発電装置
【課題】 船舶などの揺動を有効に利用する騒音の少ない小型で容易に設置できる発電装置を提供すること。
【解決手段】 装置の錘５が右から左に移動すると、錘５に装着されている上下２個のスプロケット３−２，３−３も錘５と共に左に移動するが、発電機２の回転抵抗と、スプロケット内のラチェットの作用で上部のスプロケット３−２は、スプロケット装着部に内蔵しているバネに抗して斜め右後方上部に移動する。そのため、チェーン制動突起４ａとスプロケット３−２の間にチェーン７が嵌着する。こうして、この嵌着により上側チェーン７は、錘５と共に左に引っ張られる。このとき、下部のスプロケット３−３は、内蔵するラチェットの作用で時計回りに回転しながらチェーンを右方向に走行させ、発電機を反時計回りに駆動する発電装置。
【解決手段】 装置の錘５が右から左に移動すると、錘５に装着されている上下２個のスプロケット３−２，３−３も錘５と共に左に移動するが、発電機２の回転抵抗と、スプロケット内のラチェットの作用で上部のスプロケット３−２は、スプロケット装着部に内蔵しているバネに抗して斜め右後方上部に移動する。そのため、チェーン制動突起４ａとスプロケット３−２の間にチェーン７が嵌着する。こうして、この嵌着により上側チェーン７は、錘５と共に左に引っ張られる。このとき、下部のスプロケット３−３は、内蔵するラチェットの作用で時計回りに回転しながらチェーンを右方向に走行させ、発電機を反時計回りに駆動する発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
海上における船舶のように、揺動する場所において、揺動を用いて発電する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波のような揺動を活用する発電は、多くの方法が開発されているが大がかりなものが大多数で、小型のものでは船舶が航行するための浮標などの信号灯が一般的である。
大型の装置では、揺動によるエネルギーで圧電フィルムを緊張と弛緩で発電（例えば特許文献１参照）するものや、タービンを用いて発電する方法が開発されている。
小型のものでは、ブイなどで圧電素子に鋼球を衝突する方法（例えば特許文献２参照）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】 特開 平７−２１６８５９
【特許文献２】 実開 平７−３０５５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、手軽に設置して使用する小型船舶などに適した波のエネルギーを用いるものがないので、開発が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、船舶などの揺動を有効に利用する騒音の少ない小型で容易に設置できる発電装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明によると、揺動によって装置内の錘が移動することで、可変速型でインバータ回路を有する発電機を、チェーンとスプロケット、或いはベルトとプーリーで駆動する発電装置が提供される。
上記の発電機を駆動する錘は、どの方向に動揺しても前記発電機を同一方向に回転させるラチェットとバネ機構を内蔵するチェーン嵌着装置を有しているものが提供される。
また、揺動方向によって本装置の設置方向を選べるよう、容易に前記発電装置の方向を変更できる器具が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
小型船舶などの揺動する部分に手軽に設置でき、揺動によるエネルギーを電力に変換するだけでなく、発電するエネルギー相当分、上記錘によって揺動が緩和される。
例えば小型の船舶に設置すれば、揺動の緩和によって居住性の向上につながり、発電を停止して錘を固定すれば、バランス・ウエイトの役割を果たす。
揺動するもの、或いは場所であれば、手軽に設置し電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】 駆動用にチェーンとスプロケットを用いた場合の発電装置の断面図。
【図２】 図１を上方より見た断面図。
【図３】 発電装置の設置方向を変更するためのレバー操作の説明図。
【図４】 揺動方向によってチェーンを嵌着する部位を変えて、チェーンの回転方向を同一方向に維持する機構の詳細図で（ａ）錘内のスプロケット、（ｂ）前記が内蔵するバネ機構、（ｃ）スプロケットとバネの関連を示す。
【図５】 チェーンの張りを調節する緊張装置の詳細図。
【図６】 チェーン嵌着装置のスプロケットが内蔵するラチェットを表す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２は本発明の好ましい実施形態による発電装置１を示す。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。（各図は、ローラーチェーンとスプロケットを用いて駆動しているものだけ示しているが、ベルトとプーリーを用いても、同様に発電機を駆動することができる）
