説明

流体受け部を有する弧状弾性把持体及び発電設備並びに発電方法

【課題】人力を必要としないで発電するために使用される流体受け部を有する弧状弾性把持体及び発電設備並びに発電方法の提供。
【解決手段】側面視で弧状とされた弧状弾性側壁3が間隔をおいて対向するように配置されていると共に各弧状弾性側壁3の基端側が弾性接続部を介して一体に接続されて内側に側面視で弧状の溝7を備えた着脱可能な弧状弾性把持本体5が構成され、その弧状弾性把持本体5における前記弧状の溝7と反対側の弧状弾性把持本体5の外周面に、一つ又は複数の流体受け部1が設けられている弧状弾性把持体2とする。そのような弧状弾性把持体2を、回転可能に支持された回転体における環状体の略全周に渡って取り付けて、流体受け部1に流体を吐出し又は噴射して回転させ、発電機を駆動して発電する発電設備又は発電方法とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハブダイナモを備えた自転車用の車輪或いはタイヤ等の回転可能に支持された回転体の周方向の外側に着脱可能に取り付けられる流体受け部を有する弧状弾性把持体及び発電設備並びに発電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回転可能に支持された回転体を用いた発電装置とし、人力を利用した自転車型発電装置の技術がある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−350402号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記従来の場合は、人力を必要とし早期に疲労するため、長時間に亘って発電するのは困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、人力を必要としないで発電するために使用される流体受け部を有する弧状弾性把持体と、そのような弧状弾性把持体を用いた発電設備並びに発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第1発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体では、側面視で弧状とされた弧状弾性側壁が間隔をおいて対向するように配置されていると共に各弧状弾性側壁の基端側が弾性接続部を介して一体に接続されて、内側に側面視で弧状の溝を備えた着脱可能な弧状弾性把持本体が構成され、その弧状弾性把持本体における前記弧状の溝と反対側の弧状弾性把持本体の外周面に、一つ又は複数の流体受け部が設けられていることを特徴とする。
【0006】
また、第2発明では、第1発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体において、前記流体受け部は容器からなる流体受け部とされていることを特徴とする。
第3発明の発電設備では、第1発明又は第2発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に複数嵌合されて、環状体の全周に渡って取り付けられ、前記回転体は発電機を備え、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えていることを特徴とする。
【0007】
第4発明の発電設備では、第1発明又は第2発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に間隔をおいて複数嵌合されて、環状体の略全周に渡って取り付けられ、前記回転体は伝動機構を介して発電機に接続され、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えていることを特徴とする。
【0008】
第5発明の発電方法では、第3発明又は第4発明の発電設備を利用した発電方法であって、流体供給管の先端部から流体を前記流体受け部に吐出又は噴射させることで、流体受け部を有する弧状弾性把持体を取り付けた前記回転体を回転させて、直接又は伝動機構を介して発電機を駆動して発電することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
