガイド部１４−１、１４−２と、重り部１５−１、１５−２等とを備えている。
なお、本考案によるシーソー式発電装置の構造は、支柱部１１について左右対称であるから、左右で同じ構造の場合には、同様の符号を付して適宜説明を省略する。
【００１１】
支柱部１１は、床面等の固定部に固定されており、３本の横軸部１２−１、１２−２、１２−３をピン１１a、１１ｂ、１１ｃによって回転自在に支持している。横軸部１２−１、１２−２は、左側及び右側で、縦軸部１３−１、１３−２をピン１２ａ、１２ｂによって回転自在に支持している。この構造により、横軸部１２−１、１２−２、縦軸部１３−１、１３−２は、平行リンク機構を構成している。
横軸部１２−１、１２−２には、軸方向の伸縮を許容する緩み機構１２ｃ、１２ｄが設けられており、滑らかなシーソー運動を可能にしている。
横軸部１２−１、１２−２には、図示しない外力受け部が設けられており、この外力受け部に、風力、水力、波等の繰り返しかかる自然エネルギーによる外力が作用している。
縦軸部１３−１、１３−２は、中央側にフランジ部１３ａが設けられており、このフランジ部１３ａに、後述する上昇部２０−１、変換部２０−２等を取り付けることができる。
【００１２】
ガイド部１４−１、１４−２は、それぞれ縦軸部１３−１、１３−２が上下に滑らかに移動できるように案内するものであり、縦軸部１３−１、１３−２の下端が挿入されている。
重り部１５−１、１５−２は、シーソー部１０の左右の重さを吊り合わせることにより、シーソー部１０の全体を小さな力で作動させるために設けられており、横軸部１２−１、１２−２の左右端に連結されたワイヤ１５ａ、１５ｂに吊り下げられている。
【００１３】
つぎに、図２を参照しながら、上昇変換部２０（上昇部２０−１、変換部２０−２）、移動体４０、発電部５０について説明する。
【００１４】
上昇部変換部２０は、シーソー部１０の搖動に伴って、移動体４０を低所から高所に移動させることにより、位置エネルギーを上昇させる上昇部２０−１と、移動体４０を、高所から低所に落下させることにより、その移動体４０の位置エネルギーを回転力（回転エネルギー）に変換する変換部２０−２等とを備えている。
上昇部２０−１は、変換部２０−２で落下した移動体４０を低所から高所に移動させる筒部２１を備えており、筒部２１は、移動体４０を受け入れる受入部２１ａと、移動体４０を放出する放出部２１ｂを有している。
この筒部２１には、横軸部１２ー１に設けられた爪部１６と、縦軸部１３ー１に設けられた爪部１７とが、その筒部２１の内部に臨んでおり、シーソー部１０の搖動運動により筒部２１内を進退して、筒部２１内で移動体４０を上昇させる。
【００１５】
変換部２０−２は、水平方向に回転軸がある上下のプーリー２２Ａ、２２Ｂと、プーリー２２Ａ、２２Ｂに掛け回されたベルト２３と、ベルト２３に所定の間隔で設けられた受け皿２４とを備えている。
【００１６】
発電部５０は、変換部２０−２の回転力により、発電する部分である。この発電部５０は、その回転軸がプーリー２２Ａの回転軸と同軸に連結されている。
【００１７】
次に、第１実施形態に係るシーソー式発電装置の動作を説明する。
横軸部１２−１、１２−２に設けられている外力受け部（不図示）に、風等の外力が加わると、横軸部１２−１、１２−２は、図１に示すように、右側が下がり、左側が上がる。
すると、横軸部１２に設けられた爪部１６が、一番下の移動体４０を１ピッチ持ち上げる。このとき、一番上の移動体４０は、筒部２１の開放部２１ｂから放出され、変換部２０−２の受け皿２４に乗り移る。
【００１８】
変換部２０−２は、移動体４０が乗り移った分だけ、ベルト２３が移動して、プーリー２２Ａが反時計回りに回転する。発電部５０は、プーリー２２Ａと同軸に設けられているので、同方向に回転して発電する。
外力が横軸部１２に繰り返し加わることにより、上記動作が繰り返され、発電部５０が継続的に回転することにより、発電が行われる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、移動体として比較的大きな球状体を複数用いるので、十分な質量が得られ、発電能力が高くなった。