発電機２を駆動する装置は、チェーン７と、４つのスプロケットと、上下に車輪６を有する錘５と、チェーン緊張装置１１と、発電機２で構成される。ここで、チェーン７は、全てのスプロケットに嵌合している。そして、錘５は、動揺によって発電装置１の底部１−２を車輪６で走行する。錘上部の車輪６は、大きな上下の衝撃が発生した場合にも安定して錘５を走行させるためのものである。
また、錘５に装着されているスプロケット３−２、３−３は、上下に配され、それぞれのスプロケットの上部にチェーン７が嵌合しており、錘５を上下に分割する分離塊５ａの上下の空間をチェーン７が貫通している。錘５内のスプロケットにはラチェットが内蔵されていて、上部スプロケット３−２は反時回り、下部スプロケット３−３は時計回りにのみ回転可能である。
発電機２は、反時計回りの回転でのみ発電する回路となっている。すなわち、反時計回りの回転方向では、回転エネルギーを電気エネルギーに変換するため機械的な抵抗が発生して、この方には回転し難くなる。
【００１０】
上記の条件下で、例えば、図１及び図２において錘５が右から左に移動すると、錘５に装着されている上下２個のスプロケット３−２，３−３も錘５と共に左に移動するが、発電機２の回転抵抗と、スプロケット内のラチェットの作用で上部のスプロケット３−２は、このスプロケット装着部に内蔵しているバネに抗して、斜め右後方上部に移動する。そのため、チェーン制動突起４ａとスプロケット３−２の間にチェーン７が嵌着する。こうして、この嵌着により、上側チェーン７は、錘５と共に静止突起１−３に錘５が接するまで左に引っ張られる。
このとき、下部のスプロケット３−３は、内蔵するラチェットの回転方向にあり、時計回りに回転している。すなわち、下側チェーン７は、右方向に走行して、発電機２の反時計回りの回転を妨げない。
次に、発電装置１の傾斜が右傾斜になると、これまでのチェーン７の緊張が緩み、スプロケット３−２の軸を、斜め左下部から引っ張っていたバネの張力で、上部スプロケット３−２によるチェーン７の嵌着状態が解除され、スプロケット３−２が反時計回りに回転しながら錘５と共に右に移動することで、上側チェーン７は、左に走行する。
一方、下部スプロケット３−３は、チェーン７の抵抗で、斜め左後方上部に引っ張られて、チェーン制動突起４ｂにチェーン７を嵌着させ、錘５と共に右の静止突起１−３に接するまで移動する。
すなわち、チェーン７は下部の嵌着部に引っ張られて、発電機２の反時計回りの回転を維持する。
上記のように、本発明の発電装置１が、左右どちらに傾斜しても、発電機２に反時計方向の回転力を与えて発電させることを特徴としている。
【００１１】
本発明の装置を小型船舶に設置した場合、進行方向と海面状況によって揺動方向が変わるので、本発明の発電装置１の設置方向を容易に変更できるよう、通常は脚１２−５で床に設置している本装置を、床から浮かす器具を有している。図１から図３で、本装置の設置方向の変更方法を説明する。
前記の器具は、レバー１２−１と、支点１２−２と、車輪１２−３と、板バネ付固定ピン１２−４を有する。また、発電装置カバー１−１上部には、蓋がついた覗き窓１−４を有し、発電機２の軸端には、ハンドル２−１を取り付けることができる構造となっている。（図２は、ハンドル２−１を発電機２に取付けたところを表す）
そこで、発電装置１の方向を変えるときは、レバー側面において、バネの作用で穴１２−４’に押し込まれている板バネ付固定ピン１２−４を引き上げ、レバー１２−１を、支点１２−２を枢軸にして押し下げると、発電装置１下部の空間に、板バネ付固定ピン１２−４がバネの作用で再びレバー１２−１を固定してくれる。｛図３（ａ）から図３（ｂ）の状態にする｝
発電装置１を、レバーの車輪１２−３で、安定して支えるため、板バネ固定ピン１２−４を用いるだけでなく、車輪１２−３の固定位置を、支点１２−２の直下になる手前にして、常に板バネ付固定ピン１２−４と支点１２−２にも荷重がかかる状態を維持させている。
上記の状態で、ハンドル２−１で発電機２の軸を回転して、錘５を覗き窓１−４から見える位置に移動し、ハンドル２−１の板バネ２−３のバネの作用でピン２−２を発電装置カバー１−１に差し込んでハンドル２−１を固定する。
錘５の移動で、重心がレバーによる方向転換装置に乗った状態にし、レバー１２−１とハンドル２−１を固定して、発電装置１の方向を安全に変えることができる。
【００１２】
図４にて錘内部のスプロケットとスプロケットを装着する装置内部のバネ８の動作を説明する。
図（ａ）では上部のスプロケット３−２が制限突起４ａと共にチェーン７を嵌着している。このとき、スプロケット軸３ａは、スライディングスペース９ａ内を、固定軸３ｃとスプロケット軸３ａの軸受３ｂに、バネ端８ａで取付けられて緊張している緊張バネ８に抗して、右斜め上方端に位置｛図（ｂ）参照｝し、チェーン７を制限突起４ａに押し付けている。