第1発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体によると、側面視で弧状とされた弧状弾性側壁が間隔をおいて対向するように配置されていると共に各弧状弾性側壁の基端側が弾性接続部を介して一体に接続されて、内側に側面視で弧状の溝を備えた着脱可能な弧状弾性把持本体が構成され、その弧状弾性把持本体における前記弧状の溝と反対側の弧状弾性把持本体の外周面に、一つ又は複数の流体受け部が設けられているので、弧状弾性把持本体の弾性を利用して、容易に回転体の外周部に嵌合すると共に把持して所定の位置に装着できる弧状弾性把持本体とすることができる。また、流体受け部を備えているので、流体受け部に確実に流体を受けさせて、回転体に回転力を作用させることができる効果がある。また、弧状弾性把持本体に流体受け部を設けるだけでよいので、構造も簡単であり、装着作業も簡単な流体受け部を有する弧状弾性把持体とすることができる等の効果が得られる。また、水又は空気等の安価な流体を、回転体に装着された弧状弾性把持体における流体受け部に供給することで、弧状弾性把持本体を介して回転体に容易に回転力を付与可能で、着脱も容易な弧状弾性把持体とすることができる等の効果が得られる。
【0010】
また、第2発明では、第1発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体において、前記流体受け部は容器からなる流体受け部とされているので、容器からなる流体受け部に水又は空気等の流体を受けさせることができる等の効果が得られる。
【0011】
第3発明の発電設備では、第1発明又は第2発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に複数嵌合されて、環状体の全周に渡って取り付けられ、前記回転体は発電機を備え、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えているので、流体供給管から水又は空気等の流体を容器等の流体受け部に吐出し又は噴射することで、回転体を回転させて発電機により容易に発電することができ、簡単な設備で容易に発電することができる等の効果が得られる。
【0012】
第4発明の発電設備では、第1発明又は第2発明の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に間隔をおいて複数嵌合されて、環状体の略全周に渡って取り付けられ、前記回転体は伝動機構を介して発電機に接続され、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えているので、流体供給管から水又は空気等の流体を容器等の流体受け部に吐出し又は噴射することで、回転体を回転させ、伝動機構を介して発電機により容易に発電することができ、簡単な設備で容易に発電することができる等の効果が得られる。
【0013】
第5発明の発電方法では、第3発明又は第4発明の発電設備を利用した発電方法であって、流体供給管の先端部から流体を前記流体受け部に吐出又は噴射させることで、流体受け部を有する弧状弾性把持体を取り付けた前記回転体を回転させて、直接又は伝動機構を介して発電機を駆動して発電するので、流体供給管から水又は空気等の流体を容器等の流体受け部に吐出し又は噴射することで、回転体を回転させて発電機により容易に発電することができ、簡単な方法で容易に発電することができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態の流体受け部を有する弧状弾性把持体を示す斜視図である。
【図2】(a)は図1に示す流体受け部を有する弧状弾性把持体の側面図、(b)は他の形態の流体受け部を有する弧状弾性把持体を示す側面図である。
【図3】本発明の他の形態の流体受け部を有する弧状弾性把持体を示す斜視図である。
【図4】(a)は実施形態の流体受け部を有する弧状弾性把持体の横断平面図、(b)は流体受け部を有する弧状弾性把持体をゴム製自転車の車輪に嵌合固定した状態を示す横断平面図である。
【図5】流体受け部を有する弧状弾性把持体を、自転車用ハブダイナモを備えた車輪の周方向全周に渡って複数、嵌合固定すると共に流体供給部を備えた本発明の発電設備を示す側面図である。
【図6】図5に示す本発明の発電設備における自転車用ハブダイナモ付近及びスタンド付近を示す一部切り欠き側面図である。
【図7】本発明の第2実施形態の発電設備を示す概略側面図である。
【図8】図6に示す本発明の発電設備における自転車用ハブダイナモ付近及びスタンド付近を示す一部切り欠き側面図である。
【図9】本発明の第3実施形態の発電設備を示す概略側面図である。
【図10】図9に示す本発明の発電設備における自転車用ハブダイナモ付近及びスタンド付近を示す一部切り欠き側面図である。
【図11】自転車用ハブダイナモを備えた自転車の前輪側を示す概略側面図である。
【図12】図11に示す自転車の車輪の横断平面図である。
【図13】圧縮空気供給装置の一形態を示すものであって、実線で示す部分が動作前の構成例を示し、点線又は2点鎖線で示す部分が動作中の構成例を示す断面図である。
【図14】圧縮空気供給装置を多段に亘って設け、これらの圧縮空気供給管路を切り替えバルブに接続し、切り替えバルブから流体供給管に圧縮空気を供給するようにした形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0016】