また、移動体が受け皿に受けられると、プーリーが滑らかに連続して回転するので、接触抵抗が小さく、摩擦によるエネルギー損失が少ない。
したがって、効率のよい発電ができるようになった。
【００２０】
（第２実施形態）
図３は、本考案の第２実施形態に係る上昇変換部を示す図である。
第２実施形態では、上昇変換部３０以外は、第１実施形態と略同様であるので、主に、上昇変換部３０について説明する。
第２実施形態の上昇部変換部３０は、上昇部３０−１と、変換部３０−２とを備えている。
【００２１】
上昇部３０−１は、横軸部１２と縦軸部１３を回転自在に支持するピン１２ａと同軸に設けられたプーリー３１Ａと、プーリー３１Ａの片側の外周縁に庇状に設けられた薄肉の円環部３２と、円環部３２の内周側に所定間隔で複数設けられ、移動体４０を受け入れる受け皿３３とを備えている。
【００２２】
縦軸部１３には、略平行に基板部３４が配置されており、縦軸部１３と基板部３４とは、ピン１２ａ、１２ｂにより連結されている。プーリー３１Ｂは、縦軸部１３と基板部３４の下方であってそれらの間に、ピン１２ｂで回転自在に支持されている。プーリー３１Ａ、３１Ｂは、不図示のベルトが掛けられている。なお、この巻掛伝動機構は、プーリーとベルト以外に、スプロケットとチェーンを用いたものでもよい。
【００２３】
変換部３０−２は、基板部３４に取り付けられた２つの発電モーター５０（５０Ａ、５０Ｂ）が設けられており、発電モーター５０の軸には、ベルト３５が巻き掛けられている。ベルト３５の外周には、移動体４０を受け入れる受け皿３６が所定間隔で複数設けられている。
【００２４】
シーソー部１０の搖動により、横軸部１２の左端が下降すると、爪部１６がプーリー３１Ａを反時計回りに１ピッチ回転させる。
すると、円環部３２に取り付けられた右半分の受け皿３３の内で、頂点にある受け皿３３ｔ内の移動体４０が開放されて落下する。
落下した移動体４０は、変換部３０−２の受け皿３６に受けられ、その重みによって、ベルト３５が反時計回りに回転し、発電モーター５０を回転させて発電する。
この動作を繰り返すことにより、発電モーター５０が回転することにより、継続的に発電が行われる。第2実施形態の発電装置は、上昇変換部３０がコンパクトであるという利点がある。
【００２５】
（第３実施形態）
図４は、本考案によるシーソー式発電装置の第３実施形態を示す図である。
図５は、第３実施形態に係る上昇変換部を示す図である。
第３実施形態は、上昇変換部の移動体を、振り子にしたものである。なお、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、末尾に共通した符号を付して説明する。
【００２６】
第３実施形態に係るシーソー式発電装置１００は、シーソー部１１０と、上昇変換部１２０（上昇部１２０−１、変換部１２０−２）と、移動体１４０と、発電部１５０等とを備えている。
【００２７】
シーソー部１１０は、外力を受けて、支点を中心に搖動する部分であり、支柱部１１１と、横軸部１１２−１、１１２−２と、縦軸部１１３−１，１１３−２等とを備えている。
なお、第３実施形態に係るシーソー式発電装置の構造は、支柱部１１１について左右対称であるから、左右で同じ構造の場合には、同様の符号を付して適宜説明を省略する。
【００２８】
支柱部１１１は、床面等の固定部に固定されており、横軸部１１２−１、１１２−２をピン１１１a、１１１ｂによって回転自在に支持している。横軸部１１２−１、１１２−２は、左側及び右側で、縦軸部１１３−１、１１３−２をピン１１２ａ、１１２ｂによって回転自在に支持している。この構造により、横軸部１１２−１、１１２−２、縦軸部１１３−１、１１３−２は、平行リンク機構を構成している。
【００２９】
横軸部１１２−１、１１２−２には、軸方向の伸縮を許容する緩み機構１１２ｃ、１１２ｄが設けられており、滑らかなシーソー運動を可能にしている。
横軸部１１２−１、１１２−２には、図示しない外力受け部が設けられており、この外力受け部に、風力、水力、波等の繰り返しかかる自然エネルギーによる外力が作用している。
【００３０】