一方、下部スプロケット３−３は、チェーン７が右方向に走行しているため、スライディングスペース９ｂの下端に位置して、制限突起４ｂとスプロケット３−３は、離隔が保たれているためチェーン７の走行を妨げることはない。
スプロケット軸３ａは、スライディングスペース９ａ、９ｂをスライドするとき、留め具９−１と留め具９−２よって滑らかにスライドする。
上記の機構は、点検スペース１０ａ、１０ｂから容易に点検できる｛図（ｃ）参照｝。
【００１３】
図５にて、チェーン７の張り具合を調節するチェーン緊張装置１１を説明する。この装置の主要構成部材は調節ネジ１１−１とスプロケット軸３ａで、調節ネジ１１−１は、留め具１１−３とワッシャ１１−４で移動することなく、その位置を維持しながら回転する。このネジ部１１−２は、スプロケット軸３ａと嵌合しており、調節ネジ１１−１の回転方向で、スプロケット軸３ａが移動することで、チェーン７の緊張を調節する。調節ネジ１１−１を調節するときは、図面で発電装置カバー１−１左端に位置する調節孔１−１ａから調節ネジ端末１１−１ａを回転させて、チェーン７の緊張具合を調節する。
【００１４】
図６では、スプロケット３−２、３−３が内蔵するラチェットを示す。これは一般に用いられるものでよい。図の場合は、反時計回りの回転では、一方のみに折れ曲がるバネを内蔵する爪３ｄ、３ｅが対応する爪３ｆに止められることなく、スプロケットが回転している様子を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１ 発電装置
２ 発電機
３−３ 上部スプロケット
４ａ 制限突起
５ 錘
６ 車輪
７ チェーン
８ バネ
９ａ スライディングスペース
１０ａ 点検スペース
１１ チェーン緊張装置
１２−１ レバー
【技術分野】
【０００１】
海上における船舶のように、揺動する場所において、揺動を用いて発電する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波のような揺動を活用する発電は、多くの方法が開発されているが大がかりなものが大多数で、小型のものでは船舶が航行するための浮標などの信号灯が一般的である。
大型の装置では、揺動によるエネルギーで圧電フィルムを緊張と弛緩で発電（例えば特許文献１参照）するものや、タービンを用いて発電する方法が開発されている。
小型のものでは、ブイなどで圧電素子に鋼球を衝突する方法（例えば特許文献２参照）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】 特開 平７−２１６８５９
【特許文献２】 実開 平７−３０５５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、手軽に設置して使用する小型船舶などに適した波のエネルギーを用いるものがないので、開発が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、船舶などの揺動を有効に利用する騒音の少ない小型で容易に設置できる発電装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明によると、揺動によって装置内の錘が移動することで、可変速型でインバータ回路を有する発電機を、チェーンとスプロケット、或いはベルトとプーリーで駆動する発電装置が提供される。
上記の発電機を駆動する錘は、どの方向に動揺しても前記発電機を同一方向に回転させるラチェットとバネ機構を内蔵するチェーン嵌着装置を有しているものが提供される。
また、揺動方向によって本装置の設置方向を選べるよう、容易に前記発電装置の方向を変更できる器具が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
小型船舶などの揺動する部分に手軽に設置でき、揺動によるエネルギーを電力に変換するだけでなく、発電するエネルギー相当分、上記錘によって揺動が緩和される。
例えば小型の船舶に設置すれば、揺動の緩和によって居住性の向上につながり、発電を停止して錘を固定すれば、バランス・ウエイトの役割を果たす。
揺動するもの、或いは場所であれば、手軽に設置し電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】 駆動用にチェーンとスプロケットを用いた場合の発電装置の断面図。
【図２】 図１を上方より見た断面図。
【図３】 発電装置の設置方向を変更するためのレバー操作の説明図。
【図４】 揺動方向によってチェーンを嵌着する部位を変えて、チェーンの回転方向を同一方向に維持する機構の詳細図で（ａ）錘内のスプロケット、（ｂ）前記が内蔵するバネ機構、（ｃ）スプロケットとバネの関連を示す。
【図５】 チェーンの張りを調節する緊張装置の詳細図。