先ず、図1、図2(a)及び図4(a)に示すように、本発明の流体受け部1を有する弧状弾性把持体2は、間隔をおいて対向するように一対の断面弧状弾性側壁3と、各断面弧状弾性側壁3の基端側を一体に接続している断面弧状の弾性接続部4を備えている。前記各断面弧状弾性側壁3とその基端側を一体に接続している断面弧状の弾性接続部4とにより、側面視で弧状の弧状弾性把持本体5が構成されている。一対の断面弧状弾性側壁3と弾性接続部4とにより、断面略半円状で側面視で弧状の溝7が形成されている。前記の弧状弾性側壁3の先端部は、断面円弧状とされたガイド部3aが形成されて、嵌合装着しやすいようにされている。
【0017】
図示の形態では、弧状の弾性接続部4の外周面に、回転方向の後部側(図1の上部側)が開口された容器1aからなる流体受け部1が、前記弧状の弾性接続部4の長手方向の外周面に沿って一つ又は間隔をおいて複数(図示の場合)配置されて、各容器1aにおける基端側の背面板1bが接着剤6等の固定手段により固定されて、流体受け部を有する弧状弾性把持体2が構成されている。前記接着剤としては、エポキシ樹脂製接着剤等、弧状弾性把持体2及び容器1aの材質に応じて、適宜、公知の接着剤を用いればよい。
【0018】
前記流体受け部1を形成している容器1aとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂製の容器、合成ゴム等のゴム製容器、金属製容器等の容器を用いることができる。容器1aの断面形態は、特に限定されない。水等の非圧縮性流体を用いる場合には、その容器内に吐出される流体の重量又は流体圧により、図5に示すような自転車用の車輪12からなる回転体9に装着して流体を容器1aに吐出して回転体9を回転させた場合、回転体9の回転力及びこれによる発電機16を駆動する力が増すことから、大きいことが望まれる。しかし、容器1aを大きくすることは、容器1a内に充填された水等の重量が増し、弧状弾性把持本体5の把持による保持力を増す必要があるため、容器1a内に水を満たした使用時の全体の重量と、弧状弾性把持本体5の把持による保持力とを勘案して、設計により設定される。
【0019】
前記弧状弾性把持体2に対する流体受け部1の他の固定手段としては、図示を省略するが、一方に先端に環状膨出部を有する係止突起を設け、他方に環状溝を有する係止凹部を設けて、係止突起と係止凹部とによる嵌合係止により着脱可能に固定してもよく、このような接合形態以外にも、ねじ接合等の他の固定形態でもよい。例えば、ねじ接合とする場合には、図示を省略するが、流体受け部1に雄ねじ軸部を一体に設け、また、弧状弾性把持体2側に段付き溝付き貫通孔を設けて、流体受け部1側の前記雄ねじ軸部を、弧状弾性把持体2側の段付き溝付き貫通孔に挿入し、ナットを前記雄ねじ軸部にねじ込むようにして固定しもよい。このような場合に、前記ナットと雄ねじ先端部が、弧状弾性把持体2の内側の溝から突出しないようにするのが、弧状弾性把持体2の内周面側を、タイヤ等の回転体9にフィットさせて面接触させる上では望ましい。弧状弾性把持体2と容器1aは、一体に形成された形態でもよく、別個に分離した形態のものを、その他の固定手段により組み立てる形態でもよい。流体受け部1としては、前記のように容器1a或いは凹部を有する形態の流体受け部1の方が、羽根或いは翼を否定するものではないが、羽根或いは翼の場合よりも、流体を確実に受けることができ、回転体9の回転力及び発電効率が向上するため望ましい。
【0020】
前記弧状弾性把持体2は、その長手方向の側面視の外形形態が、図2(a)に示すように、円弧状等の弧状とされている。また、前記弧状弾性把持体2の内側の断面半円状の溝7は、部材長手方向に円弧状等の弧状の形態とされている。
【0021】
前記内側の断面半円状の溝7を挟んで間隔をおいて対向する断面弧状弾性側壁3の内側面は、部材長手方向では、円弧状とされ、図4(a)に示すように、部材長手方向に交差する方線方向の断面形態では、略半円状内周面とされている。図4(b)に示すように、前記弧状弾性把持体2の略半円状内周面を、自転車等の車輪におけるゴム製のタイヤ等の弾性のある環状体8の外周面に、弾性的に把持した状態で嵌合される。そのために、図11及び図12に示すように、自転車等のゴム製のタイヤ8aからなる弾性の環状体8における露出している部分の対称な各部分間の外側横幅寸法W及び高さ寸法Tよりも、図4(a)に示すように、弧状弾性把持本体5側の溝7の幅寸法W1及び溝深さ寸法Dが小さくされて、弧状弾性把持本体5により、自転車等のタイヤ8aからなる弾性の環状体8を、確実に密着した状態で弾性的に把持して、流体受け部1に作用する流体の自重及び流体噴射圧力に対抗して確実に所定の位置に保持可能にされている。前記環状体8と弧状弾性把持本体5との静摩擦係数が高い材料としては、両方がゴム製材料とするのが望ましいが、一方が合成樹脂製材料で他方がゴム製材料であってもよく、一方が金属材料で他方がゴム製又は合成樹脂製材料であってもよい。また、金属材料とすることにより、把持力が高まる場合には、両方を金属材料としてもよく、弧状弾性把持体2における両側壁板及び接続板のバネ作用により弾性的に把持するようにしてもよい。