つぎに、図４、図５を参照しながら、上昇変換部１２０（上昇部１２０−１、変換部１２０−２）、移動体１４０、発電部１５０について、さらに詳しく説明する。
【００３１】
上昇部変換部１２０は、上昇部１２０−１と、変換部１２０−２等とを備えている。
上昇変換部１２０は、縦軸部１１３に一端が開放された有底の円筒部１２１が回転自在に取り付けられており、その内部には複数の移動体１４０が収容されている。
第３実施形態では、移動体１４０は、振り子型をしており、アーム１４１と重り１４２とから構成されている。
アーム１４１は、その基部側が円筒部１２１の中心軸に回転自在に取り付けられている。円筒部１２１は、筒部内周面に所定間隔でストッパー１２２が複数取り付けられており、重り１４２は、このストッパー１２２に係合離脱する。
【００３２】
ストッパー１２２は、円筒部１２１の筒部内周面に、所定角度まで回転できるように取り付けられ、不図示のばねで起立するように付勢されている。また、このストッパー１２２は、円筒中心側から押されると、倒れるような構造をしている。
ストッパー１２２は、円筒部１２１が反時計回りに回転するときに、起立したストッパー１２２の先端が重り１４２に当接して、移動体１４０を反時計回りに回転させる。図５（A）左半分では、ストッパー１２２は、移動体１４０の反時計回りの回転により倒されて、移動体１４０は、ストッパー１２２の上を通過する。
【００３３】
発電モーター１５０は、上昇変換部１２０の回転力により、発電する部分である。この発電モーター１５０は、ドーナツ板状の弾み車１５１が入力軸に設けられており、中空部には、円筒部１２１の軸が通っている。弾み車１５１の端面には、ピン１５２（１５２Ａ、１５２Ｂ）が設けられている。
ピン１５２は、図５（Ａ）左半分の範囲では、起立して移動体１４０のアーム１４１に当接し、図５（Ａ）右半分の範囲では、倒れて移動体１４０のアーム１４１がその上を通過する。
【００３４】
重り部１６０（１６０−１，１６０−２）は、移動体１４０が上昇するときに、円筒部１２１の片側に集まってしまうことによる、重量のアンバランスを解消するためのカウンターバランスになっている。
重り部１６０は、円筒部１６１が横軸部１１２−２と、縦軸部１１３−１とを連結するピン１１２ｂに、回転自在に取り付けられており、上昇変換部１２０の円筒部１２１との間に、ベルト１６２が巻き掛けられている。円筒部１６１は、斜線で示した半月部分１６１ａが中実（中身が詰まっている）で、重さが偏っている。
【００３５】
円筒部１６１には、円周上で回転軸と平行な方向に、所定間隔で複数のピン１６１ｂが配置されている。
爪部１６３は、横軸部１１２−１に回転自在に設けられており、横軸部１１２−１の搖動により、ピン１６１ｂと係合離脱する爪１６３ａと、後述するカム柱１６４のカム面と接触するフォロワ―部１６３ｂを備えている。
【００３６】
カム柱１６４は、爪部１６３のフォロワ―部１６３ｂ側に設けられており、フォロワ―部１６３ｂと接触する凸カム部１６４ａと凹カム部１６４ｂを備えている。フォロワ―部１６３ｂが凸カム１６４ａに接しているには、爪１６３ａは、ピン１６１ｂと係合せず（図５（Ａ）左側参照）、フォロワ―部１６３ｂが凹カム１６４ｂに接しているときには、爪１６３ａは、ピン１６１ｂと係合する（図５（Ａ）左側参照）。
【００３７】
左側のカム柱１６４−１と、右側のカム柱１６４−２は、凸カム部１６４ａと凹カム部１６４ｂの周期が半波長ずれている。この理由は、左右の上昇変換部１２０−１，１２０−２の上昇と変換を交互に行わせるめである。
【００３８】
次に、第３実施形態に係るシーソー式発電装置の動作を説明する。
シーソー部１１０は、図４の状態では、移動体１４０−１、１４０−２の重さが吊り合っている。また、移動体１４０（１４０−１，１４０−２）と、重り部１６０（１６０−１，１６０−２）の重さも吊り合っている。
【００３９】
横軸部１１２−１、１１２−２に設けられている外力受け部（不図示）に、風などの外力が加わると、横軸部１１２−１、１１２−２は、図４の状態から、左側が下がろうとする。
このとき、爪部１１６−１と爪部１６３−１がはづれるので、ベルト１６２を締まり、移動体１４０と重り部１６０が、ピッチｐだけ反時計回りに軽く回転することができる。
