(57)【要約】      （修正有）【課題】日常の生活の中で廃棄若しくは忘れられていた余剰エネルギー或いは熱源を無駄に捨てることなく保存し、いささかでも化石燃料の使用を低減できる装置を提供する。【解決手段】太陽熱を元とした昼夜の温度差や家屋内外の温度差、或いは家屋内に存在する熱源と家屋内外の温度差を元として、形状変化する形状記憶合金バネ６の伸縮機能とラックアンドピニオンギア３，４，５−１，−２により、該形状記憶合金バネの伸縮運動を回転運動に換える事を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を元とした昼夜の温度差や家屋内外の温度差、或いは家屋内に存在する熱源と家屋内外の温度差を元として、形状変化する形状記憶合金バネの伸縮機能とラックアンドピニオンギアにより、該形状記憶合金バネの伸縮運動を回転運動に換える事を特徴とする発電装置若しくはエネルギーの貯蔵システム。
【請求項２】
地下熱や自然界に存在する熱エネルギーや排熱や排ガス、又は人工的に作り出した熱エネルギーなど利用して作り出す温度差、或いは移動体を含む構造物内と該構造物外気との温度差を利用した請求項１に記載に発電装置若しくはエネルギーの貯蔵システム。
【請求項３】
回転体にはずみ車を一体的に組み込み、回転体の回転力又は発電能力を安定的に供給できる構造を持つ請求項１に記載に発電装置若しくはエネルギーの貯蔵システム。
【請求項４】
発電した電力を一旦充電する為のバッテリーを装備した請求項１に記載の発電装置若しくはエネルギー貯蔵システム。
【請求項５】
人力でバネを圧縮することが出来る構造を有した請求項１に記載の発電装置若しくはエネルギー貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、日常の生活環境の中に存在する熱源や小さなエネルギーを見出し、これを有効利用し出来るだけ公害を出さないで、且つエントロピーの増大には余り影響を及ぼすことの少ない利用法について述べたものであり、化石燃料などを使用しない発電エネルギーの開発に関するものである。
【背景技術】
【０００２】昨今における日常の生活空間で利用するエネルギー源としては、いずれは必ずや枯渇する有限資源である化石燃料や電力にそのほとんどを頼っている。しかしクリーンなイメージの電力でさえもその数割の熱源は化石燃料が占め、よりクリーンなイメージの原子力は核問題やその核燃料廃棄物問題でも、多くの未解決の問題を抱えている。そこで本発明の目的は日常の身近な生活の中で発生する、熱源や排熱やその他の廃エネルギーを見出し、それら熱間の温度差をエネルギー源として利用するシステムを提供することであり、本発明は地球温暖化に大きな影響を及ぼすと云われているＣＯ２問題でも少なからずや影響をあたえる発明である。先願の特許文献の特許公開２００３−１６１３５９号は既存の回転体の利用によるエネルギーの取り出しと保存に関するものであり、又特許公開２００４−７６７１３号に開示されている発明はスプリングを利用したエンジン開発に関するもので、本件発明はこれらの発明とは、基本発想を根本的に異にするエネルギー利用に関する技術を提供するものである。
【特許文献１】特許公開２００４−７６７１３号公報  特許公開２００３−１６１３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、一切の化石燃料を使うことなく自然界に、若しくは日常生活や日常の業務の中に存在しながら、見過ごされ、或いは忘れられていた各熱源とその周辺に存在する熱源間の温度差を有効に利用し形状記憶合金バネの特徴を生かし余剰エネルギーを無駄に捨てることなく利用し、いささかでも化石燃料の使用を低減するよう鑑みてなされた発明でありその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】化石燃料や既存に存在するバイオマスその他の燃料或いは電力などを使わず、身近に存在しながら余りにもその存在が近すぎ、或いは小さいがために忘れられている熱源やエネルギーなどを少額の投資で回収利用するという上記の思想は、下記構成の本発明によって解決することができる。すなわち、本発明の形状記憶合金バネが持つ温度差による伸縮機能を利用することにより日常何気なく無駄に放出している廃熱やエネルギーをスプリングに一旦貯蔵し、その放出は瞬間的に放出するのでなく出来るだけ長時間にわたり安定的に放出することにより、貯蔵エネルギーを各種の装置に放出利用する技術を提供する。
【発明の効果】