【0022】
流体受け部1は、図5に示すように、複数の弧状弾性把持本体5を、自転車等のタイヤ8aに設置した場合に、タイヤ周方向で、等角度間隔となるように、設けるようにされているのが望ましい。流体受け部1を弧状弾性把持本体5の弧状の長手方向に、等角度間隔をおいて、設ける形態とすればよく、例えば、10°、12°、15°、20°、30°、等の適宜の角度間隔をおいて設ける形態とすればよい。また、弧状弾性把持本体5側の形態も、これに合わせて、弧状弾性把持本体5側の側面形態も、20°、30°、45、60°等の円弧状の形態とすればよい。
【0023】
次に、前記のような流体受け部1を有する弧状弾性把持本体5を、自転車等の車輪等に設置して発電する形態とした場合について説明する。本発明の流体受け部1を有する弧状弾性把持体2は、例えば、図11及び図12に示すような、自転車10等のハブダイナモ11を備えた前輪12を回転体9として利用し、流体供給管13を付属させて発電設備14とする場合には、図7及び図8に示すような形態で適用することができる。また、図5及び図6に示すように、自転車10等からハブダイナモ11を備えた前輪12を分離して回転体として利用した形態で、流体供給管13を付属させて発電設備14を形成する場合にも適用することができる。また、図9及び図10に示すように、車輪12等における回転体9にハブダイナモ11を備えていない形態で駆動鎖車又はプーリー15を備えている場合には、流体供給管13を付属させ、発電機16に鎖車又はプーリー15を設け、車輪12側の駆動鎖車又はプーリー15と、発電機16側の鎖車又はプーリー15を、伝動チェーン又は伝動ベルト34等により伝動可能に接続する。ハブ側を回転させてハブ内の軸を固定するフレームの形態としては、金属製パイプフレーム枠体又は板状部材或いは棒状部材によるフレーム枠に渡って軸を架設固定する形態等、その他適宜の形態であってもよい。以下では、より具体的に、簡素なフレームのスタンド17により支持させるようにした、各実施形態の発電設備について説明する。
【0024】
図5及び図6に示す形態では、ハブダイナモ11を有する自転車用の車輪12を、その回転半径よりも高さの高い車輪支持用のスタンド17に、固定側となる固定ステータ軸23側を固定して支持し、前記車輪12のゴム製のタイヤ8aに、その周方向に間隔をおいて流体受け部を有する弧状弾性把持体2を把持固定した形態が示されている。
【0025】
前記の流体受け部1は、容器1aからなる流体受け部1の開口部が、車輪12の回転方向の後部側となり、流体受け部1の溝底部側が車輪回転方向の前部側となるように設けられている。前記流体受け部1に、水又は空気等の流体を供給するためのホース等の流体供給管13の先端部は、ゴム製のタイヤ8aからなる弾性環状体8の外周面に間隔をおいて対向するように、鋼板製等の断面円弧状等の弧状の管支持枠材18に設けられた貫通孔に挿入され、また、前記ホース等の流体供給管13の先端部は、適宜、図示省略の取付金具或いは保持金具等により、前記管支持枠材18に固定されている。前記管支持枠材18としては、自転車用の前輪又は後輪を使用する場合には、自転車に付属している泥除け支持部材21を利用することができる。
【0026】
図6に示すように、回転体支持用のスタンド17は、地盤等に載置される底部部分19を有すると共に、その底部部分19の左右両端部には、対向するように間隔をおいて平行に立ち上がる一対の縦部分20を備えている。前記各縦部分20の上端部には、各縦部分に直角に、かつ同一の中心軸線された横孔が設けられ、前記各横孔に渡って、固定ステータ軸23が挿通されている。また、前記管支持枠材18にボルト等により着脱自在に取り付けられて前記管支持枠材18を固定している各支持部材21における左右両側のアーム22の先端部の横孔に、ハブ内に挿通される固定ステータ軸23が挿通されている。また、前記各アーム22の外側において、前記スタンド17における左右両側の縦部分20の先端部の横孔に渡って、前記固定ステータ軸23の両側部が挿通され、前記固定ステータ軸23に座金が装着されると共にナット24がねじ込まれて、前記各管支持枠材18の各アーム先端部及び車輪支持用スタンド17の各縦部分20の先端部は、前記固定ステータ軸23に固定されている。
【0027】