【図６】 チェーン嵌着装置のスプロケットが内蔵するラチェットを表す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２は本発明の好ましい実施形態による発電装置１を示す。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。（各図は、ローラーチェーンとスプロケットを用いて駆動しているものだけ示しているが、ベルトとプーリーを用いても、同様に発電機を駆動することができる）
発電機２を駆動する装置は、チェーン７と、４つのスプロケットと、上下に車輪６を有する錘５と、チェーン緊張装置１１と、発電機２で構成される。ここで、チェーン７は、全てのスプロケットに嵌合している。そして、錘５は、動揺によって発電装置１の底部１−２を車輪６で走行する。錘上部の車輪６は、大きな上下の衝撃が発生した場合にも安定して錘５を走行させるためのものである。
また、錘５に装着されているスプロケット３−２、３−３は、上下に配され、それぞれのスプロケットの上部にチェーン７が嵌合しており、錘５を上下に分割する分離塊５ａの上下の空間をチェーン７が貫通している。錘５内のスプロケットにはラチェットが内蔵されていて、上部スプロケット３−２は反時回り、下部スプロケット３−３は時計回りにのみ回転可能である。
発電機２は、反時計回りの回転でのみ発電する回路となっている。すなわち、反時計回りの回転方向では、回転エネルギーを電気エネルギーに変換するため機械的な抵抗が発生して、この方には回転し難くなる。
【００１０】
上記の条件下で、例えば、図１及び図２において錘５が右から左に移動すると、錘５に装着されている上下２個のスプロケット３−２，３−３も錘５と共に左に移動するが、発電機２の回転抵抗と、スプロケット内のラチェットの作用で上部のスプロケット３−２は、このスプロケット装着部に内蔵しているバネに抗して、斜め右後方上部に移動する。そのため、チェーン制動突起４ａとスプロケット３−２の間にチェーン７が嵌着する。こうして、この嵌着により、上側チェーン７は、錘５と共に静止突起１−３に錘５が接するまで左に引っ張られる。
このとき、下部のスプロケット３−３は、内蔵するラチェットの回転方向にあり、時計回りに回転している。すなわち、下側チェーン７は、右方向に走行して、発電機２の反時計回りの回転を妨げない。
次に、発電装置１の傾斜が右傾斜になると、これまでのチェーン７の緊張が緩み、スプロケット３−２の軸を、斜め左下部から引っ張っていたバネの張力で、上部スプロケット３−２によるチェーン７の嵌着状態が解除され、スプロケット３−２が反時計回りに回転しながら錘５と共に右に移動することで、上側チェーン７は、左に走行する。
一方、下部スプロケット３−３は、チェーン７の抵抗で、斜め左後方上部に引っ張られて、チェーン制動突起４ｂにチェーン７を嵌着させ、錘５と共に右の静止突起１−３に接するまで移動する。
すなわち、チェーン７は下部の嵌着部に引っ張られて、発電機２の反時計回りの回転を維持する。
上記のように、本発明の発電装置１が、左右どちらに傾斜しても、発電機２に反時計方向の回転力を与えて発電させることを特徴としている。
【００１１】
本発明の装置を小型船舶に設置した場合、進行方向と海面状況によって揺動方向が変わるので、本発明の発電装置１の設置方向を容易に変更できるよう、通常は脚１２−５で床に設置している本装置を、床から浮かす器具を有している。図１から図３で、本装置の設置方向の変更方法を説明する。
前記の器具は、レバー１２−１と、支点１２−２と、車輪１２−３と、板バネ付固定ピン１２−４を有する。また、発電装置カバー１−１上部には、蓋がついた覗き窓１−４を有し、発電機２の軸端には、ハンドル２−１を取り付けることができる構造となっている。（図２は、ハンドル２−１を発電機２に取付けたところを表す）
そこで、発電装置１の方向を変えるときは、レバー側面において、バネの作用で穴１２−４’に押し込まれている板バネ付固定ピン１２−４を引き上げ、レバー１２−１を、支点１２−２を枢軸にして押し下げると、発電装置１下部の空間に、板バネ付固定ピン１２−４がバネの作用で再びレバー１２−１を固定してくれる。｛図３（ａ）から図３（ｂ）の状態にする｝
発電装置１を、レバーの車輪１２−３で、安定して支えるため、板バネ固定ピン１２−４を用いるだけでなく、車輪１２−３の固定位置を、支点１２−２の直下になる手前にして、常に板バネ付固定ピン１２−４と支点１２−２にも荷重がかかる状態を維持させている。
上記の状態で、ハンドル２−１で発電機２の軸を回転して、錘５を覗き窓１−４から見える位置に移動し、ハンドル２−１の板バネ２−３のバネの作用でピン２−２を発電装置カバー１−１に差し込んでハンドル２−１を固定する。
錘５の移動で、重心がレバーによる方向転換装置に乗った状態にし、レバー１２−１とハンドル２−１を固定して、発電装置１の方向を安全に変えることができる。
【００１２】