【０００５】石炭やガソリン、軽油や重油などの化石燃料を、その動力源もしくは熱源とする動力車や発電所は、化石燃料の使用はもとより地球温暖化問題でも、多大な影響を及ぼしており本発明はこれらの悪影響を少しでも逓減することができるよう鑑みてなされたもので、その目的は自然界に存在する熱源若しくは人工的に造られた熱源、又はその排熱或いはその周辺に存在する温度の異なった熱源間の温度差を利用したもので、形状記憶合金バネが持つ特性としての、異なる温度帯に対応した形状を記憶し、その温度の違いをスプリング部分で往復運動として表現し、その往復運動を回転運動に転換する事で発電機能を取り出すものであり、一般家庭やマンションでも僅か１ｍ２の設置面積と一定の日当たりがあれば利用が十分可能であり、横型にすれば屋根上の設置も可能である。その他の用途としては、家庭は勿論のことインフラの遅れた後進国や離島や船舶などにも向いており、簡易で安価な装置で、且つ汎用性の高い技術を提供するものである。特に本技術が必要とする温度差は１０度以上あれば実現可能であり、北海道や沖縄などその地域環境が大きく異なる場合においても、寒冷地域或いは温暖な地域それぞれの環境に合わせ、低温や高温に於ける適切な作動温度範囲を有する形状記憶合金バネを使用すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】本発明の二つの異なる熱源間の温度差によるスプリングの形状変化システムの構造とその作用機能を図面で説明する。
図１は、本発明の全体構造図であり、頭頂部１から下方に伸びる内心棒２の両側面に上方向ラックギア３と下方向ラックギア４が取り付けてあり、内心棒２の中間の上方固定盤１２−１は内心棒２に固定され、下方固定盤１２−２は挿入ケーシング１０側に固定され、それぞれがスプリングをサンドイッチ状に挟み、挿入ケーシング１０を土台にして内心棒２の上下往復運動の作動元となる。内心棒２の挿入ケーシング１０は全体の支柱機能を持つと同時に内心棒２の伸縮機能の挿入部となる。内心棒２の上下運動若しくは左右の往復運動はピニオンギア５−１、５−２がそれぞれ順次連動して回転運動に変わる。この時図１ではラックギア３が上方に作動するときはピニオンギア５−１が作動しラックギア４が下方には作動するときにはピニオンギアの５−２側のみが作動する為、ピニオンギアの上下往復運動の合計距離は図１に示す内心棒の可動距離１１の２倍の距離となる。一方ラックギアが上方に作動する場合とラックギアが下方に作動する場合のピニオンギアの回転方向はそれぞれ５−１は７−１の回転方向へ、又内心棒２が下方へ下がる場合５−２から８−２を経由し図１で示すとおり７−２は７−１と同じ回転方向となる。又本発明が目的とする必要な発電時間についてはラックギアの距離１１を延ばすか、又はピニオンギア５−１から７−１までの中間の遊星ギアの組み合わせ数を増せばよい。尚ピニオンギア５−１から５−２への切り替えは自動化すればよい。以上による発電時間の長短調整に対して必然的に形状記憶合金バネ６のサイズや能力も相応に変化してくるのは当然であるが、形状記憶合金バネは事前に、それぞれの地方や季節変動に対応するための数種類の形状記憶合金バネを製作しておけば良い。【０００７】即ち、エネルギーの吸収や放出に要する時間は、太陽熱を熱源とした場合、太陽熱の吸収速度によると同時にスプリングの伸縮に要する時間でも有り、同様に歯車の回転スピードの時間とも同じ経過時間となる。いわゆるピニオンギア５−１から発電機軸７−１までの中間歯車の組み合わせの多寡、並びに遊星ギア数や歯数の増減によりエネルギー放出の速度調整が自在に可能であると共に、ラックギアの上下速度も同時に調節可能とすれば、長時間の安定的エネルギーの利用が可能となる。【０００８】本発明の形状記憶合金バネの伸縮は太陽熱を熱源の基本としている為、当然その温度変化、いわゆる日中では最低気温の明け方から最高気温となる午後の時間帯までが形状記憶合金バネの伸びる時間帯であり、それ以降は縮小する時間帯となるがそれ以上の時間延長が必要な場合は工場や家庭内の排熱や風呂の廃湯など他の熱源を利用すればよい。又形状記憶合金バネが伸びる時間帯に対して縮小が早すぎる場合は、当該形状記憶合金バネの保温などの工夫をすればよい。【０００９】又、ベランダなど高さも広さも不足する狭い場所の場合、伸縮するラックギア部分を円形バネ付き巻き取り装置に取り替え、回転力としてそのままオピニオンギアに伝達すればよい。尚本装置による発電電力を必要としない時間帯が有る場合は、形状記憶合金バネの伸縮作動を一時停止にすれば良く、その為には内心棒２の上下作動を適当な場所で自由に止めるロックギア装置を設けるか、温度変化を一定温度に保つ保温機能を設けるか、或いは図１の場合のように下方に内心棒２の逃げを作れば良い。またロック後、再稼動する場合ロックギアを外すか保温機能を除くことにより、エネルギーが貯蔵されたスプリングの力によりラックギアが再び作動し前記の動作を繰り返し、最終的に回転エネルギーとして伝達され発電機の運転が可能となる。【００１０】また形状記憶合金バネのエネルギー貯蔵や放出役のスプリングは板バネやゼンマイバネでもよく、装置の必要箇所に応じて形状を変えればよい。又発電機能の容量次第ではゴム材やその他、ピニオンギアを作動できる弾性体であればその材質や形状を問わない。