自転車用ハブ式発電機は周知技術であるので、詳細な図示を省略し簡単に説明するが、前記の固定ステータ軸23には、その軸方向に、ステータコアが装着されていると共に、そのステータコアを挟むように一方に軸受けスリ−ブ付ナットが固定ステータ軸23にねじ込まれていると共に、他方にステータコアに当接する座金を介して軸受けスリ−ブ付ナットが前記固定ステータ軸23にねじ込まれている。
【0028】
各軸受けスリーブ付ナットに軸受けが装着され、一方の軸受けにキャップ25が嵌合固定され、他方の軸受けにハブ胴体28側が回転可能に嵌合固定されている。前記キャップ25側の一方の軸受けの外側に、端子26が設けられた絶縁性の端子板27が介在されてハブナット24aが前記固定ステータ軸23にねじ込まれ、前記ハブ胴体28側の前記他方の軸受けの外側にハブナット24aが固定されている。これにより、前記ステータコア、端子板27が所定の位置に保持されていると共に前記ハブ胴体28が所定の位置で回転可能に支持されている。なお、ハブ胴体28の軸方向の両端部には、スポーク係止フランジ35が設けられ、各スポーク係止フランジ35とリム36とは、スポーク37により連結されている。
【0029】
前記の管支持枠材18には、水道水供給管、河川水供給管、雨水供給管等の水供給管からなる流体供給管13の先端部を挿入設置するための貫通孔29が、回転体9におけるハブ軸よりも回転方向の前側の位置で、固定ステータ軸23に直角な水平面に対する角度が、ほぼ60°〜45°の範囲内の所定角度(例えば、60°、55°、50°、45°)になるように設けられて、流体供給管13の先端部が取り付けられ、流体受け部1に対して、略接線方向又はこれに近い角度で、吐出し、又は噴出可能に設けられている。
【0030】
前記流体供給管13が、水道水の管路に接続している水供給管である場合には、流体供給管13の先端部から水を所定の位置から流体受け部1に向って吐出すことで、水道水の水圧と水の位置のエネルギーを利用して、回転体9を、回転駆動するようにしてもよい。また、流体供給管13に噴射ノズルを設けることで、流体供給管13の先端部から流体を噴射するようにしてもよい。流体の噴射圧力を高めた状態で、流体受け部1に噴射するほうが、噴射圧力が高いほど、駆動力が高くなるから、有利である。容器1aの上面は、回転体の方線方向とされ、固定ステータ軸23を通る水平面より下方に回転されて移動された容器1a内の水は、容器1aから徐々に排出される。この排出された水は、適宜、下位のレベルに設けられる集水樋等により集められて、適宜管路を介して、下階側或いは下位レベルの発電設備における流体供給管に導くようにしてもよく、或いは後記の圧縮空気供給装置40に管路等を介して導くようにしてもよく、或いは、前記樋等にホースを取り付け排水溝に流すようにしてもよく、桶で受け止め排水管を介して排水溝に流すようにしてもよい。
【0031】
例えば、図5及び図6に示すような自転車用のハブダイナモ11からなる発電機16を備えた発電機付の車輪12を回転体9として利用して簡易な発電設備とする場合には、前記流体受け部1としての容器1aの容量は、例えば、50ml〜100ml或いは200ml前後の容器容量にする。前記のような自転車用等のハブダイナモからなる発電機16を利用した場合に、例えば、発電能力は、自転車用のタイヤ型番27型に、容器1aの容量が100mlとし、毎秒50ml、落差1.2mの条件にすると、6Vで1.2W〜1.3W以上の発電設備14とすることができる。
【0032】
図7及び図8に示す形態では、自転車用のハブダイナモを備えた前輪12及び前部フレームを利用した発電設備14とした形態である。自転車における前ホーク30の下端部及び前バスケット31の下面側を支持する支持杆32の下端部並びに泥除け支持部材21の先端部に挿通されている固定ステータ軸23の端部に、さらに、スタンド17の上端部が挿通されるようにして、前記固定ステータ軸23に装着され、ナット24により固定されている形態である。また、管支持枠材18は、管支持枠材18と前ホーク30とに渡って配置される連結金具38及び小ねじにより上部側は支持されている。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、前記実施形態の説明を援用する。
【0033】
図9及び図10に示す形態では、発電機としてのハブダイナモを備えていない形態で、回転体9側のハブ胴体28に、鎖車又はプーリー15を一体に備えている回転体9における弾性環状体8に、流体受け部1を有する複数の弧状弾性把持体2を装着した形態としている。このような形態の場合に、別個に、支持台33上に、発電機16を設置し、鎖車又はプーリー15と発電機16側の入力軸に固定された鎖車又はプーリー15に亘って、伝動チェーン又は伝動ベルト34の伝動手段を掛け渡して、回転体9側の回転に基づき、発電機16を駆動して、発電する発電設備14とした形態である。この形態のように、回転体9側に、必ずしも発電機を必要としない。また、複数の回転体9側の駆動系を、複数の伝動手段により、一つの発電機16の入力軸に複数の鎖車又はプーリー15を設けることで、発電機16を駆動する力を高めることができる。