【００４０】
横軸部１１２−１、１１２−２が搖動して図４の状態から左側が上がろうとすると、爪部１１７−１、爪部１６３−２が掛かり、爪部１１７−１が上昇変換部１２０−１の逆戻り（時計回りの回転）を止めている。このとき、ベルト１６２−１が緩むので、爪部１６３−１が重り部１６０−１を押し上げる。
このように、横軸部１１２−２の左側が上昇するときに、爪部１６３−１が重り部１６０−１を止めるので、重り部１６０−１がピッチｐだけ時計回りに回転する。
【００４１】
すると、ベルト１６２−１が締まり、移動体１４０−１と重り部１６０−１が吊り合っているので、爪部１１６−１に掛かる力が小さくなる。
このとき、重り部１６０−１と重り部１６０−２が吊りあっているので、重り部１６０−１が軽く動くことができる。移動体１４０−１と重り部１６０−１が軽く動いたあとは、ベルト１６２が緩み、重り部１６０−１と重り部１６０−２が吊りあっているので、重り部１６０−１が軽く回転することができる。
以上の工程を繰り返すことにより、上昇変換部１２０−１においては、各振り子１４０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が反時計回りに回転して、その重り１４２が低い位置から高い位置に上昇させられる。
【００４２】
移動体１４０−１は、複数の振り子１４０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の集合であり、振り子１４０ｉが落下する力で、発電モーター１５０を回転させることによって発電をすることができる。振り子１４０ｉの重さを重くすれば、上昇変換部１４０−１も重くなり、それに吊りあうように、重り部１４０−２を重くするとよい。
複数の振り子１４０ｉが落下する位置エネルギーを、弾み車１５１に取り出し、発電モーター１５０を回転させて発電する。
【００４３】
図５（Ａ）左半分の領域において、移動体１４０−１が反時計回りに回転し、振り子１４０ｉが落下し、重り部１６０−１が時計回りに回転し、移動体１４０−１と重り部１６０−１が吊り合って軽く動き、振り子１４０ｉを落下させる。
【００４４】
外力が横軸部１１２に繰り返し加わることにより、上記動作が繰り返され、発電モーター１５０が継続的に回転することにより、効率よく発電が行われる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、移動体として振り子を複数用いるので、十分な質量が得られると共に、球体と比較して安定して移動することができ、発電能力が高くなった。
また、移動体としての振り子は、軸を中心に回転する構造であるので、接触抵抗が小さく、摩擦によるエネルギー損失が少ない。
したがって、効率のよい発電ができるようになった。
【００４６】
（変形形態）
以上、本考案の実施形態について説明したが、本考案は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本考案の技術的範囲内である。
また、各実施形態に記載した効果は、本考案から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本考案による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１００  シーソー部
１１、１１１  支柱部
１１a、１１ｂ、１１ｃ  ピン
１１ｄ  爪部
１２−１、１２−２、１２−３、１１２−１、１１２−２  横軸部
１２ｃ、１２ｄ  緩み機構
１２ｅ  爪部
１３−１、１３−２、１１３−１、１１３−２  縦軸部
１３ａ  フランジ部
１４−１、１４−２  ガイド部
１５−１、１５−２  重り部
１５ａ、１５ｂ  ワイヤ
２０、３０、１２０  上昇変換部
４０、１４０  移動体
５０、１５０  発電部
【図１】
0003217603.tif 000003
【図２】
0003217603.tif 000004
【図３】
0003217603.tif 000005
【図４】
0003217603.tif 000006
【図５】
0003217603.tif 000007