図４にて錘内部のスプロケットとスプロケットを装着する装置内部のバネ８の動作を説明する。
図（ａ）では上部のスプロケット３−２が制限突起４ａと共にチェーン７を嵌着している。このとき、スプロケット軸３ａは、スライディングスペース９ａ内を、固定軸３ｃとスプロケット軸３ａの軸受３ｂに、バネ端８ａで取付けられて緊張している緊張バネ８に抗して、右斜め上方端に位置｛図（ｂ）参照｝し、チェーン７を制限突起４ａに押し付けている。
一方、下部スプロケット３−３は、チェーン７が右方向に走行しているため、スライディングスペース９ｂの下端に位置して、制限突起４ｂとスプロケット３−３は、離隔が保たれているためチェーン７の走行を妨げることはない。
スプロケット軸３ａは、スライディングスペース９ａ、９ｂをスライドするとき、留め具９−１と留め具９−２よって滑らかにスライドする。
上記の機構は、点検スペース１０ａ、１０ｂから容易に点検できる｛図（ｃ）参照｝。
【００１３】
図５にて、チェーン７の張り具合を調節するチェーン緊張装置１１を説明する。この装置の主要構成部材は調節ネジ１１−１とスプロケット軸３ａで、調節ネジ１１−１は、留め具１１−３とワッシャ１１−４で移動することなく、その位置を維持しながら回転する。このネジ部１１−２は、スプロケット軸３ａと嵌合しており、調節ネジ１１−１の回転方向で、スプロケット軸３ａが移動することで、チェーン７の緊張を調節する。調節ネジ１１−１を調節するときは、図面で発電装置カバー１−１左端に位置する調節孔１−１ａから調節ネジ端末１１−１ａを回転させて、チェーン７の緊張具合を調節する。
【００１４】
図６では、スプロケット３−２、３−３が内蔵するラチェットを示す。これは一般に用いられるものでよい。図の場合は、反時計回りの回転では、一方のみに折れ曲がるバネを内蔵する爪３ｄ、３ｅが対応する爪３ｆに止められることなく、スプロケットが回転している様子を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１ 発電装置
２ 発電機
３−３ 上部スプロケット
４ａ 制限突起
５ 錘
６ 車輪
７ チェーン
８ バネ
９ａ スライディングスペース
１０ａ 点検スペース
１１ チェーン緊張装置
１２−１ レバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動によって装置内の錘が移動することで、可変速型でインバータ回路を有する発電機をチェーンとスプロケット、或いはベルトとプーリーで駆動することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
上記の発電機を駆動する錘は、どの方向に動揺しても前記発電機を同一方向に回転させるラチェットとバネ機構を内蔵するチェーン嵌着装置を有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
揺動方向によって本装置の設置方向を選べるよう、容易に前記発電装置の方向を変更できる器具を有することを特徴とする請求項１及び２に記載の発電装置。
【請求項１】
揺動によって装置内の錘が移動することで、可変速型でインバータ回路を有する発電機をチェーンとスプロケット、或いはベルトとプーリーで駆動することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
上記の発電機を駆動する錘は、どの方向に動揺しても前記発電機を同一方向に回転させるラチェットとバネ機構を内蔵するチェーン嵌着装置を有することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
揺動方向によって本装置の設置方向を選べるよう、容易に前記発電装置の方向を変更できる器具を有することを特徴とする請求項１及び２に記載の発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３７３００（Ｐ２０１２−２３７３００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８４７０（Ｐ２０１１−１１８４７０）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（３１００２０５１８）Ａｍｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ 株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（３１００２０５１８）Ａｍｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ 株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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