【0034】
なお、図3、図2(b)及び図4(a)に示す他の形態の弧状弾性把持体2のように、流体受け部1を、弧状弾性把持本体5の長手方向に、周方向に間隔をおいて4つ、或いは3つ或いは多数設けるようにしてもよい。弧状弾性把持体2に設ける流体受け部1の形態としては、水又は空気等の流体に応じて、適宜、設けるようにすればよい。
【0035】
なお、流体供給管の設置数についても、複数の流体受け部1に同時に流体を供給するために、周方向に間隔をおいて複数設けるようにしてもよい。水等の液状流体の主として位置のエネルギーに期待して、回転体の回転運動に変換する場合には、流体受け部1に回転体の回転中心の水平線より上の前記のような角度の高レベル位置から供給する方が有利である。しかし、水又は圧縮空気等の流体の吐出し圧力又は噴射圧力を主として期待する場合には、流体供給管の出口から上向きに供給するよりは、下向き或いは水平に噴射するのが有利であるので、そのような位置に流体供給管を一つ又は複数設置するようにすればよい。流体供給管を、2つ、3つと複数本同レベル位置に並列して設けると、2倍、3倍、複数倍の位置のエネルギーを変換することが可能になることから、容器からなる流体受け部の容量等に応じて、適宜、設計により設定するようにすればよい。
【0036】
弧状弾性把持体2の材質としては、特に限定するものではないが、例えば、軟質又は硬質のゴム製、軟質又は硬質のプラスチック製、或いはアルミ合金、ニッケル、ステンレス等の薄鋼板製等の金属板製の弧状弾性把持体2としてもよく、あるいは、ゴム製、プラスチック製の弧状弾性把持体2の内部に線状或いは帯状の鋼製把持用バンドを埋め込み固定し、把持力を高めた形態の弧状弾性把持体2としてもよい。弧状弾性把持体2は、側壁側に比べて接続部側の厚みを厚くするようにしてもよく、或いは各部が同じ厚みとしてもよい。また、弧状弾性把持体2における溝7の内周面側を粗面としてもよく、環状体8側に周方向及び幅方向に凹凸がある踏面とされている場合には、その凹凸に合致するような凸凹を内周面に有する弧状弾性把持体2としてもよい。前記のように、凹凸又は粗面相互の係合とすると、流体受け部1に流体を供給する時、弧状弾性把持体2が環状体8から剥離しにくくなる。例えば、弧状弾性把持体2の内側形状を、環状体8の外周面形状よりも若干小さく、ほぼ相似形となるようにしておくことでもよい。弧状弾性把持体2の各部の厚み寸法が厚い方が、薄い場合よりも変形が困難になる分、反対に把持力が大きくなるため、弧状弾性把持体2の材質等により設計により設定すればよい。
【0037】
なお、図示を省略するが、前記スタンド17は、固定ステータ軸23に直接固定しなくてもよく、ハブ軸にスタンド支持部材を固定し、そのスタンド支持部材にスタンドの基端側を横軸により所定の角度回動可能に取り付けると共に、前記横軸から偏心した位置にレバーの基端側を前記スタンド支持部材に取り付け、前記スタンド支持部材とレバー先端部をバネ材によりにより連結することで、スタンド17を所定の停立位置に保持するようにしてもよい。前記のようにすることで、スタンド17を所定の位置が保持したり、発電設備を移動するような場合に、スタンドの位置保持をレバーの動作により解除するように付勢してもよい。
【0038】
前記流体受け部1に、水道水或いは渓谷等における河川水等の水を供給或いは噴射する場合には、前記流体受け部1は、上面側が開放されている容器1aである方が、水の重量を確実に受け、水圧及び水の位置のエネルギーを有効に活用することができる。前記流体受け部1は、水道水等の水圧或いは圧縮空気等の空気圧(流体圧)が作用している場合には、前記容器1aに代えて、図示を省略するが、断面で浅い円弧状凹溝の流体受け部1としてもよい。前記容器1aに水を供給する方が、水の位置エネルギーを活用できる分、空気の場合よりも望ましい。
【0039】
前記実施形態では、流体受け部1に向って吐出し又は噴射する流体として、主として水の場合を説明したが、前記流体受け部1に流体として圧縮空気等の圧縮気体を噴射するようにしてもよい。圧縮空気等の圧縮期待を用いる場合には、気体噴射圧力により容器側に作用する回転力が左右されることになる。前記の圧縮空気を供給する装置としては、例えば、図13及び図14に示すような圧縮空気供給装置40に接続するようにすればよい。
【0040】