【実施例１】図１は、本発明の全体構造図であり、頭頂部１から下方に伸びる内心棒２の両側にラックギア３とラックギア４が取り付けてあり、内心棒２の挿入ケース１０は全体の支柱機能を持つと同時に内心棒２の伸縮機能の挿入部となる。内心棒２の上下運動に対しピニオンギア５−１、５−２が連動して回転運動を起こす。この時ラックギア３が上方に作動するときはピニオンギア５−１が作動しラックギア４が下方には作動するときはピニオンギアの５−２側のみが作動する為、ピニオンギアの上下の往復運動の結果その距離は図１に表示の１１の２倍の距離となる。一方ラックギア３が上方に作動する場合とラックギア４が下方に作動する場合のピニオンギアの回転方向はそれぞれ５−１、５−２を経由し図１で示すとおり、７−２の軸も８−１を経由した結果７−１と同じ回転方向となる。７−１並びに７−２は発電機の回転軸そのものであるか、若しくはクラッチやカム機構などの遮断装置を経由して発電機に接続している。
【産業上の利用可能性】
【００１１】本発明は化石燃料を使わずに、小型で持ち運び可能な発電装置を、日当たりの良い一般家庭の庭先やベランダ或いはマンションのベランダや屋上に配置し、簡易に発電し、場合によっては形状記憶合金バネをロックし貯蓄エネルギーを必要な時に利用する、または直接対象物に常設、若しくは取り付けての利用が可能な小型発電機であり、その放出は瞬間的に放出するのではなく、出来るだけ安定的且つ時間を要して放出することにより、貯蔵したスプリングのエネルギーを徐々に利用することが可能であり、本格的な家庭用発電装置としての利用が十分可能である為、わが国のみならず、太陽熱の豊富な東南アジアやインフラの遅れた後進国でもその利用は可能であるため、わが国産業界の貴重な技術の輸出資源ともなり得る可能性がある。【００１２】また通常では、一部電気の貯蔵能力的機能を持つバッテリー等を除けば、一般的に電気は貯蔵することが出来ない性質を持っている。揚水発電などは電気の貯蔵というより余剰電力の利用が目的でありこれこそ電気が貯蔵できないからこその知恵であり、基本的には貯蔵できないのが電力である。本発明の場合、太陽熱或いは他の熱源を形状記憶合金バネに一旦貯蔵しその往復運動を回転力に変換し、いわゆる熱エネルギーをスプリングに一旦貯蔵しながら、且つ放出しながら、この貯蔵と放出を調整済の回転エネルギーとして、間接又は直接発電機を回すもので、これらの技術は地球温暖化対策にも少なからず貢献の可能性がある技術でありその目的は、小型で何処でもほとんどの箇所で据付取り付けが可能で、或いは既存の装置に部品の一部として取り付け可能な発電装置として利用するもので、中小企業はもとより一般家庭での簡易発電装置としての利便性を高め、それも家族で設置が可能であり、省エネ効果など産業上においても多大の貢献をなし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の全体概要断面図であり形状記憶合金バネが伸びきった状態ある。
【図２】図２は本発明の全体概要断面図であり形状記憶合金バネが縮んだ状態ある。
【図３】図３は本発明の横型の全体概要断面図であり形状記憶合金バネが縮んだ状態ある。
【図４】図４は図３の挿入ケーシングを除き、各種歯車の組み合わせによる形状記憶合金バネが縮んだ状態ある。
【図５】図５は本発明でラックギアを最大に取り付け、稼動距離又は稼働時間を最大に延ばしたの全体概要断面図であり形状記憶合金バネが縮んだ状態ある。
【符号の説明】
【００１４】１          頭頂部
２          内心棒
３          上方行ラックギア
４          下方行ラックギア
５−１      ピニオンギア（内心棒が上方に作動時に起動）
５−２      ピニオンギア（内心棒が下方に作動時に起動）
６          形状記憶合金バネ
６−１      形状記憶合金バネが伸びきった状態
６−２      形状記憶合金バネが縮んだ状態
７−１      発電機軸
７−２      発電機軸
８−１      遊星歯車
８−２      遊星歯車
９          太陽熱反射盤
１０        挿入ケーシング
１１        内心棒の可動距離
１２−１    上方固定盤兼スプリング受台
１２−２    下方固定盤兼スプリング受台
１３        ラックギアを増設した例
１４        ラックギアを増設した例
１５        ラックギアを増設した例
１６        ラックギアを増設した例
【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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