図13を参照して、前記の圧縮空気供給装置40の構成例について説明すると、最上端位置に第1入り口41を有する水柱管42に給水管45から水を前記第1入り口41に供給するようにされている。前記水柱管42の下部に、第1電磁弁43を設けると共に下端側に第1出口44を設け、その第1出口44を、貯水槽46の底板47に設けた入り口48に接続させている。内部空間49を有する前記貯水槽46における上面板50に、圧縮空気供給用第2出口51を設けると共に、前記圧縮空気供給用第2出口51に接続するように圧縮空気供給管52を設け、さらに前記貯水槽46の上面板50に、大気開放するための第3出口53及びこれに接続する第3電磁弁54を有する排気管55を設けている。
【0041】
また、前記貯水槽46における底板47に、第4出口56を設けると共にこれに接続する第4電磁弁57を有する排水管58を備えた、圧縮空気供給装置40を用いるようにしてもよい。前記のような圧縮空気供給装置40における第1電磁弁43を閉じた状態で、前記第1入り口41から水を供給して水柱管42に実線で示すように水59を満たし、前記第3電磁弁54及び第4電磁弁57を閉じた状態とし、その状態から前記第1電磁弁43を開いて、貯水層46の底板47側から前記内部空間49内に点線で示すように水59を流入させ2点鎖線で示すように水位を上昇させることで、内部空間49内から電磁切り替え弁60までの管路内の空気を圧縮し、前記圧縮空気供給用第2出口51から、圧縮空気供給用管52及び電磁切り替え弁60を介して、流体供給管13に空気等の圧縮空気を供給するようにしてもよい。給水管45からの水59の供給を連続して行うことで、前記内部空間49内の圧縮空気を供給することができ、水位が上面板50付近になった時に適宜水位検知センサー等により検知して、その検知信号により制御装置を介して、前記第1電磁弁43及び電磁切り替え弁60を閉じ、次いで、第3電磁弁54を開いて大気開放とし第4電磁弁57を開いて排出することにより、水59を排水管58から排水するようにすればよい。
【0042】
前記の圧縮空気供給装置40が複数段必要な場合には、図13に示すように、前記排水管58から排出された水を、下位の位置に設置されている前記第1の圧縮空気供給装置40と同様な構造の第2の圧縮空気供給装置40における第1入り口41に供給するようにすることで、第2の圧縮空気供給装置40から圧縮空気を供給するようにしてもよい。このようにすることで、上位レベルに配置されている貯水槽46内に貯水された水を、排水管58を介して排水して下位レベルの圧縮空気供給装置40の水柱管42に注ぐことができる。このようにして、圧縮空気供給装置40を多段に設けることにより、水59を複数回の発電に順次、効率よく利用することが可能となる発電設備14とすることができる。各圧縮空気供給装置40における圧縮空気供給管52を、電磁切り替え弁60に接続し、電磁切り替え弁60の出口に、流体供給管13の入り口を接続する。これにより、順次、前記電磁切り替え弁60を切り替えて、第1の圧縮空気供給装置から第2の圧縮空気供給装置40に、第2の圧縮空気供給装置から第3の圧縮空気供給装置40から第1の圧縮空気供給装置40に接続することにより、連続して流体供給管13の出口から流体受け部1に向って圧縮空気を供給し、回転体9を回転させることで、これに直接又は伝動機構を介して接続している発電機16を駆動して発電することができる。なお、圧縮空気を流体受け部1に供給する場合に、複数の流体受け部1に、複数の流体供給管13から同時に、圧縮空気を噴射するようにしてもよい。
【0043】
本発明を実施する場合、流体受け部としては、容器に代えて、流体受け用の凹部を備えた形態、或いは羽根或いは翼の形態としてもよいが、極力、供給される流体を受け止める形態の流体受け部とするとよい。
【0044】
前記実施形態のように、ゴム製のタイヤ8aに装着するようにすると、ゴムとゴムとの摩擦係数が、ゴムと金属との摩擦係数よりも大きいので、ゴム製のタイヤ8aの周方向にずれる恐れが少なくなるので望ましい。本発明の弧状弾性把持本体5は、ゴム製或いは合成樹脂製の弧状弾性把持本体5としてもよい。
【0045】
図示の実施形態では、ゴム製等のチューブ39を備えた形態の回転体9を示したが、本発明を実施する場合、弾性環状体8として、チュブレスタイヤを用いるようにしてもよい。
【0046】
前記実施形態では、複数の流体受け部を有する弧状弾性把持体を、回転体に取り付けるようにした形態を示したが、本発明を実施する場合、一つの流体受け部を有する弧状弾性把持体を複数、回転体9に装着するようにしてもよい。
【0047】
本発明を実施する場合、回転体9の中心部に軸が固定され、回転体と軸が共に回転する場合には、前記軸受けを備えたフレームにより回転自在に支持し、前記軸に鎖車又はプーリーを装着し、伝動機構を介して発電機における入力軸に固定の鎖車又はプーリーを駆動するようにし、流体供給部に流体を供給することで、発電するようにしてもよい。本発明を実施する場合に、図示を省略するが、発電機16としては、ローラーを備えたローラー発電機(ボトル型発電機)を前ホーク30等に傾倒可能に取り付け、回転体9側に発電機16におけるローラを、ばねの力によりゴム製タイヤ等の回転体に装着した複数の弧状弾性把持体2により形成される断続した又は連続した側壁外面に押し付けて、弧状弾性把持体2側が回転体と共に回ることで、発電機側のローラーを回し、発電機内のローターを回して発電するようにしてもよい。弧状弾性把持体2の接続部に容器1aがあっても、弧状側壁側に配置のローラー発電機(ボトル型発電機)と干渉しないため、前記のようにして発電することもできる。場合によっては、ハブ式発電機とローラー発電機(ボトル型発電機)を併用して発電するようにしてもよい。
【0048】
本発明を実施する場合、スタンドとしては、高さ調整可能な形態のスタンドを用いるようにしてもよい。
【0049】
自転車用のハブダイナモ等の安価な発電機を使用した形態であると、個々の家庭用のLED電球等を発光させるための発電設備14とすることができる。
【符号の説明】
【0050】
1 流体受け部
1a 容器
1b 背面板
2 弧状弾性把持体
3 断面弧状弾性側壁
3a ガイド部
4 弾性接続部
5 弧状弾性把持本体
6 接着剤
7 溝
8 環状体又は弾性環状体
8a タイヤ
9 回転体
10 自転車
11 ハブダイナモ
12 前輪又は車輪
13 流体供給管
14 発電設備
15 鎖車又はプーリー
16 発電機
17 スタンド
18 管支持枠材
19 底部部分
20 縦部分
21 支持部材又は泥除け支持部材
22 アーム
23 固定ステータ軸
24 ナット
24 ハブナット
25 キャップ
26 端子
27 端子板
28 ハブ胴体
29 貫通孔
30 前ホーク
31 前バスケット
32 支持杆
33 支持台
34 伝動チェーン又は伝動ベルト
35 スポーク係止フランジ
36 リム
37 スポーク
38 連結金具
39 チューブ
40 圧縮空気供給装置
41 第1入り口
42 水柱管
43 第1電磁弁
44 第1出口
45 給水管
46 貯水槽
47 底板
48 入り口
49 内部空間
50 上面板
51 圧縮空気供給用第2出口
52 圧縮空気供給管
53 第3出口
54 第3電磁弁
55 排気管
56 第4出口
57 第4電磁弁
58 排水管
59 水
60 電磁切り替え弁

【特許請求の範囲】
【請求項1】
側面視で弧状とされた弧状弾性側壁が間隔をおいて対向するように配置されていると共に各弧状弾性側壁の基端側が弾性接続部を介して一体に接続されて、内側に側面視で弧状の溝を備えた着脱可能な弧状弾性把持本体が構成され、その弧状弾性把持本体における前記弧状の溝と反対側の弧状弾性把持本体の外周面に、一つ又は複数の流体受け部が設けられていることを特徴とする流体受け部を有する弧状弾性把持体。
【請求項2】
前記流体受け部は容器からなる流体受け部とされていることを特徴とする請求項1に記載の流体受け部を有する弧状弾性把持体。
【請求項3】
請求項1又は2の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に複数嵌合されて、環状体の全周に渡って取り付けられ、前記回転体は発電機を備え、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えていることを特徴とする発電設備。
【請求項4】
請求項1又は2の流体受け部を有する弧状弾性把持体が、回転可能に支持された回転体における環状体の周方向に間隔をおいて複数嵌合されて、環状体の略全周に渡って取り付けられ、前記回転体は伝動機構を介して発電機に接続され、所定の位置で前記流体受け部に流体を供給するための流体供給管を備えていることを特徴とする発電設備。
【請求項5】
請求項3又は請求項4の発電設備を利用した発電方法であって、流体供給管の先端部から流体を前記流体受け部に吐出又は噴射させることで、流体受け部を有する弧状弾性把持体を取り付けた前記回転体を回転させて、直接又は伝動機構を介して発電機を駆動して発電することを特徴とする発電方法。

【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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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2013−106443(P2013−106443A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−249125(P2011−249125)
【出願日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【出願人】(593044067)有限会社 ヤマ吉 (3)
【Fターム(参考)】